專利名稱：一種主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，涉及胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置。尤其涉及一種主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，該主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置能檢測微小的壓力變化、顯著增強(qiáng)被動式單向閥的性能，具有自適應(yīng)性，可針對性的用于緊急救助，減少人工干預(yù)，尤其適用于具有特殊要求(ZC)的環(huán)境。
背景技術(shù)：
有統(tǒng)計(jì)顯示，胸外傷是有特殊要求的ZC環(huán)境中最常見的急救傷，常見于彈頭擊中胸部的情況下，臨床表現(xiàn)為開放性氣胸、張力性氣胸、血?dú)庑?、血胸和心包填塞等；?dāng)有關(guān)人員(JS)胸部受到傷害和沖擊時，常伴隨著臨床上胸腔內(nèi)負(fù)壓被異常存在的空氣和液體所干擾而導(dǎo)致肺擴(kuò)張受限，嚴(yán)重時影響正常呼吸，通常需在ZC環(huán)境下實(shí)施緊急胸腔閉式引 流，排出胸腔內(nèi)的空氣和液體以幫助重建正常的胸內(nèi)壓力，幫助肺部重新擴(kuò)張以恢復(fù)正常呼吸動力。臨床治療實(shí)踐中，胸腔引流大多基于被動式的呼吸引導(dǎo)胸腔內(nèi)物質(zhì)排出；上述方法在需要緊急排出大量胸腔內(nèi)異常物質(zhì)以迅速恢復(fù)正常胸腔負(fù)壓的情況下并不適用。此夕卜，由于ZC的環(huán)境特殊，而傳統(tǒng)的水封瓶體積大、操作復(fù)雜，并不適用于ZC環(huán)境。目前，戰(zhàn)地胸腔閉式引流多采用基于Hemlich單向閥的干性引流系統(tǒng)；該系統(tǒng)為一次性用品，使用方便、體積小、便于攜帶、操作簡便、固定牢固、采用單向閥設(shè)計(jì)，能防止氣體和胸液逆流，可用于非緊急的戰(zhàn)地救助。但該系統(tǒng)最大的缺陷在于其屬于被動式的引流，缺乏外在動力抽取胸腔內(nèi)異常物質(zhì)，僅依靠患者自主呼吸運(yùn)動被動排氣排液，在處理大氣道損傷大量氣體快速泄漏時，無法滿足快速有效恢復(fù)胸內(nèi)負(fù)壓的要求，因此特別需要負(fù)壓吸引系統(tǒng)；而引入負(fù)壓引流泵則是一個通常采用的解決方案，在具體操作中，因?yàn)槿梭w胸腔壓力有正常的范圍，過高或過低都會影響呼吸和循環(huán)功能，所以在有外界動力進(jìn)行主動式引流的情況下，對傷員胸腔壓力的監(jiān)測變得非常重要；其中的壓力傳感系統(tǒng)是胸腔閉式引流負(fù)壓吸引系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，理想的壓力傳感系統(tǒng)應(yīng)能夠非常靈敏地感應(yīng)液體或氣體壓力的微小變化，并快速啟動負(fù)壓吸引系統(tǒng)，以及根據(jù)流量調(diào)節(jié)負(fù)壓大小，在胸腔達(dá)到生理負(fù)壓正常范圍(-4到-IOcmH2O)后及時停止負(fù)壓吸引系統(tǒng)；此外，臨床實(shí)踐中對胸腔內(nèi)積聚氣體和液體的負(fù)壓引流有著不同的要求，如，在處理血胸時，應(yīng)避免血液引流過快過多(>1000ml/24小時)，則需要精確調(diào)節(jié)負(fù)壓控制流速，到極限量后停止負(fù)壓系統(tǒng)并封閉引流管，防止縱隔擺動，導(dǎo)致循環(huán)不穩(wěn)定使病人休克死亡?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用的胸腔閉式引流技術(shù)包括(I) 一次性胸腔引流瓶早在1967年，Deknatel提出了第一臺在三腔裝置基礎(chǔ)上構(gòu)成的綜合一次性胸腔引流瓶，其基本結(jié)構(gòu)由三個部分組成①采集腔瓶體的右側(cè)是采集腔，患者胸管直接連接瓶體的引流管，胸腔引流液流入此腔體；采集腔是標(biāo)準(zhǔn)的，水平面上刻度以方便測量并記錄時間、日期和引流液劑量；②水封腔傳統(tǒng)胸腔引流裝置的中間腔體為水封腔；水封的主要目的是為了便于在呼氣時讓空氣排出胸膜并防止吸氣時空氣進(jìn)入胸膜腔或者縱膈；當(dāng)水封腔注入無菌液體達(dá)到2cm刻度線時，2cm水封形成；為了維持有效的水封，始終保持水封瓶的直立是非常重要的，并監(jiān)視水封的水位以檢查蒸發(fā)。水封腔中的氣泡表明有漏氣現(xiàn)象；病人漏氣測量表明了胸腔中漏氣的大概程度；測量儀表由有刻度的標(biāo)柱組成，刻度從I至7(從低到高)，氣泡產(chǎn)生中標(biāo)柱越高，漏氣程度就越嚴(yán)重；通過記錄數(shù)字，臨床醫(yī)生可監(jiān)視漏氣增加或者減少。水封腔還設(shè)有一個標(biāo)準(zhǔn)的壓力計(jì)來記錄胸腔內(nèi)的負(fù)壓量，水封腔中小窗的水位上升由于胸膜內(nèi)負(fù)壓增大；如果沒有漏氣，水位應(yīng)隨著病人的呼吸上下浮動，顯示胸腔中正常壓力變化，在自發(fā)性呼吸中，水位應(yīng)在吸氣時上升，呼氣時下降；如果病人接受強(qiáng)制壓力通風(fēng)時，擺動將會相反一吸氣時下降，呼氣時上升，上述擺動稱為潮涌，表示其為一個通暢胸管；③負(fù)壓吸引控制所述瓶體左側(cè)的腔體為吸引控制腔；傳統(tǒng)水封裝置通過吸引控制腔中水柱高度來調(diào)節(jié)吸引量；通常建議為-20cmH20的吸引壓力，將無菌液體注入吸引控制腔體至理想水位，連接短吸引管至吸引源，調(diào)節(jié)吸引源使吸引控制腔中產(chǎn)生平緩的氣泡。增加吸引源中的吸引量將增加裝置中的氣流，但對強(qiáng)加于胸腔內(nèi)的吸引量會有些許影響。(2)新一代的胸腔引流技術(shù)①干吸式當(dāng)前臨床上已經(jīng)使用的干吸引控制腔提升了胸腔引流瓶的性能和可靠性；具有下述優(yōu)點(diǎn)可達(dá)到更高的吸引壓力水平，建立吸引簡便，無連續(xù)性氣泡以提供安靜的操作環(huán)境，且不會使液體蒸發(fā)，導(dǎo)致適用于病人的吸引量減少。干吸引控制腔取代了水柱調(diào)節(jié)吸引水平的方法，干吸腔會自動修正調(diào)節(jié)來達(dá)到控制目的；設(shè)置吸引控制的調(diào)節(jié)裝置位于水封瓶的左上側(cè)，調(diào)節(jié)方法為旋轉(zhuǎn)旋鈕直到紅色條紋出現(xiàn)在規(guī)定吸引水平的半圓形窗口內(nèi)，聽到咖嚓聲表示旋轉(zhuǎn)至正確位置；吸引可調(diào)節(jié)至-10，-15，-20，-30或者-40cm水位上，連接短吸引管或者吸引口至吸引源，吸引源必須能夠達(dá)到每分鐘傳送16升氣流的要求，增加吸引元直到吸引控制指示窗內(nèi)出現(xiàn)橙色浮動物。所述干吸引控制中，對患者負(fù)壓(病人漏氣)或吸引壓力的變化(洶涌、吸引源減少)回應(yīng)及時；吸引控制旋鈕的設(shè)置大致確定了不考慮吸引源前提下施加的吸引量(只要橙色浮動物出現(xiàn)在指示窗內(nèi))；患者要求提高吸引壓力至-30或-40cmH20的情況包括肺表面漏出大量氣體，膿胸或胸膜內(nèi)粘滯性液體滲出，肺活量減少，或者預(yù)期肺部組織擴(kuò)張至半胸有困難的。在大規(guī)模漏氣的情況下，氣流經(jīng)過瓶體可能會通過增加吸引源而增加，而不是通過增加施加負(fù)壓，不必改變瓶體上吸引的設(shè)置來適應(yīng)高氣流；吸引控制水平在任何時候都可按照標(biāo)準(zhǔn)通過簡單的旋轉(zhuǎn)標(biāo)度盤達(dá)到新的吸引設(shè)置(只要確保在新的吸引設(shè)置后，橙色浮動物始終處于吸引控制指示窗內(nèi))；若吸引設(shè)置從高位切換至低位，除非負(fù)壓被釋放，患者的負(fù)壓應(yīng)仍然保持在高位；使用手動高負(fù)壓釋放閥降低負(fù)壓至理想水平。②單向閥單向閥取代了傳統(tǒng)的水封瓶，不需用水來建立單向水封，只需將患者接插的導(dǎo)管連接至患者的胸管，患者的安全水封狀態(tài)就自動建立，即使瓶體翻到，單向閥也能維持患者安全水封狀態(tài)，能避免一般水封裝置在瓶體翻倒時水封狀態(tài)就消失的情況。上述的主流胸腔閉式引流系統(tǒng)均無外接負(fù)壓系統(tǒng)以形成負(fù)壓吸引，因而無法增加引流量和速度，且由于胸腔壓力和引流物質(zhì)狀態(tài)信息缺失，無法實(shí)現(xiàn)最有效的引流流程，因而不符合ZC所需要的快速有效的引流操作；且檢測胸腔壓力很少使用傳感器，只是簡單的使用一個單向閥門來控制氣體或液體的排出，難以有針對性地、自適應(yīng)地進(jìn)行引流操作。迄今為止，國內(nèi)外臨床使用的引流技術(shù)和裝置大多是基于被動式的引流瓶或者單向閥，其較少考慮到適用于ZC緊急救助需要，因此，目前迫切需要一種主動式胸腔負(fù)壓恢
復(fù)裝置。與本實(shí)用新型有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)主要有I. Sujatha, L. and E. Bhattacharya, Sensitivity and stress effects ofcomposite membranes with micro/macro porous silicon for pressure sensorapplications-art. no.68820H. Micromachining and Microfabrication ProcessTechnology Xiii，2008. 6882 p. H8820-H8820.2. Seo，C. T.，et al.，A novel comb-type differential pressure sensorwith silicon beams embedded in a silicone rubber membrane. Japanese Journal ofApplied Physics Part I-ReguIar Papers Short Notes & Review Papers,2004. 43(4B)p. 2046-2049.3. Sujatha, L. and E. Bhattacharya, Sensitivity and stress in pressuresensors with composite silicon/macroporous silicon membranes. Proceedingsof the 2007International Workshop on the Physics of Semiconductor Devices Iwpsd-2007,2007 p. 737-740.4. Pramanik, C. and H. Saha, Piezoresistive pressure sensing by poroussilicon membrane. Ieee Sensors Journal,2006. 6(2) p. 301-309.5. Sujatha，L.，V. S. Kale，and E. Bhattacharya, Critical study ofhigh-sensitivity pressure sensors with silicon/porous silicon compositemembranes. Journal of Micro-Nanolithography Mems and Moems,2009. 8(3) p.-.6. Sujatha, L. , R. Goswami, and E. Bhattacharya, Mitigating the irreversibledeformation with pressure in silicon/porous silicon composite membranes.Reliability, Packaging， Testing， and Characterization of Mems/Moems andNanodevices Ix,2010. 7592 p.-311.。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，尤其涉及一種主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，該恢復(fù)裝置釆用主動式、智能化、自適應(yīng)性強(qiáng)的引流技術(shù)，適用于具有特殊要求的ZC環(huán)境中。本實(shí)用新型提供了一種融合了胸腔壓力傳感器、胸腔物質(zhì)類型和流量監(jiān)測器、弓丨流泵、智能微控制器的主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置。本實(shí)用新型在現(xiàn)有技術(shù)單項(xiàng)閥的基礎(chǔ)上，配以外接負(fù)壓吸引系統(tǒng)(該負(fù)壓吸引系統(tǒng)的主要功能是在大量氣體泄漏至胸膜腔時快速將其排出，在血胸時勻速排出積血，避免胸腔積血快速流失導(dǎo)致縱隔擺動而影響循環(huán)穩(wěn)定)，開放相關(guān)壓力和流量感應(yīng)器，釆用微控制器高效使用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行針對性的引流操作決策，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)胸膜腔生理負(fù)壓和精確控制液氣排放量，在復(fù)雜的ZC情況下，以最少的人力、最簡潔的方式快速穩(wěn)定胸外傷患者呼吸和循環(huán)系統(tǒng)，提高搶救成功率。[0028]具體而言，本實(shí)用新型的主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，其特征在于，由胸腔導(dǎo)管I、壓力傳感器2、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3、負(fù)壓抽取泵7和智能控制單元8組成；所述的壓力傳感器2設(shè)于胸腔導(dǎo)管I內(nèi)部、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3、負(fù)壓抽取泵7和智能控制單元8均置于胸腔導(dǎo)管I外部；所述的胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3由光源4、電荷耦合元件陣列5、監(jiān)測器信號處理外圍電路6組成，光源4與電荷耦合元件陣列5分別固定在胸腔導(dǎo)管I同一端的兩側(cè)，電荷耦合元件陣列5、監(jiān)測器信號處理外圍電路6與智能控制單元8依次連接，該智能控制單元8還分別連接壓力傳感器2和負(fù)壓抽取泵7 ；本實(shí)用新型中，所 述的胸腔導(dǎo)管I采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的導(dǎo)管；本實(shí)用新型中，所述的壓力傳感器2采用高靈敏度的硅/多孔硅薄膜壓力傳感器，其放置于胸腔導(dǎo)管I內(nèi)，實(shí)時指示胸腔壓力，為負(fù)壓抽取泵7提供反饋控制信號，控制負(fù)壓抽取泵7的開關(guān)和抽取頻率；本實(shí)用新型中，所述的胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3由光源4、電荷耦合元件陣列5、監(jiān)測器信號處理外圍電路6組成；其采用可見-近紅外光透射率測量法實(shí)時監(jiān)測從胸腔中抽取出來的物質(zhì)狀態(tài)，區(qū)分其物質(zhì)是氣體還是液體(區(qū)分血液和膿液)，并分別記錄氣體、液體抽取的時間，為智能控制單元8進(jìn)行引流操作決策提供實(shí)時數(shù)據(jù)；其中，本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，光源4采用LED光源，該光源4照射胸腔導(dǎo)管I ;所述的電荷I禹合元件陣列5 (Charge-coupled Device, CCD)設(shè)于胸腔導(dǎo)管I的一端、與光源4相對的一側(cè)，所述CCD為現(xiàn)有技術(shù)中的一種半導(dǎo)體器件，能將光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；該電荷耦合元件陣列5接收光源4的光信號并檢測透射光強(qiáng)，因經(jīng)過胸腔導(dǎo)管I的物質(zhì)有不同的吸光度，特別是氣體與液體透射率差別很大，所以電荷耦合元件陣列5能很容易的檢測出氣體與液體；該電荷耦合元件陣列5將檢測出的透射光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并發(fā)送至監(jiān)測器信號處理外圍電路6 ;所述的監(jiān)測器信號處理外圍電路6記錄電荷耦合元件陣列5傳來各種氣體、液體的引流時間，并發(fā)送到智能控制單元8，為智能控制單元8的處理器計(jì)算引流總量提供依據(jù)；本實(shí)用新型中，所述的負(fù)壓抽取泵7采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的負(fù)壓抽取泵，用于在大量氣體泄漏至胸膜腔時快速將其排出，在血胸時勻速排出積血，避免胸腔積血快速流失導(dǎo)致縱隔擺動而影響循環(huán)穩(wěn)定；本實(shí)用新型中，所述的智能控制單元8采用8051微控制器構(gòu)成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，對壓力傳感器2和胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3的電信號進(jìn)行分析處理，并提供給負(fù)壓抽取泵7控制信號，同時，智能控制單元8依據(jù)負(fù)壓抽取泵7轉(zhuǎn)速得到引流物質(zhì)在導(dǎo)管內(nèi)流速(事先標(biāo)定的流速數(shù)據(jù)存儲在8051存儲器內(nèi)供調(diào)用)，并依據(jù)引流時間計(jì)算出引流總量，為下一步引流操作決策提供數(shù)據(jù)，依據(jù)傷員的不同病情進(jìn)行有針對性的胸腔負(fù)壓恢復(fù)操作，具有自適應(yīng)操作和智能免人工干預(yù)的能力，非常適用于ZC環(huán)境下的緊急救援需求；所述智能控制單元8執(zhí)行引流操作算法，產(chǎn)生驅(qū)動負(fù)壓抽取泵的馬達(dá)的電信號；其中，所述8051微控制器是工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的智能控制模塊，可實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的控制算法執(zhí)行。使用時，本實(shí)用新型裝置的壓力傳感器2檢測胸腔壓力并將數(shù)據(jù)發(fā)送至智能控制單元8 ;所述光源4照射流經(jīng)胸腔導(dǎo)管的物質(zhì)，電荷耦合元件陣列5接收上述光信號，再發(fā)送至監(jiān)測器信號處理外圍電路6，監(jiān)測器信號處理外圍電路6記錄電荷耦合元件陣列5傳來各種氣體、液體的引流時間，并發(fā)送到智能控制單元8，智能控制單元8發(fā)送控制信號給負(fù)壓抽取泵7使其運(yùn)行，同時，智能控制單元8接收來自壓力傳感器2、監(jiān)測器信號處理外圍電路6及負(fù)壓抽取泵7的反饋信號，按設(shè)定算法進(jìn)行計(jì)算，并決策給出負(fù)壓抽取泵的控制信號，快速、智能、自適應(yīng)地對胸外傷傷員進(jìn)行有針對性的緊急救助。使用結(jié)果表明，本主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置中，壓力檢測基于硅/多孔硅薄膜的高靈敏度壓力傳感器，能獲微小壓力變化，反應(yīng)時間短，能及時反饋至微處理器進(jìn)行可控、可調(diào)地胸腔閉式引流負(fù)壓吸引；且胸腔導(dǎo)管外部的胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器能掌握從傷員胸腔引流出的物質(zhì)狀態(tài)和總量，能給微控制器的引流操作決策和程式優(yōu)化提供實(shí)時數(shù)據(jù)，使本裝置對ZC環(huán)境的適應(yīng)性大大提升，增加戰(zhàn)地胸外傷的搶救存活率，且智能自動控制減少對護(hù)理人員的依賴，符合戰(zhàn)地的特殊需求。 本實(shí)用新型中，所述的壓力傳感器2采用硅/多孔硅復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)制備，可克服傳統(tǒng)硅薄膜傳感器的壓應(yīng)力形變量受限、靈敏度不高等問題，利用硅薄膜與多孔硅薄膜楊氏模量差異大的特性，在壓力作用下提取產(chǎn)生形變、結(jié)合壓阻效應(yīng)和橋式電路的信號，能將微小的壓力變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑥亩鵀殪`敏、可靠地檢測胸腔壓力變化提供了一種重要的技術(shù)手段；具體而言，由于多孔硅薄膜的楊氏模量低于硅薄膜，壓力差會帶來兩種薄膜形變的不同，從而產(chǎn)生多晶硅電阻的壓阻效應(yīng)(即電阻值發(fā)生變化)，通過設(shè)計(jì)橋式電路，可將微小的壓力變化檢出并轉(zhuǎn)換為電信號；其中，采用硅基半導(dǎo)體工藝進(jìn)行壓力傳感器加工的步驟如下(I)對雙面拋光的P型硅片進(jìn)行熱氧化，在兩面形成SiO2保護(hù)層；(2)背面圖形化SiO2，用KOH選擇性腐蝕硅，形成梯形缺口，剩余15_20微米左右的硅薄膜；(3)BHF(緩沖氫氟酸清洗液)去除正面的SiO2，在暴露的硅上積淀金屬鋁形成電極；采用電化學(xué)陽極氧化法在背面硅薄膜上形成多孔硅薄膜，厚度4-5微米；(4)去掉正面的鋁薄膜電極，熱氧化多孔硅使其穩(wěn)定；氧化過程同時在正面形成SiO2 層；(5)在正面SiO2層上積淀多晶硅層并進(jìn)行圖形化，形成壓阻(即電阻值隨多孔硅和硅薄膜的壓力差而變化)，可使用多個電阻形成橋式電路；(6)在多晶硅上積淀鋁電極形成接觸，引出連線連接外部電路，制得高靈敏度的硅/多孔硅薄膜壓力傳感器。上述加工步驟中，整個流程的最小特征尺寸在5微米，完全能使用簡單的工藝技術(shù)進(jìn)行加工。本發(fā)明中，在引流物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測方面，采用簡單的光透射率方法監(jiān)測胸腔導(dǎo)管中流過的物質(zhì)信息，并記錄各種物質(zhì)通過導(dǎo)管的時間用來計(jì)算引流總量；所述的壓力傳感器和胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器的數(shù)據(jù)輸入智能控制單元，按一定的算法進(jìn)行處理并決策給出負(fù)壓抽取泵的控制信號，能快速、智能、自適應(yīng)地對胸外傷傷員進(jìn)行有針對性的緊急救助。本發(fā)明的主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)采用多孔硅與硅的楊氏模量的差異構(gòu)筑高靈敏度硅/多孔硅薄膜壓力傳感器，能檢測微小的壓力變化，為引流操作實(shí)時地提供重要的傷員胸腔壓力數(shù)據(jù)；(2)采用外接負(fù)壓引流泵主動式地抽取胸腔物質(zhì)，顯著增強(qiáng)了現(xiàn)有被動式單向閥的性能，適用于ZC環(huán)境下的緊急救助；(3)采用微控制器處理在引流操作過程中采集的傷員胸壓、引流物質(zhì)狀態(tài)和引流總量等數(shù)據(jù)，為下一時段的引流操作提供智能決策機(jī)制，具有自適應(yīng)性，適用于對傷員有針對性的緊急救助，減少人工干預(yù)，適用于ZC環(huán)境特殊要求。為了便于理解，以下將通過具體的附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型的主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置進(jìn)行詳細(xì)地描述。需要特別指出的是，這些描述僅僅是示例性的描述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。依據(jù)本說明書的論述，本發(fā)明的許多變化、改變對所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見了。另外本發(fā)明引用的公開文獻(xiàn)是為了更清楚地描述本發(fā)明，它們的全文內(nèi)容均納入本文進(jìn)行參考，就好像它們的全文已經(jīng)在本文中重復(fù)敘述過一樣。

圖I為本主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置中基于硅/多孔硅薄膜的壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。圖2為本主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置中胸腔引流裝置示意圖，其中，I為胸腔導(dǎo)管、2為壓力傳感器、3為胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器、4為光源、5為電荷耦合元件陣列、6為監(jiān)測器信號處理外圍電路、7為負(fù)壓抽取泵、8為智能控制單元。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I如圖2所示，本主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，由胸腔導(dǎo)管I、壓力傳感器2、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3、負(fù)壓抽取泵7和智能控制單元8組成；所述的壓力傳感器2設(shè)于胸腔導(dǎo)管I內(nèi)部、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3、負(fù)壓抽取泵7和智能控制單元8均置于胸腔導(dǎo)管I外部；所述的胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3由光源4、電荷耦合元件陣列5、監(jiān)測器信號處理外圍電路6組成，光源4與電荷耦合元件陣列5分別固定在胸腔導(dǎo)管I同一端的兩側(cè)，電荷耦合元件陣列
5、監(jiān)測器信號處理外圍電路6與智能控制單元8依次連接，該智能控制單元8還分別連接壓力傳感器2和負(fù)壓抽取泵7 ；所述的胸腔導(dǎo)管I采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的導(dǎo)管；所述的壓力傳感器2采用高靈敏度的硅/多孔硅薄膜壓力傳感器，其放置于胸腔導(dǎo)管I內(nèi)，實(shí)時指示胸腔壓力，為負(fù)壓抽取泵7提供反饋控制信號，控制負(fù)壓抽取泵7的開關(guān)和抽取頻率；胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3由光源4、電荷耦合元件陣列5、監(jiān)測器信號處理外圍電路6組成；其采用可見-近紅外光透射率測量法實(shí)時監(jiān)測從胸腔中抽取出來的物質(zhì)狀態(tài)，區(qū)分其物質(zhì)是氣體還是液體(區(qū)分血液和膿液)，并分別記錄氣體、液體抽取的時間，為智能控制單元8進(jìn)行引流操作決策提供實(shí)時數(shù)據(jù)；其中，光源4采用LED光源，該光源4照射胸腔導(dǎo)管I ;電荷耦合元件陣列5 (Charge-coupled Device,CO))設(shè)于胸腔導(dǎo)管I的一端、與光源4相對的一側(cè)，所述CO)為現(xiàn)有技術(shù)中的一種半導(dǎo)體器件，能把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；該電荷耦合元件陣列5接收光源4的光信號并檢測透射光強(qiáng)，因經(jīng)過胸腔導(dǎo)管I的物質(zhì)有不同的吸光度，特別是氣體與液體透射率差別很大，所以電荷耦合元件陣列5能很容易的檢測出氣體與液體；該電荷耦合元件陣列5將檢測出的透射光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并發(fā)送至監(jiān)測器信號處理外圍電路6;監(jiān)測器信號處理外圍電路6記錄電荷耦合元件陣列5傳來各種氣體、液體的引流時間，并發(fā)送到智能控制單元8，為智能控制單元8的處理器計(jì)算引流總量提供依據(jù)。負(fù)壓抽取泵7采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的負(fù)壓抽取泵，用于在大量氣體泄漏至胸膜腔時快速將其排出，在血胸時勻速排出積血，避免胸腔積血快速流失導(dǎo)致縱隔擺動而影響循環(huán)穩(wěn)定；所述的智能控制單元8采用8051微控制器構(gòu)成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，對壓力傳感器2和胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器3的電信號進(jìn)行分析處理，并提供給負(fù)壓抽取泵7控制信號，同時，智能控制單元8依據(jù)負(fù)壓抽取泵7轉(zhuǎn)速得到引流物質(zhì)在導(dǎo)管內(nèi)流速(事先標(biāo)定的流速數(shù)據(jù)存儲在8051存儲器內(nèi)供調(diào)用)，并依據(jù)引流時間計(jì)算出引流總量，為下一步引流操作決策提供數(shù)據(jù)，依據(jù)傷員的不同病情進(jìn)行有針對性的胸腔負(fù)壓恢復(fù)操作，具有自適應(yīng)操作和智能免人工干預(yù)的能力，非常適用于ZC環(huán)境下的緊急救援需求；所述智能控制單元8執(zhí)行引流操作算法，產(chǎn)生驅(qū)動負(fù)壓抽取泵的馬達(dá)的電信號；其中，所述8051微控制器是工業(yè)界標(biāo) 準(zhǔn)的智能控制模塊，可實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的控制算法執(zhí)行。使用時，本發(fā)明裝置的壓力傳感器2檢測胸腔壓力并將數(shù)據(jù)發(fā)送至智能控制單元8 ;所述光源4照射流經(jīng)胸腔導(dǎo)管的物質(zhì)，電荷耦合元件陣列5接收上述光信號，再發(fā)送至監(jiān)測器信號處理外圍電路6，監(jiān)測器信號處理外圍電路6記錄電荷耦合元件陣列5傳來各種氣體、液體的引流時間，并發(fā)送到智能控制單元8，智能控制單元8發(fā)送控制信號給負(fù)壓抽取泵7使其運(yùn)行，同時，智能控制單元8接收來自壓力傳感器2、監(jiān)測器信號處理外圍電路6及負(fù)壓抽取泵7的反饋信號，按設(shè)定算法進(jìn)行計(jì)算，并決策給出負(fù)壓抽取泵的控制信號，快速、智能、自適應(yīng)地對胸外傷傷員進(jìn)行有針對性的緊急救助。實(shí)施例2如圖I所示，本發(fā)明中所述的壓力傳感器2采用高靈敏度的硅/多孔硅薄膜壓力傳感器，由于多孔硅薄膜的楊氏模量低于硅薄膜，壓力差會帶來兩種薄膜形變的不同，從而產(chǎn)生多晶硅電阻的壓阻效應(yīng)(即電阻值發(fā)生變化)，通過設(shè)計(jì)橋式電路，可將微小的壓力變化檢出并轉(zhuǎn)換為電信號；其采用硅基半導(dǎo)體工藝進(jìn)行壓力傳感器加工，具體步驟如下(I)對雙面拋光的P型硅片進(jìn)行熱氧化，在兩面形成SiO2保護(hù)層；(2)背面圖形化SiO2，用KOH選擇性腐蝕硅，形成梯形缺口，剩余15-20微米左右的硅薄膜；(3)BHF(緩沖氫氟酸清洗液)去除正面的SiO2，在暴露的硅上積淀金屬鋁形成電極；采用電化學(xué)陽極氧化法在背面硅薄膜上形成多孔硅薄膜，厚度4-5微米；(4)去掉正面的鋁薄膜電極，熱氧化多孔硅使其穩(wěn)定；氧化過程同時在正面形成SiO2 層；(5)在正面SiO2層上積淀多晶硅層并進(jìn)行圖形化，形成壓阻(即電阻值隨多孔硅和硅薄膜的壓力差而變化)，可使用多個電阻形成橋式電路；(6)在多晶硅上積淀鋁電極形成接觸，引出連線連接外部電路，制得高靈敏度的硅/多孔硅薄膜壓力傳感器。上述加工步驟中，整個流程的最小特征尺寸在5微米，完全能使用簡單的工藝技術(shù)進(jìn)行加工。[0076]上述實(shí)施例的結(jié)果表明，本主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置中，壓力檢測基于硅/多孔硅薄膜的高靈敏度壓力傳感器，能獲微小壓力變化，反應(yīng)時間短，能及時反饋至微處理器進(jìn)行可控、可調(diào)地胸腔閉式引流負(fù)壓吸引；且胸腔導(dǎo)管外部的胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器能掌握從傷員胸腔引流出的物質(zhì)狀態(tài)和總量，能給微控制器的引流操作決策和程式優(yōu)化提供實(shí)時數(shù)據(jù)，使本裝置對ZC環(huán)境的適應(yīng)性大大提升，增加戰(zhàn)地胸外傷的搶救存活率，且智能自動控 制減少對護(hù)理人員的依賴，符合戰(zhàn)地的特殊需求。
權(quán)利要求1.一種主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，其特征在于，由胸腔導(dǎo)管(I)、壓力傳感器(2)、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器(3)、負(fù)壓抽取泵(7)和智能控制單元(8)組成；所述的壓力傳感器(2)設(shè)于胸腔導(dǎo)管(I)內(nèi)部、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器(3)、負(fù)壓抽取泵(7)和智能控制單元(8)均置于胸腔導(dǎo)管(I)外部；所述的胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器(3)由光源(4)、電荷耦合元件陣列(5)、監(jiān)測器信號處理外圍電路(6)組成，光源(4)與電荷耦合元件陣列(5)分別固定在胸腔導(dǎo)管(O同一端的兩側(cè)，電荷耦合元件陣列(5)、監(jiān)測器信號處理外圍電路(6)與智能控制單元(8)依次連接，該智能控制單元(8)還分別連接壓力傳感器(2)和負(fù)壓抽取泵(7)。
2.按權(quán)利要求I所述的主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的壓力傳感器(2)采用高靈敏度的硅/多孔硅薄膜壓力傳感器。
3.按權(quán)利要求I所述的主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的光源(4)采用LED光源。
4.按權(quán)利要求I所述的主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的智能控制單元(8)采用8051微控制器構(gòu)成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型屬醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種主動式胸腔負(fù)壓恢復(fù)裝置；該裝置由胸腔導(dǎo)管、壓力傳感器、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器、負(fù)壓抽取泵和智能控制單元組成；壓力傳感器設(shè)于胸腔導(dǎo)管內(nèi)部、胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器、負(fù)壓抽取泵和智能控制單元均置于胸腔導(dǎo)管外部；胸腔物質(zhì)狀態(tài)監(jiān)測器由光源、電荷耦合元件陣列、監(jiān)測器信號處理外圍電路組成，光源與電荷耦合元件陣列分別固定在胸腔導(dǎo)管同一端的兩側(cè)，電荷耦合元件陣列、監(jiān)測器信號處理外圍電路與智能控制單元依次連接，智能控制單元還分別連接壓力傳感器和負(fù)壓抽取泵。使用結(jié)果表明，本裝置能檢測微小壓力變化、顯著增強(qiáng)現(xiàn)有被動式單向閥性能，具有自適應(yīng)性，適用于具有特殊要求的ZC環(huán)境。
文檔編號A61M1/00GK202654453SQ20122012629
公開日2013年1月9日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者羅清泉, 譚強(qiáng), 榮國光, 林皓, 黃佳 申請人:上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院