專利名稱：電控式供氧呼吸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，是一種電控式供氧呼吸器。
目前，病人在高壓氧艙內(nèi)或常壓下吸氧使用的呼吸器結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由薄膜氣腔、軟罩、杠桿式供氣閥門等構(gòu)成。使用該呼吸器吸氧時(shí)，主要是由吸氧時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓，克服呼吸器彈性膜阻力和供氣閥桿阻力達(dá)到供氧目的。如果吸氣時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓小于上述2種壓力，則就無氧氣供呼吸。此外，供氣閥桿產(chǎn)生的阻力與氣源壓力變化呈正相關(guān)。國內(nèi)外曾有人就降低呼吸阻力作了不少改進(jìn)，如在彈性薄膜上增加重物或擴(kuò)大彈性薄膜面積以及壓低膜片的調(diào)節(jié)裝置等，但對吸氣阻力的改善效果不大。根據(jù)1990年7月1日實(shí)施的GB12130-89規(guī)定，呼吸器吸氧時(shí)阻力不大于400Pa。然而，目前使用的供氧呼吸器阻力大都在400～500Pa，甚至更高。如此高的吸氣阻力使病人呼吸肌負(fù)荷過大，感到呼吸費(fèi)力，且對病情和療效亦不利，在老年病人或兒童吸氧時(shí)這種反應(yīng)更為實(shí)出。因此，降低供氧呼吸器阻力，不僅可增加病人吸氧時(shí)的舒適程度，還將直接影響吸氧的療效。
本發(fā)明的目的在于提供一種供氣阻力低、病人使用舒適的電控式供氧呼吸器。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的電控式供氧呼吸器由彈性波紋膜盒、腔式底座、紅外信號發(fā)射管和接收管、供氣閥及控制電路、保護(hù)外罩構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中彈性波紋膜盒5與腔式底座4配合連接組成貯氣囊，波紋膜盒5的園形頂面上有一層光反射膜10，紅外信號發(fā)射管8和接收管9設(shè)置于電路板7上面，對準(zhǔn)波紋膜盒頂面上的反射膜面，保護(hù)外罩6與底座配合將波紋膜盒罩住。底座一側(cè)通過連接孔與供氣閥13連接，另一側(cè)通過連接孔與波紋輸氣管3連接。供氣閥的開啟受電路控制。波紋膜盒的頂面在信號控制下可作上下0～180mm幅度移動。
本發(fā)明控制電路由紅外信號發(fā)生器、接收器、載波放大器、檢波器、遲滯比較器、單穩(wěn)態(tài)電路、功率放大器經(jīng)電路連接組成。其整體元件圖由圖3給出。其中紅外信號發(fā)生器19由場效應(yīng)晶體管、NPN型晶體管Q2、Q4、PNP型晶體管Q3、紅外發(fā)射管LED2、發(fā)光二極管LEQ1及阻容元件R1、R2、C1電路連接而成，如圖4所示接收器和載波放大器20由光電接收管KED3，運(yùn)算放大器IC1A、IC1B及阻容元件R4～R9、C4、C7、C14等。電路連接構(gòu)成，如圖5所示；檢波器21由二極D1、電容器C5、金屬膜電阻R13電路連接構(gòu)成，如圖5所示；遲滯比較器22由運(yùn)算放大器IC2A、反饋電阻R14、電位器W2、W3電路連接組成，如圖6所示；單穩(wěn)態(tài)電路24由運(yùn)算放大器IC2B，電位器W4、電阻R18、二級管D2、電容C8構(gòu)成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，電容C7、電阻R20、R19構(gòu)成的正反饋網(wǎng)絡(luò)組成，如圖7所示；功率放大電路26由晶體管Q5、Q6、Q7及電磁閥組成，如圖8所示。
本發(fā)明波紋膜盒為規(guī)則變形，膜厚0.25～1mm，最大直徑為50～120mm，采用醫(yī)用橡膠制作。腔式底座可由工程塑料注塑成型，保護(hù)外罩為園筒形，用不銹鋼材料制成。光反射膜采用無吸收式反射材料。
本發(fā)明電路的工作原理如下控制系統(tǒng)中Q1、Q2、和Q3、構(gòu)成2.5KHz左右的振蕩器，振蕩器輸出脈沖經(jīng)Q4跟隨電流放大，使LED2紅外發(fā)射管在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)射出被調(diào)制高能閃光，見圖4。此光被貯氣囊膜面反射，由圖5中的LED3接收，經(jīng)IC1二級管放大，由D1、C5、R13檢波濾波，得到與貯氣囊膜面運(yùn)動相對應(yīng)的直流電位。該電位加至圖6的IC2A輸入的負(fù)端，正輸入端由W2、W3設(shè)定其電位，該電位即限定了貯氣囊膜面上、下運(yùn)動的幅度和限位，而IC2A組成的遲滯比較器，由W3、W2阻值的比例，保證了貯氣囊膜面運(yùn)動幅度和限位的精確性與穩(wěn)定性，并可有效克服呼吸中不規(guī)則因素造成的干擾。
圖4中LED1可以發(fā)光以保障高頻脈沖的發(fā)射性能。
圖8中Q5、Q6、Q7和R23組成的電流反饋型保護(hù)電路，在任何因素導(dǎo)致的Q6電流增大時(shí)，接在Q6發(fā)射極的R23立即使Q7導(dǎo)通，迫使Q6截止，使之得到保護(hù)。
整個(gè)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，貯氣囊上端膜面位于下限位，供氣閥門開啟，貯氣囊充氣，貯氣囊上端膜面因充氣平行上移至上限位時(shí)，供氣閥門關(guān)閉，供氣隨即終止。由于IC2A比較器發(fā)出的供氣動作指令受到上、下限值制約，因而上述供氣和終止供氣過程能隨人的呼吸往復(fù)進(jìn)行。
供氣閥門采用直動式軟密封結(jié)構(gòu)，通道直徑φ2.0mm，工作壓力0～1.0MPa，工作電壓DC24V。
本發(fā)明進(jìn)一步構(gòu)成有手動撐縱，圖7中IC2B等構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)延時(shí)器，在手動工作狀態(tài)時(shí)定時(shí)，比較器和延時(shí)器輸出邏輯電平分別為自動和手動驅(qū)動信號。由于高壓氧或高濃度氧環(huán)境條件要求，控制系統(tǒng)線路采用了無觸點(diǎn)方式。貯氣囊為耐氧化醫(yī)用橡膠其與供氣管路密封連接。
本發(fā)明與已往的高壓供氧呼吸裝置工作原理和供氣方式不同。本裝置通過信號發(fā)射及監(jiān)視檢測跟蹤人呼吸，加之貯氣囊的可靠變形，可大大降低人呼吸肌負(fù)荷。平靜吸氣最大阻力不大于200Pa。
本裝置在常壓或在0.25MPa(2.5ATA)條件下，供氣余壓均為0.4MPa時(shí)，不同呼吸頻率和潮氣量時(shí)本裝置的阻力值如下表
呼吸頻率不同潮氣量時(shí)的阻力值(Pa)(次/分)500ml600ml700ml800ml1000ml16881181471671961898128157167216顯然，本裝置不但可提高病人舒適程度，而且可提高吸氧療效。該呼吸裝置可廣泛用于高壓氧艙治療，家庭保健，救護(hù)車急救以及娛樂場所(如氧吧)、運(yùn)動后疲勞恢復(fù)的氧療等。


圖1、原有吸氧器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2、本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3、本發(fā)明一種總體線路4、圖3中紅外發(fā)射器線路5、圖3中接收器、載波放大器、檢波器線路6、圖3中遲滯比較器圖7、圖3中單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路圖8、圖3中功率放大電路圖中，1為口面罩，2為呼吸閥箱，3為波紋管，4為殼體底座，5為波紋膜盒，6為保護(hù)罩，7為電路板，8為信號發(fā)射管，9為信號接收管，10為反射膜面，11為波紋膜盒上限，12為波紋膜盒下限，13為供氣控制閥，14為中壓壓力表，15為減壓閥，16為高壓壓力表，17為氣瓶閥門，18為氧氣瓶，19為紅外信號發(fā)射電路，20為接收及載波放大器，21為檢波器，22為遲滯比較器，23為手動操作，24為單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路，25為自動操作，26為功率放大器，27為底座上部的膜盒座，28為供氣閥接頭，29為輸氣波紋管接頭。
實(shí)施例按照結(jié)構(gòu)圖2和電路圖3設(shè)計(jì)。其中底座4采用硬聚乙烯一次注塑成型。結(jié)構(gòu)如圖9所示，為園筒體式，高度4.5mm，外直徑99.5mm，下半部分的盒座直徑略大。波紋膜盒5采用醫(yī)用橡膠制成，結(jié)構(gòu)如圖10所示，設(shè)置三個(gè)波紋，靜止?fàn)顟B(tài)高度為54mm，厚度0.5mm，波紋最大處直徑為92mm，最小處直徑為60mm，膜盒底部與底座上部的膜盒座緊密配合。保護(hù)罩殼6為不銹鋼園筒，高度100mm，直徑為105mm，與底座配合。電路中主要元器件的參數(shù)列表如下元件類型數(shù)值元件類型數(shù)值R1RJ22KQ23DG130R2RJ22ΩQ33CG6BR3RJ1.5ΩQ43DG180CR4RJ100KΩQ53DG182R5RJ1MΩQ63DA14AR7RJ100KΩQ73DG6CR8RJ10KIC1LF353R9RJ10KIC2LF353R13RJ3.3MLED1BT204R14RJ470KLED2HIR405BR19RJ6.2KLED3PH302R20RJ20KDZ3ZCW2R23RJ2ΩD12AP10C1CL110.01μD22AP10C5CI3-10.1μW1WS2210KC7CC3-115PW2WS22100KC8CDO310μW3WS221MQ13DJ6DW4WS22220K其中W1、W2、W3、W4的誤差為25%，其余元件數(shù)值允許誤差為5%。
權(quán)利要求
1.一種電控式供氧呼吸器，由彈性波紋膜盒、腔式底座、紅外信號發(fā)射管和接收管、供氣閥及控制電路、保護(hù)外罩構(gòu)成，其特征在于彈性波紋膜盒與腔式底座配合連接組成貯氣囊，波紋膜盒的園形頂面上有一層光反射膜，紅外信號發(fā)射管和接收管設(shè)置于電路板上面，對準(zhǔn)波紋膜盒頂面上的光反射膜面，保護(hù)外罩與底座配合將波紋膜盒罩住，底座一側(cè)通過連接孔與供氣閥連接，另一側(cè)通過連接孔與波紋輸氣管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的電控式供氧呼吸器，其特征在于控制電路由紅外信號發(fā)生器、接收器、載波放大器、檢波器、遲滯比較器、單穩(wěn)態(tài)電路、功率放大器經(jīng)電路連接組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控式供氧呼吸器，其特征在于紅外信號發(fā)生器由場效應(yīng)晶體管Q1、NPN型晶體管Q2和Q4、PNP型晶體管Q3、紅外發(fā)射管LED2、發(fā)光二極管LED1及阻容元件R4～R9、C4、C7、C14經(jīng)電路連接組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控式供氧呼吸器，其特征在于遲滯比較器由運(yùn)算放大器IC2A、反饋電阻R14、電位器W2、W3經(jīng)電路連接組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種電控式低阻供氧呼吸器，由規(guī)則變形的波紋膜盒和腔式底座組成貯氣囊。人呼吸時(shí)，膜盒作上下運(yùn)動，通過紅外光對膜盒頂光反膜的反射，控制供氣閥的開閉。本裝置可大大降低人呼吸肌負(fù)荷，平靜吸氣最大阻力不大于200Pa，可提高病人舒適程度，提高吸氧療效。本發(fā)明可廣泛用于高壓氧艙治療、家庭保健等。
文檔編號A61G10/02GK1108957SQ9411404
公開日1995年9月27日 申請日期1994年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月15日
發(fā)明者王文波, 劉景昌, 萬振忠, 潘國琪, 陸龍飛 申請人:中國人民解放軍海軍醫(yī)學(xué)研究所