一种医用笑气镇静系统

1.本实用新型涉及镇静系统，特别是一种医用笑气镇静系统。


背景技术：

2.在口腔门诊治疗中，患者常出现紧张、焦虑甚至恐惧的心理状态。这种恐惧症常使得患者在接受治疗时出现躲避行为，导致诊疗失败，而笑气/氧气吸入镇静技术使得这一现状得到了改善。笑气/氧气吸入镇静技术可以有效缓解患者的焦虑情绪，同时使患者保持意识清醒，因此其在口腔治疗中得到了广泛应用。现有的笑气镇痛设备由一个高压纯氧瓶和一个高压纯笑气瓶组成，其体积大，移动也极为不便。由于笑气、氧气目前均以气体方式储存在该装置中，储存容量较小。其对笑气氧气混合气体的流量控制主要依靠分别调整笑气浓度调整旋钮和氧气流量调整旋钮来调整流量，操作较为不便。
3.在使用笑气的过程中，安全性问题一直被人们重视。目前在口腔科使用的笑气/氧气镇静装置安全性、智能性不高，如专利cn201520137816.9复合笑气、静脉麻醉与高压氧的三合一植牙设备，未针对装置的安全性问题做出设计，且不含有智能自动切断阀。高浓度的笑气可能会引起患者的恶心、呕吐。当患者吸入50％以上浓度笑气，将产生中、深度镇静甚至麻醉效应。当浓度进一步升高，患者意识将逐渐丧失，自主呼吸也难以维持。而当笑气浓度过低，则会导致病人吸入的气体量不足，引起疼痛感。且患者个体差异的存在要求根据患者的具体情况提供高精度的笑氧混合气体。目前液氧罐依然存在较多安全问题。液氧罐内液氧温度会随环境温度上升，液氧超过
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183℃度就会汽化，汽化后液氧气体迅速膨大，罐内压力随之上升，使得其有爆炸的风险。罐体绝热功能差是导致液氧罐内液氧汽化的重要因素。同时，在液氧使用的过程中，随着液氧液面的降低，碳氢化合物的集聚速度将加快，一次性充装的利用率也不高。
4.在当今时代，随着无线技术和物联网技术的迅速发展，人们对智能、安全、可控的笑气/氧气镇静装置的需求急剧扩大。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种医用笑气镇静系统，进行智能控制，当笑气浓度过高时，可自动切断，避免患者吸入高浓度的笑气产生副反应。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种医用笑气镇静系统，包括氧气罐、笑气罐，所述氧气罐/所述笑气罐的出口均设有长导管，所述长导管分别依次与汽化器、湿化器连通，两个所述湿化器之间通过管道连通并输出，所述氧气罐/所述笑气罐的内罐上均设有压力传感器和温度传感器，两个所述长导管上均设有智能自动切断阀，所述笑气镇静系统还包括控制器，所述控制器分别与所述压力传感器和温度传感器、所述智能自动切断阀电连接。
7.所述智能自动切断阀可自动判断危险程度并进行警示或切断。若所述阀位开关指
示因气源压力达到阈值，切断阀所对阀门开关立即闭合，切断氧气供应，避免爆炸等危险产生，或者切断笑气供应，避免笑气浓度过高。
8.进一步地，所述笑气镇静系统还包括警报装置，所述警报装置与所述控制器电连接。当压力传感器感知到预警的气压，即将信号传递至控制器，控制器反馈至警报装置，发出警报，提醒医务人员及时进行处理。
9.若所述智能自动切断阀通过压力或浓度传感器检测到被测气源压力处于危险范围，或浓度异常，即氧气浓度超出30％
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100％、笑气浓度大于70％，则所处通路线圈通电、开关闭合、应用程序发出警报，同时仍能保持氧气供应，对操作人员提出警示的同时维持液氧容器的正常输出；如果氧气的供应突然中断或者不足，则笑气的供应自动切断。
10.进一步地，所述笑气镇静系统还包括减压装置，所述减压装置包括设于所述氧气罐/所述笑气罐瓶口内部的封闭活塞，与所述封闭活塞上端连接的升降杆，所述升降杆与电磁传感电路连接，所述电磁传感电路下方设有与所述氧气罐/所述笑气罐连通的排气管道，所述排气管道位于所述电磁传感电路正下方的上方管壁上开设有柱形凹槽，所述柱形凹槽一侧铰接有磁性排气阀，所述排气阀未被所述电磁传感电路吸引的时候，所述排气阀使所述排气管道封闭，所述排气阀被所述电磁传感电路吸引的时候，所述排气阀使所述排气管道与外界连通。
11.进一步地，所述电磁传感电路包括通过线路依次连接的电源、滑动变阻器、变阻箱和电磁铁，所述滑动变阻器的滑动端与所述升降杆连接，所述电磁铁设于所述排气阀正上方。
12.进一步地，所述排气管道的下壁上设置有磁铁，所述磁铁设于所述磁性排气阀的正下方。
13.当内罐体腔内的气压高于设定阈值时，升降杆带动滑动变阻器滑杆移动，电路总阻值变小，电磁铁对碳钢阀门的磁力增大，通气管道内的阀门自行打开；而当内罐体腔内的气压位于设定阈值之下时，通气管道内的阀门关闭。基于上述过程，所述减压装置可精确、自动地调节内腔气压，提高使用的安全系数。除此之外，可通过掀开所述外壳上部顶盖手动调节所述电阻箱的电阻值进而完成排气减压步骤。
14.进一步地，所述笑气镇静系统还包括备用通路，所述备用通路内部设有压力感受器及电磁阀，所述压力感受器及电磁阀分别与所述控制器电连接。若原输送管道堵塞或其他故障导致气体运送障碍，管道内气体压力发生变化，压力感受器去感受到阈值压力时控制开关闭合，支路阀门开启，气体可以从所述备用管道正常运输，有利于维持氧气持久稳定供应，保障患者的平稳生命体征，有利于延长医用笑气/氧气镇静装置使用寿命。
15.进一步地，所述笑气镇静系统还包括设于所述汽化器和所述湿化器之间并相互连通的气化腔室，所述气化腔室中设有温度测定仪，所述温度测定仪与所述控制器电连接。
16.进一步地，所述氧气罐包括内罐与外罐，所述内罐和所述外罐之间设有隔热装置。所述温度感受器感知经排放口的气体温度，同样经过无线连接将信息反馈给智能触控操作面板，方便数据读取，提高人工操作的安全性。
17.进一步地，所述隔热装置包括间隔材料和设于所述间隔材料上表面的反射屏(24)，所述间隔材料包括一层玻璃纤维纸、一层化学纤维纸和一层玻璃纤维纸，所述外罐的内侧粘附有吸氢剂。
18.所述多层绝热材料内侧与内罐体外壁紧密贴合，所述多层绝热材料外侧与所述外罐体内壁之间为高真空状态，显著降低对流传热、减弱气体分子导热，所述多层绝热材料包括若干反射屏和间隔材料，大幅降低热辐射的发生；所述新型廉价吸氢剂银分子筛(ag400)的吸附速率明显常规高价吸氢剂氧化钯(pdo)，有利于更好地维持隔热夹层的高真空状态、节约制造成本。
19.进一步地，两个所述湿化器之间通过倒y字型管道连通并输出，所述倒y字型管道上分别设有流量计和氧传感器，所述流量计和所述氧传感器分别与所述控制器电连接。
20.进一步地，所述医用笑气/氧气镇静装置以stm32控制器为中央处理器，采集来自温度压力传感器、流量计、氧传感器的模块信号。医用笑气/氧气镇静装置利用wifi模块与以太网相连，把数据传输到云服务器保存，通过操作面板打开程序，即可实现对医用笑气/氧气镇静装置的调节。所述stm32控制器含有处理芯片，处理芯片可根据预先设计好的程序执行：患者吸入100％氧气1分钟，30％浓度笑气1分钟，每间隔1分钟增加笑气浓度5％～10％，3～5分钟后达到理想镇静状态。在该程序施实过程中，医生可实时观察了解病人的情况，对氧气、笑气的流量进行调节。如果氧气的供应突然中断或者不足，则笑气的供应自动切断。在紧急情况下，则可以点击操作面板急救纯氧输出模块，可迅速供应氧气，使患者恢复。
21.进一步的，所述stm32控制器是医用笑气/氧气镇静装置的核心部分，负责整个系统的数据采集、运算和通信。该中央处理器有性能高、实时性好、数字信号处理快、功耗低和高集成度、开发简易的特点。在医用笑气/氧气镇静装置中，控制器的主要任务是负责采集流量计、温度压力传感器、氧传感器的数据，同时利用键盘输入电路输入信息后分析处理形成对操作面板的显示。
22.与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
23.本实用新型结合无线技术和物联网技术，对液氧储藏罐使用的安全性、便捷性进行了多角度的改善，同时使笑气使用浓度的调节更加智能、安全、可控。本实用新型作为智能安全型医用笑气/氧气镇静装置，操作便捷，实时监测，极大程度上减轻了人力物力，降低了笑气使用过程中发生危险的可能性，为缓解患者术前的焦虑紧张、对现有笑气吸入装置的操作删繁就简提供了一种新型思路。
24.本实用新型集减压装置、led曲面智能屏显、液氧储存罐远程监控系统、新型智能自动氧气切断阀、隔热装置、备用通路与温度测定仪于一体，从减少碳氢化合物积聚、提高有效利用率、自动排气减压、信息收集、实时监测、加强隔热等方面出发，实现了人们对液氧储存容器智能、安全、可控的要求。
附图说明
25.图1为智能触控操作面板的示意图；
26.图2为智能自动切断阀的示意图；
27.图3为备用通路的示意图；
28.图4为本实用新型医用笑气/氧气镇静装置上部单侧内部结构的示意图；
29.图5为隔热装置内部结构的示意图；
30.图6为隔热材料卷积方式的示意图
31.图7为隔热材料典型单元结构的示意图；
32.图8为本实用新型医用笑气/氧气镇静装置远程监控系统stm32控制器功能示意图；
33.图9为本实用新型医用笑气/氧气镇静装置远程监控系统设计思路流程图；
34.图10为本实用新型医用笑气/氧气镇静装置单侧主体结构的示意图；
35.图11为本实用新型医用笑气/氧气镇静装置整体外观的示意图。
36.图中：
37.汽化器1、湿化器2；排气管道3、柱形凹槽31、磁铁32、排气阀33；外壳4、顶盖41；电磁传感电路5、滑动变阻器51、电阻箱52、电源53、电磁铁54；倒y字型管道6、控制器7、隔热装置8、氧气罐9、笑气罐10、气化腔室11、长导管12、警报装置13、压力传感器和温度传感器14；智能触控操作面板15、wifi模块151；内罐16、外罐17；备用通路18、压力感受器181；智能自动切断阀19、阀门191、气动执行器192、电气转换部件193、阀位开关指示194、减压阀195；温度测定仪20、封闭活塞21、升降杆22；间隔材料23、单层玻璃纤维纸231、单层化学纤维纸232、单层玻璃纤维纸233；反射屏24、吸氢剂25、隔热材料典型单元26、氧传感器27、流量计28、电磁阀29。
具体实施方式
38.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
39.参见图1，所述ct
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8591
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11.6寸智能触控操作面板15位于罐体上部侧表面，平面矩形，玻璃盖板外形尺寸为268.5(l)
×
158.7(w)mm，液晶屏外形尺寸为268(l)
×
157.35(w)mm，显示比例为16:9，可视区为256.82(l)
×
157.35(w)mm，其工作温湿度范围为
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10℃
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+60℃,≤85％rh，储存温湿度范围为
‑
10℃
‑
+65℃,≤85％rh，透明度>85％，表面硬度>6h，工作电压5v(dc)，usb接口方式。所述操作面板背面附有wifi模块151以与压力传感器和温度传感器14、流量计28建立无线连接交换信息，所述操作面板搭载医用笑气/氧气镇静装置整体调控系统应用程序，可在触控面板上进行实时数据观测与功能调节。
40.所述智能触控操作面板15包括有sensor、玻璃盖板、fpc与wifi模块。所述智能触控操作面板15内附有整体调控医用笑气/氧气镇静装置工作的应用程序，所述应用程序基于压力传感器、温度传感器、氧传感器与流量计进行原理设计，联合监测笑气与氧气的变化以实时数据的形式呈现于操作面板上，便于使用者对该装置的精准调控。
41.参见图2，所述智能自动切断阀19是医用笑气/氧气镇静装置核心设备最重要的安全联锁之一，包括阀门191、气动执行器192、电气转换部件193、阀位开关指示194、减压阀195等部件,其工作原理是气体经过减压阀195、电气转换部件193进入气动执行器192,电气转换部件193通过得失电源改变气动执行器192的气路,气动执行器192与阀门191相连,气路改变影响阀门191的开关状态与无线警报装置开关状态。使得切断阀制动的危险压力大多为最高工作压力的1.1倍，比如最高工作压力为0.8mp,则切断阀感知到0.88mp时执行切断程序，警报系统感知危险范围为0.8
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0.88mp。当气源含量处于危险期但未超过可承受阈值，阀门191未关即氧气供应仍然保留以维持患者生命体征，同时无线警报通路线圈通电开关闭合通过应用程序发出警报；当气源含量达到阈值，气路线圈通电开关闭合，阀门191迅速关闭，切断通路防止爆炸；如果氧气的供应突然中断或者不足，则笑气的供应自动切断。
42.参见图3、图10，所述备用通路18是位于医用笑气/氧气镇静装置连接气体输送通路的主体管道，材料同主体管道为gb/t18984
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2003无缝钢管，耐腐蚀耐低温，附有压力感受器181，建立在气体输送的必经途径。在原管道堵塞或其他故障导致输送障碍引起压力变化时，压力感受器181控制备用管道阀门开放，气体可以经所述途径正常输送，确保对必要生命体征的维持以及延长医用笑气/氧气镇静装置的使用寿命。备用通路18和长导管101分开设置，分别与罐体连通。
43.参见图4，所述温度测定仪20为置于气体排放口的嵌有wifi模块的温度感受器，气体流出排放口时温度经温度感受器转换为电路系统识别电阻值，并由振荡电路整频转换为计算机识别的电流频率值信号，经无线连接技术与触控操作面板进行无线数据对接，可在上述提过的操作面板15中显示校正后的精确温度数值，温度测定仪可测区间校正后为
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10℃至40℃，由此避免工作人员手持温度计测定造成不必要的人身损伤或污染。
44.参见图10、11，一种医用笑气/氧气镇静装置，两罐体均其包含汽化器1、湿化器2、长导管101、y字形管道6。所述长导管101与汽化器1相连，汽化器1外壁上设有钢制散热片，液态氧/笑气进入汽化器1内部后，与散热片内壁接触升温汽化。所述汽化器1与湿化器2相连接，湿化器2用于适当增加氧气/笑气湿度。所述湿化器2的出口以一倒y字型管道6相连，使得笑气、氧气相接通。所述长导管101、倒y字型管道6均选用gb/t18984
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2003无缝钢管，其具有表面光洁度好、耐腐的特点。
45.参见图4，所述减压装置包括封闭活塞21、升降杆22、排气管道3和外壳4、电磁传感电路5。所述封闭活塞21，其作用为封闭内罐腔，同时随腔内气压变化而上下移动，与所述升降杆22共同承担调节所述电磁传感电路5总电阻的工作。所述排气管道3由奥氏体型不锈钢s30409制成，其作用为联通内罐腔与外界环境，维持内腔气压稳定状态。所述外壳4由奥氏体型不锈钢s30458制成，呈黑色不透明，具有保护整个减压装置的作用。
46.所述封闭活塞21上端设置有所述升降杆22，所述升降杆22上端设置有所述电磁传感电路5，所述外壳4固定设置于所述电磁传感电路5外部，所述排气管道3上端固定设置于所述电磁传感电路5下端，所述排气管道3下端右侧壁固设于所述内罐16内壁。所述电磁传感电路5由滑动变阻器51，电源53，变阻箱52，电磁铁54串联组成。所述滑动变阻器51位于所述封闭活塞21上端，所述电阻箱52位于所述滑动变阻器51上端，所述电源53位于所述滑动变阻器51右侧，所述电磁铁54位于所述电源53右侧，所述电源53为锂电池，其优选电压为12
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36v，所述电磁铁54为φ30*45mm的直线推拉式电磁铁，绝缘等级为class b级。所述电阻箱52上端设置有可掀开的顶盖41。所述通气管道3外端下壁上设置有磁铁32，所述磁铁32的材质为n45型钕铁硼，所述磁铁32上端设置有柱形凹槽31，所述柱形凹槽31由奥氏体型不锈钢s30409制成，所述柱形凹槽31左侧设置有排气阀33。所述排气阀33由铁素体型不锈钢s12763制成，具有磁性。所述排气阀33左侧固定设置于所述通气管道3上壁，所述排气阀33右侧根据磁力大小在所述磁铁32与所述柱形凹槽31之间移动。
47.当内罐16体内压力高于设定阈值，所述封闭活塞21上移，带动所述升降杆22上移，所述滑动变阻器51接入所述电磁传感电路4中的电阻值减小，所述电磁铁54对所述排气阀33的磁力增大，所述排气管道3开放，气压降低，所述电磁铁54对所述排气阀33的磁力降低，所述排气阀33重新被所述磁铁32吸引，所述排气通道3关闭。基于上述过程，所述减压装置可精确、自动地调节内腔气压，提高使用的安全系数。除此之外，可通过掀开所述电阻箱52
顶盖41手动调节所述电阻箱52的电阻值进而完成排气减压步骤。
48.参见图5与图6，所述隔热装置8位于所述内罐16与外罐17之间，由多层间隔材料23和反射屏24形成的若干单元26组成，并抽高真空形成绝热夹层。在一个绝热单元中，所述间隔材料23由一层玻璃纤维纸231、一层化学纤维纸232、一层玻璃纤维纸233组成，所述反射屏24为一层铝箔241，单元的表观导热系数为1.05
×
10
‑5w/(m
·
k)。所述隔热装置8由宽度为1100mm，单元数为3的高真空多层绝热材料绕内罐卷绕形成。
49.参见图7，在单个典型单元中，所述反射屏24内侧依次为所述单层玻璃纤维纸231、所述单层化学纤维纸232、所述单层玻璃纤维纸233。所述单层玻璃纤维纸231、233的厚度均为0.05mm，定量均为14.0g/m2,纵向抗张强度均为0.04kn/m，所述单层化学纤维纸232的厚度为0.06mm，纵向抗张强度为0.07kn/m，其定量优选为(10.0
±
1)g/m2,所述单层铝箔241的厚度为0.015mm，纵向抗张强度为0.3kn/m，刷水实验测试应达到b级。
50.所述吸氢剂25位于所述外罐17内壁，为新型廉价吸氢剂银分子筛(ag400)，用以吸附由金属壁和绝热材料产生的氢气，有利于维持内外罐之间的真空状态。
51.所述隔热装置8通过所述吸氢剂25稳固内外罐体之间的高真空状态，显著降低热传导速率；同时采用具有高反射能力的辐射屏和低传导率的间隔物质作为绝热材料，进一步降低了辐射热。
52.参见图1、8，所述医用笑气/氧气镇静装置以stm32控制器7为中央处理器，采集来自压力传感器和温度传感器14、流量计28、氧传感器27、压力感受器181的模块信号。医用笑气/氧气镇静装置利用wifi模块与以太网相连，把数据传输到云服务器保存，通过操作面板打开小程序，即可实时了解医用笑气/氧气镇静装置的使用情况。所述智能触控操作面板及所述远程监控系统可对装置内液氧、液化笑气的具体信息及使用情况进行收集并实时监测，同时通过操作面板实现对氧气、笑气流量的自动调节。stm32控制器7分别将信号技术传输至电磁阀29、智能自动切断阀19、警报装置13作出相应的调节。
53.控制器7与压力传感器和温度传感器14、流量计28、氧传感器27和压力感受器181的电路连接均为现有技术，可参照吸入式笑气镇痛系统(专利号：cn208339895u)。智能自动切断阀、警报装置与控制器7之间的电路连接为现有技术，可参考网址：https://www.jigao616.com/zhuanlijieshao_15174200.aspx。
54.所述小程序的设计分为主体功能模块和辅助功能模块设计。主体功能包括模拟量输入/输出模块、数字量输入/输出模块；辅助功能指实时运行数据、历史启动及操作数据、报警故障发生事件、用户注册/登录信息等。开发小程序监控界面时，首先要登录微信的官方网站，使用微信id或其他号码注册，填写注册信息并绑定开发者。然后进入“设置
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开发设置”，获取appid信息。接着点击小程序后的查看详情，选择开发者工具。所述开发工具包括64位、32位以及mac版本的开发工具，选择完毕开发工具后，进行下载安装；最后在“开发工具”建立一个项目、设置存盘位置和输入appid等操作。最后在小程序项目模块进行小程序开发。
55.所述小程序启动时，首先进行设备初始化，执行app的on launch和页面page的on load文件；然后与腾讯云服务器建立连接并进行通信，通信成功则开始程序运行。通信不成功则返回再尝试与云服务器连接。用户可以在小程序监控界面上点击相应的按钮控制医用笑气/氧气镇静装置。程序运行完毕后，点击“退出”按钮即可退出该小程序监控软件。
56.所述stm32控制器7是医用笑气/氧气镇静装置的核心部分，负责整个系统的数据采集、运算和通信。在医用笑气/氧气镇静装置中，控制器7的主要任务是负责采集流量计28、温度压力传感器14、氧传感器27的数据，同时利用键盘输入电路输入信息后分析处理形成对操作面板15数据显示。所述stm32控制器含有处理芯片，处理芯片可根据预先设计好的程序执行：患者吸入100％氧气1分钟，30％浓度笑气1分钟，每间隔1分钟增加笑气浓度5％～10％，3～5分钟后达到理想镇静状态。在该程序施实过程中，医生可实时观察了解病人的情况，对氧气、笑气的流量进行调节。如果氧气的供应突然中断或者不足，则笑气的供应自动切断。在紧急情况下，则可以点击操作面板急救纯氧输出模块，可迅速供应氧气，使患者恢复。
57.参见图9，所述医用笑气/氧气镇静装置设计按照前后台顺序执行设计思路可分为：使用前首先进行控制器的初始化，同时连接网络设备，接下来进行温度和压力检测，判断储罐的温度和压力是否处在异常状态，如果是则向智能终端设备发送报警信息，同时操作面板上显示储存罐异常信息，并且发出报警声响。如果检测没有异常，操作面板上显示此时罐体内正常的实时信息，方便医生对医用笑气/氧气镇静装置情况进行了解和控制。
58.所述医用笑气/氧气镇静装置的有效容积在60
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100l范围内。所述外罐17由q345r制成，其内罐16由奥氏体型不锈钢s30408制成，可对液态氧气/笑气进行有效负载。
59.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述便利，上文中出现的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”字样，仅表示与附图本身的方向一致，并不对结构起限定作用。上述的具体实施方式并不用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员在不违背本实用新型的精神和原则的情况下，还可以进行若干修改与润饰，这些也应视作本实用新型的保护范围。