CN118436887A - 一种便携式急救一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种便携式急救一体机，涉及医疗设备技术领域，便携式急救一体机包括系统主机，系统主机上设置有第一扩展坞、第二扩展坞和第三扩展坞；呼吸模块，呼吸模块用于与第一扩展坞连接以实现与系统主机的通信连接；监护模块，监护模块用于与第二扩展坞连接以实现与系统主机的通信连接；除颤模块，除颤模块用于与第三扩展坞连接以实现与系统主机的通信连接。本发明的便携式急救一体机，相比于现有技术，采用一体化结构式设计，确保临床急救在一台设备上实现对患者的诊断、监测与治疗，其功能完善，可在此设备上对患者进行除颤、生命体征监护、通气辅助及呼吸支持，可用于急救复苏、野外抢救、院前抢救、患者转运等场景。

Description

一种便携式急救一体机

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种便携式急救一体机。

背景技术

急救用生命支持系统是一种用于维持患者生命功能的设备，通常用于急救和重症监护环境中。这些系统可以包括呼吸机、除颤器、监测器、输液泵等设备，用于支持患者的呼吸、心脏功能和血液循环。在急救情况下，生命支持系统可以帮助维持患者的生命体征，直到医疗人员能够提供更进一步的治疗。

但是，目前急救用生命支持系统，在功能、技术水平等方面还存在一些问题，具体问题如下：

1.现有市面上的各种生命支持设备只能对患者进行单一的生命支持，例如生命体征监测、患者通气和心脏除颤，功能单一，集成化程度低，设备昂贵，医疗单位要配备齐全急救用生命支持设备需要高昂的成本；

2.各种生命支持设备由不同厂家研发制造，数据并不共享，医生进行多设备协作治疗时，需要读取一个设备的诊断数据，并在另一个设备设置治疗参数；

3.急救时需要将患者从危险地带转运到安全地带，在转运载具的移动时，放置在载具内的众多生命支持设备不仅操作困难，而且可能在路途颠簸时对医护人员造成危险；

4.许多急救用生命支持设备都有病人生命体征的遥测，以便让医疗单位在病人到达安全地带之前做好所有必要的准备，但是医生无法从安全地带向急救现场的护理人员提供全面协助；

5.对于急救护理人员来说，不同设备完全不同的用户界面操作非常复杂，在急救情况下直观、连贯的操作非常困难，就算长期培训也很难减少不同应用领域和不同用户群体的操作错误。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题中的至少一个。

本发明提供一种便携式急救一体机，包括：

系统主机，所述系统主机上设置有第一扩展坞、第二扩展坞和第三扩展坞；

呼吸模块，所述呼吸模块用于与所述第一扩展坞连接以实现与所述系统主机的通信连接，所述呼吸模块用于为患者提供氧气供应、监测及调节患者的呼吸参数，所述呼吸模块还用于获取患者的呼吸数据信息并通过所述第一扩展坞反馈至所述系统主机；

监护模块，所述监护模块用于与所述第二扩展坞连接以实现与所述系统主机的通信连接，所述监护模块用于监测患者的生命体征，所述监护模块还用于获取患者的生命体征的实时数据并通过所述第二扩展坞反馈至所述系统主机；

除颤模块，所述除颤模块用于与所述第三扩展坞连接以实现与所述系统主机的通信连接，所述除颤模块用于帮助患者恢复心脏功能，所述除颤模块还用于获取患者的心脏数据信息并通过所述第三扩展坞反馈至所述系统主机。

本发明提供的一种便携式急救一体机，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

本发明所述的便携式急救一体机，使用预先配置的系统主机搭配即插即用的功能模块(呼吸模块、监护模块和除颤模块)，功能模块(呼吸模块、监护模块和除颤模块)通过配置在系统主机上的扩展坞(第一扩展坞、第二扩展坞和第三扩展坞)连接到系统主机，每个功能模块都具有单个生命支持设备的功能，连接到系统主机的模块之间可以相互通信，操作者可以通过系统主机对功能模块进行操作。本发明的便携式急救一体机，相比于现有技术，采用一体化结构式设计，确保临床急救在一台设备上实现对患者的诊断、监测与治疗，其功能完善，可在此设备上对患者进行除颤、生命体征监护、通气辅助及呼吸支持，可用于急救复苏、野外抢救、院前抢救、患者转运等场景。

可选地，所述系统主机包括主机壳体和控制触摸屏，所述主机壳体呈L形结构，其包括相互连接的水平板和竖直板，所述控制触摸屏设置于所述竖直板远离所述水平板的一侧，所述呼吸模块设置于所述水平板上，所述监护模块和所述除颤模块并列设置于所述呼吸模块的上方。

可选地，所述系统主机还包括设置于所述主机壳体内部的滤波板、电源板、按键板、飞梭板、报警灯板和无线通讯板，所述滤波板用于对市电电压进行滤波，所述电源板用于对市电电压进行电压转换，所述按键板与所述飞梭板用于对操作者的指令进行数据传递，所述报警灯板用于与所述主机壳体上的报警指示灯电连接，所述无线通讯板内置蓝牙和SIM卡，用于进行远程数据传输和视频会议。

可选地，所述监护模块包括监护模块外壳以及设置于所述监护模块外壳内部的集成参数板、第一接口板、IBP板和泵阀板，所述集成参数板用于获取SpO2、NIBP、ECG、CO2和体温数据，并同时进行数据交互，所述第一接口板用于与所述系统主机通信连接，所述IBP板用于有创血压的数据处理，所述泵阀板用于固定泵阀，且所述泵阀板与所述集成参数板通信连接。

可选地，所述除颤模块包括除颤模块外壳以及设置于所述除颤模块外壳内部的除颤心电板、电容和第二接口板，所述除颤心电板用于对除颤信号的处理，所述电容用于提供能量，所述第二接口板用于与所述系统主机通信连接，所述除颤模块外壳上设置有治疗插座，所述治疗插座用于对接外部线缆。

可选地，所述除颤模块外壳和所述监护模块外壳上方设置有电极座，所述电极座用于放置除颤电极板。

可选地，所述呼吸模块包括呼吸模块外壳以及设置于所述呼吸模块外壳内部的打印机转接板、呼吸转接板、第三接口板、MRM呼吸机模块，所述呼吸机模块外壳上设置有热敏打印机，所述打印机转接板与所述热敏打印机通信连接，所述呼吸转接板用于对呼吸数据的处理传递，所述第三接口板用于与所述系统主机通信连接，所述MRM呼吸机模块用于所述呼吸模块的命令执行以及数据反馈处理。

可选地，所述呼吸模块外壳上还设置有低压氧气源接口、高压氧气源接口、涡轮和呼气阀，所述低压氧气源接口和所述高压氧气源接口用于外接氧气源，所述涡轮用于产生负压以将空气从周围大气中吸入呼吸模块外壳内；吸气阶段所述呼气阀关闭，经过空氧混合形成特定氧浓度的气体由所述涡轮驱动成特定流速或压力的气体，经过管路输送到患者肺内；呼气阶段所述呼气阀打开，气体从肺部经由呼气管路到达所述呼气阀并最终排出体外。

可选地，所述呼吸模块包括气路系统，所述气路系统包括氧气气源供应子系统、空气气源供应子系统、流量控制子系统、安全阀子系统、雾化器控制子系统、患者感知子系统、呼气阀控制子系统和氧浓度监测子系统。

可选地，所述氧气气源供应子系统用于将氧气源设备的氧气引入所述呼吸模块内；所述空气气源供应子系统用于将环境中的空气引入所述呼吸模块内；所述氧气气源供应子系统和空气气源供应子系统用于经过混合后进入所述流量控制子系统，所述流量控制子系统设置有用于监测通气温度的温度传感器，所述流量控制子系统还设置有用于防止气体反冲的单向阀；所述安全阀子系统用于主动卸压以防止所述气路系统的压力超岀设定压力；所述雾化器控制子系统包括雾化开关阀，当所述雾化开关阀接通时，用于形成持续流量，所述持续流量用于通过所述呼吸模块侧面的接口流入雾化器；所述患者感知子系统包括开关阀、气阻单向阀和压力传感器，所述开关阀常闭，在不连接患者时用于通气冲洗管路，所述气阻单向阀用于防止管路污染；所述压力传感器用于测量通气时的气道压力；所述呼气阀控制子系统用于控制患者呼吸管路的压力；所述氧浓度监测子系统设置在所述流量控制子系统的后端，用于监测氧浓度。

附图说明

图1为本发明实施例的便携式急救一体机的结构示意图；

图2为本发明实施例的呼吸模块的气路图；

图3为本发明实施例的监护模块的心电测量电路图；

图4为本发明实施例的监护模块的无创血压测量原理的压力与振荡波形图；

图5为本发明实施例的监护模块的无创血压测量电路图；

图6为本发明实施例的监护模块的的Hb和HbO2的光吸收系数波形图；

图7为本发明实施例的监护模块的脉搏血氧仪的探头示意图；

图8为本发明实施例的监护模块的光吸收量示意图；

图9为本发明实施例的监护模块的血氧测量电路图；

图10为本发明实施例的监护模块的呼吸测量电路图；

图11为本发明实施例的监护模块的红外线吸收光谱技术原理图；

图12为本发明实施例的监护模块的二氧化碳波形图。

附图标记说明：

1、系统主机；11、主机壳体；111、水平板；112、竖直板；12、控制触摸屏；2、呼吸模块；3、监护模块；4、除颤模块；5、电极座；6、报警指示灯。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，采用了“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操控，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

而且，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上，Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下；附图中X轴表示横向，也就是左右位置，并且X轴的正向(也就是X轴的箭头指向)表示左，X轴的负向(也就是与X轴的正向相反的方向)表示右；附图中Y轴表示纵向，也就是前后位置，并且Y轴的正向(也就是Y轴的箭头指向)表示前，Y轴的负向(也就是与Y轴的正向相反的方向)表示后。

同时需要说明的是，前述Z轴、X轴和Y轴表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的便携式急救一体机，包括：

系统主机1，所述系统主机1上设置有第一扩展坞、第二扩展坞和第三扩展坞；

呼吸模块2，所述呼吸模块2用于与所述第一扩展坞连接以实现与所述系统主机1的通信连接，所述呼吸模块2用于为患者提供氧气供应、监测及调节患者的呼吸参数，所述呼吸模块2还用于获取患者的呼吸数据信息并通过所述第一扩展坞反馈至所述系统主机1；

监护模块3，所述监护模块3用于与所述第二扩展坞连接以实现与所述系统主机1的通信连接，所述监护模块3用于监测患者的生命体征，所述监护模块3还用于获取患者的生命体征的实时数据并通过所述第二扩展坞反馈至所述系统主机1；

除颤模块4，所述除颤模块4用于与所述第三扩展坞连接以实现与所述系统主机1的通信连接，所述除颤模块4用于帮助患者恢复心脏功能，所述除颤模块4还用于获取患者的心脏数据信息并通过所述第三扩展坞反馈至所述系统主机1。

在本实施例中，结合附图1所示，本便携式急救一体机可使用预先配置的系统主机1搭配即插即用的功能模块(呼吸模块2、监护模块3和除颤模块4)，功能模块(呼吸模块2、监护模块3和除颤模块4)通过配置在系统主机1上的扩展坞(第一扩展坞、第二扩展坞和第三扩展坞)连接到系统主机1，每个功能模块都具有单个生命支持设备的功能，连接到系统主机的模块之间可以相互通信，操作者可以通过系统主机对功能模块进行操作。本发明的便携式急救一体机，相比于现有技术，采用一体化结构式设计，确保临床急救在一台设备上实现对患者的诊断、监测与治疗，其功能完善，可在此设备上对患者进行除颤、生命体征监护、通气辅助及呼吸支持，集成化程度高、可以实现多种生命支持设备的数据共享，适用于急救复苏、野外抢救、院前抢救、患者转运等场景。

需要说明的是，扩展坞是用于扩展系统主机1的连接端口，其包括第一扩展坞、第二扩展坞和第三扩展坞，呼吸模块、监护模块和除颤模块可分别通过扩展坞与系统主机1通信连接。

可选地，所述系统主机1包括主机壳体11和控制触摸屏12，所述主机壳体11呈L形结构，其包括相互连接的水平板111和竖直板112，所述控制触摸屏12设置于所述竖直板112远离所述水平板111的一侧，所述呼吸模块2设置于所述水平板111上，所述监护模块3和所述除颤模块4并列设置于所述呼吸模块2的上方。

在本实施例中，结合附图1所示，主机壳体11的整体呈L形结构，其包括相互连接的水平板111和竖直板112，其中水平板111和竖直板112均为壳体结构，其内部用于安装例如中央处理器(CPU)、主板等部件。控制触摸屏12安装在竖直板112的前侧(附图1中Y轴正方向)端面上，呼吸模块2可通过插接的方式安装在水平板111上，监护模块3和除颤模块4并列设置于呼吸模块2的上方，其中呼吸模块、监护模块和除颤模块三者形成矩形结构。本实施例中系统主机1呈半包围的L形结构，可以更好地集成安装呼吸模块、监护模块和除颤模块，有利于便携式急救一体机的小型化，并有利于保证整个便携式急救一体机的稳定性和可靠性，在转运移动时，更方便生命支持设备的操作，而且能够避免路途颠簸时对医护人员造成危险。

可选地，所述系统主机1还包括设置于所述主机壳体11内部的滤波板、电源板、按键板、飞梭板、报警灯板和无线通讯板，所述滤波板用于对市电电压进行滤波，所述电源板用于对市电电压进行电压转换，所述按键板与所述飞梭板用于对操作者的指令进行数据传递，所述报警灯板用于与所述主机壳体11上的报警指示灯6电连接，所述无线通讯板内置蓝牙和SIM卡，用于进行远程数据传输和视频会议。

在本实施例中，系统主机1还包括扬声器、电池转接板、主板、系统板、插件盒插件板、USB网口板、护士呼叫板、视频摄像头、麦克风，电池转接板主要用于电池的管理以及其他直流的输入处理；系统板主要用于外围电路信号的传递以及部分信号的预处理；主板主要用于数据的总处理；报警灯板主要用于向外界传递报警信号；插件盒插件板用于和其他子模块(除颤模块、呼吸机模块、监护模块)的数据传递；USB网口板主要用于连接网口和USB设备；护士呼叫板主要用于与外界的信号进行传递。本实施例中系统主机1的具体结构，可以支持医生远距离与急救现场的护理人员进行视频、通话，或者远距离操控系统主机，以为现场急救人员提供全面协助。

可选地，所述监护模块3包括监护模块外壳以及设置于所述监护模块外壳内部的集成参数板、第一接口板、IBP板和泵阀板，所述集成参数板用于获取患者的SpO2、NIBP、ECG、CO2和体温数据，并同时进行数据交互，所述第一接口板用于与所述系统主机1通信连接，所述IBP板用于有创血压的数据处理，所述泵阀板用于固定泵阀，且所述泵阀板与所述集成参数板通信连接。

在本实施例中，监护模块3包括监护模块外壳、集成参数板、第一接口板、IBP板和泵阀板，其中监护模块外壳为矩形壳体结构，集成参数板为监护模块的主板，内部集成了SpO2、NIBP、ECG、CO2和体温功能，同时对其他监护内部的模块进行数据交互；第一接口板用于监护模块3与系统主机的通信；IBP板用于有创血压的数据处理；泵阀板用于固定泵阀，同时又受集成参数板控制，与其传递数据。

需要说明的是，SpO2(Blood oxygen saturation)代表血氧饱和度，NIBP是无创血压(Non-Invasive Blood Pressure)的缩写，是一种在医学领域中广泛使用的技术，可以通过非侵入性的方式测量患者的血压，NIBP是指通过监护仪或其他医疗设备，间接测量患者的血压值，这种方法通常通过脉搏波动的变化来推算血压值，因此不需要像传统的血压测量方法，将袖带捆绑在手臂上并手动充气，NIBP的测量结果可以实时反映患者血压的变化情况，有助于医生及时发现并处理潜在的问题，在临床应用中，NIBP常用于手术中监测患者的血压变化。ECG(Electrocardiogram)是一种用于记录心脏电活动的检查方法，通过在患者身上放置电极，可以测量心脏在不同部位的电信号，从而绘制出心电图。心电图可以显示心脏的节律、速率和节律性，帮助医生诊断心脏疾病和异常。CO2指的是二氧化碳(CarbonDioxide)监测功能,在医疗监护仪器中，CO2监测通常用于监测患者的呼吸功能和二氧化碳排出情况，以评估患者的呼吸状况和肺功能。

在其他实施方式中，监护模块3还包括监护附件板，其用于和其他线材传感器进行数据转接。

监护模块3以参数模块为基本单元获取信号，通过通信技术把结果送给主板，完成数据与波形的处理和显示。

心电测量工作原理：

一般心电测量采用目前临床上广泛使用的Ag/AgCl电极测量方法。

(1)心电原理

心电图的形成：心脏首先有序的电兴奋传播，经过人体组织传到体表，产生一系列的电位变化，并被记录下来形成心电图。心电图反映的是心脏兴奋的产生，传播和恢复的生理电变化，是心脏各部分的许多心肌细胞先后发生的电位变化的综合表现，不是由于心脏的机械收缩所产生的。心电监护产生病人心电活动的连续波形，以准确的评估病人当时的生理状态。为了记录心电，将探测电极安装于体表相隔一定距离的两点，此两点即构成一个导联，两点连线代表连轴，具有方向性。具体可分为：标准肢体导联(双极导联)和胸导联(单极导联)，包括I、II、III导联和V1、V2、V3、V4、V5和V6导联；加压单极肢体导联包括AVR、AVL和AVF。本参考设计采用ADI公司推出的ADAS1000系列低功耗心电图(ECG)模拟前端，实现了3/5导联心电图(ECG)信号测量、呼吸测量、起搏信号监测、导联脱落检测等功能。

ADAS1000系列针对生物电信号应用提供了一种低功耗、小型数据采集系统，旨在简化采集和确保高质量ECG信号的任务。

ADAS1000的主要特性：生物电信号输入，数字信号输出；5个ECG采集通道和1个受驱导联；IC并行可以用于10多个电极的测量；交流和直流导联脱落检测；3个导联内置起搏检测算法；胸阻抗测量(内部和外部路径)；可选参考导联。

ADAS1000模拟前端的主要功能是将心脏信号数字化。模拟前端芯片里面包含了仪表放大器、滤波器、模拟开关和模数转换器。ADAS1000能够检测起搏信号、导联脱落信号、呼吸频率和患者阻抗。

(2)测量电路

结合附图3所示，心电信号经过前级滤波后输入到模拟前端芯片ADAS1000，模拟前端芯片内部经过开关切换、前置放大后输入到ADC中进行数字化，然后输入到单片机中进行通讯。

无创血压工作原理：

人体的血管及心脏组成人体的血液循环系统，血液要在人体内循环，就要有压差，有压差就要有动力装置，这个动力装置就是心脏。心脏通过收缩把血液射出心脏，经过动脉流至全身，血液经过静脉回流心脏，同时心脏舒张。这样循环往复，工作不止。真正的血压是一个波动的过程。动脉压较高且波动较大，静脉压较低且波动较小，我们通常所说的血压是指动脉压。

无创血压测量采用振荡法，测出收缩压、平均压和舒张压、脉率值。呼吸测量采用胸阻抗法。

(1)测量原理

振荡法是上世纪70年代发展起来的无创伤性动脉血压测量的新方法，是目前国外大多数无创自动血压监测仪所采用的血压测量方法，也称为示波法。其原理是使袖带气压高于受控检者的收缩压一定值(比如高于收缩压20mmHg)后停止充气并缓慢以阶梯量逐渐放气。在袖带内可以检测出动脉血流产生的气压振荡波。随着袖带压力的减少，动脉血管将呈现由完全封闭到逐渐开放到完全开放的过程，动脉血流的脉动将在袖带内的气体中产生气体振荡波，压力波动幅度会以先上升后下降的规律变化，气体振荡波信号最强处就是被测部位动脉的平均脉压，再由平均动脉压计算出动脉的收缩压和舒张压。

具体的说：结合附图4所示，为压力与振荡波形的示意图，其中，P坐标表明压力值的大小，T坐标为时间，图中的曲线即为脉搏波，振荡波形是指在不同压力情况下的脉搏波大小。当袖套内的压力大于收缩压时，血管被阻断，袖套中检测不到脉搏波。当压力下降，在收缩压附近，由于动脉血管开启，振荡波形即脉搏波强度的峰值开始增大，这一点的压力即为收缩压SP；随着袖套压力下降，血管进一步开启，脉搏波强度继续增大，临床上认为达到最大峰值时的袖套压力即为平均压MP；之后压力继续下降，袖套对动脉的阻断完全开启，振荡波对袖套的作用减少，检测到的脉搏波形也减少，直至脉搏波形最小，舒张压DP存在于这个最小脉搏波中间。

振荡法测量无创血压消除了认为因素，因此其测量结果具有客观性和可重复性。如果保证测量条件，其测量结果也有很高的一致性。

振荡法测量无创血压的前提是要寻找到规则的动脉压力脉动。当测量的条件使这种检波方式发生困难的情况下，测量值就可能变得不够可靠，测量的时间也会增加，甚至测量不出来。如在测量过程中，由于病人的运动或外界干预影响到袖带内的压力变化时，仪器无法测到规则的动脉压力脉动，可能导致测量失败。

因此，在无创血压测量过程中，应尽量保证有一个良好的测试条件，同时还要注意袖带尺寸的选择、安放的位置及捆绑的松紧程度。

(2)测量电路

结合附图5所示，气路及其控制：由充气泵、慢放阀、快放阀和压力传感器构成，由主单片机控制充气泵充气和慢放阀放气，并通过压力传感器检测气路的气压，以及由于脉搏脉动而引起的气压波动信号。快放阀的作用是一旦模块失控，当气压达到300mmHg时，自动放气，并向单片微机送出一个告警信号。检测电路：检测电路由主压力传感器和ADC构成。血压检测是在放气过程中进行的。放气方式为阶梯式放气。压力传感器的输出信号即为气路压力的电信号。该信号经ADC转换后进入单片机，由单片机根据压力信号的波形计算出血压的数值。通讯接口：通讯接口为简单的TTL驱动电路，用以与控制板通讯，其通讯过程由单片机控制。

血氧工作原理：

脉搏氧饱和度测量采用双波长脉动法。

(1)血氧原理

氧是维持生命的重要物质，人体组织细胞进行新陈代谢所需要的氧是从血液中获取的。当血液在心脏泵的推动下脉动地流经肺部时，从肺泡获取氧，然后经动脉进入毛细血管，在那里释放氧。血液所携带的氧，只有大约2％是溶解在血浆中的，其余98％是与血红蛋白(Hb)结合成氧合血红蛋白(HbO2)后进入组织的。能与Hb结合的氧分子数取决于氧分压以及Hb的组态。正常情况下，肺部的氧分压使氧合Hb的结合呈饱和状态。当氧消耗在组织中后，氧分压减小，刺激HbO2释放出氧，使它重新变成不携带氧的还原血红蛋白。

用血氧饱和度(SaO2)来衡量血液携带氧的能力，它定义为：

SaO2＝(HbO2/(HbO2+Hb))×100％；

过去，在临床上主要取动脉血，测量其中的氧分压来计算SaO2，不能连续检测，且给病人带来痛苦。脉搏血氧仪(Pulse Oximeter)使用双波长脉动发的光电技术，能够在不用取血的情况下连续测量动脉血中的血氧饱和度，且已广泛应用于临床。

本监护模块的测量原理是采用已经成熟的双波长脉动法测量。根据朗伯比尔定律，当一束光照射到某种物质的溶液上时，物质对光有一定的吸收、衰减，透射光强I与入射光强I0之间有一下关系：

I＝I0e^-εcd；

I0/I比值的对数成为吸光度D，因此上式可以表示为：

D＝ln(I0/I)＝εcd；

式中，ε为物质的吸光系数，c是溶液(如血液)的浓度，d为光穿过的路径。若保持光的路径不变，吸光度便与物质的吸光系数和溶液的浓度成正比。

血液中的HbO2和Hb对不同波长的光的吸光系数不一样。如图6所示，在波长为600～700nm的红光(RED)区，Hb的吸收系数比HbO2的大，而在波长为800～1000nm的近红外光(IR)区，HbO2的吸收系数比Hb的大；在805nm附近是吸收点。

脉搏血氧仪所用的探头类似于附图7所示，使用时探头套在手指上。上壁固定了两个并列放置的发光二极管(LED)，发出红光和红外光。下壁有一个光电检测器，将透射过手指动脉血管的红光和红外光转换成电信号，它所检测到的光电信号越弱，表示光信号穿透探头部位时，被那里的组织、骨头和血液等吸收掉的越多。

皮肤、肌肉、脂肪、静脉血、色素和骨头等对这两种光的吸收系数是恒定的，因此它们只对光电信号中的直流量大小发生影响。但是血压中的HbO2和Hb浓度随着血液的脉动作周期性的改变，因此它们对光的吸收也在脉动地变化，由此引起光电检测器输出的信号强度随血液中的HbO2和Hb浓度比脉动地改变。如果用光吸收来表示，可以得到附图8所示的信号。我们需要的仅仅是顶部的脉动分量。图中只表示了某一种光(例如红光)作用时的情况，在另一种光(如红外光)作用时，信号的变化规律大致一样，但脉动分量的幅度可能不同。

设法让上述两种波长的红光和红外光轮流通过检测部位，并将这两个信号中的脉动成分分离出来，经过放大和滤波后，分别由模/数转换器转换成数字量，便可以根据下式计算出血氧饱和度：

SaO2＝K1R2+K2R+K3；

此式中的K1、K2、K3是经验常数，而R是在某个很小的时间间隔上，两种光电信号的幅度变化量之比，即：

R＝ΔRED/ΔIR

光电信号的脉动规律是和心脏的搏动一致的，因此还能得到脉搏波进而确定出脉率。习惯上将脉搏血氧仪测得的血氧饱和度称为SpO2，以区别于用其他类型的血氧计所测得的结果。

(2)测量电路

SpO2模块的电路主要包括以下部分：

SpO2探头的驱动和检测：SpO2探头有两个不同波长的LED座位信号源，两个LED采用分时点亮，由单片机控制点亮的时间及亮度。接收信号由前置放大器检测放大，经过差分放大和后级放大后的信号分别输入到ADC进行信号采集。

通讯接口：通讯接口为简单的TTL驱动电路，用以与系统板通讯，其通讯过程由单片机控制。

体温工作原理：

本监护模块的体温测量是采用热敏电阻法。其原理是：采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器，根据热敏电阻的阻值随温度变化而变体的特性而获得的。本监护模块体温的测量是将人体的温度由传感器变成电信号，经放大器放大后再进行数据处理完成的。温度经热敏探头产生电压信号，放大后送给单片机的A/D转换器进行处理。放置在测量部分(体温探头)顶端的热敏电阻作为温度传感装置，当外界被测热源的温度发生改变时，热敏电阻的阻值将随之改变，内部微处理器对测量回路中热敏电阻的阻值变化，进行换算、处理、修正后，将测量温度以数字的形式在显示屏上显示出来。

呼吸工作原理：

本监护模块的呼吸测量基于阻抗法原理。

(1)呼吸原理

当人体呼吸时胸发生起伏变化，相当于RL和LL间的阻抗变化，把通过心电电极RL和LL的高频信号变成跳副高频信号。该信号经检波放大后输出随呼吸而变化的电信号，并送到模-数转换器。呼吸参数由呼吸电路板和耦合变压器构成。

(2)测量电路

结合附图10所示，电路由以下几部分组成：

高频差分电流：呼吸采用阻抗法测试，必须有等副高频正弦波作为测试信号，高频差分电流的频率为52kHz。

差分放大器：这是一有源带通放大器，其中心频滤约150kHz，将经呼吸阻抗调制的测试信号进行预放大。

高通滤波：将高频载波信号滤除。

ADC采样：在数字域中同步解调得到呼吸阻抗的数字信号。

低通滤波：进一步滤去高频信号，以减小肌电信号，心电信号的影响。

二氧化碳模块的工作原理：

呼出气体二氧化碳监测曲线的问世，是适用无创技术监测肺功能，特别是肺通气功能的又一大进步，使在床边连续、定量测量病人成为可能，尤其是为麻醉病人、ICU、呼吸科进行呼吸支持和呼吸管理提供明确的指标。

对于危重症患者来说，持续的二氧化碳监测是非常重要的，特别是对插管和依赖呼吸机的患者。当一些危险状况发生时，如呼吸机的接头脱落，呼吸回路漏气，气体导管扭曲、气管堵塞或者其他机械故障等，二氧化碳监护图形就会发生变化，在第一时间报警。一些头、面部手术的操作非常容易造成接头脱落。由于手术的遮挡，医生难以发现，对患者就非常危险。如果有EtCO2监测，出现此情况就会发出报警，医生第一时间进行检查，保证患者安全。

依据取样方式的不同，CO2监测可分为2大类：主流和旁流。

主流取样是将传感器连接在病人的气道内，优点是直接与气体接触，识别反应快；气道内分泌物或水蒸气对监测效果影响小；不丢失气体。缺点是传感器重量较大；增加额外死腔量，不适用于未插气管导管的病人。

旁流取样是经取样管从气道内持续吸出部分气体作测定，传感器并不直接连接在通气回路中，且不增加回路的死腔量；不增加部件的重量；对未插气管导管的病人，改装后的取样管经鼻腔仍可作出精确的测定。不足之处是识别反应稍慢；因水蒸气或气道内分泌物而影响取样；在进行低流量麻醉或小儿麻醉中应注意补充因取样而丢失的气体量。

结合附图11所示，本监护模块的呼吸末二氧化碳模块采用的是主流取样方式，其工作原理是已经普遍使用的红外线吸收光谱技术，即基于红外光通过检测气样时，其吸收率与二氧化碳浓度相关的原理(CO2主要吸收波长为4260nm的红外光)，通过不间断地测量通过适配器的气流在通过气室的红外光吸收率，实现对呼吸气体的测量。

结合附图12所示，在呼吸过程中将测得的二氧化碳浓度与相应时间一一对应，即可得到所谓的二氧化碳曲线。标准的曲线分为四部分，分别是上升支、肺泡平台、下降支和基线。呼气从上升支B点开始经C一直至D点，CD之间代表肺泡平台(亦称峰相)，D点为肺泡平台峰值，这点代表呼气末(又称潮气末)二氧化碳浓度，下降支开始即意味着吸气开始，随着新鲜气体的吸入，二氧化碳浓度逐渐回到基线。所以D、E、A为吸气相，B、C、D为呼气相。

可选地，所述除颤模块4包括除颤模块外壳以及设置于所述除颤模块外壳内部的除颤心电板、电容和第二接口板，所述除颤心电板用于对除颤信号的处理，所述电容用于提供能量，所述第二接口板用于与所述系统主机1通信连接，所述除颤模块外壳上设置有治疗插座，所述治疗插座用于对接外部线缆。

在本实施例中，除颤模块4包括除颤模块外壳、除颤心电板、电容、第二接口板、治疗插座，其中除颤模块外壳为矩形壳体结构，除颤心电板为除颤模块4的主板，主要用于对除颤相关信号的处理；电容主要为除颤提供能量；第二接口板用于除颤模块与系统主机的通信，治疗插座主要用于对接外部线缆，用于除颤信号的传递以及除颤。除颤模块4通过通信技术与主板进行通信，完成对电容的充放电控制。

可选地，所述除颤模块外壳和所述监护模块外壳上方设置有电极座5，所述电极座5用于放置除颤电极板。

可选地，所述呼吸模块2包括呼吸模块外壳以及设置于所述呼吸模块外壳内部的打印机转接板、呼吸转接板、第三接口板、MRM呼吸机模块，所述呼吸机模块外壳上设置有热敏打印机，所述打印机转接板与所述热敏打印机通信连接，所述呼吸转接板用于对呼吸数据的处理传递，所述第二接口板用于与所述系统主机1通信连接，所述MRM呼吸机模块用于所述呼吸模块2的命令执行以及数据反馈处理。

在本实施例中，呼吸模块2包括呼吸模块外壳、打印机转接板、呼吸转接板、第三接口板、MRM呼吸机模块，其中呼吸模块外壳为矩形壳体结构，呼吸机模块外壳内安装有热敏打印机；打印机转接板主要用于将数据输出至热敏打印机；呼吸转接板主要用于呼吸数据的处理传递；第三接口板主要用于呼吸模块2和系统主机的通信；MRM呼吸机模块主要是呼吸模块的命令执行以及数据反馈处理。

可选地，所述呼吸模块外壳上还设置有低压氧气源接口、高压氧气源接口、涡轮和呼气阀，所述低压氧气源接口和所述高压氧气源接口用于外接氧气源，所述涡轮用于产生负压以将空气从周围大气中吸入呼吸模块外壳内；吸气阶段所述呼气阀关闭，经过空氧混合形成特定氧浓度的气体由所述涡轮驱动成特定流速或压力的气体，经过管路输送到患者肺内；呼气阶段所述呼气阀打开，气体从肺部经由呼气管路到达所述呼气阀并最终排出体外。

可选地，所述呼吸模块2包括气路系统，所述气路系统包括氧气气源供应子系统、空气气源供应子系统、流量控制子系统、安全阀子系统、雾化器控制子系统、患者感知子系统、呼气阀控制子系统和氧浓度监测子系统。

可选地，所述氧气气源供应子系统用于将氧气源设备的氧气引入所述呼吸模块2内；所述空气气源供应子系统用于将环境中的空气引入所述呼吸模块2内；所述氧气气源供应子系统和空气气源供应子系统用于经过混合后进入所述流量控制子系统，所述流量控制子系统设置有用于监测通气温度的温度传感器，所述流量控制子系统还设置有用于防止气体反冲的单向阀；所述安全阀子系统用于主动卸压以防止所述气路系统的压力超岀设定压力；所述雾化器控制子系统包括雾化开关阀，当所述雾化开关阀接通时，用于形成持续流量，所述持续流量用于通过所述呼吸模块2侧面的接口流入雾化器；所述患者感知子系统包括开关阀、气阻单向阀和压力传感器，所述开关阀常闭，在不连接患者时用于通气冲洗管路，所述气阻单向阀用于防止管路污染；所述压力传感器用于测量通气时的气道压力；所述呼气阀控制子系统用于控制患者呼吸管路的压力；所述氧浓度监测子系统设置在所述流量控制子系统的后端，用于监测氧浓度。

结合附图2所示，此图为呼吸模块2的气路图，附图2中的符号及名称参见下表。

符号	名称	符号	名称
				FO	氧气气源过滤器	CVHO	高压氧气气源单向阀
CVLO	低压氧气气源单向阀	F1	氧气过滤器
				P1	氧气气源压力传感器	PV1	氧气气源比例阀
FS2	氧气气源流量传感器	F2	HEPA空气过滤器
				FS1	空气气源流量传感器	L	涡轮消声器
B	涡轮	T1	涡轮温度传感器
				P2	空气气源压力传感器	MC	空氧混合腔
T2	空氧混合腔温度传感器	CV1	通气单向阀
				FS3	通气流量传感器	P3	通气压力传感器
O2	氧浓度传感器	P4	患者感知压差传感器
				SV2	患者感知冲洗阀	PR1	患者感知气阻1
PR2	患者感知气阻2	CV2	患者感知单向阀
				CV3	患者感知单向阀	P5	患者感知压力传感器
SOL1	安全控制阀	SOL2	呼气控制阀
				EV	呼气阀	F3	吸气细菌过滤器
SV1	雾化开关阀	H	湿化器
				F4	患者感知压差传感器	PF	患者近端流量传感器
WT	积水杯	SFV	安全阀

结合附图2以及上表所示，呼吸模块2，氧气可由高压或低压氧气端口提供，空气由涡轮电机驱动产生负压从周围大气中吸入。吸气阶段呼气阀关闭，经过空氧混合形成特定氧浓度的气体由涡轮驱动成特定流速或压力的气体，经过管路输送到患者肺内。呼气阶段呼气阀打开，气体从肺部经由呼气管路到达呼气阀并最终排出体外。

呼吸模块2包括气路系统，所述气路系统包括氧气气源供应子系统、空气气源供应子系统、流量控制子系统、安全阀子系统、雾化器控制子系统、患者感知子系统、呼气阀控制子系统和氧浓度监测子系统。

氧气气源供应子系统是呼吸模块2气路的起始部分，其主要功能是将瓶装气源和/或墙端气源(图中无)的氧气引入整机。为了过滤气源当中的杂质，呼吸模块2和减压阀前端都设置有过滤器。同时设置压力传感器以监测气源压力，设置流量传感器与比例阀控制氧气供应。

空气气源供应子系统在一体机内部，其主要功能是利用涡轮将环境中的空气引入整机。为了过滤气源当中的杂质，一体机前端都设置有HEPA高效过滤器。设置流量传感器监测氧气流量，设置消音器减少涡轮噪音，设置压力传感器监测涡轮输出压力，同时在涡轮设置温度传感器监测涡轮温度，防止过热影响设备运行。

氧气气源供应子系统和空气气源供应子系统经过混合腔后进入流量控制子系统。流量控制子系统主要有涡轮和混合腔组成，在流量控制子系统设置有温度传感器监测通气温度，防止患者吸入气体温度过高损伤患者。在流量控制子系统设置有单向阀防止气体反冲。

安全阀子系统处于流量控制子系统下游，与整机的吸气接口相连。其主要功能是主动卸压，防止气路系统的压力超岀设定压力。具体卸放压力根据操作者需求设置的最大工作压力，让呼吸模块2检测到压力达到后，呼吸模块2将压力卸放。

雾化器控制子系统是一个电磁两通阀系统，当该雾化控制阀接通时，形成持续流量，该流量通过呼吸模块外壳侧面的接口流入雾化器。雾化器用来把药物变为气溶胶并随患者的吸气进入呼吸道。

患者感知子系统主要由开关阀、气阻单向阀及压力传感器构成，开关阀常闭，在不连接患者时可通气冲洗管路。气阻与单向阀防止管路污染。压力传感器测量通气时气道压力，压力传感器相互参照确保患者气路压力正确。

呼气阀控制子系统控制呼吸管路系统的压力，在患者吸气时关闭，保证管路内的压力；在患者呼气时打开部分维持呼气末正压。

氧浓度监测子系统主要实现氧浓度的监测功能。设置在流量控制子系统后端保证氧传感器监测输出气体的准确性。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式急救一体机，其特征在于，包括：

系统主机(1)，所述系统主机(1)上设置有第一扩展坞、第二扩展坞和第三扩展坞；

呼吸模块(2)，所述呼吸模块(2)用于与所述第一扩展坞连接以实现与所述系统主机(1)的通信连接，所述呼吸模块(2)用于为患者提供氧气供应、监测及调节患者的呼吸参数，所述呼吸模块(2)还用于获取患者的呼吸数据信息并通过所述第一扩展坞反馈至所述系统主机(1)；

监护模块(3)，所述监护模块(3)用于与所述第二扩展坞连接以实现与所述系统主机(1)的通信连接，所述监护模块(3)用于监测患者的生命体征，所述监护模块(3)还用于获取患者的生命体征的实时数据并通过所述第二扩展坞反馈至所述系统主机(1)；

除颤模块(4)，所述除颤模块(4)用于与所述第三扩展坞连接以实现与所述系统主机(1)的通信连接，所述除颤模块(4)用于帮助患者恢复心脏功能，所述除颤模块(4)还用于获取患者的心脏数据信息并通过所述第三扩展坞反馈至所述系统主机(1)。

2.根据权利要求1所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述系统主机(1)包括主机壳体(11)和控制触摸屏(12)，所述主机壳体(11)呈L形结构，其包括相互连接的水平板(111)和竖直板(112)，所述控制触摸屏(12)设置于所述竖直板(112)远离所述水平板(111)的一侧，所述呼吸模块(2)设置于所述水平板(111)上，所述监护模块(3)和所述除颤模块(4)并列设置于所述呼吸模块(2)的上方。

3.根据权利要求2所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述系统主机(1)还包括设置于所述主机壳体(11)内部的滤波板、电源板、按键板、飞梭板、报警灯板和无线通讯板，所述滤波板用于对市电电压进行滤波，所述电源板用于对市电电压进行电压转换，所述按键板与所述飞梭板用于对操作者的指令进行数据传递，所述报警灯板用于与所述主机壳体(11)上的报警指示灯(6)电连接，所述无线通讯板内置蓝牙和SIM卡，用于进行远程数据传输和视频会议。

4.根据权利要求1所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述监护模块(3)包括监护模块外壳以及设置于所述监护模块外壳内部的集成参数板、第一接口板、IBP板和泵阀板，所述集成参数板用于获取患者的SpO2、NIBP、ECG、CO2和体温数据，并同时进行数据交互，所述第一接口板用于与所述系统主机(1)通信连接，所述IBP板用于有创血压的数据处理，所述泵阀板用于固定泵阀，且所述泵阀板与所述集成参数板通信连接。

5.根据权利要求4所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述除颤模块(4)包括除颤模块外壳以及设置于所述除颤模块外壳内部的除颤心电板、电容和第二接口板，所述除颤心电板用于对除颤信号的处理，所述电容用于提供能量，所述第二接口板用于与所述系统主机(1)通信连接，所述除颤模块外壳上设置有治疗插座，所述治疗插座用于对接外部线缆。

6.根据权利要求5所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述除颤模块外壳和所述监护模块外壳上方设置有电极座(5)，所述电极座(5)用于放置除颤电极板。

7.根据权利要求1所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述呼吸模块(2)包括呼吸模块外壳以及设置于所述呼吸模块外壳内部的打印机转接板、呼吸转接板、第三接口板、MRM呼吸机模块，所述呼吸机模块外壳上设置有热敏打印机，所述打印机转接板与所述热敏打印机通信连接，所述呼吸转接板用于对呼吸数据的处理传递，所述第三接口板用于与所述系统主机(1)通信连接，所述MRM呼吸机模块用于所述呼吸模块(2)的命令执行以及数据反馈处理。

8.根据权利要求7所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述呼吸模块外壳上还设置有低压氧气源接口、高压氧气源接口、涡轮和呼气阀，所述低压氧气源接口和所述高压氧气源接口用于外接氧气源，所述涡轮用于产生负压以将空气从周围大气中吸入呼吸模块外壳内；吸气阶段所述呼气阀关闭，经过空氧混合形成特定氧浓度的气体由所述涡轮驱动成特定流速或压力的气体，经过管路输送到患者肺内；呼气阶段所述呼气阀打开，气体从肺部经由呼气管路到达所述呼气阀并最终排出体外。

9.根据权利要求1所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述呼吸模块(2)包括气路系统，所述气路系统包括氧气气源供应子系统、空气气源供应子系统、流量控制子系统、安全阀子系统、雾化器控制子系统、患者感知子系统、呼气阀控制子系统和氧浓度监测子系统。

10.根据权利要求9所述的便携式急救一体机，其特征在于，所述氧气气源供应子系统用于将氧气源设备的氧气引入所述呼吸模块(2)内；所述空气气源供应子系统用于将环境中的空气引入所述呼吸模块(2)内；所述氧气气源供应子系统和空气气源供应子系统用于经过混合后进入所述流量控制子系统，所述流量控制子系统设置有用于监测通气温度的温度传感器，所述流量控制子系统还设置有用于防止气体反冲的单向阀；所述安全阀子系统用于主动卸压以防止所述气路系统的压力超岀设定压力；所述雾化器控制子系统包括雾化开关阀，当所述雾化开关阀接通时，用于形成持续流量，所述持续流量用于通过所述呼吸模块(2)侧面的接口流入雾化器；所述患者感知子系统包括开关阀、气阻单向阀和压力传感器，所述开关阀常闭，在不连接患者时用于通气冲洗管路，所述气阻单向阀用于防止管路污染；所述压力传感器用于测量通气时的气道压力；所述呼气阀控制子系统用于控制患者呼吸管路的压力；所述氧浓度监测子系统设置在所述流量控制子系统的后端，用于监测氧浓度。