[發(fā)明專利]一種霧化吸入系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610073819.X
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105749393B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓偉忠;王鏡鑾;佟麗;李國
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)附屬醫(yī)院
• 主分類號: A61M16/00
• 分類號: A61M16/00;A61M16/10;A61M15/00;A61B5/00;A61B5/01;G06F19/00;A61B5/16;A61B5/0476
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

1.一種霧化吸入系統(tǒng)，其特征在于，該霧化吸入系統(tǒng)包括綜合配置箱、閥門、通氣裝置、治療裝置、調(diào)節(jié)器、余量顯示器和供氧源，所述綜合配置箱的表面設(shè)置有余量顯示器，所述綜合配置箱的左下角設(shè)置有閥門，所述綜合配置箱的左側(cè)固定安裝有通氣裝置，通氣裝置通過導(dǎo)管連接有治療裝置，治療裝置上設(shè)置有調(diào)節(jié)器，所述綜合配置箱的頂部正中間設(shè)置有供氧源；

所述綜合配置箱包括配置箱外殼、霧化箱、氧氣箱、支柱、第一氣管、第二氣管和供氧源配置室，所述配置箱外殼內(nèi)壁的頂部設(shè)置有供氧源配置室，供氧源配置室分別通過導(dǎo)管與配置箱外殼內(nèi)部設(shè)置有的霧化箱和氧氣箱相連接，霧化箱和氧氣箱通過支柱固定在配置箱外殼內(nèi)壁的底部，配置箱外殼的左側(cè)設(shè)置有通氣裝置，霧化箱和氧氣箱分別通過第一氣管和第二氣管與通氣裝置相連接；

所述通氣裝置包括通氣裝置殼體、電動伸縮桿、通氣擋板、限位板、濾氣網(wǎng)，所述通氣裝置殼體內(nèi)壁的頂部和底部均設(shè)置有電動伸縮桿，電動伸縮桿的活動端固定連接有通氣擋板，電動伸縮桿的頂端設(shè)置有限位板，所述通氣裝置殼體的內(nèi)部設(shè)置有濾氣網(wǎng)；

所述治療裝置上設(shè)置有控制霧化箱和氧氣箱的按鈕，且控制按鈕與通氣裝置電連接；

所述濾氣網(wǎng)設(shè)置在通氣裝置殼體左側(cè)開口處；

所述通氣擋板與第一氣管和第二氣管的管徑相適配；

所述霧化箱和氧氣箱的內(nèi)部設(shè)置有感應(yīng)器，感應(yīng)器與余量顯示器信號連接；

所述濾氣網(wǎng)上設(shè)置有吸水棉；

所述綜合配置箱內(nèi)置電子醫(yī)療信息端、情緒感知模塊、腦電波感知模塊、體溫感知模塊、遠(yuǎn)程診療單元、監(jiān)控系統(tǒng)；

所述的腦電波感知模塊包括多個腦電波傳感器和腦電波處理單元；

所述的體溫感知模塊內(nèi)置有非接觸式紅外溫度傳感器，該非接觸式紅外溫度傳感器分別與溫差熱電堆放大電路以及溫度補(bǔ)償及放大電路相連，溫差熱電堆放大電路以及溫度補(bǔ)償及放大電路相連并分別連接到AD轉(zhuǎn)換電路，所述的AD轉(zhuǎn)換電路為一個多路AD轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換電路與主控電路相連，主控電路與顯示電路以及報警電路相連；所述的非接觸式紅外溫度傳感器采用熱電堆紅外溫度傳感器實現(xiàn)對體溫信號和環(huán)境溫度信號即溫差熱電堆微弱的電壓信號和電熱調(diào)節(jié)器的熱敏電阻信號的非接觸檢測；

所述的遠(yuǎn)程診療單元包括：

問診端，與電子醫(yī)療信息端連接；

專家端，通過互聯(lián)網(wǎng)與所述問診端遠(yuǎn)程連接；

數(shù)據(jù)截取轉(zhuǎn)發(fā)器組件，其與所述電子醫(yī)療信息端連接，所述數(shù)據(jù)截取轉(zhuǎn)發(fā)器組件無損截取電子醫(yī)療信息端內(nèi)的數(shù)據(jù)信息后進(jìn)行無損或有損壓縮；

網(wǎng)絡(luò)安全傳輸組件，與所述數(shù)據(jù)截取轉(zhuǎn)發(fā)器組件連接，將接收自數(shù)據(jù)截取轉(zhuǎn)發(fā)器組件的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解密和加密；網(wǎng)絡(luò)安全傳輸組件設(shè)置有無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊；

數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器組件，與所述網(wǎng)絡(luò)安全傳輸組件連接，所述數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器組件接收網(wǎng)絡(luò)安全傳輸組件發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并將該數(shù)據(jù)信息發(fā)送到相應(yīng)的專家端；

遠(yuǎn)程會診管控服務(wù)器，其分別通過互聯(lián)網(wǎng)與問診端和專家端連接，對會診端和專家端的用戶進(jìn)行管理；

所述無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊的數(shù)據(jù)傳輸方法包括以下步驟：

步驟一，確定鄰居節(jié)點數(shù)：節(jié)點廣播HELLO消息給周圍節(jié)點，節(jié)點記錄接受到的不同的HELLO消息的數(shù)目從而得到本身的鄰居節(jié)點數(shù)N；

步驟二，估計節(jié)點冗余度：利用鄰居節(jié)點數(shù)N得到節(jié)點冗余度的期望值為：

當(dāng)E(ηN)≥α?xí)r認(rèn)為是絕對冗余節(jié)點，當(dāng)1-α＜E(ηN)＜α?xí)r為相對冗余節(jié)點，0≤E(ηN)≤1-α?xí)r為非冗余節(jié)點，其中，α為預(yù)先設(shè)定的閾值；

步驟三，估計節(jié)點經(jīng)過信息交換階段之后的剩余能量：發(fā)送機(jī)每傳1bit信息消耗能量：Eelec-te，接收機(jī)每接收1bit信息消耗能量：Eelec-re，且有Eelec-te＝Eelec-re；每傳輸1bit信息通過單位距離發(fā)送端放大器需消耗的能量:Eamp，發(fā)送端發(fā)送kbits信息到距離d的接收端需消耗的能量為Eelec-te*k+Eamp*k*d2，接收端接收kbits信息消耗能量為：Eelec-re*k；具有m個鄰居節(jié)點的節(jié)點需要在信息交換過程中消耗的能量為：

(Eelec-te*k+Eamp*k*d2)*m+(Eelec-re*k)*m

在信息交換過程之后具有m個鄰居節(jié)點的節(jié)點的剩余能量為：

Eest1＝E1-(Eelec-te*k+Eamp*k*d2)*m-(Eelec-re*k)*m，其中，E1為信息交換前的節(jié)點的實時能量；

步驟四，發(fā)現(xiàn)潛在的死亡節(jié)點：如果節(jié)點能量滿足：則為潛在的死亡節(jié)點，其中，為一個時間段內(nèi)消耗的平均能量；

步驟五，節(jié)點信息交換：每個節(jié)點將包含本身的冗余度信息和是否為潛在的死亡節(jié)點的信息廣播給所有的鄰居節(jié)點；

步驟六，非潛在死亡節(jié)點估計是否移動到潛在的死亡節(jié)點的位置；

估計信息交換消耗的能量：所有可移動節(jié)點移動前要進(jìn)行信息交換，此過程消耗能量為：

(Eelec-te*k+Eamp*k*d2)*L+(Eelec-re*k)*L，L為進(jìn)行信息交換的節(jié)點的數(shù)目，k為信息的bit，d為信息傳送的距離；

若節(jié)點移動，估計節(jié)點在移動后的剩余能量：

Eest2＝E2-(Eelec-te*k+Eamp*k*d2)*L-(Eelec-re*k)*L-Emove*h，其中，h為移動到目標(biāo)位置的距離，E2為移動前的節(jié)點的實時能量；

判斷節(jié)點是否具有移動的能量：要求移動節(jié)點到底新位置后至少工作x個時間段，若節(jié)點能量滿足：則此節(jié)點具有移動到目標(biāo)位置的能量，否則，不具有此能力，其中，x為預(yù)先設(shè)定的閾值；非潛在死亡節(jié)點估計是否移動到潛在的死亡節(jié)點的位置，具體過程如下：決定是否需要對將死亡節(jié)點引起的覆蓋面積的丟失采取補(bǔ)償動作：如果潛在死亡節(jié)點是絕對冗余節(jié)點，則不需采取任何行動；如果潛在死亡節(jié)點的所有鄰居節(jié)點均為非冗余節(jié)點，則無法采取任何行動；其他情況下通過移動節(jié)點減少潛在死亡節(jié)點引起的覆蓋損失；非潛在死亡節(jié)點自判斷是否具有移動到潛在死亡節(jié)點位置的能量：在所有非潛在死亡節(jié)點中去掉非冗余節(jié)點；估計移動消耗的能量：節(jié)點距離將死亡節(jié)點的距離為h，則移動要消耗的能量為：Emove*h，其中，Emove為移動單位距離消耗的能量；

步驟七，決定移動節(jié)點：

根據(jù)如下規(guī)則在所有可移動的節(jié)點中選擇最佳節(jié)點：

若在可移動節(jié)點中存在絕對冗余節(jié)點，根據(jù)目標(biāo)距離判斷，移動目標(biāo)距離最小的絕對冗余節(jié)點；若存在多個絕對冗余節(jié)點的目標(biāo)距離相等且均為最小，則再根據(jù)剩余能量Eest2的大小判斷，選擇剩余能量最大的節(jié)點；

若在可移動節(jié)點中只有相對冗余節(jié)點，則根據(jù)相對冗余節(jié)點的移動距離進(jìn)行選擇，相對冗余節(jié)點移動的距離為相對冗余節(jié)點的最大可移動距離，最大可移動距離是指在不影響覆蓋區(qū)域的條件下節(jié)點可移動的最大距離，根據(jù)最大可移動距離確定相對冗余節(jié)點移動的目標(biāo)位置；比較相對冗余節(jié)點的最大可移動距離，移動最大可移動距離最小的相對冗余節(jié)點，若存在多個相對冗余節(jié)點的最大可移動距離相等且均為最小，則再根據(jù)剩余能量Eest2的大小判斷，選擇剩余能量最大的節(jié)點，

步驟八，對剩余絕對冗余節(jié)點采用睡眠調(diào)度機(jī)制：在節(jié)點移動到目標(biāo)位置后，將絕對冗余節(jié)點狀態(tài)改變?yōu)樗撸?/p>

所述無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊的數(shù)據(jù)傳輸方法包括基于最小生成樹的數(shù)據(jù)聚合方法：

步驟一、部署無線傳感器節(jié)點：在面積為S＝W×L的檢測區(qū)域內(nèi)，將無線傳感器節(jié)點部署在檢測區(qū)域，基站部署在檢測區(qū)域外，基站用于接收和處理整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)收集到的數(shù)據(jù)信息；

步驟二、選擇簇頭：將整個檢測區(qū)域按網(wǎng)格進(jìn)行均勻劃分，使每個網(wǎng)格的大小形狀相同，在每個網(wǎng)格中選擇位置距離網(wǎng)格中心最近的傳感器節(jié)點作為簇頭，檢測區(qū)域按照方形網(wǎng)格均勻劃分，選取方格中距離中心最近的節(jié)點作為簇頭；

步驟三、分簇：簇頭選擇完成后，簇頭廣播Cluster{ID，N，Hop}信息，其中，ID為節(jié)點的編號，N為Cluster信息轉(zhuǎn)發(fā)的跳數(shù)，且N的初值為0，Hop為系統(tǒng)設(shè)定的跳數(shù)；處于簇頭附近的鄰居節(jié)點收到Cluster信息后N增加1再轉(zhuǎn)發(fā)這一信息，直到N＝Hop就不再轉(zhuǎn)發(fā)Cluster信息；簇頭的鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)Cluster信息后再向?qū)luster信息轉(zhuǎn)發(fā)給自己的鄰居節(jié)點，然后發(fā)送一個反饋信息Join{ID，N，Eir，dij，ki}給將Cluster信息轉(zhuǎn)發(fā)給自己的節(jié)點，最終將Join信息轉(zhuǎn)發(fā)給簇頭表示自己加入該簇，其中，Eir表示該節(jié)點此時的剩余能量，dij表示兩節(jié)點間的距離，ki表示該節(jié)點能夠監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)包的大??；如果一個節(jié)點收到了多個Cluster信息，節(jié)點就選擇N值小的加入該簇，若N相等節(jié)點就隨便選擇一個簇并加入到該簇；如果節(jié)點沒有收到Cluster信息，則節(jié)點發(fā)送Help信息，加入離自己最近的一個簇；

其中，得到每個節(jié)點初始的剩余能量Eir后，就通過LEACH能耗模型來估算節(jié)點能量的剩余值，例如進(jìn)行了M輪后，一輪為傳感器節(jié)點得到監(jiān)測數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)逐層上傳，最終將數(shù)據(jù)傳輸給基站的這一過程為一輪，節(jié)點的剩余能量估算為：E＝Eir-M(Etx+Erx)＝Eir-M(2kEelec+kεfree-space-ampd2)，Eir即為節(jié)點反饋給簇頭的剩余能量，LEACH能耗模型是LEACH協(xié)議提出的傳感器在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時能量消耗的消耗模型，具體表達(dá)形式為：

Erx(k)＝Ere-elec(k)＝kEelec；

其中，Eelec表示無線收發(fā)電路能耗，εfree-space-amp和εtwo-way-amp分別表示自由空間模型和多路消耗模型的放大器能耗，d0是常數(shù)，d是通信節(jié)點相隔距離，k為要發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)位數(shù)，Etx(k,d)和Erx(k)分別表示傳感器發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時的能耗；通過LEACH能耗模型即可得到節(jié)點的剩余能量；

步驟四、簇內(nèi)節(jié)點構(gòu)成簡單圖模型：通過步驟三得到簇內(nèi)所有節(jié)點在簇內(nèi)所處的位置，將每個節(jié)點當(dāng)做圖的一個頂點，每兩個相鄰節(jié)點間用邊相連接；

步驟五、簇內(nèi)權(quán)值的計算：通過步驟三，簇頭獲取簇內(nèi)成員節(jié)點的Eir、dij和ki，計算相鄰兩節(jié)點i，j之間的權(quán)值，權(quán)值的計算公式為：

Wij＝a1(Eir+Ejr)+a2dij+a3(ki+kj)

其中，Ejr、kj分別表示節(jié)點j的剩余能量和節(jié)點j能夠監(jiān)測得的數(shù)據(jù)的大小，且a1+a2+a3＝1，這樣系統(tǒng)就根據(jù)系統(tǒng)對Eir、dij或ki所要求的比重不同調(diào)整ai的值而得到滿足不同需要的權(quán)值；

步驟六、簇內(nèi)節(jié)點構(gòu)建最小生成樹：根據(jù)步驟四得到的簇內(nèi)節(jié)點構(gòu)成的簡單圖模型和步驟五得到的權(quán)值，根據(jù)Prim最小生成樹算法的定義構(gòu)建簇內(nèi)節(jié)點最小生成樹；Prim最小生成樹算法的定義為：假設(shè)E是連通圖G＝(V，E)上最小生成樹中邊的集合，其中V為傳感器中的節(jié)點；

(1)、初始化：U＝{u0}(u0∈V)，其中u0表示開始時選擇的頂點，U是他們的集合，E＝{Φ}，其中E表示選擇的邊的集合；

(2)、對于任意的u∈U，v∈V-U所構(gòu)成的邊(u，v)∈E，尋找一條權(quán)值最小的邊(u0，v0)，并加到E，同時將v0并入U；

(3)、假如U＝V，則轉(zhuǎn)(4)，否則轉(zhuǎn)到(2)；

(4)、因此，在生成樹T＝(V，E)中，具有n-l條邊構(gòu)成邊的集合E，則T為連通圖G的最小生成樹；

步驟七、簇內(nèi)數(shù)據(jù)聚合：簇內(nèi)節(jié)點的最小生成樹構(gòu)造完成后，傳感器節(jié)點開始正常工作，從最低一級傳感器節(jié)點開始，將收集的數(shù)據(jù)傳給父節(jié)點，父節(jié)點將自己收集的數(shù)據(jù)和子節(jié)點傳來的數(shù)據(jù)聚合后再傳給自己的父節(jié)點，最終將聚合數(shù)據(jù)傳輸給簇頭；

其中，父節(jié)點為在最小生成樹中按照數(shù)據(jù)的傳輸方向匯聚數(shù)據(jù)的節(jié)點稱為父節(jié)點，將數(shù)據(jù)傳輸給父節(jié)點的節(jié)點為子節(jié)點；

步驟八、簇頭權(quán)值的計算：通過步驟三分簇完成后，簇頭獲得整個簇內(nèi)節(jié)點的位置、節(jié)點剩余能量和傳感器節(jié)點監(jiān)測得到數(shù)據(jù)的大小信息，其中Ecir＝E1r+E2r+…+Eir表示整個簇的剩余能量值，Kci表示簇頭聚合的數(shù)據(jù)大小，Dij表示相鄰簇頭間的距離，對相鄰兩簇頭i，j之間權(quán)值進(jìn)行計算，權(quán)值的公式定義為：

Wij＝b1(Ecir+Ecjr)+b2Dij+b3(Kci+Kcj)

其中，Ecjr和Kcj分別表示簇頭j的剩余能量值和簇頭j聚合的數(shù)據(jù)大小，且b1+b2+b3＝1，系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)對Ecir、Dij或Kci要求的比重不同調(diào)整bi的值而得到滿足不同需要的權(quán)值；

步驟九、簇頭節(jié)點構(gòu)成簡單圖模型：將每個簇頭當(dāng)做圖的一個頂點，相鄰簇頭之間用邊相連接，每條邊的權(quán)值由步驟八中的權(quán)值計算公式得到；

步驟十、簇頭節(jié)點構(gòu)建最小生成樹：由步驟八給出的簇頭節(jié)點構(gòu)成的簡單圖模型后，根據(jù)Prim最小生成樹算法的定義來構(gòu)建最小生成樹；

步驟十一、簇頭數(shù)據(jù)聚合：簇頭節(jié)點的最小生成樹構(gòu)造完成后，從最低一級簇頭開始，將收集的數(shù)據(jù)傳給父節(jié)點，父節(jié)點將自己聚合的數(shù)據(jù)和子節(jié)點傳來的數(shù)據(jù)聚合后再傳給自己的父節(jié)點，最終將聚合數(shù)據(jù)傳輸給基站；

步驟十二、均衡節(jié)點能耗：為了平衡節(jié)點能量的消耗，防止節(jié)點過快死亡，維持簇正常運(yùn)行，每進(jìn)行M輪以后，就重新選擇簇頭，然后重新進(jìn)行前面的步驟，其中，節(jié)點的能耗可由LEACH能耗模型進(jìn)行估算；

步驟十三、簇的維持：簇內(nèi)節(jié)點死亡后，就會造成簇內(nèi)的最小生成樹路徑失效，所以在節(jié)點即將死亡前，節(jié)點發(fā)送一個Die信息給簇頭，表示自己即將死亡，簇頭接收這一信息后，簇頭就開始對簇內(nèi)節(jié)點重新構(gòu)建最小生成樹；

所述的監(jiān)控系統(tǒng)包括氧氣集中取樣單元、數(shù)據(jù)采集單元、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸裝置、流量監(jiān)控單元，所述氧氣集中取樣單元、所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸裝置均與所述綜合配置箱電連接，所述數(shù)據(jù)采集單元控制所述氧氣集中取樣單元實時對氧氣的純度、一氧化碳的濃度、二氧化碳的濃度、一氧化氮的濃度、二氧化氮的濃度、二氧化硫、氧氣露點及氧壓力的參數(shù)進(jìn)行不間斷采樣，并將采樣數(shù)據(jù)以電信號的方式上傳給所述數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理，并通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行管理；

所述的情緒感知模塊測量緊張情緒的緊張值T＝k1×E1(HRV)+k2×E2(P)+k3×E3(R)，其中，

k1+k2+k3＝1；

E1(HRV)＝φ(HRV)/H0，0<E1(HRV)<1；

φ(HRV)＝HRV(t-2)+HRV(t-1)+HRV(t)；

E2(P)＝(P(t)-P(t-1))/P0，0<E2(P)<1；

E3(R)＝(A–R(t))/A，0<E3(R)<1；

HRV、P和R分別代表心率變化值、血壓值和表皮導(dǎo)電阻值，k1，k2，k3為加權(quán)系數(shù)，分別體現(xiàn)心率變化、血壓和表皮導(dǎo)電性對情緒緊張程度度量值的貢獻(xiàn)，E1(HRV)為根據(jù)心率變化計算出的情緒緊張程度，E2(P)為根據(jù)血壓變化計算出的情緒緊張程度，E3(R)為根據(jù)皮膚導(dǎo)電性變化計算出的情緒緊張程度，t為當(dāng)前時刻，t-1為當(dāng)前時刻的前一時刻，t-2為當(dāng)前時刻的前兩時刻，φ(HRV)為t-2時刻、t-1時刻與當(dāng)前時刻的心率變化值之和，HRV(t-2)為t-2時刻的心率變化值，HRV(t-1)為t-1時刻的心率變化值，HRV(t)為當(dāng)前時刻的心率變化值，H0為被測對象正常情緒狀態(tài)下的心率值，P(t)為當(dāng)前時刻的血壓值，P(t-1)為t-1時刻的血壓值，P0為被測對象在正常情緒狀態(tài)下的血壓值，A為被測對象預(yù)先測量的皮膚電阻參考值，R(t)為當(dāng)前時刻皮膚電阻值；

所述的流量監(jiān)控單元包括測量管、內(nèi)設(shè)空腔的傳感器安裝管和外部溫差補(bǔ)償模塊，所述傳感器安裝管的下端插入到測量管內(nèi)部，所述傳感器安裝管的下端朝向氣體流動方向設(shè)置有第一傳感器，所述傳感器安裝管的空腔內(nèi)設(shè)置有第二傳感器，所述第一傳感器和第二傳感器電性連接于外部溫差補(bǔ)償模塊；

所述的第二傳感器輸出一個與流體的流速相應(yīng)的信號；

所述的外部溫差補(bǔ)償模塊內(nèi)的溫度測量裝置，用來測量流體的溫度，并輸出與溫度相應(yīng)的信號；

所述外部溫差補(bǔ)償模塊用于將第二傳感器測定的流體的溫度變化造成的流速的測量誤差調(diào)整到一個與流速無關(guān)的恒定比率，并單一校正流體溫度變化造成的流體測量值，使之與流速無關(guān)，輸入所述氣體流量計的輸出信號和所述溫度測量裝置的輸出信號，并根據(jù)溫度信號補(bǔ)償由于熱電型流量測定儀的流體溫度變化造成的流速測量誤差。