醫(yī)用氣體報警系統(tǒng)設(shè)計改進研究

張兵++傅麗強++劉陽

摘 要：對現(xiàn)有醫(yī)用報警系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行分析，得出對報警系統(tǒng)進行改進的方法；從技術(shù)原理、總體思路、技術(shù)方案和技術(shù)創(chuàng)新點進行分析，進而提高了醫(yī)用報警系統(tǒng)的靈敏度、精確度；實現(xiàn)系統(tǒng)的實時、遠程監(jiān)控及記錄；同時方便操作人員、管理人員及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，保障醫(yī)用氣體系統(tǒng)的安全運行。

關(guān)鍵詞：醫(yī)用氣體 報警系統(tǒng) 改進

中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

1項目背景

隨著我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，集中供應(yīng)與管理的醫(yī)用氣體系統(tǒng)越來越多地被大中型醫(yī)院引進使用，該系統(tǒng)的安全、有效運行直接關(guān)系到臨床醫(yī)療安全、醫(yī)療質(zhì)量，在醫(yī)院里具有非常重要的作用。

醫(yī)用供氣系統(tǒng)中極限參數(shù)和主要成分參數(shù)報警與監(jiān)控非常重要，它是各類醫(yī)用氣體供應(yīng)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分之一。國內(nèi)外均在研究并提出控制標準，ISO 7396-1：2002《監(jiān)控與報警系統(tǒng)》標準提出，系統(tǒng)通過運行警報、緊急運行警報、緊急診療警報和信息信號以實現(xiàn)。運行警報用于就有關(guān)供給系統(tǒng)中一項或幾項供給不足的情況，通告技術(shù)專員以及時采取措施。緊急運行警報用于指示管道的不正常壓力并要求技術(shù)專員立即處理。緊急診療警報用于指示管道的不正常壓力，并要求技術(shù)專員或診療專員立即處理。信息信號用于指示正常狀態(tài)。

目前，我國大部分醫(yī)院使用的醫(yī)用氣體報警和監(jiān)控裝置較落后，只有極限參數(shù)監(jiān)控，而無物性參數(shù)監(jiān)控。且極限參數(shù)只有氣體壓力上下限控制，沒有制備氣體設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控。它是從工業(yè)氣體控制演變而來，主要采用電接點控制系統(tǒng)上下限壓力狀況，由于氧氣等氣體是助燃物質(zhì)，是嚴禁使用電接點控制的（ 電火花容易產(chǎn)生火災(zāi)）。目前監(jiān)控形式采用現(xiàn)場工作人員監(jiān)控法，無法實現(xiàn)實時監(jiān)控、遠程監(jiān)控和報警。為了改變此種情況，有必要現(xiàn)狀進行改進，在提高系統(tǒng)監(jiān)測性能的同時能夠進一步改善醫(yī)用氣體系統(tǒng)的使用性能，為提高工程部的市場競爭力奠定基礎(chǔ)。保證一個高質(zhì)量和穩(wěn)定的醫(yī)用氣體供應(yīng)，實現(xiàn)實時的信息化管理監(jiān)控。可以提高醫(yī)用氣體實時監(jiān)控及報警系統(tǒng)的精確度；實現(xiàn)系統(tǒng)的實時、遠程監(jiān)控及記錄。

2 主要研究內(nèi)容

2.1技術(shù)原理

利用現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可為醫(yī)用氣體實時監(jiān)控及報警系統(tǒng)設(shè)計一個計算機管理平臺。平臺采用層次架構(gòu)、模塊化配置，具有很好的可擴展性和可伸縮性。平臺可實現(xiàn)集成化的功能調(diào)用，集成化的用戶圖形界面及集成化的模塊間信息流。在集中的前提下，又可以根據(jù)管理員的角色進行權(quán)限劃分功能塊，其功能應(yīng)包括故障管理、狀態(tài)管理、安全管理等管理功能。

2.2 總體思路

將采集的各類信息與系統(tǒng)設(shè)定的各類極限參數(shù)和監(jiān)測主要物性參數(shù)，經(jīng)計算機處理，載波通訊網(wǎng)絡(luò)，向醫(yī)院值班人員或管理人員手機發(fā)送實時監(jiān)控和報警信息，以提醒醫(yī)院值班人員及時處理醫(yī)院醫(yī)療集中供氣系統(tǒng)存在的問題。

2.3 技術(shù)方案

針對現(xiàn)有醫(yī)用氣體報警系統(tǒng)的現(xiàn)狀，我們可以將傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等應(yīng)用于系統(tǒng)。可應(yīng)用的傳感器技術(shù)主要是采用壓力變送器、欠壓檢測模塊、壓力露點變送器、各種氣體成分檢測變送器等主要檢測元件來檢測各種參數(shù)。

3 主要成果及技術(shù)創(chuàng)新點

針對現(xiàn)有醫(yī)用氣體報警系統(tǒng)的現(xiàn)狀，可以將傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等應(yīng)用于系統(tǒng)。可應(yīng)用的傳感器技術(shù)主要是采用壓力變送器、欠壓檢測模塊、壓力露點變送器、各種氣體成分檢測變送器等主要檢測元件來檢測各種參數(shù)，其工作原理分述如下。

3.1 壓力變送器

壓力變送器將所測的兩種壓力通入高、低兩壓力室（一種是實測壓力；另一種是真空或大氣壓力），作用在敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。測量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個電容器。當兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。其后進行傳感器線性化、重置測量范圍、工程單位換算、阻尼、開方、傳感器微調(diào)等運算，其信號疊加在4～20mA信號的數(shù)字信號上送出。

3.2欠壓檢測模塊

欠壓檢測模塊采用開環(huán)交流電流變送器，該變送器用來檢測氣體制備設(shè)備的工作電流。該變送器采用了標準RS232/RS485總線接口，用MODBUS通訊協(xié)議，測量監(jiān)控設(shè)備的工作電流，因停電或設(shè)備故障而發(fā)生氣體制備設(shè)備停止工作時，檢測模塊將檢查到異常信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，送給監(jiān)控主機。

3.3 壓力露點變送器

壓力露點變送器采用抗冷凝薄膜式傳感器結(jié)構(gòu)，該傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測溫傳感器。測濕傳感器測量被測氣體中的水分子，從而測出相對濕度；測溫傳感器測量傳感器表面溫度，儀器內(nèi)置的微處理從這兩個參數(shù)計算出露點。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其值被微處理器用來判定氣體含水量。其后進行傳感器線性化、重置測量范圍、工程單位換算、零點自動校準、增益回歸等處理，其信號疊加在4～20mA信號的數(shù)字信號上送出。

3.4各種氣體成分檢測變送器

包括氧氣、二氧化碳等氣體成分檢測，以氧氣檢測變送器為例，其工作原理如下。氧氣檢測變送器采用迦伐尼電池式檢測結(jié)構(gòu)，在密閉的容器內(nèi)，一面裝有對氧氣透過性良好、厚10～30μm聚四氟乙烯透氣膜，在其容器內(nèi)側(cè)緊貼著貴金屬（ 鉑、黃金、銀等） 陰電極，在容器的另一面內(nèi)側(cè)或容器的空余部分形成陽極（ 用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬），容器中填充電解質(zhì)。當氧氣通過電解質(zhì)時在陰陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，使陽極金屬離子化，釋放出電子，電流的大小與氧氣的多少成正比。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其值被微處理器用來判定輸入氧氣成分值。其后進行傳感器線性化、重置測量范圍、工程單位換算、阻尼、溫度補償、傳感器微調(diào)等運算，其信號疊加在4～20mA信號的數(shù)字信號上送出。

經(jīng)過以上不同的傳感器檢測，并通過對醫(yī)院醫(yī)用集中供氣系統(tǒng)設(shè)定各類極限參數(shù)和監(jiān)測主要物性參數(shù)，進行比對和處理，檢測出我們所需的各類參數(shù)，這些參數(shù)包括兩種：（1）各類極限參數(shù)：各種氣體的壓力上下限值、制備氣體設(shè)備工作狀態(tài)等；（2）主要物性參數(shù)：主要氣體含量指標、正壓空氣含水量指標等。

4 應(yīng)用、驗證及前景

該課題以單位現(xiàn)有的研究為基礎(chǔ)，通過對醫(yī)用氣體報警系統(tǒng)改進，提高醫(yī)用氣體報警系統(tǒng)靈敏度、精確度，降低事故發(fā)生率，滿足新形式下客戶的需求，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和市場競爭力。

5 結(jié)語

5.1獲得的主要結(jié)論

（1）可以提高醫(yī)用氣體實時監(jiān)控及報警系統(tǒng)的靈敏度、精確度；（2）實現(xiàn)系統(tǒng)的實時、遠程監(jiān)控及記錄；（3）方便操作人員、管理人員及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，保障醫(yī)用氣體系統(tǒng)的安全運行。

5.2 今后的研究方向

結(jié)合目前的工作，今后的研究方向是進一步提高醫(yī)用系統(tǒng)報警系統(tǒng)的靈敏度、精確度，進一步提高系統(tǒng)的實時、遠程監(jiān)控及記錄的穩(wěn)定性。

參考文獻

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