張秀梅 謝衛(wèi)衛(wèi) 張櫆 胡玉萍 梁振

1 安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院老年呼吸科 （安徽 合肥 230000）

2 安徽醫(yī)科大學 （安徽 合肥 230000）

內(nèi)容提要： 目的：設計一種可控制并能實時顯示吸氧流量及吸氧時間的裝置，避免以往吸氧流量的模糊性及吸氧時間的不準確性。方法：該吸氧裝置包括連接頭、控制部分、調(diào)節(jié)旋鈕、顯示部分、濕化瓶，由主控制器、薄膜開關(guān)、液晶顯示屏、氣體傳感器、電源等模塊組成。結(jié)果：本吸氧裝置系統(tǒng)可在短時內(nèi)完成對吸氧數(shù)據(jù)的分析處理和輸出工作，實時顯示患者吸入氧氣的準確流量和吸氧時間。結(jié)論：本裝置測量準確、直觀顯示、使用方便，具有很好的臨床應用價值和發(fā)展前景。

氧是維持人類生命所必需的物質(zhì)，缺氧可導致體內(nèi)的代謝異常和生理功能紊亂，甚至危及生命。吸氧是臨床上重要且常用的治療手段，對不同的患者和疾病應有不同的給氧方式、氧氣濃度和氧氣流量。研究表明，不同氧流量對急性呼吸衰竭患者痰液黏稠、慢性阻塞性肺疾病患者心率及動脈血氧飽和度、肺心病Ⅱ型呼吸衰竭等的氧療效果有影響[1,2]。目前在臨床上所用的吸氧裝置大多采用手動閥門調(diào)解氧流量，調(diào)節(jié)精度不高，容易造成氧氣浪費；同時，護士在記錄患者吸氧時間時無法做到準確無誤，既影響治療效果又容易引起糾紛[3,4]。所以作者研制了一種吸氧裝置，該裝置獲批國家實用新型專利（ZL201520550579.9），它能控制并能實時顯示吸氧流量及吸氧時間，避免以往吸氧流量的模糊性及吸氧時間的不準確性。

1.材料與方法

1.1 結(jié)構(gòu)框架及工作原理

該吸氧裝置包括連接頭、控制部分、調(diào)節(jié)旋鈕、顯示部分、濕化瓶。工作原理是：中心供氣系統(tǒng)提供氧源，氧氣經(jīng)過連接頭并通過手動調(diào)節(jié)旋鈕進入控制部分，控制部分采用（STC89C51）單片機為核心處理器，氧氣經(jīng)過流量傳感器（HX711BF）可動態(tài)實時顯示氣體流量值、系統(tǒng)時鐘、工作時間等功能（圖1）。

圖1. 吸氧裝置系統(tǒng)框圖

圖2. 主控制器STC89C51電路圖

圖4. 液晶顯示屏電路圖

1.2 功能模塊設計

1.2.1 主控制器

該設計采用STC89C51單片機作為本裝置的主控制器，STC89C51單片機學習板是一款基于8位單片機處理芯片STC89C52RC的系統(tǒng)，其功能強大，可以實現(xiàn)本吸氧裝置所需的流量控制、時間日期、累計計時等功能（圖2）。

1.2.2 薄膜開關(guān)

圖5. 吸氧裝置電源電路圖

圖6. 氣體壓力傳感器電路圖

薄膜開關(guān)采用矩陣鍵盤設計方式，共設置6個按鍵，分別為電源鍵、復位鍵、功能選擇鍵、增加按鍵、減少按鍵、確認按鍵（圖3）。

1.2.3 顯示屏

此裝置液晶顯示屏采用驅(qū)動芯片為1602，4×16彩色液晶顯示，顯示屏一共有4行，每一行最多可以顯示16個字母、數(shù)字或8個漢字。液晶顯示屏可同時顯示英文字母、數(shù)字、漢字和自定義符號（圖4）。

1.2.4 電源模塊

電源采用兩節(jié)干電池供電，持續(xù)供電時間為40h左右。電源電路圖如圖5。

1.2.5 氣體壓力傳感器

氣體壓力傳感器置于進氣口底部，實時動態(tài)檢測進氣壓力，并將壓力轉(zhuǎn)換電信號給主控制器，由主控制器進行轉(zhuǎn)換并在顯示器上實時顯示氣體流量大?。▓D6）。

1.3 工作流程

儀器電池盒放入兩節(jié)干電池，接通電源，按住電源按鍵3s，液晶顯示屏點亮，系統(tǒng)進入待機模式，點擊功能選擇按鍵，系統(tǒng)自動切換到時間設置模式、通氣時間設置模式、工作模式、待機模式（在時間設置模式和通氣時間設置模式下，點擊增加按鍵或減少按鍵，時間往上增加或往下減少一個單位），模式設置完成后，點擊確認按鍵，系統(tǒng)保存設置結(jié)果，并且自動進入工作模式；點擊復位按鍵，系統(tǒng)重新啟動。通過手動旋轉(zhuǎn)進氣閥，調(diào)節(jié)氧氣流量大小，液晶顯示屏實時顯示當前系統(tǒng)氣體流量。

2.結(jié)果

本吸氧裝置系統(tǒng)可在短時內(nèi)完成對吸氧數(shù)據(jù)的分析處理和輸出工作，實時顯示患者吸入氧氣的準確流量和吸氧時間，避免以往吸氧流量的模糊性及吸氧時間的不準確性，可以提高氧療的效果，減少醫(yī)療糾紛的發(fā)生。

3.討論

缺氧對人體的危害是多方面的，可累及多個系統(tǒng)、多個器官，其損害的程度與缺氧的嚴重程度密切相關(guān)。氧療是治療低氧血癥的一種重要手段，對各種缺氧性疾病患者產(chǎn)生有益影響，有利于緩解疲勞，提高人體免疫力，改善患者生活質(zhì)量和疾病預后，提高生存率。氧療是指通過給氧提高動脈血氧分壓和動脈血氧飽和度，增加動脈血氧含量，預防和糾正各種原因造成的缺氧狀態(tài)，促進組織的新陳代謝，維持人體生命活動的一種治療方法，針對呼吸困難的患者，提供合適的氧療非常重要[5]。首先，吸氧時間對治療效果有重要的影響。對于需要長期氧療的病員每天接受氧療的時間越長，療效越高，長期氧療更被認為是影響慢性阻塞性肺疾?。–OPD）患者預后的主要因素之一[6]。目前一致認為每天吸氧至少15h，可使動脈血氧分壓大于8.0kPa才能獲得氧療效果[7]。其次，吸氧流量對治療效果也有重要的影響。吸氧過量對老年慢性支氣管炎、肺氣腫引起的肺心病患者產(chǎn)生“二氧化碳麻醉”現(xiàn)象，如不及時糾正，可引起患者昏睡甚至死亡。吸氧不足對患者達不到應有的氧療效果。何葉松等[4]開發(fā)了一種可自動控制給氧氧氣濃度、流量、濕度及實時監(jiān)控吸氧者呼氣狀態(tài)的智能吸氧裝置。張子云等[8]設計一種能數(shù)字化準確讀取并調(diào)節(jié)氧流量，并提供血氧飽和度作為調(diào)節(jié)氧流量的參考，且對濕化瓶進行水浴加溫的裝置。本研究研制的吸氧裝置與已有技術(shù)相比的優(yōu)越性體現(xiàn)在：①能精確控制氧氣流量并直觀精確顯示；②實時顯示吸氧時間，方便直觀；③減少漏氣，提高氧氣利用率，能杜絕浪費與醫(yī)療糾紛發(fā)生；④制作成本低、操作簡單。