專利名稱：基于強迫振蕩技術的振蕩裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術領域，尤其涉及一種基于強迫振蕩技術的振蕩裝置。
背景技術：
在臨床醫(yī)學上，一般需要采用一種特殊的呼吸阻力監(jiān)測儀，對重癥監(jiān)護室 (Intensive Care Unit, ICU)內的病人進行呼吸阻力的無創(chuàng)檢測，以達到實時觀察病人的肺功能狀況和判斷無創(chuàng)通氣是否為合理性的指標。即所述呼吸阻力監(jiān)測儀的振蕩裝置是基于強迫振蕩技術(Forced Oscillation Technique, F0T)的。強迫振蕩技術是一種無創(chuàng)檢測呼吸阻力的方法。利用強迫振蕩技術，只需在呼吸氣流上施加一個低幅的壓力振蕩(研究表明頻率為5Hz、振幅為2cm的正弦波符合強迫振蕩技術所需的壓力振蕩)，再利用時域分析技術便能快速、直觀地計算出呼吸系統(tǒng)的阻抗 Rrs和電抗)Crs。其中，阻抗Rrs反映中心氣道阻力的大小，電抗)(rs則反映外周肺組織和胸廓的順應性。在呼吸流速受限(EFL)的條件下，電抗)Crs的變化規(guī)律也反映了呼吸流速受限的程度。因此，阻抗Rrs和電抗)Crs有可能作為評價無創(chuàng)通氣吸氣相正壓(IPAP)和呼氣相正壓(EPAP)合理性的指標?，F(xiàn)有的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置一般包括重低音喇叭、功率放大器以及函數(shù)信號發(fā)生器。所述重低音喇叭的額定功率為250W，最低頻率為20Hz，峰值功率超過600W以抵抗外加壓力的影響，從而保持振動的穩(wěn)定性。所述功率放大器的額定功率為400W，最低工作頻率為;3Hz。在設計該振蕩裝置時，盡量降低了所述重低音喇叭的諧振頻率和所述功率放大器的低通頻率，使其接近或涵蓋低頻振蕩頻率，以提高整個振蕩裝置的做功效率。同時也盡量增大了兩者的功率輸出并使所述功率放大器的功率保持在所述重低音喇叭的功率的 1. 5倍以上，以穩(wěn)定所述重低音喇叭的振蕩，從而保證整個振蕩裝置的穩(wěn)定性。但是，所述振蕩裝置僅停留在實驗室的研究層面，應用到實際中時存在很多問題。例如(1)當在無創(chuàng)正壓通氣(NPPV)條件下檢測呼吸阻力時，要求所述振蕩裝置能承受呼吸機的壓力波動，發(fā)出的振蕩信號頻率和振幅穩(wěn)定，但在實驗室觀察到所述重低音喇叭振蕩一段時間后波形出現(xiàn)了嚴重的失真，即振動穩(wěn)定性較差；(2)由于強迫振蕩技術所需的信號頻率(5Hz)和振幅 (2cm)都較低，對來自機械通氣或系統(tǒng)噪聲的干擾十分敏感，盡管提高振蕩信號的振幅能改善信噪比、增加檢測的靈敏度，但是振幅過大將會導致患者不適。因此，有必要提供一種改進基于強迫振蕩技術的振蕩裝置來克服上述缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，以保證所述振蕩裝置長時間工作時的振動穩(wěn)定性；且所述振蕩裝置能在不提高振蕩信號振幅的前提下改善信噪比、增加檢測的靈敏度，從而避免振幅過大導致患者不適的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，包括電機、 驅動器、底座、振動膜以及腔體，所述電機和驅動器均安裝于所述底座，所述驅動器與所述電機連接并驅動所述電機做直線往復運動，所述電機具有一轉軸，所述轉軸的一端與所述振動膜連接并推動所述振動膜做直線往復運動，所述振動膜位于所述腔體內。與現(xiàn)有技術相比，由于本發(fā)明基于強迫振蕩技術的振蕩裝置的驅動器連接并驅動電機做直線往復運動，所述電機具有一轉軸，所述轉軸的一端與振動膜連接并推動所述振動膜做直線往復運動，從而可以保證所述振蕩裝置長時間工作時振動的穩(wěn)定性；且所述振蕩裝置可以在不提高振蕩信號振幅的前提下改善信噪比、增加檢測的靈敏度，從而避免振幅過大導致患者不適的問題。優(yōu)選地，所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置還包括一法蘭直線軸承，所述轉軸的一端通過所述法蘭軸承與所述振動膜連接。具體地，所述腔體由兩塊鋁板相互組合而成。具體地，所述底座具有第一基板，所述電機和驅動器分別安裝于所述第一基板的內外兩側。較佳地，所述底座還具有第二基板，所述第二基板水平設置且與所述第一基板垂直，所述第二基板上設置有三個光電開關和一光柵尺，所述三個光電開關和所述光柵尺分別位于所述電機的兩側。具體地，所述光柵尺包括相互連接的標尺、讀數(shù)頭以及轉接頭，且所述轉接頭與所述驅動器連接。優(yōu)選地，所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置還包括一軸支座以及兩直線光軸，所述軸支座與所述第一基板相互平行，所述電機的轉軸以及兩直線光軸均穿過所述軸支座并與所述腔體連接，且所述兩直線光軸位于所述轉軸的兩側。優(yōu)選地，所述電機為音圈電機，所述驅動器為伺服驅動器，所述振動膜的直徑為 6. 5英寸。具體地，所述腔體具有一輸出振蕩氣流的出口。通過以下的描述并結合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實施例。


圖1為本發(fā)明基于強迫振蕩技術的振蕩裝置一實施例的立體圖。圖2為圖1另一角度的立體圖。圖3為圖1的分解圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如上所述，本發(fā)明提供了一種基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，由于所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置的驅動器連接并驅動電機做直線往復運動，所述電機具有一轉軸，所述轉軸的一端與振動膜連接并推動所述振動膜做直線往復運動，從而可以保證所述振蕩裝置長時間工作時振動的穩(wěn)定性；且所述振蕩裝置可以在不提高振蕩信號振幅的前提下改善信噪比、增加檢測的靈敏度，從而避免振幅過大導致患者不適的問題。請參考圖1至圖3，本發(fā)明基于強迫振蕩技術的振蕩裝置包括電機10、驅動器11、底座12、軸支座13、直線光軸14、光柵尺15、光電開關16、法蘭直線軸承17、振動膜18以及腔體19，所述電機10和驅動器11均安裝于所述底座13，所述驅動器11連接并驅動所述電機10做直線往復運動，所述直線光軸14的一端與所述底座12連接，所述直線光軸14的另一端穿過所述軸支座13并與所述腔體19連接，所述電機10具有一轉軸101，所述轉軸101 的一端穿過所述軸支座13并通過所述法蘭直線軸承17與所述振動膜18連接，所述光柵尺 15和所述光電開關16均設置于所述底座12且位于所述電機10的兩側，所述振動膜18位于所述腔體19內，且所述振動膜18在所述轉軸101的推動下做直線往復運動。具體地，所述底座12具有第一基板121和第二基板122，所述第二基板122水平設置且與所述第一基板121相互垂直。結合圖1和圖2，所述電機10和驅動器11分別安裝于所述第一基板121的內外兩側，所述軸支座13與所述第一基板121平行。較佳地，在本實施例中，所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置包括兩個直線光軸14和三個光電開關16，所述直線光軸14的一端與所述第一基板121連接，且兩個所述直線光軸14分別位于所述轉軸101的兩側。所述光柵尺15和三個所述光電開關16均設置于所述第二基板122，且所述光柵尺15和三個所述光電開關16分別設于所述電機10的兩側。兩個所述直線光軸14 的設置，可以增強所述電機10運動過程中的穩(wěn)定性。另外，在將所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置應用到呼吸阻力監(jiān)測儀時，所述振動膜18可能受到呼吸機的無創(chuàng)通氣吸氣相正壓(IPAP)和呼氣相正壓(EPAP)影響，從而使得所述振動膜18偏離振動的中心位置，進而使得振蕩波形出現(xiàn)毛刺。而所述光電開關16的設置，對所述電機10的運動行程起到限位的作用，確保所述振動膜18的振蕩每次從中心位置開始，從而可以有效地解決毛刺問題。具體地，所述光柵尺15包括相互連接的標尺、讀數(shù)頭以及轉接頭，且所述轉接頭與所述驅動器11連接。在所述電機10做直線往復運動過程中，所述軸支座13將會一起做直線往復運動，使得所述讀數(shù)頭做直線往復運動，所述讀數(shù)頭的信號通過所述轉接頭反饋給所述驅動器11，從而通過所述驅動器11實現(xiàn)對所述電機10運動行程的控制。具體地，所述腔體19由兩塊鋁板191相互組合而成，且所述腔體19具有一輸出振蕩氣流的出口 192(如圖2所示)。當所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置靜止時，所述振動膜18位于所述腔體19的中心位置；而在所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置振動的過程中， 所述振動膜18以所述腔體19的中心位置前后移動，其移動位移為10mm，這樣，所述振動膜 18 一次可以推出約200ml的振蕩氣體。優(yōu)選地，在本實施例中，所述電機10為音圈電機，所述驅動器11為伺服驅動器，所述振動膜18的直徑為6. 5英寸。需要注意的是，所述驅動器11為所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置的控制部分， 需要通過CM2上位機軟件調試適于該振蕩裝置的程序，并將調試好的程序代碼固化到所述驅動器11的存儲芯片中。具體地，在CM2上位軟件上對整個振蕩裝置的電流大小、振蕩頻率大小以及振蕩波形等進行調試、配置以產生頻率為5Hz、振幅為2cm的正弦波，同時編寫三個所述光電開關16的控制程序以實現(xiàn)對所述電機10運動的控制。本發(fā)明的工作原理如下所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置靜止時，所述振動膜 18位于所述腔體19的中心位置。啟動所述基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，所述電機10在所述驅動器11的驅動下做直線往復運動，同時帶動所述軸支座13、安裝于所述軸支座13上的光柵尺15、連接于所述轉軸101 —端的所述振動膜18 —起做直線往復運動，從而在所述
5腔體19內產生一定的振蕩氣體，再通過所述腔體19的出口 191將振蕩氣體輸出。在上述振蕩過程中，所述光電開關16將會發(fā)出信號，所述讀數(shù)頭接收所述信號并通過所述轉接頭將所述信號反饋給所述驅動器11，所述驅動器11將會根據所述信號對所述電機10的運動進行控制。以上結合最佳實施例對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發(fā)明的本質進行的修改、等效組合。
權利要求
1.一種基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，包括電機、驅動器、底座、振動膜以及腔體，所述電機和驅動器均安裝于所述底座，所述驅動器與所述電機連接并驅動所述電機做直線往復運動，所述電機具有一轉軸，所述轉軸的一端與所述振動膜連接并推動所述振動膜做直線往復運動，所述振動膜位于所述腔體內。
2.如權利要求1所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，還包括一法蘭直線軸承，所述轉軸的一端通過所述法蘭軸承與所述振動膜連接。
3.如權利要求1所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，所述腔體由兩塊鋁板相互組合而成。
4.如權利要求1所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，所述底座具有第一基板，所述電機和驅動器分別安裝于所述第一基板的內外兩側。
5.如權利要求4所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，所述底座還具有第二基板，所述第二基板水平設置且與所述第一基板垂直，所述第二基板上設置有三個光電開關和一光柵尺，且所述三個光電開關和所述光柵尺分別位于所述電機的兩側。
6.如權利要求5所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，所述光柵尺包括相互連接的標尺、讀數(shù)頭以及轉接頭，且所述轉接頭與所述驅動器連接。
7.如權利要求5所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，還包括一軸支座以及兩直線光軸，所述軸支座與所述第一基板相互平行，所述電機的轉軸以及兩直線光軸均穿過所述軸支座并與所述腔體連接，且所述兩直線光軸位于所述轉軸的兩側。
8.如權利要求1-7所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，所述電機為音圈電機，所述驅動器為伺服驅動器，所述振動膜的直徑為6. 5英寸。
9.如權利要求8所述的基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，其特征在于，所述腔體具有一輸出振蕩氣流的出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于強迫振蕩技術的振蕩裝置，包括電機、驅動器、底座、振動膜以及腔體，所述電機和驅動器均安裝于所述底座，所述驅動器與所述電機連接并驅動所述電機做直線往復運動，所述電機具有一轉軸，所述轉軸的一端與所述振動膜連接并推動所述振動膜做直線往復運動，所述振動膜位于所述腔體內。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明基于強迫振蕩技術的振蕩裝置可以保證所述振蕩裝置長時間工作時振動的穩(wěn)定性；且所述振蕩裝置可以在不提高振蕩信號振幅的前提下改善信噪比、增加檢測的靈敏度，從而避免振幅過大導致患者不適的問題。
文檔編號A61B5/085GK102512171SQ20111037042
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權日2011年11月18日
發(fā)明者劉華珠, 李國柱, 楊海勇, 蘇愛國, 陳雪芳 申請人:東莞理工學院