呼吸機輸出氧濃度的控制方法

2023-07-11 17:39:41 2

專利名稱：呼吸機輸出氧濃度的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種用於呼吸機中空氣氧氣混合後，輸出的空氧混合氣體中氧氣濃度的控制方法，屬於醫療設備製造技術領域。
背景技術：
呼吸機控制中，需要對病人端吸入的空氧混合氣體中氧氣的濃度進行精確控制，即在呼吸機輸入端對空氣和氧氣的體積進行合理配比，根據不同病人需提供特定氧濃度，以達到呼吸治療效果。目前大都憑經驗對呼吸機輸入端的空氣流量和氧氣流量進行調節控制，難以達到精確控制。

發明內容
本發明的目的在於提供一種呼吸機輸出氧濃度的控制方法，在呼吸機向病人供氣時，能精確控制供氣中的氧濃度。本發明的技術方案如下:呼吸機輸出氧濃度的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟:(I)在呼吸機的空氣輸入端，設置可控流量比例閥，以及空氣流量傳感器；在呼吸機的氧氣輸入端，設置可控流量比例閥，以及氧氣流量傳感器；(2)根據病人的需要，預先設定呼吸機輸出端需要輸出的空氧混合氣的總流量d，及其中的氧氣含量c ;根據c和d的值，計算出呼吸機輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b，計算方法如下:空氣流量a = [ (100-c) *d] /79 ；氧氣流量b = [(c_21)*d]/79 ;(3)分別調整呼吸機空氣輸入端和氧氣輸入端的可控流量比例閥，使其達到步驟
(3)確定的空氣流量a和氧氣流量b ；(4)利用氧氣輸入端的氧流量傳感器和可控流量比例閥構成PID控制系統，通過氧氣流量傳感器測得的氧氣流量，反饋調節並控制氧氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的氧氣流量b;利用空氣輸入端的空氣流量傳感器和可控流量比例閥構成PID控制系統，通過空氣流量傳感器測得的空氣流量，反饋調節並控制空氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的空氣流量a。本發明提供的控制方法簡單快捷而且精確，只要預先設置病人需要的供氣流量和氧濃度，即可快速計算出需要呼吸機輸入端需要控制的空氣和氧氣的流量，調節輸入端空氣和氧氣可控流量比 例閥達到所需流量，再通過目前已經很成熟的閉環PID算法控制可控流量比例閥保持所需流量即可，控制精度較高，按本方法進行空氧配比控制，氧濃度的精度可達到1%。
具體實施方式
以下通過具體實施方式
，對本發明呼吸機輸出氧濃度的控制方法進行詳細說明。本發明通過以下步驟實現:(I)在呼吸機供氣前，首先在呼吸機的空氣輸入端，設置可控流量比例閥，以及空氣流量傳感器；在呼吸機的氧氣輸入端，設置可控流量比例閥，以及氧氣流量傳感器。(2)根據不同病人的具體需要，預先設定呼吸機輸出端需要向病人輸出的空氧混合氣的總流量山及其中的氧氣含量C。根據c和d的值，可以計算出呼吸機輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b，計算方法如下:空氣流量a = [ (100-c) *d] /79 ；氧氣流量b = [(c_21)*d]/79 ; 上述計算方法是本申請人通過反覆實驗得出的。實驗過程如下:在呼吸機的輸入端，用兩隻可控流量比例閥分別對空氣和氧氣的流量進行控制，並用兩隻流量傳感器分別對空氣和氧氣的流量進行測量；在呼吸機的空氧混合輸出端，設置氧氣濃度傳感器，以測量空氧混合後的氧濃度。然後調節兩隻可控流量比例閥，使空氣流量和氧氣流量為允許範圍內的任意值，並記錄下每一組空氣流量值和氧氣流量值所對應的氧濃度傳感器的測量值。通過多次實驗，並對實驗結果進行分析，本申請人發現如下公式:如果空氣流量為a，氧氣的流量為b，那麼混合後的空氧混合氣體中的氧濃度為(a*l+b*0.21)/(a+b)。根據上述公式反推可以得出:如果輸出的氧氣濃度為C，輸出的空氧混合氣體的流量為d，那麼呼吸機輸入端氧氣的流量應為[(c-21)*d]/79，空氣的流量應為[(100-c)*d]/79。以上即是本發明在輸出端總氣體流量和氧氣濃度確定後，輸入端空氣流量和氧氣流量的計算依據。(3)通過計算將輸入端空氣流量和氧氣流量確定後，分別調整呼吸機空氣輸入端和氧氣輸入端的可控流量比例閥，使其達到步驟所確定的空氣流量a和氧氣流量b。(4)供氣開始後，可控流量比例閥在供氣過程中會因為多種因素，產生微小偏差。本發明再通過目前已經公知且很成熟的閉環PID算法，利用氧氣輸入端的氧流量傳感器和可控流量比例閥構成PID控制系統，通過氧氣流量傳感器測得的氧氣流量，反饋調節並控制氧氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其始終保持通過需要的氧氣流量b;利用空氣輸入端的空氣流量傳感器和可控流量比例閥構成PID控制系統，通過空氣流量傳感器測得的空氣流量，反饋調節並控制空氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其始終保持通過需要的空氣流量a。通過上述方法，可以精確控制呼吸機輸出的空氧混合氣體中的氧氣濃度。根據設置在輸出端的氧濃度傳感器測量的數據，本方法控制輸出氧氣濃度的精度可達到1%。
權利要求
1.呼吸機輸出氧濃度的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)在呼吸機的空氣輸入端，設置可控流量比例閥，以及空氣流量傳感器；在呼吸機的氧氣輸入端，設置可控流量比例閥，以及氧氣流量傳感器； (2)根據病人的需要，預先設定呼吸機輸出端需要輸出的空氧混合氣的總流量d，及其中的氧氣含量c ;根據c和d的值，計算出呼吸機輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b，計算方法如下:空氣流量 a = [ (100-c) *d]/79 ; 氧氣流量 b = [(c-21)*d]/79 ； (3)分別調整呼吸機空氣輸入端和氧氣輸入端的可控流量比例閥，使其達到步驟(3)確定的空氣流量a和氧氣流量b ； (4)利用氧氣輸入端的氧流量傳感器和可控流量比例閥構成PID控制系統，通過氧氣流量傳感器測得的氧氣流量，反饋調節並控制氧氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的氧氣流量b ;利用空氣輸入端的空氣流量傳感器和可控流量比例閥構成PID控制系統，通過空氣流量傳感器測得的空氣流量，反饋調節並控制空氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的空氣流量a。
全文摘要
呼吸機輸出氧濃度的控制方法，在呼吸機的輸入端，分別設置空氣和氧氣可控流量比例閥，以及空氣和氧氣流量傳感器；預先設定呼吸機輸出端需要輸出的空氧混合氣的總流量d，及其中的氧氣含量c；根據c和d的值，計算出呼吸機輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b；分別調整呼吸機輸入端的空氣和氧氣可控流量比例閥，使其達到計算出的空氣流量a和氧氣流量b；然後在供氣過程中，利用空氣和氧氣流量傳感器和可控流量比例閥構成PID控制系統，反饋調節並控制可控流量比例閥的開合度，使其始終保持通過需要的空氣和氧氣流量。
文檔編號A61M16/00GK103071214SQ20111032619
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者刁俊 申請人:北京航天長峰股份有限公司