CN102114291A

CN102114291A - 潮气量的控制机构及方法

Info

Publication number: CN102114291A
Application number: CN2009102175955A
Authority: CN
Inventors: 李敬辉
Original assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Current assignee: Beijing Aeonmed Co Ltd
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2029-12-31
Also published as: CN102114291B

Abstract

本发明公开了一种潮气量的控制机构及方法，其中，该方法包括：对气源输出的气体进行压力调节；对压力调节之后的输出压力进行检测；根据检测的输出压力来对气体的流量进行控制。通过本发明，能够采用简单设计，避免选用高精度高成本关键器件，实现精确控制小潮气量的目的。

Description

潮气量的控制机构及方法

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体而言，涉及一种潮气量的控制机构及方法。

背景技术

在呼吸机产品设计中，为实现机械通气功能，需要控制患者每次呼吸当中吸入的气体容量，即潮气量。对于中等和较大潮气量的控制往往精度要求较低，而对于主要应用于小儿患者的机械通气时，需要能够精确的控制小潮气量，达到治疗目的，同时避免对肺部损伤。

常见的技术方案有：

1、低成本低精度单阀控制。

中低档呼吸机往往潮气量控制精度有限，使用流量控制范围适中、响应时间一般的流量控制阀，从而导致小潮气量控制精度不佳。

2、高成本高精度单阀控制。

高档呼吸机往往潮气量控制精度要求较高，使用流量控制范围适大、响应时间短的流量控制阀，从而导致流量控制阀需要极高的加工精度和高速伺服控制系统。

3、高成本高精度多阀控制。

在一些专用的婴儿呼吸机上小潮气量的常使用多路阀门(阀岛)控制，通常使用12支以上的阀门进行组合调节。这种方式安全性高，但控制算法复杂，控制精度较好但流量调节不连续，且输出最大流量偏小。因此，该方案不适用于综合呼吸机。

针对相关技术中为了进行小潮气量精确控制往往需要较高成本的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中为了进行小潮气量精确控制往往需要较高成本的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种潮气量的控制机构及方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种潮气量的控制方法。

根据本发明的潮气量的控制方法包括：对气源输出的气体进行压力调节；对压力调节之后的输出压力进行检测；根据检测的输出压力来对气体的流量进行控制。

可选地，输出压力的范围为5PSIG至10PSIG。

优选地，输出压力为多个。

优选地，对气源输出的气体进行压力调节包括：根据患者的类型来对气源输出的气体进行压力调节。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种潮气量的控制机构。

根据本发明的潮气量的控制机构包括：气源，为气动装置提供气体作为动力源；减压阀，与气源相连接，对气源输出的气体进行压力调节；压力传感器，连接至减压阀下游的输气通路，用于检测减压阀的输出压力；流量控制阀，设置在压力传感器下游的输气通路中，根据输出压力通过调节阀门的开度来控制气体的流量。

优选地，控制机构还包括：电机，经由连轴器与减压阀相连接；其中，连轴器连接于减压阀中的调节杆，通过调节调节杆来调节减压阀的输出压力。

优选地，控制机构还包括：电机控制器，与电机相连接，用于驱动和/或控制电机。

优选地，流量控制阀选择性地在多个给定压力下进行流量控制。

可选地，给定压力的范围为5PSIG至10PSIG。

通过本发明，采用对气源输出的气体进行压力调节；对压力调节之后的输出压力进行检测；根据检测的输出压力来对气体的流量进行控制，解决了相关技术中为了进行小潮气量精确控制往往需要较高成本的问题，进而达到了采用简单设计，避免选用高精度高成本关键器件，实现精确控制小潮气量的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例优选的潮气量的控制机构的示意图；

图2是根据本发明实施例的潮气量的控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例优选的潮气量的控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的潮气量的控制机构的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

根据本发明的实施例，提供了一种潮气量的控制方法。

图2是根据本发明实施例的潮气量的控制方法的流程图

如图2所示，该方法包括如下的步骤S202至步骤S206：

步骤S202，对气源输出的气体进行压力调节；

步骤S204，对压力调节之后的输出压力进行检测；

步骤S206，根据检测的输出压力来对气体的流量进行控制。

优选地，输出压力的范围为5PSIG至10PSIG。

优选地，输出压力为多个。

下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。

图1是根据本发明实施例优选的潮气量的控制机构的示意图。

如图1所示，该潮气量的控制机构包括：气源11、减压阀12、电机13、压力传感器14、电机控制器15、连轴器16和流量控制阀17。

其中，气源11，是气动电控呼吸机的动力源，一般为空气或氧气；减压阀12，为可调节型，输出压力低于输入压力(气源压力)，具有一个可调节压力的旋柄；电机13，可选用扭矩小、响应快、位置控制精度高的小型或微型电机，电机通过连轴器可以调节减压阀调节杆的位置角度，从而调节输出压力；压力传感器14：反馈减压装置输出压力，监测范围宽，呼吸机使用一般在0～40PSIG的范围内测量可满足要求，应选用响应快、迟滞小、精度高的产品；电机控制器15，根据压力反馈信号进行运算，并驱动、控制电机调节位置；连轴器16，连接电机和减压阀；流量控制阀17，通过电信号调节阀门开度，从而控制气体流量。

本发明该潮气量的控制机构通过压力调节装置与流量控制阀相结合，设计软件控制算法可实现小潮气量的精确控制。该机构系统组成及工作原理包括：

如图1所示，气源11提供正常压力工作范围的高压气体，减压阀12、电机13、压力传感器14、电机控制器15、连轴器16一同构成压力调节装置(也可选用其他自动或手动调节装置)，流量控制阀17在软件控制算法的管理下实现流量控制。其中压力调节装置可以在气源11提供的正常压力工作范围之下输出一定驱动压力，该压力可由软件控制、调节。

流量控制原理：流量控制阀17往往应用在给定压力下，由软件控制输出该压力下的流量，如果给定压力发生变化，原来的压力和流量对应关系将不存在，输出的流量也将无法控制。此外，流量控制阀17可以控制的流量最大值和最小值之间往往成比例关系，如100∶1，那么在一个给定压力下往往无法实现兼顾大流量和小流量的控制。

优选地，在成人呼吸机中，给定压力往往在25PSIG～40PSIG范围内，可以控制的最小流量大约在5～10LPM(取决于阀门性能)。因此，在综合呼吸机的应用中，为实现婴儿模式下小潮气量的控制，可将给定压力调整到相对小的范围，例如5PSIG～10PSIG的范围内，从而控制的最小流量大约在0.5～2LPM(取决于阀门性能)。呼吸机可以针对不同患者类型和流量最大值和最小值之间的比例关系选择2个或跟多的给定压力，并在该压力下进行流量控制。

软件控制方法：软件控制系统根据对于给定压力的标定出对应的流量-和阀门控制值曲线，该曲线可以是函数关系也可以是分段线性表。在呼吸机应用于不同患者类型时，调整流量控制阀17前端的给定压力，流量控制根据对应给定压力的压力-阀门控制值曲线，便可以得到满意的小潮气量控制效果。

图3是根据本发明实施例优选的潮气量的控制方法的流程图。

如图3所示该优选的潮气量控制方法包括如下步骤：

步骤S301，判断患者类型

步骤S302，根据患者类型调节压力控制装置的输出压力；

步骤S303，根据操作者设定的潮气量计算控制流量；

步骤S304，根据压力控制装置的输出压力选择流量-控制值对应关系；

步骤S305，根据计算的控制流量查找流量-控制值对应关系，并计算控制值；

步骤S306，输出控制值。

从以上的描述中，可以看出，本发明所采用的方案可在现有低成本低精度方案基础上，用增加10％成本的代价，实现现有高成本高精度方案所达到的小潮气量10％误差的精确程度。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明的实施例，提供了一种潮气量的控制机构。

图4是根据本发明实施例的潮气量的控制机构的示意图。

如图4所示，该潮气量的控制机构包括：气源11、减压阀12、电机13、压力传感器14、电机控制器15、连轴器16和流量控制阀17。

气源11，为气动装置提供气体作为动力源；减压阀12，与气源11相连接，对气源11输出的气体进行压力调节；压力传感器14，连接至减压阀12下游的输气通路，用于检测减压阀12的输出压力；流量控制阀17，设置在压力传感器14下游的输气通路中，根据输出压力通过调节阀门的开度来控制气体的流量。

优选地，该控制机构还包括：电机13，经由连轴器16与减压阀12相连接；其中，连轴器16连接于减压阀12中的调节杆，通过调节调节杆来调节减压阀的输出压力。

优选地，控制机构还包括：电机控制器15，与电机13相连接，用于驱动和/或控制电机。

优选地，流量控制阀17选择性地在多个给定压力下进行流量控制。

优选地，给定压力的范围为5PSIG至10PSIG。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种潮气量的控制机构，其特征在于，包括：

气源，为气动装置提供气体作为动力源；

减压阀，与所述气源相连接，对所述气源输出的气体进行压力调节；

压力传感器，连接至所述减压阀下游的输气通路，用于检测所述减压阀的输出压力；

流量控制阀，设置在所述压力传感器下游的输气通路中，根据所述输出压力通过调节阀门的开度来控制所述气体的流量。

2.根据权利要求1所述的控制机构，其特征在于，所述控制机构还包括：

电机，经由连轴器与所述减压阀相连接；其中，

所述连轴器连接于所述减压阀中的调节杆，通过调节所述调节杆来调节所述减压阀的输出压力。

3.根据权利要求1所述的控制机构，其特征在于，所述控制机构还包括：

电机控制器，与所述电机相连接，用于驱动和/或控制所述电机。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制机构，其特征在于，所述流量控制阀选择性地在多个给定压力段下进行流量控制。

5.一种潮气量的控制方法，其特征在于，包括：

对气源输出的气体进行压力调节；

对所述压力调节之后的输出压力进行检测；

根据检测的输出压力来对所述气体的流量进行控制。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述输出压力为多个。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，对气源输出的气体进行压力调节包括：

根据患者的类型来对所述气源输出的气体进行压力调节。