CN103191503A - 一种呼吸机压力控制装置及压力控制方法 - Google Patents

一种呼吸机压力控制装置及压力控制方法 Download PDF

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本发明公开了一种呼吸机压力控制装置及压力控制方法。该压力控制装置包括有:流量控制阀、流量传感器1、呼气控制阀、流量传感器2、吸气阀、呼气阀、压力传感器1、压力传感器2、安全阀、微电脑控制单元组成。病人在吸气时,流量控制阀打开,呼气阀关闭。气体通过流量控制阀送至病人。病人在呼气时,流量控制阀关闭,呼气阀打开。病人呼出的气体通过呼气阀、流量传感器排至大气中。该压力控制方法是:预先设定流量控制阀和呼气阀的控制曲线。呼吸机正常工作开始,微电脑控制单元输出控制信号,通过流量控制阀控制电路来控制流量控制阀;同时微电脑控制单元输出控制信号,通过呼气阀控制电路来控制呼气阀。

Description

一种呼吸机压力控制装置及压力控制方法
技术领域
本发明涉及一种呼吸机,尤其涉及控制呼吸机压力的装置和方法步骤。
背景技术
呼吸机本质是一种气体开关,控制系统通过对气体的流向等参数的控制完成辅助通气功能。对患者有效的通气支持和通气治疗是在通气过程中的压力、流量和容积相互的作用而达到能维持动脉血气/血PH的基本要求;无气压伤、容积伤和肺泡伤;患者呼吸不同步情况减低到最小,减少镇静剂、肌松弛剂的应用;患者呼吸肌得到适当休息和恢复等目的的。气体压力控制技术是一个呼吸机的核心问题,
在麻醉机和呼吸机通气系统中需要使用到压力控制通气模式。传统的麻醉机、呼吸机控制方式是:先预先设置机器的呼气流量、吸呼时间、吸呼频率和控制压力,正常工作后机器按照设置的吸气流量产生吸气动作,气道压力增加,当气道压力到达设定的控制压力后,减少吸气流量,维持恒定的压力直到吸气末。此种控制方法的缺点是:医护人员对机器的性能了解不充分,如果对吸气流量预先设置太小或者吸气时间预先设置太短,在一个吸气周期内,压力还没有达到设置的压力水平上,吸气动作已经完成,从而达不到预期的治疗目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足,提供一种呼吸机压力的控制装置和方法。
本发明的呼吸机压力的控制装置由以下技术方案实现:
一种呼吸机压力控制装置包括有:流量控制阀、流量传感器1、呼气控制阀、流量传感器2、吸气阀、呼气阀、压力传感器1、压力传感器2、安全阀、微电脑控制单元组成。
微电脑控制单元根据控制面板设定的呼吸模式、参数并对压力传感器1、压力传感器2流量传感器1、流量传感器2采集的气道压力、潮气量进行处理,然后对吸气时间、呼气时间、呼吸频率、潮气量等进行控制。同时将监测的呼吸参数值显示在面板上。
病人在吸气时,流量控制阀打开,呼气阀关闭。气体通过流量控制阀送至病人。流量控制阀可调节供给病人的气流(潮气量)的大小。
病人在呼气时,流量控制阀关闭,呼气阀打开。病人呼出的气体通过呼气阀、呼气控制阀排至大气中。
当气道压力达到安全阀的设定压力时,安全阀自动打开,防止气道压力过高,造成对病人的气道压伤。
在本发明的装置基础上,一种呼吸机压力控制方法包括有以下步骤:
1、预先将本发明装置的流量控制阀和呼气阀的控制曲线与PWM1值的数据对应表存入微电脑控制单元的存储器中。如图1所示,通过控制面板和显示器将相应的控制参数输入到微电脑控制单元中。
2、呼吸机正常工作开始,在微电脑控制单元的存储器中,预先设置呼吸机的吸呼时间、吸呼频率和控制压力。此时不需要预先设置吸气流量。
3、微电脑控制单元输出控制信号PWM1最大值,通过流量控制阀控制电路来控制流量控制阀,使得从而流入呼吸机的流量控制阀的气体流量最大;同时微电脑控制单元输出控制信号PWM2最小值,通过呼气阀控制电路来控制呼气阀,从而没有气体流出呼吸机的呼气阀。
4、压力传感器1检测的压力信号P1送入微电脑控制单元,微电脑控制单元将压力信号与预先设置的控制压力值P2进行比较,如果P1<P2,则转到第6步。
5、微电脑控制单元减小控制信号PWM1值,流量控制阀控制电路降低电磁比例阀的电压,使得流入比例阀的气体流量降低,从而流经呼吸机的流量控制阀气体减少,同时微处理控制单元MCU增大控制信号PWM2值,呼气阀控制电路增大电磁比例阀的电压,使得流入比例阀的气体流量增大,从而流出呼吸机的呼气阀气体增多。目标是维持压力恒定。转到第4步,继续检测、比较。
6、微电脑控制单元查询此时输出的PWM1值,如果PWM1值是非最大值,则增大PWM1值输出,使得吸气阀控制电路控制吸气阀的电压进一步增大,流经吸入阀的气体增多;否则,回到第4步。
采用上述结构和方法,可以在最短的时间内使得气道压力达到设定的要求,在设定的通气时间内让吸入的气体有足够的时间在患者肺内充分交换吸收,防止由于通气流量过小而不能在设定的时间内达到设定的压力,影响治疗的效果。
附图说明
图1是本发明的装置原理示意图。
图2是本发明的装置中微电脑控制单元信号连接示意图。
图3是本发明的压力控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示,一种呼吸机压力控制装置包括有:流量控制阀、流量传感器1、呼气控制阀、流量传感器2、吸气阀、呼气阀、压力传感器1、压力传感器2、安全阀、微电脑控制单元组成。
微电脑控制单元根据控制面板设定的呼吸模式、参数并对压力传感器1、压力传感器2流量传感器1、流量传感器2采集的气道压力、潮气量进行处理,然后对吸气时间、呼气时间、呼吸频率、潮气量等进行控制。同时将监测的呼吸参数值显示在面板上。
病人在吸气时,流量控制阀打开,呼气阀关闭。气体通过流量控制阀送至病人。流量控制阀可调节供给病人的气流(潮气量)的大小。
病人在呼气时,流量控制阀关闭,呼气阀打开。病人呼出的气体通过呼气阀、呼气控制阀排至大气中。
当气道压力达到安全阀的设定压力时,安全阀自动打开,防止气道压力过高,造成对病人的气道压伤。
如图2所示,在该装置中,微电脑控制单元是核心,微电脑控制单元接收来自压力传感器检测气道内的压力信号,与预先设定的值进行比较计算,分别向流量控制阀控制电路和呼气阀控制电路发出控制信号,由流量控制阀控制电路调节流量控制阀开启、关闭、以及阀门的开启量,由呼气阀控制电路调节呼气阀开启、关闭、以及阀门的开启量,从而实现控制气道内气体压力的作用。
流量控制阀和呼吸阀均采用比例电磁阀,比例电磁阀是气体流量控制用的,其输出的气体流量与输入的电压信号成近似线性的比例关系,通过改变控制端输入电压值的大小实现对输出端气体流量的变化。
流量控制阀控制电路和呼气阀控制电路采用功率控制的方法,流量控制阀控制电路和呼气阀控制电路采用大电流的MOSFET开关管控制,使用PWM信号作为控制信号源。MOSFET开关管的压降小,相对驱动电压基本可以忽略不计。PWM信号的占空比大小,决定阀端有效电压大小,进而和功率呈现二次方曲线关系。
微电脑控制单元控制流量控制阀控制电路和呼气阀控制电路的信号为脉宽调制信号PWM,PWM信号由微电脑控制单元内部的PWM控制器产生,有效保证了PWM信号的准确稳定性。通过在软件中修改微电脑控制单元中的PWM寄存器的数值,有效改变PWM信号的大小。
如图3所示,在本发明的装置基础上,一种呼吸机压力控制方法包括有以下步骤:
1、预先将本发明装置的流量控制阀和呼气阀的控制曲线与PWM1值的数据对应表存入微电脑控制单元的存储器中。如图1所示,通过控制面板和显示器将相应的控制参数输入到微电脑控制单元中。
2、呼吸机正常工作开始,在微电脑控制单元的存储器中,预先设置呼吸机的吸呼时间、吸呼频率和控制压力。此时不需要预先设置吸气流量。如图1所示,在微电脑控制单元的控制面板上预先设置呼吸机的吸呼时间、吸呼频率和控制压力。
3、微电脑控制单元输出控制信号PWM1最大值,通过流量控制阀控制电路来控制流量控制阀,使得从而流入呼吸机的流量控制阀的气体流量最大;同时微电脑控制单元输出控制信号PWM2最小值,通过呼气阀控制电路来控制呼气阀,从而没有气体流出呼吸机的呼气阀。如图2所示,流量控制阀和呼气阀均为电磁比例阀,此时控制流量控制阀的电压最大,流经该阀的气体流量最大;此时控制呼气阀的电压最小,该电磁比例阀完全关闭。这样使得吸气压力在最短的时间内上升。所使用的电磁比例阀均采用脉宽调制信号PWM进行调节控制。
4、压力传感器1检测的压力信号P1送入微电脑控制单元,微电脑控制单元将压力信号与预先设置的控制压力值P2进行比较,如果P1<P2,则转到第6步。
5、微电脑控制单元减小控制信号PWM1值,流量控制阀控制电路降低电磁比例阀的电压,使得流入比例阀的气体流量降低,从而流经呼吸机的流量控制阀气体减少,同时微处理控制单元MCU增大控制信号PWM2值,呼气阀控制电路增大电磁比例阀的电压,使得流入比例阀的气体流量增大,从而流出呼吸机的呼气阀气体增多。目标是维持压力恒定。转到第4步,继续检测、比较。考虑到从微电脑控制单元运行程序读取控制压力信号、比较计算、发出压力控制信号PWM值的时间以及吸气阀动作的时间,造成的延时,延时时间一般在10~20ms,可以采用设定压力值P2的85~95%进行比较运算。
6、微电脑控制单元查询此时输出的PWM1值,如果PWM1值是非最大值,则增大PWM1值输出,使得吸气阀控制电路控制吸气阀的电压进一步增大,流经吸入阀的气体增多;否则,回到第4步。
本发明的优点和有益效果:
1、不受吸气流量的设置参数的限制,对患者实施更加合理的压力控制通气。
2、减少医务人员对机器的操作步骤,防止医务人员对机器性能不熟悉或者设置参数不合理影响治疗效果。

Claims (3)

1.一种呼吸机压力控制装置,其特征包括:流量控制阀、流量传感器1、呼气控制阀、流量传感器2、呼气阀、压力传感器1、压力传感器2、安全阀、微电脑控制单元组成;
微电脑控制单元根据控制面板设定的呼吸模式、参数并对压力传感器1、压力传感器2流量传感器1、流量传感器2采集的气道压力、潮气量进行处理,然后对吸气时间、呼气时间、呼吸频率、潮气量等进行控制;同时将监测的呼吸参数值显示在面板上;
病人在吸气时,流量控制阀打开,呼气阀关闭,气体通过流量控制阀送至病人,流量控制阀可调节供给病人的气流(潮气量)的大小;
病人在呼气时,流量控制阀关闭,呼气阀打开,病人呼出的气体通过呼气阀、呼气控制阀排至大气中;
当气道压力达到安全阀的设定压力时,安全阀自动打开,防止气道压力过高,造成对病人的气道压伤。
2.一种呼吸机压力控制方法,其特征包括步骤:
第1步:预先将本发明装置的流量控制阀和呼气阀的控制曲线与PWM1值的数据对应表存入微电脑控制单元的存储器中;
第2步:呼吸机正常工作开始,在微电脑控制单元的存储器中,预先设置呼吸机的吸呼时间、吸呼频率和控制压力,此时不需要预先设置吸气流量;
第3步:微电脑控制单元输出控制信号PWM1最大值,通过流量控制阀控制电路来控制流量控制阀,使得从而流入呼吸机的流量控制阀的气体流量最大;同时微电脑控制单元输出控制信号PWM2最小值,通过呼气阀控制电路来控制呼气阀,从而没有气体流出呼吸机的呼气阀;
第4步:压力传感器1检测的压力信号P1送入微电脑控制单元,微电脑控制单元将压力信号与预先设置的控制压力值P2进行比较,如果P1<P2,则转到第6步;
第5步:微电脑控制单元减小控制信号PWM1值,流量控制阀控制电路降低电磁比例阀的电压,使得流入比例阀的气体流量降低,从而流经呼吸机的流量控制阀气体减少,同时微处理控制单元MCU增大控制信号PWM2值,呼气阀控制电路增大电磁比例阀的电压,使得流入比例阀的气体流量增大,从而流出呼吸机的呼气阀气体增多,目标是维持压力恒定;转到第4步,继续检测、比较;
第6步:微电脑控制单元查询此时输出的PWM1值,如果PWM1值是非最大值,则增大PWM1值输出,使得流量控制阀控制电路控制流量控制阀的电压进一步增大,流经流量控制阀的气体增多;否则,回到第4步。
3.根据权利要求2所述的一种呼吸机压力控制方法,其特征在于,所述的第4步中,采用设定压力值P2的85~95%进行比较运算。
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