CN103566444A - 一种医用盐雾测控仪及盐雾浓度定量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用盐雾测控仪及盐雾浓度定量控制方法，螺旋加料装置包括安装在雾化杯上的管道式螺旋输送器、加料仓、步进电机及齿轮系统；测控系统包括单片机、气体压力传感器、气体流量传感器、可控气体流量阀、步进电机驱动器、红外接收器及接口电路，红外无线键盘和LCD显示器等。通过步进电机驱动控制螺旋输送器，以近似匀速地将盐粉从加料仓经圆形管道输送至雾化杯；采用射流式雾化方式，在对气流气压信息检测基础下，通过对气体流量的反馈调节，产生不同流量和浓度的盐雾，能定量匀速输送药粉、送药量可随时按需调整、压缩气体流量可控可调，操作使用人性化，可应用于医用盐粉定量输送和稳定雾化的检测与控制。

Description

一种医用盐雾测控仪及盐雾浓度定量控制方法

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种医用盐雾测控仪及盐雾浓度定量控制方法，主要用于医用盐粉定量输送和稳定雾化的检测与控制。

背景技术

医用雾化器是用于治疗各种上呼吸道疾病的一种设备，属于医疗器械。雾化吸入治疗是呼吸系统疾病治疗方法中一种重要和有效的治疗方法，采用医用雾化器将药液或者药粉雾化成微小颗粒，药物通过呼吸吸入的方式进入呼吸道和肺部沉积，从而达到无痛、迅速有效治疗的目的。目前雾化器主要有两种：

(1)超声雾化器

超声雾化器是将电能转换成超声高频振动，使药液转化成气溶胶雾粒。超声雾化器产生的雾粒大小与超声波振动频率的高低成反比：振动频率越高气溶胶颗粒越小；相反，超声波振动的强度与其气溶胶颗粒的多少成正比：即振动越强，产生气溶胶微粒的量就越多，密度也越大。在将药液分裂成微粒后，再由送风装置产生的气流作用而生成药雾，药雾经送雾管输送给患者。其特点是雾量大小可以调节，雾滴小而均匀。不足是药雾易沉积在鼻咽喉，有可能使药物结构发生破坏，易使药液蒸发造成药液浓缩，近年来在下气道的吸入治疗中应用逐渐减少。目前还没有适用于药粉的超声雾化装置。

(2)医用压缩雾化器

医用压缩式雾化器主要由主机、送气管、雾化装置、吸嘴或吸入面罩组成，其中主机主要由压缩泵、过滤组件和控制系统组成。压缩式雾化器，也叫射流式雾化，是根据文丘里(Venturi)喷射原理，利用压缩空气通过细小管口形成高速气流，产生的负压带动药液或药粉一起喷射到阻挡物上，在高速撞击下向周围飞溅使药液或药粉变成雾状微粒从出气管喷出。

医用压缩式雾化器对液态药物雾化效果良好，而对固态药物粉末的雾化效果不够理想。如，蔚贺鹏的“超细气溶胶颗粒医用压缩空气雾化器”(授权公告号CN202342621U)，李来英的“一种粉末药剂雾化喷射器”(公开号CN202223694U)，耐科塔医药公司的”流阻调节的气雾化活性剂给药”(公开号CN101804230A)，陈久斌的“雾化器”(公开号CN101642735A)等专利，雾化装置的药粉均是一次性投放，不能准确动态定量加药，造成药雾浓度先高后低，不稳定，不容易控制。耐科塔医药公司的“用于喷洒干的粉末药物的方法和装置”(公开号CN1494951A)，尽管改进了加药方式，通过把药粉事先盛放在定量容器内，再被逐渐抽吸到雾化杯中，实现了药粉总定量加料目的，但是雾化过程药粉量还是无法实现定量调节。天津开发区合普工贸有限公司的“推进式粉尘气溶胶发生设备”(公开号CN102166488A)，采用可调转速的步进电机驱动滚珠丝杆转动使得滚珠螺母带动推进块移动注射器活塞实现药粉定量加入，在大剂量加料中能够获得良好的定量控制效果。但是由于药粉在注射器筒内的分布不均匀、药粉对筒壁的粘着力的影响，该装置在小剂量药粉雾化吸入治疗中不能准确控制定量加料，且由于注射器结构太过紧密，使得向注射器内重新注入药粉变得相对困难。

在雾化吸入治疗中，通常需要按需随时改变用药量，调节药粉雾的浓度。可是目前药粉雾化装置结构简单，送药方式粗放，雾化过程控制缺乏，一方面易造成雾化浓度不稳定、调节控制不便；另一方面雾化所需空气流速单一，不能够依据疾病治疗情况动态调节药雾气流速，使用人性化差，影响治疗效果。

发明内容

为了克服现有医用雾化器送药方式粗放，雾化过程控制缺乏等问题，本发明提供一种医用盐雾测控仪及盐雾浓度定量控制方法，以实现定量匀速输送药粉、送药量可随时按需调整、压缩气体流量可控可调，提高操作的人性化程度。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种医用盐雾测控仪，采用射流式雾化方式，利用高速压缩气流冲击加入雾化杯的盐粉，在气体涡流的作用下形成含有盐粉颗粒的雾，其特征在于：所述盐雾测控仪由螺旋加料装置、测控系统、空气溢流阀和气源组成；

螺旋加料装置包括安装在雾化杯上的管道式螺旋输送器、加料仓、步进电机及齿轮系统，位置及连接关系为：加料仓与螺旋输送器的管道为一整体，管道出料口一端插入雾化杯中，出料口对准锥形散料帽；螺旋输送器的螺旋加料杆平行置于管道内，其位于加料仓下方，一端通过齿轮系统与其下方的微型步进电机连接。

测控系统包括单片机、气体压力传感器、气体流量传感器、可控气体流量阀、步进电机驱动器、红外接收器及接口电路、红外无线键盘和LCD显示器；雾化空气的气路是从气源开始到雾化杯；各相关部件的位置和连接关系是：由功率恒定的空气压缩机产生流量恒定的气流，经空气溢流阀进入二通可控气体流量阀，被调节后的气流再进入二通气体流量传感器接受流量检测，最后进入雾化杯由喷口射出冲击盐粉，其中气体压力传感器安插于流量传感器和雾化杯之间的气管壁上采集被调节后的气流的气压；加料仓与螺旋输送器的管道为一整体，管道有出料口一端插入雾化杯中，出料口对准锥形散料帽；螺旋输送器的加料杆置于管道内，位于加料仓下方一端通过齿轮系统与其下方的微型步进电机啮合；

测控系统以单片机为核心，气体压力传感器和气体流量传感器经信号放大、处理电路分别与单片机的A/D转换器模拟输入通道对应的引脚相连；所述单片机使用定时器进行PWM输出，经驱动电路控制气体流量阀的直流电机正、反转和转速，从而调节流量阀的开度大小和动作时间；

步进电机驱动器输出端与微型两相步进电机的四根引线相连，输入端接收来自单片机的控制信号；红外接收头接收红外键盘的遥控信号，经接口电路的IC模块解码后输出一路高低电平信号OUT至单片机并口；128*64LCD与单片机并口相连。

所述螺旋加料装置利用步进电机驱动螺旋输送器，通过对螺旋不连续定量加料，实现对加入雾化杯的盐粉量动态定量控制。

所述测控系统硬件以单片机为核心；通过气体压力、流量传感器，完成导气管中压缩空气压力、流量信息检测；通过单片机控制可控气体流量阀合适开度，实现对气流量和流速的控制；通过单片机对步进电机驱动控制，实现对螺旋输送器的定量加料控制，达到雾化动态过程定量控制目的；由红外无线键盘输给测控仪工作参数和命令，由LCD显示器显示工作状态和参数，实现非接触式人机交互功能。

所述测控系统软件主要是微机系统监控程序，包括测控系统硬件软件资源初始化程序、显示驱动及更新程序、键盘扫描及处理程序、功能跳转、建处理标志程序和运行一步程序。

所述空气溢流阀能保证导气管压力维持在0.15MPa左右，使得气流压力和流量控制稳定。

气源由气体压缩机产生；压缩机功率恒定，能产生流量为f_maxL/min的稳定气流；为保证良好的盐粉雾化效果，经流量阀调节后的气体流量至少为f_minL/min，经过流量阀调节后进入雾化杯的气体的流量f范围是f_min≤f≤f_max。

利用所述的一种医用盐雾测控仪进行盐雾浓度定量控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，预先设定好雾化总盐粉量Q₀g、单位时间内加入雾化杯盐粉的雾化速度为q g/min和盐雾浓度c g/L，计算出所需压缩空气的流量f L/min、预期剩余治疗工作时间t min和步进电机工作频率z Hz；

步骤二，单片机采用开环控制方式，按照要求转速和转动角度，控制步进电机驱动螺旋输送器，获得单位时间内定量雾化的盐粉量Q g/min；

步骤三，单片机采用闭环控制方式，不断检测导气管内的气流流量和压力，通过对可控气体流量阀开合度的反馈调节，获得要求的空气流量F L/min；

步骤四，通过定量雾化的盐粉量和空气流量控制，获得盐雾浓度

g/L，并由LCD显示器动态数字显示空气流量、空气压力、单位时间内定量雾化的盐粉量、盐粉雾化浓度。

所述步骤一中，所需压缩空气的流量f的计算方法为

$f=\frac{q}{c}---\left(1\right)$

当f、q、c发生改变时，对应的改变量分别为Δf、Δq、Δc，则

如果治疗过程中患者需要改变盐雾浓度、盐粉雾化速度时，由

得：

$\mathrm{\Δf}=\frac{q+\mathrm{\Δq}}{c+\mathrm{\Δc}}-f---\left(2\right)$

由于f_min≤f≤f_max，所以测控系统会在保证的前提下允许患者按需调整q和c，在设定过程中，两者中先被设定好的一方将作为已知量参与另一方的可设定范围的计算；

所述的预期剩余治疗工作时间t计算方法为：

$t=\frac{Q_0}{q}---\left(3\right)$

如果治疗期间，患者在仪器工作t₀时间后通过无线键盘重新设定单位时间内盐粉加入量为q`，则单片机计算出新的预期剩余治疗工作时间t`：

$t^{`}=\frac{Q_0-{\mathrm{qt}}_0}{q^{`}}---\left(4\right)$

随后，LCD刷新显示新的预期剩余治疗工作时间。

步骤一中所述步进电机的转速n r/min的计算方法如下：

$n=\frac{60z}{\left(\frac{360}{T}\right)x}---\left(5\right)$

z是步进电机工作频率，单位是赫兹Hz；x是步进电机工作细分倍数；T是固有步进电机步进角；

如果一个螺距加料体积为v，齿轮减速比为m，则步进电机转动一周，螺旋加料杆转动

个螺距，加料量为

ρ为盐粉堆密度；

单位时间加入雾化杯的盐粉雾化速度q与n、h的关系为：

$n=\frac{q}{h}---\left(6\right)$

综上，得步进电机工作频率计算公式为：

$z=\frac{60\mathrm{mx}}{\mathrm{T\ρv}}q---\left(7\right)$

可见q与z成正比，在m、x、T、ρ、v固定的情况下，改变q时，只需按(7)式改变z。

所述步骤三的具体过程为：

过程一，按照要求计算确定所需压缩空气的理论流量大小f，作为闭环控制输入；

过程二，单片机控制微型可控气体流量阀开合度，改变导管中的气体流量；

过程三，单片机采集导气管上的流量和压力传感器信号，测得实际压缩空气的流量f`，在气压稳定情况下，被采集到的流量f`作为反馈信号，与输入的理论流量值f对比，产生偏差信号δ；

过程四，单片机按照比例控制算法发出校正信号，不断修正微型可控气体流量阀开合度，在可接受误差范围内使实际流量达到理论值，获得稳定的气体流量F。

本发明的工作原理为：一方面，单片机按照要求转速，通过步进电机驱动控制螺旋输送器，以近似匀速地将盐粉从加料仓经圆形管道输送至雾化杯；另一方面，单片机在对气流气压信息检测基础下，通过对气体流量的反馈调节，产生不同流量和浓度的盐雾。盐雾经导气管输出后由患者吸入，达到最佳的雾化治疗效果。

本发明的工作过程为：首先，加入加料仓一定量的盐粉；其次，开启医用盐雾测控仪和气体压缩机；然后，根据患者吸入盐雾的舒适度或者医生的建议，通过红外无线键盘和LCD显示器实现对总盐粉雾化量Q₀g、盐粉雾化速度q g/min和盐雾浓度c g/L的设置；最后，选择连续工作模式，进入盐雾吸入治疗自动工作状态。在使用过程中，医生或者患者可随时通过红外无线键盘按键，增加或者减小盐粉雾化速度q和盐雾浓度c，动态调节空气流量和盐雾用药量，实现更加人性化使用。

本发明具有有益效果。本发明通过步进电机驱动控制螺旋输送器，以近似匀速地将盐粉从加料仓经圆形管道输送至雾化杯，能够实现定量匀速输送药粉。单片机在对气流气压信息检测基础下，通过对气体流量的反馈调节，产生不同流量和浓度的盐雾，从而实现送药量可随时按需调整、压缩气体流量可控可调。盐雾经导气管输出后由患者吸入，达到最佳的雾化治疗效果。本发明操作使用人性化强，适应面广，具有较大应用推广价值。

附图说明

图1是本发明的测控仪的硬件组成结构示意图；

图2是本发明的部件安装图；

图3是本发明中的测控系统软件流程图；

图4是本发明中的运行一步子程序流程图；

图5是本发明中的单位时间内定量雾化的盐粉量控制框图；

图6是本发明中的雾化所需空气的流量控制框图；

图7是本发明的测控仪使用操作流程图。

图中：1.加料仓及加料口；2.雾化杯；3.压缩空气喷口；4.出雾口；5.螺旋输送器；6.齿轮系统；7.单片机；8.步进电机驱动器；9.微型步进电机；10.LCD显示器；11.气体压力传感器；12.气体流量传感器；13.微型可控气体流量阀；14.电动流量阀驱动电路；15.压力释放气动溢流阀；16.手动调节旋钮；17.红外接收头及接口电路；18.红外无线遥控键盘；19.导气管；20.空气压缩机。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明所述的医用盐雾测控仪，其结构组成特征是：由螺旋加料装置、测控系统、压力释放阀气动溢流阀15和气源组成；螺旋加料装置包括安装在雾化杯2上的管道式螺旋输送器5、加料仓及加料口1、步进电机9及齿轮系统6；测控系统包括TIMSP430F149单片机7、迈姆斯MPS20N0200D-S气体压力传感器11、霍尼韦尔AWM5103VN气体流量传感器12、微型可控气体流量阀13、电动流量阀驱动电路14、SMDRS01-THB6128型细分型两相混合式步进电机驱动器8、红外接收器及接口电路17，6键的红外无线键盘18和128*64点阵LCD显示器10等。

如图2所示，本发明的螺旋加料装置的位置和连接关系是：加料仓1与螺旋输送器5的管道为一整体，管道出料口一端插入雾化杯2中，出料口对准锥形散料帽；螺旋输送器5的螺旋加料杆平行置于管道内，其位于加料仓1下方一端通过齿轮系统6与其下方的微型步进电机9连接。

如图1和图2所示，本发明的测控系统硬件连接关系是：以TIMSP430F149单片机7为核心，气体压力传感器11和气体流量传感器12经信号放大、处理电路分别与单片机7的A/D转换器模拟输入通道对应的引脚相连；单片机7使用定时器进行PWM输出，经电动流量阀驱动电路14控制微型可控流量阀13的直流电机正、反转和转速，从而调节电动流量阀13的开度大小和动作时间；步进电机驱动电路8输出端与微型两相步进电机9的四根引线相连，输入端接收来自单片机7的控制信号；红外接收头17接收红外无线键盘18的遥控信号，经接口电路17的IC模块解码后输出一路高低电平信号OUT至单片机7串口；128*64LCD10与单片机7并口相连。

红外无线键盘18为6键键盘，按键包括：开/关键，SET（设置）键，OK（确认）键，∧（向上）键，∨（向下）键，

/‖（运行/暂停）键。

气源由鱼跃403C型气体压缩机20产生，压缩泵中自由空气流量f_max=10L/min。另为保证雾化效果，经流量阀调节后进入雾化杯的气体最小流量f_min=5L/min。

压力释放气动溢流阀15为smcAP100-02型溢流阀，保证导气管19压力维持在0.15MPa左右，使得气流压力和流量控制稳定；可通过手动调节旋钮16调节溢流气压，使气管内的气压稳定在0.15Mpa左右。

如图2所示，本发明的测控仪工作气流特征是：从空气压缩机20到空气溢流阀16，可控气体流量阀13，气体流量传感器12，气体压力传感器11，最后到雾化杯2；采用射流式雾化方式，利用由压缩空气喷口3喷射出的高速压缩气流冲击加入雾化杯的盐粉，在气体涡流的作用下形成含有盐粉颗粒的雾，该盐雾被患者利用吸嘴从出雾口4吸收。

螺旋加料装置工作特征是：通过步进电机9驱动管道式螺旋输送器5，通过螺旋不连续定量加料实现对加入雾化杯的盐粉量动态定量控制。

测控系统工作特征是：通过迈姆斯MPS20N0200D-S气体压力传感器11、霍尼韦尔AWM5103VN气体流量传感器12，完成导气管19中压缩空气压力、流量信息检测；通过单片机7控制电动流量阀驱动电路14调节微型可控气体流量阀13的合适开度大小，对气流量和流速进行控制；通过SMDRS01-THB6128型细分型两相混合式步进电机驱动器8，单片机7控制驱动步进电机9带动螺旋输送器5，对雾化动态过程定量控制；通过红外接收器及接口电路17，由红外无线键盘18输给测控仪工作参数和命令，由LCD显示器10显示工作状态、预期剩余治疗工作时间和参数，实现非接触式人机交互功能。

如图3和图4所示，测控系统软件主要是微机系统监控程序，包括测控系统硬件软件资源初始化程序，显示驱动及更新程序，键盘扫描及处理程序，功能跳转，键处理标志程序，运行一步程序等。其中，运行一步程序流程是先执行单位时间内定量雾化的盐粉量控制程序实现定量加料，然后执行气体流量控制程序校正流量阀开度大小使气体流量趋于稳定。

以患者需以0.05g/min的雾化速度、0.005g/L的盐雾浓度吸入1.5g盐粉进行雾化治疗的情况为例，本发明所述的盐雾浓度定量控制方法包括如下四个步骤：

第一步，预先通过红外无线键盘18和LCD显示器10设定好雾化总盐粉量Q₀=1.5g、单位时间加入雾化杯2的盐粉雾化速度q=0.050g/min和盐雾浓度c=0.005g/L，计算出所需压缩空气的流量f=10L/min、预期剩余治疗工作时间t=30min和步进电机9工作频率z为221.5赫兹。

各参数计算公式和实例说明如下：

流量f计算公式是：

$f=\frac{q}{c}---\left(1\right)$

如果治疗过程中患者需要改变盐雾浓度、盐粉雾化速度时，由（1）式得：

$\mathrm{\Δf}=\frac{q+\mathrm{\Δq}}{c+\mathrm{\Δc}}-f---\left(2\right)$

由于f_min≤f≤f_max，所以测控仪会在保证

的前提下允许患者按需调整q和c，在设定过程中，两者中先设定好的一方将作为已知量，自动计算另一参数可设定范围。

例如，如果患者需要将盐粉雾化速度修改设定为q=0.070g/min，由

可知：c的设定最大值为0.014g/L，计算公式是

$c+\mathrm{\Δc}\≤\frac{q+\mathrm{\Δq}}{f_{\min }}---\left(3\right)$

c的设定最小值是0.007g/L，计算公式是

$\frac{q+\mathrm{\Δq}}{f_{\max }}\≤c+\mathrm{\Δc}---\left(4\right)$

此时，若修改设定盐雾浓度为0.008g/L，即Δc=0.003g/L，由式（2）计算得到Δf=-1.25L/min。

计算得到所需压缩空气的流量是f+Δf＝8.75L/min∈[5L/min,10L/min]。

所述的预期剩余治疗工作时间t计算方法是：

$t=\frac{Q_0}{q}---\left(5\right)$

如果治疗期间，患者在仪器启动工作t₀=10min时间后通过无线键盘重新设定单位时间内盐粉加入量为q`=0.08g/min，则自动计算出新的预期剩余治疗工作时间t`为12.5min，计算公式是：

$t^{`}=\frac{Q_0-{\mathrm{qt}}_0}{q^{`}}---\left(6\right)$

随后，LCD刷新显示新的预期剩余治疗工作时间。

所述的步进电机9转动速度n的计算方法是：

$n=\frac{60z}{\left(\frac{360}{T}\right)x}---\left(7\right)$

其中，z是步进电机工作频率，单位是赫兹；x是步进电机工作细分倍数；T是固有步进电机步进角。

如果一个螺距加料体积为v，齿轮减速比为m，则步进电机转动一周，螺旋加料杆转动

个螺距，加料量为

ρ为盐粉堆密度。

单位时间加入雾化杯的盐粉雾化速度q与n、h的关系为：

$n=\frac{q}{h}---\left(8\right)$

综上，得步进电机工作频率计算公式为：

$z=\frac{60\mathrm{mx}}{\mathrm{T\ρv}}q---\left(9\right)$

可见，q与z成正比，在m、x、T、ρ、v固定的情况下，改变q时，只需按(7)式改变z。

以m=3、x=16、T=18°、ρ=1.2g/cm3、v=30.1×10^-3cm3、q=0.05g/min的情况为例，计算z为221.5赫兹。当患者调整q=0.03g/min时，可自动计算出步进电机9的新工作频率z`为132.9赫兹。

第二步，如图5所示，单片机7采用开环控制方式，按照设定的雾化速度q，在步进电机细分倍数x和固有步距角T在调整到合适值，计算出合适的驱动工作频率z的情况下，控制驱动微型步进电机9以合适的转速n转动，驱动螺旋输送器5以近似匀速地将盐粉从加料仓及加料口1经圆形管道输送至雾化杯2，获得稳定的单位时间内定量雾化的盐粉量Q，单位为g/min；

第三步，如图6所示，单片机7采用闭环控制方式，不断检测导气管19内的气流流量，通过对微型可控气体流量阀13开合度的反馈调节，获得要求的空气流量F L/min，具体过程是：

(1)按照设定参数，计算确定所需压缩空气的理论流量大小f，作为闭环控制输入；

(2)单片机7控制微型可控气体流量阀13开合度，改变导管中的气体流量；

(3)单片机7采集导气管上的流量和压力传感器信号，测得实际压缩空气的流量f`，在气压稳定情况下，以采集到流量f`作为反馈信号，与输入的理论流量f对比，得到偏差δ；

(4)单片机按照比例控制算法发出校正信号，不断修正微型可控气体流量阀13开合度，在可接受误差范围内使实际流量达到理论值，获得稳定的气体流量F。

第四步，通过定量雾化盐粉量和空气流量的控制，获得盐粉雾化浓度

单位为g/L，并由LCD显示器动态数字显示空气流量、空气压力、单位时间内定量雾化的盐粉量和盐粉雾化浓度。

如图7所示，本发明所述的一种医用盐雾测控仪，其使用操作流程特征是，包括如下四步：

首先，加入加料仓1一定量的盐粉；

其次，开启医用盐雾测控仪和气体压缩机20；

然后，根据患者吸入盐雾的舒适度或者医生的建议，通过红外无线键盘18和LCD显示器10实现对总盐粉雾化量Q₀（单位：克，开机默认2g，设定范围1-5g）、盐粉雾化速度q（单位：克每分钟，开机默认0.030g/min，设定范围0.020-0.080g/min）和盐雾浓度c（单位：克每升，开机默认0.003g/L，设定范围0.002-0.016g/L）的设置；

最后，按下“运行”键后进入盐雾吸入治疗自动工作状态。直到雾化治疗完毕后手动关机，如果3分钟内没有按键操作，则机器自动关闭。

在使用过程中，医生或者患者可随时通过红外无线键盘18按键，增加或者减小盐粉雾化速度q和盐雾浓度c，动态调节空气流量和盐雾用药量；也可通过“暂停”键随时暂停雾化，此时单片机锁存原始数据、加料装置停止加料、测控系统暂停采集传感器信号、流量阀门保持开度不变、LCD仍正常显示原始状态和数据，等待10分钟后，则机器自动关闭，使用更加人性化、节能化。

Claims (10)

1.一种医用盐雾测控仪，采用射流式雾化方式，利用高速压缩气流冲击加入雾化杯的盐粉，在气体涡流的作用下形成含有盐粉颗粒的雾，其特征在于：所述盐雾测控仪由螺旋加料装置、测控系统、空气溢流阀和气源组成；

螺旋加料装置包括安装在雾化杯上的管道式螺旋输送器、加料仓、步进电机及齿轮系统，位置及连接关系为：加料仓与螺旋输送器的管道为一整体，管道出料口一端插入雾化杯中，出料口对准锥形散料帽；螺旋输送器的螺旋加料杆平行置于管道内，其位于加料仓下方，一端通过齿轮系统与其下方的微型步进电机连接；

所述测控系统包括单片机、气体压力传感器、气体流量传感器、可控气体流量阀、步进电机驱动器、红外接收器及接口电路、红外无线键盘和LCD显示器；雾化空气的气路是从气源开始到雾化杯；各相关部件的位置和连接关系是：由功率恒定的空气压缩机产生流量恒定的气流，经空气溢流阀进入二通可控气体流量阀，被调节后的气流再进入二通气体流量传感器接受流量检测，最后进入雾化杯由喷口射出冲击盐粉，其中气体压力传感器安插于流量传感器和雾化杯之间的气管壁上采集被调节后的气流的气压；加料仓与螺旋输送器的管道为一整体，管道有出料口一端插入雾化杯中，出料口对准锥形散料帽；螺旋输送器的加料杆置于管道内，位于加料仓下方一端通过齿轮系统与其下方的微型步进电机啮合；

测控系统以单片机为核心，气体压力传感器和气体流量传感器经信号放大、处理电路分别与单片机的A/D转换器模拟输入通道对应的引脚相连；所述单片机使用定时器进行PWM输出，经驱动电路控制气体流量阀的直流电机正、反转和转速，从而调节流量阀的开度大小和动作时间；

步进电机驱动器输出端与微型两相步进电机的四根引线相连，输入端接收来自单片机的控制信号；红外接收头接收红外键盘的遥控信号，经接口电路的IC模块解码后输出一路高低电平信号OUT至单片机并口；128*64LCD与单片机并口相连。

2.如权利要求1所述的一种医用盐雾测控仪，其特征在于：所述螺旋加料装置利用步进电机驱动螺旋输送器，通过对螺旋不连续定量加料，实现对加入雾化杯的盐粉量动态定量控制。

3.如权利要求1所述的一种医用盐雾测控仪，其特征在于：所述测控系统硬件以单片机为核心；通过气体压力、流量传感器，完成导气管中压缩空气压力、流量信息检测；通过单片机控制可控气体流量阀合适开度，实现对气流量和流速的控制；通过单片机对步进电机驱动控制，实现对螺旋输送器的定量加料控制，达到雾化动态过程定量控制目的；由红外无线键盘输给测控仪工作参数和命令，由LCD显示器显示工作状态和参数，实现非接触式人机交互功能。

4.如权利要求1所述的一种医用盐雾测控仪，其特征在于：所述测控系统软件主要是微机系统监控程序，包括测控系统硬件软件资源初始化程序、显示驱动及更新程序、键盘扫描及处理程序、功能跳转、建处理标志程序和运行一步程序。

5.如权利要求1所述的一种医用盐雾测控仪，其特征在于：所述空气溢流阀能保证导气管压力维持在0.15MPa左右，使得气流压力和流量控制稳定。

6.如权利要求1所述的一种医用盐雾测控仪，其特征在于：气源由气体压缩机产生；压缩机功率恒定，能产生流量为f_maxL/min的稳定气流；为保证良好的盐粉雾化效果，经流量阀调节后的气体流量至少为f_minL/min，经过流量阀调节后进入雾化杯的气体的流量f范围是f_min≤f≤f_max。

7.利用权利要求1所述的一种医用盐雾测控仪进行盐雾浓度定量控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，预先设定好雾化总盐粉量Q₀g、单位时间内加入雾化杯盐粉的雾化速度为q g/min和盐雾浓度c g/L，计算出所需压缩空气的流量f L/min、预期剩余治疗工作时间t min和步进电机工作频率zHz；

步骤二，单片机采用开环控制方式，按照要求转速和转动角度，控制步进电机驱动螺旋输送器，获得单位时间内定量雾化的盐粉量Q g/min；

步骤三，单片机采用闭环控制方式，不断检测导气管内的气流流量和压力，通过对可控气体流量阀开合度的反馈调节，获得要求的空气流量F L/min；

步骤四，通过定量雾化的盐粉量和空气流量控制，获得盐雾浓度

g/L，并由LCD显示器动态数字显示空气流量、空气压力、单位时间内定量雾化的盐粉量、盐粉雾化浓度。

8.如权利要求7所述的一种医用盐雾测控仪盐雾浓度定量控制方法，其特征在于：所述步骤一中，所需压缩空气的流量f的计算方法为

$f=\frac{q}{c}---\left(1\right)$

当f、q、c发生改变时，对应的改变量分别为Δf、Δq、Δc，则

如果治疗过程中患者需要改变盐雾浓度、盐粉雾化速度时，由

得：

$\mathrm{\Δf}=\frac{q+\mathrm{\Δq}}{c+\mathrm{\Δc}}-f---\left(2\right)$

由于f_min≤f≤f_max，所以测控系统会在保证

的前提下允许患者按需调整q和c，在设定过程中，两者中先被设定好的一方将作为已知量参与另一方的可设定范围的计算；

所述的预期剩余治疗工作时间t计算方法为：

$t=\frac{Q_0}{q}---\left(3\right)$

如果治疗期间，患者在仪器工作t₀时间后通过无线键盘重新设定单位时间内盐粉加入量为q`，则单片机计算出新的预期剩余治疗工作时间t`：

$t^{`}=\frac{Q_0-{\mathrm{qt}}_0}{q^{`}}---\left(4\right)$

随后，LCD刷新显示新的预期剩余治疗工作时间。

9.如权利要求7所述的一种医用盐雾测控仪盐雾浓度定量控制方法，其特征在于步骤一中所述步进电机的转速n r/min的计算方法如下：

$n=\frac{60z}{\left(\frac{360}{T}\right)x}---\left(5\right)$

z是步进电机工作频率，单位是赫兹Hz；x是步进电机工作细分倍数；T是固有步进电机步进角；

如果一个螺距加料体积为v，齿轮减速比为m，则步进电机转动一周，螺旋加料杆转动

个螺距，加料量为

ρ为盐粉堆密度；

单位时间加入雾化杯的盐粉雾化速度q与n、h的关系为：

$n=\frac{q}{h}---\left(6\right)$

综上，得步进电机工作频率计算公式为：

$z=\frac{60\mathrm{mx}}{\mathrm{T\ρv}}q---\left(7\right)$

可见q与z成正比，在m、x、T、ρ、v固定的情况下，改变q时，只需按(7)式改变z。

10.如权利要求7所述的一种医用盐雾测控仪盐雾浓度定量控制方法，其特征在于所述步骤三的具体过程为：

过程一，按照要求计算确定所需压缩空气的理论流量大小f，作为闭环控制输入；

过程二，单片机控制微型可控气体流量阀开合度，改变导管中的气体流量；

过程三，单片机采集导气管上的流量和压力传感器信号，测得实际压缩空气的流量f`，在气压稳定情况下，被采集到的流量f`作为反馈信号，与输入的理论流量值f对比，产生偏差信号δ；

过程四，单片机按照比例控制算法发出校正信号，不断修正微型可控气体流量阀开合度，在可接受误差范围内使实际流量达到理论值，获得稳定的气体流量F。

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