CN104874065A - 抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法及呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，包括以下步骤：输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号；分别对阀芯动作反馈信号进行比例运算和微分运算，以得到比例运算结果和微分运算结果；将吸气阀阀芯动作信号、比例运算结果和微分运算结果输入加法器进行运算，以得到阀芯控制信号；根据阀芯控制信号控制吸气阀的阀芯动作。本发明实施例的方法能够改善呼吸机系统中吸气阀阀芯抖动造成气体流量不稳定的情况，并加快呼吸机控制系统的反应速度，且该方法具有运算简单的优点。本发明还提供了一种呼吸机。

Description

抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法及呼吸机

技术领域

本发明涉及医疗设备制造技术领域，特别涉及一种抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法及呼吸机。

背景技术

在当前的呼吸机系统中，吸气阀是其中的关键器件之一，并且在通常设计中考虑到成本等因素，吸气阀都是使用某种类型的电控比例阀来实现的。在实际使用中，可能会出现比例阀阀芯抖动而造成气体流量不稳定的情况。为了解决该问题，通常会使用在控制芯片中加入反馈算法来抑制这种抖动现象，但这种方案存在着系统计算负担大的缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，该方法能够改善呼吸机系统中吸气阀阀芯抖动造成气体流量不稳定的情况，并加快呼吸机控制系统的反应速度，且该方法具有运算简单的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种呼吸机。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，包括以下步骤：输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号；分别对所述阀芯动作反馈信号进行比例运算和微分运算，以得到比例运算结果和微分运算结果；将所述吸气阀阀芯动作信号、所述比例运算结果和所述微分运算结果输入加法器进行运算，以得到阀芯控制信号；根据所述阀芯控制信号控制所述吸气阀的阀芯动作。

根据本发明实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，首先输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号，并分别对阀芯动作反馈信号做比例运算和微分运算，得到比例运算结果和微分运算结果，通过加法器对吸气阀阀芯动作信号、比例运算结果和微分运算结果进行加法运算，得到阀芯控制信号，最后根据阀芯控制信号对吸气阀进行控制，以达到抑制阀芯抖动的目的。换言之，该方法能够有效改善呼吸机系统中吸气阀阀芯抖动而造成气体流量不稳定的情况，并加快呼吸机的控制系统的反应速度，且该方法具有运算简单的优点。

另外，根据本发明上述实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述吸气阀为电控比例阀。

在一些示例中，通过位移传感器获得所述吸气阀阀芯动作反馈信号。

本发明第二方面的实施例还提供了一种呼吸机，包括：信号收发模块，所述信号收发模块用于输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号；运算模块，所述运算模块用于分别对所述阀芯动作反馈信号进行比例运算和微分运算，以得到比例运算结果和微分运算结果；加法器，所述加法器用于根据所述吸气阀阀芯动作信号、所述比例运算结果和所述微分运算结果得到阀芯控制信号；控制模块，所述控制模块用于根据所述阀芯控制信号控制所述吸气阀的阀芯动作。

根据本发明实施例的呼吸机，信号收发模块输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号，运算模块分别对阀芯动作反馈信号做比例运算和微分运算，得到比例运算结果和微分运算结果，通过加法器对吸气阀阀芯动作信号、比例运算结果和微分运算结果进行加法运算，得到阀芯控制信号，最后控制模块根据阀芯控制信号对吸气阀进行控制，以达到抑制阀芯抖动的目的。换言之，本发明实施例的呼吸机能够有效改善呼吸机系统中吸气阀阀芯抖动而造成气体流量不稳定的情况，并加快呼吸机的控制系统的反应速度，且该呼吸机在实现过程中具有运算简单的优点。

另外，根据本发明上述实施例的呼吸机还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述吸气阀为电控比例阀。

在一些示例中，通过位移传感器获得所述吸气阀阀芯动作反馈信号。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的PID控制电路原理图；以及

图3是根据本发明一个实施例的呼吸机的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述根据本发明实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法及呼吸机。

图1是根据本发明一个实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，包括以下步骤：

步骤S101，输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号。其中，在本发明的一个实施例中，呼吸机的吸气阀例如为电控比例阀。进一步地，例如可通过位移传感器获得吸气阀阀芯动作反馈信号。具体而言，在具体实施过程中，一般使用小型的位移传感器来反馈比例阀阀芯位置，更为具体地，例如默认位移传感器反馈回的阀芯抖动信号为高频信号，而正常阀芯动作信号为低频信号。作为一个具体示例，例如位移传感器可安装在吸气阀的阀芯位置上，以检测阀芯的动作情况。当阀芯的动作为正常动作时，则位移传感器发出低频信号，当阀芯的动作为抖动时，位移传感器发出高频信号，从而可接收位移传感器发送的高、低频信号来过的阀芯动作反馈信号。

步骤S102，分别对阀芯动作反馈信号进行比例运算和微分运算，以得到比例运算结果和微分运算结果。

步骤S103，将吸气阀阀芯动作信号、比例运算结果和微分运算结果输入加法器进行运算，以得到阀芯控制信号。

步骤S104，根据阀芯控制信号控制吸气阀的阀芯动作。

从而，根据上述步骤S101至步骤S104，可实现抑制吸气阀阀芯抖动的目的，改善由于吸气阀阀芯抖动而造成气体流量不稳定的情况。

作为一个具体的示例，本发明上述实施例的方法可通过图2所示的PID控制电路进行实现。

图2为根据本发明一个实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的PID控制电路原理图。

具体而言，在图2中，使用并行PID（proportion、integral、derivative，比例、积分、微分）控制方式。其中，PID是控制系统中的重要参数，指控制方式，是输出与输入之间的响应方式。更为具体地，比例是输出与输入按一个比例进行的，可调节快慢，通常是调节反馈。积分是输出是输入的积分，就是累加，当输入变化很大输出只按时间长短变化，起到滤波作用，等效于在输入端并连一个电容。微分是输出只对输入变化部分敏感，特别是输入有尖峰的时候，输出剧烈的响应，但输入不变，不管有多大，输出就为零，因此，也叫超前调节，起加速作用，等效串联一个电容。由于本发明实施例的方法在实现时是控制循环，因此不需要积分运算部分，只需使用PD运算部分（即比例运算部分和微分运算部分）即可。

如图2所示，该电路包括电阻R1-R10、电容C1和运算放大器U1、U2、U3。其中，运算放大器U1、电阻R2和电阻R3构成模拟PID的比例运算部分，U2、R8和C1构成PID的微分部分，U3、R1、R4、R5和R6构成加法器。

在具体示例中，该电路基本工作原理简单描述为：首先输入阀芯动作信号，例如记为A，并通过位移传感器获得阀芯动作反馈信号，例如记为B。通过图2中的比例积分运算部分和微分运算部分分别对阀芯动作反馈信号B进行比例运算和微分运算，分别得到阀芯动作反馈信号B的比例运算结果和微分运算结果，并进一步将阀芯动作信号A、反馈信号B的比例运算结果和微分运算结果输入至加法器进行运算，最终得到阀芯控制信号C，并通过加法器输出该阀芯控制信号C，进一步地，根据该阀芯控制信号C对吸气阀阀芯的动作进行控制，从而可抑制吸气阀阀芯抖动，改善由于阀芯抖动造成气体流量不稳定的情况。在具体示例中，例如可通过下式计算得到阀芯控制信号C：

$C=-[\frac{R6}{R1}*A-\frac{R6}{R4}(B*\frac{R3}{R2})-\frac{R6}{R5}(R8*C1\frac{\mathrm{dB}}{\mathrm{dt}})].$

综上所述，本发明的方法可抑制呼吸机吸气阀的阀芯抖动，且在具体实施例中，该方法使用模拟PID控制电路加快了呼吸机控制系统的反应速度。另外，该方法涉及到的运算简单，运算量小。

根据本发明实施例的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，首先输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号，并分别对阀芯动作反馈信号做比例运算和微分运算，得到比例运算结果和微分运算结果，通过加法器对吸气阀阀芯动作信号、比例运算结果和微分运算结果进行加法运算，得到阀芯控制信号，最后根据阀芯控制信号对吸气阀进行控制，以达到抑制阀芯抖动的目的。换言之，该方法能够有效改善呼吸机系统中吸气阀阀芯抖动而造成气体流量不稳定的情况，并加快呼吸机的控制系统的反应速度，且该方法具有运算简单的优点。

本发明还提供了一种呼吸机。

图3为根据本发明一个实施例的呼吸机的结构框图。如图3所示，根据本发明一个实施例的呼吸机300，包括：信号收发模块310、运算模块320、加法器330和控制模块340。

具体而言，信号收发模块310用于输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号。其中，在本发明的一个实施例中，吸气阀例如为电控比例阀。在另一个实施例中，信号收发模块310例如可通过位移传感器获得吸气阀阀芯动作反馈信号。具体而言，在具体实施过程中，一般使用小型的位移传感器来反馈比例阀阀芯位置，更为具体地，例如默认位移传感器反馈回的阀芯抖动信号为高频信号，而正常阀芯动作信号为低频信号。在具体的示例中，例如，位移传感器可安装至吸气阀阀芯位置，以检测阀芯的动作情况，如果阀芯动作为正常动作，则位移传感器发出低频信号，如果阀芯动作为抖动，则位移传感器出高频信号，则信号收发模块310可接收来自位移传感器发送的高、低频信号来获得阀芯动作反馈信号。

运算模块320用于分别对阀芯动作反馈信号进行比例运算和微分运算，以得到比例运算结果和微分运算结果。

加法器330用于根据吸气阀阀芯动作信号、比例运算结果和微分运算结果得到阀芯控制信号。

控制模块340用于根据阀芯控制信号控制吸气阀的阀芯动作。

从而，综上所示，本发明实施例的呼吸机100，可实现抑制吸气阀阀芯抖动的目的，改善由于吸气阀阀芯抖动而造成气体流量不稳定的情况。

作为具体的示例，结合上述图2所示，本发明上述实施例的呼吸机可通过图2所示PID控制电路实现其目的。

图2为根据本发明一个实施例的抑制呼吸机阀芯抖动的PID控制电路原理图。具体而言，在图2中，该电路使用并行PID（proportion、integral、derivative，比例、积分、微分）控制方式。其中，PID是控制系统中的重要参数，指控制方式，是输出与输入之间的响应方式。更为具体地，比例是输出与输入按一个比例进行的，可调节快慢，通常是调节反馈。积分是输出是输入的积分，就是累加，当输入变化很大输出只按时间长短变化，起到滤波作用，等效于在输入端并连一个电容。微分是输出只对输入变化部分敏感，特别是输入有尖峰的时候，输出剧烈的响应，但输入不变，不管有多大，输出就为零，因此，也叫超前调节，起加速作用，等效串联一个电容。由于本发明实施例的呼吸机在实现时是控制循环，因此不需要积分运算部分，只需使用PD运算部分（即比例运算部分和微分运算部分）即可。

如图2所示，该电路包括电阻R1-R10、电容C1和运算放大器U1、U2、U3。其中，运算放大器U1、电阻R2和电阻R3构成模拟PID的比例运算部分，U2、R8和C1构成PID的微分部分，U3、R1、R4、R5和R6构成加法器。

在具体示例中，该电路基本工作原理简单描述为：首先输入阀芯动作信号，例如记为A，并通过位移传感器获得阀芯动作反馈信号，例如记为B。通过图2中的比例积分运算部分和微分运算部分分别对阀芯动作反馈信号B进行比例运算和微分运算，分别得到阀芯动作反馈信号B的比例运算结果和微分运算结果，并进一步将阀芯动作信号A、反馈信号B的比例运算结果和微分运算结果输入至加法器进行运算，最终得到阀芯控制信号C，并通过加法器输出该阀芯控制信号C，进一步地，控制模块可根据该阀芯控制信号C对吸气阀阀芯的动作进行控制，从而可抑制吸气阀阀芯抖动，改善由于阀芯抖动造成气体流量不稳定的情况。在具体示例中，例如可通过下式计算得到阀芯控制信号C：

$C=-[\frac{R6}{R1}*A-\frac{R6}{R4}(B*\frac{R3}{R2})-\frac{R6}{R5}(R8*C1\frac{\mathrm{dB}}{\mathrm{dt}})].$

综上所述，本发明实施例的呼吸机可抑制吸气阀的阀芯抖动，且在具体实施例中，该呼吸机使用模拟PID控制电路加快了呼吸机控制系统的反应速度。另外，该呼吸机工作时涉及到的运算简单，运算量小。

根据本发明实施例的呼吸机，信号收发模块输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号，运算模块分别对阀芯动作反馈信号做比例运算和微分运算，得到比例运算结果和微分运算结果，通过加法器对吸气阀阀芯动作信号、比例运算结果和微分运算结果进行加法运算，得到阀芯控制信号，最后控制模块根据阀芯控制信号对吸气阀进行控制，以达到抑制阀芯抖动的目的。换言之，本发明实施例的呼吸机能够有效改善呼吸机系统中吸气阀阀芯抖动而造成气体流量不稳定的情况，并加快呼吸机的控制系统的反应速度，且该呼吸机在实现过程中具有运算简单的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号；

分别对所述阀芯动作反馈信号进行比例运算和微分运算，以得到比例运算结果和微分运算结果；

将所述吸气阀阀芯动作信号、所述比例运算结果和所述微分运算结果输入加法器进行运算，以得到阀芯控制信号；

根据所述阀芯控制信号控制所述吸气阀的阀芯动作。

2.根据权利要求1所述的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，其特征在于，所述吸气阀为电控比例阀。

3.根据权利要求1所述的抑制呼吸机吸气阀阀芯抖动的方法，其特征在于，通过位移传感器获得所述吸气阀阀芯动作反馈信号。

4.一种呼吸机，其特征在于，包括：

信号收发模块，所述信号收发模块用于输入吸气阀阀芯动作信号，并接收吸气阀阀芯动作反馈信号；

运算模块，所述运算模块用于分别对所述阀芯动作反馈信号进行比例运算和微分运算，以得到比例运算结果和微分运算结果；

加法器，所述加法器用于根据所述吸气阀阀芯动作信号、所述比例运算结果和所述微分运算结果得到阀芯控制信号；

控制模块，所述控制模块用于根据所述阀芯控制信号控制所述吸气阀的阀芯动作。

5.根据权利要求4所述的呼吸机，其特征在于，所述吸气阀为电控比例阀。

6.根据权利要求4所述的呼吸机，其特征在于，通过位移传感器获得所述吸气阀阀芯动作反馈信号。