CN105013057B - 一种呼气末正压控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种呼气末正压控制系统，包括：PEEP阀，与患者呼吸管路连接；压力传感器，旁路连接于PEEP阀与患者呼吸管路的连接端；PEEP气动控制总成包括电磁阀、排气阀、比例阀及稳压阀，电磁阀一端与供气口气路连接，其另一端与排气阀气路连接；排气阀的另一端与PEEP阀气路连接，排气阀设有与大气连通的大通径排气口；比例阀的一端与供气口气路连接，其另一端分别与PEEP阀及排气阀气路连接；稳压阀的一端旁路连接于比例阀和PEEP阀之间的气路，其另一端与大气连通；控制单元，调节PEEP压力为不同值。本发明采用大通径排气阀能够快速进行排气，快速泄压，安全系数高，使PEEP压力控制准确、响应快速、稳定性高。

Description

一种呼气末正压控制系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗电子技术领域，尤其涉及一种呼气末正压控制系统及方法。

背景技术

PEEP即呼气末正压，在呼气末气道开放时，气道压力仍保持高于大气压，以防止肺泡萎缩塌陷，能使萎缩塌陷的肺泡扩张和不张的肺泡复张，因而能增加功能残气量和肺的顺应性，有利于氧扩散。当PEEP异常增大时，患者呼气做功增加而造成呼气困难，可能造成窒息的危险。随着医疗技术的发展，对PEEP的控制精度，反应速度，安全性能提出了更高的要求。

目前，呼吸机使用的PEEP控制方式主要有三种：机械式呼气末正压控制方式、励磁电机或励磁电圈控制方式及气动控制方式。机械式呼气末正压控制方式PEEP阀内置调节弹簧，机械结构复杂且体积庞大，弹簧的弹力精度较差，不能准确的控制PEEP压力且PEEP压力无法连续可调，安全系数不足，耗气量大，机械PEEP阀需要手动调节，操作繁琐。励磁电机或励磁电圈控制方式使用励磁电机进行控制，励磁电机体积大，使产品机械结构设计复杂，其次励磁电机响应速度慢，不能快速的响应PEEP压力变化，安全系数低且价格昂贵。现有气动PEEP控制方式泄压能力比较弱、泄压速度慢、PEEP压力响应速度慢。

发明内容

本发明提供一种呼气末正压控制系统及方法，使PEEP压力控制准确、响应快速、稳定性高、安全系数更高，且成本较低。

本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种呼气末正压控制系统，包括：

PEEP阀，与患者呼吸管路连接，用于产生预设PEEP压力；

压力传感器，旁路连接于所述PEEP阀与所述患者呼吸管路之间的连接段；

PEEP气动控制总成，其输入口与供气口连接，其输出口与所述PEEP阀连接；所述PEEP气动控制总成包括电磁阀、排气阀、比例阀及稳压阀，所述电磁阀一端与所述供气口气路连接，其另一端与所述排气阀的一端气路连接；所述排气阀的另一端与所述PEEP阀气路连接，所述排气阀设有与大气连通的排气口；所述比例阀的一端与所述供气口气路连接，其另一端分别与所述PEEP阀及排气阀气路连接；所述稳压阀的一端旁路连接于所述比例阀和所述PEEP阀之间的气路，其另一端与大气连通；

控制单元，分别与所述电磁阀、比例阀及压力传感器电性连接，用于获取所述压力传感器采集的PEEP压力，控制电磁阀和比例阀的电信号，调节PEEP压力为不同值。

进一步地，在所述PEEP气动控制总成的输入口和所述供气口之间还设有节流阀，所述节流阀一端与所述供气口的减压阀气路连接，其另一端分别与所述电磁阀及所述比例阀气路连接，用于控制输出至所述PEEP阀的控制气的最大流量。

第二方面，本发明还提供一种采用上述所述的呼气末正压控制系统的呼气末正压控制方法，以下步骤：

S101、向所述电磁阀发送电信号使所述电磁阀打开，控制气经过所述电磁阀输入所述排气阀后关闭排气阀，向比例阀发送电信号打开比例阀；

S102、通过压力传感器获取当前PEEP压力；

S103、判断所述PEEP压力是否在正常范围内，如果所述PEEP压力在正常范围内，进入步骤S104；如果所述PEEP压力不在正常范围内，进入步骤S106；

S104、判断是否需要调节所述PEEP压力，如果不需要调节所述PEEP压力，返回步骤S102；如果需要调节所述PEEP压力，进入步骤S105；

S105、控制比例阀电流的大小以调整控制气输出所述比例阀的流量，返回步骤S102；

S106、判断所述PEEP压力是否大于预设PEEP压力安全值，如果所述PEEP压力大于预设PEEP压力安全值，进入步骤S107；如果所述PEEP压力不大于预设PEEP压力安全值，返回步骤S104；

S107、关断向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀关闭，打开排气阀，PEEP控制气路中的控制气瞬间排气，将所述PEEP压力降至预设PEEP压力安全值，进行报警。

进一步地，在所述步骤S101之前，还包括：

S100、判断当前阶段是处于吸气阶段还是处于呼气阶段；

S108、如果处于呼气阶段，关断向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀关闭，打开排气阀，检测PEEP压力小于预设PEEP压力，持续预设时间，进入步骤S101；

S109、如果处于吸气阶段，向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀打开，控制气通过所述电磁阀输入所述排气阀后关闭排气阀，向比例阀发送电信号打开比例阀，通过压力传感器获取当前PEEP压力，调整PEEP压力为上次气道压峰值的预设倍数，呼吸机通气。

本发明提供的技术方案带来以下有益效果：

当PEEP压力大于预设PEEP压力安全值时，控制单元向电磁阀发出电信号指令，电磁阀关闭，排气阀打开，PEEP控制气路中的控制气瞬间排气，将PEEP压力降至预设PEEP压力安全值，保证病人安全，大通径排气阀能够快速的进行排气，快速的泄压，同时保证患者的安全，安全系数高；稳压阀能够快速的稳定PEEP压力，比例阀准确的控制PEEP压力及快速响应PEEP压力的变化，稳定性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对本发明描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的呼气末正压控制系统的结构示意图。

图2是本发明提供的呼气末正压控制电路方框图。

图3是本发明提供的采用图1所示呼气末正压控制系统的呼气末正压控制方法的第一个实施例的方法流程图。

图4是本发明提供的采用图1所示呼气末正压控制系统的呼气末正压控制方法的第二个实施例的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明提供的呼气末正压控制系统的结构示意图。图2是本发明提供的呼气末正压控制电路方框图。参考图1、图2所示，该呼气末正压控制系统，包括PEEP阀10、压力传感器20、PEEP气动控制总成30及控制单元40，PEEP阀10与患者呼吸管路连接，患者呼吸面罩与患者呼吸管路连接，用于产生预设PEEP压力；压力传感器20旁路连接于所述PEEP阀10与所述患者呼吸管路之间的连接段，用于获取当前PEEP压力；PEEP气动控制总成30输入口与供气口50连接，其输出口与所述PEEP阀10连接；

所述PEEP气动控制总成30包括电磁阀300、排气阀301、比例阀302及稳压阀303，所述电磁阀300一端与所述供气口50气路连接，其另一端与所述排气阀301的一端气路连接，所述电磁阀的开、关控制所述排气阀的关、开；所述排气阀301的另一端与所述PEEP阀10气路连接，所述排气阀301设有与大气连通的大通径排气口，用于快速排出气路中的气体实现快速泄压；所述比例阀302的一端与所述供气口50气路连接，其另一端分别与所述PEEP阀10及排气阀301气路连接，用于快速调节PEEP压力至预设PEEP压力；所述稳压阀303的一端旁路连接于所述比例阀302和所述PEEP阀10之间的气路，其另一端与大气连通，用于配合所述比例阀302得到稳定的PEEP压力；控制单元40，分别与所述电磁阀300、比例阀302及压力传感器20电性连接，用于获取所述压力传感器20采集的PEEP压力，控制电磁阀300和比例阀302的电信号，调节PEEP压力为不同值。本实施例中，排气阀301优选为大通径排气阀301，通径大于5mm。

该呼气末正压控制系统的工作原理是：控制单元40通过压力传感器20采集当前PEEP压力，控制单元40根据采集的PEEP压力进行判断分析，分别发出电信号给到电磁阀300和比例阀302，控制单元40发送给电磁阀300的电信号使电磁阀300打开，将控制气输入排气阀301而关闭排气阀301，PEEP压力在正常范围内时，电磁阀300处于打开状态，排气阀301处于关闭状态；控制单元40发送给比例阀302的电信号使比例阀302打开调整控制气的流量输出，压力传感器20实时采集当前PEEP压力，当PEEP压力达到预设PEEP压力时，比例阀302停止调整控制气的流量输出，获得稳定的PEEP压力。当压力传感器20采集到的PEEP压力过大，超过预设PEEP压力安全值时，控制单元40发送电信号给比例阀302进行控制气的流量调整，减小PEEP压力使其低于预设PEEP压力安全值；当经比例阀302进行调整后，PEEP压力依然高于预设PEEP压力安全值，控制单元40向电磁阀300发出电信号指令，电磁阀300关闭，排气阀301打开，PEEP控制气路中的控制气瞬间排气，将所述PEEP压力降至基准PEEP压力，进行报警。本呼气末正压控制系统PEEP气动控制总成30中的大通径排气阀301能够快速的进行排气，快速的泄压，同时保证患者的安全，安全系数高；稳压阀303能够快速的稳定PEEP压力，比例阀302准确的控制PEEP压力及快速响应PEEP压力的变化，稳定性高。

优选地，在所述PEEP气动控制总成30的输入口和所述供气口50之间还设有节流阀60，所述节流阀60一端与所述供气口50的减压阀(图中未示出)气路连接，其另一端分别与所述电磁阀300及所述比例阀302气路连接，用于控制输出至所述PEEP阀10的控制气的最大流量。通过节流阀60控制输出至所述PEEP阀的控制气的最大流量，控制PEEP压力的最大值，保证病人的安全，提高了安全系数。

图3是本发明提供的采用图1所示呼气末正压控制系统的呼气末正压控制方法的第一个实施例的方法流程图。该采用图1所示呼气末正压控制系统的呼气末正压控制方法，包括以下步骤：

S101、向电磁阀发送电信号使电磁阀打开，控制气经过电磁阀输入排气阀后关闭排气阀，向比例阀发送电信号打开比例阀。

S102、通过压力传感器获取当前PEEP压力。

S103、判断所述PEEP压力是否在正常范围内，如果所述PEEP压力在正常范围内，进入步骤S104；如果所述PEEP压力不在正常范围内，进入步骤S106。

S104、判断是否需要调节所述PEEP压力，如果不需要调节所述PEEP压力，返回步骤S102；如果需要调节所述PEEP压力，进入步骤S105。

由于预设PEEP压力属于PEEP压力正常范围，在判断所述PEEP压力在正常范围内后，还需要再判断所述PEEP压力是否为预设PEEP压力以决定是否需要调节所述PEEP压力。

S105、控制比例阀电流的大小以调整控制气输出比例阀的流量，返回步骤S102。

S106、判断所述PEEP压力是否大于预设PEEP压力安全值，如果所述PEEP压力大于预设PEEP压力安全值，进入步骤S107；如果所述PEEP压力不大于预设PEEP压力安全值，返回步骤S104。

S107、关断向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀关闭，打开排气阀，PEEP控制气路中的控制气瞬间排气，将所述PEEP压力降至预设PEEP压力安全值，进行报警。

本实施例中，排气阀优选为大通径排气阀，通径大于5mm。

综上，本发明提供的呼气末正压控制方法采用大通径排气阀能够快速的进行排气，快速的泄压，同时保证患者的安全，安全系数高；稳压阀能够快速的稳定PEEP压力，比例阀准确的控制PEEP压力及快速响应PEEP压力的变化，稳定性高。

图4是本发明提供的呼气末正压控制方法的第二个实施例的方法流程图。本实施例与图3所示方法不同之处在于，所述步骤S101之前，还包括：

S100、判断当前阶段是处于吸气阶段还是处于呼气阶段。

S108、如果处于呼气阶段，关断向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀关闭，打开排气阀，检测PEEP压力小于预设PEEP压力，持续预设时间，进入步骤S101。

具体地，预设时间优选为100ms。

S109、如果处于吸气阶段，向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀打开，控制气通过所述电磁阀输入所述排气阀后关闭排气阀，向比例阀发送电信号打开比例阀，通过压力传感器获取当前PEEP压力，调整PEEP压力为上次气道压峰值的预设倍数，呼吸机通气。

具体地，预设倍数优选为1.5。

综上，本发明提供的呼气末正压控制方法判断吸气阶段和呼吸阶段，使该PEEP控制方法能够应用于多种呼吸模式，应用广泛，实用性高。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种呼气末正压控制系统，其特征在于，包括：

PEEP阀，与患者呼吸管路连接，用于产生预设PEEP压力；

压力传感器，旁路连接于所述PEEP阀与所述患者呼吸管路之间的连接段；

PEEP气动控制总成，其输入口与供气口连接，其输出口与所述PEEP阀连接；所述PEEP气动控制总成包括电磁阀、排气阀、比例阀及稳压阀，所述电磁阀一端与所述供气口气路连接，其另一端与所述排气阀的一端气路连接，所述电磁阀的开、关用于控制所述排气阀的关、开；所述排气阀的另一端与所述PEEP阀气路连接，所述排气阀设有与大气连通的排气口，用于快速排出气路中的气体实现快速泄压；所述比例阀的一端与所述供气口气路连接，其另一端分别与所述PEEP阀及排气阀气路连接，用于快速调节PEEP压力至预设PEEP压力；所述稳压阀的一端旁路连接于所述比例阀和所述PEEP阀之间的气路，其另一端与大气连通，用于配合所述比例阀得到稳定的PEEP压力；

控制单元，分别与所述电磁阀、比例阀及压力传感器电性连接，用于获取所述压力传感器采集的PEEP压力，控制电磁阀和比例阀的电信号，调节PEEP压力为不同值。

2.根据权利要求1所述的呼气末正压控制系统，其特征在于，在所述PEEP气动控制总成的输入口和所述供气口之间还设有节流阀，所述节流阀一端与所述供气口的减压阀气路连接，其另一端分别与所述电磁阀及所述比例阀气路连接，用于控制输出至所述PEEP阀的控制气的最大流量。

3.一种采用如权利要求1或2所述的呼气末正压控制系统的呼气末正压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、向所述电磁阀发送电信号使所述电磁阀打开，控制气经过所述电磁阀输入所述排气阀后关闭排气阀，向比例阀发送电信号打开比例阀；

S102、通过压力传感器获取当前PEEP压力；

S103、判断所述PEEP压力是否在正常范围内，如果所述PEEP压力在正常范围内，进入步骤S104；如果所述PEEP压力不在正常范围内，进入步骤S106；

S104、判断是否需要调节所述PEEP压力，如果不需要调节所述PEEP压力，返回步骤S102；如果需要调节所述PEEP压力，进入步骤S105；

S105、控制比例阀电流的大小以调整控制气输出所述比例阀的流量，返回步骤S102；

S106、判断所述PEEP压力是否大于预设PEEP压力安全值，如果所述PEEP压力大于预设PEEP压力安全值，进入步骤S107；如果所述PEEP压力不大于预设PEEP压力安全值，返回步骤S104；

S107、关断向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀关闭，打开排气阀，PEEP控制气路中的控制气瞬间排气，将所述PEEP压力降至预设PEEP压力安全值，进行报警。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S101之前，还包括：

S100、判断当前阶段是处于吸气阶段还是处于呼气阶段；

S108、如果处于呼气阶段，关断向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀关闭，打开排气阀，检测PEEP压力小于预设PEEP压力，持续预设时间，进入步骤S101；

S109、如果处于吸气阶段，向所述电磁阀发送的电信号使电磁阀打开，控制气通过所述电磁阀输入所述排气阀后关闭排气阀，向比例阀发送电信号打开比例阀，通过压力传感器获取当前PEEP压力，调整PEEP压力为上次气道压峰值的预设倍数，呼吸机通气。