CN110860019A - 一种智能控制的多功能医用制氧机 - Google Patents

Abstract

一种智能控制的多功能医用制氧机，主要由主要由控制模块、多参数监测模块、氧气分离装置、氧浓度监测模块、流量控制模块、气路控制模块、压力传感器、人机交互界面及吸氧输出接口组成。本发明的有益效果是：基于生理参数反馈控制，实现氧气治疗与雾化治疗的多种智能化工作模式，节省制氧过程消耗，提高雾化药物的利用效率。此外，在治疗过程中实时监测多项生理参数，保证了治疗的安全性和有效性。

Description

一种智能控制的多功能医用制氧机

技术领域

本发明涉及一种智能控制的多功能医用制氧机，属于家庭氧气治疗或雾化治疗时使用的医疗器械。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，医用制氧机成为很多家庭热购产品。医学研究证明，合理吸氧能改善微循环状况，氧气治疗或保健能改善人体的生理内环境，促进代谢过程的良性循环，缓解缺氧症状、促进康复。但氧气属于药物，列入《中国药典》管理，有着严格的吸入剂量规定。由于长期以来吸氧有益无害的错误观念影响，很多使用制氧机患者不同程度存在盲目吸氧、过度用氧现象，这种吸氧方式存在氧中毒风险。氧中毒和吸氧时间及氧浓度密切相关，时间越长、氧浓度越高越容易发生氧中毒。因此，在家庭吸氧中实现血氧目标值控制性吸氧，达到趋利避害、安全合理氧疗是当前家庭吸氧需要解决的重要问题。现有的医用制氧机均没有智能化控制和动态监测反馈功能，不管患者血氧值变化固定流量输出；同时，不管患者处于吸气还是呼气状态，持续制氧输出，浪费50%制氧量，存在能耗高、氧气分离装置维护成本高等缺点，因此提出一种制氧机的智能控制技术方案是很有意义的。

发明内容

本发明提出了一种智能控制的多功能医用制氧机，主要由控制模块、多参数监测模块、氧气分离装置、氧浓度监测模块、流量控制模块、气路控制模块、压力传感器、人机交互界面及吸氧输出接口组成。

控制模块是基于核心处理器开发的集成电路，包含核心处理器、信号处理模块、存储模块等模块。其中核心处理器可以采用中央处理器（Central Processing Unit /Processor，CPU）、微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）或可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）中的任意一种。控制模块由电源模块供电，与多参数监测模块、继电器、氧浓度监测模块、流量控制模块、气路控制模块、压力传感器及人机交互界面联通，协同工作。例如采用集成电路或导线联通。

所述的多参数监测模块主要由医学传感器和信号处理部件构成，多参数监测模块至少应包括血氧监测模块和呼吸监测模块，动态监测患者的血氧饱和度值、脉率、呼吸频率。可选地，多参数监测模块监测模块中还集成包括体温监测模块、心率监测模块、血压监测模块，实现患者的血氧饱和度、呼吸频率、体温、心率、血压多种生理参数动态监测。

可选地，血氧监测模块主要由血氧传感器和信号处理模块构成，对患者血氧饱和度值与脉率动态监测。

可选地，所述的呼吸监测模块是指能够有效识别患者呼气和吸气动作变化的感应装置。呼吸监测模块的工作原理和技术实施方式不限，呼吸监测模块包括温差式呼吸监测模块、声学呼吸监测模块、压差式呼吸监测模块，其工作原理分别是：

（1）比如，温差式呼吸监测模块：由于人体呼气或者吸气时，口鼻外周的温度存在显著差异，呼气时口鼻外周温度较高，吸气时口鼻外周温度较低。根据呼吸时口鼻外周的温差特征，温差式呼吸监测模块具体实施方式是：采用响应时间较高的温度传感器，要求响应时间≤10ms、测量精度≤0.1℃；温度传感器与控制模块联通工作，温度传感器放置于患者的的口鼻外周，控制模块就能够有效监测到患者呼气或者吸气时的温度变化，根据温度的差异特征判断患者呼气和吸气的动作交替。

（2）比如，声学呼吸监测模块：由于人体呼气或者吸气时，呼气和吸气的表现声学特征明显不同。因此，将声学传感器与控制模块联通工作，声学传感器贴附在颈部、鼻腔、胸腔等部位时，控制模块均能够有效获取呼气和吸气的不同声学特征，根据声学传感器获取的人体呼气和吸气的不同声学特征，经过信号放大处理，就能够判断患者呼气和吸气的动作交替。

（3）比如，压差式呼吸监测模块：当人体呼气或者吸气时，胸腔或腹腔等部位会根据呼吸节奏有规律地膨胀或收缩。根据呼吸动作时胸腔或腹腔等形变的这一特征，将压力传感器或拉力传感器与控制模块联通工作，压力传感器或拉力传感器检测部置入束缚带内，束缚带固定在胸腔或腹腔等外周，控制模块动态监测胸腔或腹腔等外周的压力/张力变化，能有效判断患者呼气和吸气的动作交替。吸气时胸腔或腹腔等外周的压力/张力增大，而呼气时外周的压力/张力减少，以此判断患者呼气和吸气的动作交替。更为直接有效的实施方法还有，比如，根据患者呼气和吸气时的口鼻腔外周呈现的不同气压特征，呼气时口鼻腔外周呈正压状态，吸气时口鼻腔外周呈负压状态，因此将微压力传感器放置在患者口鼻腔外周，动态监测口鼻腔外周的压力变化，就能够判断患者呼气和吸气的动作交替。控制模块监测到口鼻腔外周呈现负压状态时，判定患者处于吸气状态，监测到口鼻腔外周呈现正压状态时，判定患者处于呼气状态。

可选地，体温监测模块主要由体温传感器和信号处理模块构成，用于对患者体温的连续监测。

可选地，心率监测模块由心电电极和信号处理模块构成，用于患者心率的连续监测。

可选地，血压监测模块由压力传感器、微型气泵和信号处理模块组成，用于患者血压的连续监测。

所述的氧气分离装置是以空气压缩泵为动力，将空气中的氧气进行分离提取的装置，氧气分离装置主要由空气压缩泵、氧气分离提取模块、储气罐构成。根据氧气分离提取模块工作原理和氧气分离材料的不同，氧气分离提取模块包括且不限于分子筛氧气分离提取模块、膜法富氧模块。分子筛氧气分离提取模块的工作原理是，空气由压缩机加压后，经过空气预处理装置除去油、尘埃等固体杂质及水，并冷却至常温；经过处理后的压缩空气由进气阀进入装有分子筛的吸附塔，空气中的氮气、二氧化碳等被吸附，流出的气体即为纯度较高的氧气。膜法富氧模块是利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，使空气中氧气优先通过膜而得到富氧空气。比如，采用以聚砜为膜材料、硅橡胶为涂层的中空纤维富氧复合膜富氧器。

所述的氧浓度监测模块由氧浓度传感器和信号处理模块组成，氧浓度监测模块设置在输气通路的任意位置，用于动态监测输出氧气的浓度。通常是，比如，氧浓度传感器采用流通式，监测范围0～100%LEL，检测误差≤±1%。

所述的流量控制模块用于输出气体流量的调节和控制，输出气体流量的控制具体方式包括开启流量、调节输出流量大小以及关闭流量。流量控制模块根据调节方式不同，分为包括手动流量控制装置与电动流量控制装置；手动流量控制装置采用手动调整阀芯位移，改变输气通路的节流面积，实现气体输出流量的手动控制方案，常用的手动流量控制装置有针阀、比例阀等。电动流量控制装置采用电机驱动阀芯位移、改变输气通路的节流面积，实现气体输出流量的电动控制方案。流量控制模块根据控制模块给出的指令执行氧气输出阀门开启、流量调整、氧气输出阀门关闭等动作。

所述的气路控制模块是一种能够电动控制气流输出状态的装置，气路控制模块设置在输气通路中；可选地，气路控制模块设置在空气压缩泵下游的输气通路中。气路控制模块通常采用电磁阀为主体制备，通过电磁阀的开启和闭合控制输气管路的通断；气路控制模块还可以采用夹闭输气管路软管的方式实现输气管路的通断，具体方式是在软质输气管路的外周设置截止阀，由电机驱动截止阀位移，控制输气管路软管的夹闭或放开，输气管路被夹闭时，气体输出中止；输气管路被放开时，气体正常输出。

所述的人机交互界面用于功能控制及状态提示，主要由功能键和显示屏组成。比如，人机交互界面的功能键包括工作模式选择键、开始/停止键、开关机键等；功能键采用通用的触点开关、触摸频制备均可。显示屏提示读出工作模式、工作状态、氧气浓度、气体压力、吸氧时长等状态信息，也能够提示读出血氧饱和度、体温、血压、呼吸频率等生理参数监测信息；显示屏采用常规液晶产品。

本发明除了具备现有制氧机提供的固定流量输出的吸氧治疗模式，至少还应具有三种智能化控制的氧气治疗模式中的其中一种，这三种氧气治疗模式是：

（1）目标血氧伺服模式：目标血氧值是指氧气治疗中期望达到并稳定保持的血氧值，也就是本次氧气治疗预期达成的治疗目标。在氧气治疗中，不同的患者需要设定不同的目标血氧值，医学上常用的目标血氧设定值举例：比如，麻醉复苏患者的目标血氧值设定为96%，急性呼吸窘迫综合征患者的目标血氧值设定为92%，伴高碳酸血症风险者的目标血氧值设定为90%，新生儿患者的目标血氧值设定为93%，常规吸氧患者的目标血氧值设定为96%。

采用目标血氧伺服模式进行氧气治疗时，在人机交互界面设定本次氧气治疗的目标血氧值，氧气输出流量基于设定的目标血氧值和患者动态血氧值两个参数关联控制。当患者的动态血氧值偏离目标血氧值时，控制模块指令流量控制模块调整氧气输出流量，调节的具体手段是增大或减少氧气输出流量，直到患者血氧值稳定在目标血氧控制范围内。

可选地，目标血氧控制范围按照“目标血氧值±1%或±2%”写入控制模块程序中。比如常规吸氧患者的目标血氧值设定为96%，那么目标血氧控制范围的下限值是94%，上限值是98%，也就是目标血氧控制范围在94%～98%。在氧气治疗过程中，当患者的血氧值降低至目标血氧控制范围的下限值时，控制模块指令流量控制模块阶梯性增大氧气输出流量，直到患者血氧值稳定在目标血氧控制范围内。反之，如果患者血氧值高于目标血氧控制范围的上限值时，控制模块指令流量控制模块阶梯性降低氧气输出流量，直到流量调节范围下限；氧气输出流量降低至流量调节范围下限后，患者血氧值仍高于目标血氧控制范围，人机交互界面给出停止吸氧的建议性信息，提示患者停止吸氧，保证了氧气治疗的安全性与有效性。

（2）呼吸同步模式：采用呼吸同步模式进行氧气治疗时，呼吸监测模块主动识别患者呼吸动作并计算呼吸频率，控制模块指令气路控制模块与呼吸频率实时响应，根据呼吸动作同步控制氧气输出。当监测到患者吸气动作时，控制模块指令气路控制模块开放输气通路，氧气按照设定流量值输出；当监测到患者呼气动作时，气路控制模块闭合输气通路，阻断氧气无效输出。采用呼吸同步模式进行氧气治疗，使氧气输出与患者呼吸动作保持同步，在氧气治疗期间可节省50%左右的氧气制备消耗，提高氧气利用率。

（3）目标血氧伺服+呼吸同步模式：该模式结合了以上（1）、（2）两种氧气输出控制模式的技术特征。采用目标血氧伺服+呼吸同步模式进行氧气治疗时，既要基于目标血氧值和患者动态血氧值对氧气输出流量进行调节，又要使氧气的输出与患者的呼吸动作同步。具体而言，采用目标血氧伺服+呼吸同步模式工作时，氧气输出基于目标血氧值和患者动态血氧值两个参数关联控制，控制模块指令流量控制模块根据患者血氧值变化自动介入氧气输出流量调节，调节的具体手段是增大或减少氧气输出流量，使患者血氧值稳定保持在目标血氧控制范围内；同时，呼吸监测模块主动识别患者呼吸动作并计算呼吸频率，控制模块指令气路控制模块与呼吸频率实时响应，根据呼吸动作同步控制氧气输出，使氧气输出与患者的呼吸动作保持同步，患者吸气时气路控制模块开放输气通路，氧气正常输出；患者呼气时气路控制模块闭合输气通路，氧气输出中断，节省制氧过程消耗。

在呼吸同步模式或目标血氧伺服+呼吸同步模式这两种模式进行氧气治疗时，气路控制模块跟随患者呼吸动作反复闭合或开放输气通路。当气路控制模块闭合氧气输气管路时，空气压缩泵仍然持续工作，源源不断输出压缩空气，而氧气分离提取模块产生的氧气无法正常输出，引起空气压缩泵和氧气分离提取模块负载增加。如果长时间保持这种工作状态，将影响空气压缩泵和氧气分离提取模块的使用寿命，也增加制氧消耗。因此，可选地，本发明的氧气分离装置的下游还设有储气罐，储气罐的进气口与氧气分离装置的输出口连通，储气罐的出气口与下游输气通路连通。在呼吸同步模式或目标血氧伺服+呼吸同步模式这两种模式进行氧气治疗时，患者吸气时氧气正常输出，患者呼气时气路控制模块闭合氧气输气管路，将氧气分离装置产生的氧气暂存在储气罐内，可以提高制氧能力和氧气的输出效率；比如，制氧量2L/min升的医用制氧机能够达到4L/min的氧气输出能力，制氧量3L/min的医用制氧机能够达到6L/min以上的氧气输出能力，成倍提高了医用制氧机的性价比。以中国市场医用制氧机的销售价格为例，目前京东商城采集的价格数据显示，中国某品牌制氧量2L/min升的医用制氧机价格1800元，制氧量3L/min的医用制氧机价格3200元，制氧量5L/min的医用制氧机4280元，消费者在购买本发明技术方案产品时，可节省大量的成本。

可选地，储气罐的形状不限，通常采用不锈钢、铜等无毒材料机床加工制成的耐压容器，也可以用无毒高分子材料模具注塑成型。比如，储气罐为圆柱体，有效容积不低于100ml，耐压值不低于100KPa。

可选地，输气通路中还设有压力传感器，压力传感器电路与控制模块联通，压力传感器的测压口与空气压缩泵下游的输气管路或储气罐内部连通；压力传感器用于监测输气管路或储气罐内的动态压力。可选的压力传感器，比如，压力传感器量程不低于100KPa,测量精度不低于1Kpa。

可选地，控制模块与空气压缩泵之间还设有继电器，继电器用于空气压缩泵的工作状态控制，继电器的控制端接口与控制模块连通，继电器的负载端接口与空气压缩泵连通，控制模块通过控制继电器的导通或断开控制空气压缩泵的工作状态，继电器断开电路时，空气压缩泵暂停工作，继电器恢复导通电路时，空气压缩泵随即恢复工作。可选的继电器，比如可以采用直流控交流继电器，控制电压为DC3.0V～DC24V，负载电压AC110～AC220V。

在呼吸同步模式或目标血氧伺服+呼吸同步模式这两种模式进行氧气治疗时，压力传感器动态监测输气通路或储气罐中的气压，当输气通路或储气罐内的气压大于控制模块中设定的气压限值时，控制模块指令继电器断开电路，空气压缩泵暂停工作；当输气通路或储气罐内的气压低于控制模块中设定的气压限值时，控制模块指令继电器道通电路，空气压缩泵随即恢复工作。控制模块中的气压限值在80KPa～200KPa之间设定，比如气压限值在设定120KPa。这种根据输气通路或储气罐内气压变化，伺服控制空气压缩泵工作的技术特征，有效克服了输气通路闭合时空气压缩泵和氧气分离提取模块负载过大的隐患，同时节省电器能耗。

在医用制氧机的氧气输出口连接雾化器，实现雾化治疗也是现有制氧机的常用功能。本发明除了具备现有医用制氧机常规的持续雾化输出模式，还设有呼吸同步响应雾化模式。当采用呼吸同步响应雾化模式工作时，呼吸监测模块主动识别患者呼吸动作交替，控制模块根据患者呼气或吸气动作，指令气路控制模块动态控制气体进入雾化杯的状态；当监测到患者吸气动作时，气路控制模块开放输气通路管路，气体进入雾化杯中，药液在气体射流作用下被雾化输出；当监测到患者呼气动作时，气路控制模块关闭输气通路，阻断气体进入雾化杯中，药液中止雾化输出，如是反复。呼吸同步响应雾化模式使药液雾化输出与患者呼气或吸气动作保持同步，避免药液在患者呼气动作时被无效雾化释放，使雾化药液的利用率提高一倍。

可选地，呼吸同步响应雾化模式采用的射流气体是氧气分离装置输出的氧气，或者是空气压缩泵直接输出的压缩空气。

由于吸氧治疗和雾化治疗对于输出气体的要求不尽相同，吸氧治疗要求输出气体的在当前流量值时氧气浓度不低于93%，但没有输出压力的要求；而雾化治疗时没有氧气浓度的要求，但要求输出气体压力不能低于30KPa，而且输出压力越高（但不应超过150KPa），雾化效率越高，所以雾化治疗时输出气体的优选方案是，从空气压缩泵直接输出压力不低于40KPa的压缩空气，输出到雾化杯中。因此，可选地，气路控制模块采用多位多通电磁阀、并将吸氧治疗和雾化治疗设置成两个不同输气通路时，还能实现吸氧治疗和雾化治疗不同输气通路的转化和通断控制，比如，采用二位三通或三位三通电磁阀。具体地说，比如，气路控制模块采用三位三通电磁阀时，电磁阀设置在空气压缩泵与氧气分离提取模块之间位置，其中一通连接空气压缩泵，二通连接氧气分离提取模块，三通连接雾化用输气通路。一位时电磁阀处于常闭状态，所有气路阻断；二位时切入氧气吸入治疗输气通路，空气压缩泵与氧气分离提取模块之间连通、雾化用输气通路阻断，气路输出高浓度氧气供氧气治疗使用；三位时切入雾化用输气通路，空气压缩泵与雾化用输气通路连通，空气压缩泵与氧气分离提取模块之间气路阻断，气路输出压缩空气供雾化治疗使用。气路控制模块采用多位多口电磁阀的有益效果是，根据氧气治疗和雾化治疗不通气体要求，选择性输出不通气体，减少雾化治疗时氧气分离提取模块的损耗，延长其使用寿命。

在呼吸同步响应雾化模式工作时，压力传感器动态监测输气通路或储气罐内中的气压，当输气通路或储气罐内的气压大于核心控制模块中设定的气压限值时，空气压缩泵暂停工作；当输气通路或储气罐内气压低于核心控制模块中设定的气压限值时，空气压缩泵立刻恢复工作。核心控制模块中的气压限值在100KPa～200KPa之间设定。这种根据输气通路或储气罐内气压变化，伺服控制空气压缩泵工作的技术特征，有效克服了输气管路闭合时空气压缩泵和氧气分离提取模块负载过大的隐患，同时节省制氧消耗。

在吸氧治疗时，为了提高吸入氧气的湿度，增加舒适性，在吸氧输出接口还设有氧气湿化装置。氧气湿化装置一般采用医用高分子材料制备的湿化瓶、氧气滤芯组成，吸氧时在湿化瓶内添加适量纯净水、灭菌水或无菌水即可。

本发明的有益效果包括：提供了一种智能控制的多功能医用制氧机，基于生理参数反馈控制，实现氧气治疗与雾化治疗的多种智能化工作模式，满足不同的临床需求，节省制氧过程消耗，提高雾化药物的利用效率，具有很好的社会意义。此外，在氧气治疗或雾化治疗过程中实时监测多项生理参数，包括血氧饱和度、脉率、呼吸频率、体温、心率及血压等，保证了治疗的安全性和有效性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图举例。

图2是本发明的工作原理框图。

图中所示：控制模块（1）、多参数监测模块（2）、氧气分离提取模块（3）、流量控制模块（4）、气路控制模块（5）、压力传感器（6）、人机交互界面（7）、吸氧输出接口（8）、空气压缩泵（9）、电源模块（10）、继电器（11）、氧气湿化装置（12）、储气罐（13）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体地说明本发明。

实施例1：本发明的制备举例，制氧量5L/min。

根据图1的所示的产品主体结构和图2所示的工作原理图，本实施例的主要部件具体参数为：

1、控制模块（1）：基于ST/意法、型号STM32F107VCT6微控制器MCU设计集成电路，采用传统贴片方式生产；目标血氧值控制范围94%～98%、空气压缩泵（9）工作的气压限值150KPa等控制程序写入控制模块（1）。

2、多参数监测模块（2）：采用血氧监测模块、呼吸监测模块、体温监测模块和血压监测模块集成，各模块均现有采用成熟的技术方案后即可。血氧监测模块的血氧饱和度监测范围：70%～100%、计量误差±2%，脉率监测范围：25bpm～250bpm，计量误差±3bpm；呼吸监测模块采用采用微压力传感器设置在吸氧面罩内，监测口鼻外周压差方式监测呼吸动作，量程0～100kPa，测量精度±0.3%Fs；体温监测模块采用热敏电阻式，量程30℃～42℃，测量精度±0.2℃；血压监测模块采用BP6228型号，压力测量范围：20mmHg～280mmHg，测量误差±3mmHg。

3、氧气分离装置：采用MLT05-M型分子筛制氧机集成模组，制氧量5L/min，氧气浓度93%±3%，输出氧气压力40KPa～60KPa,电源/功率：AC220V/280W。

4、流量控制模块（4）：采用电子流量阀和流量传感器组合，电子流量阀最大输出量6L/min，流量传感器量程1L/min～5L/min，计量误差±2.5%。

5、气路控制模块（5）：采用德国MNH334701型号的三位三通电磁阀。电磁阀设置在氧气分离装置的空气压缩泵（9）与氧气分离提取模块（3）之间位置，其中一通连接空气压缩泵（9），二通连接氧气分离提取模块（3），三通连接雾化用输气通路。一位时电磁阀处于常闭状态，所有气路阻断；二位时切入氧气吸入治疗输气通路，空气压缩泵（9）与氧气分离提取模块（3）之间连通、雾化用输气通路阻断，气路输出高浓度氧气供氧气治疗使用；三位时切入雾化用输气通路，空气压缩泵（9）与雾化用输气通路连通，空气压缩泵（9）与氧气分离提取模块（3）之间气路阻断，气路输出压缩空气供雾化治疗使用。

6、压力传感器（6）采用XGZP201SB1型压力传感器，量程200KPa，测量误差±1KPa。

7、电源模块（10）采用TP-LINK公司生产的T090060-2A整装电源模块，输入电压AC220V 50HZ，整流后输出电压DC5.0V。

8、继电器(11)采用CDG1-1A型固态继电器，断态时间小于10ms，控制电压为DC3.0V，负载电压AC220V。继电器(11)的控制端采用导线与控制模块联通工作，负载端接口采用导线与空气压缩泵（9）电源接口连通。

9、储气罐（13）采用不锈钢板材成形为圆柱体，焊接内径8mm氧气输入接口和氧气输出接口。

10、人机交互界面（7）的液晶屏采用5.3寸液晶屏，按钮采用欧姆龙公司B3F 型轻触开关按钮，尺寸12*12*7.3。

11、吸氧输出接口（8）在外壳注塑成型，氧气湿化装置（12）注塑成型，容积300ml,最大耐压值200KPa。

12、制备产品的整装工序：

1）将控制模块（1）、多参数监测模块（2）、氧气分离装置分别固定安装在

主机外壳内仓的对应部位，用减震橡胶垫将氧气分离装置上下夹紧，以便减少氧气分离装置工作时的震动和噪音。

2）根据图1所示，氧气分离提取模块（3）下游的压力传感器（6）、气路控制模块（5）、储气罐（13）、流量控制模块（4）分别采用PU气管连通。

3）将流量控制模块（4）与吸氧输出接口（8）采用PU气管连通。

4）安装主机外壳的盖板，用4个自攻螺丝固定，制备完成，测试整机性能。

实施例2：应用本产品进行的氧气治疗和雾化治疗

1、一般情况：使用者为伴高碳酸血症风险患者，将目标血氧值设定为90%，目标血氧范围是88%～92%，吸氧时长2小时、氧气流量2L/min。吸氧2小时后行雾化治疗，雾化药液配置：氨溴索0.2g溶解于庆大霉素5ml。

2、在人机交互界面（7）将目标血氧值设定为90%，将设有微压力传感器的吸氧面罩固定在口鼻外周，设定吸氧时长2小时，设定氧气流量2L/min，将血氧传感器固定在患者食指，开始吸氧。呼吸监测模块开始实时监测患者呼吸动作，血氧监测模块动态监测血氧饱和度，气路控制模块（5）根据呼吸频率变化实时响应，患者吸气时氧气正常输送到患者呼吸道，呼气时停止氧气输送。

3、吸氧20分钟后，患者血氧值稳定保持92%以上，控制模块（1）给出降低氧气输出流量的指令，流量控制模块（4）梯度降低氧气输出量，每次降低梯度为0.25L/min；当降低氧气输出流量后，患者血氧饱和度仍稳定保持在92%时，每间隔5分钟继续降低一个流量梯度，直到流量调节范围的最小值0.5L/min。期间，如果患者血氧值下降至88%时，控制模块（1）给出增加氧气输出流量的指令，流量控制模块（4）梯度增大氧气输出量，每次增加梯度为0.25L/min，直到流量调节范围的最大值5L。吸氧时长2小时后，控制模块（1）自动关闭氧气输出，人机交互界面（7）提示本次氧气治疗结束。

吸氧治疗结束后，在人机交互界面（7）切换到雾化治疗，选择呼吸同步响应雾化模式。将医用雾化器气源接头与吸氧输出接口（8）连通，将配置好的雾化药液注入雾化杯中，将雾化面罩妥善固定在患者口鼻外周；雾化面罩内设有微压力传感器，动态监测患者呼吸频率。在呼雾化过程中，呼吸监测模块主动识别患者呼气吸气动作，气路控制模块（5）根据患者呼吸频率实时响应；当患者吸气动作时，药液被雾化输出，喷射进入患者吸入呼吸道；当患者呼气动作时，气路控制模块（5）将输出通路闭合，阻断氧气进入雾化杯中，药液中止雾化，如此反复。

期间，如果输出氧气浓度低于93%，人机交互界面（7）发出提示信息。

在治疗期间，将多参数监测模块的心率传感器、体温传感器及血压传感器的串口接头分别与本发明连接，能够动态监测心率、体温及血压参数。

上述附图及实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中，对本发明的保护范围不构成任何限制。

Claims (12)

1.一种智能控制的多功能医用制氧机，主要由控制模块（1）、多参数监测模块（2）、氧气分离装置、氧浓度监测模块、流量控制模块（4）、气路控制模块（5）、压力传感器（6）、人机交互界面（7）及吸氧输出接口（8）组成；控制模块（1）由电源模块（10）供电，与多参数监测模块（2）、继电器（11）、氧浓度监测模块、流量控制模块（4）、气路控制模块（5）、压力传感器（6）及人机交互界面（7）联通，协同工作；其特征在于：除了具备现有制氧机提供的固定流量输出的吸氧治疗模式，至少还应具有三种智能化控制的氧气治疗模式中的其中一种，这三种氧气治疗模式是：（1）目标血氧伺服模式、（2）呼吸同步模式、（3）目标血氧伺服+呼吸同步模式；除了具备现有医用制氧机常规的持续雾化输出模式，还设有呼吸同步响应雾化模式。

2.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：呼吸监测模块包括温差式呼吸监测模块、声学呼吸监测模块、压差式呼吸监测模块。

3.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：采用目标血氧伺服模式进行氧气治疗时，氧气输出流量基于设定的目标血氧值和患者动态血氧值两个参数关联控制；当患者的动态血氧值偏离目标血氧值时，控制模块（1）指令流量控制模块（4）调整氧气输出流量，调节的具体手段是增大或减少氧气输出流量，直到患者血氧值稳定在目标血氧控制范围内。

4.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：采用呼吸同步模式进行氧气治疗时，呼吸监测模块主动识别患者呼吸动作并计算呼吸频率，控制模块（1）指令气路控制模块（5）与呼吸频率实时响应，根据呼吸动作同步控制氧气输出；当监测到患者吸气动作时，控制模块（1）指令气路控制模块（5）开放输气通路，氧气按照设定流量值输出；当监测到患者呼气动作时，气路控制模块（5）闭合输气通路，阻断氧气无效输出。

5.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：采用目标血氧伺服+呼吸同步模式工作时，氧气输出基于目标血氧值和患者动态血氧值两个参数关联控制，控制模块（1）指令流量控制模块（4）根据患者血氧值变化自动介入氧气输出流量调节，调节的具体手段是增大或减少氧气输出流量，使患者血氧值稳定保持在目标血氧控制范围内；同时，呼吸监测模块主动识别患者呼吸动作并计算呼吸频率，控制模块（1）指令气路控制模块（5）与呼吸频率实时响应，根据呼吸动作同步控制氧气输出，使氧气输出与患者的呼吸动作保持同步，患者吸气时气路控制模块（5）开放输气通路，氧气正常输出；患者呼气时气路控制模块（5）闭合输气通路，氧气输出中断。

6.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：

当采用呼吸同步响应雾化模式工作时，呼吸监测模块主动识别患者呼吸动作交替，控制模块（1）根据患者呼气或吸气动作，指令气路控制模块（5）动态控制气体进入雾化杯的状态；当监测到患者吸气动作时，气路控制模块（5）开放输气通路，气体进入雾化杯中，药液在气体射流作用下被雾化输出；当监测到患者呼气动作时，气路控制模块（5）关闭输气通路，阻断气体进入雾化杯中，药液中止雾化输出。

7.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：

氧气分离装置的下游还设有储气罐（13），储气罐（13）的进气口与氧气分离装置的输出口连通，储气罐（13）的出气口与下游输气通路连通。

8.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：输气通路中还设有压力传感器（6），压力传感器（6）电路与控制模块（1）联通，压力传感器（6）的测压口与空气压缩泵（9）下游的输气管路或储气罐（13）内部连通。

9.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：控制模块（1）与空气压缩泵（9）之间还设有继电器（11），继电器（11）用于空气压缩泵（9）的工作状态控制，继电器（11）的控制端接口与控制模块（1）连通，继电器（11）的负载端接口与空气压缩泵（9）连通，控制模块（1）通过控制继电器（11）的导通或断开控制空气压缩泵（9）的工作状态，继电器（11）断开电路时，空气压缩泵（9）暂停工作，继电器（11）恢复导通电路时，空气压缩泵（9）随即恢复工作。

10.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：

压力传感器（6）动态监测输气通路或储气罐（13）中的气压，当输气通路或储气罐（13）内的气压大于控制模块（1）中设定的气压限值时，控制模块（1）指令继电器（11）断开电路，空气压缩泵（9）暂停工作；当输气通路或储气罐（13）内的气压低于控制模块（1）中设定的气压限值时，控制模块（1）指令继电器（11）道通电路，空气压缩泵（9）随即恢复工作。

11.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：气路控制模块（5）采用多位多通电磁阀、并将吸氧治疗和雾化治疗设置成两个不同输气通路时，还能实现吸氧治疗和雾化治疗不同输气通路的转化和通断控制。

12.根据权利要求1所述的一种智能控制的多功能医用制氧机，其特征还在于：

气路控制模块（5）采用三位三通电磁阀时，电磁阀设置在空气压缩泵（9）与氧气分离提取模块之间位置，其中一通连接空气压缩泵（9），二通连接氧气分离提取模块，三通连接雾化用输气通路；一位时电磁阀处于常闭状态，所有气路阻断；二位时切入氧气吸入治疗输气通路，空气压缩泵（9）与氧气分离提取模块之间连通、雾化用输气通路阻断，气路输出高浓度氧气供氧气治疗使用；三位时切入雾化用输气通路，空气压缩泵（9）与雾化用输气通路连通，空气压缩泵（9）与氧气分离提取模块之间气路阻断，气路输出压缩空气供雾化治疗使用。

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