CN111110975A - 呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统及方法 - Google Patents

呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统及方法，其中，呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统包括：湿化器主机，其内设有水盒；第一温湿度采集装置；第二温湿度采集装置；第一加热装置，对呼吸支持设备管道内气体进行加热；第二加热装置，对水盒内的水进行加热；温度采集装置，采集第二加热装置的温度值；湿化控制器，用于接收所述第一温湿度采集装置和第二温湿度采集装置采集的温湿度值，并与目标温湿度值进行比较，再输出控制信号给第一加热装置或者第二加热装置。本发明的目的是将现有的温度控制方法改成湿度控制方法，因此目的是控制湿度，部分温度调节仅是为了控制湿度，使得患者端输出的湿度恒定，提高患者的舒适度和治疗效果。

Description

呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统及方法
技术领域
本发明涉及医疗设备制造技术领域，具体的是一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统及方法。
背景技术
湿化器通常是与呼吸暂停治疗或其他家用/医用呼吸机配套使用的装置，其作用是提供人的呼吸气体的湿度水平，在专用标准ISO8185、和国内标准YY0786对其进行了规定和规范化。
湿化能力是加热湿化器的一项重要指标，其定义了规定气体流量范围内需达到的湿化输出能力。
传统的呼吸支持设备上多装有电热恒温蒸汽发生器，其湿化效率受到吸入气体的量、气水接触面积和接触时间、水温等因素的影响，但目前多数的呼吸支持设备多是控制温度为恒定，而湿度保持变化，此种控制方式，较难达到有利于患者的舒适湿化度。如一种呼吸支持设备管路内部温度和湿度的智能控制方法和装置(CN 109200424A),公开了一种呼吸支持设备管路内部温度和湿度的智能控制方法及装置，其包括呼吸支持设备管道，所述呼吸支持设备管道一端为进气口，连接湿化器的出气口；另一端为患者端；所述管道的患者端端口处有热敏电阻；在所述管道外壁上设置有加热导丝以及热敏电阻信号线；在所述管道的进气口处设有第一连接器，在加湿器的出气口处设有第二连接器，所述第一连接器与第二连接器电连接将加热导丝以及热敏电阻信号线与主控单元的连接；在呼吸支持设备的加湿器出气口处还设置有温湿度传感器，所述主控单元调节加热导丝的发热功率和湿化器的湿化功率，实现控制管道出口处的湿度和温度。
因此，亟需一种湿化器控制系统，在保证湿化量的同时，使得呼吸气体的温度维持的在合理范围内。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统及方法，以温湿度传感器作为反馈信号，通过温湿度传感器得到的温度和湿度信息，进一步计算出经过湿化器或加温呼吸管路后的气体湿化量，然后根据湿化量的程度自适应调节加热板和加温呼吸管路的温度。
为了实现上述目的，本发明提供一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，包括：湿化器主机，其内设有水盒；
第一温湿度采集装置，用于采集患者端的呼吸支持设备管道内温度值与湿度值；
第二温湿度采集装置，用于采集呼吸支持设备湿化器出气口处的温度值与湿度值；
第一加热装置，用于对呼吸支持设备管道内气体进行加热；
第二加热装置，用于对水盒内的水进行加热；
温度采集装置，用于采集第二加热装置的温度值；
湿化控制器，用于接收所述第一温湿度采集装置和第二温湿度采集装置采集的温湿度值，并与目标温湿度值进行比较后，再输出控制信号给第一加热装置或者第二加热装置；还用于接收温度采集装置采集到的第二加热装置的温度值。
优选地，所述第一温湿度采集装置和/或第二温湿度采集装置为温湿度传感器。
优选地，所述温度采集装置为温度传感器。
优选地，所述第一加热装置为加热丝，所述加热丝设置在呼吸支持设备管道内和/或呼吸支持设备管道壁内。
优选地，所述加热丝沿呼吸支持设备管道内壁均匀间隔螺旋分布。
优选地，所述第一加热装置还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
优选地，所述第二加热装置为加热板。
优选地，当所述第一温湿度采集装置采集的温度低于目标温度，第二温湿度采集装置采集的温度高于目标温度时，所述湿化控制器输出控制信号提高所述第一加热装置和/或第二加热装置的输出功率。
优选地，当所述第一温湿度采集装置采集的温度高于目标温度，第二温湿度采集装置采集的温度低于目标温度时，所述湿化控制器输出控制信号降低所述第一加热装置和/或第二加热装置的输出功率。
本发明还提供一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1:第一温湿度采集装置采集患者端的呼吸支持设备管道内温度值；
S2:湿化器控制器将第一温湿度采集装置采集到的温度值与目标温度值进行比较，输出控制信号，控制第一加热装置的输出功率和/或第二加热装置的输出功率；或者，湿化器控制器将第一温湿度采集装置采集到患者端的呼吸支持设备管道内湿度值和第二温湿度采集装置采集到呼吸支持设备湿化器主机出气口处的湿度值，与目标湿度进行比较，输出控制信号，控制第一加热装置或者第二加热装置的输出功率；
S3:重复步骤S1。
优选地，所述步骤S2具体为：
1Tn被设定为第一温湿度采集装置采集到的温度值，2Tn被设定为第二温湿度采集装置采集到的温度值，Tn为目标温度；1AHn被设定为第一温湿度采集装置采集到的湿度值，2AHn被设定为第二温湿度采集装置采集到的湿度值，AHn为目标湿度值，其中，n为任一档位；
S21:湿化器控制器获取第一温湿度采集装置的温度值1Tn；
S21:湿化器控制器将1Tn于目标温度值比较，并判断1Tn≥Tn且1Tn≤40摄氏度；
若1Tn满足1Tn≥Tn且1Tn≤40，湿化器控制器获取第一温湿度采集装置采集到的湿度值1AHn和第二温湿度采集装置采集到的湿度值2AHn，然后湿化器控制器判断1AHn和2AHn与目标湿度AHn之间的关系，并输出控制第一加热装置或者控制第二加热装置的输出功率；
若1Tn不满足1Tn≥Tn，1Tn≤40的条件，且1Tn<Tn，湿化器控制器输出增加第一加热装置和第二加热装置的功率的信号；否则，湿化器控制器输出降低第一加热装置和第二加热装置的功率的信号。
优选地，所述步骤S21中，湿化器控制器判断1AHn和2AHn与目标湿度AHn之间的关系，输出控制第一加热装置或者控制第二加热装置的输出功率具体如下：
若1AHn<AHn且2AHn>AHn，湿化器控制器输出提高第一加热装置的输出功率和/或提高第二加热装置的输出功率的信号；
若1AHn>AHn且2AHn>AHn，湿化器控制器输出降低第一加热装置的输出功率的信号；
若1AHn<AHn且2AHn<AHn，湿化器控制器输出提高第二加热装置的输出功率的信号。
优选地，通过温湿度传感器采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值。
由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：
1、本发明的呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，以患者端和湿化器出气口的温湿度传感器作为反馈信号，加热板的温度传感器辅助检测加热板的温度，自适应控制输出气体的温度，在改善患者湿化水平的前提下，自动降低温度，这样可以在一定程度上降低高温风险，也可以自适应调节温度输出。基于加热板温度传感器的负反馈控制方法，只能根据温度传感器的反馈信息及时的调整温度值，但在实际工作过程中，不同的呼吸流速会产生不同的湿化量输出。湿化器仅以提高气体温度以达到目标设置温度，不断提高出气口温度会使得呼吸气体干燥，降低患者的舒适度。而本发明以调整舒适的恒定湿度为目标，温度在一定范围波动，但大大降低了由于温度过高而烫伤患者。
2、本发明的呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，由于在患者端和湿化器主机出气端口分别设置有第一温湿度采集装置和第二温湿度采集装置，并与目标温湿度分别进行比较，间接的控制了患者端和湿化器主机出气端口的温度差，降低管道内的冷凝水产生的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的湿化器温度控制系统框图。
图2为本发明的温湿度调节的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
以下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述:
实施例1：呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统
参照图1，本发明提供一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，包括：湿化器主机，其内设有水盒；
第一温湿度采集装置，用于采集患者端的呼吸支持设备管道内温度值与湿度值；
第二温湿度采集装置，用于采集呼吸支持设备湿化器出气口处的温度值与湿度值；
第一加热装置，用于对呼吸支持设备管道内气体进行加热；
第二加热装置，用于对水盒内的水进行加热；
温度采集装置，用于采集第二加热装置的温度值；
湿化控制器，用于接收所述第一温湿度采集装置和第二温湿度采集装置采集的温湿度值，并与目标温湿度值进行比较后，再输出控制信号给第一加热装置或者第二加热装置；还用于接收温度采集装置采集到的第二加热装置的温度值。其中，湿化器主机与呼吸机支持设备相连，湿化器主机的出气口通过呼吸机管道与患者端连接。
作为优选的实施例，所述第一温湿度采集装置和/或第二温湿度采集装置为温湿度传感器。
作为优选的实施例，所述温度采集装置为温度传感器。
作为优选的实施例，所述第一加热装置为加热丝，所述加热丝设置在呼吸支持设备管道内和/或呼吸支持设备管道壁内。
作为优选的实施例，所述加热丝沿呼吸支持设备管道内壁均匀间隔螺旋分布。
作为优选的实施例，所述第一加热装置还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
作为优选的实施例，所述第二加热装置为加热板。
作为优选的实施例，当所述第一温湿度采集装置采集的温度低于目标温度，第二温湿度采集装置采集的温度高于目标温度时，所述湿化控制器输出控制信号提高所述第一加热装置和/或第二加热装置的输出功率。
作为优选的实施例，当所述第一温湿度采集装置采集的温度高于目标温度，第二温湿度采集装置采集的温度低于目标温度时，所述湿化控制器输出控制信号降低所述第一加热装置和/或第二加热装置的输出功率。
实施例2：呼吸支持设备湿化器温湿度控制方法
本发明还提供一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1:第一温湿度采集装置采集患者端的呼吸支持设备管道内温度值；
S2:湿化器控制器将第一温湿度采集装置采集到的温度值与目标温度值进行比较，输出控制信号，控制第一加热装置的输出功率和/或第二加热装置的输出功率；或者，湿化器控制器将第一温湿度采集装置采集到患者端的呼吸支持设备管道内湿度值和第二温湿度采集装置采集到呼吸支持设备湿化器主机出气口处的湿度值，与目标湿度进行比较，输出控制信号，控制第一加热装置或者第二加热装置的输出功率；
S3:重复步骤S1。
作为优选的实施例，所述步骤S2具体为：
1Tn被设定为第一温湿度采集装置采集到的温度值，2Tn被设定为第二温湿度采集装置采集到的温度值，Tn为目标温度；1AHn被设定为第一温湿度采集装置采集到的湿度值，2AHn被设定为第二温湿度采集装置采集到的湿度值，AHn为目标湿度值，其中，n为任一档位；
S21:湿化器控制器获取第一温湿度采集装置的温度值1Tn；
S21:湿化器控制器将1Tn于目标温度值比较，并判断1Tn≥Tn且1Tn≤40摄氏度；
若1Tn满足1Tn≥Tn且1Tn≤40，湿化器控制器获取第一温湿度采集装置采集到的湿度值1AHn和第二温湿度采集装置采集到的湿度值2AHn，然后湿化器控制器判断1AHn和2AHn与目标湿度AHn之间的关系，并输出控制第一加热装置或者控制第二加热装置的输出功率；
若1Tn不满足1Tn≥Tn，1Tn≤40的条件，且1Tn<Tn，湿化器控制器输出增加第一加热装置和第二加热装置的功率的信号；否则，湿化器控制器输出降低第一加热装置和第二加热装置的功率的信号。
作为优选的实施例，所述步骤S21中，湿化器控制器判断1AHn和2AHn与目标湿度AHn之间的关系，输出控制第一加热装置或者控制第二加热装置的输出功率具体如下：
若1AHn<AHn且2AHn>AHn，湿化器控制器输出提高第一加热装置的输出功率和/或提高第二加热装置的输出功率的信号；
若1AHn>AHn且2AHn>AHn，湿化器控制器输出降低第一加热装置的输出功率的信号；
若1AHn<AHn且2AHn<AHn，湿化器控制器输出提高第二加热装置的输出功率的信号。
作为优选的实施例，通过温湿度传感器采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值。
需要说明的是，在本实施例中，呼吸支持设备的温度档位为9档，其对应的湿度档位也为9档，因此，每个档位下都有对应的目标温度和目前湿度，在对应目标温度和目标湿度下，所述第一温湿度采集装置采集的湿度数值和第二温湿度采集装置采集的湿度数值对应表示如下表所示。
Figure BDA0002298965650000071
假设温湿度档位为AH35，该温湿度档位会对应一个相对湿度RH为100，温度为T35的值，此时T35—T40℃温度内的气体，均可以达到温湿度档位AH35，此时首先控制第二加热装置的加热温度，使得第一温湿度采集装置的温度1T35保持在T35到T37℃之间，有创模式需要保持在T35到40℃之间，此时患者端的第一温湿度采集装置采集到的湿度值为1AH35、湿化器主机出气口的第二温湿度采集装置采集的湿度值为和2AH35，如果1AH35小于AH35，2AH35大于AH35，则在保持温度在设定范围内的同时，增大第一加热装置的功率，减少冷凝水的产生，提高输出气体的湿化量，即增大了1AH35的值。如果一段时间T内，1AH35经过第一加热装置加温后仍小于AH35，则需要提高管路进气口2AH35的值，此时需要提高第二加热装置的温度T35，通过增大T35的值，提高水盒出气端气体的含水量，增大了2AH35值，此时，同样在保持温度在设定范围内的同时，提高第一加热装置的功率，使得1AH35的值大于等于AH35。反之，如果1AH35的值大于AH35，则可以降低第一温湿度采集装置的温度值，同样可以通过两种方法实现，一个是降低第一加热装置的功率以降低呼吸管路的温度，另一个是降低第二加热装置的温度。其具体的控制流程图参照图2。
本发明从呼吸气体的含水量输出，引入温湿度传感器作为负反馈，直接控制患者最需要的湿化量，消除了温度传感负反馈控制的缺点，即湿度信息无法直观测量，且不能显示气体流速下实际湿度不一样，本发明保持湿度固定，温度为动态值，但大大降低了由于温度过高而烫伤患者。
以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，其特征在于，包括：
湿化器主机，其内设有水盒；
第一温湿度采集装置，用于采集患者端的呼吸支持设备管道内温度值与湿度值；
第二温湿度采集装置，用于采集呼吸支持设备湿化器出气口处的温度值与湿度值；
第一加热装置，用于对呼吸支持设备管道内气体进行加热；
第二加热装置，用于对水盒内的水进行加热；
温度采集装置，用于采集第二加热装置的温度值；
湿化控制器，用于接收所述第一温湿度采集装置和第二温湿度采集装置采集的温湿度值，并与目标温湿度值进行比较后，再输出控制信号给第一加热装置或者第二加热装置；还用于接收温度采集装置采集到的第二加热装置的温度值。
2.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，其特征在于，所述第一温湿度采集装置和/或第二温湿度采集装置为温湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，其特征在于，所述温度采集装置为温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，其特征在于，所述第一加热装置为加热丝，所述加热丝设置在呼吸支持设备管道内和/或呼吸支持设备管道壁内。
5.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，其特征在于，所述加热丝沿呼吸支持设备管道内壁均匀间隔螺旋分布。
6.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，其特征在于，所述第一加热装置还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
7.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统，其特征在于，所述第二加热装置为加热板。
8.一种如权利要求1-7任一项所述呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:第一温湿度采集装置采集患者端的呼吸支持设备管道内温度值；
S2:湿化器控制器将第一温湿度采集装置采集到的温度值与目标温度值进行比较，输出控制信号，控制第一加热装置的输出功率和/或第二加热装置的输出功率；或者，湿化器控制器将第一温湿度采集装置采集到患者端的呼吸支持设备管道内湿度值和第二温湿度采集装置采集到呼吸支持设备湿化器主机出气口处的湿度值，与目标湿度进行比较，输出控制信号，控制第一加热装置或者第二加热装置的输出功率；
S3:重复步骤S1。
9.根据权利要求8所述的呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
1Tn被设定为第一温湿度采集装置采集到的温度值，2Tn被设定为第二温湿度采集装置采集到的温度值，Tn为目标温度；1AHn被设定为第一温湿度采集装置采集到的湿度值，2AHn被设定为第二温湿度采集装置采集到的湿度值，AHn为目标湿度值，其中，n为任一档位；
S21:湿化器控制器获取第一温湿度采集装置的温度值1Tn；
S21:湿化器控制器将1Tn于目标温度值比较，并判断1Tn≥Tn且1Tn≤40摄氏度；
若1Tn满足1Tn≥Tn且1Tn≤40，湿化器控制器获取第一温湿度采集装置采集到的湿度值1AHn和第二温湿度采集装置采集到的湿度值2AHn，然后湿化器控制器判断1AHn和2AHn与目标湿度AHn之间的关系，并输出控制第一加热装置或者控制第二加热装置的输出功率；
若1Tn不满足1Tn≥Tn，1Tn≤40的条件，且1Tn<Tn，湿化器控制器输出增加第一加热装置和第二加热装置的功率的信号；否则，湿化器控制器输出降低第一加热装置和第二加热装置的功率的信号。
10.根据权利要求9所述呼吸支持设备湿化器温湿度控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S21中，湿化器控制器判断1AHn和2AHn与目标湿度AHn之间的关系，输出控制第一加热装置或者控制第二加热装置的输出功率具体如下：
若1AHn<AHn且2AHn>AHn，湿化器控制器输出提高第一加热装置的输出功率和/或提高第二加热装置的输出功率的信号；
若1AHn>AHn且2AHn>AHn，湿化器控制器输出降低第一加热装置的输出功率的信号；
若1AHn<AHn且2AHn<AHn，湿化器控制器输出提高第二加热装置的输出功率的信号。
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