CN111110976B - 呼吸支持设备湿化器温度控制方法及呼吸支持设备 - Google Patents

呼吸支持设备湿化器温度控制方法及呼吸支持设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法及呼吸支持设备，其中，一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法通过引入压力检测装置检测水盒中的水量，然后通过查表法可以获取气体流速，进一步通过查表的方式得到所需目标温度，以及在目标温度下气体流速，温度与水盒内水量的关系。使得在相同的温度下，不同气体流速下输出气体的温度和湿化能达到基本一致；还提供一种呼吸支持设备，包括湿化器和湿化器控制器，湿化器控制器用于控制湿化器的湿化量和温度的产生，湿化器包括水盒，水盒内设有加热装置和压力检测装置，加热板上设有温度测装置，使得本发明在无外置的温度和流量检测模块下仍然能够精准的控制目标温度。

Description

呼吸支持设备湿化器温度控制方法及呼吸支持设备
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度控制方法及呼吸支持设备。
背景技术
目前高端的湿化器一般是带有气体温度和气体流速F检测功能，但是由于温度检测和气体流速F监测配件价格昂贵，安装复杂，实用不方便，因此，很多医生或护士更喜欢使用不带气体温度和气体流速检测功能的湿化器，然而不带温度和气体流速F检测功能的湿化器对于呼吸气体温度控制不准确，会随着气体流速的不同，会使得输出气体温度偏差很大，导致不同气体流速下给患者提供的湿化能力偏差很大，从而给患者的体验很差，并且达不到很好的治疗效果。
传统的，现有技术公开了一种加热湿化器以及加热湿化方法(CN105920715A)，能够快速达到预期湿化效果，有效减少湿化反应时间。其中，该加热湿化器，包括：处理器、湿化室，其中，所述湿化器的处理器连接气体流速F控制单元，其中，所述气体流速F控制单元一端与储水箱连接，一端与所述湿化器的湿化室连接；所述处理器通过控制气体流速F控制单元调节所述储水箱流入湿化室的液体的气体流速，该加热湿化器采用了气体流速控制单元，价格较高，安装复杂，医护人员操作不便。
因此，亟需一种无需外置的温度和气体流速检测模块的湿化器，但同样能够达到患者对湿化量和温度的需求。
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度控制方法及呼吸支持设备，基于内置于湿化器水盒内的加热装置温度检测装置和压力检测装置反馈计算当前气体流速，反馈控制加热装置功率的方法，该方法能够跟进不同的气体流速和水盒内的水量，控制加热装置的功率，使得在相同的温度下，不同气体流速下输出气体的温度和湿化能达到基本一致。
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度控制方法，其步骤包括：
S1:开启湿化器主机，设定初始目标档位，其中，每个档位对应一个目标温度；
S2：湿化器控制器获取目标档位的目标温度T0；
S3:压力检测装置采集湿化器内水盒的压力差，反馈给湿化器控制器，所述湿化器控制器计算出水盒内水量M0；
S4:湿化器控制器根据获取的目标温度T0和水盒内质量M0，控制水盒内的加热装置的功率为P，同时获取当前功率P下加热装置瞬时温度T和稳定温度Ts；
S5:湿化器控制器根据稳定温度Ts和M0，通过查取流速表获取实时流速Fs；
S6:湿化器控制器根据稳定温度Ts得到实时流速Fs，通过查取温度表或者通过温度检测装置得到所需温度Tout；
S7:湿化器控制器根据步骤S6获取的所需温度Tout和实时气体流速Fs，控制加热装置的输出功率。
优选地，所述步骤S5中，所述查取流速表获取实时流速Fsn的步骤如下：
S51:湿化器控制器控制加热装置的输出功率为Ps对应的流速表中的气体流速为Fs，其中，Ps为加热装置的任意输出功率，Fs为在加热装置在输出功率为Ps时的任意气体流速；
S52:通过压力检测装置获取水盒内水量Ms，获取并比较Ms所在的区间,
如果Ms(n-1)<Ms<Ms(n+1))继续比较获取Ts所在的区间；
如果Ms不满足Ms(n-1)<Ms<Ms(n+1)，继续在流速表中获取Ms的值；
其中，Ms是实时水盒内水的任一质量，n为流速表中不同水盒质量的序列角标；
S53：通过温度检测装置获取加热装置的温度Ts，获取并比较Ts所在的区间,
如果Ts(n-1)<Ts<Ts(n+1)继续比较获取Ts所在的区间；
如果Ts不满足Ts(n-1)<Ts<Ts(n+1)，继续在流速表中获取Ts的值，其中,Ts为加热装置中的任一稳定温度，n为流速表中不同温度的序列角标；
S54：在Ms(n-1)，Ms(n+1)及Ts(n-1)，Ts(n+1)之间线性拟合获取实时流速Fsn。
优选地，所述步骤S51、S52、S53和S53中，所述流速表为通过测量所得，流速表存储在湿化器控制器内。
优选地，所述步骤S51的输出功率Ps选取为P0、P0+(PMax-PMin)/i、P0+(PMax-PMin)j/i、…Pn，其中P0为初始功率，PMin即为加热装置不工作时的功率，PMax为加热装置满功率工作时的功率，i为选取功率的个数，j为i中的任意值。
优选地，所述S51、S52、S53和S53中的流速表为加热装置在P0,P0+(PMax-PMin)/i、P0+(PMax-PMin)j/i、…Pn中任一功率下，水盒质量为M0-Mn，加热装置的温度为T0-Tn下一一对应得到的气体流速Fsn。
优选地，所述步骤S6中所述查取温度表获取稳定温度Tout的步骤如下：所述步骤S6中，所述查取温度表获取所需温度Tout的步骤如下：
S61:湿化器控制器获取目标档位的目标温度T0；
S62:湿化器控制器根据获取实时流速Fs，并比较Fs所在区间，
如果Fs(n-1)<Fs<Fs(n+1),继续获取稳定温度Ts，并比较Ts所在的区间；
如果Fs不满足Fs(n-1)<Fs<Fs(n+1)，继续在温度表中获取Fs的值；
S63：在Ms(n-1)，Ms(n+1)及Ts(n-1)，Ts(n+1))之间判断目标温度T0是否在该区间内；
如果目标温度大于该区间内温度，湿化器控制器则控制即热装置增大实时温度；
如果目标温度小于该区间内温度，湿化器控制器则控制加热装置减小实时温度；
如果满足在该温度区间内，湿化器控制器则调节加热装置到目标温度对应的加热板所需温度Tout。
优选地，所述温度表通过测量所得，所述温度表存储在湿化器控制器内。
优选地，所述温度表为在水盒质量为M0-Mn时，稳定温度为T0-Tn和气体流速为F0-Fn一一对应的输出所需温度Tout表，其中，n为下标，用于区别不同气体流速F，不同温度T的数值。
本发明还提供一种采用上述呼吸支持设备湿化器温度控制方法的呼吸支持设备，包括呼吸支持设备本体、湿化器、湿化器控制器，所述湿化器与呼吸支持设备本体通过呼吸管路连接，所述湿化器通过加温管路与患者端连接，所述湿化器控制器用于控制湿化器的湿化量和温度的产生，所述湿化器包括水盒，所述水盒内设有加热装置和压力检测装置，所述加热装置上设有温度检测装置。
优选地，所述湿化器控制器上还设有用于存储气体流速Fsn与水盒质量M0-Mn、加热装置温度T0-Tn关系数组的第一存储器和用于存储目标温度Tout与气体流速F0-Fn、水盒内水的质量M0-Mn的关系数组的第二存储器。
优选地，所述加热装置为加热板。
优选地，所述压力检测装置为压力传感器。
优选地，所述温度检测装置为温度传感器。
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：
本发明提供的呼吸支持设备湿化器温度控制方法，基于湿化器水盒内置的加热装置温度检测装置和压力检测装置反馈计算当前气体流速，反馈控制加热装置功率的方法，该方法能够跟进不同的气体流速和水盒内的水量，控制加热装置的功率，使得在相同的温度下，不同气体流速下输出气体的温度和湿化能达到基本一致，使得湿化器上无需外置的温度和气体流速监测模块，也能达到精确的温度控制，节约了设备制造成本，同时也使得该设备的操作简单实用。
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为本发明的呼吸支持设备湿化器温度控制方法流程图；
图2为本发明的查取流速表获取实时流速的流程图；
图3为本发明的查取温度表获取稳定温度流程图；
图4为本发明的呼吸支持设备的示意框图；
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度控制方法
参照图1，本发明提供一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其步骤包括：
S1:开启湿化器主机，设定初始目标档位，其中，每个档位对应一个目标温度；
S2：湿化器控制器获取目标档位的目标温度T0；
S3:压力检测装置采集湿化器内水盒的压力差，反馈给湿化器控制器，所述湿化器控制器计算出水盒内水量M0；
S4:湿化器控制器根据获取的目标温度T0和水盒内质量M0，控制水盒内的加热装置的功率为P，同时获取当前功率P下加热装置瞬时温度T和稳定温度Ts；
S5:湿化器控制器根据稳定温度Ts和M0，通过查取流速表获取实时流速Fs；
S6:湿化器控制器根据稳定温度Ts得到实时流速Fs，通过查取温度表或者通过温度检测装置得到所需温度Tout；
S7:湿化器控制器根据步骤S6获取的所需温度Tout和实时气体流速Fs，控制加热装置的输出功率。
作为优选的实施例，参照图2，所述步骤S5中，所述查取流速表获取实时流速Fsn的步骤如下：
S51:湿化器控制器控制加热装置的输出功率为Ps对应的流速表中的气体流速为Fs，其中，Ps为加热装置的任意输出功率，Fs为在加热装置在输出功率为Ps时的任意气体流速；
S52:通过压力检测装置获取水盒内水量Ms，获取并比较Ms所在的区间,
如果Ms(n-1)<Ms<Ms(n+1))继续比较获取Ts所在的区间；
如果Ms不满足Ms(n-1)<Ms<Ms(n+1)，继续在流速表中获取Ms的值；
其中，Ms是实时水盒内水的任一质量，n为流速表中不同水盒质量的序列角标；
S53：通过温度检测装置获取加热装置的温度Ts，获取并比较Ts所在的区间,
如果Ts(n-1)<Ts<Ts(n+1)继续比较获取Ts所在的区间；
如果Ts不满足Ts(n-1)<Ts<Ts(n+1)，继续在流速表中获取Ts的值，其中,Ts为加热装置中的任一稳定温度，n为流速表中不同温度的序列角标；
S54：在Ms(n-1)，Ms(n+1)及Ts(n-1)，Ts(n+1)之间线性拟合获取实时流速Fsn。
作为优选的实施例，所述步骤S51、S52、S53和S53中，所述流速表为通过测量所得，流速表存储在湿化器控制器内。
作为优选的实施例，所述步骤S51的输出功率Ps选取为P0、P0+(PMax-PMin)/i、P0+(PMax-PMin)j/i、…Pn，其中P0为初始功率，PMin即为加热装置不工作时的功率，PMax为加热装置满功率工作时的功率，i为选取功率的个数，j为i中的任意值。
作为优选的实施例，所述S51、S52、S53和S53中的流速表为加热装置在P0,P0+(PMax-PMin)/i、P0+(PMax-PMin)j/i、…Pn中任一功率下，水盒质量为M0-Mn，加热装置的温度为T0-Tn下一一对应得到的气体流速Fsn。
在本实施例中选取加热装置为P0,温度T和水量M对应的气体流速F如表1所示。
表1：功率为P0，温度T和水量M对应的气体流速F
Figure GDA0003497205660000061
通过表1，可以查得在功率P0不变的情况下，温度Tn，质量Mn是的气体气体流速Fnn。例如，在水盒质量为M0，温度是T1时，查得的气体流速为F01，依次类推，根据表1，能够查取到不同温度下，不同水量时对应的气体流速。
为了完善该方案，将加热装置的功率P从PMin到PMax进行分段，然后分别测量不同的T，M，F的数据，如下所示，假设P0为PMin，Pn为PMax，因此，得到加热装置功率为P0+(PMax-PMin)/i时，温度T和水量M对应的气体流速F如表2所示。
表2：功率为P0+(PMax-PMin)/i，温度T′和水量M′对应的气体流速F′
Figure GDA0003497205660000062
其中F′nn为气体流速F值，nn仅表示下标，F′nn与P0情况下的Fnn下标一致，具体的值不同。
同样的还需要测得加热装置的功率为P0+(PMax-PMin)j/i时，温度T和水量M对应的气体流速F的数值如表3所示，在本实施例子中，n＝5，因此需要测得加热装置的功率为P0+(PMax-PMin)2/5、P0+(PMax-PMin)3/5、P0+(PMax-PMin)4/5、P0+(PMax-PMin)下的温度T″和水量M″对应的气体流速F″。
表3：功率为P0+(PMax-PMin)j/i，温度T″和水量M″对应的气体流速F″
Figure GDA0003497205660000071
表4：功率为Pn，温度T″′和水量M″′对应的气体流速F″′
Figure GDA0003497205660000072
表4记录了加热装置功率为Pn时，温度T″′和水量M″′对应的气体流速F″′。通过上述表格能够查询到不同功率下，加热装置温度T和水量M稳定时的气体流速为F。
作为优选的实施例，参照图3，所述查取温度表获取所需温度Tout的步骤如下：
S61:湿化器控制器获取目标档位的目标温度T0；
S62:湿化器控制器根据获取实时流速Fs，并比较Fs所在区间，
如果Fs(n-1)<Fs<Fs(n+1),继续获取稳定温度Ts，并比较Ts所在的区间；
如果Fs不满足Fs(n-1)<Fs<Fs(n+1)，继续在温度表中获取Fs的值；
S63：在Ms(n-1)，Ms(n+1)及Ts(n-1)，Ts(n+1))之间判断目标温度T0是否在该区间内；
如果目标温度大于该区间内温度，湿化器控制器则控制即热装置增大实时温度；
如果目标温度小于该区间内温度，湿化器控制器则控制加热装置减小实时温度；
如果满足在该温度区间内，湿化器控制器则调节加热装置到目标温度对应的加热板所需温度Tout。
作为优选的实施例，所述温度表通过测量所得，所述温度表存储在湿化器控制器内。
作为优选的实施例，所述温度表为在水盒质量为M0-Mn时，稳定温度为T0-Tn和气体流速为F0-Fn一一对应的输出所需温度Tout表具体如表5所示。
表5：水盒水量为M0时，温度T和气体流速F对应的所需温度
Figure GDA0003497205660000081
其中，n，nn仅为下标，用于区别不同气体流速F，不同温度T下的数值。
本发明的实施例提供一种温度开环控制的方法，通过引入压力检测装置检测水盒中的水量，然后通过查表法可以获取气体流速，进一步通过查表的方式得到所需温度，以及在所需温度下气体流速，温度与水盒内水量的关系。使得在相同的温度下，不同气体流速下输出气体的温度和湿化能达到基本一致，使得湿化器上无需外置的温度和气体流速检测模块，也能达到精确的温度控制，节约了设备制造成本，同时也使得该设备的操作简单实用。
实施例2：呼吸支持设备
参照图4，本发明还提供一种采用上述呼吸支持设备湿化器温度控制方法的呼吸支持设备，包括呼吸支持设备本体、湿化器、湿化器控制器，所述湿化器与呼吸支持设备本体通过呼吸管路连接，所述湿化器通过加温管路与患者端连接，所述湿化器控制器用于控制湿化器的湿化量和温度的产生，所述湿化器包括水盒，所述水盒内设有加热装置和压力检测装置，所述加热装置上设有温度检测装置。
作为优选的实施例，所述湿化器控制器上还设有用于存储气体流速Fsn与水盒质量M0-Mn、加热装置温度T0-Tn关系数组的第一存储器和用于存储目标温度Tout与气体流速F0-Fn、水盒内水的质量M0-Mn的关系数组的第二存储器。
作为优选的实施例，所述加热装置为加热板，用于加热水盒内的水，使得通过水盒内的气管内的气体被加热。
作为优选的实施例，所述压力检测装置为压力传感器，所述压力传感器通过F＝Mg来检测水盒内水的质量。
作为优选的实施例，所述温度检测装置为温度传感器，用于检测所述加热板的温度，并把检测到的温度反馈给湿化器控制，以控制输出气体的温度。
本发明的工作原理：由于本发明的湿化器无外置的气体温度检测和气体流速检测模块，仅有一湿化器主机，能通过湿化器主机上加热装置的温度检测装置去控制呼吸气体的温度，然而水盒内不同水量，呼吸气体不同的流速都会导致加热装置相同的温度情况下，呼吸气体的温度不同，本发明在湿化器主机的基础上增加压力检测装置测量湿化器水盒内水的质量，通过水盒内水的质量和加热装置的温度检测装置检测，来计算气体气体流速，从而控制湿化器输出气体的温度，间接控制湿化器输出气体的温湿度的目的。
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度控制方法，其特征在于，其步骤包括：
S1:开启湿化器主机，设定初始目标档位，其中，每个档位对应一个目标温度；
S2：湿化器控制器获取目标档位的目标温度T0；
S3:压力检测装置采集湿化器内水盒的压力差，反馈给湿化器控制器，所述湿化器控制器计算出水盒内水量M0；
S4:湿化器控制器根据获取的目标温度T0和水盒内质量M0，控制水盒内的加热装置的功率为P，同时获取当前功率P下加热装置瞬时温度T和稳定温度Ts；
S5:湿化器控制器根据稳定温度Ts和M0，通过查取流速表获取实时气体流速Fs；
S6:湿化器控制器根据稳定温度Ts得到实时气体流速Fs，通过查取温度表或者通过温度检测装置得到所需温度Tout；
S7:湿化器控制器根据步骤S6获取的所需温度Tout和实时气体流速Fs，控制加热装置的输出功率。
2.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述查取流速表获取实时流速Fsn的步骤如下：
S51:湿化器控制器控制加热装置的输出功率为Ps对应的流速表中的气体流速为Fs，其中，Ps为加热装置的任意输出功率，Fs为在加热装置在输出功率为Ps时的任意气体流速；
S52:通过压力检测装置获取水盒内水量Ms，获取并比较Ms所在的区间,
如果Ms(n-1)<Ms<Ms(n+1))继续比较获取Ts所在的区间；
如果Ms不满足Ms(n-1)<Ms<Ms(n+1)，继续在流速表中获取Ms的值；
其中，Ms是实时水盒内水的任一质量，n为流速表中不同水盒质量的序列角标；
S53：通过温度检测装置获取加热装置的温度Ts，获取并比较Ts所在的区间,
如果Ts(n-1)<Ts<Ts(n+1)继续比较获取Ts所在的区间；
如果Ts不满足Ts(n-1)<Ts<Ts(n+1)，继续在流速表中获取Ts的值，其中,Ts为加热装置中的任一稳定温度，n为流速表中不同温度的序列角标；
S54：在Ms(n-1)，Ms(n+1)及Ts(n-1)，Ts(n+1)之间线性拟合获取气体流速Fsn。
3.根据权利要求2所述的一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其特征在于，所述步骤S51、S52、S53和S53中，所述流速表为通过测量所得，流速表存储在湿化器控制器内。
4.根据权利要求2所述的一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其特征在于，所述步骤S51的输出功率Ps选取为P0、P0+(PMax-PMin)/i、P0+(PMax-PMin)j/i、…Pn，其中P0为初始功率，PMin即为加热装置不工作时的功率，PMax为加热装置满功率工作时的功率，i为选取功率的个数，j为i中的任意值。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其特征在于，所述S51、S52、S53和S53中的流速表为加热装置在P0,P0+(PMax-PMin)/i、P0+(PMax-PMin)j/i、…Pn中任一功率下，水盒质量为M0-Mn，加热装置的温度为T0-Tn下一一对应得到的气体流速Fsn。
6.根据权利要求1所述的一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述查取温度表获取所需温度Tout的步骤如下：
S61:湿化器控制器获取目标档位的目标温度T0；
S62:湿化器控制器根据获取实时流速Fs，并比较Fs所在区间，
如果Fs(n-1)<Fs<Fs(n+1),继续获取稳定温度Ts，并比较Ts所在的区间；
如果Fs不满足Fs(n-1)<Fs<Fs(n+1)，继续在温度表中获取Fs的值；
S63：在Ms(n-1)，Ms(n+1)及Ts(n-1)，Ts(n+1))之间判断目标温度T0是否在该区间内；
如果目标温度大于该区间内温度，湿化器控制器则控制即热装置增大实时温度；
如果目标温度小于该区间内温度，湿化器控制器则控制加热装置减小实时温度；
如果满足在该温度区间内，湿化器控制器则调节加热装置到目标温度对应的加热板所需温度Tout。
7.根据权利要求1或6中所述的一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其特征在于，所述温度表通过测量所得，所述温度表存储在湿化器控制器内。
8.根据权利要求1或6中所述的一种呼吸支持设备湿化器温度控制方法，其特征在下于，所述温度表为在水盒质量为M0-Mn时，稳定温度为T0-Tn和气体流速为F0-Fn一一对应的输出所需温度Tout表，其中，n为下标，用于区别不同气体流速F，不同温度T的数值。
9.一种采用权利要求1-8任意一项所述的呼吸支持设备湿化器温度控制方法的呼吸支持设备，其特征在于，包括呼吸支持设备本体、湿化器、湿化器控制器，所述湿化器与呼吸支持设备本体通过呼吸管路连接，所述湿化器通过加温管路与患者端连接，所述湿化器控制器用于控制湿化器的湿化量和温度的产生，所述湿化器包括水盒，所述水盒内设有加热装置和压力检测装置，所述加热装置上设有温度检测装置。
10.根据权利要求9所述的呼吸支持设备，其特征在于，所述湿化器控制器上还设有用于存储气体流速Fsn与水盒质量M0-Mn、加热装置温度T0-Tn关系数组的第一存储器和用于存储目标温度Tout与气体流速F0-Fn、水盒内水的质量M0-Mn的关系数组的第二存储器。
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