CN112190801A - 一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法,该氧气流量控制系统包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路,其中:呼吸支持设备主机包括处理器,比例阀和流量传感器分别与处理器通信连接,流量传感器用于实时检测自呼吸支持设备主机输出氧气至进气管路的氧流量,处理器根据流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小;流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器,形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制,提高用户端氧气流量的控制精度。
Description
技术领域
本发明属于呼吸支持设备技术领域,具体涉及一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法。
背景技术
无创呼吸机一类的呼吸支持设备或高流量无创呼吸湿化治疗仪一类的呼吸支持设备在为用户供气时,经常需要加入氧气。用户的呼吸状态的不同,供气流量时刻都在变化,供氧流量跟随用户的呼吸状态时刻发生变化,保证用户需要的氧气流量。呼吸支持设备对氧气流量控制要迅速到达用户端所需要的流量,才能及时跟随用户的呼吸状态,保证呼吸支持设备的使用效果。现有的呼吸支持设备的氧气流量的控制方法,根据流量传感器检测氧气流量,对比用户端的氧气流量,控制比例阀达到用户端需要的氧气流量。该控制方法需要时间达到所需要的流量,调节时间长,氧气流量控制不及时,降低用户的使用效果。
中国专利申请CN105963837A公开了一种空氧混合控制的呼吸机及控制方法,该方法采用基于氧气流量和电压的双闭环控制系统实现对氧气阀门的控制,提高呼吸机空氧混合控制的精度。但该方法仅提高呼吸机的空氧混合控制精度,未控制用户端的氧气流量和氧气流量的精度。
发明内容
为了克服现有技术中的问题,本发明提供一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法,旨在解决现有的呼吸支持设备用户端的氧气流量控制延时、氧气流量控制精度低的问题。
为了实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
本发明提供一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统,包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路,其中:
所述呼吸支持设备主机包括处理器,所述比例阀和流量传感器分别与所述处理器通信连接,所述流量传感器用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧流量,所述处理器根据所述流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小;
所述流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器,形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制。
进一步地,氧气流量控制系统还包括恒流源模块,所述恒流源模块与所述处理器通信连接,所述处理器根据进气管路的氧流量计算所述恒流源模块的控制量,进而控制所述比例阀的孔径大小。
进一步地,氧气流量控制系统还包括设置于所述进气管路的氧气压力传感器,所述氧气压力传感器与所述处理器通信连接,用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧压力。
本发明还提供一种呼吸支持设备的氧气流量控制方法,包括:
S1,处理器初始化,根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F,启动比例阀;
S2,流量传感器实时采集进气管路的氧流量F1,将所述氧流量F1发送至处理器,处理器将采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对,通过模糊控制电路控制比例阀的孔径,进而调节所述进气管路内的氧流量;
S3,流量传感器再次实时采集进气管路的氧流量F2,将所述氧流量F2发送至处理器,处理器将采集的氧流量F2与标准氧流量F进行比对:
当ΔF=F2-F的偏差值在预设的范围内,向用户端输出稳定的氧流量;
S4,流量传感器实时检测进气管路的氧流量,处理器判断进气管路的氧流量是否发生变化;
若是,则返回步骤S1循环执行步骤S2、S3和S4;
若否,则返回步骤S3,向用户端输出稳定的氧流量。
进一步地,所述步骤S2包括:
S21,预设模糊控制电路中,控制比例阀的孔径大小与进气管路的氧流量的曲线关系图;
S22,处理器将流量传感器采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对,处理器微调比例阀的孔径;
S23,若F1>F,则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径减小,通过控制比例阀进而减小进气管路的氧流量;
S24,若F1<F,则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径增大,通过控制比例阀进而增大进气管路的氧流量。
进一步地,所述步骤S21还包括:
S211,设置固定氧气源压力,仿真模拟比例阀的控制电流与进气管路的氧流量曲线关系图;
S212,设置固定氧气源压力,仿真模拟进气管路的氧气源压力与进气管路的氧流量曲线关系图。
进一步地,所述步骤S211包括:
S2111,通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境,设置固定氧气源的标准压力P;
S2112,启动比例阀,氧气压力传感器实时采集S时刻进气管路的压力值,压力值对应的比例阀的控制电流IS,进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线:F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1,其中:IS>I;
P为固定氧气源的标准压力;
IS为S时刻比例阀的控制电流;
F(I)为固定氧气源的标准压力P时,电流为I对应的氧流量;
I为比例阀的启动电流;
A1、B1、C1为对应二次方程式的系数,根据实验测试数据拟合得出。
进一步地,所述步骤S212包括:
S2111,通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境,设置固定氧气源的标准压力P;
S2112,启动比例阀,氧气压力传感器实时采集S时刻进气管路的压力值,压力值对应的比例阀的控制电流IS,进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线:F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1,其中:IS>I;
P为固定氧气源的标准压力;
IS为S时刻比例阀的控制电流;
F(I)为固定氧气源的标准压力P时,电流为I对应的氧流量;
I为比例阀的启动电流;
A1、B1、C1为对应二次方程式的系数,根据实验测试数据拟合得出;
S2113,根据步骤S2112得到的进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线,计算通过比例阀的氧气源压力和对应的进气管路的氧流量关系曲线:
F=F(I)+F(ΔP),ΔP=P-P1,从而得到I=F(P,F);
F为标准压力值P对应的进气管路的氧流量;
I为在通过比例阀流量为F时需要的电流;
P1为氧气压力传感器检测到的氧气源压力;
S2114,再根据恒流源模块输出电流与处理器控制量的关系,处理器计算得出控制比例阀对应的控制量,比例阀的孔径增大或减小,从而形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制。
进一步地,所述步骤S1中,根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F,包括:
处理器初始化时,预设不同的时间段,根据不同的时间段设定对应的标准压力值;或者,根据用户的个体差异,自定义当前用户的标准压力值。
本发明的有益效果如下:
本发明的氧气流量控制系统:
(1)包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路,流量传感器用于实时检测自呼吸支持设备主机输出氧气至进气管路的氧流量,处理器根据流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小。比例阀属于电流型控制器件,氧气流量控制系统供给比例阀多大电流,则瞬间完成导通多大孔径,这样避免氧气在供气端或进气管路输送带来的时间延时;同样,用户端通过比例阀泄放气体,避免因气体在进气管路传输带来的时间延时,提高用户端氧气流量的控制精度。
(2)流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器,形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制,提高用户端氧气流量的控制精度。
本发明的氧气流量控制方法:
流量传感器实时检测、采集进气管路的氧流量,处理器判断进气管路的氧流量是否发生变化;若发生变化,则返回处理器初始化,流量传感器再次采集进气管路的氧流量,将采集的氧流量与标准氧流量进行比对,在预设的偏差值范围内,通过模糊控制电路控制比例阀的孔径,进而调节进气管路的氧流量,向用户端输出稳定的氧流量。
附图说明
图1为本发明的氧气流量控制系统的结构框图;
图2为本发明的氧气流量控制方法的流程示意图;
图3为本发明的比例阀的控制电流与氧流量的曲线关系图;
图4为图3中比例阀的氧气源压力与氧流量的曲线关系图。
附图标记如下:
1、呼吸支持设备主机;2、模糊控制电路;3、比例阀;4、流量传感器;5、进气管路;6、处理器;7、恒流源模块;8、氧气压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。
参照图1,本发明提供一种用于呼吸支持设备的氧气流量控制系统,包括呼吸支持设备主机1、模糊控制电路2、比例阀3、流量传感器4和进气管路5,其中:
呼吸支持设备主机1包括处理器6,比例阀3和流量传感器4分别与处理器6通信连接,流量传感器4用于实时检测自呼吸支持设备主机1输出氧气至进气管路5的氧流量,处理器6根据流量传感器4检测的流量值调节比例阀3的孔径大小;
流量传感器4和模糊控制电路2分别将进气管路5中的氧流量、控制比例阀3的电流反馈给处理器6,形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制。
具体地,氧气流量控制系统应用于无创呼吸机一类的呼吸支持设备或高流量无创呼吸湿化治疗仪一类的呼吸支持设备中。处理器6包括检测模块和算法模块。流量传感器4实时检测进气管路5的氧气流量,将检测的氧气流量发送至处理器6,处理器6根据流量传感器4检测的流量值调节比例阀3的孔径大小,进而调节进气管路5的流量。
比例阀3和流量传感器4分别与处理器6通过数字接口或模拟接口通信连接。流量传感器4用于实时检测自呼吸支持设备主机1输出氧气至进气管路5的氧流量,处理器6根据流量传感器4检测的流量值调节比例阀3的孔径大小,进而控制呼吸支持设备输出端所需要的氧气流量,保证输出氧气流量的精度。
流量传感器4和模糊控制电路2分别将进气管路5中的氧流量、控制比例阀3的电流反馈给处理器6,形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制。
比例阀3的导通电流越大,进气管路2的导通电流越大;比例阀3的导通电流和流量传感器4两者作为闭环控制条件,采用双闭环控制。根据通过比例阀3的电流和流量的关系,计算用户端需要的控制比例的电流大小。采用模糊控制电路2控制比例阀3瞬间达到用户端需要的流量,同时采集流量传感器4的数值;再次通过模糊控制电路微调比例阀3的控制量,进一步保证用户端氧气流量的控制精度。
比例阀3属于电流型控制器件,导通电流越大,比例阀3内部开关孔径打开越大,通过其内部的流量越大;当氧气流量控制系统供给比例阀3多大电流,则瞬间完成导通多大孔径,这样避免氧气在供气端或进气管路2输送带来的时间延时;同样,用户端通过比例阀3泄放气体,避免因气体在进气管路2传输带来的时间延时,提高用户端氧气流量的控制精度。
本方案中,作为上述技术方案的进一步改进,氧气流量控制系统还包括恒流源模块7,恒流源模块7与处理器6通信连接,处理器6根据进气管路2的氧流量计算恒流源模块7的控制量,进而控制比例阀3的孔径大小。
恒流源模块7与处理器6通过数字接口或模拟接口通信连接。处理器6通过恒流源模块7控制比例阀3的孔径大小。
本方案中,作为上述技术方案的进一步改进,氧气流量控制系统还包括设置于进气管路2的氧气压力传感器8,氧气压力传感器8与处理器6通信连接,用于实时检测自呼吸支持设备主机1输出氧气至进气管路2的氧压力。
优选地,氧气压力传感器8靠近用户端的进气管路2,提高氧气压力传感器8的检测精度。氧气压力传感器8与处理器6通过数字接口或模拟接口通信连接。氧气压力传感器8实时采集进气管路2的氧压力,将采集的氧压力值发送到处理器6,处理器6的算法模块通过实时采集的氧压力值进行检测和比对计算,监控进气管路2的氧压力变化。
本发明还提供一种用于呼吸支持设备的氧气流量控制方法,包括:
S1,处理器6初始化,根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F,启动比例阀3;
可选为,模式一:预设不同的时间段,如早、中、晚的不同时间段、不同时间段对应的时间范围。根据不同的时间范围设定对应的供气流量F。
模式二:根据用户的个体差异,自定义当前用户端需要的供气流量F。如采集不同年龄段呼吸状态良好的样本数据,根据不同年龄段的范围设定对应的供气流量F。
S2,流量传感器4实时采集进气管路5的氧流量F1,将氧流量F1发送至处理器6,处理器6将采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对,通过模糊控制电路2控制比例阀3的孔径,进而调节进气管路5内的氧流量;
S3,流量传感器4再次实时采集进气管路5的氧流量F2,将氧流量F2发送至处理器6,处理器6将采集的氧流量F2与标准氧流量F进行比对:
当ΔF=F2-F的偏差值在预设的范围内,向用户端输出稳定的氧流量;
流量传感器4将实时采集的进气管路5的氧流量F1发送至处理器6的算法模块,处理器6将采集的氧流量F1和标准氧流量F进行计算比对,当ΔF=F2-F的偏差值在预设的范围内,向用户端输出稳定的氧流量。“预设的范围”与控制系统的精度相关;当控制系统的精度高时,ΔF=F2-F的偏差值越小。当控制系统的精度低时,ΔF=F2-F的偏差值越大。处理器6初始化时,设定相应的偏差值,当ΔF=F2-F的偏差值在预设的范围内,向用户端输出稳定的氧流量。
S4,流量传感器4实时检测进气管路5的氧流量,处理器6判断进气管路5的氧流量是否发生变化;
若是,则返回步骤S1循环执行步骤S2、S3和S4;
若否,则返回步骤S3,向用户端输出稳定的氧流量。
流量传感器4实时检测、采集进气管路5的氧流量,处理器6判断进气管路5的氧流量是否发生变化;若发生变化,则返回步骤S1,处理器6初始化,根据用户端需要的氧流量,选择不同的模式,设定标准氧流量,再次启动比例阀3;依次运行步骤S2、S3和S4。若不发生变化,则返回步骤S3,向用户端输出稳定的氧流量。
本方案中,作为上述技术方案的进一步改进,步骤S2包括:
S21,预设模糊控制电路2,控制比例阀3的孔径大小与进气管路5的氧流量的曲线关系图;
S22,处理器6将流量传感器4采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对,处理器6微调比例阀3的孔径;
S23,若F1>F,则处理器6通过模糊控制电路2控制比例阀3的孔径减小,通过控制比例阀3进而减小进气管路5的氧流量;
S24,若F1<F,则处理器6通过模糊控制电路2控制比例阀3的孔径增大,通过控制比例阀3进而增大进气管路5的氧流量。
具体地,根据氧气流量控制系统的控制精度,预设模糊控制电路2的控制过程,流量传感器4实时采集进气管路5的氧流量样本数据,通过处理器6计算氧流量对应的比例阀3的孔径大小。根据多个样本数据,得到比例阀3的孔径大小与进气管路5的氧流量的曲线关系图。
处理器6将流量传感器4采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对,处理器6微调比例阀3的孔径大小,提高用户端的氧气流量控制精度。
若F1>F,则处理器6通过模糊控制电路2控制比例阀3的孔径减小,减小进气管路5的氧流量。
若F1<F,则处理器6通过模糊控制电路2控制比例阀3的孔径增大,增大进气管路5的氧流量。
本实施例中,处理器6通过恒流源模块7控制比例阀3的孔径减小或增大,进而减少或增加进气管路5的氧流量。
本方案中,作为上述技术方案的进一步改进,步骤S21还包括:
S211,设置固定氧气源压力,仿真模拟比例阀3的控制电流与进气管路5的氧流量曲线关系图;
S212,设置固定氧气源压力,仿真模拟进气管路5的氧气源压力与进气管路5的氧流量曲线关系图。
具体地,设置固定氧气源压力,通过实验仿真模拟呼吸支持设备进气管路5和用户端真实的应用环境,得到比例阀3的控制电流与进气管路5的氧流量曲线关系图,进气管路5的氧气源压力与进气管路5的氧流量曲线关系图,将得到的曲线关系图存储于模糊控制电路2。
本方案中,作为上述技术方案的进一步改进,步骤S211包括:
S2111,通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境,设置固定氧气源的标准压力P;
S2112,启动比例阀3,氧气压力传感器8实时采集S时刻进气管路5的压力值,压力值对应的比例阀3的控制电流IS,进气管路5的氧流量与比例阀3的控制电流的对应关系曲线:F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1,其中:IS>I;
P为固定氧气源的标准压力;
IS为S时刻比例阀的控制电流;
F(I)为固定氧气源的标准压力P时,电流为I对应的氧流量;
I为比例阀的启动电流;
A1、B1、C1为对应二次方程式的系数,根据实验测试数据拟合得出。
具体地,步骤S2111,通过实验模拟仿真呼吸支持设备的氧流量的使用环境,设置固定氧气源的标准压力P;在处理器6初始化时,根据实际的使用情况或用户的个体差异,设置不同的模式,不同的模式对应设置不同的标准压力P。
步骤S2112,启动比例阀3,氧气压力传感器8实时采集S时刻进气管路5的压力值,S为时间变量。
在具体的实施例中,氧气压力传感器8实时采集进气管路5的压力值,至少三组样本数据,每组样本数据的压力值对应比例阀3的控制电流。将样本数据的进气管路5的氧流量与比例阀3的控制电流制成对应的关系曲线:
F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1,其中,IS>I;
I为比例阀3的启动电流,逐渐增大比例阀3的控制电流IS。根据控制系统的控制精度,设置的样本数据越多,得到的关系曲线的精度越高。
本方案中,作为上述技术方案的进一步改进,步骤S212包括:
S2111,通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境,设置固定氧气源的标准压力P;
S2112,启动比例阀3,氧气压力传感器8实时采集S时刻进气管路5的压力值,压力值对应的比例阀3的控制电流IS,进气管路5的氧流量与比例阀3的控制电流的对应关系曲线:F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1,其中:IS>I;
P为固定氧气源的标准压力;
IS为S时刻比例阀3的控制电流;
F(I)为固定氧气源的标准压力P时,电流为I对应的氧流量;
I为比例阀3的启动电流;
A1、B1、C1为对应二次方程式的系数,根据实验测试数据拟合得出;
S2113,根据步骤S2112得到的进气管路5的氧流量与比例阀3的控制电流的对应关系曲线,计算通过比例阀3的氧气源压力和对应的进气管路5的氧流量关系曲线:F=F(I)+F(ΔP),ΔP=P-P1,从而得到I=F(P,F);
F为标准压力值P对应的进气管路5的氧流量;
I为在通过比例阀3流量为F时需要的电流;
P1为氧气压力传感器8检测到的氧气源压力;
S2114,再根据恒流源模块7输出电流与处理器6控制量的关系,处理器6计算得出控制比例阀3对应的控制量,比例阀3的孔径增大或减小,从而形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制。
上述步骤S2112得到进气管路5的氧流量与比例阀3的控制电流的关系曲线,F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1。在此关系曲线的基础上,采集比例阀3的氧气源压力和对应的进气管路5的氧流量样本数据,制成对应的关系曲线图:
F=F(I)+F(ΔP),ΔP=P-P1,从而得到I=F(P,F),进气管路5的氧流量I、氧流量对应的氧气源压力P与比例阀3的控制电流的函数关系式,形成一个基于比例阀的氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制,提高氧气流量的控制精度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统,其特征在于,包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路,其中:
所述呼吸支持设备主机包括处理器,所述比例阀和流量传感器分别与所述处理器通信连接,所述流量传感器用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧流量,所述处理器根据所述流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小;
所述流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器,形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制。
2.根据权利要求1所述的氧气流量控制系统,其特征在于,还包括恒流源模块,所述恒流源模块与所述处理器通信连接,所述处理器根据进气管路的氧流量计算所述恒流源模块的控制量,进而控制所述比例阀的孔径大小。
3.根据权利要求1所述的氧气流量控制系统,其特征在于,还包括设置于所述进气管路的氧气压力传感器,所述氧气压力传感器与所述处理器通信连接,用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧压力。
4.一种呼吸支持设备的氧气流量控制方法,其特征在于,包括:
S1,处理器初始化,根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F,启动比例阀;
S2,流量传感器实时采集进气管路的氧流量F1,将所述氧流量F1发送至处理器,处理器将采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对,通过模糊控制电路控制比例阀的孔径,进而调节所述进气管路内的氧流量;
S3,流量传感器再次实时采集进气管路的氧流量F2,将所述氧流量F2发送至处理器,处理器将采集的氧流量F2与标准氧流量F进行比对:
当ΔF=F2-F的偏差值在预设的范围内,向用户端输出稳定的氧流量;
S4,流量传感器实时检测进气管路的氧流量,处理器判断进气管路的氧流量是否发生变化;
若是,则返回步骤S1循环执行步骤S2、S3和S4;
若否,则返回步骤S3,向用户端输出稳定的氧流量。
5.根据权利要求4所述的氧气流量控制方法,其特征在于,所述步骤S2包括:
S21,预设模糊控制电路中,控制比例阀的孔径大小与进气管路的氧流量的曲线关系图;
S22,处理器将流量传感器采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对,处理器微调比例阀的孔径;
S23,若F1>F,则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径减小,通过控制比例阀进而减小进气管路的氧流量;
S24,若F1<F,则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径增大,通过控制比例阀进而增大进气管路的氧流量。
6.根据权利要求5所述的氧气流量控制方法,其特征在于,所述步骤S21还包括:
S211,设置固定氧气源压力,仿真模拟比例阀的控制电流与进气管路的氧流量曲线关系图;
S212,设置固定氧气源压力,仿真模拟进气管路的氧气源压力与进气管路的氧流量曲线关系图。
7.根据权利要求6述的氧气流量控制方法,其特征在于,所述步骤S211包括:
S2111,通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境,设置固定氧气源的标准压力P;
S2112,启动比例阀,氧气压力传感器实时采集S时刻进气管路的压力值,压力值对应的比例阀的控制电流IS,进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线:F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1,其中:IS>I;
P为固定氧气源的标准压力;
IS为S时刻比例阀的控制电流;
F(I)为固定氧气源的标准压力P时,电流为I对应的氧流量;
I为比例阀的启动电流;
A1、B1、C1为对应二次方程式的系数,根据实验测试数据拟合得出。
8.根据权利要求6所述的氧气流量控制方法,其特征在于,所述步骤S212包括:
S2111,通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境,设置固定氧气源的标准压力P;
S2112,启动比例阀,氧气压力传感器实时采集S时刻进气管路的压力值,压力值对应的比例阀的控制电流IS,进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线:F(IS)=A1×IS 2+B1×IS+C1,其中:IS>I;
P为固定氧气源的标准压力;
IS为S时刻比例阀的控制电流;
F(I)为固定氧气源的标准压力P时,电流为I对应的氧流量;
I为比例阀的启动电流;
A1、B1、C1为对应二次方程式的系数,根据实验测试数据拟合得出;
S2113,根据步骤S2112得到的进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线,计算通过比例阀的氧气源压力和对应的进气管路的氧流量关系曲线:F=F(I)+F(ΔP),ΔP=P-P1,从而得到I=F(P,F);
F为标准压力值P对应的进气管路的氧流量;
I为在通过比例阀流量为F时需要的电流;
P1为氧气压力传感器检测到的氧气源压力;
S2114,再根据恒流源模块输出电流与处理器控制量的关系,处理器计算得出控制比例阀对应的控制量,比例阀的孔径增大或减小,从而形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统,进而对用户端的氧流量进行控制。
9.根据权利要求1所述的氧气流量控制方法,其特征在于,所述步骤S1中,根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F,包括:
处理器初始化时,预设不同的时间段,根据不同的时间段设定对应的标准压力值;或者,根据用户的个体差异,自定义当前用户的标准压力值。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115033036A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-09 | 苏州仁甬得物联科技有限公司 | 一种精密可调式中药蒸汽支持系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103182118A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 北京谊安医疗系统股份有限公司 | 一种氧气流量监测方法及设备 |
CN105963837A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-09-28 | 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 | 一种空氧混合控制的呼吸机及控制方法 |
CN108498930A (zh) * | 2018-03-31 | 2018-09-07 | 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 | 呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法 |
CN109498952A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-22 | 深圳市科曼医疗设备有限公司 | 呼吸机比例阀流量控制方法、装置、计算机设备 |
CN110051454A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-07-26 | 深圳市瑞沃德生命科技有限公司 | 呼吸机的通气控制方法 |
CN211512996U (zh) * | 2019-12-12 | 2020-09-18 | 山东氢智慧生物科技有限公司 | 一种具有治疗作用的呼吸机 |
-
2020
- 2020-09-27 CN CN202011030690.7A patent/CN112190801A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103182118A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 北京谊安医疗系统股份有限公司 | 一种氧气流量监测方法及设备 |
CN105963837A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-09-28 | 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 | 一种空氧混合控制的呼吸机及控制方法 |
CN108498930A (zh) * | 2018-03-31 | 2018-09-07 | 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 | 呼吸辅助设备比例阀的流量控制方法 |
CN109498952A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-22 | 深圳市科曼医疗设备有限公司 | 呼吸机比例阀流量控制方法、装置、计算机设备 |
CN110051454A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-07-26 | 深圳市瑞沃德生命科技有限公司 | 呼吸机的通气控制方法 |
CN211512996U (zh) * | 2019-12-12 | 2020-09-18 | 山东氢智慧生物科技有限公司 | 一种具有治疗作用的呼吸机 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115033036A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-09 | 苏州仁甬得物联科技有限公司 | 一种精密可调式中药蒸汽支持系统 |
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