CN113244496A - 呼吸机输出氧浓度控制方法及呼吸机输入气源对氧气输出浓度贡献值的计算方法 - Google Patents

呼吸机输出氧浓度控制方法及呼吸机输入气源对氧气输出浓度贡献值的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了呼吸机输出氧浓度控制方法，根据设定的呼吸机整体输出的潮气量、氧浓度和两路输入气体的各自氧浓度及吸气时间，可以计算出两个比例阀的各自的最终潮气量和打开时间，再根据潮气量的检测和反馈，对不同的比例阀的输出潮气量与计算值之间的误差进行微调，直到每个比例阀的输出潮气量均能符合计算值为止。这样呼吸机的输出气体，不需要采用氧浓度的检测和反馈，就能满足所设定的输出氧浓度，不需要采用高精度比例阀，也不必要将比例阀的输入压力调到一样来保证各个比例阀输出的一致性，减少了呼吸机使用时的调试时间，提高了抢救速度和效率，降低了产品成本。

Description

呼吸机输出氧浓度控制方法及呼吸机输入气源对氧气输出浓 度贡献值的计算方法
技术领域
本发明涉及技术领域，特别是涉及呼吸机输出氧浓度控制方法及呼吸机输入气源对氧气输出浓度贡献值的计算方法。
背景技术
目前医用呼吸机分为治疗呼吸机和急救呼吸机，其对输出氧浓度的控制方法也不相同。
治疗呼吸机一般均配置了空压机，这样，该种呼吸机有两种气源，一种是氧气，另一种是空气，可以使氧浓度的调节范围变广，可达到21％～100％。在氧气气源和空气气源之后会各配置一只恒压阀，每只恒压阀后各配置一只高精度比例阀，为达到输出氧浓度准确，要将两只恒压阀输出压力(也就是两只比例阀的输入压力)调到一样，同时还要求两只高精度比例阀输出精准度高度一致，才能保证输出氧浓度的准确性。
急救呼吸机中一般均不配置空压机或涡轮，主要是利用氧气气源和文丘里装置产生空氧混合气体，最低氧浓度高于21％，一般达到40％～45％。这种呼吸机中，氧浓度的调节又分为两种方式：一是氧浓度要靠电磁阀和机械阀联合调节，操作者调节氧浓度机械阀，这种方式氧浓度调节只能在一个范围内，控制不是很准；另一是用几个电磁阀或比例阀同步协作，共同控制，参见CN201611009984对比一种呼吸机输出氧浓度控制方法(航天长峰)公开了可控比例阀以及PID控制系统，传感器检测进行检测。中国专利CN201010620699-一种呼吸机气体比例控制方法及装置；公开预设氧浓度调节输出氧浓度进行调节的电磁阀和比例阀协作。另外，中国专利CN201110326191呼吸机输出氧浓度的控制方法公开了通过分别调整呼吸机空气输入端和氧气输入端的可控流量比例阀，使其达到确定的空气流量a和氧气流量b。这就需要氧浓度检测和反馈回路，根据反馈，利用PID算法，对氧浓度进行调整。
但是由于检测是用电化学氧浓度传感器，要经过几个周期才能近似反映出当前氧浓度，不能实现同步实时调整，调节周期长，准确度低，而在调整氧浓度的过程中，往往会导致潮气量的变化，对潮气量又要进行适当检测、反馈、调整，整个氧浓度调整过程中要兼顾潮气量的调整，这种方式的控制有相当大的难度，往往还要经过几个周期乃至更长，才能使潮气量和氧浓度在规定的范围内，满足设定要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种根据设定的呼吸机整体输出的潮气量、氧浓度和两路输入气体的各自氧浓度及吸气时间(这个吸气时间可以直接设定或根据呼吸频率和吸呼比计算出)，可以计算出两个比例阀的各自的最终潮气量和打开时间，再根据潮气量的检测和反馈，对不同的比例阀的输出潮气量与计算值之间的误差进行微调，直到每个比例阀的输出潮气量均能符合计算值为止。这样呼吸机的输出气体，就能满足所设定的输出氧浓度的要求。
本发明所采用的技术方案是：呼吸机输出氧浓度控制方法，包括通过测量呼吸机输入气源的比例阀在单位时间内的若干个不同开度下对呼吸机输出潮气量的贡献值；随后，根据上述一一对应的比例阀的开度与贡献值，在平面坐标系内绘制出比例阀开度-贡献值曲线，供给呼吸机正常工作时调用。
更优地，呼吸机工作时，通过呼吸机当时的输入气源的氧浓度、呼吸机输出气体的氧浓度以及设定的输出潮气量，计算出呼吸机的比例阀的贡献值；
随后，呼吸机内的存储器按照比例阀的贡献值，在开度与贡献值曲线内调取对应的比例阀开度。
更优地，呼吸机工作时，直接设定或根据呼吸频率和吸呼比计算出吸气时间。
呼吸机输出氧浓度控制方法，设定输入气源I，氧浓度为b，通过依次连接比例阀I和混合腔为病人供气；
输入气源II，氧浓度为c，通过依次连接的比例阀II和混合腔为病人供气；
呼吸机输出氧浓度B和设定呼吸输出的潮气量为A；
在对输出氧浓度进行控制时按照如下步骤进行：
S100，获取比例阀I和比例阀II在单位时间内测量比例阀I和比例阀II在若干个不同开度的情况下输入气源I的氧浓度b对潮气量的单位时间贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的单位时间贡献值Y；
S200，根据得出的比例阀I和比例阀II在单位时间内不同开度下的一系列贡献值X和Y，在平面坐标系内绘制出单位时间内比例阀I开度-贡献值X曲线，以及单位时间内比例阀II-贡献值Y曲线，并且存储至呼吸机内的存储器内，供给呼吸机工作时调用；
S300,直接设定或根据呼吸频率和吸呼比计算出吸气时间t,将吸气时间t带入到下列计算公式，计算出比例阀I的打开时间tb,和比例阀II的打开时间tc:
tb＝(c-B)*t/(c-b)；
tc＝(B-b)*t/(c-b)；
S400，呼吸机工作时，通过呼吸机当时的输入气源I的氧浓度b、输入气源II的氧浓度c、呼吸机输出气体的设定氧浓度B以及设定的输出潮气量A1，按照下列公式计算出呼吸机的比例阀I和比例阀II的在打开时间tb以及tc内的贡献值X1、Y1：
X1＝(c-B)*A1/(c-b)；
Y1＝(B-b)*A1/(c-b)；
S401，根据步骤S400得出的比例阀I的贡献值X和比例阀II的贡献值Y，从呼吸机内的存储器内调取步骤S200中对应的贡献值X1和贡献值Y1对应的比例阀I和比例阀II的开度；
S500，按照步骤S300计算出的打开时间tb和tc控制比例阀I的打开时间和比例阀II的打开时间，按照步骤S401计算出的开度控制比例阀I和比例阀II的开度分别控制比例阀I和比例阀II的开度。
进一步地，步骤S100在进行输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X和输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y确定时，通过潮气量的传感器检测值以及贡献值X和贡献值Y的测量值反馈微调，具体调节方式是：
S101，先根据使用设定单位时间内潮气量A和氧浓度B，计算出比例阀I和比例阀II分别对应的贡献值X和贡献值Y，再根据总的吸气时间t计算出比例阀I和比例阀II的打开时间tb1以及tc1，随后根据打开时间tb1以及tc1和贡献值X1和贡献值Y1，调出比例阀I和比例阀II对应的开度；
S102，根据步骤S101得出的打开时间tb1以及tc1、比例阀I和比例阀II对应的开度控制呼吸机工作，测量实际贡献值X1和贡献值Y1；
S103，根据S102测量到的实际贡献值X1和贡献值Y1与计算得出的贡献值X和贡献值Y分别对比；
S104，比较贡献值X1和X的大小，以及Y1和Y的大小；
S105，如果X1〉X，则对应比例阀开度减小，Y1与Y比较和X1与X等同；
如果X1〈X，则对应比例阀开度增大，Y1与Y比较和X1与X等同；
如果X1与X，Y1与Y的差值在规定的误差范围内，则微调完成；否则循环对比。
进一步地，步骤S100在进行输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y时：
对每个比例阀I和比例阀II的输出潮气量行分别检测，并分别反馈，根据检测结果与计算结果进行对比，依据对比结果，再对相应比例阀I和比例阀II的开度进行微调，使实际输出的潮气量的贡献值与计算的相应潮气量的贡献值在误差范围内，也就是在可控的误差范围值内即可。
进一步地，S500，呼吸机内的控制系统控制比例阀I和比例阀II工作时，比例阀I和比例阀II不同时打开，要按顺序依次打开，当关闭一个，另一个才能打开。
进一步地，在急救呼吸机中，比例阀I或比例阀II与混合腔之间连接有文丘里装置，并且在文丘里装置的空气吸入口位置安装一个单向阀或者在混合腔的文丘里装置出去的气体输入位置安装一个单向阀。
呼吸机输入气源对潮气量的贡献值的计算方法，设定呼吸机的输入气源I，氧浓度为b，通过依次连接的恒压阀I、比例阀I和混合腔为病人供气；
呼吸机的输入气源II，氧浓度为c，通过依次连接的恒压阀II、比例阀II和混合腔为病人供气；
呼吸机输出氧浓度B和设定的呼吸机输出的潮气量A；
那么比例阀I和比例阀II分别在氧浓度为b的输入气源I对潮气量的贡献值X，氧浓度为c的输入气源II对潮气量的贡献值Y，列出如下方程：
(b*X+c*Y)/A＝B ⑴
X+Y＝A ⑵
根据方程⑴和⑵可解出，比例阀I和比例阀II对最终输出潮气量的贡献值X、Y为：
X＝(c-B)*A/(c-b)
Y＝(B-b)*A/(c-b)
其中：c≥b，b≥21％，c≤100％,而且：b≤B≤c)。
进一步地，贡献值X和贡献值Y用于在氧浓度输出过程中反向计算对应的比例阀I和比例阀II的开度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的呼吸机输出氧浓度控制方法，可以不用测量氧浓度，仅利用两个比例阀，无须测量氧浓度，不需进行氧浓度反馈调整，也不要求恒压阀的输出压力一样，更不需要配置高精度比例阀，只根据设定的呼吸频率、吸呼比、潮气量、氧浓度的值，经过精确计算，通过控制两个比例阀的开度和工作时间，准确地输出设定的氧浓度，满足病人的需要，就能使最终输出的气体的氧浓度符合设定要求，可以节省氧浓度测量装置。
同时，不需要采用高精度比例阀，也不必要将比例阀的输入压力调到一样来保证各个比例阀输出的一致性，减少了呼吸机使用时的调试时间，提高了抢救速度和效率，降低了产品成本。
附图说明
图1为呼吸机输出氧浓度控制流程图；
图2为呼吸机中双气源控制输出氧浓度的的方法的气路示意图；
图3为在带文丘里装置的急救呼吸机中控制输出氧浓度的方法的气路示意图；
图4为步骤S100在进行输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X和输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y确定时，通过潮气量的传感器检测值以及贡献值X和贡献值Y的计算出反馈微调的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，本发明实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图1为标准。
呼吸机输出氧浓度控制方法，包括通过计算呼吸机输入气源的比例阀在单位时间内的若干个不同开度下对呼吸机输出潮气量的贡献值；随后，根据上述一一对应的比例阀的开度与贡献值，在平面坐标系内拟合出比例阀开度-贡献值曲线，供给呼吸机正常工作时调用。
当呼吸机工作时，通过呼吸机当时的输入气源的氧浓度、呼吸机输出气体的氧浓度以及设定的输出潮气量，计算出呼吸机的比例阀的贡献值；
当呼吸机内的存储器按照比例阀的贡献值，在开度与贡献值曲线内调取对应的比例阀开度。
当呼吸机工作时，直接设定或根据呼吸频率和吸呼比计算出吸气时间。
如图1所示，呼吸机输出氧浓度控制方法，如图2所示的呼吸机控制输出氧浓度的方法的气路示意图，设定输入气源I1，氧浓度为b，通过依次连接的恒压阀I2、比例阀I3和混合腔4为病人供气；
输入气源II5，氧浓度为c，通过依次连接的恒压阀II6、比例阀II7和混合腔4为病人供气；
呼吸机输出氧浓度B和传感器8测得的呼吸机单位时间输出的潮气量为A；
在对输出氧浓度进行控制时按照如下步骤进行：
S100，获取比例阀I和比例阀II在单位时间内测量比例阀I和比例阀II，在若干个不同开度的情况下输入气源I的氧浓度b对潮气量的单位时间贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的单位时间贡献值；在具体实施过程中，步骤S100是用来在呼吸机出厂之前，厂家进行微调的方法和步骤，为呼吸机的后期使用提供了充分的准备。设定：
X＝(c-B)*A/(c-b)；
Y＝(B-b)*A/(c-b)；
S200，根据得出的比例阀I和比例阀II在单位时间内不同开度下的一系列贡献值X和Y，在平面坐标系内绘制出单位时间内比例阀I开度-贡献值X曲线，以及单位时间内比例阀II-贡献值Y曲线，并且存储至呼吸机内的存储器内，供给呼吸机工作时调用；
S300,直接设定或根据呼吸频率和吸呼比计算出吸气时间t,将吸气时间t
带入到下列计算公式，计算出比例阀I的打开时间tb,和比例阀II的打开时
间tc:
tb＝(c-B)*t/(c-b)；
tc＝(B-b)*t/(c-b)；
S400，呼吸机工作时，通过呼吸机当时的输入气源I的氧浓度b、输入气源II的氧浓度c、呼吸机输出气体的设定氧浓度B以及设定的输出潮气量A1，按照下列公式计算出呼吸机的比例阀I和比例阀II的在打开时间tb以及tc内
的贡献值X1、Y1：
X1＝(c-B)*A1/(c-b)；
Y1＝(B-b)*A1/(c-b)；
S401，根据步骤S400得出的比例阀I的贡献值X和比例阀II的贡献值Y，从呼吸机内的存储器内调取步骤S200中对应的贡献值X1和贡献值Y1对应的比例阀I和比例阀II的开度；
S500，按照步骤S300计算出的打开时间tb和tc控制比例阀I的打开时间和比例阀II的打开时间，按照步骤S401计算出的开度控制比例阀I和比例阀II的开度分别控制比例阀I和比例阀II的开度。
呼吸机输出氧浓度控制方法的步骤S100在进行输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X和输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y确定时，通过潮气量的传感器检测值以及贡献值X和贡献值Y的计算出反馈微调，具体调节方式是：
S101，先根据使用设定单位时间内潮气量A和氧浓度B，计算出比例阀I和比例阀II分别对应的贡献值X和贡献值Y，再根据总的吸气时间t计算出比例阀I和比例阀II的打开时间tb1以及tc1，随后根据打开时间tb1以及tc1和贡献值X1和贡献值Y1，调出比例阀I和比例阀II对应的开度；
S102，根据步骤S101得出的打开时间tb1以及tc1、比例阀I和比例阀II对应的开度控制呼吸机工作，测量实际贡献值X1和贡献值Y1；
S103，根据S102测量到的实际贡献值X1和贡献值Y1与计算得出的贡献值X和贡献值Y分别对比；
S104，比较贡献值X1和X的大小，以及Y1和Y的大小；
S105，如果X1〉X，则对应比例阀开度减小，Y1与Y比较和X1与X等同；
如果X1〈X，则对应比例阀开度增大，Y1与Y比较和X1与X等同；
如果X1与X，Y1与Y的差值在规定的误差范围内，则微调完成；否则循环对比。也就是说通过潮气量的检测，反复修正贡献值X和贡献值Y反馈，对比例阀I和比例阀II的输出实际潮气量与贡献值计算出的理论潮气量之间的误差进行微调，实现对贡献值X和贡献值Y的精确计算，从而测量值与理论值不断比较微调，是保证输出的潮气量和氧浓度，而单位时间内的贡献值和开度的一一对应，是通过出厂的检测，为了便于计算出的贡献值能找到一个对应的开度，实现第一次打开的开度，以后的就不再调用了，直到改变设定的潮气量或氧浓度，能够更好地贴合实际情况,提高了输出氧浓度的控制精度。
呼吸机输出氧浓度控制方法的步骤S100在进行输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y时：
对每个比例阀I和比例阀II的输出潮气量行分别检测，并分别反馈，根据检测结果与计算结果进行对比，依据对比结果，再对相应比例阀I和比例阀II的开度进行微调，使实际输出的潮气量的贡献值与计算的相应潮气量的贡献值在误差范围内，从而保证输出气体的氧浓度。
呼吸机输出氧浓度控制方法还包括S500，呼吸机内的控制系统控制比例阀I和比例阀II工作时，比例阀I和比例阀II不同时打开，要按顺序依次打开，当关闭一个，另一个才能打开，可以先打开比例阀I，关闭后，再打开比例阀II，也可以先打开比例阀II，关闭后，再打开比例阀I。
如图3所示，结合图2的控制流程图，呼吸机输出氧浓度控制方法使用在急救呼吸机输出氧浓度控制中，比例阀I3或比例阀II7与混合腔之间连接有文丘里装置10，并且在文丘里装置的空气吸入口位置安装一个单向阀9或者在混合腔的文丘里装置出去的气体输入位置安装一个单向阀9，其目的是为了是保证进入混合箱的气体，不能因为压力的变化，而再次向回倒流。
综上所述，本发明的呼吸机输出氧浓度控制方法，使用的比例阀I和比例阀II可以使用普通比例阀而不必使用高精度比例阀，同时，也没必要将两个恒压阀的输出压力调到一样，每台设备的每个比例阀I和比例阀II都要单独进行出厂前检测量，并记录。
其只需：在单位时间内测量两个比例阀各自在不同开度的情况下对最终输出潮气量的贡献值(这个贡献值的意思就是每个比例阀打开后通过各自的通道形成的最终潮气量的一部分，这一部分在此专利中特称其为对最终潮气量的贡献值，简称贡献值，所有比例阀的贡献值之和为最终潮气量)，并据此绘制成每个比例阀的“开度—贡献值”表，供控制程序调用和计算。利用“开度—贡献值”表，可以在“开度—贡献值”平面坐标内，根据试验测量的若干组数据拟合出相应曲线，从曲线中可以找出所有需要的其他未测试的点对应的值，这样就可以针对每一个单独的比例阀形成各自独立的数据，即在有效开度内在固定的时间内，每一个比例阀的开度与贡献值一一对应。每个比例阀均形成其独立的数据，降低了对比例阀精度的苛求，同时也不需要要求每个比例阀的输入保持同样的压力，这样，一样能满足其在本设备中的应用。
该控制方法中根据用户设定的潮气量和氧浓度，可以计算出两个比例阀分别对最终输出潮气量的贡献值，同时根据设定氧浓度和吸气时间可以计算出各个比例阀分别应打开的时间，再通过前面的“开度—贡献值”在平面坐标内的曲线，可以计算出两个比例阀各自的开度，这样，两个比例阀的打开时间和开度均计算出来了，输出的氧浓度也就确定了，只要保证两个比例阀输出的最终潮气量的贡献值能分别达到各自计算出的最终潮气量的贡献值，就会保证最终输出气体的氧浓度了。
为了能够明确呼吸机各路气源对输出氧气浓度的评估，我们通常需要用到呼吸机输入气源对氧气输出浓度贡献值的计算方法，具体的计算方法是：设定呼吸机的输入气源I，氧浓度为b，通过依次连接的恒压阀I、比例阀I和混合腔为病人供气；
呼吸机的输入气源II，氧浓度为c，通过依次连接的恒压阀II、比例阀II和混合腔为病人供气；
呼吸机输出氧浓度B和呼吸机输出气体设定的潮气量为A；
那么比例阀I和比例阀II在输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y，列出如下方程：
(b*X+c*Y)/A＝B ⑴
X+Y＝A ⑵
根据方程⑴和⑵可解出，比例阀I和比例阀II对最终输出潮气量的贡献值X、Y为：
X＝(c-B)*A/(c-b)
Y＝(B-b)*A/(c-b)
其中：c≥b，b≥21％，c≤100％,而且：b≤B≤c)。
上述计算方法的贡献值X和贡献值Y用于在氧浓度输出过程中反向计算对应的比例阀I和比例阀II的开度，从而实现提高呼吸机控制的精确度以及效率。
具体是实施方式还可以两个气源和一个气源，分别对应于带有空压机的呼吸机和带有文丘里的急救呼吸机的实施例：
图2的实施方案为：
根据设计要求两个输入气源，输入气源的压力在0.28MPa～0.6MPa之间，在此设定的实施方案中的两个气源分别为空气和氧气，氧浓度为b的气源为空气(其氧气含量为21％)，氧气含量为c的气源为纯氧气(氧气含量为100％)。为了混合腔中的气体不会流向其他非预期口，在混合腔的比例阀I和比例阀II的入口处安装有单向阀，以防混合腔中的气体回流。
根据图一结构，无需将恒压阀I和恒压阀II的输出压力调整为一致，分别针对比例阀I和比例阀II单独进行最终潮气量贡献值进行测量并记录，方法为：
将比例阀打开的时间长度固定为1s，先对比例阀I进行测量，从开度最小开始，逐渐加大比例阀I的开度，直到产品输出端有少许潮气量产生(约5～10ml，模拟水肺水面有可见波动)，此开度设为最低开度，100％的开度为最大开度，在这两个开度之间再设立若干个等分开度(数量越多，输出越精确)，经过试验确定选取6个等分，总共为8个开度，两两间间隔相等；再针对每个开度，通气1s，测量产品最终输出的潮气量，就形成了比例阀I，打开时间为1s的不同的8个等分开度对最终潮气量的贡献值。
在“开度—贡献值”平面坐标内，通过这8个值可以绘制出8个点，拟合成“开度—贡献值”曲线，由于曲线的拟合求值很烦琐，经过实验，将每两个相邻点间的曲线拟合为过这两点的直线。
然后再根据所求的比例阀I的贡献值，通过这个坐标内的曲线，选用或计算，如在这8个点上，通过贡献值直接调用开度，不在这8个点上，可能通过计算出的贡献值相邻两个点的直线来求得开度。比例阀II采用同样的方法建立相应“开度—贡献值”表，也采用同样的方法求得其开度。经过试验这种通过相邻两点间直线近似替代曲线的方法，既减少了计算量，又完全满足相应要求。
经过多次试验，近似地认为同一开度情况下，同一比例阀，在输入不变的条件下，其对最终潮气量的贡献值与比例阀的打开时间成正比。
在产品工作中，设定比例阀I先工作，比例阀I工作完毕后，比例阀II立即进入工作状态，直到工作完毕，比例阀I和比例阀II的工作时间总和为吸气时间，比例阀I和比例阀II不同时工作。
当使用者设定潮气量为Aml，氧浓度为B(％)时，根据这两个值以及空气气源的氧气含量21％，氧气气源的氧气含量100％，可以通过方程⑴和方程⑵计算出比例阀I和比例阀II分别对最终潮气量的贡献值；比例阀I对最终潮气量的贡献值为X：(1-B)*A/0.79，比例阀II对最终潮气量的贡献值Y为：(B-0.21)*A/0.79。
根据吸气时间t，得出各比例阀的经验工作时间(试验的经验值)，比例阀I的工作时间为(1-B)*t/0.79，比例阀II的工作时间为(B-0.21)*t/0.79；
根据以上计算，对比例阀I要求在吸气时间前(1-B)*t/0.79秒内完成(1-B)*A/0.79毫升的潮气量贡献值；因为在试验时，测得的“开度—贡献值”表是1s的打开时间，根据同一开度下，潮气量的贡献值与打开时间成正比，可以将(1-B)*A/0.79毫升计算成1s的潮气量的贡献值A/t，在“开度—贡献值”表中，首先确定A/t是不是8个点之一，如是，可以直接调用，如不是，可以在“开度—贡献值”表中，找出A/t的上下两个点，根据直线方程解出其适应的开度M，则比例阀I在开度M下，持续打开时间为(1-B)*t/0.79秒，这是第一次的比例阀I的开度和工作时间；同样可以计算出比例阀II的开度N，也是第一次的比例阀II的开度N和工作时间(B-0.21)*t/0.79。
在混合腔输出口配置一个潮气量传感器，通过潮气量传感器，分别测量出比例阀I和比例阀II的实际潮气量贡献值，与计算的潮气量贡献值进行比较，根据比较结果分别对比例阀I和比例阀II的开度进行微调，进一步接近各自的计算的潮气量贡献值，最终实际输出的潮气量贡献值符合计算的潮气量贡献值，这样就能确保输出气体的氧浓度为设定值。
图3的实施方案为：
根据设计要求，输入气源为氧气(含氧100％)，经过一个恒压阀，后分别接入比例阀I和比例阀II，比例阀I接到文丘里装置的喷嘴，经过文丘里效应进入混合腔，比例阀II直接接到混合腔。而本实施方案中的文丘里装置是能保证最终输出潮气量的氧浓度为40％(可以看成是恒定不变的，通过对文丘里的设计，可以达到这个要求)。为了混合腔中的气体不会流向其他非预期口，在文丘里装置的空气吸入口(或在混合腔的文丘里气体输入口中)要安装单向阀，在混合腔的比例阀II的输入口再安装一个单向阀。
根据图3结构，分别针对比例阀I和比例阀II单独进行最终潮气量贡献值进行测量并记录，方法为：将比例阀打开时间的时间长度固定为1s，先对比例阀I进行测量，从开度最小开始，逐渐加大比例阀I的开度，直到产品输出端有少许潮气量产生(约5～10ml，模拟水肺水面有可见波动)，此开度设为最低开度，100％的开度为最高开度，在这两个开度之间再设立若干个等分开度(数量越多，输出越精确)，经过试验确定选取6个等分，总共为8个开度，两两之间间隔相等；针对每个开度，通气1s，测量产品最终输出的潮气量，就形成了比例阀I，打开时间为1s的不同的8个开度对最终潮气量的贡献值。
在“开度—贡献值”平面坐标内，通过这8个值可以绘制出8个点，拟合成“开度—贡献值”曲线，由于曲线的拟合求值很烦琐，经过实验，将每两个相邻点间的曲线拟合为过这两点的直线。然后再根据所求的比例阀I的贡献值(具体求法如前所述)，通过这个坐标内的曲线，选用或计算，如在这8个点上，通过贡献值直接调用开度，不在这8个点上，可能通过计算出的贡献值相邻两个点的直线来求得开度。对比例阀II采用同样的方法建立相应“开度—贡献值”表，也采用同样的方法求得其开度。经过试验这种通过相邻两点间直线近似替代曲线的方法，既减少了计算量，又完全满足相应要求。
经过多次试验，近似地认为同一开度情况下，同一比例阀，在输入不变的条件下，其对最终潮气量的贡献值与比例阀的打开时间成正比。
在产品工作中，设定比例阀I先工作，比例阀I工作完毕后，比例阀II立即进入工作状态，直到工作完毕，比例阀I和比例阀II的工作时间总和为吸气时间(根据呼吸频率和吸呼比，可以容易算出吸气时间t)。
当使用者设定潮气量为Aml，氧浓度为B(％)时，根据这两个值以及经过文丘里装置后输出的氧浓度为40％，可以通过方程⑴和方程⑵计算出比例阀I和比例阀II分别对最终潮气量的贡献值；比例阀I对最终潮气量的贡献值X为：(1-B)*A/0.6，比例阀II对最终潮气量的贡献值Y为：(B-0.4)*A/0.6。
根据吸气时间t，得出各比例阀的经验工作时间，比例阀I的工作时间为(1-B)*t/0.6，比例阀II的工作时间为(B-0.4)*t/0.6；
根据以上计算，对比例阀I要求在吸气时间前(1-B)*t/0.6秒内完成(1-B)*A/0.6毫升的潮气量贡献值；因为在试验时，测得的“开度—贡献值”表是1s的打开时间，根据同一开度下，潮气量的贡献值与打开时间成正比，可以将(1-B)*A/0.6毫升计算成1s的潮气量的贡献值A/t，在“开度—贡献值”表中，首先确定A/t是不是8个点之一，如是，可以直接调用，如不是，可以在“开度—贡献值”表中，找出A/t的上下两个点，根据直线方程解出其适应的开度M，则比例阀I在开度M下，持续打开时间为(1-B)*t/0.6秒，这是第一次的比例阀I的开度和工作时间；同样可以计算出比例阀II的开度，也是第一次的比例阀II的开度N和工作时间(B-0.4)*t/0.6。
在混合腔输出口安置一个潮气量传感器，通过潮气量传感器，分别测量出比例阀I和比例阀II的实际潮气量贡献值，与计算的潮气量贡献值进行比较，根据比较结果分别对比例阀I和比例阀II的开度进行微调，进一步接近各自的计算的潮气量贡献值，最终实际输出的潮气量贡献值符合计算的潮气量贡献值，这样就能确保输出气体的氧浓度为设定值。
在发明的呼吸机输出氧浓度控制方法，在进行使用时，还能进行微调，具体的微调办法是：根据用户设定的潮气量A、氧浓度B、吸气时间(可能根据呼吸频率和吸呼比计算出来)，计算出来每个比例阀的打开的开度和时间，再通过检测每一路输出的气体量与计算出来的贡献值比较，再进行微调，直到达到计算出来的贡献值X、Y，这样就保证了最终输出的潮气量和氧浓度。由于比例阀不是同时开的，测量时可以确定哪个比例阀打开，这时的潮气量就哪个的贡献值。这对于呼吸机的氧浓度控制更佳。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：包括通过测量呼吸机输入气源的比例阀在单位时间内的若干个不同开度下对呼吸机输出潮气量的贡献值；
随后，根据上述一一对应的比例阀的开度与贡献值，在平面坐标系内绘制出比例阀开度-贡献值曲线，供给呼吸机正常工作时调用。
2.根据权利要求1所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：呼吸机工作时，通过呼吸机当时的输入气源的氧浓度、呼吸机输出气体的氧浓度以及设定的输出潮气量，计算出呼吸机的比例阀的贡献值；
随后，呼吸机内的控制系统按照比例阀的贡献值，在开度与贡献值曲线内调取对应的比例阀开度。
3.根据权利要求1所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：呼吸机工作时，直接设定或根据呼吸频率和吸呼比计算出吸气时间。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：设定输入气源I，氧浓度为b，通过依次连接比例阀I和混合腔为病人供气；
输入气源II，氧浓度为c，通过依次连接的比例阀II和混合腔为病人供气；呼吸机输出氧浓度B和设定呼吸机输出的潮气量为A；
在对输出氧浓度进行控制时按照如下步骤进行：
S100，获取比例阀I和比例阀II在单位时间内测量比例阀I和比例阀II在若干个不同开度的情况下输入气源I的氧浓度b对潮气量的单位时间贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的单位时间贡献值Y，设定：
X＝(c-B)*A/(c-b)；
Y＝(B-b)*A/(c-b)；
S200，根据得出的比例阀I和比例阀II在单位时间内不同开度下的一系列贡献值X和Y，在平面坐标系内绘制出单位时间内比例阀I开度-贡献值X曲线，以及单位时间内比例阀II-贡献值Y曲线，并且存储至呼吸机内的存储器内，供给呼吸机工作时调用；
S300,直接设定或根据呼吸频率和吸呼比计算出吸气时间t,将吸气时间t带入到下列计算公式，计算出比例阀I的打开时间tb,和比例阀II的打开时间tc:
tb＝(c-B)*t/(c-b)；
tc＝(B-b)*t/(c-b)；
S400，呼吸机工作时，通过呼吸机当时的输入气源I的氧浓度b、输入气源II的氧浓度c、呼吸机输出气体的设定氧浓度B以及设定的输出潮气量A1，按照下列公式计算出呼吸机的比例阀I和比例阀II的在打开时间tb以及tc内的贡献值X1、Y1：
X1＝(c-B)*A1/(c-b)；
Y1＝(B-b)*A1/(c-b)；
S401，根据步骤S400得出的比例阀I的贡献值X和比例阀II的贡献值Y，从呼吸机内的存储器内调取步骤S200中对应的贡献值X1和贡献值Y1对应的比例阀I和比例阀II的开度；
S500，按照步骤S300计算出的打开时间tb和tc控制比例阀I的打开时间和比例阀II的打开时间，按照步骤S401计算出的开度控制比例阀I和比例阀II的开度分别控制比例阀I和比例阀II的开度。
5.根据权利要求4所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：步骤S100在进行输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X和输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y确定时，通过潮气量的传感器检测值以及贡献值X和贡献值Y的测量值反馈微调，具体调节方式是：
S101，先根据使用设定单位时间内潮气量A和氧浓度B，计算出比例阀I和比例阀II分别对应的贡献值X和贡献值Y，再根据总的吸气时间t计算出比例阀I和比例阀II的打开时间tb1以及tc1，随后根据打开时间tb1以及tc1和贡献值X1和贡献值Y1，调出比例阀I和比例阀II对应的开度；
S102，根据步骤S101得出的打开时间tb1以及tc1、比例阀I和比例阀II对应的开度控制呼吸机工作，测量实际贡献值X1和贡献值Y1；
S103，根据S102测量到的实际贡献值X1和贡献值Y1与计算得出的贡献值X和贡献值Y分别对比；
S104，比较贡献值X1和X的大小，以及Y1和Y的大小；
S105，如果X1〉X，则对应比例阀开度减小；
如果X1〈X，则对应比例阀开度增大；
Y1与Y比较和X1与X等同；
如果X1与X，Y1与Y的差值在规定的误差范围内，则微调完成；否则循环对比。
6.根据权利要求5所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：步骤S100在进行输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y时：
对每个比例阀I和比例阀II的输出潮气量进行分别检测，并分别反馈，根据检测结果与计算结果进行对比，依据对比结果，再对相应比例阀I和比例阀II的开度进行微调，使实际输出的潮气量的贡献值与计算的相应潮气量的贡献值在误差范围内。
7.根据权利要求6所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：S500，呼吸机内的控制系统控制比例阀I和比例阀II工作时，比例阀I和比例阀II不同时打开，要按顺序依次打开，当关闭一个，另一个才能打开。
8.根据权利要求7所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：输入气源I和输入气源II由同一个供气气源提供时，供气气源通过恒压阀后分别经过比例阀I和比例阀II分成输入气源I和输入气源II，并且其中一个比例阀I或比例阀II直接通过单向阀连接混合腔，另一个比例阀II或比例阀I通过文丘里装置、单向阀连接混合腔。
9.根据权利要求7所述的呼吸机输出氧浓度控制方法，其特征在于：输入气源I和输入气源II由两个供气气源提供时，输入气源I和输入气源II分别通过一个恒压阀连接比例阀I和比例阀II，而且比例阀I和比例阀II均分别通过一个单向阀连接混合腔。
10.呼吸机输入气源对氧气输出浓度贡献值的计算方法，其特征在于：设定呼吸机的输入气源I，氧浓度为b，通过依次连接的恒压阀I、比例阀I和混合腔为病人供气；
呼吸机的输入气源II，氧浓度为c，通过依次连接的恒压阀II、比例阀II和混合腔为病人供气；
呼吸机设定的输出氧浓度B和呼吸机设定的输出潮气量为A；输入气源I的氧浓度b对潮气量的贡献值X，输入气源II的氧浓度c对潮气量的贡献值Y，列出如下方程：
(b*X+c*Y)/A＝B ⑴
X+Y＝A ⑵
根据方程⑴和⑵可解出，比例阀I和比例阀II对最终输出潮气量的贡献值X、Y为：
X＝(c-B)*A/(c-b)；
Y＝(B-b)*A/(c-b)；
其中：c≥b，b≥21％，c≤100％,而且：b≤B≤c。
11.根据权利要求10所述的计算方法，其特征在于：贡献值X和贡献值Y用于在氧浓度输出过程中反向计算对应的比例阀I和比例阀II的开度。
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