CN113350638A - 一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法 - Google Patents

一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法，所述呼吸感应节氧器包括控制单元、执行单元和用于检测呼吸信号的传感器单元；所述传感器单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与执行单元的输入端连接；所述执行单元包括电磁阀，所述电磁阀连接在所述氧气源与吸氧管之间；所述电磁阀根据呼吸信号间隔开启以节约氧气；所述电磁阀根据呼吸信号以调节所述氧气源输出的氧气流量。其能够随着呼吸信号对输出的氧气流量大小进行调节，实现按需供氧。同时避免没有节制地连续供氧，节约氧气，延长氧气使用时间。

Description

一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法
技术领域
本发明涉及供氧技术领域，尤其是指一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法。
背景技术
目前常见的制氧机采用的供氧方式多数为连续供氧，制氧机输出的氧气流量固定。制氧机一旦启动，除非人工干预，否则该制氧机就会不停地工作下去；由于身体素质、地势等因素，不同吸氧者对氧气需求量不同，但制氧机输出的氧气流量固定，无法根据人体的现实状况进行按需供氧。
因此需要设计一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法，其能够随着呼吸信号对输出的氧气流量大小进行调节，实现按需供氧。同时避免没有节制地连续供氧，节约氧气，延长氧气使用时间。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种呼吸感应节氧器，其应用在供氧系统上，所述供氧系统包括氧气源以及与所述氧气源连接的吸氧管，其特征在于，包括控制单元、执行单元和用于检测呼吸信号的传感器单元；所述传感器单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与执行单元的输入端连接；所述执行单元包括电磁阀，所述电磁阀连接在所述氧气源与吸氧管之间；所述电磁阀根据呼吸信号间隔开启以节约氧气；所述电磁阀根据呼吸信号以调节所述氧气源输出的氧气流量。
作为优选的，所述的呼吸感应节氧器还包括供电单元，所述供电单元包括锂电池、锂电池充电电路和为满足电磁阀驱动的升压电路；所述供电单元的输出端与所述电磁阀的输入端连接。
作为优选的，所述控制单元包括单片机或PLC控制器。
作为优选的，所述电磁阀为脉冲式或保持式微型电磁阀，以实现0.15MPa氧气源压力下，20L/min范围内的氧气流量自适应输出。
作为优选的，一种电磁阀的控制方法，基于所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，包括以下步骤：获取呼吸脉冲平均间隔时间；获取人体所需吸氧流量与所述呼吸脉冲平均间隔时间之间的关系式；根据所述关系式，当所述呼吸脉冲平均间隔时间为t时，人体所需的吸氧流量值Lt；所述控制单元输出控制信号，以控制电磁阀调节所述氧气源输出的氧气流量值为Lt。
作为优选的，所述呼吸脉冲间隔时间小于1秒或大于7秒时，判定为需急救的患者。
作为优选的，所述控制单元根据所述呼吸脉冲平均间隔时间控制电磁阀间隔开启。
作为优选的，一种电磁阀的控制方法，基于所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，包括以下步骤：获取相邻两个呼吸脉冲平均间隔时间；对所述电磁阀设定提前触发时间Δt；相邻两个所述呼吸脉冲平均间隔时间为t时，所述电磁阀开启的间隔时间T＝t-Δt。
作为优选的，所述提前触发时间Δt为0.2秒-0.5秒，以提前供氧
作为优选的，一种电磁阀的控制方法，基于权利要求1所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，包括以下步骤：获取相邻两个呼吸脉冲平均间隔时间；设定吸氧系数K，K为1-9；相邻两个呼吸脉冲平均间隔时间为t时，所述电磁阀需要开启的时间T’＝K*t/10。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明设置控制单元、执行单元和传感器单元；通过传感器单元对呼吸信号进行检测并反馈至控制单元，通过执行单元对吸氧进行开、关控制，无需人工干预，节约氧气。
2、本发明的电磁阀连接在氧气源和吸氧管之间，电磁阀能够根据呼吸信号间隔开启并且调节所述氧气源输出的氧气流量。实现按需供氧，避免没有节制地连续供氧，节约氧气，延长氧气使用时间。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为吸氧流量与呼吸脉冲平均间隔时间之间的关系曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1～图2所示，本发明公开了一种呼吸感应节氧器及其电磁阀控制方法。
上述呼吸感应节氧器应用在供氧系统上，上述供氧系统包括氧气源和与上述氧气源连接的吸氧管。
具体的，上述的呼吸感应节氧器包括执行单元、控制单元和传感器单元。所述控制单元的核心器件为单片机或PLC控制器。上述传感器单元的输出端与控制单元的输入端连接，上述控制单元的输出端与执行单元的控制端接连。上述执行单元的输出端与吸氧管连接。
上述传感器单元包括压力传感器，上述压力传感器的压力检测端与吸氧管连接。优选的，上述压力传感器能够对人体的呼吸信号进行检测，上述压力传感器为高精度微压传感器。上述压力传感器能够将检测到的呼吸信号反馈至控制单元进行分析计算。
优选的，上述执行单元包括电磁阀，上述电磁阀为脉冲式或保持式微型电磁阀，以实现0.15MPa氧气源压力下，20L/min范围内的氧气流量自适应输出。上述电磁阀连接设置在氧气源以及吸氧管之间，根据传感器单元检测到的呼吸信号，控制单元控制电磁阀间隔开启以节约氧气；根据传感器单元检测到的呼吸信号，控制单元控制电磁阀对输出的氧气流量进行调节，以实现模拟人体生理特质的供吸氧。
一种电磁阀的控制方法，其基于上述的呼吸感应节氧器。上述电磁阀根据呼吸信号对输出的氧气流量进行调节的步骤为：
步骤一、上述压力传感器检测呼吸脉冲信息并反馈至控制单元，上述控制单元对呼吸脉冲信号进行分析，实时获取呼吸脉冲平均间隔时间。
优选的，在上述步骤一中，得到的呼吸脉冲间隔时间小于1秒或大于7秒时，一般可以考虑判定为重症病人，需要急救。
步骤二、获取人体所需吸氧量与上述呼吸脉冲平均间隔时间之间的关系式，并根据上述关系式绘制吸氧流量与呼吸脉冲平均间隔时间之间的关系曲线图，参照图2所示，上述曲线图定义为人体生理特质吸氧曲线。
步骤三、根据上述人体生理吸氧曲线，当呼吸脉冲平均间隔时间为t时，得出人体所需吸氧流量值Lt。上述控制单元输出控制信号，以控制电磁阀调节上述氧气源输出的氧气流量值为Lt。
步骤三中、通过上述控制控制电源对电磁阀进行控制，可以实现1-6L/min范围内的氧气流量的自适应输出。
优选的，实时获取呼吸脉冲平均间隔时间的步骤为：
步骤一、启动上述呼吸感应节氧器，将上述电磁阀的初始状态设定为导通。如果在设定的时间内没有检测到呼吸脉冲，将所述电磁阀的状态修改为关断。压力传感器持续对人体呼吸信号进行检测，在电磁阀关断状态，若压力传感器检测到第一个呼吸脉冲，则电磁阀设定为导通状态。
步骤二、上述压力传感器连续检测第一个呼吸脉冲、第二个呼吸脉冲以及第三个呼吸脉冲，第一个呼吸脉冲和第二个呼吸脉冲之间的呼吸脉冲间隔时间为t1，第二个呼吸脉冲与第三个呼吸脉冲之间的间隔时间为t2，此时呼吸脉冲平均间隔时间为(t1+t2)/2。
步骤三、对上述电磁阀设定提前触发时间Δt，提前供氧，确保吸氧时有氧可吸。上述压力传感器检测到第三个呼吸脉冲后将上述电磁阀关断，间隔一定时间后，电磁阀开启，此时电磁阀开启的间隔时间为(t1+t2)/2-Δt。
优选的，上述步骤三中，设定的提前触发时间Δt为0.2秒-0.5秒，以保证吸氧顺畅。
步骤四、上述压力传感器检测检测第四个呼吸脉冲，第四个呼吸脉冲与第三个呼吸脉冲之间的间隔时间为t3，此时呼吸脉冲平均间隔时间为(t3+t2)/2，此时电磁阀开启的间隔时间为(t3+t2)/2-Δt。继续检测呼吸脉冲，实现随呼吸脉冲平均间隔时间的变化而控制电磁阀的关断，模拟人体的呼吸状况供氧，达到节约氧气的目的。
一种电磁阀的控制方法，其基于上述的呼吸感应节氧器。进一步的，上述电磁阀工作时间的计算方法为：
(1)设定可调节的吸氧系数K，K为1-9，在产品使用时，K的推荐值为4、5、6。
(2)上述呼吸脉冲平均间隔时间为t时，电磁阀需要开启工作的时间T’＝K*t/10。
若取K＝5，t＝5秒，则电磁阀需要开启工作的时间T’＝2.5秒，供氧时间为2.5秒，能够节约50％的氧气。
当电磁阀需要开启工作的时间T’≤0.5秒的，限定T’＝0.5秒。
优选的，上述呼吸感应节氧器还包括供电单元。上述供电单元包含一节18650型锂电池、锂电池充电电路和用于满足电磁阀启动的升压电路。供电单元的输出端与控制单元的输入端连接，上述供电单元中升压电路的输出端与电磁阀的输入端连接，上述倍压电路能够将锂电池的3.6V电压升至电磁阀所需要的6V或12V电压。上述锂电池充电电路能对锂电池进行供电以确保节氧器电量充足。
优选的，在上述呼吸感应节氧器上设置有电源的开关按钮，上述开关按钮能够实现呼吸感应节氧器的通断。上述呼吸感应节氧器上还设置有蜂鸣器，每检测到一次呼吸信号，蜂鸣器响一次，上述蜂鸣器也可根据实际情况选择关闭不用。上述呼吸感应节氧器上还设置有与上述电磁阀连接的蜂鸣器。上述开关按钮能够辅助控制电磁阀的通断。电磁阀打开时，每检测到一次呼吸信号，蜂鸣器响一次。
进一步优选的，上述呼吸感应节氧器上还设置有旁通软管，上述旁通软管与氧气源连接，上述旁通软管上设置有紧急旋钮。当上述呼吸感应节氧器中的电路损坏或者设备掉电无法工作时，松开上述旋紧按钮，使得上述氧气旁通软管接入氧气源，保证紧急情况下的连续供氧。
上述呼吸感应节氧器中还包括与电磁阀连接的按键模块。上述按键模块中包括常通键。模式一：当上述呼吸感应节氧器工作时，触发上述常通键，电磁阀能够保证常通；模式二：当欠电初期，触发上述常通键，使用保持式电磁阀可以保证氧气常通。优选的，当在模式一或者模式二下触发上述常通键，即使上述呼吸感应节氧器在掉电状态，上述保持式电磁阀也能够保持常通。
上述呼吸感应式节氧器中，还包含4段位数码管单元，上述显示单元能够显示各类参数，并对上述呼吸感应式节氧器实施故障检测报警。
工作原理：供氧系统工作，呼吸感应节氧器中的传感器单元持续检测呼吸信号，并将上述呼吸信号反馈至控制单元进行分析计算，得出实时呼吸脉冲平均间隔时间。根据上述呼吸脉冲平均间隔时间，上述控制单元控制电磁阀间隔开启，供给吸氧者与其吸气同步的氧气，避免持续供氧，节约氧气。根据吸氧流量与上述呼吸脉冲平均间隔时间之间的关系式，控制单元控制电磁阀对输出的氧气流量进行调节，以实现模拟人体生理特质的供吸氧，节约氧气，按需供氧。例如，在t＝3秒，取K＝5时，可以节约50％左右的氧气。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种呼吸感应节氧器，其应用在供氧系统上，所述供氧系统包括氧气源以及与所述氧气源连接的吸氧管，其特征在于，包括：
控制单元、执行单元和用于检测呼吸信号的传感器单元；
所述传感器单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端与执行单元的输入端连接；
所述执行单元包括电磁阀，所述电磁阀连接在所述氧气源与吸氧管之间；所述控制单元根据呼吸信号控制电磁阀间隔开启以节约氧气；所述控制单元根据呼吸信号控制电磁阀对所述氧气源输出的氧气流量进行调节。
2.根据权利要求1所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，还包括供电单元，所述供电单元包括锂电池、锂电池充电电路和用于满足电磁阀驱动的升压电路；所述供电单元的输出端与所述电磁阀的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，所述控制单元包括单片机或PLC控制器。
4.根据权利要求1所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，所述电磁阀为脉冲式或保持式微型电磁阀，以实现0.15MPa氧气源压力下，20L/min范围内的氧气流量自适应输出。
5.一种电磁阀的控制方法，基于权利要求1所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，包括以下步骤：
获取呼吸脉冲平均间隔时间；
获取人体所需吸氧流量与所述呼吸脉冲平均间隔时间之间的关系式；
根据所述关系式，当所述呼吸脉冲平均间隔时间为t时，人体所需的吸氧流量值Lt；所述控制单元输出控制信号，以控制电磁阀调节所述氧气源输出的氧气流量值为Lt。
6.根据权利要求5所述的电磁阀的控制方法，其特征在于，所述呼吸脉冲间隔时间小于1秒或大于7秒时，判定为需急救的患者。
7.根据权利要求5所述的电磁阀的控制方法，其特征在于，所述控制单元根据相邻两个所述呼吸脉冲平均间隔时间控制电磁阀间隔开启。
8.一种电磁阀的控制方法，基于权利要求1所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，包括以下步骤：
获取相邻两个呼吸脉冲平均间隔时间；
对所述电磁阀设定提前触发时间Δt；
相邻两个所述呼吸脉冲平均间隔时间为t时，所述电磁阀开启的间隔时间T＝t-Δt。
9.根据权利要求8所述的电磁阀的控制方法，其特征在于，所述提前触发时间Δt为0.2秒-0.5秒，以提前供氧。
10.一种电磁阀的控制方法，基于权利要求1所述的呼吸感应节氧器，其特征在于，包括以下步骤：
获取相邻两个呼吸脉冲平均间隔时间；
设定吸氧系数K，K为1-9；
相邻两个所述呼吸脉冲平均间隔时间为t时，所述电磁阀需要开启的时间T’＝K*t/10。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210907

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