CN113425959A - 一种充氧和供氧控制装置及其控制方法 - Google Patents

一种充氧和供氧控制装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充氧和供氧控制装置及其控制方法，其包括灌氧单元、便携氧气瓶和电子供氧控制器，灌氧单元包括高压氧气源、气瓶支架和高压氧气出氧接口；便携氧气瓶包括灌氧接口和减压器；电子供氧控制器包括氧气输入口、氧气源管路、压力传感器、电磁阀、用户气源管路、流量传感器、用户供气接口和主控器，采用与用户呼吸同步的间歇式供氧方式，即在用户的吸气相初期供氧，在用户的吸气相后期和呼气相停止为用户供氧，避免了在用户的吸气相后期和呼气相无效供氧的浪费。

Description

一种充氧和供氧控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及氧气灌装和供氧控制技术领域，尤其涉及一种充氧和供氧控制装置及其控制方法。
背景技术
家庭氧疗是医院外治疗低氧血症的重要手段之一，通常适用于支气管哮喘、慢性气管炎、肺气肿、心绞痛、呼吸衰竭及心力衰竭等疾病的家庭治疗。家庭氧疗一般采用氧气瓶和制氧机两种氧疗方式，其中制氧机只能在室内使用，无法在患者外出时供氧，其中便携式氧气瓶可以供患者随身携带，在户外活动或外出旅游出差等场景下持续为患者提供氧疗，提高了患者的生活质量。
在便携氧气瓶内的氧气用尽时，需要重新灌装氧气，传统的便携氧气瓶灌氧方式是到医院或药店等医疗机构进行充氧，给用户造成不便，限制了便携氧气瓶在家庭氧疗中的广泛应用。
同时，传统的氧疗是经鼻低流量连续流方式，即在用户整个呼吸周期，氧气源输出固定流量的氧气，但是仅在用户吸气相，氧气进入人体进行气体交换，在用户的呼气相，氧气排入周围环境，造成了大量氧气的浪费；此外,在吸气相后期，吸入的氧气不能到达肺部进行气体交换，而是积存在人体呼吸生理死腔，在呼气相时随着人体呼出的气体排入周围环境，也浪费了大量氧气。
发明内容
本发明提供一种充氧和供氧控制装置及其控制方法，以克服灌氧不方便、氧气浪费等问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种充氧和供氧控制装置，其特征在于，包括：灌氧单元、便携氧气瓶和电子供氧控制器；
所述灌氧单元包括高压氧气源、气瓶支架和高压氧气出氧接口；
所述便携氧气瓶包括氧气瓶接口、灌氧接口和减压器；
所述电子供氧控制器包括氧气输入口、氧气源管路、压力传感器、电磁阀、用户气源管路、流量传感器、用户供气接口和主控器；
所述电磁阀包括电磁阀第一进气口、电磁阀第二进气口和电磁阀出气口；
所述便携氧气瓶放置在所述气瓶支架上，所述便携氧气瓶通过所述高压氧气出氧接口与所述灌氧接口相连，用于将高压氧气源充入便携氧气瓶内部，所述便携氧气瓶通过所述氧气瓶接口和减压器连接所述氧气输入口；
所述电子供氧控制器通过所述减压器与所述氧气输入口相连，将经过减压器的低压氧气源引入所述氧气源管路中；
所述电磁阀第一进气口通过所述电磁阀出气口连通氧气源管路和用户供气管路，所述电磁阀第二进气口通过所述电磁阀出气口连通环境空气与所述用户供气管路；
所述用户供气管路与所述用户供气接口连接，所述流量传感器串联在所述用户供气管路上，所述用户供气接口与用户鼻吸管或面罩相连；
所述流量传感器用于实时检测用户供气管路内的气流信息，并将气流信息发送给主控器；
所述主控器用于控制电磁阀第一进气口、电磁阀第二进气口的打开和关闭。
进一步的，还包括电源和电源接口。
进一步的，电子供氧控制器还包括充电接口，充电管理电路和可充电池，所述充电接口与所述灌氧单元的电源接口相连。
进一步的，所述电磁阀是三位自锁阀。
一种充氧和供氧控制装置的控制方法，其特征在于，包含：
步骤1、流量传感器采集用户气源管路内用户每次呼吸的气流信息，并将气流信息发送到主控器；
步骤2、主控器根据气流信息，依据积分算法获得用户吸气所需氧气质量和呼吸相位间隔；
步骤3、主控器根据所需氧气质量控制电磁阀第一进气口、电磁阀第二进气口的打开和关闭，进而为用户提供氧气。
进一步的，步骤3包含：
步骤3.1、主控器判断用户处于吸气相还是呼气相；
步骤3.2、若用户处于吸气相，主控器打开电磁阀第一进气口，关闭电磁阀第二进气口，使额定氧气质量的氧气源经过氧气源管路流入用户气源管路；
步骤3.3、若用用户处于呼气相，主控器关闭电磁阀第一进气口，打开电磁阀第二进气口，使用户部分呼出气体流出用户气源管路。
进一步的，步骤3.2还包括：当额定氧气质量的氧气源经过氧气源管路流入用户气源管路后，主控器关闭电磁阀第一进气口，打开电磁阀第二进气口，使环境空气进入到用户气源管路从而为用户提供空气。
进一步的，所述气流信息包括气流方向信息和气体流量信息。
有益效果：本发明解决了便携氧气瓶灌装不易的问题，便于用户在家方便地充氧；采用与用户呼吸同步的间歇式供氧方式，即在用户的吸气相初期供氧，在用户的吸气相后期和呼气相停止为用户供氧，避免了在用户的吸气相后期和呼气相无效供氧的浪费，在保证临床有效性的基础上，因为节省了氧气气源，延长了用户外出便携供氧时间，改善了用户的生活质量。在保证临床有效性的基础上，节约了氧气资源，具有良好的经济效益。同时增加了灌氧单元，外接制氧机即可为充氧和供氧控制装置灌装氧气。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的充氧和供氧控制装置的示意图；
图2为本发明中电子供氧控制器的示意图；
图3为本发明中电子供氧控制器的控制波形图。
其中，100、低压氧气源，200、高压氧气，21、灌氧单元，211、高压氧气源，212、电源，213、气瓶支架，214、高压氧气出氧接口，215、电源接口，22、便携氧气瓶，221、氧气瓶接口，223、灌氧接口，222、减压器，242、充电接口，232、充电管理电路，234、可充电池，23、电子供氧控制器，234、氧气输入口，243、氧气源管路，236、压力传感器，235、电磁阀，245、用户气源管路，237、流量传感器，233、用户供气接口，231、主控器，2351、电磁阀第一进气口，2352、电磁阀第二进气口，2353、电磁阀出气口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
本实施例提供了一种充氧和供氧控制装置，如图1和图2，包括：灌氧单元21、便携氧气瓶22和电子供氧控制器23；
所述灌氧单元21包括高压氧气源211、气瓶支架213和高压氧气出氧接口214；
所述便携氧气瓶22包括氧气瓶接口221、灌氧接口223和减压器222；
所述电子供氧控制器23包括氧气输入口234、氧气源管路243、压力传感器236、电磁阀235、用户气源管路245、流量传感器237、用户供气接口233和主控器231；
所述电磁阀235包括电磁阀第一进气口2351、电磁阀第二进气口2352和电磁阀出气口2353；
所述便携氧气瓶22放置在所述气瓶支架213上，所述便携氧气瓶22通过所述高压氧气出氧接口214与所述灌氧口223相连，用于将高压氧气源211充入便携氧气瓶22内部，所述便携氧气瓶22通过所述氧气瓶接口221和减压器222连接所述氧气输入口234；
所述电子供氧控制器23通过所述减压器222与所述氧气输入口234相连，将经过减压器222的低压氧气源100引入所述氧气源管路243中；
所述电磁阀第一进气口2351通过所述电磁阀出气口2353连通氧气源管路243和用户供气管路245，所述电磁阀第二进气口2352通过所述电磁阀出气口2353连通环境空气与所述用户供气管路245；
所述用户供气管路245与所述用户供气接口233连接，所述流量传感器237串联在所述用户供气管路245上，所述用户供气接口233与用户鼻吸管或面罩相连；
所述流量传感器237用于实时检测用户供气管路245内的气流信息，并将气流信息发送给主控器231；
所述主控器231用于控制电磁阀第一进气口2351、电磁阀第二进气口2352的打开和关闭。
在具体实施例中，还包括电源212和电源接口215；
在具体实施例中，电子供氧控制器23还包括充电接口242，充电管理电路232和可充电池234，所述充电接口242与所述灌氧单元21的电源接口215相连；
在具体实施例中，所述电磁阀235是三位自锁阀。
在具体应用中，灌氧单元21将家用医疗级制氧机所输出的≥90％浓度的氧气通过多级增压，生成高压医疗氧气；通过高压氧气出氧接口214连接到所述便携氧气瓶的灌氧接口223，为便携氧气瓶22灌充高压氧气，便携氧气瓶22达到预定的压力(如13786kPa)后，停止为便携氧气瓶22充氧。便携氧气瓶22可以采用水容积从0.5升到5升各种规格气瓶，充气压力达到13786kPa；便携氧气瓶22经过减压器222，输出低压氧气进入所述电子供氧控制器23，为用户提供氧疗气体。压力传感器236并联在氧气源管243路上，实时检测氧气源的压力，并将该压力数据发送到主控器231，主控器231检测到氧气源的压力低于预先设定的报警阈值时，发出声光报警，并禁止使用电子供氧控制器23。
同样的目的，本发明还提供一种充氧和供氧控制装置的控制方法，具体为：
步骤1、流量传感器采集用户气源管路内用户每次呼吸的气流信息，并将气流信息发送到主控器；所述气流信息包括气流方向信息和气体流量信息；
步骤2、主控器根据气流信息，依据积分算法获得用户吸气所需氧气质量和呼吸相位间隔；
步骤3、主控器根据所需氧气质量控制电磁阀第一进气口、电磁阀第二进气口的打开和关闭，进而为用户提供氧气。
其中步骤3具体为：
步骤3.1、主控器231判断用户处于吸气相还是呼气相；
步骤3.2、若用户处于吸气相，主控器231打开电磁阀第一进气口2351，关闭电磁阀第二进气口2352，使额定氧气质量的低压氧气源100经过氧气源管路243流入用户气源管路245，从而为用户提供氧气；当额定氧气质量的低压氧气源100经过氧气源管路243流入用户气源管路245后，主控器231关闭电磁阀第一进气口2351，打开电磁阀第二进气口2352，使环境空气进入到用户气源管路245从而为用户提供空气，停止提供氧气。
步骤3.3、若用用户处于呼气相，主控器231关闭电磁阀第一进气口2351，打开电磁阀第二进气口2352，使用户部分呼出气体流出用户气源管路245。
如图3所示，电子供氧控制器23的控制波形，包括，
如图3的第一条曲线401所示，是用户的呼吸波形，呼吸波形由电子供氧控制器23的供气能力和用户的呼吸特性决定的；流量基线上方的波形代表吸气，流量基线下方的波形代表呼气；
如图3的第二条曲线402所示，是流量传感器237检测到的流量波形,4021代表用户供气管路245内部的吸气流量达到的设定阈值，该阈值代表从呼气相到吸气相的转换；流量积分4023代表用户吸入的氧气容量；4022代表用户已经吸入设定的氧气容量4023，此刻停止供氧；
如图3的第三条曲线403所示，是电磁阀235控制波形，高电平代表主控器231在检测到用户呼气相到吸气相的转换点4021后输出控制信号，主控器231控制电磁阀第一进气口2351打开，电磁阀第二进气口2352关闭，使低压氧气源100流入用户供气管路245，通过与用户供气接口233相连的鼻吸管或面罩为用户供氧；低电平代表主控器监测到用户通过用户供气管路已经吸入设定容量的氧气后，输出控制信号，主控器231控制电磁阀第一进气口2351关闭，禁止所述低压氧气源100流入用户供气管路245，通过与用户供气接口233相连的鼻吸管或面罩为用户供氧，电磁阀第二进气口2352打开，用户在吸入设定容量的氧气后的吸气相通过该通道为用户提供吸入空气，同时在呼气相通过该通道为用户提供部分呼出气体排出通道。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种充氧和供氧控制装置，其特征在于，包括：灌氧单元(21)、便携氧气瓶(22)和电子供氧控制器(23)；
所述灌氧单元(21)包括高压氧气源(211)、气瓶支架(213)和高压氧气出氧接口(214)；
所述便携氧气瓶(22)包括氧气瓶接口(221)、灌氧接口(223)和减压器(222)；
所述电子供氧控制器(23)包括氧气输入口(234)、氧气源管路(243)、压力传感器(236)、电磁阀(235)、用户气源管路(245)、流量传感器(237)、用户供气接口(233)和主控器(231)；
所述电磁阀(235)包括电磁阀第一进气口(2351)、电磁阀第二进气口(2352)和电磁阀出气口(2353)；
所述便携氧气瓶(22)放置在所述气瓶支架(213)上，所述便携氧气瓶(22)通过所述高压氧气出氧接口(214)与所述灌氧接口(223)相连，用于将高压氧气源(211)充入便携氧气瓶(22)内部，所述便携氧气瓶(22)通过所述氧气瓶接口(221)和减压器(222)连接所述氧气输入口(234)；
所述电子供氧控制器(23)通过所述减压器(222)与所述氧气输入口(234)相连，将经过减压器(222)的低压氧气源(100)引入所述氧气源管路(243)中；
所述电磁阀第一进气口(2351)通过所述电磁阀出气口(2353)连通氧气源管路(243)和用户供气管路(245)，所述电磁阀第二进气口(2352)通过所述电磁阀出气口(2353)连通环境空气与所述用户供气管路(245)；
所述用户供气管路(245)与所述用户供气接口(233)连接，所述流量传感器(237)串联在所述用户供气管路(245)上，所述用户供气接口(233)与用户鼻吸管或面罩相连；
所述流量传感器(237)用于实时检测用户供气管路(245)内的气流信息，并将气流信息发送给主控器(231)；
所述主控器(231)用于控制电磁阀第一进气口(2351)、电磁阀第二进气口(2352)的打开和关闭。
2.如权利要求1所述的一种充氧和供氧控制装置，其特征在于：还包括电源(212)和电源接口(215)。
3.如权利要求2所述的一种充氧和供氧控制装置，其特征在于：电子供氧控制器(23)还包括充电接口(242)，充电管理电路(232)和可充电池(234)，所述充电接口(242)与所述灌氧单元(21)的电源接口(215)相连。
4.如权利要求3所述的一种充氧和供氧控制装置，其特征在于：所述电磁阀(235)是三位自锁阀。
5.一种如权利要求4所述的充氧和供氧控制装置的控制方法，其特征在于，包含：
步骤1、流量传感器(237)采集用户气源管路(245)内用户每次呼吸的气流信息，并将气流信息发送到主控器(231)；
步骤2、主控器(231)根据气流信息，依据积分算法获得用户吸气所需氧气质量和呼吸相位间隔；
步骤3、主控器(231)根据所需氧气质量控制电磁阀第一进气口(2351)、电磁阀第二进气口(2352)的打开和关闭，进而为用户提供氧气。
6.如权利要求5所述的一种充氧和供氧控制装置的控制方法，其特征在于，步骤3包含：
步骤3.1、主控器(231)判断用户处于吸气相还是呼气相；
步骤3.2、若用户处于吸气相，主控器(231)打开电磁阀第一进气口(2351)，关闭电磁阀第二进气口(2352)，使额定氧气质量的低压氧气源(100)经过氧气源管路(243)流入用户气源管路(245)；
步骤3.3、若用用户处于呼气相，主控器(231)关闭电磁阀第一进气口(2351)，打开电磁阀第二进气口(2352)，使用户部分呼出气体流出用户气源管路(245)。
7.如权利要求6所述的一种充氧和供氧控制装置的控制方法，其特征在于，步骤3.2还包括：当额定氧气质量的低压氧气源(100)经过氧气源管路(243)流入用户气源管路(245)后，主控器(231)关闭电磁阀第一进气口(2351)，打开电磁阀第二进气口(2352)，使环境空气进入到用户气源管路(245)从而为用户提供空气。
8.如权利要求7所述的一种充氧和供氧控制装置的控制方法，其特征在于：所述气流信息包括气流方向信息和气体流量信息。
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