CN117159858A - 一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法。本发明发明涉及呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量技术领域，本发明通过传感器测量气体参数值；将气体参数信息传送给流量转换器；通过流量转换器计算气体流量；输出气体流量信息。本发明能够快速、简便测量呼吸机微涡轮气体瞬时质量流量与累计质量流量，并适应呼吸机微涡轮小尺寸、小流量的测量与精度要求。

Description

一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法

技术领域

本发明涉及呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量技术领域，是一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法。

背景技术

在现代临床医学中，呼吸机作为一项能够通过外界提供能量代替人自身自主通气的有效手段，遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。特别是随着近年来新型冠状病毒以及其他呼吸道传染病的肆虐，国内外对呼吸机的需求量非常大。

流量传感器是呼吸机气路系统的重要部件，在呼吸机上作为容量和流量的监测部件得到了广泛的应用。其作用是将吸入或呼出的气体流量转换成电信号,送给信号处理电路,完成对吸入或呼出潮气量、分钟通气量、流速的检测和显示。流量传感器的精准度决定呼吸机送气的控制精度，医务人员通过流量的显示值便于了解病人的呼吸情况，并根据情况调节呼吸机送气参数，便于病人治疗。

呼吸机微涡轮与进出口气体管道相连，总体尺寸与流量均较小，对流量的测量提出了较高要求。因此采用外界传感器的方式进行流量测量，便于流量信息迅速、准确的传递给医护人员。

本发明能够快速、简便测量呼吸机微涡轮气体瞬时质量流量与累计质量流量，并适应呼吸机微涡轮小尺寸、小流量的测量与精度要求。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，本发明为能够快速、简便测量呼吸机微涡轮气体瞬时质量流量与累计质量流量，提供一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明提供了一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法，本发明提供了以下技术方案：

一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过呼吸机微涡轮外接传感器测量气体参数值；

步骤2：将测量气体参数信息传送给流量转换器；

步骤3：通过流量转换器计算气体流量；

步骤4：输出气体流量信息。

优选地，所述步骤1具体为：

通过压差传感器测量气体流经的管道中两个位置呼吸机微涡轮进口气流管道和出口气流管道的气体差压值；

通过温度传感器测量气体流经的管道中的气体温度值；

通过压力传感器测量气体流经的管道中的气体压力值；

进口气流管道的测量位置到进口的距离，应为微涡轮直径的4-5倍，出口气流管道的测量位置到出口的距离，应为微涡轮直径的6-7倍。

优选地，采用三点测量法，选取3个临近的测量点，当测得的3组数据相互误差均小于1％，则3组数据均有效，将3组数据取平均作为最终数据；当存在误差大于1％，则去除误差较大的一组数据，将剩下2组数据取平均作为最终数据。

优选地，所述步骤2具体为：

将传感器测得的压差值、温度信值、压力值转化为数字信号，传送给流量转换器的信号采集模块，得到压差信号、温度信号、压力信号。

优选地，所述步骤3具体为：

将压差信号、温度信号、压力信号传送给流量转换器的信号处理模块进行瞬时流量与累计流量的计算；

气体瞬时流量的通过下式进行计算：

其中，ρ＝ρ_c×[(101+P)×(273.15+t_c)]/[101×(273.15+t)]；

其中，q_m表示气体质量流量，c表示流量系数，d表示气体流经的管道直径，ΔP表示气体压差，ρ表示气体密度，ρ_c表示气体在当前室温下的密度，P表示气体压力，t_c表示当前室温，t表示气体温度。

优选地，通过温度计采集室温，对气体密度进行修正，以提高流量测量的准确性；

优选地，所述步骤4具体为：

输出气体流量信息，包括：在显示屏上显示气体温度、压力、瞬时流量与累计流量。

一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量系统，所述系统包括：

测量模块，所述测量模块通过呼吸机微涡轮外接传感器测量气体参数值；

信号转换模块，所述信号转换模块将测量气体参数信息传送给流量转换器；

信号处理模块，信号处理模块通过流量转换器计算气体流量；

显示模块，所述显示模块显示输出的气体流量信息。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法

本发明具有以下有益效果：

本发明与现有技术相比：

本发明通过传感器测量气体参数值；将气体参数信息传送给流量转换器；通过流量转换器计算气体流量；输出气体流量信息。本发明能够快速、简便测量呼吸机微涡轮气体瞬时质量流量与累计质量流量，并适应呼吸机微涡轮小尺寸、小流量的测量与精度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法的流程示意图；

图2是呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法中步骤1的流程示意图；

图3是呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法中步骤4的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1至图3所示，本发明为解决上述技术问题采取的具体优化技术方案是：本发明涉及一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法，通过传感器测量气体参数值；将气体参数信息传送给流量转换器；通过流量转换器计算气体流量；输出气体流量信息。本发明能够快速、简便测量呼吸机微涡轮气体瞬时质量流量与累计质量流量，并适应呼吸机微涡轮小尺寸、小流量的测量与精度要求。

一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过呼吸机微涡轮外接传感器测量气体参数值；

步骤2：将测量气体参数信息传送给流量转换器；

步骤3：通过流量转换器计算气体流量；

步骤4：输出气体流量信息。

具体实施例二：

本申请实施例二与实施例一的区别仅在于：

所述步骤1具体为：

通过压差传感器测量气体流经的管道中两个位置呼吸机微涡轮进口气流管道和出口气流管道的气体差压值；

通过温度传感器测量气体流经的管道中的气体温度值；

通过压力传感器测量气体流经的管道中的气体压力值；

进口气流管道的测量位置到进口的距离，应为微涡轮直径的4-5倍，出口气流管道的测量位置到出口的距离，应为微涡轮直径的6-7倍。

具体实施例三：

本申请实施例三与实施例二的区别仅在于：

采用三点测量法，选取3个临近的测量点，当测得的3组数据相互误差均小于1％，则3组数据均有效，将3组数据取平均作为最终数据；当存在误差大于1％，则去除误差较大的一组数据，将剩下2组数据取平均作为最终数据。

具体实施例四：

本申请实施例四与实施例三的区别仅在于：

所述步骤2具体为：

将传感器测得的压差值、温度信值、压力值转化为数字信号，传送给流量转换器的信号采集模块，得到压差信号、温度信号、压力信号。

具体实施例五：

本申请实施例五与实施例四的区别仅在于：

将压差信号、温度信号、压力信号传送给流量转换器的信号处理模块进行瞬时流量与累计流量的计算；

气体瞬时流量的通过下式进行计算：

其中，ρ＝ρ_c×[(101+P)×(273.15+t_c)]/[101×(273.15+t)]；

其中，q_m表示气体质量流量，c表示流量系数，d表示气体流经的管道直径，ΔP表示气体压差，ρ表示气体密度，ρ_c表示气体在当前室温下的密度，P表示气体压力，t_c表示当前室温，t表示气体温度。

具体实施例六：

本申请实施例六与实施例五的区别仅在于：

通过温度计采集室温，对气体密度进行修正，以提高流量测量的准确性。具体实施例七：

本申请实施例七与实施例六的区别仅在于：

输出气体流量信息，包括：在显示屏上显示气体温度、压力、瞬时流量与累计流量。

具体实施例八：

本申请实施例八与实施例七的区别仅在于：

本发明提供一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量系统，所述系统包括：

测量模块，所述测量模块通过呼吸机微涡轮外接传感器测量气体参数值；

信号转换模块，所述信号转换模块将测量气体参数信息传送给流量转换器；

信号处理模块，信号处理模块通过流量转换器计算气体流量；

显示模块，所述显示模块显示输出的气体流量信息。

具体实施例九：

本申请实施例九与实施例八的区别仅在于：

本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法

所述方法包括以下步骤：

S1.通过传感器测量气体参数值；

通过压差传感器测量气体流经的管道中两个位置的气体差压值；

通过温度传感器测量气体流经的管道中的气体温度值；

通过压力传感器测量气体流经的管道中的气体压力值。

(考虑呼吸机微涡轮的工作环境，气体流量测量点可以为呼吸机微涡轮进口气流管道或出口气流管道。)

(根据本专利的需求，出口气流管道的测量位置到出口的距离，应为微涡轮直径的6-7倍，原因是根据数值模拟仿真结果，发现微涡轮出口位置气流流动较为紊乱，到微涡轮直径的6-7倍位置气流流动近于平稳，因此在该位置测量气体参数更为准确合理。)

(根据本专利的需求，进口气流管道的测量位置到进口的距离，应为微涡轮直径的4-5倍，原因是如果测量探针太靠近进口，会对进口的平稳气流产生扰动，导致气流在微涡轮中产生非定常流动，因此测量位置需远离进口，根据经验，选择微涡轮直径4-5倍的位置。)

(根据呼吸机微涡轮尺寸小、流量小、转速快的特点，单点测量难以保证测量数据的准确性，因此采用三点测量法。选取3个临近的测量点，若测得的3组数据相互误差均小于1％，则可认为3组数据均有效，将3组数据取平均作为最终数据；若存在误差大于1％，则去除误差较大的一组数据，将剩下2组数据取平均作为最终数据。)

S2.将气体参数信息传送给流量转换器；

所述将气体参数信息传送给流量转换器，包括：

将传感器测得的压差信息、温度信息、压力信息转化为数字信号，传送给流量转换器的信号采集模块。

S3.通过流量转换器计算气体流量；

述通过流量转换器计算气体流量，包括：将压差信号、温度信号、压力信号传送给流量转换器的信号处理模块进行瞬时流量与累计流量的计算。

(考虑呼吸机微涡轮的工作环境，需要通过温度计采集室温，对气体密度进行修正，以提高流量测量的准确性。)

在一些实施例中，所述气体瞬时流量的计算方法为：

其中，ρ＝ρ_c×[(101+P)×(273.15+t_c)]/[101×(273.15+t)]

其中，q_m表示气体质量流量，c表示流量系数，d表示气体流经的管道直径，ΔP表示气体压差，ρ表示气体密度，ρ_c表示气体在当前室温下的密度，P表示气体压力，t_c表示当前室温，t表示气体温度。

所述气体累计流量为气体瞬时流量的叠加。

S4.输出气体流量信息。

通过流量转换器计算气体流量，包括：

将压差信号、温度信号、压力信号传送给流量转换器的信号处理模块进行瞬时流量与累计流量的计算。

(考虑呼吸机微涡轮的工作环境，需要通过温度计采集室温，对气体密度进行修正，以提高流量测量的准确性。)

所述输出气体流量信息，包括：

在显示屏上显示气体温度、压力、瞬时流量与累计流量；

将气体温度、压力、瞬时流量与累计流量以模拟信号的形式输出。

具体实施例十：

本申请实施例十与实施例九的区别仅在于：

本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其所述处理器执行所述计算机程序时实现一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

以上所述仅是一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法的优选实施方式，一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过呼吸机微涡轮外接传感器测量气体参数值；

步骤2：将测量气体参数信息传送给流量转换器；

步骤3：通过流量转换器计算气体流量；

步骤4：输出气体流量信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤1具体为：

通过压差传感器测量气体流经的管道中两个位置呼吸机微涡轮进口气流管道和出口气流管道的气体差压值；

通过温度传感器测量气体流经的管道中的气体温度值；

通过压力传感器测量气体流经的管道中的气体压力值；

进口气流管道的测量位置到进口的距离，应为微涡轮直径的4-5倍，出口气流管道的测量位置到出口的距离，应为微涡轮直径的6-7倍。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：采用三点测量法，选取3个临近的测量点，当测得的3组数据相互误差均小于1％，则3组数据均有效，将3组数据取平均作为最终数据；当存在误差大于1％，则去除误差较大的一组数据，将剩下2组数据取平均作为最终数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是：所述步骤2具体为：

将传感器测得的压差值、温度信值、压力值转化为数字信号，传送给流量转换器的信号采集模块，得到压差信号、温度信号、压力信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤3具体为：

将压差信号、温度信号、压力信号传送给流量转换器的信号处理模块进行瞬时流量与累计流量的计算；

气体瞬时流量的通过下式进行计算：

其中，ρ＝ρ_c×[(101+P)×(273.15+t_c)]/[101×(273.15+t)]；

其中，q_m表示气体质量流量，c表示流量系数，d表示气体流经的管道直径，ΔP表示气体压差，ρ表示气体密度，ρ_c表示气体在当前室温下的密度，P表示气体压力，t_c表示当前室温，t表示气体温度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：

通过温度计采集室温，对气体密度进行修正，以提高流量测量的准确性。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述步骤4具体为：

输出气体流量信息，包括：在显示屏上显示气体温度、压力、瞬时流量与累计流量。

8.一种呼吸机微涡轮外接传感器的流量测量系统，其特征是：所述系统包括：

测量模块，所述测量模块通过呼吸机微涡轮外接传感器测量气体参数值；

信号转换模块，所述信号转换模块将测量气体参数信息传送给流量转换器；

信号处理模块，信号处理模块通过流量转换器计算气体流量；

显示模块，所述显示模块显示输出的气体流量信息。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-7的方法。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征是：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7的方法。