專利名稱：潮氣量的控制機(jī)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種潮氣量的控制機(jī)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
在呼吸機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械通氣功能，需要控制患者每次呼吸當(dāng)中吸入的 氣體容量，即潮氣量。對于中等和較大潮氣量的控制往往精度要求較低，而對于主要應(yīng)用于 小兒患者的機(jī)械通氣時(shí)，需要能夠精確的控制小潮氣量，達(dá)到治療目的，同時(shí)避免對肺部損 傷。常見的技術(shù)方案有1、低成本低精度單閥控制。中低檔呼吸機(jī)往往潮氣量控制精度有限，使用流量控制范圍適中、響應(yīng)時(shí)間一般 的流量控制閥，從而導(dǎo)致小潮氣量控制精度不佳。2、高成本高精度單閥控制。高檔呼吸機(jī)往往潮氣量控制精度要求較高，使用流量控制范圍適大、響應(yīng)時(shí)間短 的流量控制閥，從而導(dǎo)致流量控制閥需要極高的加工精度和高速伺服控制系統(tǒng)。3、高成本高精度多閥控制。在一些專用的嬰兒呼吸機(jī)上小潮氣量的常使用多路閥門(閥島)控制，通常使用 12支以上的閥門進(jìn)行組合調(diào)節(jié)。這種方式安全性高，但控制算法復(fù)雜，控制精度較好但流量 調(diào)節(jié)不連續(xù)，且輸出最大流量偏小。因此，該方案不適用于綜合呼吸機(jī)。針對相關(guān)技術(shù)中為了進(jìn)行小潮氣量精確控制往往需要較高成本的問題，目前尚未 提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對相關(guān)技術(shù)中為了進(jìn)行小潮氣量精確控制往往需要較高成本的問題而提出本 發(fā)明，為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種潮氣量的控制機(jī)構(gòu)及方法，以解決上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種潮氣量的控制方法。根據(jù)本發(fā)明的潮氣量的控制方法包括對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；對壓力 調(diào)節(jié)之后的輸出壓力進(jìn)行檢測；根據(jù)檢測的輸出壓力來對氣體的流量進(jìn)行控制?？蛇x地，輸出壓力的范圍為5PSIG至10PSIG。優(yōu)選地，輸出壓力為多個(gè)。優(yōu)選地，對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)包括根據(jù)患者的類型來對氣源輸出的 氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種潮氣量的控制機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的潮氣量的控制機(jī)構(gòu)包括氣源，為氣動裝置提供氣體作為動力源； 減壓閥，與氣源相連接，對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；壓力傳感器，連接至減壓閥下游 的輸氣通路，用于檢測減壓閥的輸出壓力；流量控制閥，設(shè)置在壓力傳感器下游的輸氣通路中，根據(jù)輸出壓力通過調(diào)節(jié)閥門的開度來控制氣體的流量。優(yōu)選地，控制機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)，經(jīng)由連軸器與減壓閥相連接；其中，連軸器連接 于減壓閥中的調(diào)節(jié)桿，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿來調(diào)節(jié)減壓閥的輸出壓力。優(yōu)選地，控制機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)控制器，與電機(jī)相連接，用于驅(qū)動和/或控制電機(jī)。優(yōu)選地，流量控制閥選擇性地在多個(gè)給定壓力下進(jìn)行流量控制?？蛇x地，給定壓力的范圍為5PSIG至10PSIG。通過本發(fā)明，采用對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；對壓力調(diào)節(jié)之后的輸出壓力 進(jìn)行檢測；根據(jù)檢測的輸出壓力來對氣體的流量進(jìn)行控制，解決了相關(guān)技術(shù)中為了進(jìn)行小 潮氣量精確控制往往需要較高成本的問題，進(jìn)而達(dá)到了采用簡單設(shè)計(jì)，避免選用高精度高 成本關(guān)鍵器件，實(shí)現(xiàn)精確控制小潮氣量的效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的潮氣量的控制機(jī)構(gòu)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的潮氣量的控制方法的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的潮氣量的控制方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的潮氣量的控制機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種潮氣量的控制方法。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的潮氣量的控制方法的流程圖如圖2所示，該方法包括如下的步驟S202至步驟S206 步驟S202，對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；步驟S204，對壓力調(diào)節(jié)之后的輸出壓力進(jìn)行檢測；步驟S206，根據(jù)檢測的輸出壓力來對氣體的流量進(jìn)行控制。優(yōu)選地，輸出壓力的范圍為5PSIG至10PSIG。優(yōu)選地，輸出壓力為多個(gè)。優(yōu)選地，對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)包括根據(jù)患者的類型來對氣源輸出的 氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。下面將結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的潮氣量的控制機(jī)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，該潮氣量的控制機(jī)構(gòu)包括氣源11、減壓閥12、電機(jī)13、壓力傳感器 14、電機(jī)控制器15、連軸器16和流量控制閥17。其中，氣源11，是氣動電控呼吸機(jī)的動力源，一般為空氣或氧氣；減壓閥12，為可 調(diào)節(jié)型，輸出壓力低于輸入壓力(氣源壓力)，具有一個(gè)可調(diào)節(jié)壓力的旋柄；電機(jī)13，可選用 扭矩小、響應(yīng)快、位置控制精度高的小型或微型電機(jī)，電機(jī)通過連軸器可以調(diào)節(jié)減壓閥調(diào)節(jié)桿的位置角度，從而調(diào)節(jié)輸出壓力；壓力傳感器14:反饋減壓裝置輸出壓力，監(jiān)測范圍寬， 呼吸機(jī)使用一般在0 40PSIG的范圍內(nèi)測量可滿足要求，應(yīng)選用響應(yīng)快、遲滯小、精度高的 產(chǎn)品；電機(jī)控制器15，根據(jù)壓力反饋信號進(jìn)行運(yùn)算，并驅(qū)動、控制電機(jī)調(diào)節(jié)位置；連軸器16， 連接電機(jī)和減壓閥；流量控制閥17，通過電信號調(diào)節(jié)閥門開度，從而控制氣體流量。本發(fā)明該潮氣量的控制機(jī)構(gòu)通過壓力調(diào)節(jié)裝置與流量控制閥相結(jié)合，設(shè)計(jì)軟件控 制算法可實(shí)現(xiàn)小潮氣量的精確控制。該機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成及工作原理包括如圖1所示，氣源11提供正常壓力工作范圍的高壓氣體，減壓閥12、電機(jī)13、壓力 傳感器14、電機(jī)控制器15、連軸器16 —同構(gòu)成壓力調(diào)節(jié)裝置(也可選用其他自動或手動調(diào) 節(jié)裝置)，流量控制閥17在軟件控制算法的管理下實(shí)現(xiàn)流量控制。其中壓力調(diào)節(jié)裝置可以 在氣源11提供的正常壓力工作范圍之下輸出一定驅(qū)動壓力，該壓力可由軟件控制、調(diào)節(jié)。流量控制原理流量控制閥17往往應(yīng)用在給定壓力下，由軟件控制輸出該壓力 下的流量，如果給定壓力發(fā)生變化，原來的壓力和流量對應(yīng)關(guān)系將不存在，輸出的流量也將 無法控制。此外，流量控制閥17可以控制的流量最大值和最小值之間往往成比例關(guān)系，如 100 1，那么在一個(gè)給定壓力下往往無法實(shí)現(xiàn)兼顧大流量和小流量的控制。優(yōu)選地，在成人呼吸機(jī)中，給定壓力往往在25PSIG 40PSIG范圍內(nèi)，可以控制的 最小流量大約在5 10LPM(取決于閥門性能)。因此，在綜合呼吸機(jī)的應(yīng)用中，為實(shí)現(xiàn)嬰兒 模式下小潮氣量的控制，可將給定壓力調(diào)整到相對小的范圍，例如5PSIG 10PSIG的范圍 內(nèi)，從而控制的最小流量大約在0. 5 2LPM(取決于閥門性能)。呼吸機(jī)可以針對不同患者 類型和流量最大值和最小值之間的比例關(guān)系選擇2個(gè)或跟多的給定壓力，并在該壓力下進(jìn) 行流量控制。軟件控制方法軟件控制系統(tǒng)根據(jù)對于給定壓力的標(biāo)定出對應(yīng)的流量-和閥門控 制值曲線，該曲線可以是函數(shù)關(guān)系也可以是分段線性表。在呼吸機(jī)應(yīng)用于不同患者類型時(shí)， 調(diào)整流量控制閥17前端的給定壓力，流量控制根據(jù)對應(yīng)給定壓力的壓力-閥門控制值曲 線，便可以得到滿意的小潮氣量控制效果。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的潮氣量的控制方法的流程圖。如圖3所示該優(yōu)選的潮氣量控制方法包括如下步驟步驟S301，判斷患者類型步驟S302，根據(jù)患者類型調(diào)節(jié)壓力控制裝置的輸出壓力；步驟S303，根據(jù)操作者設(shè)定的潮氣量計(jì)算控制流量；步驟S304，根據(jù)壓力控制裝置的輸出壓力選擇流量-控制值對應(yīng)關(guān)系；步驟S305，根據(jù)計(jì)算的控制流量查找流量-控制值對應(yīng)關(guān)系，并計(jì)算控制值；步驟S306，輸出控制值。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明所采用的方案可在現(xiàn)有低成本低精度方案基 礎(chǔ)上，用增加10%成本的代價(jià)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有高成本高精度方案所達(dá)到的小潮氣量10%誤差的 精確程度。需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不 同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了 一種潮氣量的控制機(jī)構(gòu)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的潮氣量的控制機(jī)構(gòu)的示意圖。如圖4所示，該潮氣量的控制機(jī)構(gòu)包括氣源11、減壓閥12、電機(jī)13、壓力傳感器 14、電機(jī)控制器15、連軸器16和流量控制閥17。氣源11，為氣動裝置提供氣體作為動力源；減壓閥12，與氣源11相連接，對氣源 11輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；壓力傳感器14，連接至減壓閥12下游的輸氣通路，用于檢測 減壓閥12的輸出壓力；流量控制閥17，設(shè)置在壓力傳感器14下游的輸氣通路中，根據(jù)輸出 壓力通過調(diào)節(jié)閥門的開度來控制氣體的流量。優(yōu)選地，該控制機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)13，經(jīng)由連軸器16與減壓閥12相連接；其中，連 軸器16連接于減壓閥12中的調(diào)節(jié)桿，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿來調(diào)節(jié)減壓閥的輸出壓力。優(yōu)選地，控制機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)控制器15，與電機(jī)13相連接，用于驅(qū)動和/或控制 電機(jī)。優(yōu)選地，流量控制閥17選擇性地在多個(gè)給定壓力下進(jìn)行流量控制。優(yōu)選地，給定壓力的范圍為5PSIG至10PSIG。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計(jì)算裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成 的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計(jì)算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們 中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的 硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種潮氣量的控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括 氣源，為氣動裝置提供氣體作為動力源；減壓閥，與所述氣源相連接，對所述氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)； 壓力傳感器，連接至所述減壓閥下游的輸氣通路，用于檢測所述減壓閥的輸出壓力； 流量控制閥，設(shè)置在所述壓力傳感器下游的輸氣通路中，根據(jù)所述輸出壓力通過調(diào)節(jié) 閥門的開度來控制所述氣體的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)還包括 電機(jī)，經(jīng)由連軸器與所述減壓閥相連接；其中，所述連軸器連接于所述減壓閥中的調(diào)節(jié)桿，通過調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)桿來調(diào)節(jié)所述減壓閥的 輸出壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)還包括 電機(jī)控制器，與所述電機(jī)相連接，用于驅(qū)動和/或控制所述電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述流量控制閥選擇性 地在多個(gè)給定壓力段下進(jìn)行流量控制。
5.一種潮氣量的控制方法，其特征在于，包括 對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；對所述壓力調(diào)節(jié)之后的輸出壓力進(jìn)行檢測； 根據(jù)檢測的輸出壓力來對所述氣體的流量進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述輸出壓力為多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)包括根據(jù)患者的類型來對所述氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種潮氣量的控制機(jī)構(gòu)及方法，其中，該方法包括對氣源輸出的氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；對壓力調(diào)節(jié)之后的輸出壓力進(jìn)行檢測；根據(jù)檢測的輸出壓力來對氣體的流量進(jìn)行控制。通過本發(fā)明，能夠采用簡單設(shè)計(jì)，避免選用高精度高成本關(guān)鍵器件，實(shí)現(xiàn)精確控制小潮氣量的目的。
文檔編號A61M16/00GK102114291SQ20091021759
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者李敬輝 申請人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司