專利名稱：呼吸機(jī)輸出氧濃度的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于呼吸機(jī)中空氣氧氣混合后，輸出的空氧混合氣體中氧氣濃度的控制方法，屬于醫(yī)療設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
呼吸機(jī)控制中，需要對(duì)病人端吸入的空氧混合氣體中氧氣的濃度進(jìn)行精確控制，即在呼吸機(jī)輸入端對(duì)空氣和氧氣的體積進(jìn)行合理配比，根據(jù)不同病人需提供特定氧濃度，以達(dá)到呼吸治療效果。目前大都憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)呼吸機(jī)輸入端的空氣流量和氧氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，難以達(dá)到精確控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種呼吸機(jī)輸出氧濃度的控制方法，在呼吸機(jī)向病人供氣時(shí)，能精確控制供氣中的氧濃度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:呼吸機(jī)輸出氧濃度的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)在呼吸機(jī)的空氣輸入端，設(shè)置可控流量比例閥，以及空氣流量傳感器；在呼吸機(jī)的氧氣輸入端，設(shè)置可控流量比例閥，以及氧氣流量傳感器；(2)根據(jù)病人的需要，預(yù)先設(shè)定呼吸機(jī)輸出端需要輸出的空氧混合氣的總流量d，及其中的氧氣含量c ;根據(jù)c和d的值，計(jì)算出呼吸機(jī)輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b，計(jì)算方法如下:空氣流量a = [ (100-c) *d] /79 ；氧氣流量b = [(c_21)*d]/79 ;(3)分別調(diào)整呼吸機(jī)空氣輸入端和氧氣輸入端的可控流量比例閥，使其達(dá)到步驟
(3)確定的空氣流量a和氧氣流量b ；(4)利用氧氣輸入端的氧流量傳感器和可控流量比例閥構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，通過氧氣流量傳感器測(cè)得的氧氣流量，反饋調(diào)節(jié)并控制氧氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的氧氣流量b;利用空氣輸入端的空氣流量傳感器和可控流量比例閥構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，通過空氣流量傳感器測(cè)得的空氣流量，反饋調(diào)節(jié)并控制空氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的空氣流量a。本發(fā)明提供的控制方法簡(jiǎn)單快捷而且精確，只要預(yù)先設(shè)置病人需要的供氣流量和氧濃度，即可快速計(jì)算出需要呼吸機(jī)輸入端需要控制的空氣和氧氣的流量，調(diào)節(jié)輸入端空氣和氧氣可控流量比 例閥達(dá)到所需流量，再通過目前已經(jīng)很成熟的閉環(huán)PID算法控制可控流量比例閥保持所需流量即可，控制精度較高，按本方法進(jìn)行空氧配比控制，氧濃度的精度可達(dá)到1%。
具體實(shí)施方式
以下通過具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明呼吸機(jī)輸出氧濃度的控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn):(I)在呼吸機(jī)供氣前，首先在呼吸機(jī)的空氣輸入端，設(shè)置可控流量比例閥，以及空氣流量傳感器；在呼吸機(jī)的氧氣輸入端，設(shè)置可控流量比例閥，以及氧氣流量傳感器。(2)根據(jù)不同病人的具體需要，預(yù)先設(shè)定呼吸機(jī)輸出端需要向病人輸出的空氧混合氣的總流量山及其中的氧氣含量C。根據(jù)c和d的值，可以計(jì)算出呼吸機(jī)輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b，計(jì)算方法如下:空氣流量a = [ (100-c) *d] /79 ；氧氣流量b = [(c_21)*d]/79 ; 上述計(jì)算方法是本申請(qǐng)人通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的。實(shí)驗(yàn)過程如下:在呼吸機(jī)的輸入端，用兩只可控流量比例閥分別對(duì)空氣和氧氣的流量進(jìn)行控制，并用兩只流量傳感器分別對(duì)空氣和氧氣的流量進(jìn)行測(cè)量；在呼吸機(jī)的空氧混合輸出端，設(shè)置氧氣濃度傳感器，以測(cè)量空氧混合后的氧濃度。然后調(diào)節(jié)兩只可控流量比例閥，使空氣流量和氧氣流量為允許范圍內(nèi)的任意值，并記錄下每一組空氣流量值和氧氣流量值所對(duì)應(yīng)的氧濃度傳感器的測(cè)量值。通過多次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)如下公式:如果空氣流量為a，氧氣的流量為b，那么混合后的空氧混合氣體中的氧濃度為(a*l+b*0.21)/(a+b)。根據(jù)上述公式反推可以得出:如果輸出的氧氣濃度為C，輸出的空氧混合氣體的流量為d，那么呼吸機(jī)輸入端氧氣的流量應(yīng)為[(c-21)*d]/79，空氣的流量應(yīng)為[(100-c)*d]/79。以上即是本發(fā)明在輸出端總氣體流量和氧氣濃度確定后，輸入端空氣流量和氧氣流量的計(jì)算依據(jù)。(3)通過計(jì)算將輸入端空氣流量和氧氣流量確定后，分別調(diào)整呼吸機(jī)空氣輸入端和氧氣輸入端的可控流量比例閥，使其達(dá)到步驟所確定的空氣流量a和氧氣流量b。(4)供氣開始后，可控流量比例閥在供氣過程中會(huì)因?yàn)槎喾N因素，產(chǎn)生微小偏差。本發(fā)明再通過目前已經(jīng)公知且很成熟的閉環(huán)PID算法，利用氧氣輸入端的氧流量傳感器和可控流量比例閥構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，通過氧氣流量傳感器測(cè)得的氧氣流量，反饋調(diào)節(jié)并控制氧氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其始終保持通過需要的氧氣流量b;利用空氣輸入端的空氣流量傳感器和可控流量比例閥構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，通過空氣流量傳感器測(cè)得的空氣流量，反饋調(diào)節(jié)并控制空氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其始終保持通過需要的空氣流量a。通過上述方法，可以精確控制呼吸機(jī)輸出的空氧混合氣體中的氧氣濃度。根據(jù)設(shè)置在輸出端的氧濃度傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，本方法控制輸出氧氣濃度的精度可達(dá)到1%。
權(quán)利要求
1.呼吸機(jī)輸出氧濃度的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在呼吸機(jī)的空氣輸入端，設(shè)置可控流量比例閥，以及空氣流量傳感器；在呼吸機(jī)的氧氣輸入端，設(shè)置可控流量比例閥，以及氧氣流量傳感器； (2)根據(jù)病人的需要，預(yù)先設(shè)定呼吸機(jī)輸出端需要輸出的空氧混合氣的總流量d，及其中的氧氣含量c ;根據(jù)c和d的值，計(jì)算出呼吸機(jī)輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b，計(jì)算方法如下:空氣流量 a = [ (100-c) *d]/79 ; 氧氣流量 b = [(c-21)*d]/79 ； (3)分別調(diào)整呼吸機(jī)空氣輸入端和氧氣輸入端的可控流量比例閥，使其達(dá)到步驟(3)確定的空氣流量a和氧氣流量b ； (4)利用氧氣輸入端的氧流量傳感器和可控流量比例閥構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，通過氧氣流量傳感器測(cè)得的氧氣流量，反饋調(diào)節(jié)并控制氧氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的氧氣流量b ;利用空氣輸入端的空氣流量傳感器和可控流量比例閥構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，通過空氣流量傳感器測(cè)得的空氣流量，反饋調(diào)節(jié)并控制空氣輸入端的可控流量比例閥的開合度，使其保持需要的空氣流量a。
全文摘要
呼吸機(jī)輸出氧濃度的控制方法，在呼吸機(jī)的輸入端，分別設(shè)置空氣和氧氣可控流量比例閥，以及空氣和氧氣流量傳感器；預(yù)先設(shè)定呼吸機(jī)輸出端需要輸出的空氧混合氣的總流量d，及其中的氧氣含量c；根據(jù)c和d的值，計(jì)算出呼吸機(jī)輸入端需要輸入的空氣流量a和氧氣流量b；分別調(diào)整呼吸機(jī)輸入端的空氣和氧氣可控流量比例閥，使其達(dá)到計(jì)算出的空氣流量a和氧氣流量b；然后在供氣過程中，利用空氣和氧氣流量傳感器和可控流量比例閥構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，反饋調(diào)節(jié)并控制可控流量比例閥的開合度，使其始終保持通過需要的空氣和氧氣流量。
文檔編號(hào)A61M16/00GK103071214SQ20111032619
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者刁俊 申請(qǐng)人:北京航天長(zhǎng)峰股份有限公司