CN106178220B - 一种呼吸机防冷凝控制***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种呼吸机防冷凝控制***，包括呼吸机湿化器，采集患者端的呼吸机管道内温度值与湿度值的近端温湿度采集装置，采集呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值的远端温湿度采集装置，加热装置和防冷凝控制器。这样，通过采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值，并根据采集的温度值、湿度值，对呼吸机湿化器的湿化功率和/或所述加热装置的输出功率进行调整，控制呼吸机管道内的气体相对湿度始终低于100％RH，即气体中水量不饱和，从而达到既可以满足呼吸机湿化能力的要求，又可以有效地避免水汽凝结。本发明还提出了一种呼吸机防冷凝控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种呼吸机防冷凝控制***和方法。
背景技术
在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普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。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。
无创呼吸机是一种以输出一定压力或流速的空气为目的的，辅助呼吸功能不全或因特殊情况无法自主呼吸的患者呼吸的医疗器械，在临床上用于治疗睡眠呼吸暂停综合症(SAS)及相关疾病。呼吸机的加湿器用于将气体注入水中或雾化液体增加空气湿度，加湿患者呼吸气道，降低干燥气体对呼吸气道的损伤，提高舒适度。目前无创呼吸机的加湿器产生过多的冷凝水，堆积在管道或者面罩中，提高了管道堵塞的风险，甚至危及患者生命安全。因此，提供一种既可以满足呼吸机湿化能力的要求，又可以防止形成凝结水的技术，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种呼吸机防冷凝控制***和方法，其既可以满足呼吸机湿化能力的要求，又可以防止形成凝结水。
为了解决上述技术问题，本发明的解决方案是这样实现的：一种呼吸机防冷凝控制***，包括呼吸机湿化器，以及
近端温湿度采集装置，采集患者端的呼吸机管道内温度值与湿度值；
远端温湿度采集装置，采集呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值；
加热装置，对呼吸机管道内气体进行加热；
防冷凝控制器，接收所述近端温湿度采集装置和远端温湿度采集装置采集的温湿度值，并与预设温湿度值进行比较后，输出控制信号控制所述呼吸机湿化器的湿化功率和/或所述加热装置的输出功率。
这样，通过采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值，并根据采集的温度值、湿度值，对呼吸机湿化器的湿化功率和/或所述加热装置的输出功率进行调整，控制呼吸机管道内的气体相对湿度始终低于100％RH，即气体中水量不饱和，从而达到既可以满足呼吸机湿化能力的要求，又可以有效地避免水汽凝结。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述近端温湿度采集装置和/或远端温湿度采集装置为温湿度传感器。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热装置为加热丝，所述加热丝设置在呼吸机管道内和/或呼吸机管道壁内。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热丝沿呼吸机管道内壁均匀间隔螺旋分布。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热丝为印刷薄膜电阻丝，所述印刷薄膜电阻丝外表面涂有绝缘层。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热装置还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，当所述近端温湿度采集装置和/或远端温湿度采集装置采集的温度低于预设温度时，所述防冷凝控制器输出控制信号提高所述加热装置的输出功率。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，设所述近端温湿度采集装置采集的湿值为H1、远端温湿度采集装置采集的湿值为H2，且H1<H2；
若H1<△H且H2<△H，或若H1<△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器输出控制信号增大呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止增大呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
若H1>△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器输出控制信号降低呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止降低呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
其中，△H为相对湿度，是指当前单位体积含水量与饱和含水量的百分比。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，还提供了一种呼吸机防冷凝控制方法，包括以下步骤：
步骤S01：采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值；
步骤S02：通过将采集的温度值与湿度值与预设温湿度值进行比较，输出控制信号，控制呼吸机湿化器的湿化功率和/或加热装置的输出功率；
步骤S03：重复步骤S01。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤S02具体为：当采集患者端的呼吸机管道内的温度和/或呼吸机湿化器出气口处的温度低于预设温度时，输出控制信号，提高所述加热装置的输出功率；和/或，
设采集患者端的呼吸机管道内的湿值为H1、采集呼吸机湿化器出气口处的湿值为H2，且H1<H2；
若H1<△H且H2<△H，或若H1<△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器输出控制信号增大呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止增大呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
若H1>△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器输出控制信号降低呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止降低呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
其中，△H为相对湿度，是指当前单位体积含水量与饱和含水量的百分比。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，通过温湿度传感器采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热装置为加热丝，所述加热丝设置在呼吸机管道内和/或呼吸机管道壁内。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热丝沿呼吸机管道内壁均匀间隔螺旋分布。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热丝为印刷薄膜电阻丝，所述印刷薄膜电阻丝外表面涂有绝缘层。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加热装置还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为表示本专利一种实施方式所涉及的呼吸机防冷凝控制***的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明的装置实施例如下，如图1所示，一种呼吸机防冷凝控制***，包括呼吸机湿化器H，以及
近端温湿度采集装置S1，采集患者端的呼吸机管道G内温度值与湿度值；
远端温湿度采集装置S2，采集呼吸机湿化器H出气口处的温度值与湿度值；
加热装置i，对呼吸机管道G内气体进行加热；
防冷凝控制器C，接收所述近端温湿度采集装置S1和远端温湿度采集装置S2采集的温湿度值，并与预设温湿度值进行比较后，输出控制信号，控制所述呼吸机湿化器H的湿化功率和/或所述加热装置i的输出功率。其中，呼吸机湿化器H与呼吸机R相连，呼吸机湿化器的出气口通过呼吸机管道G与患者面罩M连接。预设温度值可以为21℃，预设湿度值可以为100％RH。
这样，通过采集患者端的呼吸机管道G内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值，并根据采集的温度值、湿度值，对呼吸机湿化器H的湿化功率和/或所述加热装置i的输出功率进行调整，控制呼吸机管道G内的气体相对湿度始终低于100％RH，即气体中水量不饱和，从而达到既可以满足呼吸机湿化能力的要求，又可以有效地避免水汽凝结。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述近端温湿度采集装置S1和/或远端温湿度采集装置S2为温湿度传感器。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述加热装置i为加热丝，所述加热丝设置在呼吸机管道G内和/或呼吸机管道G壁内。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述加热丝沿呼吸机管道G内壁均匀间隔螺旋分布。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述加热丝为印刷薄膜电阻丝，所述印刷薄膜电阻丝外表面涂有绝缘层。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述加热装置i还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，当所述近端温湿度采集装置S1和/或远端温湿度采集装置S2采集的温度低于预设温度时，如21℃，所述防冷凝控制器C输出控制信号提高所述加热装置i的输出功率。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，设所述近端温湿度采集装置S1采集的湿值为H1、远端温湿度采集装置S2采集的湿值为H2，且H1<H2；
若H1<△H且H2<△H，或若H1<△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器C输出控制信号增大呼吸机湿化器H的湿化功率，直至H1＝△H，停止增大呼吸机湿化器H的湿化功率，且呼吸机湿化器H保持当前湿化功率工作；
若H1>△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器C输出控制信号降低呼吸机湿化器H的湿化功率，直至H1＝△H，停止减小呼吸机湿化器H的湿化功率，且呼吸机湿化器H保持当前湿化功率工作；
其中，△H为相对湿度，是指当前单位体积含水量与饱和含水量的百分比。比如：如果1升空气中含水量为12mg，饱和空气含水20mg，那么该空气的相对湿度为(12mg/20mg)×100％。发明人经过大量测试发现：单位体积内，标准气压下，饱和空气的含水量H(单位：mg/L)是一个与温度有关的函数，即H＝F(T)，其中T是环境温度。那么，在单位体积内，标准气压下欲使呼吸气道含水12mg，那么相对湿度只需满足△H＝(12mg/F(T))×100％(单位：％RH)即可。也就是说，△H＝A/F(T)，其中，
(1)F(T)＝(B*eC*T)+S
其中A≥10，B∈(0，5)，C∈(0，0.1)，S∈(-10，10)
优选的是，A＝12，B＝3.1319，C＝0.0638，S＝0；
(2)F(T)＝B*T2+C*T+S
A≥10，B∈(0，1)，C∈(-0.1，0.1)，S∈(-10，10)
优选的是，A＝12，B＝0.0226，C＝-0.078，S＝3.9733。
本发明的方法实施例如下，一种呼吸机防冷凝控制方法，包括以下步骤：
步骤S01：采集患者端的呼吸机管道G内和呼吸机湿化器H出气口处的温度值与湿度值；
步骤S02：通过将采集的温度值与湿度值与预设温湿度值进行比较，输出控制信号，控制呼吸机湿化器H的湿化功率和/或加热装置i的输出功率；
步骤S03：重复步骤S01。
这样，通过采集患者端的呼吸机管道G内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值，并根据采集的温度值、湿度值，对呼吸机湿化器H的湿化功率和/或所述加热装置i的输出功率进行调整，控制呼吸机管道G内的气体相对湿度始终低于100％RH，即气体中水量不饱和，从而达到既可以满足呼吸机湿化能力的要求，又可以有效地避免水汽凝结。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述步骤S02具体为：当采集患者端的呼吸机管道G内的温度和/或呼吸机湿化器H出气口处的温度低于预设温度时，如21℃，输出控制信号，提高所述加热装置i的输出功率；和/或，
设采集患者端的呼吸机管道G内的湿值为H1、采集呼吸机湿化器H出气口处的湿值为H2，且H1<H2；
若H1<△H且H2<△H，或若H1<△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器C输出控制信号增大呼吸机湿化器H的湿化功率，直至H1＝△H，停止增大呼吸机湿化器H的湿化功率，且呼吸机湿化器H保持当前湿化功率工作；
若H1>△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器C输出控制信号降低呼吸机湿化器H的湿化功率，直至H1＝△H，停止减小呼吸机湿化器H的湿化功率，且呼吸机湿化器H保持当前湿化功率工作；
其中，△H为相对湿度，是指当前单位体积含水量与饱和含水量的百分比。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种呼吸机防冷凝控制***，包括呼吸机湿化器，其特征在于，还包括：
近端温湿度采集装置，采集患者端的呼吸机管道内温度值与湿度值；
远端温湿度采集装置，采集呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值；
加热装置，对呼吸机管道内气体进行加热；
防冷凝控制器，接收所述近端温湿度采集装置和远端温湿度采集装置采集的温湿度值，并与预设温湿度值进行比较后，输出控制信号控制所述呼吸机湿化器的湿化功率和/或所述加热装置的输出功率；
设所述近端温湿度采集装置采集的湿值为H1、远端温湿度采集装置采集的湿值为H2，且H1<H2；
若H1<△H且H2<△H，或若H1<△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器输出控制信号增大呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止增大呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
若H1>△H且H2>△H，则所述防冷凝控制器输出控制信号降低呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止降低呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
其中，△H为相对湿度，是指标准气压当前空气单位体积含水量与饱和含水量的百分比。
2.根据权利要求1所述的呼吸机防冷凝控制***，其特征在于，所述近端温湿度采集装置和/或远端温湿度采集装置为温湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的呼吸机防冷凝控制***，其特征在于，所述加热装置为加热丝，所述加热丝设置在呼吸机管道内和/或呼吸机管道壁内。
4.根据权利要求3所述的呼吸机防冷凝控制***，其特征在于，所述加热丝沿呼吸机管道内壁均匀间隔螺旋分布。
5.根据权利要求3所述的呼吸机防冷凝控制***，其特征在于，所述加热丝为印刷薄膜电阻丝，所述印刷薄膜电阻丝外表面涂有绝缘层。
6.根据权利要求3所述的呼吸机防冷凝控制***，其特征在于，所述加热装置还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
7.根据权利要求1所述的呼吸机防冷凝控制***，其特征在于，当所述近端温湿度采集装置和/或远端温湿度采集装置采集的温度低于预设温度时，所述防冷凝控制器输出控制信号提高所述加热装置的输出功率。
8.一种呼吸机防冷凝控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值；
步骤S02：通过将采集的温度值与湿度值与预设温湿度值进行比较，输出控制信号，控制呼吸机湿化器的湿化功率和/或加热装置的输出功率；
步骤S03：重复步骤S01；
其中，所述步骤S02具体为：当采集患者端的呼吸机管道内的温度和/或呼吸机湿化器出气口处的温度低于预设温度时，输出控制信号，提高所述加热装置的输出功率；和/或，
设采集患者端的呼吸机管道内的湿值为H1、采集呼吸机湿化器出气口处的湿值为H2，且H1<H2；
若H1<△H且H2<△H，或若H1<△H且H2>△H，则防冷凝控制器输出控制信号增大呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止增大呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
若H1>△H且H2>△H，则防冷凝控制器输出控制信号降低呼吸机湿化器的湿化功率，直至H1＝△H，停止降低呼吸机湿化器的湿化功率，且呼吸机湿化器保持当前湿化功率工作；
其中，△H为相对湿度，是指标准气压当前空气单位体积含水量与饱和含水量的百分比。
9.根据权利要求8所述的呼吸机防冷凝控制方法，其特征在于，通过温湿度传感器采集患者端的呼吸机管道内和呼吸机湿化器出气口处的温度值与湿度值。
10.根据权利要求8所述的呼吸机防冷凝控制方法，其特征在于，所述加热装置为加热丝，所述加热丝设置在呼吸机管道内和/或呼吸机管道壁内。
11.根据权利要求8所述的呼吸机防冷凝控制方法，其特征在于，所述加热丝沿呼吸机管道内壁均匀间隔螺旋分布。
12.根据权利要求8所述的呼吸机防冷凝控制方法，其特征在于，所述加热丝为印刷薄膜电阻丝，所述印刷薄膜电阻丝外表面涂有绝缘层。
13.根据权利要求8所述的呼吸机防冷凝控制方法，其特征在于，所述加热装置还包括温度保险丝，所述温度保险丝与所述加热丝连接。
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