CN111821551A - 一种供氧控制器以及包含该控制器的供氧*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供氧控制器以及包含该控制器的供氧***，包括：进气口、出气口、第一管路、压力传感器、流量传感器、比例调节阀、血氧饱和度监测器以及控制单元；通过实时监测用户的血氧饱和度，将一定的血氧饱和度作为供氧控制目标，在血氧饱和度低于该控制目标时，通过压力传感器实时检测用户气道的压力波形并发送控制单元，控制单元准确判断吸气和呼气动作，结合高响应速度的电磁阀和高精度高响应速度流量传感器来控制氧气的输出时机与输出量，以提高氧气利用率。同时，本发明采用独立模块化设计，不依赖于特定的氧气源，与不同气源可以实现多种形式的组合，满足了更多用户的使用需求。

Description

一种供氧控制器以及包含该控制器的供氧***
技术领域
本发明涉及医用供氧领域，尤其涉及一种供氧控制器以及包含该控制器的供氧***。
背景技术
吸氧的目的是将血氧饱和度(SpO2)提升到正常水平，吸入过多高浓度氧气不但对身体无益而且很可能对身体造成伤害。目前，便携氧气机大多采用脉冲方式供氧，该供氧方式的突出问题是节氧效果不明显，适用范围窄，不能根据使用者的血氧状况实时调整供氧量，同时使用一段时间后输出氧浓度会降低，输出流量误差大，而且无法很好地适用高原、高低温、高湿度等恶劣使用环境。而另外一种采用脉冲方式的氧气机，依靠内部控制器的设置以固定频率给氧，与呼吸不同步，容易造成人机对抗，吸氧效果不佳。
发明内容
本发明提供一种供氧控制器以及包含该控制器的供氧***，以克服上述技术问题。
本发明一种供氧控制器，包括：外壳、用于连接不同的氧气源的进气口、用于连接吸氧管的出气口、第一管路、第二压力传感器、流量传感器、比例调节阀、血氧饱和度监测器以及控制单元；所述进气口位于所述外壳的一端；所述出气口位于所述外壳的另一端；所述比例调节阀和所述流量传感器通过所述第一管路串联于所述进气口和出气口之间；所述流量传感器位于靠近出气口的一侧；所述第一管路靠近所述出气口处设有所述第二压力传感器；所述第二压力传感器、流量传感器以及血氧饱和度监测器向所述控制单元发送监测数据；所述控制单元根据所述监测数据判断患者呼吸相位，并控制所述比例调节阀控制供氧时机和供氧量。
进一步地，所述血氧饱和度监测器，用于监测患者的血氧饱和度数据，并将所述血氧饱和度数据发送至所述控制单元；所述流量传感器，用于监测氧气流量数据，并将所述氧气流量数据发送至所述控制单元；所述第二压力传感器用于监测所述第一管路内的压力值，并将所述压力值发送至所述控制单元；所述控制单元，用于根据所述压力值通过呼吸相位识别算法来判断患者呼吸相位，并根据所述血氧饱和度数据和氧气流量数据，通过所述比例调节阀控制供氧时机和供氧量。
进一步地，所述控制单元根据所述血氧饱和度数据判断患者是否需要供氧，并通过控制所述比例调节阀控制供氧量。
进一步地，所述控制单元可设置为呼吸同步触发脉冲供氧、血氧监测智能供氧、连续供氧、间歇供氧以及手动应急供氧工作模式。
进一步地，还包括：第二管路、手动控制阀；所述手动控制阀设置于所述第二管路上；所述比例调节阀朝向所述进气口的一端和所述流量传感器朝向所述出气口的一端，均与所述第一管路和第二管路并联。
进一步地，还包括：第一压力传感器；所述第一压力传感器设置于所述第一管路靠近所述进气口处。
进一步地，还包括：稳压阀；所述稳压阀设置于所述第一管路的所述进气口与所述比例调节阀之间。
进一步地，所述不同的氧气源，包括：氧气瓶、医院供氧设备、制氧装置中的任意一种或多种。
进一步地，所述血氧饱和度监测器与所述控制单元之间的数据传输方式采用无线传输或有线传输。
一种供氧***，包括：权利要求1所述的一种供氧控制器和氧气源。
本发明通过实时监测用户的血氧饱和度，将一定的血氧饱和度作为供氧控制目标。在血氧饱和度低于该控制目标时，通过高灵敏度压力传感器实时检测用户气道的压力波形并发送控制单元，控制单元准确判断吸气和呼气动作，结合高响应速度的电磁阀和高精度高响应速度流量传感器来控制氧气的输出时机与输出量，以提高氧气利用率。同时，本发明采用独立模块化设计，不依赖于特定的氧气源，与不同气源可以实现多种形式的组合，满足了更多用户的使用需求。
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以简单地介绍，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为一种供氧***的结构示意图；
图2为本发明所述供氧控制器与医院供氧设备连接的结构示意图；
图3为本发明所述供氧控制器与制氧装置连接的结构示意图；
图4为本发明所述供氧控制器与多个氧气瓶连接的结构示意图；
图5为本发明所述血氧饱和度监测器采用有线连接的结构示意图；
图6为一种供氧控制器的结构示意图；
图7为带有稳压阀和第一压力传感器的供氧控制器的结构示意图。
附图标号说明：
2、氧气源；101、进气口；102、出气口；103、第一管路；104、第二管路；11、外壳；12、第一压力传感器；13、第二压力传感器；14、流量传感器；15、比例调节阀；16、血氧饱和度监测器；17、控制单元；18、手动控制阀；19、稳压阀。
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。
本实施例提供一种供氧控制器，包括：外壳11、用于连接不同的氧气源的进气口101、用于连接吸氧管的出气口102、第一管路103、第二压力传感器13、流量传感器14、比例调节阀15、血氧饱和度监测器16以及控制单元17；进气口101位于外壳11的一端；出气口102位于外壳11的另一端；比例调节阀15和流量传感器14通过第一管路103串联于进气口101和出气口102之间；流量传感器14位于靠近出气口102的一侧；第一管路103靠近出气口102处设有第二压力传感器13；第二压力传感器13、流量传感器14以及血氧饱和度监测器16向控制单元17发送监测数据；控制单元17根据监测数据判断患者呼吸相位，并控制比例调节阀15控制供氧时机和供氧量。
具体而言，如图6所示，进气口101和出气口102作为气路连接的端口处于外壳表面，工作时进气口101连接氧气气源，氧气气源可以是氧气瓶、医院供氧设备带、制氧机或者是其他允许使用的氧气气源，出气口102连接吸氧管。血氧饱和度监测器16处于外壳的外部，与主机分离，其余部件均处于外壳内部。比例调节阀15与流量传感器14通过第一管路103串联，然后通过管路连接于进气口101和出气口102之间。第二压力传感器13通过管路连接采集第一管路103的压力。压力传感器实时检测用户气道的压力波形，经过控制单元17的压力信号调理电路，将整形后的气道压力信号输入到主控器，主控器通过呼吸相位识别算法准确判断吸气和呼气动作，同时妥善处理异常呼吸事件，如喷嚏、咳嗽等。控制单元17上设有血氧饱和度数据接收器，通过接收血氧饱和度监测器16发送的实时血氧饱和度数据并结合呼吸同步触发来控制比例调节阀15的开度大小和开启时间来控制供氧量，实现按需给氧，达到相比单独呼吸同步触发脉冲供氧的开环供氧方式更加节氧的效果。
采用的比例调节阀15、流量传感器14、第二压力传感器13、血氧饱和度监测器16的设备参数如下：
比例调节阀15，可采用常闭型两位两通电磁阀，响应时间在15ms以下，通径在1.0mm～4.0mm之间。
流量传感器14，可测量的最高流量值不低于20slm，响应速度不大于5ms。
第二压力传感器13的压力测量范围小于等于±5inH2O，响应速度小于等于5ms,测量精度不低于±1％FS。
血氧监测器16，含有血氧探头，其包含波长为660nm的红光和波长为904nm的近红外光两种发光二极管作为入射光的光源，包含光敏二极管作为光电转换器。
本实施例中，控制单元17根据血氧饱和度数据判断患者是否需要供氧，并通过控制比例调节阀15控制供氧量。
具体而言，血氧饱和度监测器16通过实时监测人体的血氧饱和度(SpO2)，并将数据实时发送到控制单元17，控制单元17根据接收到的血氧饱和度(SpO2)数据判断是否需要供氧，进而通过控制比例调节阀15来控制供氧量，整个控制过程为血氧饱和度(SpO2)实时监测的闭环控制，通过血氧饱和度(SpO2)闭环控制技术方案实现尽可能大限度的节氧，氧气利用率相比传统呼吸同步触发脉冲供氧方式更高。
本实施例中，控制单元17可设置为呼吸同步触发脉冲供氧、血氧监测智能供氧、连续供氧、间歇供氧以及手动应急供氧工作模式。
具体而言，控制单元17通过对相关信号的采集及程序设置至少可实现呼吸同步触发脉冲供氧、血氧饱和度监测智能供氧、连续供氧、间歇供氧、手动应急供氧等多种供氧模式。控制单元17通过脉搏血氧饱和度(SpO2)检测算法、血氧饱和度(SpO2)闭环供氧控制算法、人体呼吸相位检测算法、人机呼吸同步脉冲供氧控制算法、连续供氧控制算法、间歇供氧控制算法来实现各种工作模式，根据不同用户的不同供氧需求来采用不同的供氧模式，从而提高供氧对象的针对性。
本实施例中，如图1所示，还包括：第二管路104、手动控制阀18；手动控制阀18设置于第二管路104上；比例调节阀15朝向进气口101的一端和流量传感器14朝向出气口102的一端，均与第一管路103和第二管路104并联。通过设置手动控制阀18来实现手动应急供氧模式，即使在设备电源耗尽的情况下仍然可以使用手动控制阀(18)来进行手动操作，从而实现应急情况下的供氧。
本实施例中，还包括：第一压力传感器12；第一压力传感器12设置于第一管路103靠近进气口101处。
具体而言，如图1所示，在第一管路103靠近进气口101处设置第一压力传感器12，从而可以通过第一压力传感器12和第二压力传感器13分别对进气口101和出气口102进行压力监测，实现分段监测，一方面提高压力监测的精确度，另一方面可根据不同工作模式或不同的压力监测需要来选择压力传感器使用。
本实施例中，如图7所示，还包括：稳压阀19；稳压阀19设置于第一管路103的进气口101与比例调节阀15之间。稳压阀19可以将气源压力稳定至所需的量值，从而使比例调节阀15有更宽的选择范围。
本实施例中，不同的氧气源，包括：氧气瓶、医院供氧设备、制氧装置中的任意一种或多种。如图1、图2、图3所示，供氧控制器的进气口101分别与氧气瓶、医用供氧设备、制氧装置的进气口相连接。一方面可以实现一台制氧机多人同时使用且不影响吸氧效果，另一方面可以解决制氧机在高原环境氧浓度不足的问题。如图4所示，供氧控制器可以与多个氧气瓶并联，每个氧气瓶的氧气瓶出气口互相连接后与供氧控制器的控制器进气口101相连接。氧气瓶可以是便携式储氧罐。从而实现同时满足需要持续吸氧又需经常外出的患者的需求，另外还可以满足进入高原人群的氧气补充需求。
本实施例中，血氧饱和度监测器16与控制单元17之间的数据传输方式采用无线传输或有线传输。
具体而言，如图5所示，血氧饱和度监测器16可以与供氧控制器的主机部分通过血氧饱和度监测器接口103进行有线连接。也可以采用如图6所示的无线连接。有线连接可应用于那些对血氧信号数据传输要求更可靠更准确的场合，无线连接更加方便设备部署实施，具体实施时可根据需求来选择数据传输形式。
如图1所示，本实施例提供了一种供氧***，包括：一种供氧控制器和氧气源2，连接方式为氧气瓶的出气口或制氧机的出气口与供氧控制器进气口相连接。
整体有益效果：
本发明解决了传统吸氧方式氧气大量浪费的问题，产品结构小巧，重量轻，环境适应能力强，可靠性高，可随身携带，超低噪音，免维护，适用范围广，可与多种类型气源配合使用，可实现单一气源多人同时供氧，尤其可通过血氧饱和度(SpO2)闭环控制技术方案实现尽可能大限度的节氧，氧气利用率相比传统呼吸同步触发脉冲供氧方式更高。通过使用此供氧控制器可以使用户在户外吸氧更加简单轻便，获得更长的吸氧时间。对于高原地带弥补了传统PSA氧气机产氧量不足的问题。采用该供氧控制器后，用户可以轻松实现多种吸氧模式，同时通过与不同气源的自由组合使用，让用户获得更加丰富的吸氧体验。包含该供氧控制器的供氧***，与连续供氧达到相同的吸氧效果时供氧***可以制造得更加轻便小巧、低成本，同时降低设备功耗，节约用户的使用成本。
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 (10)

1.一种供氧控制器，其特征在于，包括：
外壳(11)、用于连接不同的氧气源的进气口(101)、用于连接吸氧管的出气口(102)、第一管路(103)、第二压力传感器(13)、流量传感器(14)、比例调节阀(15)、血氧饱和度监测器(16)以及控制单元(17)；
所述进气口(101)位于所述外壳(11)的一端；所述出气口(102)位于所述外壳(11)的另一端；所述比例调节阀(15)和所述流量传感器(14)通过所述第一管路(103)串联于所述进气口(101)和出气口(102)之间；所述流量传感器(14)位于靠近出气口(102)的一侧；所述第一管路(103)靠近所述出气口(102)处设有所述第二压力传感器(13)；
所述第二压力传感器(13)、流量传感器(14)以及血氧饱和度监测器(16)向所述控制单元(17)发送监测数据；所述控制单元(17)根据所述监测数据判断患者呼吸相位，并控制所述比例调节阀(15)控制供氧时机和供氧量。
2.根据权利要求1所述的供氧控制器，其特征在于，所述血氧饱和度监测器(16)，用于监测患者的血氧饱和度数据，并将所述血氧饱和度数据发送至所述控制单元(17)；所述流量传感器(14)，用于监测氧气流量数据，并将所述氧气流量数据发送至所述控制单元(17)；所述第二压力传感器(13)用于监测所述第一管路(103)内的压力值，并将所述压力值发送至所述控制单元(17)；
所述控制单元(17)，用于根据所述压力值通过呼吸相位识别算法来判断患者呼吸相位，并根据所述血氧饱和度数据和氧气流量数据，通过所述比例调节阀(15)控制供氧时机和供氧量。
3.根据权利要求2所述的供氧控制器，其特征在于，所述控制单元(17)根据所述血氧饱和度数据判断患者是否需要供氧，并通过控制所述比例调节阀(15)控制供氧量。
4.根据权利要求3所述的供氧控制器，其特征在于，所述控制单元(17)可设置为呼吸同步触发脉冲供氧、血氧监测智能供氧、连续供氧、间歇供氧以及手动应急供氧工作模式。
5.根据权利要求4所述的供氧控制器，其特征在于，还包括：
第二管路(104)、手动控制阀(18)；
所述手动控制阀(18)设置于所述第二管路(104)上；所述比例调节阀(15)朝向所述进气口(101)的一端和所述流量传感器(14)朝向所述出气口(102)的一端，均与所述第一管路(103)和第二管路(104)并联。
6.根据权利要求1所述的供氧控制器，其特征在于，还包括：
第一压力传感器(12)；
所述第一压力传感器(12)设置于所述第一管路(103)靠近所述进气口(101)处。
7.根据权利要求1所述的供氧控制器，其特征在于，还包括：
稳压阀(19)；
所述稳压阀(19)设置于所述第一管路(103)的所述进气口(101)与所述比例调节阀(15)之间。
8.根据权利要求1所述的供氧控制器，其特征在于，所述不同的氧气源，包括：氧气瓶、医院供氧设备、制氧装置中的任意一种或多种。
9.根据权利要求2所述的供氧控制器，其特征在于，所述血氧饱和度监测器(16)与所述控制单元(17)之间的数据传输方式采用无线传输或有线传输。
10.一种供氧***，其特征在于，包括：权利要求1所述的一种供氧控制器和氧气源(2)。
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