CN112220999B - 自适应呼吸机*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自适应呼吸机***，包括：呼吸机、控制器和面罩，所述呼吸机包括加湿器，所述面罩与所述加湿器通过管道连接，所述面罩内设置有湿度传感器，所述控制器用于在所述面罩被佩戴后，根据所述湿度传感器检测到的湿度值来控制所述加湿器的档位。本发明能够实时调整面罩内的湿度，使得面罩内的呼吸环境为适合呼吸的有利环境。

Description

自适应呼吸机***
技术领域
本发明涉及一种呼吸机***，具体涉及一种能够根据面罩内的湿度值自动控制加湿器的档位的呼吸机***。
背景技术
目前，对于自主呼吸存在困难的人群，呼吸机是维持正常生命体征的的至关重要的医疗设备。用户在使用呼吸机时，通过连接管道连接呼吸机和面罩，呼吸机中的气体会通过连接管道进入到面罩内，供使用者呼吸。现有的呼吸机中一般带有加湿器，加湿器用来加湿空气，在干燥的环境中使呼吸机的使用变得更加舒适。例如，若使用者感到口干舌燥，即可开启加温加湿功能；若使用者感到面罩内有水蒸气，则可降低加温加湿等级，加温加湿等级一般设置有0～4个等级，0为关闭加温加湿功能，1为最低的加温加湿等级，4为最高加温加湿等级。
然而，呼吸机一般在用户睡眠时候使用，因此简单的档位设置在切换的时候会存在困难。用户睡觉的时候没有办法切换，比如睡觉之前设置为1档，睡觉的时候感觉到干，也不会切换为2档。睡觉之前设置为4档，比较湿润，睡觉的时候也不会主动切换为3挡。除非在睡眠过程中感觉到特别干或特别湿，导致半夜醒来，否则都不会对呼吸机的档位进行切换。
可见，这种情况下，面罩内的呼吸环境会不利于用户。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应呼吸机***，能够根据面罩内的湿度值来自动控制呼吸机的加湿器的档位，使得面罩内保持为适合用户呼吸的呼吸环境，有利于用户的健康。
本发明采用的技术方案为：
本发明实施例提供一种自适应呼吸机***，包括：呼吸机、控制器和面罩，所述呼吸机包括加湿器，所述面罩与所述加湿器通过管道连接，所述面罩内设置有湿度传感器，所述控制器中存储有预先设置的基准湿度[Wmin，Wmax]和湿度队列Q＝(Q1，Q2，......，Qn)，n为预设队列长度，Qi为每次使用期间内湿度传感器检测的第i个湿度值，Q初始化为Null；所述控制器用于在所述面罩被佩戴后，根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位，所述档位包括表征加湿器处于关闭状态的关档位和表征加湿器处于加湿状态的多个加湿档位。
可选地，所述加湿器的档位包括m档，m＝2x，x为大于等于2的整数，其中，0表示关档位，1，…，m-1表示逐渐增加的加湿档位。
可选地，所述根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位包括：
S100，每隔预定时间采样湿度传感器检测的湿度值W0；
S110，如果Q＝Null，且W0<Wmin，那么根据Wmin和W0确定加湿器的档位G，并且不将W0加入到湿度队列Q；
S120，如果Q＝Null，且W0≥Wmin，那么将W0加入到湿度队列Q。
可选地，在S110中，档位
Figure GDA0002993056430000021
可选地，在S110中，档位G通过如下方式确定：
如果W0<D1，那么G＝m-1；否则，
Figure GDA0002993056430000022
D1为预设湿度阈值。
可选地，D1＝Win/4。
可选地，所述根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位包括：
S130，如果W0>Wmax，且当前档位G当>0，那么将加湿器的当前档位切换为档位G＝G当-1；
S140，如果Q≠Null，如果Q的长度小于n，那么将W0加入Q；
S150，如果Q的长度等于n，那么将Q1从Q中移除，将Qi+1在湿度队列中移到Qi，将W0加入Q，作为Qn；
S160，获取湿度队列Q中的湿度数量z，z≤n；
S170，根据Q中的湿度值来确定是否对加湿器进行档位切换。
可选地，S170具体包括：
S172，获取k和b，使得
Figure GDA0002993056430000031
S174，如果k<k1，且当前档位G当<m-1，那么将当前档位切换为G＝G当+1；结束；
S176，如果K>k2，且当前档位G当>0，那么将当前档位切换为G＝G当-1；结束；
S178，如果k1≤k≤k2，那么不对当前档位进行切换；结束；
k1和k2为预设阈值。
可选地，k1<0，k2>0。
可选地，k1+k2＝0。
本发明实施例提供的自适应呼吸机***，在用户佩戴的面罩内设置有湿度传感器，控制器每隔预定时间会采样湿度传感器检测到的面罩内的湿度值，并根据采样的湿度值以及预设的基准湿度和湿度队列来控制加湿器的档位，以将面罩内的湿度控制在适合用于呼吸的舒适的呼吸环境，能够提升用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供的自适应呼吸***的结构示意图。
图2至图4为一现有的呼吸机的结构示意图，其中，图2和图3为现有呼吸机的外观示意图，图4为现有呼吸机的气动结构原理图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，本发明实施例提供一种自适应呼吸机***，包括：呼吸机1、控制器2和面罩3，所述呼吸机包括加湿器101，所述面罩3与所述加湿器通过管道(未图示)连接，所述面罩3内设置有湿度传感器(未图示)，所述控制器2中存储有预先设置的基准湿度[Wmin，Wmax]和湿度队列Q＝(Q1，Q2，......，Qn)，n为预设队列长度，Qi为每次使用期间内湿度传感器检测的第i个湿度值，Q初始化为Null；所述控制器用于在所述面罩被佩戴后，根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位，所述档位包括表征加湿器处于关闭状态的关档位和表征加湿器处于加湿状态的多个加湿档位。
本发明实施例提供的自适应呼吸机***，在用户佩戴的面罩内设置有湿度传感器，控制器每隔预定时间会采样湿度传感器检测到的面罩内的湿度值，并根据采样的湿度值以及预设的基准湿度和湿度队列来控制加湿器的档位，以将面罩内的湿度控制在适合用于呼吸的舒适的呼吸环境，能够提升用户体验。
进一步地，在本发明实施例中，呼吸机1可为现有的呼吸机结构，例如，如图2至图4所示，除了加湿器101外，还可包括主机102，主机102的外部可设置有控制盘103、显示屏104、进气口105、电源口106等，主机102的内部可设置有风机109，控制盘103上设置有操作键，包括上方向键、启停键、下方向键、左方向键和右方向键，加湿器101可包括水箱107和设置在主机102上的加热片108，水箱上设置有与管道连接的气体输出口。风机107的一端与进气口105连接，另一端与水箱通过连接管道连接，在风机与水箱的连接管道上设置有压力传感器110和流量传感器111，进气口105处设置有入口过滤器112，以过滤空气中的杂质。在使用呼吸机时，加热片开始加热水箱，同时风机109启动，将外部空气吸入到主机内，然后送往水箱，通过风机输送的气流，通过加热片上加热产生的水蒸气会通过管道输入到面罩，以将气体充满面罩3。
进一步地，在本发明实施例中，面罩被用户佩戴上的情况可采用现有技术进行检测。湿度传感器设置在面罩内不易受到管道内的湿度影响的位置，例如，设置在距离管道与面罩相对远一些的位置，而不是设置在管道的出口处以及也不是设置在管道气流方向上。
在本发明实施例中，加湿器101的档位可包括m档，m＝2x，x为大于等于2的整数，其中，0表示关档位，1，…，m-1表示逐渐增加的加湿档位。优选，x等于2或者3。在一个优选示例中，x可等于2，这样，加湿器101可具有4个档位，其中0为关档位，1-3为逐渐增加的加湿档位。加湿器的档位控制可通过阀门进行控制。具体地，在管道与水箱连接的端部可设置有阀门支撑架，阀门支撑架上可设置有以管道的轴向中心为连接点的x个扇形阀门，x个扇形阀门依次连接构成圆形，即X个扇形阀门都关闭是，管道处于封闭状态。这x个阀门的面积被设置为：第一阀门的面积为S1，第二阀门的面积为S2，第x阀门的面积为Sx，Si+1＝2*Si，i的取值为1到x。
这样，在档位为4档的情况下，第一阀门的面积为S1，第二阀门的面积为S2，S2＝2*S1。0对应于S1和S2都关闭；1对应于S1打开；2对应于S2打开；3对应于S1和S2都打开。控制器只需要根据湿度值控制第一阀门和第二阀门的开关，就能够控制加湿器的档位。阀门的具体实现采用现有技术。
在本发明实施例中，控制器2可为单独的控制设备，也可为集成在呼吸机1的控制芯片上的控制芯片。控制器2中存储的预先设置的基准湿度[Wmin，Wmax]可为，例如，得力认为，Wmin＝40，Wmax＝70。当然也可以根据用户的医生的建议重新设置，本发明不作特别限制。此外，用户在每次使用期间，控制器2中的湿度队列都会初始化，即前次使用的湿度队列值会被清空。
进一步地，在本发明实施例中，控制器2可根据湿度传感器检测的湿度值以及基准湿度和湿度队列对加湿器的初始档位进行设置以及在使用期间，对加湿器的档位进行切换控制。
其中，在控制器基于湿度传感器检测的湿度值对初始档位进行设置时，根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位，可包括：
S100，每隔预定时间采样湿度传感器检测的湿度值W0；在本发明实施例中，所述预定时间可为1～10分钟，优选为3～5分钟，以对面罩内的湿度及时进行控制。
S110，如果Q＝Null，且W0<Wmin，那么根据Wmin和W0确定加湿器的档位G，并且不将W0加入到湿度队列Q；
S120，如果Q＝Null，且W0≥Wmin，那么将W0加入到湿度队列Q。
Q＝Null，说明湿度队列里面为没有检测的湿度值，即用户刚使用呼吸机。步骤S110和S120能够将加湿器的初始档位设置为使得W0大于Wmin的加湿档位。
步骤S110中的加湿器的档位G可通过如下两种方式确定：
方式1：在S110中，档位
Figure GDA0002993056430000061
方式2：在S110中，档位G通过如下方式确定：
如果W0<D1，那么G＝m-1；否则，
Figure GDA0002993056430000062
D1为预设湿度阈值，例如，D1＝Wmin/4。
方式1为线性确定，能够简单快速得到档位G。方式2，能够更容易在W0较小的情况下迅速并达到Wmin，效率较高。D1的引入，目的是在m较大的情况下，避免多个阀门之间的切换。
在本发明实施例中，在控制器在使用期间基于湿度传感器检测的湿度值对加湿器的档位进行切换时，根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位，可包括：S130，如果W0>Wmax，且当前档位G当>0，那么将加湿器的当前档位切换为档位G＝G当-1，即降一档；执行S240；
S140，如果Q≠Null，如果湿度队列Q的长度小于n，那么将S130中的W0加入湿度队列Q；
S150，如果湿度队列Q的长度等于n，那么将Q1从湿度队列Q中移除，将Qi+1在湿度队列中移到Qi，将S130中的W0加入湿度队列Q，作为Qn；
S160，获取湿度队列Q中的湿度数量z，z≤n；
S170，根据湿度队列Q中的湿度值来确定是否对加湿器进行档位切换。
经过之前的步骤，湿度传感器检测到的湿度值W0是位于基准湿度[Wmin,Wmax]内的湿度值。此时，需要根据湿度队列Q来判断是否进行档位切换，例如湿度队列Q中的湿度一直上升，则需要降一下档位，湿度队列Q中的湿度一直下降，则需要升一下档位。具体地，S170可包括：
S172，获取k和b，使得
Figure GDA0002993056430000071
S174，如果k<k1，且当前档位G当<m-1，那么将当前档位切换为G＝G当+1，即升一档；结束；
S176，如果K>k2，且当前档位G当>0，那么将当前档位切换为G＝G当-1，即减一档；结束；
S178，如果k1≤k≤k2，那么不对当前档位进行切换，即当前档位不变化；结束。
其中，k1和k2为预设阈值。优选的，k1<0，k2>0。更优选的，k1+k2＝0.更优选的，|k1|＝|k2|<(Wmax-Wmin)/n。这样能够保证在预设的n个采样时间内，面罩内的湿度值不至于从Wmin快速提升到Wmax。
需要说明的是，步骤S110和S130可以顺序执行也可以并行执行，本发明不作特别限定。
综上，本发明实施例提供的自适应呼吸机***，在用户佩戴的面罩内设置有湿度传感器，控制器每隔预定时间会采样湿度传感器检测到的面罩内的湿度值，并根据采样的湿度值来控制加湿器的档位，包括初始档位的设置以及使用期间的档位切换，以将面罩内的湿度控制在适合用于呼吸的舒适的呼吸环境，能够提升用户体验。
以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种自适应呼吸机***，其特征在于，包括：呼吸机、控制器和面罩，所述呼吸机包括加湿器，所述面罩与所述加湿器通过管道连接，所述面罩内设置有湿度传感器，所述控制器中存储有预先设置的基准湿度[Wmin，Wmax]和湿度队列Q＝(Q1，Q2，......，Qn)，n为预设队列长度，Qi为每次使用期间内湿度传感器检测的第i个湿度值，其中，i＝1,2，…，n，Q初始化为Null；所述控制器用于在所述面罩被佩戴后，根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位，所述档位包括表征加湿器处于关闭状态的关档位和表征加湿器处于加湿状态的多个加湿档位；
所述加湿器的档位包括m档，m＝2x，x等于2或者3，其中，0表示关档位，1，…，m-1表示逐渐增加的加湿档位；
所述根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位包括：
S100，每隔预定时间采样湿度传感器检测的湿度值W0；
S110，如果Q＝Null，且W0<Wmin，那么根据Wmin和W0确定加湿器的档位G，并且不将W0加入到湿度队列Q；
S120，如果Q＝Null，且W0≥Wmin，那么将W0加入到湿度队列Q；
在S110中，档位
Figure FDA0002993056420000011
或者，档位G通过如下方式确定：
如果W0<D1，那么G＝m-1；否则，
Figure FDA0002993056420000012
D1为预设湿度阈值。
2.根据权利要求1所述的自适应呼吸机***，其特征在于，D1＝Wmin/4。
3.根据权利要求1所述的自适应呼吸机***，其特征在于，所述根据所述湿度传感器检测到的湿度值以及所述基准湿度和所述湿度队列来控制所述加湿器的档位包括：
S130，如果W0>Wmax，且当前档位G当>0，那么将加湿器的当前档位切换为档位G＝G当-1；
S140，如果Q≠Null，如果Q的长度小于n，那么将W0加入Q；
S150，如果Q的长度等于n，那么将Q1从Q中移除，将Qi+1在湿度队列中移到Qi，将W0加入Q，作为Qn；
S160，获取湿度队列Q中的湿度数量z，z≤n；
S170，根据Q中的湿度值来确定是否对加湿器进行档位切换。
4.根据权利要求3所述的呼吸机***，其特征在于，S170具体包括：
S172，获取系数k和b，使得
Figure FDA0002993056420000021
S174，如果k<k1，且当前档位G当<m-1，那么将当前档位切换为G＝G当+1；结束；
S176，如果k >k2，且当前档位G当>0，那么将当前档位切换为G＝G当-1；结束；
S178，如果k1≤k≤k2，那么不对当前档位进行切换；结束；
k1和k2为预设阈值。
5.根据权利要求4所述的自适应呼吸机***，其特征在于，k1<0，k2>0。
6.根据权利要求4所述的自适应呼吸机***，其特征在于，k1+k2＝0。
CN202011153921.3A 2020-10-26 2020-10-26 自适应呼吸机*** Active CN112220999B (zh)

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