CN117258102A - 一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计及控制方法，包括三个流量传感器、三个流量控制单元；主控芯片、供电***和输入界面；三个流量控制单元分别为空气流量控制单元、氧气流量控制单元、笑气流量控制单元；三个流量传感器分别为空气流量传感器、氧气流量传感器、笑气流量传感器；主控芯片用于分别接收三个流量传感器传输的模拟信号，并对其进行处理形成控制指令，然后分别向三个流量控制单元发送控制指令以控制三种气体的输出流量。本发明分别设置有三路通道，结构简单，配合控制方法获得准确的比例阀开度值以实时调整各个比例阀的开度，可单独且精准的控制空氧笑三种气体的输出流量，从而提高总流量和氧浓度的输出精准度。

Description

一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计及控制方法
技术领域
本发明涉及一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计及控制方法。
背景技术
流量计是麻醉机的一个重要部件，医生可通过调节流量计的流量来给病人提供适量的氧气、笑气等手术所需要的气体，麻醉机工作期间，使用流量计不仅给回路中补充新鲜的气体、调节吸入气氧浓度， 还可以将蒸发器中麻醉气体带入到回路中。
在患者手术的过程中，需要对患者进行氧气流量补偿，传统的机械流量计不能精准控制流量，流量监测值偏差较大，故对于患者氧气补偿不够精准；传统的机械流量计只能通过分别调氧气和笑气，或氧气和空气的流量值控制流量补偿气体的氧浓度，而不能同时调整氧笑空三种气体；不能精准控制氧气浓度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计及控制方法，以解决上述背景技术中提出的传统的机械流量计不能精准控制流量，流量监测值偏差较大，故对于患者氧气补偿不够精准；传统的机械流量计只能通过分别调氧气和笑气，或氧气和空气的流量值控制流量补偿气体的氧浓度，而不能同时调整氧笑空三种气体；不能精准控制氧气浓度的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计及控制方法，包括用于三种气体分别输入的空气入口、氧气入口、笑气入口；
用于三种气体分别输出的空气出口、氧气出口、笑气出口；
三个流量传感器、三个流量控制单元；
主控芯片；
三个所述流量控制单元分别为空气流量控制单元、氧气流量控制单元、笑气流量控制单元；
三个所述流量传感器分别为空气流量传感器、氧气流量传感器、笑气流量传感器；
所述主控芯片分别与三个流量传感器、三个流量控制单元连接；所述主控芯片还连接有供电***和输入界面；
所述主控芯片用于分别接收三个流量传感器传输的模拟信号，并对其进行处理形成控制指令，然后分别向三个流量控制单元发送控制指令以控制三种气体的输出流量；
所述供电***用于供电；
所述输入界面用于接收、显示、输入和设置流量值、浓度值和气体类型。
优选的，所述空气流量控制单元包括第一减压阀、第一开关阀和第一比例阀；
所述第一减压阀与空气入口连接，用于对输入的空气进行减压；
所述第一开关阀与第一减压阀连接；
所述第一比例阀与第一开关阀连接，且第一比例阀与空气流量传感器连接，所述空气流量传感器与空气出口连接，通过调整第一比例阀的开度对输出的空气流量进行控制。
优选的，所述氧气流量控制单元包括第二减压阀、第二开关阀和第二比例阀；
所述第二减压阀与氧气入口连接，用于对输入的氧气进行减压；
所述第二开关阀与第二减压阀连接；
所述第二比例阀与第二开关阀连接，且第二比例阀与氧气流量传感器连接，所述氧气流量传感器与氧气出口连接，通过调整第二比例阀的开度对输出的氧气流量进行控制。
优选的，所述笑气流量控制单元包括第三减压阀、第三开关阀和第三比例阀；
所述第三减压阀与笑气入口连接，用于对输入的笑气进行减压；
所述第三开关阀与第三减压阀连接；
所述第三比例阀与第三开关阀连接，且第三比例阀与笑气流量传感器连接，所述笑气流量传感器与笑气出口连接，通过调整第三比例阀的开度对输出的笑气流量进行控制。
一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计的控制方法，包括以下步骤：
步骤（A）、嵌入安装：将流量计嵌入麻醉机中进行安装；
步骤（B）、校准以分别获得氧气、空气、笑气模拟信号值—流速表，具体步骤如下：
步骤（B1）、校准前，准备一个经过计量校准过的流量测量仪，一个机械调节阀；
步骤（B2）、将流量测量仪与氧气流量传感器串联，用于测量当前通过氧气流量传感器的流速；
步骤（B3）、通过供电***给流量计供电，此时通过输入界面显示获取的当前氧气流量传感器的AD值；
步骤（B4）、机械调节阀给流量计氧气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过氧气流量传感器的流速；
步骤（B5）、调节机械调节阀，当流量测量仪显示流速为0L/min、1L/min、3L/min、5L/min、10L/min时，记录对应的AD值AD0、AD1、AD3、AD5、AD10，以获取氧气模拟信号值—流速表；
步骤（B6）、将流量测量仪与笑气流量传感器串联，机械调节阀给流量计笑气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过笑气流量传感器的流速，同理以获取笑气模拟信号值—流速表；
步骤（B7）、将流量测量仪与空气流量传感器串联，机械调节阀给流量计空气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过空气流量传感器的流速，同理以获取空气模拟信号值—流速表；
步骤（C）、主控芯片通过空气流量传感器、氧气流量传感器、笑气流量传感器传输的模拟信号AD值，查询空、氧、笑模拟信号值—流速表，获取当前流速；
步骤（D）、获取各项数据：通过通信口获取当前麻醉机的总流量设置值和氧浓度设置值，以及当前配置的气体类型，是氧空混合气体还是氧笑混合气体；
步骤（E）、计算目标流速：根据步骤（D）获取的总流量设置值和氧浓度设置值计算氧笑或氧空两路气体的目标流速；
步骤（F）、调整空气通道，氧气与笑气通道同理操作，调整第一比例阀与第一开关阀状态：根据步骤（D）得到的当前配置的气体类型，控制第一开关阀的I/O口，配合驱动电路把未配置的通道断切断，同时把与未配置的通道对应的未配置的第二比例阀和/或第三比例阀开度调整成0，让此第二比例阀和/或第三比例阀也处于关闭状态，使未配置的通道不会工作；
步骤（G）、流速比例与流速积分同时控制以得到第一比例阀的开度值：其中，流速比例控制是主控芯片根据目标流速与实时的当前流速的差值△Flow，来调整第一比例阀的开度值，进而实现流量控制，开度值=△Flow×固定的比例，其中：固定的比例范围为0.1—0.8；流速积分控制是主控芯片目标流速与实时的当前流速的差值△Flow的积分，来调整第一比例阀的开度值，进而辅助流速稳定，开度值=△Flow对时间的积分×固定的比例，其中：固定的比例范围为0.1—0.8；
步骤（H）、调整第一比例阀的开度值，第二比例阀和第三比例阀同理操作，根据步骤（D）得到的当前配置的气体类型和步骤（G）得到的开度值，将对应该气体类型的第一比例阀按照该开度值进行调整；
步骤（I）、同理步骤（G）调整第二比例阀和第三比例阀的开度值，配合步骤（D）得到的当前配置的气体类型，将对应该气体类型的第二比例阀和第三比例阀按照该开度值进行调整。
与现有技术相比，本发明的优点与好处：
本发明分别设置有三路通道，结构简单，配合控制方法获得准确的第一比例阀、第二比例阀、第三比例阀的开度值以实时调整第一比例阀、第二比例阀、第三比例阀的开度，可单独且精准的控制空氧笑三种气体的输出流量，从而提高总流量和氧浓度的输出精准度。
附图说明
图1为本发明流量计三维结构示意图；
图2为本发明去除主控芯片的流量计三维结构示意图；
图3为本发明气体在空气流量控制单元内的走向示意图；
图4为本发明流量计局部透视三维结构示意图；
图5为本发明整体连接结构示意图。
图中：1、第一减压阀；2、第一开关阀；3、第一比例阀；
4、主控芯片；
51、空气流量传感器；52、氧气流量传感器；53、笑气流量传感器；
511、空气出口；521、氧气出口；531、笑气出口；
6、空气流量控制单元；7、氧气流量控制单元；8、笑气流量控制单元；
61、空气入口；
71、氧气入口；72、第二减压阀；73、第二开关阀；74、第二比例阀；
81、笑气入口；82、第三减压阀；83、第三开关阀；84、第三比例阀。
具体实施方式
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，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计及控制方法，包括用于三种气体分别输入的空气入口61、氧气入口71、笑气入口81；
用于三种气体分别输出的空气出口511、氧气出口521、笑气出口531；
三个流量传感器、三个流量控制单元；
主控芯片4；
三个流量控制单元分别为空气流量控制单元6、氧气流量控制单元7、笑气流量控制单元8；
三个流量传感器分别为空气流量传感器51、氧气流量传感器52、笑气流量传感器53；
主控芯片4分别与三个流量传感器、三个流量控制单元连接；主控芯片4还连接有供电***和输入界面；
主控芯片4用于分别接收三个流量传感器传输的模拟信号，并对其进行处理形成控制指令，然后分别向三个流量控制单元发送控制指令以控制三种气体的输出流量；
供电***用于供电；
输入界面用于接收、显示、输入和设置流量值、浓度值和气体类型。
进一步的，空气流量控制单元6包括第一减压阀1、第一开关阀2和第一比例阀3；
第一减压阀1与空气入口61连接，用于对输入的空气进行减压；
第一开关阀2与第一减压阀1连接；
第一比例阀3与第一开关阀2连接，且第一比例阀3与空气流量传感器51连接，空气流量传感器51与空气出口511连接，通过调整第一比例阀3的开度对输出的空气流量进行控制。
进一步的，氧气流量控制单元7包括第二减压阀72、第二开关阀73和第二比例阀74；
第二减压阀72与氧气入口71连接，用于对输入的氧气进行减压；
第二开关阀73与第二减压阀72连接；
第二比例阀74与第二开关阀73连接，且第二比例阀74与氧气流量传感器52连接，氧气流量传感器52与氧气出口521连接，通过调整第二比例阀74的开度对输出的氧气流量进行控制。
进一步的，笑气流量控制单元8包括第三减压阀82、第三开关阀83和第三比例阀84；
第三减压阀82与笑气入口81连接，用于对输入的笑气进行减压；
第三开关阀83与第三减压阀82连接；
第三比例阀84与第三开关阀83连接，且第三比例阀84与笑气流量传感器53连接，笑气流量传感器53与笑气出口531连接，通过调整第三比例阀84的开度对输出的笑气流量进行控制；本发明分别设置有三路通道，结构简单，配合控制方法获得准确的第一比例阀、第二比例阀、第三比例阀的开度值以实时调整第一比例阀、第二比例阀、第三比例阀的开度，可单独且精准的控制空氧笑三种气体的输出流量，从而提高总流量和氧浓度的输出精准度。
一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计的控制方法，包括以下步骤：
步骤（A）、嵌入安装：将流量计嵌入麻醉机中进行安装；
步骤（B）、校准以分别获得氧气、空气、笑气模拟信号值—流速表，具体步骤如下：
步骤（B1）、校准前，准备一个经过计量校准过的流量测量仪，一个机械调节阀；
步骤（B2）、将流量测量仪与氧气流量传感器52串联，用于测量当前通过氧气流量传感器52的流速；
步骤（B3）、通过供电***给流量计供电，此时通过输入界面显示获取的当前氧气流量传感器52的AD值；
步骤（B4）、机械调节阀给流量计氧气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过氧气流量传感器52的流速；
步骤（B5）、调节机械调节阀，当流量测量仪显示流速为0L/min、1L/min、3L/min、5L/min、10L/min时，记录对应的AD值AD0、AD1、AD3、AD5、AD10，以获取氧气模拟信号值—流速表；
步骤（B6）、将流量测量仪与笑气流量传感器53串联，机械调节阀给流量计笑气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过笑气流量传感器53的流速，同理以获取笑气模拟信号值—流速表；
步骤（B7）、将流量测量仪与空气流量传感器51串联，机械调节阀给流量计空气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过空气流量传感器51的流速，同理以获取空气模拟信号值—流速表；
步骤（C）、主控芯片4通过空气流量传感器51、氧气流量传感器52、笑气流量传感器53传输的模拟信号AD值，查询空、氧、笑模拟信号值—流速表，获取当前流速；
步骤（D）、获取各项数据：通过通信口获取当前麻醉机的总流量设置值和氧浓度设置值，以及当前配置的气体类型，是氧空混合气体还是氧笑混合气体；
步骤（E）、计算目标流速：根据步骤（D）获取的总流量设置值和氧浓度设置值计算氧笑或氧空两路气体的目标流速；
步骤（F）、调整空气通道，氧气与笑气通道同理操作，调整第一比例阀3与第一开关阀2状态：根据步骤（D）得到的当前配置的气体类型，控制第一开关阀2的I/O口，配合驱动电路把未配置的通道断切断，同时把与未配置的通道对应的未配置的第二比例阀74和/或第三比例阀84开度调整成0，让此第二比例阀74和/或第三比例阀84也处于关闭状态，使未配置的通道不会工作；
步骤（G）、流速比例与流速积分同时控制以得到第一比例阀3的开度值：其中，流速比例控制是主控芯片4根据目标流速与实时的当前流速的差值△Flow，来调整第一比例阀3的开度值，进而实现流量控制，开度值=△Flow×固定的比例，其中：固定的比例范围为0.1—0.8；流速积分控制是主控芯片4目标流速与实时的当前流速的差值△Flow的积分，来调整第一比例阀3的开度值，进而辅助流速稳定，开度值=△Flow对时间的积分×固定的比例，其中：固定的比例范围为0.1—0.8；
步骤（H）、调整第一比例阀3的开度值，第二比例阀74和第三比例阀84同理操作，根据步骤（D）得到的当前配置的气体类型和步骤（G）得到的开度值，将对应该气体类型的第一比例阀3按照该开度值进行调整；
步骤（I）、同理步骤（G）调整第二比例阀74和第三比例阀84的开度值，配合步骤D得到的当前配置的气体类型，将对应该气体类型的第二比例阀74和第三比例阀84按照该开度值进行调整。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计，其特征在于：包括
用于三种气体分别输入的空气入口（61）、氧气入口（71）、笑气入口（81）；
用于三种气体分别输出的空气出口（511）、氧气出口（521）、笑气出口（531）；
三个流量传感器、三个流量控制单元；
主控芯片（4）；
三个所述流量控制单元分别为空气流量控制单元（6）、氧气流量控制单元（7）、笑气流量控制单元（8）；
三个所述流量传感器分别为空气流量传感器（51）、氧气流量传感器（52）、笑气流量传感器（53）；
所述主控芯片（4）分别与三个流量传感器、三个流量控制单元连接；所述主控芯片（4）还连接有供电***和输入界面；
所述主控芯片（4）用于分别接收三个流量传感器传输的模拟信号，并对其进行处理形成控制指令，然后分别向三个流量控制单元发送控制指令以控制三种气体的输出流量；
所述供电***用于供电；
所述输入界面用于接收、显示、输入和设置流量值、浓度值和气体类型。
2.根据权利要求1所述的一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计，其特征在于：所述空气流量控制单元（6）包括第一减压阀（1）、第一开关阀（2）和第一比例阀（3）；
所述第一减压阀（1）与空气入口（61）连接，用于对输入的空气进行减压；
所述第一开关阀（2）与第一减压阀（1）连接；
所述第一比例阀（3）与第一开关阀（2）连接，且第一比例阀（3）与空气流量传感器（51）连接，所述空气流量传感器（51）与空气出口（511）连接，通过调整第一比例阀（3）的开度对输出的空气流量进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计，其特征在于：所述氧气流量控制单元（7）包括第二减压阀（72）、第二开关阀（73）和第二比例阀（74）；
所述第二减压阀（72）与氧气入口（71）连接，用于对输入的氧气进行减压；
所述第二开关阀（73）与第二减压阀（72）连接；
所述第二比例阀（74）与第二开关阀（73）连接，且第二比例阀（74）与氧气流量传感器（52）连接，所述氧气流量传感器（52）与氧气出口（521）连接，通过调整第二比例阀（74）的开度对输出的氧气流量进行控制。
4.根据权利要求1所述的一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计，其特征在于：所述笑气流量控制单元（8）包括第三减压阀（82）、第三开关阀（83）和第三比例阀（84）；
所述第三减压阀（82）与笑气入口（81）连接，用于对输入的笑气进行减压；
所述第三开关阀（83）与第三减压阀（82）连接；
所述第三比例阀（84）与第三开关阀（83）连接，且第三比例阀（84）与笑气流量传感器（53）连接，所述笑气流量传感器（53）与笑气出口（531）连接，通过调整第三比例阀（84）的开度对输出的笑气流量进行控制。
5.基于权利要求1—4任一项所述的一种麻醉机用可精确控制流量和氧浓度的流量计的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（A）、嵌入安装：将流量计嵌入麻醉机中进行安装；
步骤（B）、校准以分别获得氧气、空气、笑气模拟信号值—流速表，具体步骤如下：
步骤（B1）、校准前，准备一个经过计量校准过的流量测量仪，一个机械调节阀；
步骤（B2）、将流量测量仪与氧气流量传感器（52）串联，用于测量当前通过氧气流量传感器（52）的流速；
步骤（B3）、通过供电***给流量计供电，此时通过输入界面显示获取的当前氧气流量传感器（52）的AD值；
步骤（B4）、机械调节阀给流量计氧气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过氧气流量传感器（52）的流速；
步骤（B5）、调节机械调节阀，当流量测量仪显示流速为0L/min、1L/min、3L/min、5L/min、10L/min时，记录对应的AD值AD0、AD1、AD3、AD5、AD10，以获取氧气模拟信号值—流速表；
步骤（B6）、将流量测量仪与笑气流量传感器（53）串联，机械调节阀给流量计笑气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过笑气流量传感器（53）的流速，同理以获取笑气模拟信号值—流速表；
步骤（B7）、将流量测量仪与空气流量传感器（51）串联，机械调节阀给流量计空气通道供气，校准人员通过机械调节阀来调节当前通过空气流量传感器（51）的流速，同理以获取空气模拟信号值—流速表；
步骤（C）、主控芯片（4）通过空气流量传感器（51）、氧气流量传感器（52）、笑气流量传感器（53）传输的模拟信号AD值，查询空、氧、笑模拟信号值—流速表，获取当前流速；
步骤（D）、获取各项数据：通过通信口获取当前麻醉机的总流量设置值和氧浓度设置值，以及当前配置的气体类型，是氧空混合气体还是氧笑混合气体；
步骤（E）、计算目标流速：根据步骤（D）获取的总流量设置值和氧浓度设置值计算氧笑或氧空两路气体的目标流速；
步骤（F）、调整空气通道，氧气与笑气通道同理操作，调整第一比例阀（3）与第一开关阀（2）状态：根据步骤（D）得到的当前配置的气体类型，控制第一开关阀（2）的I/O口，配合驱动电路把未配置的通道断切断，同时把与未配置的通道对应的未配置的第二比例阀（74）和/或第三比例阀（84）开度调整成0，让此第二比例阀（74）和/或第三比例阀（84）也处于关闭状态，使未配置的通道不会工作；
步骤（G）、流速比例与流速积分同时控制以得到第一比例阀（3）的开度值：其中，流速比例控制是主控芯片（4）根据目标流速与实时的当前流速的差值△Flow，来调整第一比例阀（3）的开度值，进而实现流量控制，开度值=△Flow×固定的比例，其中：固定的比例范围为0.1—0.8；流速积分控制是主控芯片（4）目标流速与实时的当前流速的差值△Flow的积分，来调整第一比例阀（3）的开度值，进而辅助流速稳定，开度值=△Flow对时间的积分×固定的比例，其中：固定的比例范围为0.1—0.8；
步骤（H）、调整第一比例阀（3）的开度值，第二比例阀（74）和第三比例阀（84）同理操作，根据步骤（D）得到的当前配置的气体类型和步骤（G）得到的开度值，将对应该气体类型的第一比例阀（3）按照该开度值进行调整；
步骤（I）、同理步骤（G）调整第二比例阀（74）和第三比例阀（84）的开度值，配合步骤（D）得到的当前配置的气体类型，将对应该气体类型的第二比例阀（74）和第三比例阀（84）按照该开度值进行调整。
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