CN117731896A - 一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法 - Google Patents
一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117731896A CN117731896A CN202311678452.0A CN202311678452A CN117731896A CN 117731896 A CN117731896 A CN 117731896A CN 202311678452 A CN202311678452 A CN 202311678452A CN 117731896 A CN117731896 A CN 117731896A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- branch
- oxygen concentration
- flow
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 79
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法，包括吸气模块和控制反馈模块；吸气模块包括Air和O2两条支路，其中，Air支路上设置有Air支路流量传感器和Air支路阀门，而O2支路上设置有O2支路流量传感器和O2支路阀门；输送气体经吸气模块分两条支路流入，最后汇合流出；控制反馈模块包括电源和MCU，MCU采集Air支路流量传感器与O2支路流量传感器测量的流量值，经过反馈计算后控制Air支路阀门和O2支路阀门的开度，从而实现输出流量的控制。本发明通过空气和氧气支路的电磁比例阀按照设定的吸入氧浓度输出气体进行混合，并且利用下游的空气和氧气流量传感器对目标开阀流量进行反馈，这样既保证了氧浓度控制的精度又加快了氧浓度控制的响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法。
背景技术
呼吸机是医院ICU等科室中所使用的重要的生命支持类设备，用于救治呼吸功能存在障碍的患者，呼吸机按照用户设定的模式和参数向患者输送气体，在这些诸多参数中，吸入氧浓度(FiO2)是非常关键的一个参数，它反映了输送给患者的气体中氧气的占比，直接影响患者的血氧饱和度参数，而血氧饱和度参数是医生关注的重点，具有显著的临床生理意义。
在临床使用的呼吸机氧浓度配置(调节)设备中，空氧混合的方式主要有机械式和电子式，机械式氧浓度调节(空氧混合)装置通常采取调节纯机械部件至设定的氧浓度刻度上，根据机械气动均衡的原理控制空气、氧气管路输送流量的比例将两者首先混合，然后再通过一个电磁比例阀将空氧混合后的气体按照所需的流量输出。这种方法的优点是纯机械部件故障率较低，但是缺点也很明显：氧浓度控制精度较差、控制速度较慢。电子式氧浓度调节(空氧混合)装置根据用户设置的吸入氧浓度值自动调节空气和氧气两个之路的输出流量进行混合后直接输送给患者。电子式氧浓度调节(空氧混合)装置为了提高氧浓度控制的精度，通常还包括反馈机制，很多传统的方案采取的是利用下游的氧传感器进行反馈的方式。虽然保证了较高的氧浓度控制精度，但是氧传感器测量氧浓度的实时性不高、反应速度较慢，这样就会导致利用此进行反馈的氧浓度的控制速度较慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法，以解决上述背景技术中提出的传统的方案采取的是利用下游的氧传感器进行反馈的方式。虽然保证了较高的氧浓度控制精度，但是氧传感器测量氧浓度的实时性不高、反应速度较慢的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法，包括吸气模块和控制反馈模块；
所述吸气模块包括Air和O2两条支路，其中，Air支路上设置有Air支路流量传感器和控制该Air支路上Air流量的Air支路阀门，而O2支路上设置有O2支路流量传感器和控制该O2支路上O2流量的O2支路阀门；输送气体经吸气模块分两条支路流入，通过两条支路分别调整到合适的O2和Air浓度，最后汇合流出；
所述控制反馈模块包括电源和MCU，其中，电源用于向Air支路流量传感器、O2支路流量传感器、Air支路阀门、O2支路阀门以及MCU供电，MCU采集Air支路流量传感器与O2支路流量传感器测量的流量值，经过反馈计算后控制Air支路阀门和O2支路阀门的开度，从而实现输出流量的控制。
优选的，所述Air支路阀门和O2支路阀门均采用电磁比例阀。
一种呼吸机氧浓度自动调节装置的调节方法，每次吸气过程中包括以下步骤：
步骤(A)、吸气过程开始时，根据当前吸入氧浓度控制值FiO2ctrl以及当前所需输送气体总流量F计算Air支路目标开阀流量FAir和O2支路目标开阀流量FO2，计算公式如下式(1)和(2)；计算得到的FAir和FO2用于控制Air支路阀门和O2支路阀门的开度，步骤(A)在首次吸气过程中进行计算时，FiO2ctrl为用户设置的吸入氧浓度目标值FiO2set；
FAir＝F*(100％-FiO2ctrl)/79％ (1)；
FO2＝F*(FiO2ctrl-21％)/79％ (2)；
步骤(B)、按照步骤(A)计算出的FAir和FO2值，通过MCU控制Air支路阀门与O2支路阀门的开度，输出FAir和FO2流量，在本次吸气过程中，Air支路阀门和O2支路阀门就分别以FAir和FO2流量向病人输送Air和O2；
步骤(C)、在病人每次吸气过程中分别累加Air支路流量传感器和O2支路流量传感器的测量流量数值，得到本次吸气过程中Air支路阀门输送的Air容积VAir和O2支路阀门输送的O2容积VO2，计算出当前时刻实际的氧浓度值FiO2real，计算公式如下式(3)；
FiO2real＝(VAir*21％+VO2)/(VAir+VO2)*100％ (3)；
步骤(D)、计算出实际的吸入氧浓度值FiO2real后，与设定的吸入氧浓度目标值FiO2set进行比较，更新氧浓度控制值FiO2ctrl，用于下次吸气过程中步骤(A)中的FAir和FO2流量的计算；
新的吸入氧浓度控制值计算公式如下式(4)；
FiO2ctrl＝FiO2ctrl+k*(FiO2set-FiO2real) (4)；
其中，k是反馈系数常量。
与现有技术相比，本发明的优点与好处：
本发明通过空气和氧气支路的电磁比例阀按照设定的吸入氧浓度输出气体进行混合，并且利用下游的空气和氧气流量传感器对目标开阀流量进行反馈，这样就既保证了氧浓度控制的精度又加快了氧浓度控制的响应速度。
附图说明
图1为本发明吸气模块结构示意图；
图2为本发明氧浓度调节反馈流程图。
图中：10、吸气模块；101、Air支路流量传感器；102、Air支路阀门；103、O2支路流量传感器；104、O2支路阀门；20、控制反馈模块；201、电源；202、MCU。
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1-2，本发明提供一种技术方案：一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法，包括吸气模块10和控制反馈模块20；
吸气模块10包括Air和O2两条支路，其中，Air支路上设置有Air支路流量传感器101和控制该Air支路上Air流量的Air支路阀门102，而O2支路上设置有O2支路流量传感器103和控制该O2支路上O2流量的O2支路阀门104；输送气体经吸气模块10分两条支路流入，通过两条支路分别调整到合适的O2和Air浓度，最后汇合流出；
控制反馈模块20包括电源201和MCU202，其中，电源201用于向Air支路流量传感器101、O2支路流量传感器103、Air支路阀门102、O2支路阀门104以及MCU202供电，MCU202采集Air支路流量传感器101与O2支路流量传感器103测量的流量值，经过反馈计算后控制Air支路阀门102和O2支路阀门104的开度，从而实现输出流量的控制。
本发明通过空气和氧气支路的电磁比例阀按照设定的吸入氧浓度输出气体进行混合，并且利用下游的空气和氧气流量传感器对目标开阀流量进行反馈，这样就既保证了氧浓度控制的精度又加快了氧浓度控制的响应速度。
进一步的，Air支路阀门102和O2支路阀门104均采用电磁比例阀。
一种呼吸机氧浓度自动调节装置的调节方法，每次吸气过程中包括以下步骤：
步骤(A)、吸气过程开始时，根据当前吸入氧浓度控制值FiO2ctrl以及当前所需输送气体总流量F计算Air支路目标开阀流量FAir和O2支路目标开阀流量FO2，计算公式如下式(1)和(2)；计算得到的FAir和FO2用于控制Air支路阀门102和O2支路阀门104的开度，步骤(A)在首次吸气过程中进行计算时，FiO2ctrl为用户设置的吸入氧浓度目标值FiO2set；
FAir＝F*(100％-FiO2ctrl)/79％ (1)；
FO2＝F*(FiO2ctrl-21％)/79％ (2)；
步骤(B)、按照步骤(A)计算出的FAir和FO2值，通过MCU202控制Air支路阀门102与O2支路阀门104的开度，输出FAir和FO2流量，在本次吸气过程中，Air支路阀门102和O2支路阀门104就分别以FAir和FO2流量向病人输送Air和O2；
步骤(C)、在病人每次吸气过程中分别累加Air支路流量传感器101和O2支路流量传感器103的测量流量数值，得到本次吸气过程中Air支路阀门102输送的Air容积VAir和O2支路阀门104输送的O2容积VO2，计算出当前时刻实际的氧浓度值FiO2real，计算公式如下式(3)；
FiO2real＝(VAir*21％+VO2)/(VAir+VO2)*100％ (3)；
步骤(D)、计算出实际的吸入氧浓度值FiO2real后，与设定的吸入氧浓度目标值FiO2set进行比较，更新氧浓度控制值FiO2ctrl，用于下次吸气过程中步骤(A)中的FAir和FO2流量的计算；
新的吸入氧浓度控制值计算公式如下式(4)；
FiO2ctrl＝FiO2ctrl+k*(FiO2set-FiO2real) (4)；
其中，k是反馈系数常量。
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 (3)
1.一种呼吸机氧浓度自动调节装置，其特征在于：包括吸气模块(10)和控制反馈模块(20)；
所述吸气模块(10)包括Air和O2两条支路，其中，Air支路上设置有Air支路流量传感器(101)和控制该Air支路上Air流量的Air支路阀门(102)，而O2支路上设置有O2支路流量传感器(103)和控制该O2支路上O2流量的O2支路阀门(104)；输送气体经吸气模块(10)分两条支路流入，通过两条支路分别调整到合适的O2和Air浓度，最后汇合流出；
所述控制反馈模块(20)包括电源(201)和MCU(202)，其中，电源(201)用于向Air支路流量传感器(101)、O2支路流量传感器(103)、Air支路阀门(102)、O2支路阀门(104)以及MCU(202)供电，MCU(202)采集Air支路流量传感器(101)与O2支路流量传感器(103)测量的流量值，经过反馈计算后控制Air支路阀门(102)和O2支路阀门(104)的开度，从而实现输出流量的控制。
2.根据权利要求1所述的一种呼吸机氧浓度自动调节装置，其特征在于：所述Air支路阀门(102)和O2支路阀门(104)均采用电磁比例阀。
3.基于权利要求1—2任一项所述的一种呼吸机氧浓度自动调节装置的调节方法，其特征在于：每次吸气过程中包括以下步骤：
步骤(A)、吸气过程开始时，根据当前吸入氧浓度控制值FiO2ctrl以及当前所需输送气体总流量F计算Air支路目标开阀流量FAir和O2支路目标开阀流量FO2，计算公式如下式(1)和(2)；计算得到的FAir和FO2用于控制Air支路阀门(102)和O2支路阀门(104)的开度，步骤(A)在首次吸气过程中进行计算时，FiO2ctrl为用户设置的吸入氧浓度目标值FiO2set；
FAir＝F*(100％-FiO2ctrl)/79％ (1)；
FO2＝F*(FiO2ctrl-21％)/79％ (2)；
步骤(B)、按照步骤(A)计算出的FAir和FO2值，通过MCU(202)控制Air支路阀门(102)与O2支路阀门(104)的开度，输出FAir和FO2流量，在本次吸气过程中，Air支路阀门(102)和O2支路阀门(104)就分别以FAir和FO2流量向病人输送Air和O2；
步骤(C)、在病人每次吸气过程中分别累加Air支路流量传感器(101)和O2支路流量传感器(103)的测量流量数值，得到本次吸气过程中Air支路阀门(102)输送的Air容积VAir和O2支路阀门(104)输送的O2容积VO2，计算出当前时刻实际的氧浓度值FiO2real，计算公式如下式(3)；
FiO2real＝(VAir*21％+VO2)/(VAir+VO2)*100％(3)；
步骤(D)、计算出实际的吸入氧浓度值FiO2real后，与设定的吸入氧浓度目标值FiO2set进行比较，更新氧浓度控制值FiO2ctrl，用于下次吸气过程中步骤(A)中的FAir和FO2流量的计算；
新的吸入氧浓度控制值计算公式如下式(4)；
FiO2ctrl＝FiO2ctrl+k*(FiO2set-FiO2real)(4)；
其中，k是反馈系数常量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311678452.0A CN117731896A (zh) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | 一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311678452.0A CN117731896A (zh) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | 一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117731896A true CN117731896A (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=90250060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311678452.0A Pending CN117731896A (zh) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | 一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117731896A (zh) |
-
2023
- 2023-12-08 CN CN202311678452.0A patent/CN117731896A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6557554B1 (en) | High-frequency oscillation artificial respiration apparatus | |
| CN102355921B (zh) | 用于提供气化麻醉剂的装置、集合体和方法 | |
| DK1937343T3 (en) | System for the administration of a pharmaceutical gas to a patient | |
| US8365724B2 (en) | Medical vaporizer and method of control of a medical vaporizer | |
| US20070181126A1 (en) | Method and apparatus for ventilating a patient with a breathing gas mixture formed from nitric oxide, air, and oxygen | |
| CN100522278C (zh) | 无压缩空气智能化呼吸机空氧混合*** | |
| CN105963837A (zh) | 一种空氧混合控制的呼吸机及控制方法 | |
| WO2008036213A2 (en) | Method and system for circulatory delay compensation in closed-loop control of a medical device | |
| CN102500021B (zh) | 一种先导式控制带智能peep呼吸机气路*** | |
| US9358356B2 (en) | Compensation for unmeasurable inspiratory flow in a critical care ventilator | |
| EP2474334A1 (en) | System and method of preventing the delivery of hypoxic gases to a patient | |
| CN108348714A (zh) | 针对无创通气的压力和气体混合控制的方法 | |
| CN101829386A (zh) | 麻醉机新鲜气体流量和氧气浓度智能控制装置 | |
| CN105727412A (zh) | 一种麻醉机***及其控制方法 | |
| CN104288884B (zh) | 具有麻醉剂目标值控制的麻醉呼吸装置 | |
| JPH0390164A (ja) | 患者の呼吸流量に合わせて回路内流量と回路内圧を制御する人工呼吸器 | |
| CN117731896A (zh) | 一种呼吸机氧浓度自动调节装置及方法 | |
| CN116236663A (zh) | 一种氧浓度控制装置 | |
| CN200954306Y (zh) | 无压缩空气智能化呼吸机空氧混合装置 | |
| CN206228666U (zh) | 一种氧合引流管、氧合装置 | |
| CN220276093U (zh) | 空氧混合装置 | |
| CN114768020A (zh) | 经鼻高流量湿化氧疗无创通气设备、控制方法及控制*** | |
| EP4119176A1 (en) | Respiratory ventilation system and method | |
| RU2626305C1 (ru) | Способ неинвазивной искусственной вентиляции легких новорожденных и устройство для его осуществления | |
| CN218075936U (zh) | 呼吸机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |