本发明专利技术公开了一种数字式呼吸跟随供氧系统，包括：呼吸节律传感器、高度传感器、微控制器、D/A转换器和比例阀，微控制器输入端分别连接高度传感器和呼吸节律传感器，比例阀通过输氧管道连通氧源和氧气面罩。本发明专利技术还公布了一种数字式呼吸跟随供氧系统的供氧方法，包括以下步骤：检测人体肺呼吸深度P；检测人体肺呼吸周期T；根据呼吸深度P和呼吸周期T通过预先设置在微处理器中的数学模型计算得出肺通气量Flow∑和所需氧流量Flow（O2）；微控制器将获得的肺通气量Flow∑和所需氧流量Flow（O2）转化为电信号发送至D/A转换器；利用D/A转换器根据电信号强弱控制比例阀的开启程度。提高氧气的使用率及用氧者的舒适度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空供氧领域，具体的说，是一种数字式呼吸跟随供氧系统及其供氧方法。
技术介绍
航空器随着飞行高度的增加其周围环境的氧气越稀薄，为了保证飞行员具有良好的氧气供应，通常在航空器座舱内均安装有供氧系统。目前，国内氧气调节器的供氧方式主要采用以下两种方式：即连续式供氧和断续式供氧。连续式供氧是向使用者连续不间断地供氧，这种供氧方式，不能将氧源中的氧气进行分隔，其一会造成氧气的大量浪费，其二在氧源中的氧气未完全耗尽的情况下，对氧源中的氧气会造成污染，人体呼出的二氧化碳等会混合到氧源中，不能保持氧源中氧气的洁净程度。断续式供氧通常采用机械气动式结构来实现，在使用者吸气时供氧，呼气时断氧。这种供氧方式避免了氧源中氧气的污染和浪费问题，改善了氧气利用率，但由于采用机械气动结构，存在呼吸流阻大，呼吸费力等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种数字式呼吸跟随供氧系统，用于解决现有的供氧装置或者供氧系统存在氧气浪费大，有效利用率低、对氧源存在污染以及供氧需求者吸入氧气流阻大，不易吸入的问题；本专利技术还提供了一种数字式呼吸跟随供氧系统的供氧方法，用于精确的控制氧气的供给量，根据不同供氧需求者的需求量进行自动按需供应，解决了供氧过程中氧气的污染、浪费和不易吸入的诸多问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种数字式呼吸跟随供氧系统，所述系统包括：依次连接的氧源、供氧控制装置和氧气面罩，所述供氧控制装置包括安装在供氧控制装置内部的高度传感器、呼吸节律传感器、微控制器、D/A转换器和比例阀，所述微控制器的输入端分别连接所述高度传感器和呼吸节律传感器，所述微控制器的输出端依次连接所述D/A转换器和比例阀，所述比例阀通过输氧管道连通氧源和氧气面罩。优选地，所述供氧控制装置还包括设置在供氧控制装置面板上并分别与微控制器连接的四刀双掷应急开关、防错插接头座、电源开关。优选地，所述防错插接头座包括设置方形凹槽的氧源进气口和设置圆形凹槽的氧气输出口，所述氧源通过带有方接头的输氧管与氧源进气口连接且所述方接头形状与方形凹槽相适应；所述氧气面罩通过带有圆接头的输氧管与氧气输出口连接且所述圆接头与圆形凹槽形状相适应; 圆形凹槽其横截面呈圆形且圆形直径为D，方形凹槽横截面呈方形且方形边长为S，对角线的长度为A，A＞D＞S。优选地，所述氧源进气口、氧气输出口均设置自锁机构；所述自锁机构包括设置连接孔与定位孔的压片、使压片横向往复运动的压片弹簧、纵向设置的止动销、以及外套于止动销并使其纵向往复运动的止动销弹簧；所述连接孔与氧源进气口的气道或氧气输出口的气道匹配；所述定位孔与止动销匹配。优选地，所述氧气面罩上分别设置带有单向阀的吸气孔和出气孔且氧气面罩通过输氧管与氧气输出口连接。优选地，所述比例阀与氧气输出口一一对应设置。一种数字式呼吸跟随供氧系统的供氧方法，包括以下步骤：1.1检测人体肺呼吸深度P；1.2检测人体肺呼吸周期T；1.3根据呼吸深度P和呼吸周期T通过预先设置在微处理器中的数学模型计算得出肺通气量Flow∑和所需氧流量Flow（O2）；1.4微控制器将获得的肺通气量Flow∑和所需氧流量Flow（O2）转化为电信号发送至D/A转换器；1.5利用D/A转换器根据电信号的强弱控制比例阀的开启程度。优选地，所述步骤1.1中的呼吸深度P通过呼吸节律传感器检测获得，所述呼吸节律传感器安装在供氧控制装置内，所述呼吸深度P氧气面罩内压力与外压力之差，氧气面罩内压力为P1，外压力为P2，P=P1-P2。优选地，所述步骤1.2中的呼吸周期T通过呼吸节律传感器与微控制器中的定时单元检测获得。优选地，所述步骤1.3中所述的肺通气量Flow∑与呼吸深度P的数学模型关系为：Flow∑=a*P^2+b*|P|+c（a,b,c为常值）；所述氧流量Flow（O2）的计算公式为：Flow（O2）=K*Flow∑*（PA-PB）/（PB-K1）,其中，K、K1的值为定值，PA为标准大气压，PB为所在高度压力，即Flow（O2）=K*（a*P^2+b*|P|+c）*（PA-PB）/（PB-K1）。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本专利技术通过传感器和D/A转换器实现对不同供氧需求者的氧气需求的检测和自动供应，解决了现有供氧装置在供氧过程中存在氧气浪费、氧源污染以及供氧不畅的问题。（2）本专利技术能够自动通过高度传感器获知供氧需求者所处环境因高度变化而产生的空气含氧浓度的变化，从而自动调整氧气的供应量。（3）本专利技术能够对供氧需求者的呼吸频率进行捕捉，在吸气时按需供应，在呼气时自动关闭，杜绝了氧气的浪费和氧源污染。附图说明图1为本专利技术的机构连接示意框图；图2为本专利技术在吸气状态时的工作原理图；图3为本专利技术在呼气状态时的工作原理图；图4为呼吸特性曲线示意图；图5为供氧控制装置结构示意图；其中1-比例阀；2-氧气面罩；3-座舱；4-氧源；5-大气接口；6-电源开关；7-四刀双掷应急开关；8-防错插接头座；9-氧气输出口；10-氧源进气口；91-止动销；92-圆形凹槽；93-压片；101-方形凹槽。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1-5所示，一种数字式呼吸跟随供氧系统，所述系统包括：依次连接的氧源4、供氧控制装置和氧气面罩2，所述供氧控制装置包括安装在供氧控制装置内部的高度传感器、呼吸节律传感器、微控制器、D/A转换器和比例阀1，所述微控制器的输入端分别连接所述高度传感器和呼吸节律传感器，所述微控制器的输出端依次连接所述D/A转换器和比例阀1，所述比例阀1通过输氧管道连通氧源4和氧气面罩2。本实施例中，所述供氧控制装置还包括设置在供氧控制装置面板上并分别与微控制器连接的四刀双掷应急开关7、防错插接头座8、电源开关6。本实施例中，所述防错插接头座8包括设置方形凹槽101的氧源进气口10和设置圆形凹槽92的氧气输出口9，所述氧源4通过带有方接头的输氧管与氧源进气口10连接且所述方接头形状与方形凹槽101相适应；所述氧气面罩2通过带有圆接头的输氧管与氧气输出口9连接且所述圆接头与圆形凹槽92形状相适应; 圆形凹槽92其横截面呈圆形且圆形直径为D，方形凹槽101横截面呈方形且方形边长为S，对角线的长度为A，A＞D＞S。本实施例中，所述氧源进气口10、氧气输出口9均设置自锁机构；所述自锁机构包括设置连接孔与定位孔的压片93、使压片93横向往复运动的压片弹簧、纵向设置的止动销91、以及外套于止动销91并使其纵向往复运动的止动销弹簧；所述连接孔与氧源进气口10的气道或氧气输出口9的气道匹配；所述定位孔与止动销91匹配。本实施例中，所述氧气面罩2上分别设置带有单向阀的吸气孔和出气孔且氧气面罩通过输氧管与氧气输出口9连接。本实施例中，所述比例阀1与氧气输出口9一一对应设置。工作原理：系统的工作状态分为吸气状态和呼气状态，当供氧需求者戴上氧气面罩2进行呼吸时，微控制器通过呼吸节律传感器采样与氧气面罩2连接的输氧管内的压强，即呼吸深度P，所述呼吸深度P的取值为吸气时输氧管中产生的压力P1与氧气面罩2外部压力P2的差值，呼气时同理， P=P1-P2。由P确定呼吸深度信号。高度传感器采样系统所在实时高度压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字式呼吸跟随供氧系统，其特征在于，所述系统包括：依次连接的氧源（4）、供氧控制装置和氧气面罩（2），所述供氧控制装置包括安装在供氧控制装置内部的高度传感器、呼吸节律传感器、微控制器、D/A转换器和比例阀（1），所述微控制器的输入端分别连接所述高度传感器和呼吸节律传感器，所述微控制器的输出端依次连接所述D/A转换器和比例阀（1），所述比例阀（1）通过输氧管道连通氧源（4）和氧气面罩（2）。
【技术特征摘要】
1.一种数字式呼吸跟随供氧系统，其特征在于，所述系统包括：依次连接的氧源（4）、供氧控制装置和氧气面罩（2），所述供氧控制装置包括安装在供氧控制装置内部的高度传感器、呼吸节律传感器、微控制器、D/A转换器和比例阀（1），所述微控制器的输入端分别连接所述高度传感器和呼吸节律传感器，所述微控制器的输出端依次连接所述D/A转换器和比例阀（1），所述比例阀（1）通过输氧管道连通氧源（4）和氧气面罩（2）。2.根据权利要求1所述的一种数字式呼吸跟随供氧系统，其特征在于，所述供氧控制装置还包括设置在供氧控制装置面板上并分别与微控制器连接的四刀双掷应急开关（7）、防错插接头座(8)、电源开关（6）。3.根据权利要求2所述的一种数字式呼吸跟随供氧系统，其特征在于，所述防错插接头座（8）包括设置方形凹槽（101）的氧源进气口（10）和设置圆形凹槽（92）的氧气输出口（9），所述氧源（4）通过带有方接头的输氧管与氧源进气口（10）连接且所述方接头形状与方形凹槽（101）相适应；所述氧气面罩（2）通过带有圆接头的输氧管与氧气输出口（9）连接且所述圆接头与圆形凹槽（92）形状相适应; 圆形凹槽（92）其横截面呈圆形且圆形直径为D，方形凹槽（101）横截面呈方形且方形边长为S，对角线的长度为A，A＞D＞S。4.根据权利要求3所述的一种数字式呼吸跟随供氧系统，其特征在于，所述氧源进气口（10）、氧气输出口（9）均设置自锁机构；所述自锁机构包括设置连接孔与定位孔的压片（93）、使压片（93）横向往复运动的压片弹簧、纵向设置的止动销（91）、以及外套于止动销（91）并使其纵向往复运动的止动销弹簧；所述连接孔与氧源进气口（10）的气道或氧气输出口（9）的气道匹配；所述定位孔与止动销（91）匹配。5.根据权利要求2所述的一种数字式呼吸...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪一平，侯小凤，徐培勇，王柳，
申请(专利权)人：四川海特亚美航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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