一种通过标定K值来控制气量精度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种通过标定K值来控制气量精度的方法，该方法包括：控制模块将差压传感器采集到的采样值PS转换成瞬时压力值PV；气体流量计检测单位时间内气路装置的瞬时气体流速F；控制模块计算气路装置的气体流速F1；根据F1调整气路装置的实际气体流速F2；判断实时采样值PS<=PS’。如果是，实际气体流速F2为0，实际进气量V=0；否则控制模块根据F2计算气路装置的实际进气量V；判定V是否达到接近真实值的精度要求，如果达到精度要求，K值标定成功，否则调整K值；采用本方法可用于潮气量检测和气管插管的检测；在潮气量检测过程中摒弃了文丘里管，不需要繁复精确的标定，通过自定义的标定算法即可得到精确的气量数据，大大的节省了开发成本和工时；在气管插管过程中，摒弃了各种传感器，只通过各路数值的比较，就可判断气管插管是否正确。

Method and device for controlling gas volume precision by calibrating K value

The invention discloses a method to control the K value through the calibration precision of the gas, the method comprises: a control module converts the instantaneous pressure differential pressure value PS value PV sensor to collect the sample gas flow rate; instantaneous gas flowmeter detection unit time gas path device F; F1 gas flow control module calculates gas path device; according to the actual gas flow rate F2 F1 gas adjustment device; judging the real-time sampling value PS< =PS. If it is, the actual gas flow rate of F2 is 0, the actual intake of V=0; the actual intake amount of V or F2 control module based on the calculation of gas path device; judging whether the V is close to the real value of the precision, if meets the requirement of accuracy, K value calibration, or adjust the K value; can be used for detection of tidal volume detection and trachea by using the method of intubation; in the tidal volume during the test tube to abandon Venturi, does not require calibration complicated precise, accurate data can be obtained by volume calibration algorithm custom, greatly saves the development cost and time; in the intubation process, abandon the various kinds of sensors, only by comparing the various numerical. We can determine whether the correct tracheal intubation.

【技术实现步骤摘要】
一种通过标定K值来控制气量精度的方法及装置
本专利技术涉及一种通过标定K值来控制气量精度的方法及装置，尤其可应用于医学模拟教学过程中潮气量、肺活量的检测和气管插管检测。
技术介绍
潮气量（TV）是指平静呼吸时每次吸入或呼出的气量。肺活量是指在不限时间的情况下，一次最大吸气后再尽最大能力所呼出的气体量，这代表肺一次最大的机能活动量，是反映人体生长发育水平的重复机能指标之一。肺活量能够显示一个人的心肺功能，肺活量大的人，身体供氧能力更强。现在大多数医学教育产品上的潮气量检测方法是采用文丘里管连接压差传感器，将压差信号转化为流量信号，再通过积分将流量换算为吹气量来模拟气量检测，需要进行多次重复标定，过程繁锁。全麻病人或危重病人需要在其呼吸道内及时准确地插入气管插管通气来挽救生命。气管插管能准确插入气管而不是食管，这就是医疗技艺的关键。气管插管训练用模型在教学中很常用，但是学生在练习时，往往只是盲插，并不知道自己是否将气管插管准确的插到了模型人的气管中，这种练习是无效的。寻求一种方法能检测到气管是否正确插入气管中显得相当重复。目前市面上的医学教学模型中，进行气管插管操作时多数是采用光电反射传感器检测气管插入的位置是否正确。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种通过标定K值来控制气量精度的方法，进一步实现潮气量检测方法，摒弃了文丘里管和各种传感器，不需要繁复精确的标定，通过自定义的标定算法即可得到精确的潮气量数据，还可以通过该方法判断气管插管操作是否正确。本专利技术公开了一种通过标定K值控制气量精度的方法，具体技术方案是，步骤S101：控制模块将差压传感器采集到的采样值PS转换成瞬时压力值PV，其中PS是进气装置给气路装置充气时采集到的瞬时采样值；步骤S103：检测单位时间内气路装置的瞬时气体流速F，单位是L/min，F可由气体流量计检测获得；步骤S105：控制模块计算气路装置的气体流速F1；F1=k1*PV*PV+k2*PV+B，其中k1和k2为预设的经验值，B为控制调整的比例因子；步骤S107：根据F1调整气路装置的实际气体流速F2，F2=K*F1，其中K为控制调整的比例因子；步骤S109：判断实时采样值PS<=PS’,如果是，实际气体流速F2为0，执行步骤S111;否则执行步骤S113，其中，PS’是差压传感器静态工作的情况下（即没有给传感器施加任何压力或者给气的情况下）得到的采样值；步骤S111：实际进气量V=0,返回步骤S101；步骤S113：控制模块根据F2计算气路装置的实际进气量V，V=F2*Ft/60，其中Ft为总采样时间；步骤S115：判定V是否达到接近真实值的精度要求，如果达到精度要求，执行步骤S117如果未达到精度要求，则执行步骤S107；步骤S117:确定K值；进一步地，所述步骤S101中的瞬时压力值PV，为：PV=Pt/Ff，其中Pt为平均值，Ff为差压传感器内定系数；所述的Pt是将单位时间内压差传感器多次采样获得的多个瞬时采样值PS通过卡尔曼滤波递归算法/平均值算法获得最终的平均值；进一步地，所述步骤S107中的K的取值范围为[1，100]；进一步地，所述步骤S115中真实值为进气装置随机输入到气路装置的气量值；精度是指测量值与真值的接近程度，本专利技术中所述的精度是指气路装置的实际进气量V是到进气装置随机输入到气路装置的气量值的接近程度，误差率为4%。本专利技术在一种通过标定K值控制气量精度的方法的基础上还公开了一种潮气量检测方法，具体方法：1)执行一种通过标定K值控制气量精度的方法的基础上确定K值；2)返回执行步骤S101→步骤105→步骤S107→步骤S109→步骤S111→步骤S113，进一步地：3)步骤S119:计算气路装置最终潮气量V'，V'+=V，其中，V'为正数表示呼气，V'为负数表示吸气；本专利技术在一种潮气量检测方法的基础上还公开了一种气管插管检测方法，具体方法：1)执行一种通过标定K值控制气量精度的方法，确定K左，K右和K食；2)返回执行步骤S101→步骤S105→步骤S107→步骤S109→步骤S111→步骤S113以及步骤S119得到最终进气量V左，V右，V食,其中V左为左支气管路的进气量，V右为右支气管路的进气量，V食为食管的进气量；3)比较V左，V右，V食三者之间的关系，具体为：步骤S121:判断是否V食>0，如果是，表示气管插管操作错误，否则执行步骤S123；步骤S123：判断是否V食=0，如果是，执行步骤S125；步骤S125:判断是否V左≈V右，表示气管插管操作正确，否则执行步骤S127；步骤S127：判断是否(V左-V右)/V左>=0.8或（V左-V右)/V左<=-0.8，如果是，表示气管插管插入左支过深或插入右支过深，进一步地；步骤S129:判断当V左=0或者V右=0，气管插管错误，并且为绝对过深；本专利技术还公开了一种通过标定K值来控制气量精度的装置，包括进气装置，气路装置、差压传感器、气体流量计和控制模块；气路装置设置有进气孔和出气孔，进气孔连接进气装置，出气孔至少两个，分别连接差压传感器和气体流量计；气体流量计采集气孔装置出气孔出气量的瞬时流速F；差压传感器连接控制模块，并采集出气孔出气量的压力值或电压值；控制模块对差压传感器采集到的数据进行气量计算及比较；进一步地，所述的控制模块通过A\D采样得到差压传感器的输出数据PS，将此输出数据通过算法换算成瞬时气体流速F2，再通过积分计算得到气量V，并进行判断是否达到精度要求，以此循环，直到气量达到控制精度要求。进一步地，所述的进气装置可以是但不仅限于气泵；本专利技术的有益效果在于，依据本专利技术公开的方法，还可用于潮气量检测和气管插管的检测；在潮气量检测过程中摒弃了文丘里管，不需要繁复精确的标定，通过自定义的标定算法即可得到精确的气量数据，大大的节省了开发成本和工时；在气管插管过程中，摒弃了各种传感器，只通过各路数值的比较，就可判断气管插管是否正确。附图说明图1是本专利技术的一种通过标定K值来控制气量精度的方法的流程图。图2是根据本专利技术实施例的潮气量检测方法的流程图。图3是根据本专利技术实施例的潮气量检测装置的结构图。图4是根据本专利技术实施例的气管插管检测方法的流程图。图5是本专利技术计算瞬时气体流速标定曲线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释，并不用于限定本专利技术。参照图1，为本专利技术的一种通过标定K值来控制气量精度的方法的流程图。步骤S101：控制模块将差压传感器采集到的采样值PS转换成瞬时压力值PV，其中PS是进气装置给气路装置充气时采集到的瞬时采样值；具体方法为：步骤S1001：差压传感器采集实时采样值，记作PS，此数据PS为2个字节的补码，将之转换成原码，可能是正数也可能是负数；步骤S1002：将获得的多个瞬时采样值PS通过卡尔曼滤波递归算法或者采用平均值算法获得最终的平均值，记为Pt；步骤S1003：控制模块将得到的平均值Pt转算成瞬时压力值（浮点数），记此值为PV，单位为V，计算公式为：PV=Pt/Ff;其中，Ff为差压传感器内定系数，不同传感器不一样，若无特殊说明，一般认为Ff为1。步骤S103：检测单位时间内气路装置的瞬时气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过标定K值来控制气量精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S101：控制模块将差压传感器采集到的采样值PS转换成瞬时压力值PV；其中PS是进气装置给气路装置充气时采集到的瞬时采样值；步骤S103：检测单位时间内气路装置的瞬时气体流速F，单位是L/min，F可由气体流量计检测获得；步骤S105：控制模块计算气路装置的气体流速F1；F1 = k1 * PV * PV + k2 * PV + B，其中k1和k2为预设的经验值，B为控制调整的比例因子；步骤S107：根据F1调整气路装置的实际气体流速F2，F2 = K * F1，其中K为控制调整的比例因子；步骤S109：判断实时采样值PS<=PS’,如果是，实际气体流速F2为0，执行步骤S111；否则执行步骤S113，其中，PS’是差压传感器静态工作的情况下得到的采样值；步骤S111：则气路装置实际进气量V为0,返回步骤S101；步骤S113：控制模块根据F2计算气路装置的实际进气量V，V = F2 * Ft / 60，其中Ft为总采样时间；步骤S115：判定V是否达到接近真实值的精度要求，如果达到精度要求，执行步骤S117；如果未达到精度要求，则执行步骤S107，其中真实值为进气装置随机输入到气路装置的气量值；步骤S117:确定K值。...

【技术特征摘要】
1.一种通过标定K值来控制气量精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S101：控制模块将差压传感器采集到的采样值PS转换成瞬时压力值PV；其中PS是进气装置给气路装置充气时采集到的瞬时采样值；步骤S103：检测单位时间内气路装置的瞬时气体流速F，单位是L/min，F可由气体流量计检测获得；步骤S105：控制模块计算气路装置的气体流速F1；F1=k1*PV*PV+k2*PV+B，其中k1和k2为预设的经验值，B为控制调整的比例因子；步骤S107：根据F1调整气路装置的实际气体流速F2，F2=K*F1，其中K为控制调整的比例因子；步骤S109：判断实时采样值PS<=PS’,如果是，实际气体流速F2为0，执行步骤S111；否则执行步骤S113，其中，PS’是差压传感器静态工作的情况下得到的采样值；步骤S111：则气路装置实际进气量V为0,返回步骤S101；步骤S113：控制模块根据F2计算气路装置的实际进气量V，V=F2*Ft/60，其中Ft为总采样时间；步骤S115：判定V是否达到接近真实值的精度要求，如果达到精度要求，执行步骤S117；如果未达到精度要求，则执行步骤S107，其中真实值为进气装置随机输入到气路装置的气量值；步骤S117:确定K值。2.一种潮气量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)执行权利要求1所述的步骤确定K值；2)返回执行权利要求1所述的步骤S101→步骤105→步骤S107→步骤S109→步骤S111→步骤S113，进一步地；3)步骤S119:计算气路装置最终进气量V＇，V＇+=V。3.一种气管插管检测方法，其特征在于，包括以下步骤：A.执行权利要求1所述的步骤确定K左，K右和K食；B.返回执行权利要求1所述的步骤S101→步骤105→步骤S107→步骤S109→步骤S111→步骤S113，计算气路装置最终进气量V左，V右，V食，进一步地；C.步骤S121:判断是否V食>0，如果是，表示气...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈露诗，陈舒生，
申请(专利权)人：天津天堰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12