一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法，该氧气流量控制系统包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路，其中：呼吸支持设备主机包括处理器，比例阀和流量传感器分别与处理器通信连接，流量传感器用于实时检测自呼吸支持设备主机输出氧气至进气管路的氧流量，处理器根据流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小；流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器，形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统，进而对用户端的氧流量进行控制，提高用户端氧气流量的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法
本专利技术属于呼吸支持设备
，具体涉及一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法。
技术介绍
无创呼吸机一类的呼吸支持设备或高流量无创呼吸湿化治疗仪一类的呼吸支持设备在为用户供气时，经常需要加入氧气。用户的呼吸状态的不同，供气流量时刻都在变化，供氧流量跟随用户的呼吸状态时刻发生变化，保证用户需要的氧气流量。呼吸支持设备对氧气流量控制要迅速到达用户端所需要的流量，才能及时跟随用户的呼吸状态，保证呼吸支持设备的使用效果。现有的呼吸支持设备的氧气流量的控制方法，根据流量传感器检测氧气流量，对比用户端的氧气流量，控制比例阀达到用户端需要的氧气流量。该控制方法需要时间达到所需要的流量，调节时间长，氧气流量控制不及时，降低用户的使用效果。中国专利申请CN105963837A公开了一种空氧混合控制的呼吸机及控制方法，该方法采用基于氧气流量和电压的双闭环控制系统实现对氧气阀门的控制，提高呼吸机空氧混合控制的精度。但该方法仅提高呼吸机的空氧混合控制精度，未控制用户端的氧气流量和氧气流量的精度。
技术实现思路
为了克服现有技术中的问题，本专利技术提供一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统及方法，旨在解决现有的呼吸支持设备用户端的氧气流量控制延时、氧气流量控制精度低的问题。为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术提供一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统，包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路，其中：所述呼吸支持设备主机包括处理器，所述比例阀和流量传感器分别与所述处理器通信连接，所述流量传感器用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧流量，所述处理器根据所述流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小；所述流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器，形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统，进而对用户端的氧流量进行控制。进一步地，氧气流量控制系统还包括恒流源模块，所述恒流源模块与所述处理器通信连接，所述处理器根据进气管路的氧流量计算所述恒流源模块的控制量，进而控制所述比例阀的孔径大小。进一步地，氧气流量控制系统还包括设置于所述进气管路的氧气压力传感器，所述氧气压力传感器与所述处理器通信连接，用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧压力。本专利技术还提供一种呼吸支持设备的氧气流量控制方法，包括：S1，处理器初始化，根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F，启动比例阀；S2，流量传感器实时采集进气管路的氧流量F1，将所述氧流量F1发送至处理器，处理器将采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对，通过模糊控制电路控制比例阀的孔径，进而调节所述进气管路内的氧流量；S3，流量传感器再次实时采集进气管路的氧流量F2，将所述氧流量F2发送至处理器，处理器将采集的氧流量F2与标准氧流量F进行比对：当ΔF＝F2-F的偏差值在预设的范围内，向用户端输出稳定的氧流量；S4，流量传感器实时检测进气管路的氧流量，处理器判断进气管路的氧流量是否发生变化；若是，则返回步骤S1循环执行步骤S2、S3和S4；若否，则返回步骤S3，向用户端输出稳定的氧流量。进一步地，所述步骤S2包括：S21，预设模糊控制电路中，控制比例阀的孔径大小与进气管路的氧流量的曲线关系图；S22，处理器将流量传感器采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对，处理器微调比例阀的孔径；S23，若F1＞F，则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径减小，通过控制比例阀进而减小进气管路的氧流量；S24，若F1＜F，则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径增大，通过控制比例阀进而增大进气管路的氧流量。进一步地，所述步骤S21还包括：S211，设置固定氧气源压力，仿真模拟比例阀的控制电流与进气管路的氧流量曲线关系图；S212，设置固定氧气源压力，仿真模拟进气管路的氧气源压力与进气管路的氧流量曲线关系图。进一步地，所述步骤S211包括：S2111，通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境，设置固定氧气源的标准压力P；S2112，启动比例阀，氧气压力传感器实时采集S时刻进气管路的压力值，压力值对应的比例阀的控制电流IS，进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线：F(IS)＝A1×IS2+B1×IS+C1，其中：IS＞I；P为固定氧气源的标准压力；IS为S时刻比例阀的控制电流；F(I)为固定氧气源的标准压力P时，电流为I对应的氧流量；I为比例阀的启动电流；A1、B1、C1为对应二次方程式的系数，根据实验测试数据拟合得出。进一步地，所述步骤S212包括：S2111，通过实验模拟仿真呼吸支持设备氧流量的使用环境，设置固定氧气源的标准压力P；S2112，启动比例阀，氧气压力传感器实时采集S时刻进气管路的压力值，压力值对应的比例阀的控制电流IS，进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线：F(IS)＝A1×IS2+B1×IS+C1，其中：IS＞I；P为固定氧气源的标准压力；IS为S时刻比例阀的控制电流；F(I)为固定氧气源的标准压力P时，电流为I对应的氧流量；I为比例阀的启动电流；A1、B1、C1为对应二次方程式的系数，根据实验测试数据拟合得出；S2113，根据步骤S2112得到的进气管路的氧流量与比例阀的控制电流的对应关系曲线，计算通过比例阀的氧气源压力和对应的进气管路的氧流量关系曲线：F＝F(I)+F(ΔP)，ΔP＝P-P1，从而得到I＝F(P,F)；F为标准压力值P对应的进气管路的氧流量；I为在通过比例阀流量为F时需要的电流；P1为氧气压力传感器检测到的氧气源压力；S2114，再根据恒流源模块输出电流与处理器控制量的关系，处理器计算得出控制比例阀对应的控制量，比例阀的孔径增大或减小，从而形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统，进而对用户端的氧流量进行控制。进一步地，所述步骤S1中，根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F，包括：处理器初始化时，预设不同的时间段，根据不同的时间段设定对应的标准压力值；或者，根据用户的个体差异，自定义当前用户的标准压力值。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的氧气流量控制系统：(1)包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路，流量传感器用于实时检测自呼吸支持设备主机输出氧气至进气管路的氧流量，处理器根据流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小。比例阀属于电流型控制器件，氧气流量控制系统供给比例阀多大电流，则瞬间完成导通多大孔径，这样避免氧气在供气端或进气管路输送带来的时间延时；同样，用户端通过比例阀泄放气体，避免因气体在进气管路传输带来的时间延时，提高用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统，其特征在于，包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路，其中：/n所述呼吸支持设备主机包括处理器，所述比例阀和流量传感器分别与所述处理器通信连接，所述流量传感器用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧流量，所述处理器根据所述流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小；/n所述流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器，形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统，进而对用户端的氧流量进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种呼吸支持设备的氧气流量控制系统，其特征在于，包括呼吸支持设备主机、模糊控制电路、比例阀、流量传感器和进气管路，其中：
所述呼吸支持设备主机包括处理器，所述比例阀和流量传感器分别与所述处理器通信连接，所述流量传感器用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧流量，所述处理器根据所述流量传感器检测的流量值调节比例阀的孔径大小；
所述流量传感器和模糊控制电路分别将进气管路中的氧流量、控制比例阀的电流反馈给处理器，形成一个基于氧流量、电流反馈的双闭环控制系统，进而对用户端的氧流量进行控制。


2.根据权利要求1所述的氧气流量控制系统，其特征在于，还包括恒流源模块，所述恒流源模块与所述处理器通信连接，所述处理器根据进气管路的氧流量计算所述恒流源模块的控制量，进而控制所述比例阀的孔径大小。


3.根据权利要求1所述的氧气流量控制系统，其特征在于，还包括设置于所述进气管路的氧气压力传感器，所述氧气压力传感器与所述处理器通信连接，用于实时检测自所述呼吸支持设备主机输出氧气至所述进气管路的氧压力。


4.一种呼吸支持设备的氧气流量控制方法，其特征在于，包括：
S1，处理器初始化，根据用户端需要的氧流量设定标准氧流量F，启动比例阀；
S2，流量传感器实时采集进气管路的氧流量F1，将所述氧流量F1发送至处理器，处理器将采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对，通过模糊控制电路控制比例阀的孔径，进而调节所述进气管路内的氧流量；
S3，流量传感器再次实时采集进气管路的氧流量F2，将所述氧流量F2发送至处理器，处理器将采集的氧流量F2与标准氧流量F进行比对：
当ΔF＝F2-F的偏差值在预设的范围内，向用户端输出稳定的氧流量；
S4，流量传感器实时检测进气管路的氧流量，处理器判断进气管路的氧流量是否发生变化；
若是，则返回步骤S1循环执行步骤S2、S3和S4；
若否，则返回步骤S3，向用户端输出稳定的氧流量。


5.根据权利要求4所述的氧气流量控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21，预设模糊控制电路中，控制比例阀的孔径大小与进气管路的氧流量的曲线关系图；
S22，处理器将流量传感器采集的氧流量F1与标准氧流量F进行比对，处理器微调比例阀的孔径；
S23，若F1＞F，则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径减小，通过控制比例阀进而减小进气管路的氧流量；
S24，若F1＜F，则处理器通过模糊控制电路控制比例阀的孔径增大，通过控制比例阀进而增大进气管路的氧流量。


6.根据权利要求5所述的氧气流量控制方法，其特征在于，所述步骤S21还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴征，王磊，
申请(专利权)人：湖南明康中锦医疗科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43