呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法和系统，方法包括：根据氧气流量目标值、二氧化碳流量目标值和二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值分别计算出氧气流量控制值和二氧化碳流量控制值；进而计算并更新二氧化碳浓度加权平均偏移的值；基于二氧化碳浓度加权平均偏移的更新值重新计算氧气流量控制值和二氧化碳流量控制值；根据氧气流量控制值计算确定氧气流量开关控制电流，并控制氧气流量开关；以及根据二氧化碳流量控制值计算确定二氧化碳流量开关控制电流，并控制二氧化碳流量开关。实现氧气和二氧化碳进行混合输出时，快速准确的调节混合气体的流量和两种气体的比例。比例。比例。

【技术实现步骤摘要】
呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及呼吸机
，具体涉及呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法和系统。

技术介绍

[0002]氧气和二氧化碳的二元混合气体，在呼吸机，培养箱，呼吸面罩二氧化碳气体补充等场景下均有应用。实现这种控制目前的方法有多种，常见有几种：第一种是使用无源的气阀对氧气和二氧化碳进行预设比例混合，第二种是通过预制氧气和二氧化碳混合气体进行输出，第三种是使用流量计读值单独调节二氧化碳流量，再与一定流速的氧气进行混合。
[0003]针对第一种方法，使用无源的气阀对氧气和二氧化碳进行预设比例混合，可以控制混合气体的流量以及控制氧气和二氧化碳比例，但是因为是比例是预设的，不可以按需要动态调节比例。
[0004]针对第二种方法，通过预制氧气和二氧化碳混合气体进行输出，此方法可以控制混合气体的流量以及在预制时控制氧气和二氧化碳比例。但是预制时间长，不能动态调节两种气体比例，而且通常运用此方法的设备占用空间大。
[0005]针对第三种方法，是使用流量计读值单独调节二氧化碳流量，再与一定流速的氧气进行混合。此方法可以控制二氧化碳流量，但是并不能有效控制混合气体流量以及动态调节氧气和二氧化碳的比例。
[0006]因此，现有的氧气和二氧化碳混合控制方法，不能满足对混合气体同时进行流量调节和混合比例动态调节的需求。亟需一种可以同时进行流量调节和混合比例动态调节的控制方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法和系统，以解决现有技术中存在的上述问题。
[0008]本专利技术提供呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法，该方法包括：S100，获取氧气流量目标值和二氧化碳流量目标值；S200，根据氧气流量目标值和二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值，计算出氧气流量控制值；根据二氧化碳流量目标值和二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值，计算出二氧化碳流量控制值；S300，获取混合气体中二氧化碳浓度的检测值，对比设置的浓度值，计算二氧化碳浓度加权平均偏移的更新值；S400，判断二氧化碳浓度加权平均偏移的更新值与原值是否一致；如果不一致，则更新二氧化碳浓度加权平均偏移值，基于二氧化碳浓度加权平均偏移的更新值重新执行步骤S200计算氧气流量控制值和二氧化碳流量控制值；如果一致，则维持氧气流量控制值和二氧化碳流量控制值不变；
S500，根据氧气流量控制值计算确定氧气流量开关控制电流，基于氧气流量开关控制电流控制氧气流量开关；以及根据二氧化碳流量控制值计算确定二氧化碳流量开关控制电流；基于二氧化碳流量开关控制电流控制二氧化碳流量开关。
[0009]优选的，所述S500中，根据氧气流量控制值计算确定氧气流量开关控制电流包括：S501，根据氧气流量控制值、氧气流量开关电流查值表和氧气流量开关偏移值，计算氧气流量开关控制电流；判断氧气流量控制值和氧气流量监测值是否一致；如果一致，保持氧气流量开关偏移值并维持氧气流量开关控制电流，如果不一致，更新氧气流量开关偏移值，重新计算氧气流量开关控制电流；所述S500中，根据二氧化碳流量控制值计算确定二氧化碳流量开关控制电流包括：S502，根据二氧化碳流量控制值、二氧化碳流量开关电流查值表和二氧化碳流量开关偏移值，计算二氧化碳流量开关控制电流；判断二氧化碳流量控制值和二氧化碳流量监测值是否一致；如果一致，保持二氧化碳流量开关偏移值并维持控二氧化碳流量开关控制电流，如果不一致，更新二氧化碳流量开关偏移值，重新计算二氧化碳流量开关控制电流。
[0010]优选的，所述S100包括：S101，设置混合气体流量F
set
和二氧化碳浓度CO2%
set
；S102，根据混合气体流量和二氧化碳浓度计算氧气流量的目标值FO
2t
和二氧化碳流量目标值FCO
2t
；所述氧气流量的目标值的计算为混合气体流量乘以氧气浓度，所述氧气浓度为100减去二氧化碳浓度；所述二氧化碳流量目标值的计算为混合气体流量乘以二氧化碳浓度。
[0011]优选的，所述S200包括：S201，设置二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值为SFT1，所述原值是与更新值相对的；S202，保持输出总流量不变，计算氧气流量控制值FO2c ，计算公式为：FO2c= FO
2t
+FCO
2t
*(SFT1/2)；S203，计算二氧化碳流量控制值FCO2c ，计算公式为：FCO2c= FCO
2t
‑
FCO
2t
*(SFT1/2)。
[0012]优选的，所述S501中，根据氧气流量控制值、氧气流量开关电流查值表和氧气流量开关偏移值，计算氧气流量开关控制电流包括：S5011，氧气流量开关偏移值包括一对系数，该系数分别为零值偏移a和缩放比例k，用[a,k]表示，初始值设置为[0.0, 1.0]；S5012，初始值所对应的查值过程包括：氧气流量开关电流查值表的输入输出关系y=fun(x)，是在特定条件下的标定状态；其中，x表示输入，y表示输出，fun为特定函数；S5013，采用如下关系进行查值：y=fun(x
‑
a)/k，上述公式表示氧气流量开关临界态的控制值出现a的漂移，而换算曲线形状出现k倍放大。
[0013]优选的，所述S501中，判断氧气流量控制值和氧气流量监测值是否一致，包括：设置允许的偏差范围，所述偏差范围是基于当前流量需求及控制的精度需求设置的；氧气流量控制值和监测值出现不一致时，计算氧气流量控制值和监测值之间的差值是
否在所述偏差范围之内；所述S501中，更新氧气流量开关偏移值包括：S5014，若氧气流量控制值和监测值之间的差值不在所述偏差范围之内，记录所述差值以及流量；S5015，若记录所述差值及流量为两组以上时，对[a,k]值进行逐渐收敛修正，将修正后的值更新氧气流量开关偏移值。
[0014]优选的，所述S300包括：S301，二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值设为SFT1；S302，基于氧气和二氧化碳流量计的误差及误差随时间的漂移，确定最终输出浓度和设置浓度值之间的浓度差值，记录一组以流量为加权比例的序列；S303，设当前偏差为sftZ0，当前流量为FZ0，偏差的加权平均函数为：SFT = (sftZ0*FZ0+sftZ
‑1*FZ
‑1+
…
)/(FZ0+FZ
‑1+
…
)；其中，sftZ
‑1表示上一次记录的偏差，FZ
‑1表示上一次记录的流量；S304，加入窗函数{W0,W1,W2,
…
,Wn}，其中n为常数，以限制记录次数以及降低较早时间偏差记录的影响，W0,W1,W2,
…
,Wn分别表示按照时间序列的窗函数，分别为预当前偏差对应的窗函数W0，与上一次记录的偏差对应的窗函数W1，与上上一次记录的偏差对应的窗函数W2，以及前n次记录的偏差对应的窗函数W本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法，其特征在于，包括：S100，获取氧气流量目标值和二氧化碳流量目标值；S200，根据氧气流量目标值和二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值，计算出氧气流量控制值；根据二氧化碳流量目标值和二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值，计算出二氧化碳流量控制值；S300，获取混合气体中二氧化碳浓度的检测值，对比设置的浓度值，计算二氧化碳浓度加权平均偏移的更新值；S400，判断二氧化碳浓度加权平均偏移的更新值与原值是否一致；如果不一致，则更新二氧化碳浓度加权平均偏移值，基于二氧化碳浓度加权平均偏移的更新值重新执行步骤S200计算氧气流量控制值和二氧化碳流量控制值；如果一致，则维持氧气流量控制值和二氧化碳流量控制值不变；S500，根据氧气流量控制值计算确定氧气流量开关控制电流，基于氧气流量开关控制电流控制氧气流量开关；以及根据二氧化碳流量控制值计算确定二氧化碳流量开关控制电流；基于二氧化碳流量开关控制电流控制二氧化碳流量开关。2.根据权利要求1所述的呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法，其特征在于，所述S500中，根据氧气流量控制值计算确定氧气流量开关控制电流包括：S501，根据氧气流量控制值、氧气流量开关电流查值表和氧气流量开关偏移值，计算氧气流量开关控制电流；判断氧气流量控制值和氧气流量监测值是否一致；如果一致，保持氧气流量开关偏移值并维持氧气流量开关控制电流，如果不一致，更新氧气流量开关偏移值，重新计算氧气流量开关控制电流；所述S500中，根据二氧化碳流量控制值计算确定二氧化碳流量开关控制电流包括：S502，根据二氧化碳流量控制值、二氧化碳流量开关电流查值表和二氧化碳流量开关偏移值，计算二氧化碳流量开关控制电流；判断二氧化碳流量控制值和二氧化碳流量监测值是否一致；如果一致，保持二氧化碳流量开关偏移值并维持控二氧化碳流量开关控制电流，如果不一致，更新二氧化碳流量开关偏移值，重新计算二氧化碳流量开关控制电流。3.根据权利要求1所述的呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法，其特征在于，所述S100包括：S101，设置混合气体流量F
set
和二氧化碳浓度CO2%
set
；S102，根据混合气体流量和二氧化碳浓度计算氧气流量的目标值FO
2t
和二氧化碳流量目标值FCO
2t
；所述氧气流量的目标值的计算为混合气体流量乘以氧气浓度，所述氧气浓度为100减去二氧化碳浓度；所述二氧化碳流量目标值的计算为混合气体流量乘以二氧化碳浓度。4.根据权利要求1所述的呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法，其特征在于，所述S200包括：S201，设置二氧化碳浓度加权平均偏移值的原值为SFT1，所述原值是与更新值相对的；S202，保持输出总流量不变，计算氧气流量控制值FO2c ，计算公式为：FO2c= FO
2t
+FCO
2t
*(SFT1/2)；S203，计算二氧化碳流量控制值FCO2c ，计算公式为：FCO2c= FCO
2t
‑
FCO
2t
*(SFT1/2)。5.根据权利要求2所述的呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法，其特征在于，所述
S501中，根据氧气流量控制值、氧气流量开关电流查值表和氧气流量开关偏移值，计算氧气流量开关控制电流包括：S5011，氧气流量开关偏移值包括一对系数，该系数分别为零值偏移a和缩放比例k，用[a,k]表示，初始值设置为[0.0, 1.0]；S5012，初始值所对应的查值过程包括：氧气流量开关电流查值表的输入输出关系y=fun(x)，是在特定条件下的标定状态；其中，x表示输入，y表示输出，fun为特定函数；S5013，采用如下关系进行查值：y=fun(x
‑
a)/k，上述公式表示氧气流量开关临界态的控制值出现a的漂移，而换算曲线形状出现k倍放大。6.根据权利要求5所述的呼吸机混合气体中二氧化碳浓度控制方法，其特征在于，所述S501中，判断氧气流量控制值和氧气流量监测值是否一致，包括：设置允许的偏差范围，所述偏差范围是基于当前流量需求及控制的精度需求设置的；氧气流量控制值和监测值出现不一致时，计算氧气流量控制值和监测值...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彩昕，董辉，
申请(专利权)人：广州蓝仕威克医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：