基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療呼吸機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的睡眠呼吸機(jī)采用的是一個鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，呼吸機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動軟硬件控制這顆鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生患者所需要的治療壓力。對于性能相對好些的呼吸機(jī)，它們會根據(jù)患者的呼吸信號進(jìn)行及時的壓力調(diào)整，保證壓力的控制穩(wěn)定和治療效果。吸氣期間系統(tǒng)使電機(jī)加速保證治療壓力穩(wěn)定，呼氣期間系統(tǒng)使鼓風(fēng)機(jī)減速降低氣道壓力，以免患者呼出的二氧化碳不能及時排除并確保使用的舒適性。鼓風(fēng)機(jī)的加速和減速的時間都很短，這對鼓風(fēng)機(jī)性能要求很高。
[0003]正是這種傳統(tǒng)的呼吸機(jī)由于采用單個鼓風(fēng)機(jī)的控制方式，為保證治療壓力的穩(wěn)定，需要鼓風(fēng)機(jī)不停的加速、減速，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)的使用壽命縮短，呼吸機(jī)的系統(tǒng)功耗也不穩(wěn)定。此外，在使用單個鼓風(fēng)機(jī)控制壓力加減速時，壓力會有過沖現(xiàn)象，從而降低使用者的舒適性和治療效果。所以，提高鼓風(fēng)機(jī)的使用壽命、穩(wěn)定其功耗、提高使用者的舒適性是呼吸機(jī)的技術(shù)重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)，采用雙鼓風(fēng)機(jī)，利用鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)實時監(jiān)控呼吸管路內(nèi)流量對氣路閥門進(jìn)行切換，具體技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)，包括鼓風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)連通呼吸管路至呼吸面罩，其特征在于:所述鼓風(fēng)機(jī)為兩臺，吸氣鼓風(fēng)機(jī)和呼氣鼓風(fēng)機(jī)，分別輸出吸氣壓力和呼氣壓力；所述鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)包括主控制芯片MCU、吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元；兩臺鼓風(fēng)機(jī)設(shè)有氣路閥門，經(jīng)氣路閥門至呼吸管路，呼吸管路上設(shè)有流量傳感器，流量傳感器連接信號處理單元；電路連接關(guān)系:MCU分別連接吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、氣路閥門驅(qū)動控制單元、信號處理單元。
[0006]進(jìn)一步:呼吸管路上還設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器連接信號處理單元，MCU對呼吸管路內(nèi)壓力進(jìn)行實時監(jiān)控并PID控制穩(wěn)定氣壓。
[0007]上述基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:
[0008]A、初始階段，呼吸系統(tǒng)通電后，MCU通過吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元控制兩臺鼓風(fēng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動，氣路閥門驅(qū)動控制單元驅(qū)動氣路閥門使兩臺鼓風(fēng)機(jī)與呼吸管路均處于連通狀態(tài)，同時，流量傳感器采集信號至信號處理單元，然后反饋至MCU進(jìn)行監(jiān)控；
[0009]B、使用者戴上呼吸面罩后，MCU根據(jù)流量傳感器數(shù)值，對流量信號進(jìn)行處理和判斷，若此時為吸氣狀態(tài)，則驅(qū)動氣路閥門使呼氣鼓風(fēng)機(jī)與呼吸管路處于斷開狀態(tài)，并調(diào)整吸氣鼓風(fēng)機(jī)功率，提供吸氣壓力；若此時為呼氣狀態(tài)，則驅(qū)動氣路閥門使吸氣鼓風(fēng)機(jī)與呼吸管路處于斷開狀態(tài)，并調(diào)整呼氣鼓風(fēng)機(jī)功率，提供呼氣壓力。
[0010]進(jìn)一步，系統(tǒng)工作過程中，壓力傳感器采集呼吸管路內(nèi)壓力值至信號處理單元，MCU根據(jù)采集的實時壓力值，進(jìn)行PID控制穩(wěn)定吸氣壓力或呼氣壓力。
[0011]綜上，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種壓力控制精準(zhǔn)、功耗穩(wěn)定且增加鼓風(fēng)機(jī)使用壽命的呼吸系統(tǒng)及控制方法。通過控制2個鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動，采用流量傳感器檢測使用者呼吸流量訊號，實時判斷呼吸狀態(tài)，根據(jù)使用者的吸氣和呼氣狀態(tài)來驅(qū)動氣路閥門的開啟和關(guān)閉，最終提供治療過程中需要的吸氣壓力和呼氣壓力。這種壓力的切換是通過切換氣路閥門完成，不但能提高電機(jī)的壽命、穩(wěn)定系統(tǒng)功耗，而且對壓力的控制更加精準(zhǔn)，大大提高了呼吸系統(tǒng)的舒適度。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明具體實施例中呼吸系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖；
[0013]圖2為本發(fā)明具體實施例中控制方法的控制流程圖。
[0014]圖中:101-MCU，102-吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元，103-氣路閥門驅(qū)動控制單元，104-呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元，105-吸氣鼓風(fēng)機(jī)，106-呼氣鼓風(fēng)機(jī)，107-氣路閥門，108-流量傳感器，109-壓力傳感器，110-信號處理單元，111-呼吸管路，112-呼吸面罩。
【具體實施方式】
[0015]下面利用附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]參照圖1，本發(fā)明采用雙鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，包括主控制芯片MCUlOl、吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元102、氣路閥門驅(qū)動控制單元103、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元104、吸氣鼓風(fēng)機(jī)105、呼氣鼓風(fēng)機(jī)106、氣路閥門107、流量傳感器108、壓力傳感器109、信號處理單元110、呼吸管路111、呼吸面罩112。鼓風(fēng)機(jī)采用直流無刷電風(fēng)機(jī)。
[0017]圖1中的呼吸系統(tǒng)供氣通道的工作原理主要涉及到吸氣與呼氣時的氣路閥門的開啟與關(guān)閉的控制。呼吸系統(tǒng)通電并開始治療時，圖1中兩個鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的PWM開始轉(zhuǎn)動，并且驅(qū)動氣路閥門107使得鼓風(fēng)機(jī)對應(yīng)的氣道打開。然后由MCU 101讀取流量傳感器的值，并且對流量信號進(jìn)行處理和判斷，如此時為吸氣狀態(tài)，驅(qū)動氣路閥門使鼓風(fēng)機(jī)105對應(yīng)的氣道打開且關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)106對應(yīng)的氣道，此時呼吸面罩端將產(chǎn)生相應(yīng)與吸氣相的較高的壓力支持；如此時為呼氣狀態(tài)，驅(qū)動氣路閥門使鼓風(fēng)機(jī)106對應(yīng)的氣道打開且關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)105對應(yīng)的氣道，此時呼吸面罩端將產(chǎn)生相應(yīng)與吐氣相的較低的壓力支持。通過氣路閥門107的切換，從而形成了不同的風(fēng)壓，實現(xiàn)吸氣時一個治療風(fēng)壓，吐氣時一個低風(fēng)壓。此呼吸系統(tǒng)的壓力的切換是通過切換氣路閥門107完成，不但能提高電機(jī)的壽命、穩(wěn)定系統(tǒng)功耗，而且對壓力的控制更加精準(zhǔn)，大大提高了呼吸機(jī)舒適性。
[0018]參見圖2的控制流程圖，開始，MUC控制吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元102、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元104分別發(fā)送功率參數(shù)PMW1、PMW2至吸氣鼓風(fēng)機(jī)，如圖1所示的呼吸系統(tǒng)，吸氣鼓風(fēng)機(jī)與呼氣鼓風(fēng)機(jī)共用一個氣路閥門，吸氣鼓風(fēng)機(jī)位于上方，呼氣鼓風(fēng)機(jī)位于下方，初始狀態(tài)默認(rèn)為吸氣狀態(tài)，則驅(qū)動閥門上方打開，流量傳感器采集呼吸管路內(nèi)氣體流量，根據(jù)讀取的流量值，信號處理單元對呼吸波形相位進(jìn)行判斷，若為吸氣相，則保持驅(qū)動閥門上方處于開啟狀態(tài)，若問呼氣相，則驅(qū)動閥門下方開啟，閥門上方關(guān)閉，與此同時，壓力傳感器實時讀取呼吸管路內(nèi)壓力P值，進(jìn)行壓力PID控制，保持壓力穩(wěn)定可控。
[0019]上述過程為一個主循環(huán)過程，進(jìn)行壓力PID控制后，不斷的對呼吸波形的相位進(jìn)行判斷并進(jìn)行相應(yīng)的步驟。
【主權(quán)項】
1.一種基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)，包括鼓風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)連通呼吸管路至呼吸面罩，其特征在于:所述鼓風(fēng)機(jī)為兩臺，吸氣鼓風(fēng)機(jī)和呼氣鼓風(fēng)機(jī)，分別輸出吸氣壓力和呼氣壓力；所述鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)包括主控制芯片MCU、吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元；兩臺鼓風(fēng)機(jī)設(shè)有氣路閥門，經(jīng)氣路閥門至呼吸管路，呼吸管路上設(shè)有流量傳感器，流量傳感器連接信號處理單元；電路連接關(guān)系:MCU分別連接吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、氣路閥門驅(qū)動控制單元、信號處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)，其特征在于:呼吸管路上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器連接信號處理單元。
3.一種基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)的控制方法，其特征在于: A、初始階段，呼吸系統(tǒng)通電后，MCU通過吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元控制兩臺鼓風(fēng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動，氣路閥門驅(qū)動控制單元驅(qū)動氣路閥門使兩臺鼓風(fēng)機(jī)與呼吸管路均處于連通狀態(tài)，同時，流量傳感器采集信號至信號處理單元，然后反饋至MCU進(jìn)行監(jiān)控； B、使用者戴上呼吸面罩后，MCU根據(jù)流量傳感器數(shù)值，對流量信號進(jìn)行處理和判斷，若此時為吸氣狀態(tài)，則驅(qū)動氣路閥門使呼氣鼓風(fēng)機(jī)與呼吸管路處于斷開狀態(tài)，并調(diào)整吸氣鼓風(fēng)機(jī)功率，提供吸氣壓力；若此時為呼氣狀態(tài)，則驅(qū)動氣路閥門使吸氣鼓風(fēng)機(jī)與呼吸管路處于斷開狀態(tài)，并調(diào)整呼氣鼓風(fēng)機(jī)功率，提供呼氣壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:系統(tǒng)工作過程中，壓力傳感器采集呼吸管路內(nèi)壓力值至信號處理單元，MCU根據(jù)采集的實時壓力值，進(jìn)行PID控制穩(wěn)定吸氣壓力或呼氣壓力。
【專利摘要】一種基于鼓風(fēng)機(jī)的呼吸系統(tǒng)，包括鼓風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)連通呼吸管路至呼吸面罩，其特征在于：所述鼓風(fēng)機(jī)為兩臺，吸氣鼓風(fēng)機(jī)和呼氣鼓風(fēng)機(jī)，分別輸出吸氣壓力和呼氣壓力；所述鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)包括主控制芯片MCU、吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元；兩臺鼓風(fēng)機(jī)設(shè)有氣路閥門，經(jīng)氣路閥門至呼吸管路，呼吸管路上設(shè)有流量傳感器，流量傳感器連接信號處理單元；電路連接關(guān)系：MCU分別連接吸氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、呼氣鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制單元、氣路閥門驅(qū)動控制單元、信號處理單元。本發(fā)明通過控制2個鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動，采用流量傳感器檢測使用者呼吸流量訊號，實時判斷呼吸狀態(tài)，最終提供治療過程中需要的吸氣壓力和呼氣壓力。
【IPC分類】A61M16-00
【公開號】CN104667401
【申請?zhí)枴緾N201510081950
【發(fā)明人】吳光明, 趙帥, 吳群, 宋寶堂, 朱婷婷, 張佳
【申請人】蘇州魚躍醫(yī)療科技有限公司, 江蘇魚躍醫(yī)療設(shè)備股份有限公司, 江蘇魚躍信息系統(tǒng)有限公司, 南京魚躍軟件技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月15日