一种跟随呼吸供氧装置的控制系统的制作方法

本实用新型涉及肺式供氧设备领域，具体的说，是一种跟随呼吸供氧装置的控制系统。

背景技术：

一种跟随呼吸供氧装置的控制系统，主要用于航空供氧系统中的供氧调节器，供氧调节器可根据用氧人不同的呼吸深度和呼吸频率自动调节供氧量。氧气调节器按一定规律自动调节输出气的压力和流量，以满足人体呼吸的生理需要。按供氧方式氧气调节器分为连续式、肺式和加压式三种。连续式氧气调节器向氧气面罩连续供氧，并能随着外界气压的降低相应增大供氧量。肺式供氧调节器在飞行员吸气时供氧，呼气时停止供氧，可节省用氧量，广泛应用于飞行员个体供氧系统。加压供氧调节器用于12公里以上高空飞行的军用飞机的飞行员个体供氧系统。

目前，肺式供氧通常采用机械气动式结构来实现，特点是在使用者吸气时供氧，呼气时断氧。虽然改善了氧气利用率，但仍存在呼吸流阻大，呼吸费力等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计出一种跟随呼吸供氧装置的控制系统，本实用新型采用电控技术自动实现供氧功能，具有自动化程度高，用氧感受好，灵敏度高反应快，氧气利用率高的优点，能够实现呼吸深度跟随和呼吸频率跟随。

本实用新型通过下述技术方案实现：包括与供氧面罩通过气管连接的供氧调节器，依次连接的呼吸节律传感器、微控制器和阀门， 阀门设置在气管上，呼吸节律传感器与气管连通；阀门连接在供氧面罩的气管上控制供氧的通断或供氧的流量，呼吸节律传感器能够采集与供氧面罩连接的气管内的差压值以判断系统所处的状态。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述微控制器设置有定时器；定时器集成在微控制器上，使微控制器能够记录使用者的呼吸周期情况，实现自动控制阀门的开闭时长和间隔。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述呼吸节律传感器为微差压传感器；微差压传感器对使用者的呼吸信号分辨率高，可以识别人体微小的呼吸信号，能够使微控制器及时快速准确的控制阀门的开闭，改善了人体呼吸的感官体验。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述微差压传感器包括依次连接的压力采集单元、压差处理单元、A/D转换单元和信号输出单元；更进一步的，压力采集单元、压差处理单元、A/D转换单元和信号输出单元集成在同一芯片上。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述阀门为电动阀，微控制器的信号输出端与电动阀的信号输入端连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述阀门为电磁阀，微控制器的信号输出端与电磁阀的信号输入端连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述电磁阀为比例阀。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述阀门与微控制器之间连接有D/A转换器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型中，采用了节律传感器来采集使用者的呼吸信号，微控制器控制阀门的开启及开度，实现了供氧功能的自动控制，让使用者在呼气或吸气时能够自动关闭或打开阀门，提高了氧气的利用率的同时也让使用者呼气时阀门能及时关闭以减小气流阻力或在吸气时及时开启阀门供氧，改善了用氧感受，灵敏度高，反应快，提高了氧气利用率；

（2）本实用新型中，微控制器通过呼吸节律传感器采样供氧面罩内的差压值，判断使用者的呼吸状态，自动控制调节阀门的开闭状态以改变进氧量的大小，实现了随用氧人呼吸深度自动调节供氧量的功能，保持氧气面罩内的压力恒定，提高使用者的用氧感受；

（3）本实用新型中，微控制器中自带定时器功能，能够记录使用者的呼吸周期，自动控制进氧量的时间长短，实现了随使用者呼吸频率变化的功能，提高了氧气的利用率，同时改善了使用者的用氧感受。

附图说明

图1为一种跟随呼吸供氧装置的控制系统的模块框图；

图2为人体呼吸特性曲线图；

其中，1-呼吸节律传感器，2-微控制器，3-阀门。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

一种跟随呼吸供氧装置的控制系统，具有自动化程度高，用氧感受好，灵敏度高反应快，氧气利用率高的优点，如图1所示，特别设置成下述结构：包括与供氧面罩通过气管连接的供氧调节器，依次连接的呼吸节律传感器1、微控制器2和阀门3，其中，呼吸节律传感器1设置在供氧调节器内，阀门3连接在供氧面罩的进气管上控制供氧的通断或供氧的流量，呼吸节律传感器1的探头设置在阀门3与呼吸面罩之间的气管内并能够测量气管内的差压值以判断系统所处的状态，呼吸节律传感器1的信号输出端与微控制器2的信号输入端连接，微控制器2与阀门3连接控制阀门3的开闭；在常压状态下或没使用氧气面罩时呼吸节律传感器1的压力变化量P=0，当为吸气状态时，即供氧面罩内压力降低即P﹤0，呼吸节律传感器1将采集的压力变为电信号传输给微控制器2，微控制器2控制阀门3开启向供氧面罩内供氧；当为呼气状态时即P﹥0，微控制器2控制阀门3关闭，从而切断氧气向面罩内供氧，达到了呼气断氧的目的；用氧人将供氧面罩摘下后，呼吸节律传感器1感受不到呼吸信号即感受不到压力变化量P=0，阀门3处于关断状态，氧气输出自动切断；呼吸节律传感器1采用微差压技术，提高呼吸分辨率，可以识别人体微小的呼吸信号，改善了人体呼吸的感受，提高了体验感受。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述微控制器2设置有定时器，定时器集成在微控制器上，使微控制器2能够记录使用者的呼吸情况，实现自动控制阀门的开闭时长和间隔。如图2所示，人体呼吸特性曲线类似于正弦波，从图中可看出，一个呼吸周期T内，吸气时间近似等于呼气时间，各占呼吸周期的一半。当使用者戴上供氧面罩开始呼吸时，定时器接受来自呼吸节律传感器1的信号并开始计时，直到下一个呼吸时读取定时器的值，得到使用者的呼吸周期T；其中，T值越大，表明呼吸周期越长，呼吸频率越慢，微控制器2控制阀门3开启的时间越长即供氧的时间越长，反之，呼吸周期越短，呼吸频率越快，供给的氧气时间越短；因此，实现了随呼吸频率自动供氧的功能，即实现了呼吸频率跟随功能。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述呼吸节律传感器1为微差压传感器，微差压传感器包括依次连接的压力采集单元、压差处理单元、A/D转换单元和信号输出单元，其中，压力采集单元、压差处理单元、A/D转换单元和信号输出单元集成在同一芯片上。微差压传感器对使用者的呼吸信号分辨率高，可以识别人体微小的呼吸信号，能够使微控制器及时快速准确的控制阀门的开闭，改善了人体呼吸的感官体验。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述阀门3为电动阀，微控制器2的信号输出端与电动阀的信号输入端连接，其中，阀门3与微控制器之间连接有D/A转换器；采用电动阀使控制系统能够控制氧气向供氧面罩内供氧时的流量大小；当为吸气状态时，即供氧面罩内压力降低即P﹤0，呼吸节律传感器1将采集的压力变为电信号传输给微控制器2，微控制器2由供氧面罩内压力的变化量P确定使用者的呼吸深度信号，微控制器2控制阀门3开启向供氧面罩内供氧，若|P|值越大，表明使用者呼吸的深度越深，则微控制器2控制阀门3的开度也越大，使供给的氧流量越大，反之则供给的氧流量越小，从而实现了呼吸跟随的功能；当为呼气状态时即P﹥0，微控制器2关闭阀门3，从而切断氧气输出，达到了呼气断氧的目的。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述阀门3为比例阀，微控制器2的信号输出端与比例阀的信号输入端连接，其中，阀门3与微控制器之间连接有D/A转换器。

根据以上实施例，本实用新型通过微控制器2、呼吸节律传感器1和阀门3，实现了随用氧人呼吸深度和呼吸频率变化自动调节供氧量的功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。