一种呼吸支持设备气体流量的控制方法及装置及系统与流程

本发明涉及呼吸支持设备
技术领域：
，尤其涉及一种呼吸支持设备气体流量的控制方法及装置及系统。
背景技术：
：呼吸支持设备一般是指辅助呼吸的设备，例如：呼吸机、呼吸湿化治疗仪等等。以呼吸湿化治疗仪为例，当将呼吸湿化治疗仪应用于辅助时，呼吸管内的流量常常不是人们所预期所想的，这时就需要呼吸湿化治疗仪进行反馈调节，现有的呼吸湿化治疗仪一般仅通过流量传感器作为反馈量，用于控制系统流量，在调节流量的过程中有两种方式：快速模式，该方式下，在流量达到目标流量后会有较大的过冲现象；慢速模式，该方式下，过冲很小，但是调节速度很慢。如果过冲较大，可能会使得人体呛到，引起不必要的安全隐患，但是，如果调节速度较小，就不能及时满足用户预期流量的要求，同样会造成安全隐患。cn201210288511.9公开了一种呼吸机中呼吸频率和流量的联动调节控制方法，其通过呼吸频率与呼吸流量的对应关系，进行流量调节，但是并没有涉及流量反馈调节进行控制。技术实现要素：有鉴于此，本发明的一种呼吸支持设备气体流量的控制方法及装置及系统，本方法通过获取气体流量以及气体压力信息，进行判断控制，从而较快且平稳的达到目标流量大小。一种呼吸支持设备气体流量的控制方法，方法包括：s1.获取呼吸支持设备的气体流量大小；s2.判断气体流量大小是否小于预设的流量值；s3.若气体流量大小小于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；s4.判断气体压力大小是否小于预设的压力值；s5.若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大。优选地，所述s1与s2之间还包括判断气体流量大小是否等于预设的流量值，若气体流量大小不等于预设的流量值，则进行气体流量大小是否小于预设的流量值的判断。优选地，若所述s2判断气体流量大小大于预设的流量值，则还包括：获取呼吸支持设备的气体压力大小；判断气体压力大小是否大于预设的压力值；若气体压力大小大于预设的压力值时，控制涡轮转速减小。优选地，若气体压力大小不大于预设的压力值，则继续获取呼吸支持设备的气体流量大小。一种呼吸支持设备气体流量的控制装置，装置包括第一获取单元、第一判断单元、第二获取单元、第二判断单元以及第一控制单元，所述第一获取单元、第一判断单元、第二获取单元、第二判断单元以及第一控制单元依次连接，其中：第一获取单元，用于获取呼吸支持设备的气体流量大小；第一判断单元，用于判断气体流量大小是否小于预设的流量值；第二获取单元，用于若气体流量大小小于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；第二判断单元，用于判断气体压力大小是否小于预设的压力值；第一控制单元，用于若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大。优选地，还包括第三判断单元，所述第三判断单元分别连接于第一获取单元以及第一判断单元，所述第三判断单元用于判断气体流量大小是否等于预设的流量值。优选地，所述第一判断单元判断气体流量大小大于预设的流量值时，还包括第三获取单元、第四判断单元以及第二控制单元，其中：第三获取单元，用于获取呼吸支持设备的气体压力大小；第四判断单元，用于判断气体压力大小是否大于预设的压力值；第二控制单元，用于若气体压力大小大于预设的压力值时，控制涡轮转速减小。优选地，所述第四判断单元还连接于第一获取单元，当所述第四判断单元判断出气体压力大小不大于预设的压力值时，第一获取单元继续获取呼吸支持设备的气体流量大小。一种呼吸支持设备气体流量的控制系统，系统包括控制装置、用于检测气体流量的流量传感器、用于检测气体压力的压力传感器以及涡轮，所述流量传感器以及压力传感器分别将检测的流量以及压力数据传输至连接的控制装置，所述控制装置对流量以及压力数据分析对连接的涡轮进行控制。优选地，所述涡轮还分别连接于流量传感器以及压力传感器，所述流量传感器以及压力传感器检测经涡轮处理变化后的气体流量以及压力。本发明的有益效果在于：本发明的一种呼吸支持设备气体流量的控制方法及装置及系统，本方法获取气体流量以及气体压力信息，进行判断控制，从而较快且平稳的达到目标流量大小，既可以防止过冲现象，且调节速度快。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种呼吸支持设备气体流量的控制系统的示意图；图2为一种呼吸支持设备气体流量的控制方法实施例1的流程图；图3为一种呼吸支持设备气体流量的控制装置实施例1的示意图；图4为一种呼吸支持设备气体流量的控制方法实施例2的流程图；图5为一种呼吸支持设备气体流量的控制装置实施例2的示意图；图6为一种呼吸支持设备气体流量的控制方法实施例3的示意图；图7为单流量反馈控制系统流程图；图8为单流量反馈控制控制曲线图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。请参看图1，一种呼吸支持设备气体流量的控制系统，系统包括用于检测气体流量的流量传感器14、用于检测气体压力的压力传感器12、控制装置13以及涡轮11，流量传感器14以及压力传感器12分别将检测的流量以及压力数据传输至连接的控制装置13，控制装置13可以为终端，也可以为一些处理器，例如：单片机，控制装置13对流量以及压力数据分析对连接的涡轮11进行控制；涡轮11的转动速度越快，其气体流量越大，涡轮11的转动速度越慢，其气体流量越小，控制装置13控制涡轮11即控制了气体流量大小。其中，涡轮11还分别连接于流量传感器14以及压力传感器12，流量传感器14以及压力传感器12检测经涡轮处理变化后的气体流量以及压力，即实时检测气体的实时流量。例如：当预设的流量为f0时，在流量为f0时，其最大压力值可以设定为pm(f0)，压力传感器以及流量传感器实时检测呼吸支持设备的压力值以及流量值，在某一时刻，检测到的流量为f1时，在压力为p1时，f1与f0产生差值，假如f1小于f0，需要进行增加流量调节。但是，只有当压力p1小于pm时，才对流量立即调节，当p1大于pm时，等待压力p降低至pm以下，控制装置再涡轮进行控制，提高其转速，对气体流量进行增大调节，直至f1＝f0。请参看图2，一种呼吸支持设备气体流量的控制方法，方法包括：s21.获取呼吸支持设备的气体流量大小；呼吸支持设备在运行时，其管内会随之涡轮的转动产生气体流量，通过检测管内的气体流量，即可以获得呼吸支持设备的气体流量大小。s22.判断气体流量大小是否小于预设的流量值；在呼吸支持设备运行前，会对呼吸支持设备预设一流量值，即正常工作时的流量值，但是，在一些情况下(例如：刚启动时或者其它情况)，其实际流量值会与目标值产生偏差，这时就需要对呼吸支持设备进行流量调节，例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小小于预设的流量值，当检测到的气体流量大小为100l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小大于预设的流量值。s23.若气体流量大小小于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；当气体流量大小小于预设的流量值时，获取此时呼吸支持设备的气体压力大小；例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的流量大小为80l/min，检测此时的气体压力大小。s24.判断气体压力大小是否小于预设的压力值；例如：预设的流量大小为80l/min，此时设定对应的压力值为p(80l/min)，而预设的压力值设定为pm(80l/min)，pm(80l/min)比p(80l/min)要大，但是这大的多少可以根据情况进行设定，当获取呼吸支持设备内的压力为p0，p0小于pm时，则判断气体压力大小小于预设的压力值，当p0大于pm时，则判断气体压力大小大于预设的压力值。s25.若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大；当检测的p0小于预设的pm时，控制涡轮转速加大，增加流量输入。请参看图3，一种呼吸支持设备气体流量的控制装置，装置包括第一获取单元31、第一判断单元32、第二获取单元33、第二判断单元34以及第一控制单元35，第一获取单元31、第一判断单元32、第二获取单元33、第二判断单元34以及第一控制单元35依次连接，其中：第一获取单元31，用于获取呼吸支持设备的气体流量大小；呼吸支持设备在运行时，其管内会随之涡轮的转动产生气体流量，通过检测管内的气体流量，即可以获得呼吸支持设备的气体流量大小。第一判断单元32，用于判断气体流量大小是否小于预设的流量值；在呼吸支持设备运行前，会对呼吸支持设备预设一流量值，即正常工作时的流量值，但是，在一些情况下(例如：刚启动时或者其它情况)，其实际流量值会与目标值产生偏差，这时就需要对呼吸支持设备进行流量调节，例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小小于预设的流量值，当检测到的气体流量大小为100l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小大于预设的流量值。第二获取单元33，用于若气体流量大小小于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；当气体流量大小小于预设的流量值时，获取此时呼吸支持设备的气体压力大小；例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的流量大小为80l/min，检测此时的气体压力大小。第二判断单元34，用于判断气体压力大小是否小于预设的压力值；例如：预设的流量大小为80l/min，此时设定对应的压力值为p(80l/min)，而预设的压力值设定为pm(80l/min)，pm(80l/min)比p(80l/min)要大，但是这大的多少可以根据情况进行设定，当获取呼吸支持设备内的压力为p0，p0小于pm时，则判断气体压力大小小于预设的压力值，当p0大于pm时，则判断气体压力大小大于预设的压力值。第一控制单元35，用于若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大；当检测的p0小于预设的pm时，控制涡轮转速加大，增加流量输入。请参看图4，一种呼吸支持设备气体流量的控制方法，方法包括：s41.获取呼吸支持设备的气体流量大小；呼吸支持设备在运行时，其管内会随之涡轮的转动产生气体流量，通过检测管内的气体流量，即可以获得呼吸支持设备的气体流量大小。s42.判断气体流量大小是否等于预设的流量值；在呼吸支持设备运行前，会对呼吸支持设备预设一流量值，即正常工作时的流量值，例如设定为f0，由于在呼吸支持设备运行过程中是有可能在某些时候，气体流量大小会等于预设的流量值，即检测的流量大小f1会等于f0，则可以判断流量大小等于预设的流量值，当f1＝f0，则继续获取呼吸支持设备的气体流量大小，当f1≠f0时，即气体流量大小不等于预设的流量值。s43.当气体流量大小不等于预设的流量值，则判断气体流量大小是否小于预设的流量值；在呼吸支持设备运行前，会对呼吸支持设备预设一流量值，即正常工作时的流量值，但是，在一些情况下(例如：刚启动时或者其它情况)，其实际流量值会与目标值产生偏差，这时就需要对呼吸支持设备进行流量调节，例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小小于预设的流量值，当检测到的气体流量大小为100l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小大于预设的流量值。s44.若气体流量大小小于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；当气体流量大小小于预设的流量值时，获取此时呼吸支持设备的气体压力大小；例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的流量大小为80l/min，检测此时的气体压力大小。s45.判断气体压力大小是否小于预设的压力值；例如：预设的流量大小为80l/min，此时设定对应的压力值为p(80l/min)，而预设的压力值设定为pm(80l/min)，pm(80l/min)比p(80l/min)要大，但是这大的多少可以根据情况进行设定，当获取呼吸支持设备内的压力为p0，p0小于pm时，则判断气体压力大小小于预设的压力值，当p0大于pm时，则判断气体压力大小大于预设的压力值，则继续获取呼吸支持设备的气体流量大小，不直接对流量进行调节。s46.若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大；当检测的p0小于预设的pm时，控制涡轮转速加大，增加流量输入。s47.若气体流量大小大于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；当气体流量大小大于预设的流量值时，获取此时呼吸支持设备的气体压力大小；例如：检测到的气体流量大小为90l/min，而预设的流量大小为80l/min，获取此时的气体压力大小。s48.判断气体压力大小是否大于预设的压力值；例如：预设的流量大小为80l/min，此时设定对应的压力值为p(80l/min)，而预设的压力值设定为pm(80l/min)，pm(80l/min)比p(80l/min)要大，但是这大的多少可以根据情况进行设定，当获取呼吸支持设备内的压力为p0，p0小于pm时，则判断气体压力大小小于预设的压力值，则继续获取呼吸支持设备的气体流量大小，不直接对流量进行调节，当p0大于pm时，则判断气体压力大小大于预设的压力值。s49.若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大；当检测的p0小于预设的pm时，控制涡轮转速加大，增加流量输入。请参看图5，一种呼吸支持设备气体流量的控制装置，装置包括第一获取单元51、第三判断单元52、第一判断单元53、第二获取单元54、第二判断单元55、第一控制单元56、第三获取单元57、第四判断单元58以及第二控制单元59，第三判断单元52、第一判断单元53、第二获取单元54、第二判断单元55以及第一控制单元56依次连接，第一判断单元53还连接于第三获取单元57，第三获取单元57、第四判断单元58以及第二控制单元59依次连接，第一获取单元51还连接于第四判断单元58以及第二判断单元55，其中：第一获取单元51，用于获取呼吸支持设备的气体流量大小；呼吸支持设备在运行时，其管内会随之涡轮的转动产生气体流量，通过检测管内的气体流量，即可以获得呼吸支持设备的气体流量大小。第三判断单元52，用于判断气体流量大小是否等于预设的流量值；在呼吸支持设备运行前，会对呼吸支持设备预设一流量值，即正常工作时的流量值，例如设定为f0，由于在呼吸支持设备运行过程中是有可能在某些时候，气体流量大小会等于预设的流量值，即检测的流量大小f1会等于f0，则可以判断流量大小等于预设的流量值，当f1＝f0，则继续获取呼吸支持设备的气体流量大小，当f1≠f0时，即气体流量大小不等于预设的流量值。第一判断单元53，用于当气体流量大小不等于预设的流量值，则判断气体流量大小是否小于预设的流量值；在呼吸支持设备运行前，会对呼吸支持设备预设一流量值，即正常工作时的流量值，但是，在一些情况下(例如：刚启动时或者其它情况)，其实际流量值会与目标值产生偏差，这时就需要对呼吸支持设备进行流量调节，例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小小于预设的流量值，当检测到的气体流量大小为100l/min，而预设的为80l/min，则可以判断出气体流量大小大于预设的流量值。第二获取单元54，用于若气体流量大小小于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；当气体流量大小小于预设的流量值时，获取此时呼吸支持设备的气体压力大小；例如：检测到的气体流量大小为50l/min，而预设的流量大小为80l/min，检测此时的气体压力大小。第二判断单元55，用于判断气体压力大小是否小于预设的压力值；例如：预设的流量大小为80l/min，此时设定对应的压力值为p(80l/min)，而预设的压力值设定为pm(80l/min)，pm(80l/min)比p(80l/min)要大，但是这大的多少可以根据情况进行设定，当获取呼吸支持设备内的压力为p0，p0小于pm时，则判断气体压力大小小于预设的压力值，当p0大于pm时，则判断气体压力大小大于预设的压力值，则继续获取呼吸支持设备的气体流量大小，不直接对流量进行调节。第一控制单元56，用于若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大；当检测的p0小于预设的pm时，控制涡轮转速加大，增加流量输入。第三获取单元57，用于若气体流量大小大于预设的流量值，获取呼吸支持设备的气体压力大小；当气体流量大小大于预设的流量值时，获取此时呼吸支持设备的气体压力大小；例如：检测到的气体流量大小为90l/min，而预设的流量大小为80l/min，获取此时的气体压力大小。第四判断单元58，用于判断气体压力大小是否大于预设的压力值；例如：预设的流量大小为80l/min，此时设定对应的压力值为p(80l/min)，而预设的压力值设定为pm(80l/min)，pm(80l/min)比p(80l/min)要大，但是这大的多少可以根据情况进行设定，当获取呼吸支持设备内的压力为p0，p0小于pm时，则判断气体压力大小小于预设的压力值，则继续获取呼吸支持设备的气体流量大小，不直接对流量进行调节，当p0大于pm时，则判断气体压力大小大于预设的压力值。第二控制单元59，用于若气体压力大小小于预设的压力值，控制涡轮转速增大；当检测的p0小于预设的pm时，控制涡轮转速加大，增加流量输入。请参看图6，一种呼吸支持设备气体流量的控制方法，先设定的流量与设定的压力对应关系离散化，可以简单划分为以下区间：序号流量区间压力参考值1小于10l/min最大值pmax(10l/min)2小于25l/min最大值pmax(25l/min)3小于40l/min最大值pmax(40l/min)4小于70l/min最大值pmax(70l/min)5小于最大目标流量最大值pmax(fmax)假如目标设置流量f1，通过数字流量或其他流量传感器测量空氧混合气体的实时流量f2，通过查表法查询f1所在的流量区间，得到该区间n内的压力最大值pnmax；通过压力传感器采集实时压力p，如果f2<f1且p<pnmax，或f2>f1且p>p(n-1)max，呼吸湿化治疗仪通过控制装置发送命令，增加涡轮转速控制量dac1或减小涡轮转速dac1。同样直到最终f1＝f2或f1≈f2，其中f2可以用dac1的函数关系式表示：f2＝k×dac1+δf且(p<pnmax或p>p(n-1)max)其中当选定区间为最小流量区间是，p(n-1)则可以默认为表压为0cmh20，其具体控制流程为：s61，获取目标流量f1；s62，获取目标流量f1对应的p(n)max和p(n-1)max；s63，获取实时的dac1；s64，获取实时流量f；s65，判断比较实时流量f与目标流量f1；s66，获取实时压力p；s67，判断比较实时压力p与p(n)max；s68，当实时流量f小于目标流量f1，且实时压力p小于p(n)max，则增大转速控制dac1。当实时流量f小于目标流量f1，实时压力p大于p(n)max，则报警提示信息，让用户知道，当前呼吸回路内气阻过大，需用户检查呼吸回路或者检察呼吸界面是否适用于当前流量；且需将实时压力降到p(n)max，输出此时的流量f，同时也产生一个提示信息，当然，提示信息可能需要流量小于目标流量，且压力达到最大值，持续一定时间，可以是5s、7s以及10s等才产生这个报警提示。s71，获取目标流量f1；s72，获取目标流量f1对应的p(n)max和p(n-1)max；s73，获取实时的dac1；s74，获取实时流量f；s75，判断比较实时流量f与目标流量f1；s76，获取实时压力p；s77，判断比较实时压力p与p(n)max；s78，当实时流量f大于目标流量f1，且实时压力p大于p(n)max，则减小转速控制dac1。当实时流量f大于目标流量f1，实时压力p小于p(n)max，转速也减小。其中图6中的左图为流量上升控制，右图为流量下降控制；实际测试过程中，区间越小，流量控制过程中过冲越小，在上升过程中，区间内的最小流量值过冲最大，最大流量值过冲最小，在下降过程中，区间内的最大流量值过冲最大，最小流量值过冲最小。以上表格中的数据测试，发现最大过冲不超过10l/min，调节范围最广速度在5s到7s之间。现有的大多是单流流量传感器流速控制基本原理：请参看图7，开启治疗后，假如目标设置流量f1，通过数字流量或其他流量传感器测量空氧混合气体的实时流量f2，则当f2<f1时，呼吸湿化治疗仪通过控制装置发送命令，增加涡轮转速控制量dac1，反之，则减小涡轮转速dac1。直到最终f1＝f2或f1≈f2，其中f2可以用dac1的函数关系式表示：f2＝k×dac1+δf其中δf为流量过冲量，k为比例系数：表示f2随着dac1增大而增大，减小而减小。其中正常情况下，呼吸支持设备从0到70l/min的情况下，单流量反馈控制系统如果进行快速调节，即3到5秒钟调节到目标流量，此时最高流量可能达到100l/min，过冲δf约有30l/min，慢速调节10到15s的情况下，流量也有可能达到最大80l/min的情况。请参看图8，其为实际流量随着调节时间，与目标流量的曲线图，刚开始波动特别大，即过充较大。本发明实施例可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。实施例对本方案进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页12