一种呼吸机高频正弦气流产生装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种呼吸机高频正弦气流产生装置和方法，该装备是包括一种流量控制阀，其上一系列不同横截面积的气流通道，每个通道对应有一个电磁阀来控制其导通和关闭。通过控制电磁阀组来控制气流从一系列不同横截面积的气流通道按离散正弦信号来进行数码组合输出，输出的气流波形呈现正弦信号的波形特征，包括对输出频率、幅度、相位的确定。气流控制阀上所有气流通道流经气流流量按2n-1倍基本流量分配，该基本流量为最小孔径通道对应的气流流量，n=1,2,3……。采用该方法来控制正弦气流输出具有运算量小、响应速度快，控制简单和易于实现等特点,用于高频呼吸机以增强高频呼吸机使用的舒适度和治疗效果。
【专利说明】一种呼吸机高频正弦气流产生装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械【技术领域】，特别是涉及一种呼吸机高频正弦气流产生装置及方法。
【背景技术】
[0002]临床试验证明采用高频通气能在低通气压、低通气量(甚至低于呼吸生理死腔的通气量)的情况下也能满足患者正常呼吸生理的需求，能减少气压对呼吸气道、肺的损伤。
[0003]现有临床机械通气技术中，所使用呼吸机主要有常规通气呼吸机(CMV:Conversional Mechanical Ventilator)和高频通气呼吸(HFV:High FrequencyVentilator);而高频通气又主要可分为高频正压通气(HFPPV:High Frequency PositivePressure Ventilation)、高频射频通气(HFJV:High Frequency Jet Ventilation)和高频震荡通气(HF0V:High Frequency Oscillating Ventilation)。高频气流通常采用频率2Hz~IOOHz的脉冲、锯齿波或正弦气流波。
[0004]目前具有高频震荡通气(HFOV)功能的呼吸机其高频气流产生的方式是采用大功率扬声器或采用通过往复式活塞对它们输入一定频率的控制信号来产生。其输出高频气流的震荡幅度受限于扬声器音圈的振幅或频率受限于活塞的往复行程，在输出高频气流的同时还产生一定的音频噪音。对于包括正弦在内的其它波形的高频气流，需要复杂的控制电路、信号感应与处理和控制算法来控制阀门的开度才能实现，且容易受到干扰而输出不必要的尖峰气流等。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种呼吸机高频正弦气流产生装置及方法，使得正弦高频气流输出易于控制，并且算法简单。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种呼吸机高频正弦气流产生装置，包括恒压装置、气流控制阀、电磁阀组、控制器和常规呼吸机，所述恒压装置的输出端与气流控制阀的输入端接口相连，所述气流控制阀的输出端接口与三通连接器的一个连接端相连，所述三通连接器的另外两个连接端分别与常规呼吸机和输出管相连；所述气流控制阀上设有N个气流通道，每个气流通道采用电磁阀组中的一个电磁阀进行控制；每一气流通道的通气流量不同，其中，最小孔径的气流通道的通气流量定义为基本通气流量q，随后其它气流通道的通气流量满足Zn-1Xq,其中，n=2，3，4…N，N为气流控制阀上不同气流通道依据孔径按升序排列后最大孔径的气流通道对应的序数；所述控制器输出离散控制信号给电磁阀组，电磁阀组中的电磁阀在电压驱动下打开或关闭气流控制阀上不同孔径的气流通道。
[0007]所述气流控制阀上有N个气流通道，各个气流通道输出气流和气流控制阀的总输出气流流量满足如下表达式:
[0008]
【权利要求】
1.一种呼吸机高频正弦气流产生装置，包括恒压装置、气流控制阀、电磁阀组、控制器和常规呼吸机，其特征在于，所述恒压装置的输出端与气流控制阀的输入端接口相连，所述气流控制阀的输出端接口与三通连接器的一个连接端相连，所述三通连接器的另外两个连接端分别与常规呼吸机和输出管相连；所述气流控制阀上设有N个气流通道，每个气流通道采用电磁阀组中的一个电磁阀进行控制；每一气流通道的通气流量不同，其中，最小孔径的气流通道的通气流量定义为基本通气流量q，随后其它气流通道的通气流量满足211-1 X q,其中，n=2，3，4…N，N为气流控制阀上不同气流通道依据孔径按升序排列后最大孔径的气流通道对应的序数；所述控制器输出离散控制信号给电磁阀组，电磁阀组中的电磁阀在电压驱动下打开或关闭气流控制阀上不同孔径的气流通道。
2.根据权利要求1所述的呼吸机高频正弦气流产生装置，其特征在于，所述气流控制阀上有N个气流通道,各个气流通道输出气流和气流控制阀的总输出气流流量满足如下表达式:
3.根据权利要求1所述的呼吸机高频正弦气流产生装置，其特征在于，所述控制器的输出口采用并联方式输出控制信号，输出控制信号转换成二进制数码后在时序上满足如下表达式
4.一种呼吸机高频正弦气流产生方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的呼吸机高频正弦气流产生装置，包括以下步骤: (1)控制器在一定的时间内完成对应时刻的正弦波幅度值，并对其模数转换后有输出口输出给电磁阀组的控制部分； (2)电磁阀组收到控制信号后，所有对应为高电平的电磁阀启动打开对应的气流通道输出气流； (3)所有被打开的气流通道输出的气流在气流控制阀的输出端汇合成与该时刻对应的正弦波气流幅度值； (4)重复步骤(1)、(2)和(3)，直到需要停止输出正弦波气流。
5.根据权利要求4所述的呼吸机高频正弦气流产生方法，其特征在于，所述控制器的输出口采用并联方式输出控制信号，输出控制信号转换成二进制数码后在时序上满足如下表达式:
6.根据权利要求4所述的呼吸机高频正弦气流产生方法，其特征在于，所述正弦波气流的振幅由所有气流通道打开时的输出流量之和来决定，其峰-峰值等于所有气流通道打开时输出气流，或振幅值 等于所有气流通道打开时输出气流的一半。
【文档编号】A61M16/10GK103751897SQ201410012563
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】袁越阳, 杨崇倡 申请人:东华大学