加湿装置及防干烧监测方法与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种加湿装置及防干烧监测方法。

背景技术：

加湿装置(如湿化水盒)用于为用户提供湿润气体。由于加湿装置的容量有限，为防止加湿装置内的水烧干，进而中断湿润气体的提供，降低用户使用舒适度，需要在加湿装置上加装防干烧组件进行防干烧检测以及报警提示。

相关技术的加湿装置其防干烧检测主要有两种方式，一种是通过液位传感器直接对液位进行检测，当液位低于设定的报警液面时，进行报警提示；另一种是通过呼吸支持设备加热板上的温度传感器检测温度变化，再通过算法进行计算，进而对比温度变化，判断得出加湿装置内的水是否烧干，从而进行相应的报警提示。

然而，相关技术的加湿装置其防干烧检测方式中，液位传感器必须与液面接触，其加装于加湿装置上需要改变加湿装置结构，安装不便，尤其是应用于使用一次性加湿装置的呼吸支持设备时，安装效率更低、成本更高；使用温度传感器检测温度变化，需要进行大量的数据采集和校准，算法复杂，还有相对应的判断延时，且加热板不同部位的温度采集存在一定的误差，易产生误报警。从而相关技术的加湿装置存在防干烧组件安装不便、安装成本高、防干烧判断错误率高的不足。

因此，有必要提供一种新的加湿装置及防干烧监测方法解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种安装便利、成本低且防干烧判断准确的加湿装置及防干烧监测方法。

本发明提供一种加湿装置，包括用于容置水的水盒，所述加湿装置还包括声音信号转换单元、采样电路、处理器、比较器、加热控制电路、加热板、报警电路以及报警单元，所述声音信号转换单元设于所述水盒的周缘外侧并用于将所述水盒内水的声音信号转换为电压信号，所述声音信号转换单元通过采样电路分别与所述处理器和所述比较器信号连通，所述采样电路包括电压跟随器、放大电路以及滤波电路，所述处理器包括ad检测模块，所述处理器通过所述ad检测模块判断自所述采样电路传输的电压信号的电压是否属于所述水盒内水防干烧的电压第一区间并在判断自所述采样电路传输的电压信号的电压属于所述水盒内水防干烧的电压第一区间时通过所述加热控制电路停止所述加热板加热所述水盒内的水以及通过所述报警电路控制所述报警单元发出警示信号，所述比较器用于比较自所述采样电路传输的电压信号的电压是否属于所述水盒内水防干烧的电压第二区间并在判断自所述采样电路传输的电压信号的电压属于所述水盒内水防干烧的电压第二区间时停止加热板加热所述水盒内的水以及控制所述报警单元发出警示信号。

优选的，所述水盒包括盒本体以及分别盖设固定于所述盒本体相对两端的顶盖与底板，所述盒本体、所述顶盖以及所述底板共同围设形成用于容置水的容置腔，所述声音信号转换单元的所述外壳贴设固定于所述盒本体上，所述声音信号转换单元位于所述盒本体的与所述底板平行的中心线与所述底板所在的平面之间且更靠近所述底板所在的平面。

优选的，所述声音信号转换单元与所述底板位于同一平面上。

优选的，所述声音信号转换单元为咪头。

本发明还提供了一种防干烧监测方法，其包括如下步骤：

步骤一、根据所述水盒内水的防干烧要求定义所述水盒内水防干烧的电压第一区间以及所述水盒内水防干烧的电压第二区间；

步骤二、提供如上所述的加湿装置，启动所述加湿装置；

步骤三、所述加热板对所述水盒内的水进行加热；

步骤四、使用所述比较器判断自所述采样电路传输的电压信号的电压是否属于所述水盒内水防干烧的电压第二区间，如是，则控制所述加热板停止加热并控制所述报警单元发出警示信号，如否，则继续下一步骤；

步骤五、使用所述处理器判断自所述采样电路传输的电压信号的电压是否属于所述水盒内水防干烧的电压第一区间，如是，则控制所述加热板停止加热并控制所述报警单元发出警示信号，如否，则跳回步骤三。

与现有技术相比，本发明提供的加湿装置在水盒周缘外侧设置的声音信号转换单元可在便利于声音信号转换单元安装的前提下，不改变水盒结构，适配一次性使用或多次使用水盒；通过声音信号转换单元、采样电路以及比较器的设置，比较器仅需判断自采样电路传输的电压信号的实时电压是否属于预先测试并设定的水盒内水防干烧的电压第二区间，防干烧判断准确；声音信号转换单元、采样电路以及处理器的设置，处理器同样仅需判断自采样电路传输的电压信号的实时电压是否属于预先测试并设定的水盒内水防干烧的电压第一区间，提供了第二重防干烧监测，确保了防干烧判断的精准度。本发明提供的防干烧监测方法其防干烧判断精准度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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它的附图，其中：

图1为本发明加湿装置立体结构示意图；

图2为本发明加湿装置结构框图；

图3为本发明加湿装置的水温与水声关系图。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图2，本发明提供一种加湿装置，包括水盒1、声音信号转换单元3、采样电路4、处理器5、比较器6、加热控制电路7、加热板8、报警电路91以及报警单元9。

参阅图1，水盒1包括盒本体11以及分别盖设固定于盒本体11相对两端的顶盖12、底板13，所述盒本体11、顶盖12以及底板13共同围设形成用于容置水的容置腔14。

本实施方式中，盒本体11呈圆筒状，主要应用于如呼吸湿化治疗仪一类的呼吸支持设备，当然盒本体11的具体形状也并未限定为圆筒状，其也可以设计成长方体状，以适配如呼吸机一类的呼吸支持设备。具体地，盒本体11为聚碳酸酯树脂盒体或聚甲基丙烯酸甲酯树脂盒体或abs树脂盒体。由此，既满足了水盒的性能要求，又兼顾了低成本。

顶盖12上设有贯穿其上的进气口21、出气口22以及进水口23。进气口21、出气口22以及进水口23均与容置腔14相连通，自呼吸支持设备主机输送的气体经进气口21进入水盒1，经水盒1湿化后形成湿化气体，经出气口22向用户输送。进水口23用于向水盒1内补充水。生产过程中，顶盖12与盒本体11往往通过注塑方式一体成型，相应地，顶盖12为聚碳酸酯树脂盖体或聚甲基丙烯酸甲酯树脂盖体或abs树脂盖体，同样能在兼顾性能要求的同时，降低成本。

底板13为金属材质的导热板，通过导热板的热传递，水盒1内的水被加热，产生水蒸气，进而湿化进入水盒1内的气体。

声音信号转换单元3设置于盒本体11的周缘外侧，用于将水盒1内水的声音信号转换为电压信号。

本实施方式中，声音信号转换单元3贴设固定于盒本体11上，由此，声音信号转换单元对水盒内水的声音信号感应更为灵敏，将声音信号转换电压信号更为准确。

具体地，声音信号转换单元3位于盒本体11的与底板13平行的中心线与底板13所在的平面之间且相对于盒本体11的与底板13平行的中心线更靠近底板13所在的平面。底板13所在的平面是指底板13底面所处的平面。由于水盒1内的水受热蒸发后，水盒1内的液面高度会沿顶盖12朝底板13的方向逐渐降低，故而声音信号转换单元设置于盒本体的与底板平行的中心线以下且更靠近底板的位置，更为便利于声音信号转换单元感应水的声音信号，提升了声音信号转换为电压信号的精度。

更为具体地，声音信号转换单元3与底板13位于同一平面上。由此，声音信号转换单元对水盒内水的声音信号感应更为精准，尤其是对水盒内水的液面接近底板13时，即对水盒内水即将处于干烧状态时，所产生的水的声音信号感应尤为精准。更进一步提升了水盒内水即将处于干烧状态阶段的信号转换精度。

更进一步地，声音信号转换单元3为咪头。由此，既兼顾了低材料成本，又能通过其对水盒内水的声音信号进行有效转换。

值得注意的是，本实施方式并非局限于将声音信号转换单元3贴设固定于水盒1上，较佳地，将声音信号转换单元3设置于水盒1外且声音信号转换单元3能感应到水盒1内水的声音信号并能够有效转换为电压信号亦可。将声音信号转换单元3设置于水盒1的周缘外侧即指声音信号转换单元3可间隔设置于水盒1外，也可贴设固定于水盒1上，甚至贴设固定于盒本体11上。将声音信号转换单元3设置于水盒1的周缘外侧，可在便利于声音信号转换单元安装的前提下，不改变水盒结构也不改变包含加温装置的呼吸支持设备结构，即无论是适配一次性还是多次使用的水盒均可快速安装，且无需改变水盒的结构，安装便利、成本低。

采样电路4包括电压跟随器、放大电路以及滤波电路。经声音信号转换单元3转换的电压信号经电压跟随器、放大电路以及滤波电路后，得到可与水盒内水防干烧的电压区间进行比较判断的电压信号。

处理器5包括ad检测模块(未图示)，处理器5通过ad检测模块判断自采样电路4传输的电压信号的电压是否属于水盒内水防干烧的电压第一区间，并在自采样电路4传输的电压信号的电压属于水盒内水防干烧的电压第一区间时通过加热控制电路7控制加热板8停止加热水盒1内的水，同时通过报警电路91控制报警单元9发出警示信号提示用户往水盒1内加水。

比较器6用于比较自采样电路4传输的电压信号的电压是否属于水盒内水防干烧的电压第二区间，并在自采样电路4传输的电压信号的电压属于水盒内水防干烧的电压第二区间时通过加热控制电路7控制加热板8停止加热水盒1内的水，同时通过报警电路91控制报警单元9发出警示信号提示用户往水盒1内加水。加热板8通过底板13的导热作用对水盒1内的水进行加热。水盒内水防干烧的电压第一区间与水盒内水防干烧的电压第二区间组成所述水盒内水防干烧的电压区间。

水盒1内不同的水温产生不同的声音信号，水声越高，电压信号越大。参阅图3，通过预先测试0-100℃之间，各整数水温下水产生的声音信号经声音信号转换单元3转换为电压信号再经采样电路4输出后得到的电压信号的电压，得出水盒内水温与水声关系图。水温下产生的声音信号经声音信号转换单元3转换为电压信号再经采样电路4输出后得到的电压信号的电压逐渐增大，在b点80℃左右达到最大值后逐渐减小。在本实施方式中，定义水盒内水防干烧的电压第一区间为b-100℃之间，各整数水温下产生的声音信号经声音信号转换单元3转换为电压信号再经采样电路4输出后得到的电压信号的电压区间；定义水盒内水防干烧的电压第二区间为(b-5，b)集合内，各整数水温下产生的声音信号经声音信号转换单元3转换为电压信号再经采样电路4输出后得到的电压信号的电压区间。由此，提供了双重防干烧监测，即首先通过比较器比较自采样电路输出的电压信号的电压是否属于水盒内水防干烧的电压第二区间，即是否接近最大值或等于最大值，如是，则比较器通过加热控制电路控制加热板停止加热，同时通过报警电路控制报警单元发出警示信号，提示用户加水。若前述监测过程失效或反应延时，则处理器通过ad检测模块判断自采样电路输出的电压信号的电压是否属于水盒内水防干烧的电压第一区间，即自采样电路输出的电压信号的电压在达到最大值后逐渐减小，如是，则处理器控制加热板停止加热，同时控制报警单元发出警示信号，提示用户加水。

值得注意的是，本实施方式并未对水盒内水防干烧的电压第一区间以及水盒内水防干烧的电压第二区间的设定进行局限，本领域技术人员可以根据对防干烧的不同理解与设定进行相应调整，如水盒内水防干烧的电压第二区间还可定义为(b-4，b-1)集合内，各整数水温下产生的声音信号经声音信号转换单元3转换为电压信号再经采样电路4输出后得到的电压信号的电压区间，水盒内水防干烧的电压第一区间还可定义为(b，99)集合内，各整数水温下产生的声音信号经声音信号转换单元3转换为电压信号再经采样电路4输出后得到的电压信号的电压区间，即满足水盒内水防干烧的电压第二区间内自采样电路输出的电压信号的电压接近最大值或等于最大值，水盒内水防干烧的电压第一区间内自采样电路输出的电压信号的电压在达到最大值后存在逐渐减小的趋势。

本发明还提供一种防干烧监测方法，其包括如下步骤：

步骤一、根据水盒内水的防干烧要求定义水盒内水防干烧的电压第一区间以及水盒内水防干烧的电压第二区间；

步骤二、提供所述加湿装置，启动所述加湿装置；

步骤三、加热板对水盒内的水进行加热；

步骤四、比较器判断自所述采样电路传输的电压信号的电压是否属于所述水盒内水防干烧的电压第二区间，如是，则控制加热板停止加热并控制所述报警单元发出警示信号，如否，则继续下一步骤；

步骤五、处理器判断自所述采样电路传输的电压信号的电压是否属于所述水盒内水防干烧的电压第一区间，如是，则控制加热板停止加热并控制所述报警单元发出警示信号，如否，则跳回步骤三。

与现有技术相比，本发明提供的加湿装置在水盒周缘外侧设置的声音信号转换单元可在便利于声音信号转换单元安装的前提下，不改变水盒结构，适配一次性使用或多次使用水盒；通过声音信号转换单元、采样电路以及比较器的设置，比较器仅需判断自采样电路传输的电压信号的实时电压是否属于预先测试并设定的水盒内水防干烧的电压第二区间，防干烧判断准确；声音信号转换单元、采样电路以及处理器的设置，处理器同样仅需判断自采样电路传输的电压信号的实时电压是否属于预先测试并设定的水盒内水防干烧的电压第一区间，提供了第二重防干烧监测，确保了防干烧判断的精准度。本发明提供的防干烧监测方法其防干烧监测精准度高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。