CN111121392B - 一种呼吸支持设备自动风干系统、方法和呼吸支持设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种呼吸支持设备自动风干系统、方法和呼吸支持设备。一种呼吸支持设备自动风干系统，包括：控制器、涡轮、加热管、加热驱动器、环境温度传感器、管路温度传感器和电源；所述涡轮的出气口与所述加热管通过管道接通，所述环境温度传感器装设在所述涡轮的进气口处；所述管路温度传感器装设在所述接热管的气流输出端；所述加热管具有加热丝，所述加热丝与所述加热驱动器连接；所述涡轮、所述环境温度传感器、所述管路温度传感器和所述加热驱动器分别与所述控制器连接；所述电源分别与所述控制器、所述涡轮、所述加热驱动器连接。本发明能够在患者使用过后自动对外接管路进行加热风干，降低细菌滋生的风险。

Description

一种呼吸支持设备自动风干系统、方法和呼吸支持设备

技术领域

本发明涉及呼吸支持设备的风干领域，尤其涉及一种呼吸支持设备自动风干系统、方法和呼吸支持设备。

背景技术

呼吸支持技术是救治呼吸衰竭的重要手段，经鼻高流量氧气湿化治疗(简称高流量氧疗，High-Flow Nasal Cannula，HFNC)是一种新型呼吸支持技术，通过经鼻高流量氧疗治疗仪传送经温化湿化的气体，流量30～60L/Min或以上，达到传送稳定浓度的氧气、冲刷上气道死腔、产生一定的呼气末气道正压的目的，同时患者耐受性好。

目前的高流量氧疗仪产品主要是医用类产品，对于一些症状较轻的患者，住院治疗会产生高额的费用，和占用不必要的医疗资源，所以家用高流量湿化氧疗仪是市场的一个方向和趋势，会越来越多的服务于家用客户。

而对于高流量湿化氧疗这类设备，尤其是在较低的环境温度使用时，使用的时间越长，当停止使用时，外接管路中就会残留一定量的冷凝水，管道内温暖潮湿的环境容易滋养大量的细菌，这对于家用呼吸机来讲是一个潜在的风险。而且在下次的使用时，如果冷凝水依然存在，如果设置的流量较高，可能会吹出大量的积水，对于患者的使用也有一定的风险。

专利号为ZL201821997882.3的专利文献公开了一种氧气呼吸器风干设备，包括箱体、支撑腿和伺服电机，所述箱体上端设有伺服电机，所述伺服电机连接主齿轮，且主齿轮啮合从齿轮，所述主齿轮和从齿轮外设有保护壳，所述从齿轮下端连接转动轴，所述转动轴固定连接载物板，设备运行时，箱体底部安设的风扇形成风流，经加热器、导气孔形成高速柱状风流，风干箱体内的呼吸器各部件。紫光臭氧灯管通电后，产生的臭氧和紫外光线，起到消毒杀菌的作用，温度设定旋钮和温湿度显示器可以时刻监控箱体内的温湿度情况，载物板转动，氧气呼吸设备随载物板转动，增加了箱体内部的空气流通速率，提高风干效率，但是需要增加独立设备，成本较高。

不同于医用的经鼻高流量设备使用的是一次性外接管路，家用高流量湿化氧疗仪使用的是重复性加热管路及鼻氧管。对于目前市场上的高流量湿化氧疗仪设备，很少有在每次使用过后对外接管路进行加热风干从而降低细菌滋生风险和使用风险的。

所以，在使用完成后，尽快的使外接管路中的残留冷凝水风干干掉对于家用高流量湿化氧疗仪来讲，可以减少呼吸管道内细菌的滋生和患者呛水的风险，以确保患者更健康、更安全的使用。

因而现有的呼吸支持设备中的使用完后的风干技术存在不足，还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种呼吸支持设备自动风干系统、方法和呼吸支持设备，能够根据患者在使用过程中的设置温度、流量以及使用时间的长短，在患者每次使用过后，自动对外接管路进行加热风干，并能够自动的调整风干时间，从而保证外接管路的干燥，降低细菌滋生和患者使用的风险。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种呼吸支持设备自动风干系统，包括：控制器、涡轮、加热管、加热驱动器、环境温度传感器、管路温度传感器和电源；所述涡轮的出气口与所述加热管通过管道接通，所述环境温度传感器装设在所述涡轮的进气口处；所述管路温度传感器装设在所述接热管的气流输出端；所述加热管具有加热丝，所述加热丝与所述加热驱动器连接；所述涡轮、所述环境温度传感器、所述管路温度传感器和所述加热驱动器分别与所述控制器连接；所述电源分别与所述控制器、所述涡轮、所述加热驱动器连接。

优选的所述的呼吸支持设备自动风干系统，所述加热驱动器为PWM驱动装置。

一种使用所述的呼吸支持设备自动风干系统的呼吸支持设备自动风干方法，包括步骤：

S1、所述环境温度传感器检测当前的环境温度值，所述管路温度传感器检测加热管末端的管路温度值，所述控制器分别接收所述环境温度值和所述管路温度值；所述控制器获取设备本次使用的治疗时间、设置温度值和设置流量值；

S2、所述处理器根据所述环境温度值、所述设置流量值、所述设置温度值和所述治疗时间在风干时间表匹配得到风干时间；

S3、所述控制器控制所述涡轮以预定流量输出气流、控制所述加热驱动器以预定功率驱动所述加热丝对加热管加热进行加热风干。

优选的所述的呼吸支持设备自动风干方法，所述步骤S2具体包括：

S21、所述控制器判断所述治疗时间是否小于第一预定时间，若是，则所述风干时间为零；若否，则执行步骤S22；

S22、所述控制器判断所述治疗时间是否小于第二预定时间，若是，则所述风干时间为所述根据所述第二预定时间在所述风干时间表中匹配得到；若否，则所述风干时间通过所述控制器对所述风干时间表进行拟合操作得到。

优选的所述的呼吸支持设备自动风干方法，所述拟合操作包括步骤：

S221、在所述风干时间匹配表中，所述控制器根据所述环境温度值、所述设置流量值、所述设置温度值匹配风干时间分表；所述分表中包括多个治疗时间以及对应的风干最佳时间；

S222、所述控制器将所述风干时间分表通过曲线拟合，得到二维拟合曲线；

S223、所述控制器根据治疗时间在所述二维拟合曲线中匹配得到所述风干时间。

优选的所述的呼吸支持设备自动风干方法，所述第一预定时间为10Min；所述第二预定时间为60Min。

优选的所述的呼吸支持设备自动风干方法，所述步骤S3中，还包括：

S31、所述管路温度传感器实时检测所述管路温度值并传送到所述控制器中；

S32、所述控制器判断所述管路温度值是否大于温度阈值，若是，则控制所述加热驱动器以恒温功率驱动所述加热丝对加热管加热；若否，则控制所述加热驱动器以预定功率驱动所述加热丝对加热管加热。

优选的所述的呼吸支持设备自动风干方法，在所述步骤S1前，还包括：

S0、所述控制器接收到设备停止运行指令后，控制呼吸支持设备的其他装置停止工作。

优选的所述的呼吸支持设备自动风干方法所述预定流量为90L/Min。

一种呼吸支持设备，包括所述的呼吸支持设备自动风干系统。

相较于现有技术，本发明提供的一种呼吸支持设备自动风干系统、方法和呼吸支持设备，在患者使用过后自动对外接管路进行加热风干，并根据患者在使用的过程中设置的流量、温度以及使用时间，自动的调整风干时间，从而保证外接管路的干燥，降低细菌滋生的风险，同时保证患者在下次使用时不会被吹出的冷凝水呛到，使患者更安全更健康的使用。

附图说明

图1是本发明提供的自动风干系统的结构框图；

图2是本发明提供的自动风干方法的流程图；

图3是本发明提供的实施例1中一条二维拟合曲线图；

图4是本发明提供的实施例1中另一条二维拟合曲线。

PWM(Pulse width modulation，多种脉冲宽度调制)

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明提供一种呼吸支持设备自动风干系统，包括：控制器1、涡轮2、加热管3、加热驱动器4、环境温度传感器5、管路温度传感器6和电源7；所述涡轮2的出气口与所述加热管3通过管道接通，所述环境温度传感器5装设在所述涡轮2的进气口处；所述管路温度传感器6装设在所述接热管的气流输出端；所述加热管3具有加热丝，所述加热丝与所述加热驱动器4连接；所述涡轮2、所述环境温度传感器5、所述管路温度传感器6和所述加热驱动器4分别与所述控制器1连接；所述电源7分别与所述控制器1、所述涡轮2、所述加热驱动器4连接。具体的，所述控制器1为本领域常用的处理器(MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)或CPU(central processing unit，中央处理器)均可)即可，本发明不做具体限定，优选的处理器芯片为立功公司的型号为LPC1788的MCU；所述涡轮2为呼吸支持设备领域常用涡轮2，能够根据所述控制器1的指令输出需求气流即可，不做具体限定；所述加热管3为呼吸支持设备领域常用加热管3，本发明不做具体限定，一般都是由金属或耐热塑料制成管状，所述加热丝缠绕在所述加热管3上；所述加热驱动器4为本领域中常用的驱动装置，能够根据所述控制器1的指令控制所述加热丝以一定的加热功率运行即可，不做具体限定，优选的方案为MCU芯片+三极管组件，通过所述MCU芯片控制所述三极管的通断控制运行功率，所述MCU芯片为普通的MCU芯片，所述三极管为普通三极管，不做具体限定；所述环境温度传感器5和所述管路温度传感器6为温度测量领域中的常用传感器，本发明不做限定，优选的测量精度都为0.1℃以上，其中所述环境温度传感器5装设的位置本实施例不做限定，已能够得到所述环境温度值的位置即可；所述电源为呼吸支持设备领域常用电源，本发明不做限定，优选为正常家庭用电。

相应的，本发明还提供一种使用所述的呼吸支持设备自动风干系统的呼吸支持设备自动风干方法，包括步骤：

S1、所述环境温度传感器5检测当前的环境温度值，所述管路温度传感器6检测加热管3末端的管路温度值，所述控制器1分别接收所述环境温度值和所述管路温度值；所述控制器1获取设备本次使用的治疗时间、设置温度值和设置流量值；

S2、所述处理器根据所述环境温度值、所述设置流量值、所述设置温度值和所述治疗时间在风干时间表匹配得到风干时间；本发明主要是为了防止冷凝水长时间沉积在管路中，会滋生细菌的情况发生，冷凝水的形成跟环境温度、设备工作时的气流流速、需求温度以及设备使用时长有较大关系，因此，所述风干时间表就以所述环境温度值、所述设置流量值、所述设置温度值和所述治疗时间为基础，分别为不同的配置不同的风干时间；所述风干时间表的建立是根据不同的设备进行多次试验后的数据进行拟合确定的最佳数据组；

S3、所述控制器1控制所述涡轮2以预定流量输出气流、控制所述加热驱动器4以预定功率驱动所述加热丝对加热管3加热进行加热风干。

具体的，经实测证明，发现家用呼吸支持设备，例如高流量湿化氧疗仪在流量设置值为10-20L/Min等小流量时，或者环境温度为10-20℃的低温时，会产生较多的冷凝水。设置温度在31-34℃的低温时，相较高设置温度在同样的设置流量和环境温度，也会有较多的冷凝水。而且当环境温度，设置温度和流量固定后，机器使用的时间越长，产生的冷凝水也就越多。因此，本发明提供的系统和方法中，使用所述风干时间表进行匹配风干时间，能够精确把控风干的时间和实际效果。

作为优选方案，本实施例中，所述步骤S2具体包括：

S21、所述控制器1判断所述治疗时间是否小于第一预定时间，若是，则所述风干时间为零；若否，则执行步骤S22；应当说明的是，所述第一预定时间是一个较低的时间值，即所述第一预定时间较短，由于加湿时间较短，不需要进行风干，所述第一预定时间根据实际情况进行设定，或者根据不同设备的预热时间进行确定，优选的第一预定时间为10Min；

S22、所述控制器1判断所述治疗时间是否小于第二预定时间，若是，则所述风干时间为所述根据所述第二预定时间在所述风干时间表中匹配得到；若否，则所述风干时间通过所述控制器1对所述风干时间表进行拟合操作得到。所述第二预定时间的设定也是根据不同设备以及现场的使用情况具体确定，本实施例不做限定，优选的第一预定时间为60Min。

作为优选方案，本实施例中，所述拟合操作包括步骤：

S221、在所述风干时间匹配表中，所述控制器1根据所述环境温度值、所述设置流量值、所述设置温度值匹配风干时间分表；所述分表中包括多个治疗时间以及对应的风干最佳时间；

S222、所述控制器1将所述风干时间分表通过曲线拟合，得到二维拟合曲线；

S223、所述控制器1根据治疗时间在所述二维拟合曲线中匹配得到所述风干时间。

具体的，所述二维拟合曲线的主要目的是为了更加精准控制风干时间，当然，也是在治疗时间大于所述第二预定时间的情况才会在所述二维拟合曲线上确定所述风干时间。例如，以呼吸支持设备为高流量湿化氧疗仪，型号为OH-70C，分别在环境温度为18-24℃、设置流量为10-60L/Min(以5L/Min)、治疗时间为60Min、120Min、180Min、240Min的情况下所述风干时间表如下：

图3和图4分别是设置流量为10-20L/Min、设置温度分别是31-34℃、35-37℃，治疗时间为60Min、120Min、180Min、240Min的情况下的二维拟合曲线。

图3中，具体的曲线计算公式为：y＝0.0003x²-0.0192x+14.75，R2＝0.9967；图4中，具体的曲线计算公式为：y＝0.0003x²-0.0167x+12；R2＝1。其中，R2是趋势线拟合程度的指标，越接近1，则拟合度越高，精准性越高。

作为优选方案，本实施例中，所述第一预定时间为10Min；所述第二预定时间为60Min。

作为优选方案，本实施例中，所述加热驱动器4为PWM驱动装置。能够，按照所述控制器1的指令控制加热管3以一定的运行功率加热，所述运行功率为百分比的类型确定，例如90％，意味额定功率的90％，以所述PWM驱动装置使用通断比例实现，单位时间内100％接通就是额定功率，单位时间50％接通就是50％的额定功率。

作为优选方案，本实施例中，所述步骤S3中，还包括：

S31、所述管路温度传感器6实时检测所述管路温度值并传送到所述控制器1中；

S32、所述控制器1判断所述管路温度值是否大于温度阈值，若是，则控制所述加热驱动器4以恒温功率驱动所述加热丝对加热管3加热；若否，则控制所述加热驱动器4以预定功率驱动所述加热丝对加热管3加热。所述温度阈值的设定是为了防止过热导致加热管3损坏，造成损失，因此使用所述温度阈值大小的温度就可以了；所述温度阈值的设定以实际情况为准，不做限定，优选的温度阈值为50℃。

作为优选方案，本实施例中，在所述步骤S1前，还包括：

S0、所述控制器1接收到设备停止运行指令后，控制呼吸支持设备的其他装置停止工作。这样可有效的降低外来干扰，例如一般的呼吸支持设备都具备加湿水盒，为了能够加湿，加湿水盒都具有加热板，此时所述加热板停止工作，保障所述自动风干系统的正常工作。

作为优选方案，本实施例中，所述预定流量为90L/Min。

实施例2

本发明还提供一种呼吸支持设备，包括呼吸支持设备自动风干系统。

本发明所述呼吸支持设备，优选为高流量湿化氧疗仪，主要由高流量湿化氧疗仪主体、水盒、加热板及外接管路构成，其中涡轮2属于主体部分，水盒及加热板构成加湿器的主体结构，外接管路主要是指用户在使用家用湿化氧疗仪时用到的加热管路以及鼻氧管等。在进气口出设置有一个温度传感器，用来检测当前的环境温度。空气和氧气混合后，经涡轮2后进入水盒，加热板持续加热，带走一部分水汽，再通过加热管路加热保温后供给患者。风干功能主要是治疗完成后对外接管路部分进行加热风干，保持管路的干燥。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种呼吸支持设备自动风干系统的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，包括步骤：

S1、环境温度传感器检测当前的环境温度值，管路温度传感器检测加热管末端的管路温度值，控制器分别接收环境温度值和管路温度值；控制器获取设备本次使用的治疗时间、设置温度值和设置流量值；

S2、所述控制器根据所述环境温度值、所述设置流量值、所述设置温度值和所述治疗时间在风干时间表匹配得到风干时间；

S3、所述控制器控制涡轮以预定流量输出气流、控制加热驱动器以预定功率驱动加热丝对加热管加热进行加热风干；

利用上述自动风干方法的自动风干系统，包括：所述控制器、所述涡轮、所述加热管、所述加热驱动器、所述环境温度传感器、所述管路温度传感器和电源；所述涡轮的出气口与所述加热管通过管道接通，所述环境温度传感器装设在所述涡轮的进气口处；所述管路温度传感器装设在所述加热管的气流输出端；所述加热管具有加热丝，所述加热丝与所述加热驱动器连接；所述涡轮、所述环境温度传感器、所述管路温度传感器和所述加热驱动器分别与所述控制器连接；所述电源分别与所述控制器、所述涡轮、所述加热驱动器连接。

2.根据权利要求1所述的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、所述控制器判断所述治疗时间是否小于第一预定时间，若是，则所述风干时间为零；若否，则执行步骤S22；

S22、所述控制器判断所述治疗时间是否小于第二预定时间，若是，则所述风干时间为所述根据所述第二预定时间在所述风干时间表中匹配得到；若否，则所述风干时间通过所述控制器对所述风干时间表进行拟合操作得到。

3.根据权利要求2所述的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，所述拟合操作包括步骤：

S221、在所述风干时间匹配表中，所述控制器根据所述环境温度值、所述设置流量值、所述设置温度值匹配风干时间分表；所述分表中包括多个治疗时间以及对应的风干最佳时间；

S222、所述控制器将所述风干时间分表通过曲线拟合，得到二维拟合曲线；

S223、所述控制器根据治疗时间在所述二维拟合曲线中匹配得到所述风干时间。

4.根据权利要求2所述的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，所述第一预定时间为10Min；所述第二预定时间为60Min。

5.根据权利要求1所述的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，所述步骤S3中，还包括：

S31、所述管路温度传感器实时检测所述管路温度值并传送到所述控制器中；

S32、所述控制器判断所述管路温度值是否大于温度阈值，若是，则控制所述加热驱动器以恒温功率驱动所述加热丝对加热管加热；若否，则控制所述加热驱动器以预定功率驱动所述加热丝对加热管加热。

6.根据权利要求1所述的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，在所述步骤S1前，还包括：

S0、所述控制器接收到设备停止运行指令后，控制呼吸支持设备的其他装置停止工作。

7.根据权利要求1所述的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，所述预定流量为90L/Min。

8.根据权利要求1所述的呼吸支持设备自动风干方法，其特征在于，所述加热驱动器为PWM驱动装置。

9.一种呼吸支持设备，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的呼吸支持设备自动风干方法。

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