一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置和方法，所述裝置包括：吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置，將吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成電的探測信號(hào)；信號(hào)放大模塊，與吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置相連接，提取并放大探測信號(hào)；基準(zhǔn)電壓提供模塊，提供基準(zhǔn)電壓；直流偏置電路模塊，與信號(hào)放大模塊和基準(zhǔn)電壓提供模塊相連，將放大后的探測信號(hào)和基準(zhǔn)電壓相加；控制器，與直流偏置電路模塊相連，控制吸氣閥驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)吸氣閥運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過將感應(yīng)線圈與吸氣閥進(jìn)行機(jī)械連接，使感應(yīng)線圈在磁場中跟隨吸氣閥運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生反電動(dòng)勢信號(hào)，將這個(gè)信號(hào)放大并和一個(gè)基準(zhǔn)電壓相加，所得的反饋信號(hào)反饋給控制器，以實(shí)現(xiàn)對吸氣閥的位置進(jìn)行精確控制。
【專利說明】一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及呼吸機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]呼吸機(jī)是一種能代替、控制或改變?nèi)说恼Ｉ砗粑?，增加肺通氣量，改善呼吸功能，減輕呼吸功消耗，節(jié)約心臟儲(chǔ)備能力的裝置，已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用在急救、麻醉和呼吸治療等領(lǐng)域中。吸氣模塊是呼吸機(jī)中重要的氣路單元，通過控制吸氣模塊中吸氣閥的運(yùn)動(dòng)來控制吸氣氣流。通過將操作者設(shè)定的呼吸參數(shù)參考值與外部傳感器所測得的氣體流量實(shí)測值進(jìn)行比較，將比較的結(jié)果通過控制器，產(chǎn)生控制信號(hào)，控制吸氣閥驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)吸氣閥運(yùn)動(dòng)，輸出所需的潮氣量供患者呼吸。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中呼吸機(jī)吸收閥運(yùn)動(dòng)控制裝置系統(tǒng)功能模塊框圖，如圖1所示，現(xiàn)有的技術(shù)的呼吸機(jī)一般采用方法為:吸氣流量傳感器，吸氣壓力傳感器，吸氣溫度傳感器(補(bǔ)償計(jì)算用)等外部傳感器將吸氣流量的實(shí)際值輸送給控制器，控制器產(chǎn)生誤差信號(hào)輸送給吸氣閥驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)吸氣閥，實(shí)現(xiàn)吸氣控制?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是:(1)吸氣閥開關(guān)會(huì)出現(xiàn)一定量的超調(diào)，使得氣路流量變化波動(dòng)性大，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定控制；(2)只通過吸氣閥中的電流和流量傳感器并不能夠?qū)\(yùn)動(dòng)中的吸氣閥進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，控制的實(shí)時(shí)性較差。
[0004]目前，精確控制吸氣閥的位置還屬于正待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置和方法，以實(shí)現(xiàn)對吸氣閥位置的精確控制，防止吸氣閥抖動(dòng)。所述技術(shù)方案如下:
[0006]一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置，其特征在于，包括:
[0007]吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置,利用跟隨吸氣閥運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)線圈和磁場,將吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成探測信號(hào)；
[0008]信號(hào)放大模塊，與所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置相連接，用于提取并放大所述探測信號(hào)；
[0009]基準(zhǔn)電壓提供模塊，用于提供基準(zhǔn)電壓；
[0010]直流偏置電路模塊，與所述信號(hào)放大模塊和所述基準(zhǔn)電壓提供模塊相連接，用于將所述放大后的探測信號(hào)和所述基準(zhǔn)電壓相加，得到反饋信號(hào)；
[0011]控制器，與所述直流偏置電路模塊相連接，接收到所述反饋信號(hào)，根據(jù)所述反饋信號(hào)，產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)信號(hào)，控制吸氣閥驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)吸氣閥運(yùn)動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步的，所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置包括:
[0013]環(huán)形磁鐵，感應(yīng)線圈和軟鐵套；
[0014]所述感應(yīng)線圈同軸的套在所述環(huán)形磁鐵外且不相連，所述軟鐵套同軸的套在所述感應(yīng)線圈外且不 相連，所述環(huán)形磁鐵和軟鐵套相對固定，所述感應(yīng)線圈同軸的與吸氣閥進(jìn)行機(jī)械連接，跟隨所述吸氣閥做相同的運(yùn)動(dòng)；
[0015]當(dāng)所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述感應(yīng)線圈跟隨所述吸氣閥在所述環(huán)形磁鐵和軟鐵套形成的磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，作為探測所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)的探測信號(hào)。
[0016]進(jìn)一步的，所述信號(hào)放大模塊采用儀表放大器電路，兩個(gè)輸入端分別連接感應(yīng)線圈的兩個(gè)輸出端。
[0017]進(jìn)一步的，所述基準(zhǔn)電壓提供模塊包括三端穩(wěn)壓管，輸入端連接供電電源，輸出端輸出穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
[0018]進(jìn)一步的，所述基準(zhǔn)電壓為1.25V。
[0019]進(jìn)一步的，所述直流偏置電路模塊包括同相求和電路。
[0020]進(jìn)一步的，所述控制器包括DSP微處理器和D/A轉(zhuǎn)換器。
[0021]一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的方法，包括:
[0022]利用跟隨吸氣閥運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)線圈和磁場，將吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成探測信號(hào)；
[0023]提取所述探測信號(hào)并放大，將所述放大后的探測信號(hào)與基準(zhǔn)電壓相加，得到反饋信號(hào);
[0024]將所述反饋信號(hào)傳遞給控制器，所述控制器根據(jù)所述反饋信號(hào)對吸氣閥的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。
[0025]進(jìn)一步的，通過將感應(yīng)線圈與所述吸氣閥進(jìn)行機(jī)械連接，使得所述感應(yīng)線圈在磁場中跟隨所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)，在所述感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而將所述吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成探測信號(hào)。
[0026]進(jìn)一步的，采用儀表放大器電路對所述探測信號(hào)進(jìn)行放大。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，通過將感應(yīng)線圈與吸氣閥進(jìn)行機(jī)械連接，使得感應(yīng)線圈在磁場中跟隨吸氣閥運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生反電動(dòng)勢信號(hào)，將這個(gè)信號(hào)通過儀表放大器電路，并和一個(gè)基準(zhǔn)電壓相加，所得的反饋信號(hào)反饋給控制器，以實(shí)現(xiàn)對吸氣閥的位置進(jìn)行精確控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中呼吸機(jī)吸氣閥運(yùn)動(dòng)控制裝置系統(tǒng)功能模塊框圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置系統(tǒng)功能模塊框圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4本發(fā)明實(shí)施例提供的呼吸機(jī)吸氣閥運(yùn)動(dòng)控制裝置系統(tǒng)功能模塊框圖；
[0032]圖5是本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的提供的提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置中信號(hào)放大模塊、基準(zhǔn)電壓提供模塊和直流偏置電路模塊的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例，僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。
[0034]實(shí)施例
[0035]本 發(fā)明實(shí)施例的基本工作原理為:[0036]由于現(xiàn)有技術(shù)的外部傳感器只反映了吸氣閥粗略的位置情況，對于吸氣閥快速細(xì)微的運(yùn)動(dòng)無法檢測出來，而有時(shí)吸氣閥會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，吸氣閥的抖動(dòng)是外部傳感器所不能探測到的，因此可以通過檢測吸氣閥運(yùn)動(dòng)的速度來獲得吸氣閥快速細(xì)微的運(yùn)動(dòng)情況。
[0037]本發(fā)明將感應(yīng)線圈與吸收閥進(jìn)行機(jī)械連接，在吸收閥快速運(yùn)動(dòng)的過程中，使通過感應(yīng)線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢能夠表征吸收閥的運(yùn)動(dòng)情況，將感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng)過處理得到反饋信號(hào)，根據(jù)反饋信號(hào)得到控制調(diào)節(jié)信號(hào)，控制吸氣閥驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)吸氣閥的精細(xì)運(yùn)動(dòng)，消除吸氣閥運(yùn)動(dòng)當(dāng)中的抖動(dòng)。
[0038]另外，由于外部傳感器的信號(hào)也可以反映吸氣閥打開的角度等，而感應(yīng)線圈僅能探測吸氣閥的速度，因此在加入感應(yīng)線圈之后，外部傳感器也是必不可少的。
[0039]具體的:
[0040]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置系統(tǒng)功能模塊框圖，如圖2所示:[0041]一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置，包括:
[0042]吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置201，利用跟隨吸氣閥運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)線圈和磁場，將吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成電的探測信號(hào)；信號(hào)放大模塊202，與吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置相連接，用于提取并放大探測信號(hào)；基準(zhǔn)電壓提供模塊203，用于提供基準(zhǔn)電壓；直流偏置電路模塊204，與信號(hào)放大模塊和基準(zhǔn)電壓提供模塊相連接，用于將放大后的探測信號(hào)和基準(zhǔn)電壓相加，得到反饋信號(hào)；控制器205，與直流偏置電路模塊204相連接，用于根據(jù)反饋信號(hào)，產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)信號(hào)，控制吸氣閥驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)吸氣閥的精細(xì)運(yùn)動(dòng)。
[0043]其中，本發(fā)明的實(shí)施例中，信號(hào)放大模塊202優(yōu)選的選用儀表放大器電路,兩個(gè)輸入端分別連接感應(yīng)線圈的兩個(gè)輸出端，感應(yīng)線圈兩端的電勢差即為探測信號(hào)，儀表放大器電路通過求差提取探測信號(hào)，并將探測信號(hào)放大。
[0044]其中，基準(zhǔn)電壓提供模塊203包括三端穩(wěn)壓管，輸入端連接供電電源，輸出端輸出穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選的選取基準(zhǔn)電壓為1.25V的。
[0045]直流偏置電路模塊204包括同相求和電路。
[0046]控制器205采用了 DSP微處理器，控制器205除了處理本發(fā)明中感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的反饋信號(hào)外，還處理其他外部傳感器采集到的反映吸氣閥粗略的位置情況的信號(hào)?？刂破?05輸出的控制信號(hào)為:Vout=V+kAV，其中，Vout為D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的控制吸氣閥的電壓，V為吸氣流量傳感器，吸氣壓力傳感器，吸氣溫度傳感器等外部傳感器的反饋信號(hào)經(jīng)控制器的處理所得的控制信號(hào)，AV為感應(yīng)線圈采集到的探測信號(hào)，經(jīng)控制器205處理所得的控制調(diào)節(jié)電壓，k為調(diào)節(jié)系數(shù)，由試驗(yàn)獲得。其中，控制器205對外部傳感器和感應(yīng)線圈采集到的信號(hào)的處理是，將采集到的信號(hào)與預(yù)設(shè)定的參考信號(hào)相比較，得到控制信號(hào)。如果吸氣閥不抖動(dòng)，則令k=0，就不計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的作用；如果吸氣閥抖動(dòng)，那么就使用上式進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0047]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置截面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示:
[0048]其中，吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置201包括:
[0049]環(huán)形磁鐵301，感應(yīng)線圈302和軟鐵套303 ；
[0050]感應(yīng)線圈302同軸的套在環(huán)形磁鐵301外且不相連，軟鐵套303同軸的套在感應(yīng)線圈302外且不相連，環(huán)形磁鐵301和軟鐵套303相對固定，感應(yīng)線圈302同軸的與吸氣閥進(jìn)行機(jī)械連接，跟隨吸氣閥做相同的運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，軸心305為環(huán)形磁鐵301，感應(yīng)線圈302和軟鐵套303共同的軸心，感應(yīng)線圈302隨吸氣閥沿軸心的方向運(yùn)動(dòng)。
[0051]當(dāng)吸氣閥運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)線圈302跟隨吸氣閥在環(huán)形磁鐵301和軟鐵套303形成的磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，作為探測所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)的探測信號(hào)。
[0052]由圖3可以看出，環(huán)形磁鐵301和軟鐵套303會(huì)在它們之間的縫隙處產(chǎn)生一個(gè)徑向方向且由軸心指向外的磁場304，當(dāng)感應(yīng)線圈沿軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)系。
[0053]設(shè)線圈端電壓U，電流為i，線圈電感La，電阻Ra，運(yùn)動(dòng)速度為V，在磁場中的有效長度為L，磁場的氣隙磁密為Bs，則吸氣閥運(yùn)動(dòng)時(shí)在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢為:
【權(quán)利要求】
1.一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的裝置，其特征在于，包括: 吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置，利用跟隨吸氣閥運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)線圈和磁場，將吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成探測信號(hào)； 信號(hào)放大模塊，與所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置相連接，用于提取并放大所述探測信號(hào); 基準(zhǔn)電壓提供模塊，用于提供基準(zhǔn)電壓； 直流偏置電路模塊，與所述信號(hào)放大模塊和所述基準(zhǔn)電壓提供模塊相連接，用于將所述放大后的探測信號(hào)和所述基準(zhǔn)電壓相加，得到反饋信號(hào)； 控制器，與所述直流偏置電路模塊相連接，接收到所述反饋信號(hào)，根據(jù)所述反饋信號(hào)，產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)信號(hào)，控制吸氣閥驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)吸氣閥運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)速度感應(yīng)裝置包括: 環(huán)形磁鐵，感應(yīng)線圈和軟鐵套； 所述感應(yīng)線圈同軸的套在所述環(huán)形磁鐵外且不相連，所述軟鐵套同軸的套在所述感應(yīng)線圈外且不相連，所述環(huán)形磁鐵和軟鐵套相對固定，所述感應(yīng)線圈同軸的與吸氣閥進(jìn)行機(jī)械連接，跟隨所述吸氣閥做相同的運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述感應(yīng)線圈跟隨所述吸氣閥在所述環(huán)形磁鐵和軟鐵套形成的磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，作為探測所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)的探測信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)放大模塊采用儀表放大器電路，兩個(gè)輸入端分別連接感應(yīng)線圈的兩個(gè)輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓提供模塊包括三端穩(wěn)壓管，輸入端連接供電電源，輸出端輸出穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓為1.25V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述直流偏置電路模塊包括同相求和電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器包括DSP微處理器和D/A轉(zhuǎn)換器。
8.一種提高對呼吸機(jī)吸氣閥控制精度的方法，其特征在于，包括: 利用跟隨吸氣閥運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)線圈和磁場，將吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成探測信號(hào)； 提取所述探測信號(hào)并放大，將所述放大后的探測信號(hào)與基準(zhǔn)電壓相加，得到反饋信號(hào); 將所述反饋信號(hào)傳遞給控制器，所述控制器根據(jù)所述反饋信號(hào)對吸氣閥的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的 方法，其特征在于，通過將感應(yīng)線圈與所述吸氣閥進(jìn)行機(jī)械連接，使得所述感應(yīng)線圈在磁場中跟隨所述吸氣閥運(yùn)動(dòng)，在所述感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而將所述吸氣閥的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成探測信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，采用儀表放大器電路對所述探測信號(hào)進(jìn)行放大。
【文檔編號(hào)】A61M16/00GK103893869SQ201210587639
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月29日
【發(fā)明者】劉琳, 申佑方 申請人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司