專利名稱：渦輪控制方法、裝置和系統(tǒng)以及麻醉機(jī)和呼吸機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種渦輪控制方法、裝置和系統(tǒng)以及麻醉機(jī)和呼吸機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的麻醉機(jī)或呼吸機(jī)采用高壓氣源做動(dòng)力源，通過(guò)相關(guān)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)電控麻醉機(jī)或呼吸機(jī)，這種方式在工作過(guò)程中耗費(fèi)了大量的高壓氧氣或空氣，造成浪費(fèi)，同時(shí)，在急救或氣源供給不充分的情況下，這種浪費(fèi)嚴(yán)重影響醫(yī)療器械的使用，因此，在麻醉機(jī)或呼吸機(jī)的設(shè)計(jì)中，節(jié)省動(dòng)力氣源成為非常重要的考慮因素。為解決這一問(wèn)題，目前的麻醉機(jī)或呼吸機(jī)均以渦輪提供氣源，采用氣控或大通徑的比例閥對(duì)渦輪的流量進(jìn)行控制，達(dá)到控制氣源氣體流速的目的，但是，這種控制方式并不能精確得到麻醉機(jī)或呼吸機(jī)要求的流速。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中渦輪向外提供氣源時(shí)，氣體流速的控制精度差的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種渦輪控制方法、裝置和系統(tǒng)以及麻醉機(jī)和呼吸機(jī)，以解決渦輪向外提供氣源時(shí)，氣體流速的控制精度差的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種渦輪控制方法。根據(jù)本發(fā)明的渦輪控制方法包括獲取渦輪的氣體流速，其中，氣體流速為渦輪向外提供氣源時(shí)的目標(biāo)流速；采集渦輪的氣道壓力；根據(jù)氣體流速與氣道壓力計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速；以及控制渦輪以該轉(zhuǎn)速運(yùn)行。進(jìn)一步地，渦輪的轉(zhuǎn)速采用以下公式得到其中，V為氣體流速，P為氣道壓力，k:和k2均為無(wú)量綱系數(shù)。進(jìn)一步地，獲取渦輪的氣體流速包括獲取渦輪預(yù)存的氣體流速；或采集渦輪實(shí)際輸出的氣體流速。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 一種渦輪控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的渦輪控制裝置包括獲取模塊，用于獲取渦輪的氣體流速，其中，氣體流速為渦輪向外提供氣源時(shí)的流速；采集模塊，用于采集渦輪的氣道壓力；計(jì)算模塊，用于根據(jù)氣體流速與氣道壓力計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速；以及控制模塊，用于控制渦輪以轉(zhuǎn)速運(yùn)行。進(jìn)一步地，計(jì)算模塊采用以下公式進(jìn)行計(jì)算 v = f~K%其中，V為氣體流速，P為氣道壓力，k:和k2均為無(wú)量綱系數(shù)。進(jìn)一步地，獲取模塊包括獲取子模塊，用于獲取渦輪預(yù)存的氣體流速；以及采集子模塊，用于采集渦輪實(shí)際輸出的氣體流速。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種渦輪控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的渦輪控制系統(tǒng)包括渦輪；控制器，用于控制渦輪向外提供氣源，其中，控制器包括本發(fā)明提供的任意一種渦輪控制裝置；以及第一傳感器，與控制器相連接，用于檢測(cè)渦輪的氣道壓力。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的渦輪控制系統(tǒng)還包括第二傳感器，與控制器相連接，用于采集渦輪實(shí)際輸出的氣體流速。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種麻醉機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的麻醉機(jī)包括本發(fā)明提供的任意一種渦輪控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 一種呼吸機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的呼吸機(jī)包括本發(fā)明提供的任意一種渦輪控制系統(tǒng)。通過(guò)本發(fā)明，采用包括以下步驟的渦輪控制方法獲取渦輪的氣體流速，其中，氣體流速為渦輪向外提供氣源時(shí)的目標(biāo)流速；采集渦輪的氣道壓力；根據(jù)氣體流速與氣道壓力計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速；以及控制渦輪以該轉(zhuǎn)速運(yùn)行，通過(guò)獲取渦輪向外提供氣源時(shí)的目標(biāo)流速以及實(shí)時(shí)采集渦輪的氣道壓力，計(jì)算出以此目標(biāo)流速提供氣源時(shí)渦輪所需的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制渦輪以該轉(zhuǎn)速運(yùn)行，解決了渦輪向外提供氣源時(shí)，氣體流速的控制精度差的問(wèn)題，進(jìn)而能夠按氣體流速的具體需求準(zhǔn)確向外提供氣源，達(dá)到了渦輪向外提供氣源時(shí)，能夠精確控制氣體流速的效果。


構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的麻醉機(jī)控制系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪控制系統(tǒng)的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪控制裝置的框圖；以及圖4根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。首先介紹本具體實(shí)施方式
提供的麻醉機(jī)。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的麻醉機(jī)控制系統(tǒng)的框圖，如圖1所示，該麻醉機(jī)的呼吸模塊所需的氣源由渦輪提供。呼吸模塊、渦輪以及渦輪的控制器和渦輪驅(qū)動(dòng)器形成閉環(huán)控制首先，控制器和渦輪驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制渦輪的轉(zhuǎn)速控制渦輪輸出氣體的氣體流速；其次，渦輪以該氣體流速向呼吸模塊提供氣源；最后，呼吸模塊將其所需的氣體流速以及其與渦輪之間的氣道壓力返回控制器和渦輪驅(qū)動(dòng)器，以使控制器和渦輪驅(qū)動(dòng)器輸出控制渦輪的轉(zhuǎn)速。采用該實(shí)施例提供的麻醉機(jī)，通過(guò)采用渦輪產(chǎn)生氣源，節(jié)省了氣源的使用，解決了急救盒賑災(zāi)等野外環(huán)境攜帶氣瓶不方便的問(wèn)題，并且，在采用渦輪作為產(chǎn)生氣源裝置時(shí)，通過(guò)控制渦輪的轉(zhuǎn)速控制渦輪輸出氣體的流速，從而能夠向麻醉機(jī)提供準(zhǔn)確氣體流速的氣源，提高了麻醉機(jī)的輸出精度。其次介紹本具體實(shí)施方式
提供的呼吸機(jī)。該呼吸機(jī)的控制系統(tǒng)與圖1所示的麻醉機(jī)的控制系統(tǒng)原理相同，組成類似，具體工作過(guò)程不再重復(fù)。采用該實(shí)施例提供的呼吸機(jī)，也通過(guò)渦輪產(chǎn)生氣源，節(jié)省了氣源使用；并且，通過(guò)控制渦輪的轉(zhuǎn)速控制渦輪輸出氣體的流速，提高了呼吸機(jī)的輸出精度。第三介紹渦輪控制系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪控制系統(tǒng)的框圖，如圖2所示，該渦輪控制系統(tǒng)包括渦輪D ;控制器A，用于控制渦輪向外提供氣源，例如，在圖1所示的實(shí)施例中，向麻醉機(jī)提供氣源，其中，控制器A包括一種渦輪控制裝置，該渦輪控制裝置用于控制渦輪以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行；以及第一傳感器B，與控制器A相連接，用于檢測(cè)渦輪的氣道壓力，該渦輪的氣道壓力用于計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速。其中，在計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，另一個(gè)輸入?yún)?shù)為渦輪所要輸出氣體的氣體流速。在該實(shí)施例中，控制器A通過(guò)控制渦輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制渦輪氣體流速的目的，渦輪氣體流速的目標(biāo)值和第一傳感器B實(shí)時(shí)檢測(cè)的氣道壓力值為渦輪轉(zhuǎn)速的控制參數(shù)，使得渦輪能夠準(zhǔn)確的按照要求向外輸出氣體，提高了氣體流速的控制精度。渦輪氣體流速的目標(biāo)值可以為渦輪控制裝置內(nèi)部預(yù)存的值，也可以為醫(yī)務(wù)人員臨時(shí)根據(jù)醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)輸入的值，或者通過(guò)如圖2所示的第二傳感器C，實(shí)時(shí)采集渦輪實(shí)際輸出的氣體流速的值，其中，第三種方式用于以下情況在患者使用呼吸機(jī)或麻醉劑時(shí)，醫(yī)務(wù)人員根據(jù)患者的生命體征將渦輪提供氣源的氣體流速人工調(diào)節(jié)到最佳，但是由于氣道壓力等其他實(shí)時(shí)變化的影響，使得該氣體流速很難保持，因此，需要通過(guò)第二傳感器C采集當(dāng)前渦輪實(shí)際輸出的氣體流速的值，與第一傳感器B采集的氣道壓力共同控制渦輪的轉(zhuǎn)速，以使氣體流速保持在最佳值。第四介紹渦輪中控制裝置的具體實(shí)施方式
。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪控制裝置的框圖，如圖3所示，該渦輪控制裝置包括獲取模塊10，用于獲取渦輪的氣體流速，其中，氣體流速為渦輪向外提供氣源時(shí)的目標(biāo)流速；采集模塊20，用于通過(guò)第一傳感器B采集渦輪的氣道壓力；計(jì)算模塊30，用于根據(jù)氣體流速與氣道壓力計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速；以及控制模塊40，用于控制渦輪以轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在該實(shí)施例中，通過(guò)獲取模塊10和采集模塊20獲得計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速的輸入?yún)?shù)，通過(guò)計(jì)算模塊30根據(jù)該輸入?yún)?shù)計(jì)算得到渦輪的轉(zhuǎn)速，最后通過(guò)控制模塊40控制渦輪以該轉(zhuǎn)速運(yùn)行，其中，該轉(zhuǎn)速跟隨氣道壓力變化，以保證渦輪輸出的氣體的流速一定，因此，采用該實(shí)施例提供的渦輪控制裝置控制渦輪，能夠提高渦輪輸出氣體流速的控制精度，從而在采用該渦輪向麻醉機(jī)或呼吸機(jī)提供氣源時(shí)，不僅節(jié)省氣源方便戶外使用，而且能夠準(zhǔn)確的向麻醉機(jī)或呼吸機(jī)輸出氣源。為了得到渦輪轉(zhuǎn)速與氣體流速之間的定量關(guān)系，優(yōu)選地，計(jì)算模塊采用以下公式進(jìn)行計(jì)算
_5] v=n其中，V為渦輪轉(zhuǎn)速，V為氣體流速，P為氣道壓力，k:和k2均為無(wú)量綱系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算得出。具體確定過(guò)程如下在給定一個(gè)渦輪的轉(zhuǎn)速V1的情況下，氣體流速V和氣道壓力P為線性關(guān)系V = kiP+k2v2，隨著氣道壓力的增大,流速不斷減小。因此給定渦輪轉(zhuǎn)速V1，每隔50ms采集一次流量和壓力，通過(guò)這組數(shù)據(jù)分析出線性直線的斜率k(k = k:)和截距b(b=k2v2)，按同樣的方法給定另一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)速V2，得到另外一組數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。通過(guò)兩組數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出h和k2。優(yōu)選地，獲取模塊10包括獲取子模塊，用于獲取渦輪預(yù)存的氣體流速，可以為渦輪控制裝置內(nèi)部存儲(chǔ)模塊預(yù)存的值，也可以為接收模塊接收的醫(yī)務(wù)人員臨時(shí)根據(jù)醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)輸入的值；以及采集子模塊，用于通過(guò)第二傳感器C采集當(dāng)前渦輪實(shí)際輸出的氣體流速的值，以使氣體流速保持當(dāng)前值。最后介紹渦輪的控制方法的具體實(shí)施方式
。圖4根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪控制方法的流程圖，如圖4所示，該方法包括如下的步驟S102至步驟S108 步驟S102 :獲取渦輪的氣體流速，其中，氣體流速為渦輪向外提供氣源時(shí)的流速。獲取的渠道包括獲取渦輪內(nèi)部預(yù)存的值，接收醫(yī)務(wù)人員臨時(shí)根據(jù)醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)輸入的值，以及采集當(dāng)前渦輪實(shí)際輸出的氣體流速的值。根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的獲取方式。步驟S104 :采集渦輪的氣道壓力。步驟S106 :根據(jù)氣體流速與氣道壓力計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速。該步驟中具體的計(jì)算方法可采用如下的公式 v = f~kl%其中，V為氣體流速，P為氣道壓力，k:和k2均為無(wú)量綱系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算得出。具體計(jì)算確定過(guò)程如上文，此處不再重復(fù)描述。步驟S108 :控制渦輪以該轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在該實(shí)施例中，通過(guò)前兩個(gè)步驟獲得計(jì)算渦輪轉(zhuǎn)速的輸入?yún)?shù)，包括目標(biāo)氣體流速和氣道壓力，第三個(gè)步驟根據(jù)該輸入?yún)?shù)計(jì)算得到渦輪的轉(zhuǎn)速，最后控制渦輪以該轉(zhuǎn)速運(yùn)行，使得渦輪能夠輸出目標(biāo)氣體流速，并且在氣道壓力變化時(shí)，轉(zhuǎn)速能夠跟隨其變化，保證輸出的氣體流速穩(wěn)定，采用該實(shí)施例提供的渦輪控制方法控制渦輪，能夠提高渦輪輸出氣體流速的控制精度，從而在采用該渦輪向麻醉機(jī)或呼吸機(jī)提供氣源時(shí)，不僅節(jié)省氣源方便戶外使用，而且能夠準(zhǔn)確的向麻醉機(jī)或呼吸機(jī)輸出氣源。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果通過(guò)獲取渦輪向外提供氣源時(shí)的目標(biāo)流速以及實(shí)時(shí)采集渦輪的氣道壓力，計(jì)算出以此目標(biāo)流速提供氣源時(shí)渦輪所需的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制渦輪以該轉(zhuǎn)速運(yùn)行，使得渦輪能夠按氣體流速的具體需求準(zhǔn)確向外提供氣源，提高了渦輪氣體流速的控制精度。因此，采用該渦輪向麻醉機(jī)或呼吸機(jī)提供氣源時(shí)，節(jié)省了氣源的使用，解決了急救盒賑災(zāi)等野外環(huán)境攜帶氣瓶不方便的問(wèn)題，同時(shí)，麻醉機(jī)或呼吸機(jī)能夠得到精確流速的氣體。需要說(shuō)明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種渦輪控制方法，其特征在于，包括 獲取所述渦輪的氣體流速，其中，所述氣體流速為所述渦輪向外提供氣源時(shí)的目標(biāo)流速； 采集所述渦輪的氣道壓力； 根據(jù)所述氣體流速與所述氣道壓力計(jì)算所述渦輪的轉(zhuǎn)速；以及 控制所述渦輪以所述轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪控制方法，其特征在于，所述渦輪的轉(zhuǎn)速采用以下公式得到
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪控制方法，其特征在于，獲取所述渦輪的氣體流速包括 獲取所述渦輪預(yù)存的氣體流速；或 采集所述渦輪實(shí)際輸出的氣體流速。
4.一種渦輪控制裝置，其特征在于，包括 獲取模塊，用于獲取所述渦輪的氣體流速，其中，所述氣體流速為所述渦輪向外提供氣源時(shí)的流速； 采集模塊，用于采集所述渦輪的氣道壓力； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述氣體流速與所述氣道壓力計(jì)算所述渦輪的轉(zhuǎn)速；以及 控制模塊，用于控制所述渦輪以所述轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算模塊采用以下公式進(jìn)行計(jì)算
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪控制裝置，其特征在于，所述獲取模塊包括 獲取子模塊，用于獲取所述渦輪預(yù)存的氣體流速；以及 采集子模塊，用于采集所述渦輪實(shí)際輸出的氣體流速。
7.一種渦輪控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 渦輪； 控制器，用于控制所述渦輪向外提供氣源，其中，所述控制器包括權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的渦輪控制裝置；以及 第一傳感器，與所述控制器相連接，用于檢測(cè)所述渦輪的氣道壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括 第二傳感器，與所述控制器相連接，用于采集所述渦輪實(shí)際輸出的氣體流速。
9.一種麻醉機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求7或8所述的渦輪控制系統(tǒng)。
10.一種呼吸機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求7或8所述的渦輪控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦輪控制方法、裝置和系統(tǒng)以及麻醉機(jī)和呼吸機(jī)。該渦輪控制方法包括獲取渦輪的氣體流速，其中，氣體流速為渦輪向外提供氣源時(shí)的流速；采集渦輪的氣道壓力；根據(jù)氣體流速與氣道壓力計(jì)算渦輪的轉(zhuǎn)速；以及控制渦輪以轉(zhuǎn)速運(yùn)行。通過(guò)本發(fā)明，渦輪在向外提供氣源時(shí)，氣體流速的控制精度高。
文檔編號(hào)F01D17/00GK103061828SQ20111031734
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者龔家明 申請(qǐng)人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司