呼吸机加湿控制方法及系统

技术领域

本申请涉及呼吸机技术领域，具体而言，涉及一种呼吸机加湿控制方法及系统。

背景技术

在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于治疗患者的阻塞性睡眠呼吸暂停及慢性阻塞性肺疾病(COPD)，在现代医学领域内占有十分重要的位置。

为了保证用户吸入的气体具有适当的温度和湿度，通常需要对用户吸入的气体进行加湿，以降低干燥气体对呼吸气道的损伤。然而，在进行加湿的过程中，容易产生冷凝水，影响用户的使用和治疗效果。

发明内容

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种呼吸机加湿控制方法及系统。

第一方面，本申请实施例提供一种呼吸机加湿控制方法，所述呼吸机加湿控制方法包括：

获取目标温度及目标相对湿度；

获取第一温湿度传感器测量的进气口的第一温度及第一相对湿度；

根据所述目标温度与所述目标相对湿度计算目标绝对湿度，根据所述第一温度与所述第一相对湿度计算第一绝对湿度；

根据所述目标绝对湿度及所述第一绝对湿度，计算加湿器的第一功率；

获取第二温湿度传感器测量的出气口的第二温度及第二相对湿度；

根据所述第二温度与所述第二相对湿度，计算第二绝对湿度；

根据所述目标绝对湿度及所述第二绝对湿度，得到所述加湿器的第二功率；

根据所述第一功率及所述第二功率，得到目标功率，并根据所述目标功率对所述加湿器进行控制。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述目标绝对湿度及所述第一绝对湿度，计算加湿器的第一功率的步骤，包括：

获取流量传感器测量的出气口的平均流量；

根据所述平均流量、所述目标绝对湿度及所述第一绝对湿度，计算加湿量；

根据所述加湿量确定所述加湿器的所述第一功率。

在一种可能的实现方式中，所述加湿量Δx通过以下方式计算得到：

Δx＝F×(AH0-AH1)

其中，F表示平均流量，AH0表示目标绝对湿度，AH1表示第一绝对湿度。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述目标绝对湿度及所述第二绝对湿度，得到所述加湿器的第二功率的步骤，包括：

根据所述目标绝对湿度及所述第二绝对湿度的差值，进行比例积分控制，得到所述加湿器的所述第二功率。

在一种可能的实现方式中，所述目标绝对湿度及所述第一绝对湿度通过以下方式计算得到：

AH＝RH×(0.0003×t

其中，AH表示绝对湿度，RH表示相对湿度，t表示温度，t∈[-20,40]。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

根据所述第二温度与所述第二相对湿度，计算露点温度；

根据所述露点温度对所述呼吸管道内的温度进行调整。

第二方面，本申请实施例还提供一种呼吸机加湿控制系统，使用上述第一方面所述的方法，所述呼吸机加湿控制系统包括：

进气口、出气口、加湿器、第一温湿度传感器、第二温湿度传感器；

所述进气口中输入的气流通过所述加湿器传输至所述出气口；

所述第一温湿度传感器设置于所述进气口，所述第一温湿度传感器用于测量所述进气口的气流的温度和相对湿度；

所述第二温湿度传感器设置于所述出气口，所述第二温湿度传感器用于测量所述出气口的气流的温度和相对湿度。

在一种可能的实现方式中，所述呼吸机加湿控制系统还包括流量传感器；

所述流量传感器设置于所述进气口，所述流量传感器用于测量所述进气口的气流的流量。

在一种可能的实现方式中，所述呼吸机加湿控制系统还包括呼吸管道及呼吸面罩；

所述呼吸管道的一端与所述出气口连接，所述呼吸管道的另一端与所述呼吸面罩连接，所述出气口中的气流通过所述呼吸管道传输至所述呼吸面罩。

在一种可能的实现方式中，所述呼吸管道内还设置有加热丝，所述加热丝用于调整所述呼吸管道内的温度。

基于上述任意一个方面，本申请实施例提供的呼吸机加湿控制方法及系统，可以根据第一温湿度传感器测量的第一温度及第一相对湿度确定加湿器中的加热盘的第一功率，同时，还可以根据第二温湿度传感器测量的第二温度及第二相对湿度确定加湿器中的加热盘的第二功率，从而根据第一功率以及第二功率对加湿器中的加热盘进行控制，以实现对用户吸入气体的加湿，提高治疗舒适度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要调用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实施例提供的呼吸机加湿控制方法的流程示意图之一；

图2为本实施例提供的步骤S400的子步骤示意图；

图3为本实施例提供的呼吸机加湿控制方法的流程示意图之二；

图4为本实施例提供的呼吸机加湿控制系统的结构示意图。

图标：100-进气口；200-出气口；300-加湿器；400-第一温湿度传感器；500-第二温湿度传感器；600-流量传感器；700-呼吸管道；800-呼吸面罩。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的不同特征之间可以相互结合。

下面结合附图，对本申请的具体实施方式进行详细说明。

请参照图1，本实施例提供一种呼吸机加湿控制方法，所述呼吸机加湿控制方法可以包括以下步骤。

步骤S100，获取目标温度及目标相对湿度。

在本实施例中，可以在用户使用呼吸机时，根据用户设置的加湿等级和温度，得到所述目标温度T0及所述目标相对湿度RH0。

步骤S200，获取第一温湿度传感器400测量的进气口100的第一温度及第一相对湿度。

在本实施例中，可以通过所述第一温湿度传感器400对呼吸机的所述进气口100的温度和湿度进行测量，从而得到所述第一温度T1及所述第一相对湿度RH1。

步骤S300，根据所述目标温度与所述目标相对湿度计算目标绝对湿度，根据所述第一温度与所述第一相对湿度计算第一绝对湿度。

在本实施例中，可以根据步骤S100得到的所述目标温度T0及所述目标相对湿度RH0，计算所述目标绝对湿度AH0，同时，还可以根据步骤S200得到的所述第一温度T1及所述第一相对湿度RH1，计算所述第一绝对湿度AH1。其中，所述目标绝对湿度AH0以及所述第一绝对湿度AH1的单位可以为mg/L。

步骤S400，根据所述目标绝对湿度及所述第一绝对湿度，计算加湿器300的第一功率。

在本实施例中，可以根据步骤S300得到的所述目标绝对湿度AH0及所述第一绝对湿度AH1，计算得到所述加湿器300中的加热盘的所述第一功率W1。

步骤S500，获取第二温湿度传感器500测量的出气口200的第二温度及第二相对湿度。

在本实施例中，可以通过所述第二温湿度传感器500对呼吸机的所述出气口200的温度和湿度进行测量，从而得到所述第二温度T2及所述第二相对湿度RH2。

步骤S600，根据所述第二温度与所述第二相对湿度，计算第二绝对湿度。

在本实施例中，可以根据步骤S500得到的所述第二温度T2及所述第二相对湿度RH2，计算所述第二绝对湿度AH2。

步骤S700，根据所述目标绝对湿度及所述第二绝对湿度，得到所述加湿器300的第二功率。

在本实施例中，可以根据步骤S300计算得到的所述目标绝对湿度AH0以及步骤S600计算得到的所述第二绝对湿度AH2，得到所述加湿器300中的加热盘的所述第二功率W2。

步骤S800，根据所述第一功率及所述第二功率，得到目标功率，并根据所述目标功率对所述加湿器300进行控制。

在本实施例中，可以根据步骤S400得到的所述第一功率W1与步骤S700得到的所述第二功率W2之和，得到所述目标功率W，即，W＝W1+W2，从而根据所述目标功率W对所述加湿器300中的加热盘进行控制，以实现对用户吸入气体的加湿，提高治疗舒适度。

在上述设计中，可以根据所述第一温湿度传感器400测量的所述第一温度T1及所述第一相对湿度RH1确定所述加湿器300中的加热盘的所述第一功率W1，同时，还可以根据所述第二温湿度传感器500测量的所述第二温度T2及所述第二相对湿度RH2确定所述加湿器300中的加热盘的所述第二功率W2，从而根据所述第一功率W1以及所述第二功率W2对所述加湿器300中的加热盘进行控制，以实现对用户吸入气体的加湿，提高治疗舒适度。

在一种可能的实现方式中，请参照图2，步骤S400可以包括以下子步骤。

步骤S410，获取流量传感器600测量的出气口200的平均流量。

在本实施例中，可以通过所述流量传感器600测量所述出气口200的流量，并获取所述流量传感器600测量的平均流量F。其中，所述平均流量F的单位可以为L/min。

步骤S420，根据所述平均流量、所述目标绝对湿度及所述第一绝对湿度，计算加湿量。

在本实施例中，可以根据步骤S410得到的所述平均流量F以及步骤S300得到的所述目标绝对湿度AH0及所述第一绝对湿度AH1，计算所述加湿量Δx。所述加湿量Δx的单位可以为mg/min。

步骤S430，根据所述加湿量确定所述加湿器300的所述第一功率。

在本实施例中，可以根据步骤S420计算得到的所述加湿量Δx，确定所述加湿器300中的加热盘的所述第一功率。

在一种可能的实现方式中，所述加湿量Δx可以通过以下方式计算得到：

Δx＝F×(AH0-AH1)

其中，F表示平均流量，AH0表示目标绝对湿度，AH1表示第一绝对湿度。

在一种可能的实现方式中，在根据所述目标绝对湿度及所述第二绝对湿度，得到所述加湿器300的第二功率时，可以根据所述目标绝对湿度及所述第二绝对湿度的差值，进行比例积分(Proportional-Integral，PI)控制，得到所述加湿器300的所述第二功率。

具体地，可以将所述第二绝对湿度AH2作为反馈与所述目标绝对湿度AH0进行比较，进行比例积分(Proportional-Integral，PI)控制，从而输出所述加湿器300的所述第二功率W2。

在一种可能的实现方式中，所述目标绝对湿度及所述第一绝对湿度可以通过以下方式计算得到：

AH＝RH×(0.0003×t

其中，AH表示绝对湿度，RH表示相对湿度，t表示温度，t∈[-20,40]。相对湿度指空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比。绝对湿度指单位体积空气中水蒸汽的质量。

在一种可能的实现方式中，请参照图3，所述呼吸机加湿控制方法还可以包括以下步骤。

步骤S910，根据所述第二温度与所述第二相对湿度，计算露点温度。

在本实施例中，可以根据步骤S500中所述第二温湿度传感器500测量的所述第二温度T2及所述第二相对湿度RH2，通过Magnus-Tetens公式计算所述露点温度T

具体地，所述露点温度T

其中，

需要说明的是，Magnus-Tetens公式适用于-45℃至60℃的温度范围。

步骤S920，根据所述露点温度对所述呼吸管道700内的温度进行调整。

在本实施例中，可以根据步骤S910计算得到的所述露点温度T

若计算得到的所述露点温度T

若T

需要说明的是，所述目标温度T0还可以自动设置，可以直接根据所述露点温度T

若T

在上述设计中，可以通过设置于所述出气口200的所述第二温湿度传感器500测量的加湿后的气体的所述第二温度T2及所述第二相对湿度RH2，计算得到所述露点温度T

本申请实施例还提供一种呼吸机加湿控制系统，请参照图4，所述呼吸机加湿控制系统可以包括进气口100、出气口200、加湿器300、第一温湿度传感器400、第二温湿度传感器500。

所述进气口100中输入的气流可以通过所述加湿器300进行加湿后传输至所述出气口200。具体地，所述进气口100中输入的气流可以在经过涡轮后进入所述加湿器300，由所述加湿器300对气流进行加湿，然后将加湿后的气流传输至所述出气口200。

所述第一温湿度传感器400设置于所述进气口100，所述第一温湿度传感器400可以用于测量所述进气口100的气流的温度和相对湿度。

所述第二温湿度传感器500设置于所述出气口200，所述第二温湿度传感器500可以用于测量所述出气口200的气流的温度和相对湿度。

在上述结构中，可以根据所述第一温湿度传感器400测量所述进气口100的所述第一温度及所述第一相对湿度，从而确定所述加湿器300中的加热盘的第一功率，同时，还可以根据所述第二温湿度传感器500测量所述出气口200的所述第二温度及所述第二相对湿度，从而确定所述加湿器300中的加热盘的第二功率，并根据所述第一功率以及所述第二功率对所述加湿器300中的加热盘进行控制，以实现对用户吸入气体的加湿，提高治疗舒适度。

在一种可能的实现方式中，请再次参照图4，所述呼吸机加湿控制系统还可以包括流量传感器600。

所述流量传感器600设置于所述进气口100，所述流量传感器600可以用于测量所述进气口100的气流的流量。

在本实施例中，可以通过所述流量传感器600测到的所述进气口100的气流的流量得到平均流量，再根据平均流量计算得到加湿量，再根据加湿量确定所述加湿器300中的加热盘的第一功率。

在一种可能的实现方式中，请再次参照图4，所述呼吸机加湿控制系统还可以包括呼吸管道700及呼吸面罩800。

所述呼吸管道700的一端与所述出气口200连接，所述呼吸管道700的另一端与所述呼吸面罩800连接，所述出气口200中的气流可以通过所述呼吸管道700传输至所述呼吸面罩800。

在一种可能的实现方式中，所述呼吸管道700内还设置有加热丝，所述加热丝可以用于调整所述呼吸管道700内的温度。

由于所述呼吸管道700内的气体温度高于所述呼吸管道700外的环境温度，容易产生冷凝水，因此，可以使用加热所述呼吸管道700的方法来减少冷凝水的产生。然而，这种方法无法完全杜绝冷凝现象，并且无法根据实际的冷凝情况来定量的控制管道加热温度。

在本实施例中，可以根据计算得到的所述露点温度控制所述加热丝对所述呼吸管道700内的加热温度，使所述呼吸管道700内的温度大于所述露点温度，从而避免所述呼吸管道700内出现冷凝现象，影响用户的使用和治疗效果。

综上所述，本实施例提供一种呼吸机加湿控制方法及系统，可以根据第一温湿度传感器测量的第一温度及第一相对湿度确定加湿器中的加热盘的第一功率，同时，还可以根据第二温湿度传感器测量的第二温度及第二相对湿度确定加湿器中的加热盘的第二功率，从而根据第一功率以及第二功率对加湿器中的加热盘进行控制，以实现对用户吸入气体的加湿，提高治疗舒适度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。