一种呼吸气体湿化控制方法及装置与流程

本发明涉及医疗设备，尤其涉及一种呼吸气体湿化控制方法及装置。

背景技术：

1、湿化器常配套医用呼吸机、睡眠呼吸治疗呼吸机使用，用于向患者输送经过湿化的呼吸气体，产品设计需满足iso80601-2-74、yy9706.274专用标准。湿化输出能力是湿化器核心性能指标，要求在规定气体流量区间内稳定输出目标湿度。

2、现有医用加热湿化器普遍采用加热底盘对水罐水体进行单一控温方式。该方案仅能调控水罐内部水温，无法直接监测、控制抵达患者气道端的气体；气体沿呼吸管路输送过程受环境温度影响，患者端气体温度波动大、温度稳定性差。温度大幅波动易造成患者不适感，影响通气治疗体验；同时管路温差极易产生冷凝水，存在冷凝水误吸入气道风险。

3、因此，亟需一种呼吸气体湿化温控方案，实现患者端气体温度小幅稳定波动、长期维持在临床适宜区间，同时持续满足标准要求的湿化输出量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种呼吸气体湿化控制方法及装置，旨在克服现有湿化器单一测点控温，实现患者端气体温度小幅稳定波动、长期维持在临床适宜区间，同时持续满足标准要求的湿化输出量。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种呼吸气体湿化控制装置，包括湿化水罐、加热底盘、呼吸管路、患者接口、控制板、管路加热丝、水罐口温度传感器、患者口温度传感器、环境温度传感器和加热底盘温度传感器；所述加热底盘与所述湿化水罐固定连接，且位于所述湿化水罐底部，所述呼吸管路与所述湿化水罐连通，且位于所述湿化水罐顶部，所述患者口温度传感器与所述呼吸管路连通，且位于所述呼吸管路远离所述湿化水罐一侧，所述患者接口安装在所述患者口温度传感器远离所述呼吸管路一侧，所述管路加热丝设置于所述呼吸管路内层，所述水罐口温度传感器固定安装在所述呼吸管路靠近所述湿化水罐一端，所述环境温度传感器设置于所述湿化水罐一侧，所述加热底盘温度传感器固定安装在所述加热底盘底部，所述控制板与所述湿化水罐固定连接，并分别与所述水罐口温度传感器、所述患者口温度传感器、所述环境温度传感器和所述加热底盘温度传感器连接，且位于所述湿化水罐外侧。

3、其中，所述湿化水罐设置有进气管道接口和出气管道接口，呼吸机输出的空氧混合气体通过所述进气管道接口进入所述湿化水罐，与水汽充分混合加湿后，再从所述出气管道接口送出至所述呼吸管路。

4、其中，所述控制板具有管路加热丝电气连接接口和温度传感器电气连接接口，所述管路加热丝电气连接接口用于所述控制板与所述管路加热丝连接，所述温度传感器电气连接接口用于所述控制板与所述水罐口温度传感器、所述患者口温度传感器、所述环境温度传感器和所述加热底盘温度传感器连接；所述控制板配置两套独立加热输出回路，包括底盘加热控制回路和管路加热丝加热回路，可根据所述呼吸管路是否搭载所述管路加热丝，自动切换对应的闭环控制策略。

5、其中，所述控制板中的主控电路mcpu并联电连接保护单元，再分别连接调理电路tiac、底盘加热检测电路chdc、加热丝加热控制电路htcc、加热丝检测电路htdc、声光报警电路slc和按键输入电路kic，并可接收人机交互设置参数，包括底盘设定温度、水罐口设定温度和患者口设定温度。

6、在本发明实施例中，所述温度传感器输入及调理电路tiac均与所述主控电路mcpu和所述监控电路scpu电气连接，所述加热丝检测电路htdc与所述主控电路mcpu电气连接，所述底盘加热检测电路chdc与所述主控电路mcpu电气连接，述底盘加热控制电路chcc与所述主控电路mcpu和所述监控电路电气连接。

7、第二方面，一种呼吸气体湿化控制方法，应用于如上述第一方面所述的呼吸气体湿化控制装置，包括以下步骤：

8、控制板实时采集水罐口温度传感器数据、患者口温度传感器数据、环境温度传感器数据和加热底盘温度传感器数据；

9、以加热底盘设定温度为控制目标，对比所述加热底盘设定温度与加热底盘温度传感器数据，将温度偏差送入控制板运算，调节加热底盘功率；

10、以患者口设定温度为目标，对比患者口设定温度与患者口温度传感器数据，将偏差送入控制板运算，独立调节管路加热丝功率；

11、所述控制板同步监测水罐口温度传感器数据、患者口温度传感器数据，若实测温度超出各自设定温度上限，触发保护逻辑，暂停加热底盘加热输出；

12、循环采集、运算、调节操作，维持湿化水罐加温以及管路气体保温。

13、本发明的一种呼吸气体湿化控制装置与现有技术相比，具备以下有益效果：

14、1) 采用所述水罐口温度传感器、所述患者口温度传感器、所述加热底盘温度传感器多测点独立反馈，叠加多参数复合闭环控制策略，显著降低患者接口气体温度波动，温度平稳性提升，改善患者通气舒适度；

15、2) 通过实时监测并调控所述湿化水罐出口与所述患者接口两处气体温差，主动抑制所述呼吸管路内部冷凝水生成，避免冷凝水呛咳、误吸，消除临床安全隐患；

16、3) 融合所述环境温度传感器温度参与运算，能够补偿环境温度变化带来的管路散热扰动，在不同病房环境下依然维持稳定湿化与温控效果；

17、4) 方案兼容带管路加热丝、无管路加热丝两种临床配置，适配成人通气、小儿通气多种场景，通用性强。

18、本装置设计两种控制架构：① 带管路加热丝场景：双独立闭环控制（底盘温度闭环+患者口温度闭环），两路加热回路互不耦合，分别调控水罐湿化能力、管路气体温度；②无管路加热丝场景：患者口温度为主环、底盘温度为副环的串级闭环控制；两种工况均直接将患者口温度作为核心控制参数，不再单纯依靠底盘温度间接估算，大幅提升患者端气体温控精度。

1.一种呼吸气体湿化控制装置，其特征在于，

2.如权利要求1所述的呼吸气体湿化控制装置，其特征在于，

3.如权利要求1所述的呼吸气体湿化控制装置，其特征在于，

4.如权利要求1所述的呼吸气体湿化控制装置，其特征在于，

5.一种呼吸气体湿化控制方法，应用于如权利要求1-4任意一项所述的呼吸气体湿化控制装置，其特征在于，包括以下步骤：