CN209187820U - 一种呼吸机及其湿化加热装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种呼吸机及其湿化加热装置，该湿化加热装置应用于呼吸机的湿化器，具体包括控制器、低压直流电源、电子开关和加热模块。控制器设置有温度信号输入端和控制信号输出端，控制信号输出端与电子开关相连接，用于输出开关控制信号；电子开关还分别与低压直流电源、加热模块相连接，用于根据开关控制信号导通或关断低压直流电源与加热模块之间的电连接；加热模块还与温度信号输入端相连接，检测湿化器中水箱内的温度，并将反映温度的温度信号输出到控制器。由于对加热模块的控制加入了水箱内水温的考虑，因此对水的加热会较为均衡，从而能够解决现有的湿化器内温度误差较大、温度稳定性不好的问题。

Description

一种呼吸机及其湿化加热装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种呼吸机及其湿化加热装置。

背景技术

随着技术的进步和临床医学的发展，使用呼吸机治疗成人阻塞性睡眠呼吸暂停已经成为一种有效的治疗手段。湿化器是呼吸机的一个工作模块，用于给水加热，使呼吸机管路空气温度适合人体温度，同时还能够增加管路中的空气湿度，以提高治疗舒适性。

传统的湿化器只有简单的加热元件，虽然能够达到湿化效果却存在温度误差大、温度稳定性不好的缺点。另外，还存在湿化器的水箱中水烧干后温度升高幅度较大或持续升高，导致过温现象，从而严重的会影响用户的安全。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种呼吸机及其湿化加热装置，用于对呼吸机的湿化器内的水进行均衡加热，以解决现有的湿化器内温度误差较大、温度稳定性不好的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种湿化加热装置，应用于呼吸机的湿化器，所述湿化加热装置包括控制器、低压直流电源、电子开关和加热模块，其中：

所述控制器设置有温度信号输入端和控制信号输出端，所述控制信号输出端与所述电子开关相连接，用于输出开关控制信号；

所述电子开关还分别与所述低压直流电源、所述加热模块相连接，用于根据所述开关控制信号导通或关断所述低压直流电源与所述加热模块之间的电连接；

所述加热模块设置在一个封装体内，还与所述温度信号输入端相连接，检测所述湿化器中水箱的温度，并将反映所述温度的温度信号输出到所述控制器。

可选的，所述加热模块包括热敏电阻、保险丝和电热丝，其中：

所述热敏电阻与所述温度信号输入端相连接；

所述电热丝与所述电子开关通过所述保险丝相连接。

可选的，所述热敏电阻包括第一热敏电阻和第二热敏电阻，所述温度信号输入端包括第一温度信号输入端和第二温度信号输入端，其中：

所述第一热敏电阻与所述第一温度信号输入端相连接，用于向所述第一温度信号输入端输入第一温度信号；

所述第二热敏电阻与所述第二温度信号输入端相连接，用于向所述第二温度信号输入端输入第二温度信号。

可选的，所述电子开关包括场效应管。

可选的，所述加热模块的额定功率与所述湿化器的最高温度等级时所需功率一致。

可选的，所述控制器为PID控制器。

可选的，还包括人机交互按钮，其中：

所述人机交互按钮与所述控制器相连接，用于根据用户的操作向所述控制器输出功率控制指令。

一种呼吸机，包括湿化器，所述湿化器设置有如上所述的湿化加热装置。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种湿化加热装置和呼吸机，该湿化加热装置应用于呼吸机的湿化器，具体包括控制器、低压直流电源、电子开关和加热模块。控制器设置有温度信号输入端和控制信号输出端，控制信号输出端与电子开关相连接，用于输出开关控制信号；电子开关还分别与低压直流电源、加热模块相连接，用于根据开关控制信号导通或关断低压直流电源与加热模块之间的电连接；加热模块还与温度信号输入端相连接，检测湿化器中水箱的温度，并将反映温度的温度信号输出到控制器。由于对加热模块的控制加入了水箱内水温的考虑，因此对水的加热会较为均衡，从而能够解决现有的湿化器内温度误差较大、温度稳定性不好的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种湿化加热装置的结构框图；

图2为本申请实施例提供的另一种湿化加热装置的结构框图；

图3为本申请实施例提供的又一种湿化加热装置的结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种温度控制曲线；

图5a为本申请实施例提供的另一种温度控制曲线；

图5b为本申请实施例提供的又一种温度控制曲线；

图5c为本申请实施例提供的又一种温度控制曲线；

图6为本申请实施例提供的又一种湿化加热装置的结构框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种湿化加热装置的结构框图。

如图1所示，本实施例提供的湿化加热装置应用于呼吸机的湿化器，该湿化器用于对呼吸机的管路里的空气进行加湿加温，避免因空气过冷或过干对用户的呼吸道造成不良次级。该湿化加热装置具体包括控制器10、低压直流电源20、电子开关30和加热模块40。

该控制器设置有温度信号输入端11和控制信号输出端12，温度信号输入端与加热模块相连接，控制信号输出端与电子开关相连接，电子开关还分别与低压直流电源的电能输出端、加热模块相连接。

具体工作时，加热模块位于湿化器的水箱的外部，用于对水箱内的水进行加热。具体来说，该加热模块还能够利用其感温元件对水温进行检测，并将反映水温的温度信号输出到控制器的温度信号输入端。

控制器在通过温度信号输入端接收到温度信号后，根据温度信号能够确定水箱内的水温，根据该水温并通过控制信号输出端向电子开关输出开关控制信号。该开关控制信号包括导通控制信号和关断控制信号，具体来说在水温低于预设的温度阈值下限时向电子开关输出导通控制信号，当水温高于温度阈值上限是向电子开关输出关断控制信号。

电子开关分别与低压直流电源、加热模块的加热元件相连接，用于在接收到导通控制信号时接通低压直流电源与加热元件的电连接，这样加热模块会对水箱内的水进行加热；当电子开关接收到关断控制信号后关断低压直流电源与加热元件的电连接。从而通过导通与关断电子元件的方式将湿化器内水箱内的水的水温控制在温度阈值上限与温度阈值下限之间。

电子开关具体可选用场效应管，该场相应管的栅极与控制器的控制信号输出端相连接，其源极与低压直流电源相连接，其漏极与加热模块的加热元件相连接。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种湿化加热装置，该装置应用于呼吸机的湿化器，具体包括控制器、低压直流电源、电子开关和加热模块。控制器设置有温度信号输入端和控制信号输出端，控制信号输出端与电子开关相连接，用于输出开关控制信号；电子开关还分别与低压直流电源、加热模块相连接，用于根据开关控制信号导通或关断低压直流电源与加热模块之间的电连接；加热模块还与温度信号输入端相连接，检测湿化器中水箱内水的温度，并将反映温度的温度信号输出到控制器。由于对加热模块的控制加入了水箱内水温的考虑，因此对水的加热会较为均衡，从而能够解决现有的湿化器内温度误差较大、温度稳定性不好的问题。

加热模块内的感温元件为热敏电阻41，如图2所示，热敏电阻用于检测水温，并与控制器的温度信号输入端相连接，并将反映该水温的水温信号输出到控制器。控制器则对水温信号所反映的水温与水温阈值上限和水温阈值下限进行比较，并根据比较结果输出开关控制信号。

加热模块内的加热元件为电热丝42，如图2所示，在电子开关将电热丝与低压直流电源连通时电热丝对水进行加热。在电热丝与电子开关之间还设置有保险丝43，如图2所示，用于在电流过大是熔断以便对呼吸机进行保护。

上述热敏电阻、电热丝和保险丝均被封装在一个封装体内，该封装体为利用防水树脂将热敏电阻、电热丝和保险丝浇注在一个单体内实现，其设置在水箱的外部，紧贴水箱设置。

另外，该热敏电阻包括两个元件，分别为第一热敏电阻411和第二热敏电阻412，如图3所示，相应的控制器上的温度信号输入端分别包括第一温度信号输入端111和第二温度信号输入端112，两个输入端分别用于接收两个热敏电阻输出的第一温度信号和第二温度信号，控制通过检测这两个温度信号是否一致可以确定加热模块是否发生故障。

另外，加热模块的额定功率与湿化器处于最高温度等级时所对应的温度相一致。如图4所示，当湿化器工作在最高温度等级时，其正常加温湿化温度曲线的温度曲线T1所示，不正常工作(湿化器无水或水烧干)时，其加热温度如温度曲线T0所示。温度曲线T1是由于湿化器工作在最高温度等级时能量守恒所致，温度曲线T0是由于本实用新型的工作结果所致。温度曲线T0 和温度曲线T1所示都是本实用新型设计的温度轨迹，达到了快速升温，然后稳定在设定温度上，具有过温保护和干烧保护的功能，也即不管有水正常加温湿化使用、水烧干没有及时发现、无水干烧都不会对呼吸机湿化器及人身造成损害。

还有，本申请的控制器可采用PID控制器，通过比例、积分和微分的控制策略进行工作。

如图5a所示，在相同额定功率下，从温度变化曲线T2中可以看出采用 PID控制加热时达到设定温度T所用时间是t1，从温度变化曲线T3中可以看出采用上下限阈值控制加热时达到设定温度T所用时间是t2，t1>t2，如图 5b所示。在使用过程中，时间越小意味着达到所设置湿化效果等待的时间越短，使用体验越舒适，从这个角度考虑采用上下限阈值控制加热比采用PID 控制加热好，但是达到温度设定值后，温度需要稳定不变，从这个角度考虑采用PID控制加热比采用上下限阈值控制加热好。

本实用新型可以分阶段加热，开启加热升温阶段采用上下限阈值控制加热，接近设定温度T时采用PID控制，衔接过程由额定功率加热温升惯性完成，自然而然的转到PID算法控制，避免过冲出现温度短时间过高的不利现象，到达设定温度值T后，PID控制的稳定性充分体现出来。如图5c中温度曲线T4所示，启动加热到接近设定值的阶段满额定功率加热，快速提升温度，之后自然过渡到PID算法控制中去进行温度维持，避免了采用上下限阈值控制加热时到达设定值后如温度曲线T3，温度围绕设定值大幅度上下震荡式变化，使用时一直长时间大幅度震荡变化对产品寿命和湿化治疗效果都有不利影响。本实用新型很好的解决了上述的问题。

实施例二

图6为本申请实施例提供的另一种湿化加热装置的结构框图。

如图6所示，本实施例提供的湿化加热装置是在上一实施例的基础上增设了人机交互按钮50。该人机交互按钮与控制器相连接，用于在用户的操作下向控制器输出功率控制指令。

具体来说，该功率控制指令用于调节控制器内预置的温度阈值，即可以调整温度阈值上限和温度阈值下限。通过调整该温度阈值可以使用户控制湿化器输出其感觉舒适的空气。

实施例三

本实施例提供了一种呼吸机，该呼吸机设置有湿化器，且湿化器设置有上两个实施例中任一实施例所提供的湿化加热装置。该装置湿化加热装置具体包括控制器、低压直流电源、电子开关和加热模块。控制器设置有温度信号输入端和控制信号输出端，控制信号输出端与电子开关相连接，用于输出开关控制信号；电子开关还分别与低压直流电源、加热模块相连接，用于根据开关控制信号导通或关断低压直流电源与加热模块之间的电连接；加热模块还与温度信号输入端相连接，检测湿化器中水箱中水的温度，并将反映温度的温度信号输出到控制器。由于对加热模块的控制加入了水箱内水温的考虑，因此对水的加热会较为均衡，从而能够解决现有的湿化器内温度误差较大、温度稳定性不好的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种湿化加热装置，应用于呼吸机的湿化器，其特征在于，所述湿化加热装置包括控制器、低压直流电源、电子开关和加热模块，其中：

所述控制器设置有温度信号输入端和控制信号输出端，所述控制信号输出端与所述电子开关相连接，用于输出开关控制信号；

所述电子开关还分别与所述低压直流电源、所述加热模块相连接，用于根据所述开关控制信号导通或关断所述低压直流电源与所述加热模块之间的电连接；

所述加热模块设置在一个封装体内，还与所述温度信号输入端相连接，检测所述湿化器中水箱的温度，并将反映所述温度的温度信号输出到所述控制器。

2.如权利要求1所述的湿化加热装置，其特征在于，所述加热模块包括热敏电阻、保险丝和电热丝，其中：

所述热敏电阻与所述温度信号输入端相连接；

所述电热丝与所述电子开关通过所述保险丝相连接。

3.如权利要求2所述的湿化加热装置，其特征在于，所述热敏电阻包括第一热敏电阻和第二热敏电阻，所述温度信号输入端包括第一温度信号输入端和第二温度信号输入端，其中：

所述第一热敏电阻与所述第一温度信号输入端相连接，用于向所述第一温度信号输入端输入第一温度信号；

所述第二热敏电阻与所述第二温度信号输入端相连接，用于向所述第二温度信号输入端输入第二温度信号。

4.如权利要求1所述的湿化加热装置，其特征在于，所述电子开关包括场效应管。

5.如权利要求1所述的湿化加热装置，其特征在于，所述加热模块的额定功率与所述湿化器的最高温度等级时所需功率一致。

6.如权利要求1所述的湿化加热装置，其特征在于，所述控制器为PID控制器。

7.如权利要求1所述的湿化加热装置，其特征在于，还包括人机交互按钮，其中：

所述人机交互按钮与所述控制器相连接，用于根据用户的操作向所述控制器输出功率控制指令。

8.一种呼吸机，包括湿化器，其特征在于，所述湿化器设置有如权利要求1～7任一项所述的湿化加热装置。