一种一氧化氮治疗仪全自动流量标定与控制系统的制作方法

1.本发明属于医疗设备制造技术领域，具体涉及一种一氧化氮治疗仪全自动流量标定与控制系统。


背景技术：

2.心血管疾病是危害人类健康的严重疾病，是造成死亡的主要原因之一，每年还有数以万计的人因患该病导致残疾。肺动脉高压是危重心血管病患者常见并发症，也是目前治疗心血管疾病的难点之一。1991年fratacci等在动物肺动脉高压模型实验中证实了吸入低浓度一氧化氮(nitric oxide，no)可降低肺动脉压力，因为它具有高度选择性肺血管扩张作用，所以正日益成为合并呼吸窘迫综合症(rds)和ph患者重要的治疗措施。吸入no治疗可以使体外膜肺支持(ecmo)的使用减少80％，显著降低患者的死亡率，因此尽管吸入低浓度no治疗本身具有一定程度的危险性，但美国食品和药物管理局(fda)在经过7年多论证后仍于1999年批准吸入no应用于临床治疗合并ph和rds的患者。吸入一氧化氮治疗的危险性具体包括：no安全浓度范围很小、易与血红蛋白结合生产高铁血红蛋白、极易被氧化成二氧化氮(n02)引起肺水肿、突然中断吸入会产生停药反应以及no对环境和医护人员的伤害等。这些问题使它在临床使用中的安全倍受关注。因此，在吸入no治疗中任何保证精确的no浓度、减少no被氧化、防止no吸入突然中断、避免废气对环境和医护人员的伤害等对确保no治疗的疗效和安全都至关重要。目前国内很多医院尚未开展吸入no治疗，缺少必要的安全设备就是其中主要原因之一，少数使用吸入no治疗的医院多是在使用简单的流量计法控制no浓度，疗效和安全度都不可靠。通过设计一种精确、安全的、符合医用标准的no自动给药系统，可以很好地解决上述问题，这可促进吸入一氧化氮的临床使用，解决心血管疾病治疗中面临的难题，降低心血管疾病的死亡率。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种一氧化氮治疗仪全自动流量标定与控制系统，旨在解决现有技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括空气气源供给端、一氧化氮治疗仪气路、vtplus vt900、上位机软件、主控芯片、主板存储；
5.所述一氧化氮治疗仪气路连接所述空气气源供给端，一氧化氮治疗仪气路流量输出至vtplus vt900，vtplus vt900流量数据上传至上位机软件，上位机软件连接至主控芯片，主控芯片连接至主板存储，主板存储反馈数据至主控芯片。
6.优选的，所述主控芯片的算法包括下列步骤：
7.①
.如果ad采样数据y不在y0，y1，y2，y3
…
yn范围内，则
8.若y＜y0，x＝0；若y＞yn，x＝xn+(y-yn)*(xn-x(n-1))/(yn-y(n-1))；
9.②
.如果y落在y0，y1，y2，...y3范围内，则
10.设计三个临时变量left，right，mid和一个标记direct_find，
11.初始赋值left＝0，right＝n，direct_find＝0，
12.当((left+1)＜right)时循环执行以下语句：
13.mid＝(left+right)/2；
14.如果y＞y(mid)left＝mid
15.否则如果y＜y(mid)right＝mid
16.否则direct_find＝1，并退出循环//注：此时为直接找到了中值
17.当上述循环执行完后，出现两种情况，
18.若direct_find＝1，则x＝x(mid)
19.否则，//此时left和right相差1，且分别代表x的左右范围的索引值因而可以通过线性插值法获取x的值，即
20.总权重total_w＝y(right)-y(left)；
21.左权重left_w＝y(right)-y；
22.右权重right_w＝y-y(left)；
23.x＝(x(left)*left_w+x(right)*right_w)/total_w。
24.其中，记x0，x1，x2，x3....xn为流量采样点，其顺序递增，y0，y1，y2，y3...yn为对应的ad数据，也为顺序递增。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本系统可兼容常用的所有检测设备，减少了对检测设备的依赖；只要在误差范围内的气阻都可一次完成标定，解决对气阻加工精度要求苛刻的问题；操作界面简单，全自动智能标定，无需人工接入，降低了人为误差；设备便携、芯片存储，解决了医院现场维护问题。同时，大幅提高生产效率。
附图说明
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
27.图1为本发明的一氧化氮流量传感器标定方法示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例
30.请参阅图1，本发明提供以下技术方案：包括空气气源供给端、一氧化氮治疗仪气路、vtplus vt900、上位机软件、主控芯片、主板存储；
31.所述一氧化氮治疗仪气路连接所述空气气源供给端，一氧化氮治疗仪气路流量输出至vtplus vt900，vtplus vt900流量数据上传至上位机软件，上位机软件连接至主控芯片，主控芯片连接至主板存储，主板存储反馈数据至主控芯片。
32.具体的，主控芯片的算法包括下列步骤：
33.①
.如果ad采样数据y不在y0，y1，y2，y3
…
yn范围内，则
34.若y＜y0，x＝0；若y》yn，x＝xn+(y-yn)*(xn-x(n-1))/(yn-y(n-1))；
35.②
.如果y落在y0，yl，y2，...y3范围内，则
36.设计三个临时变量left，right，mid和一个标记direct_find，
37.初始赋值left＝0，right＝n，direct_find＝0，
38.当((left+1)＜right)时循环执行以下语句：
39.mid＝(left+right)/2；
40.如果y＞y(mid)left＝mid
41.否则如果y＜y(mid)right＝mid
42.否则direct_find＝1，并退出循环//注：此时为直接找到了中值
43.当上述循环执行完后，出现两种情况，
44.若direct_find＝1，则x＝x(mid)
45.否则，//此时left和right相差1，且分别代表x的左右范围的索引值因而可以通过线性插值法获取x的值，即
46.总权重total_w＝y(right)-y(left)；
47.左权重left_w＝y(right)-y；
48.右权重right_w＝y-y(left)；
49.x＝(x(left)*left_w+x(right)*right_w)/total_w。
50.其中，记x0，x1，x2，x3....xn为流量采样点，其顺序递增，y0，y1，y2，y3...yn为对应的ad数据，也为顺序递增。
51.no流量的精确控制是通过比例阀和传感器的闭环反馈控制实现的，流量传感器的精度已由标定过程保证，而输出精度由控制算法保证。本文采用了无差积分式控制算法，为了提高抗干扰能力，排除了比例环节，并对积分环节进行改造。该算法可以通过调整固定参数提升控制效果。
52.在本实施例中，no流量传感器的标定方法如图1所示，空气气源连接一氧化氮治疗仪气路，之后再连接vtplus或vt900等流量测量设备。流量测量设备和主控芯片均通过串口通讯方式连接上位机软件，上位机软件转发流量数据给主控芯片。主控芯片可以进行闭环流量控制以达到设定的采样点，待稳定后记录此时传感器参数，便可以获取一组标定数据，设置多个采样点便可以获得多组标定数据，同事，由于比例阀存在一定的迟滞效应，因而需要确定比例阀的开启点和饱和点，开启点即比例阀的下行曲线中输出为0的点，饱和点即比例阀上行曲线输出为设计最大值的点，本文中该最大值设计为7l/min。开启点和饱和点可以一并进行测量。最后，需要将这些标定数据存储到主板存储器中。而在芯片上电后，将数据读入内存。为了保证传感器数据的精确度，本文设置的流量采样点为不均等采样点，小流量时设置的采样点较多，而大流量时较少，采样点如下：0，0.1，0.3，0.5，1，1.5，2，2.5，3....6.5，7，共17个点，单位均为l/min。该标定方法实现的no流量输出和检测精度为20ml/min。
53.对于呼吸流量传感器，分为两类，分别用于成人和新生儿。尽管sdp600为数字采样芯片，但其为一压差传感器，转换为流量还需要进行标定。但由于该类传感器一致性较强，且对精度要求不高，因而可以直接在程序内存储一组固定数据用于流量计算。
54.该标定方法可以通过8500呼吸机后台的固定流量输出功能实现。对于成人的传感
器，流量采样点为0，1，2，3，
…
10，12，15，18，21，24，27，30，35，40，50，60，...120，共28个点，范围为0～120l/min；
55.对于新生儿的传感器，流量采样点为0，1，2，3，
…
10，12，15，18，21，24，27，30，35，40，45，共21个点，范围为0～45l/min。
56.最后，主控芯片可以进行闭环流量控制以达到设定的采样点，待稳定后记录此时传感器参数，便可以获取一组标定数据，设置多个采样点便可以获得多组标定数据，同时，由于比例阀存在一定的迟滞效应，因而需要确定比例阀的开启点和饱和点，开启点即比例阀的下行曲线中输出为0的点，饱和点即比例阀上行曲线输出为设计最大值的点。
57.全自动测量标定与控制系统将采集数据集处理为线性曲线，将曲线参数下发至no治疗仪并保存至存储芯片，现场维护可直接导入数据。
58.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。