1.本发明涉及空气/氧气通气控制领域，尤其涉及一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统及方法。


背景技术：

2.我国是高原面积辽阔的国家，海拔2500米以上的高原占国土面积的1/4以上，生活这6000万～8000万人口。随着海拔的增高，大气压逐渐降低，空气变得越来越稀薄，人体吸入气体氧分压(pio2)降低，导致肌体缺氧。高原缺氧影响肌体的各个组织系统，引起体力、思维、定向、记忆功能减退甚至产生幻觉。长期在高原低压缺氧环境下生活，会造成组织器官的功能变化，导致以红细胞增多、低血氧症为特征的慢性高原病(cms
‑
chronic mountain sickness)，引起血压增高、心脏功能减退、肺动脉高压等临床症状，cms一旦出现，往往不可逆，严重威胁人们的健康，据研究表明，cms发病率达17.8％。同时，海拔地区人群快速进入海拔3000米以上的高原或者由高原进入更高海拔地区，可诱发急性高原反应、高原肺水肿和脑水肿等，引起急性高原病(ams
‑
acute mountain sickness)，研究表明，世居平原的健康男青年乘飞机急进至3700米高原后第二天，ams发病率高达60.19％；在3600米高原习服一个月后急进至4400米的高原的第二天，ams发病率达34.65％。
3.长期以来高原缺氧的防治都围绕着加压和增氧两个方面展开，目前的加压空气呼吸器采用风扇作为气源，压力低，且一直以一个压力工作，缺乏控制调节，效果差，目前使用的氧气瓶吸氧为连续流吸氧，浪费严重，在应对高原恶劣多变环境中，仅有单一功能的增压或供氧机器显然不能满足。


技术实现要素：

4.本发明提供一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统及方法，以克服目前的高原加压增氧装置功能单一，不能适用高原复杂环境，应用不便的问题。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
6.一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统，包括：空气增压单元、供氧单元和控制单元；
7.所述控制单元包括主控器、流量传感器、空气管路压力传感器和氧气管路压力传感器，所述主控器分别与所述流量传感器、空气管路压力传感器和氧气管路压力传感器连接；
8.所述主控器与所述空气增压单元内的增压泵连接，所述流量传感器和所述空气管路压力传感器均与所述空气增压单元的空气管道连接；
9.所述主控器与所述供氧单元内的比例阀连接，所述氧气管路压力传感器与所述供氧单元内的氧气管路连接。
10.进一步的，所述控制单元还包括输入模块，所述主控器获得输入模块输入的不同工作模式指令，并根据所述工作模式指令控制加压增压装置以如下三种工作模式中任意模
式进行工作：
11.第一种：所述控制单元与所述空气增压单元、所述供氧单元组合使用，所述主控器控制增压泵的运行状态对气体进行增压，并通过控制比例阀的开合进行供氧，最后通过呼吸单元为用户提供高于环境气压和环境氧气浓度的混合气体；
12.第二种：所述控制单元与所述空气增压单元组合使用，所述主控器控制增压泵的运行状态对气体进行增压，通过呼吸单元为用户提供高于环境气压的空气气体；
13.第三种：所述控制单元与所述供氧单元组合使用，所述主控器通过控制比例阀的开合进行供氧，通过呼吸单元为用户提供高于空气氧气浓度的气体。
14.进一步的，所述空气增压单元还包括空气过滤器，所述空气过滤器与所述增压泵的进气口连接。
15.进一步的，所述供氧单元还包括减压阀，所述减压阀安装在氧源和比例阀之间。
16.进一步的，所述空气增压单元和所述供氧单元均与呼吸单元连接，所述呼吸单元包括主动加温湿化呼吸管路、鼻枕、鼻罩和吸氧管，所述主动加温湿化呼吸管路与所述空气增压单元的增压空气出口连接，所述鼻枕或鼻罩与所述主动加温湿化呼吸管路连接，所述吸氧管的一端与所述供氧单元的供氧出口连接，所述吸氧管的另一端与所述鼻枕或鼻罩的侧面连接。
17.进一步的，还包括供电单元，所述供电单元包括可充电组和充放电管理电路。
18.进一步的，所述控制单元控制所述空气增压单元，所述主控器通过收获到的流量传感器收集到的气道内的气体流速信息，判断用户的呼吸相，在用户吸气相提供高于环境气压的第一设定压力的气体，在用户呼气相提供高于环境气压的第二设定的气体，第一设定压力大于或等于第二设定压力。
19.进一步的，所述控制单元控制所述供氧单元，在用户吸气相初期一定时间段内，通过供氧出口连接用户界面。
20.一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制方法，包括：
21.s1、流量传感器实时采集空气管道内用户每次呼吸的气体流速信息，并将气体流速信息发送到主控器；
22.s2、主控器根据气体流速信息，依据最小二乘法拟合气体流速波形，判断用户的呼吸相位；
23.s3、主控器接收三种不同组合的工作模式指令：
24.当接收到第一种工作模式时，主控器控制增压泵的运行速度，控制比例阀的开合；
25.当接收到第二种工作模式时，主控器控制增压泵的运行速度；
26.当接收到第三种工作模式时，主控器控制比例阀的开合。
27.进一步的，s3还包括：
28.一、当运行第一种工作模式时，具体步骤如下：
29.当用户处于吸气相，主控器控制增压泵将空气气道压力提高到高于环境气压的设定第一压力；主控器控制比例阀打开一定开度，为用户提供高压力的空氧混合气体；
30.在吸气相开始一定时间后，主控器控制比例阀停止为用户供氧，此后为用户提供增高压力到第一压力的空气；
31.在呼气相开始，主控器控制增压泵，将空气气道压力提高到高于环境气压的设定
的第二压力，该第二压力小于等于所述第一压力；
32.二、当运行第二种工作模式时，具体步骤如下：
33.当用户处于吸气相，主控器控制增压泵将空气气道压力提高到高于环境气压的设定第一压力；
34.在吸气相开始一定时间后，主控器控制增压泵为用户提供增高压力到第一压力的空气；
35.在呼气相开始，主控器控制增压泵，将空气气道压力提高到高于环境气压的设定的第二压力，该第二压力小于等于所述第一压力；
36.三、当运行第三种工作模式时，具体步骤如下：
37.当用户处于吸气相，主控器控制比例阀打开一定开度；
38.在吸气相开始一定时间后，主控器控制比例阀停止为用户供氧；
39.在呼气相开始，主控器控制比例阀停止为用户供氧。
40.有益效果：本发明主要提供一种可以将加压和增氧结合的呼吸系统，通过加压和增氧的不同组合方式，以应对高原环境中空气稀薄，氧气浓度低的问题，克服了目前的高原加压增氧装置功能单一，不能适用高原复杂环境，应用不便的问题。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本发明公开的一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统及方法的结构示意图；
43.图2为本发明公开的一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统及方法控制单元的示意图；
44.图3为本发明公开的一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统及方法控制单元和空气增压单元组合使用的示意图；
45.图4为本发明公开的一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统及方法控制单元和供氧单元组合使用的示意图；
46.图5为本发明公开的一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统及方法的流程图；
47.图中：50、供电单元，200、控制单元，201、主控器，203、氧气管路压力传感器，700、氧气管路压力采集通道，204、空气管路压力传感器，600、空气管路压力采集通道，205、流量传感器，500、流量传感器气体通道，300、空气增压单元，301、空气进气口，302、空气过滤器，303、清洁空气气道，304、增压泵，305、高于环境压力空气气道，306、增压空气出口，400、供氧单元，401、氧源，402、高压氧气气道，403、减压阀，404、低压氧气气道，405、比例阀，407、氧气气道，406、供氧出口，60、呼吸单元，61、主动加温湿化呼吸管路，62、鼻罩，63、鼻枕，65、吸氧管，800、第一通信电缆，900、第二通信电缆，206、流量信号采集电路，207、压力信号采集电路，208、比例阀驱动电路，209、增压泵驱动电路。
具体实施方式
48.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
49.本实施例提供了一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统，如图1所示，包括：空气增压单元300、供氧单元400、控制单元200、供电单元50和呼吸单元60；
50.如图2所示，所述控制单元200包括主控器201、流量传感器205、空气管路压力传感器204和氧气管路压力传感器203，所述流量传感器205通过流量信号采集电路206与主控器201相连，所述空气管路压力传感器204和所述氧气管路压力传感器203均通过压力信号采集电路207与主控器201相连，所述增压泵304通过第一信号电缆800与增压泵驱动电路209相连，所述增压泵驱动电路209与所述主控器201进行数据传输，所述比例阀405通过第二信号电缆900与比例阀驱动电路208连接，所述比例阀驱动电路208与所述主控器201进行数据传输；
51.所述主控器201与所述空气增压单元300内的增压泵304连接，所述流量传感器205和所述空气管路压力传感器204均与所述空气增压单元300的空气管道连接，所述增压泵304通过高于环境压力空气气道305与增压空气出口连接306，所述高于环境压力空气气道305上连接有流量传感器气体通道500和空气管路压力采集通道600分别与所述流量传感器205和所述空气管路压力传感器204连接；
52.所述主控器201与所述供氧单元400内的比例阀405连接，所述氧气管路压力传感器203与所述供氧单元400内的空气管路连接，所述比例阀405通过氧气通道407连接供氧出口406。
53.在具体实施例中，根据外部工况不同有三种不同的组合工作模式，所述控制单元200收到不同指令的开始命令时，所述主控器201通过控制增压泵304的运行状态对空气进行增压，所述主控器201通过流量传感器205提供的气流信息判断呼吸相位，通过控制比例阀405的开度进行供氧，其中三种不同组合的工作模式如下：
54.第一种：所述控制单元200与所述空气增压单元300、所述供氧单元400组合使用，所述主控器201控制增压泵304对气体进行增压，控制比例阀405的开合进行增氧，最后通过呼吸单元60为用户提供高于环境气压和环境氧气浓度的混合气体；
55.第二种：所述控制单元200与所述空气增压单元300组合使用，所述主控器201通过控制增压泵304对空气进行增压，通过呼吸单元60为用户提供高于环境气压的空气气体；
56.第三种：所述控制单元200与所述供氧单元400组合使用，所述主控器201通过控制比例阀405进行供氧，通过呼吸单元60为用户提供高于氧气。
57.在具体实施例中，所述空气增压单元300还包括空气过滤器302，所述空气过滤器302通过清洁空气气道303连接所述增压泵304的进气口，通过增加空气过滤器302，可以使通过增氧泵304提供的加压空气更加清洁干净，减少空气中的杂质对呼吸道的影响，同时将空气过滤器通过清洁空气气道安装在所述增压泵的进气口处，可以避免灰尘进入增压泵，增长增压泵的使用寿命。
58.在具体实施例中，所述供氧单元400还包括减压阀403，所述减压阀403安装在氧源
401和比例阀405之间并且与其连接，所述氧源401通过高压氧气气道402连接所述减压阀403，所述减压阀403通过低压氧气通道404连接比例阀405，氧源401内的氧气为高压氧气，通过设置减压阀403，会降低氧源内的氧气压力，同时也可以减少氧气的浪费。
59.在具体实施例中，所述空气增压单元300和所述供氧单元400均与呼吸单元60连接，所述呼吸单元60包括主动加温湿化呼吸管路61、鼻枕63、鼻罩62和吸氧管65，所述主动加温湿化呼吸管路61与所述空气增压单元300的增压空气出口306连接，所述鼻枕63或鼻罩62与所述主动加温湿化呼吸管路61连接，所述吸氧管65的一端与所述供氧单元400的供氧出口406连接，所述吸氧管65的另一端与所述鼻枕63或鼻罩62的侧面连接，所述主动加温湿化呼吸管路61具有主动加温湿化功能，可以将用户呼出的热量和水蒸气收回。
60.在具体实施例中，还包括供电单元50，所述供电单元50包括可充电组和充放电管理电路，供电单元50为控制单元200供电，通过可充电电池组可以方便携带，充放电管理电路可以更充分的适用电池电量，可以使本技术的一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制系统待机时间更长。
61.在具体实施例中，所述控制单元200控制所述空气增压单元300，在用户吸气相提供高于环境气压的第一设定压力的气体，在用户呼气相提供高于环境气压的第二设定的气体，第一设定压力大于或等于第二设定压力。
62.在具体实施例中，所述控制单元200控制所述供氧单元300，在用户吸气相初期一定时间段内，通过供氧出口406连接用户界面60，为用户提供氧气；在用户吸气相末期和呼气相，停止为用户提供氧气。
63.本实施例提供了一种加压增氧装置的空气和/或氧气通气控制方法，如图5所示，包括：
64.s1、流量传感器实时采集空气管道内用户每次呼吸的气体流速信息，并将气体流速信息发送到主控器；
65.s2、主控器根据气体流速信息，依据最小二乘法拟合气体流速波形，判断用户的呼吸相位；
66.s3、主控器接收三种不同组合的工作模式指令：
67.当接收到第一种工作模式时，主控器控制增压泵的运行速度，控制比例阀的开合；
68.当接收到第二种工作模式时，主控器控制增压泵的运行速度；
69.当接收到第三种工作模式时，主控器控制比例阀的开合。
70.其中，在s3步骤中还包括：
71.一、当运行第一种工作模式时，具体步骤如下：
72.当用户处于吸气相，主控器控制增压泵将空气气道压力提高到高于环境气压的设定第一压力；主控器控制比例阀打开一定开度，为用户提供高压力的空氧混合气体；
73.在吸气相开始一定时间后，主控器控制比例阀停止为用户供氧，此后为用户提供增高压力到第一压力的空气；
74.在呼气相开始，主控器控制增压泵，将空气气道压力提高到高于环境气压的设定的第二压力，该第二压力小于等于所述第一压力；
75.二、当运行第二种工作模式时，具体步骤如下：
76.当用户处于吸气相，主控器控制增压泵将空气气道压力提高到高于环境气压的设
定第一压力；
77.在吸气相开始一定时间后，主控器控制增压泵为用户提供增高压力到第一压力的空气；
78.在呼气相开始，主控器控制增压泵，将空气气道压力提高到高于环境气压的设定的第二压力，该第二压力小于等于所述第一压力；
79.三、当运行第三种工作模式时，具体步骤如下：
80.当用户处于吸气相，主控器控制比例阀打开一定开度；
81.在吸气相开始一定时间后，主控器控制比例阀停止为用户供氧；
82.在呼气相开始，主控器控制比例阀停止为用户供氧。
83.具体而言，本发明的工作方式及可以完成的三种工作状态为：
84.流量传感器205通过气道500连接于所述空气增压单元300的高于环境压力空气气道305，实时检测该气道内气体流速信号，主控器201每隔一定的时间间隔，如5毫秒，通过流量信号采集电路206收集所述流量传感器205输出的流速信号，以甄别用户的呼吸相位，吸气相或呼气相；
85.空气管路压力传感器204通过气道600连接于所述空气增压单元300的高于环境压力空气气道305，实时检测该气道内气体压力信号，主控器201每隔一定的时间间隔，如5毫秒，通过压力信号采集电路207收集所述空气管路压力传感器204输出的压力信号，以监测空气气道305的气体压力；
86.氧气管路压力传感器203通过气道700连接于所述供氧单元400的氧气气道407，实时检测该气道内气体压力信号，主控器201每隔一定的时间间隔，如5毫秒，通过压力信号采集电路207收集所述氧气管路压力传感器203输出的压力信号，以监测氧气气道407的气体压力；
87.主控器201通过在流量传感器205、空气管路压力传感器204和氧气管路压力传感器203收集到的信息控制增压泵304的运行状态和比例阀405的开度；
88.所述空气301通过空气过滤器302，进入清洁空气气道303，经过增压泵304高压清洁空气进入空气气道305，通过增压空气出口306进入主动加温湿化呼吸管路61、鼻枕63或鼻罩62，进入用户呼吸道，为用户提供高压清洁气体；
89.所述氧源401的高压氧气402经过减压阀403，输出低压氧气404，该低压氧气404通过比例阀进入氧气气道407，氧气气道407连接于供氧出口406，通过吸氧管连接于鼻枕或鼻罩的混氧接口，或通过鼻吸管，使得低压氧气404进入进入用户呼吸道，为用户提供高浓度氧气。
90.空气增压单元300与供氧单元400相互独立，故可以通过主控器201分别控制空气增压单元300和供氧单元400的介入，故可以实现三种模式的组合：
91.第一种，如图3所示，在相对低海拔高原地区或用户缺氧情况不严重时，可以采用控制单元200和空气增压单元300组合使用，这是一种经济有效的预防和治疗高原病的方式，无需高浓度氧源，通过用户界面为用户提供高于环境气压空气气体，增加用户潮气量，防止肺泡塌陷，提高肺泡内气体交换，从而提高氧合；
92.第二种，如图1所示，在到达高海拔高原地区或用户缺氧情况严重时，可以采用主控单元200、空气增压单元300和供氧单元400组合使用，在第一种通气方式的基础上，在用
户的吸气相初期供氧，在用户的吸气相后期和呼气相停止为用户供氧，避免了在用户的吸气相后期和呼气相无效供氧的浪费，在保证临床有效性的基础上，因为节省了氧气气源，延长了用户外出便携供氧时间，并且比第一种通气方式提高了氧合。
93.第三种，如图4所示，在电池组剩余电量较少时，可以采用主控单元200和供氧单元400组合使用，节约电能，同时为用户提供高浓度氧，提高氧合。
94.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。