一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准装置及方法。本发明专利技术通过大功率空气压缩机产生稳定的气源，根据气流的大小进行分级，采用通道选择器选择合适的流量控制器，由控制器精确控制并输出稳定的气流，使气流大小满足模拟人体用力呼气量从最小值到最大值的过程。本发明专利技术采用分级校准的方法，包括：建立用于便携性慢性呼吸疾病监测设备校准的有限状态机，建立的有限状态机包括系统初始化状态、通道选择状态、流量控制状态，该方法的核心是通过采用4个流量控制器构成4个不同量程的测量通道来有效降低测量误差。本发明专利技术可有效用于慢性呼吸疾病监测设备监测PEF、FEV1和FEV1%等指标的校准，具有高可靠性和操作方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子设备领域，尤其是一种便携式慢性呼吸疾病监测设备的校准装置及方法。
技术介绍
目前国内哮喘病、慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸疾病，是一种常见病，主要病变在气管、支气管、肺部和胸腔。当前由于国内环境问题日益严重，呼吸系统疾病发病率不断上升。据《中国居民营养与慢性病状况报告(2015年)》显示，2015年慢性呼吸系统疾病死亡率为68/10万，为中国居民第三位慢性病死因。40岁以上人群慢性阻塞性肺病患病率为9.9%。而此前的调查数据也显示，中国的哮喘患者人数超过3000万。呼吸系统疾病对健康的危害巨大，但公众对其知之甚少，疾病控制率也较低。因此便携式的个人家用的慢性呼吸疾病监测设备具有广阔的应用前景和迅猛的发展势头。然而，对于此类监测设备，如何确保监测精度，是人们首要关注问题，也是核心的技术难点。而校准方法的可靠性也是实现该类监测设备监测精度可靠的重要保障。目前市面上有美国、瑞典等国家生产的模拟肺系统提供了此类设备的校准方案，但是这些模拟肺系统主要面向医用，价格昂贵、操作复杂。用于便携式的慢性呼吸疾病监测设备的校准性价比低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种结构简单，且减少成本的一种便携式慢性呼吸疾病监测仪校准装置。本专利技术另一个目的是：提供一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是。一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准装置，包括空压机、减压阀、通道选择器、中央控制器和流量控制器组，所述空压机的输出端通过减压阀连接至通道选择器的输入端，所述通道选择器的输出端与流量控制器组的输入端连接，所述中央控制器分别与通道选择器和流量控制器组相连接。进一步改进的，所述流量控制器组包括第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器，所述通道选择器的第一输出端连接至第一流量控制器的输入端，所述通道选择器的第二输出端连接至第二流量控制器的输入端，所述通道选择器的第三输出端连接至第三流量控制器的输入端，所述通道选择器的第四输出端连接至第四流量控制器的输入端，所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器均与中央控制器连接。进一步改进的，所述中央控制器包括单片机电路和信号发生器，所述单片机电路分别与信号发生器、通道选择器、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器相连接。进一步改进的，所述空压机采用大功率、大流量输出的空气压缩机，流量输出范围为0～800LPM。进一步改进的，所述第一流量控制器的量程为0～100LPM，所述第二流量控制器的量程为0～200LPM，所述第三流量控制器的量程为0～500LPM，所述第四流量控制器的量程为0～800LPM。进一步改进的，所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器均采用日本山武CMQ-V系列的流量控制器。本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是。利用上述装置的便携式慢性呼吸疾病监测设备校准方法，包括建立用于便携性慢性呼吸疾病监测设备校准的有限状态机，所述建立的有限状态机包括系统初始化状态、通道选择状态、流量控制状态；所述的系统初始化状态，执行系统上电初始化，默认启动第一流量控制器，关闭其他通道；所述的通道选择状态，执行实时监测流量控制器的实际测量值，当流量满量程时，执行启动下一流量控制通道，同时关闭其他通道；所述的流量控制状态，执行具体流量大小控制，设定步进长度为各流量控制器控制精度的一半，在0～100LPM范围内，启动第一流量控制器，气流以1.25LPM步进递增输出，在100～200LPM范围内，启动第二流量控制器，气流以2.5LPM步进递增输出，在200～500LPM范围内，启动第三流量控制器，气流以6.25LPM步进递增输出，在500～800LPM范围内，启动第四流量控制器，气流以10LPM步进递增输出，通过依次采用第一、第二、第三、第四流量控制器完成慢性呼吸疾病监测设备0～800LPM范围内的气流校准。进一步的，本专利技术所述的流量控制状态，由单片机电路产生步进信号给信号发生器，信号发生器产生相应控制信号调节流量控制器电磁阀开度，从而流量控制器输出我们需要的气流。将此气流输送到监测设备校准，分别记录流量值与电压值。针对不同流量控制器反复进行上述操作，完成0～800LPM气流标定，监测设备根据气流产生压差再转换成电压信号，每一个气体流量值对应一个电压值。根据这种一一对应关系进行数据拟合处理，建立电压与气流函数关系模型，该模型即可应用于监测设备的校准。与现有技术相比，本专利技术的装置有益效果是：本专利技术的装置一种便携式慢性呼吸疾病检测仪校准装置结构简单，操作方便，并且成本较低，其通过大功率空压机产生稳定的气源，然后根据气流的大小进行分级，采用通道选择器在流量控制器组中选择合适的流量控制器，由流量控制器精确控制并输出稳定的气流，气流大小满足模拟人体用力呼气量从最小值到最大值的过程。本专利技术通过采用分级校准的方式，采用相适应量程的流量控制器对气流进行测量，从而能有效降低相对误差，使得校准更为准确、可靠。本专利技术采用流量分级控制及测量方法，流量控制器本身具有固有的测量误差，量程越大误差就越大，采用分级测量目的在于用小量程来代替大量程，使测量误差尽可能小，测量值尽可能接近真实值，从而使流量值与电压值映射关系更为真实可靠。利用所述方法，可以将气流与电压建立一一映射关系，根据这种映射关系，采用积分运算以及相关数学算法可实时监测慢性呼吸疾病，例如：哮喘病、慢性阻塞性肺疾病的PEF、FEV1和FEV1%三个与哮喘病病情波动最为相关的参数。该方法流程简单，操作灵活，且成本低，性能稳定，具有可靠的校准精度。附图说明图1为本专利技术一种便携性慢性呼吸疾病监测设备校准装置的结构图；图2为本专利技术一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准方法工作流程图。具体实施方式以下结合附图和实例对本专利技术的具体实施作进一步说明，但本专利技术的实施和保护不限于此，以下若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。参照图1，一种便携性慢性呼吸疾病监测设备校准装置，包括：空压机，用于产生稳定的气源，模拟人体用力呼气所需要的气流；减压阀，用于降低空压机所产生气流的压力，将压力限定在后续设备耐压范围内；通道选择器，用于控制各个流量控制通道的开闭，选择合适的通道供校准装置使用；中央控制器，用于控制流量控制器的电磁阀开度以及通道选择器的通道开闭；第一流量控制器，量程为0～100LPM，精度为±2.5%满量程（±2.5LPM），用于控制流量值位于100LPM以下的气流；第二流量控制器，量程为0～200LPM，精度为±2.5%满量程（±5LPM），用于控制流量值位于100～200LPM范围内的气流；第三流量控制器，量程为0～500LPM，精度为±2.5%满量程（±12.5LPM），用于控制流量值位于200～500LPM范围内的气流；第四流量控制器，量程为0～800LPM，精度为±2.5%满量程（±20LPM），用于控制流量值位于500～800LPM范围内的气流。所述空压机的输出端通过减压阀连接至通道选择器的输入端，所述通道选择器的输出端与流量控制器组的输入端连接，所述中央控制器分别与通道选择器和流量控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准装置，其特征在于包括：空压机，用于产生稳定的气源，模拟人体用力呼气所需要的气流；减压阀，用于降低空压机所产生气流的压力，将压力限定在后续设备耐压范围内；通道选择器，用于控制各个流量控制通道的开闭，选择合适的通道供校准装置使用；中央控制器，用于控制流量控制器的电磁阀开度以及通道选择器的通道开闭；第一流量控制器，量程为0～100LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于100LPM以下的气流；第二流量控制器，量程为0～200LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于100～200LPM范围内的气流；第三流量控制器，量程为0～500LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于200～500LPM范围内的气流；第四流量控制器，量程为0～800LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于500～800LPM范围内的气流；所述空压机的输出端通过减压阀连接至通道选择器的输入端，所述通道选择器的输出端与流量控制器组的输入端连接，所述中央控制器分别与通道选择器和流量控制器组相连接。

【技术特征摘要】
1.一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准装置，其特征在于包括：空压机，用于产生稳定的气源，模拟人体用力呼气所需要的气流；减压阀，用于降低空压机所产生气流的压力，将压力限定在后续设备耐压范围内；通道选择器，用于控制各个流量控制通道的开闭，选择合适的通道供校准装置使用；中央控制器，用于控制流量控制器的电磁阀开度以及通道选择器的通道开闭；第一流量控制器，量程为0～100LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于100LPM以下的气流；第二流量控制器，量程为0～200LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于100～200LPM范围内的气流；第三流量控制器，量程为0～500LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于200～500LPM范围内的气流；第四流量控制器，量程为0～800LPM，精度为±2.5%满量程，用于控制流量值位于500～800LPM范围内的气流；所述空压机的输出端通过减压阀连接至通道选择器的输入端，所述通道选择器的输出端与流量控制器组的输入端连接，所述中央控制器分别与通道选择器和流量控制器组相连接。2.根据权利要求1所述的一种便携式慢性呼吸疾病监测设备校准装置，其特征在于所述流量控制器组包括第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器，所述通道选择器的第一输出端连接至第一流量控制器的输入端，所述通道选择器的第二输出端连接至第二流量控制器的输入端，所述通道选择器的第三输出端连接至第三流量控制器的输入端，所述通道选择器的第四输出端连接至第四流量控制器的输入端，所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器均与中央控制器连接。3.根据权利要求1所述的一种便携式慢性呼吸疾...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭珊山，吴朝晖，汪庆，林少奎，李斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44