一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统技术方案

本发明专利技术属于医学设备技术领域，公开了一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端。本发明专利技术提供的利用所述呼吸动作信号采集，可以将人的呼吸动作信号传输给智能管理单元，智能管理单元根据该信号控制氧输出压力，使氧气输出与人的呼吸动作同步，最大限度避免了氧气的浪费；本发明专利技术利用呼吸过程中鼻腔内的温度变化规律，通过传感器采集获取人体呼吸时鼻腔内的压力信号，进而控制氧输出压力，最大程度地实现了氧气输出与人体呼吸的同步，最大限度避免了氧气的浪费。

An oxygen breathing machine control system based on Internet of things

The invention belongs to the technical field of medical equipment, and discloses a IOT based oxygen respirator ventilator control system, including: shell, LCD panel and oxygen detector, air inlet device, sealing connector and oxygen purification unit, a mobile terminal outlet, light battery and intelligent management unit, mobile phone. The invention provides the respiratory action signal acquisition, signal transmission can be breathing movements of the person to the intelligent management unit, intelligent control unit according to the control signal output of oxygen pressure, the oxygen output and synchronous breathing movements, the maximum to avoid the waste of oxygen; the invention utilizes the temperature variation inside the nasal cavity the process of respiration, the acquisition of the pressure inside the nasal cavity to obtain human respiratory signal by sensor, and then control the oxygen output pressure to maximize the oxygen output and human respiratory synchronization, the maximum to avoid the waste of oxygen gas.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统
本专利技术属于医学设备
，尤其涉及一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统。
技术介绍
随着医疗条件和科学技术的不断进步，氧疗(吸氧)这一原本在医院中才有的治疗方法逐渐得到广泛应用，甚至开始走入家庭。一般来说，目前的吸氧装置，只有流量调节和增加湿度的功能，氧气输出是连续的，在临床上氧疗时，氧气的输出是连续的，也就是说不论人是在吸气还是呼气，都不会停止，这种控制方法比较简便。但由于氧气的输送与呼吸没有达到同步，就使得大量氧气在人呼气时被浪费。这种浪费在院内等医疗条件较好的环境下是巨大的，但并不显著。然而在某些特殊环境下，如当产氧量本身就不是很充足、氧气缺乏的情况下，这些被浪费的氧气就显得弥足珍贵，目前传统的供氧方式就显得既不经济，也不科学。专利技术一种能够杜绝这种巨大浪费的控制系统，具有重大的社会效益和经济效益，而目前市场上尚无能够解决这种浪费的氧气输出控制系统。现有技术有：一种呼吸同步的氧气输出控制系统，包括呼吸动作信号采集模块、单片机以及由所述单片机控制开闭的氧输出气阀，所述呼吸动作信号采集模块与所述单片机相连。所述氧输出气阀的出气口与呼吸面罩相连，呼吸动作信号采集模块包括设置于呼吸面罩内的温度传感器。所述氧输出气阀的进气口连接有气体存储装置，氧输出气阀通过气体存储装置与氧气输送管道相连。呼吸同步的氧气输出控制系统的控制方法，包括以下步骤：当使用呼吸面罩进行吸氧时，所述单片机根据呼吸动作信号采集模块采集的信号判断人的呼吸动作，若为吸气动作，则单片机控制氧输出气阀开启，若为呼气动作，则单片机控制氧输出气阀关闭。由所述单片机控制设置于呼吸面罩内的温度传感器对鼻腔内的温度进行连续采集，单片机根据温度传感器采集的温度信号对人的呼吸动作进行判断，当判断人吸气时，单片机输出控制信号控制所述氧输出气阀开启，当判断人呼气时，单片机输出控制信号控制所述氧输出气阀关闭。所述温度传感器的输出信号经过放大器放大，然后再经低通滤波之后送入单片机中。综上所述，现有技术存在的问题是：没有结合物联网进行远程控制，自动控制能力差，获得的数据偏差较大，不能准确控制氧气呼吸机的输出压力与患者需求匹配。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统。本专利技术是这样实现的，一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，所述基于物联网的氧气呼吸机控制系统包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端；所述的呼吸器外壳环绕于鼻的上部，左右两侧有挂耳，呼吸器外壳上设置有光电池和智能管理单元、液晶面板和氧气检测器；呼吸器外壳上部设置有用于呼吸氧气的进风口，进风口处设置有氧气净化单元；呼吸器外壳通过密封连接件配合将氧气净化单元密封并通向一侧对着鼻孔的出风口；所述进风口包括扣合盖和导风管；所述的扣合盖设置在进风口的外部前端，所述的导风管设置在扣合盖的后侧；所述的氧气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与氧气呼吸机连接的数据读取模块；所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的氧气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块；所述传感器模块包括用于检测进风口进氧压力的进氧压力传感器和用于检测氧气呼吸机排放压力的排氧传感器；所述氧气呼吸机传感器和排氧传感器均通过信号线连接所述微控制器；所述进氧压力传感器的量测模型如下：A为进氧压力传感器；YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为进氧压力传感器对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为进氧压力传感器在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为进氧压力传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；所述微控制器的信号检测与信道的估计方法包括：步骤一，随机初始化矩阵设δ(0)＝∞，i＝1；步骤二，利用按照式更新矩阵X；步骤三，利用按照式更新矩阵H(SRD)；步骤四，计算步骤五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10-6，则迭代结束；否则另i＝i+1，程序调至步骤二；其中，i表示迭代次数，由于矩阵C已知，估计矩阵与原矩阵H(SRD)、X之间只存在尺度模糊，该尺度模糊可以通过标准化的方式消除；此时，所估计的信号所述显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路；传感器模块用于氧气压力检测并根据检测的氧气压力结果输出对应的检测信号到微控制器；所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制显示模块显示所检测到的氧气压力并可在检测到的氧气压力较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；所述的手机检测模块包括与所述的氧气净化单元连接的用于无线分享手机移动终端数据的手机数据分享模块；所述的手机检测模块的计算信号频谱Smr(f)具体包括：1)对基带信号smr(t)采样，确定信号时域采样后信号sNm(k)，其中采样后信号索引k＝0,1,…fsm-1，数据长度Nm表示按照以下公式进行计算：Nm＝fsm×τm；fsm表示接收到雷达信号采样率，τm表示信号时宽；2)最大采样点数Nmax，对信号时域采样后信号根据数据长度Nm后向补零得到补零后数据下标N′m表示补零后数据长度，补零的长度Lcomp计算按照以下公式进行：Lcomp＝fsm×△Tmax-Nm；3)对补零后数据做傅里叶变换得到的各信号频谱Smr(f)；所述的数据读取模块包括：网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；所述的数据读取模块还包括：与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；所述的氧气净化单元包括过滤单元，吸附脱附单元；所述过滤单元在空气的流动方向上依次包括粗效过滤网、HEPA高效过滤网及静电驻极过滤网；所述吸附单元至少包括两层吸附介质层；所述的智能管理单元与所述的液晶面板、氧气检测器、进风装置、氧气净化单元、光电池连接；且设置有手机端APP数据接收模块；所述光电池包括转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述基于物联网的氧气呼吸机控制系统包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端；所述的呼吸器外壳环绕于鼻的上部，左右两侧有挂耳，呼吸器外壳上设置有光电池和智能管理单元、液晶面板和氧气检测器；呼吸器外壳上部设置有用于呼吸氧气的进风口，进风口处设置有氧气净化单元；呼吸器外壳通过密封连接件配合将氧气净化单元密封并通向一侧对着鼻孔的出风口；所述进风口包括扣合盖和导风管；所述的扣合盖设置在进风口的外部前端，所述的导风管设置在扣合盖的后侧；所述的氧气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与氧气呼吸机连接的数据读取模块；所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的氧气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块；所述传感器模块包括用于检测进风口进氧压力的进氧压力传感器和用于检测氧气呼吸机排放压力的排氧传感器；所述氧气呼吸机传感器和排氧传感器均通过信号线连接所述微控制器；所述进氧压力传感器的量测模型如下：A为进氧压力传感器；Y...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述基于物联网的氧气呼吸机控制系统包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端；所述的呼吸器外壳环绕于鼻的上部，左右两侧有挂耳，呼吸器外壳上设置有光电池和智能管理单元、液晶面板和氧气检测器；呼吸器外壳上部设置有用于呼吸氧气的进风口，进风口处设置有氧气净化单元；呼吸器外壳通过密封连接件配合将氧气净化单元密封并通向一侧对着鼻孔的出风口；所述进风口包括扣合盖和导风管；所述的扣合盖设置在进风口的外部前端，所述的导风管设置在扣合盖的后侧；所述的氧气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与氧气呼吸机连接的数据读取模块；所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的氧气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块；所述传感器模块包括用于检测进风口进氧压力的进氧压力传感器和用于检测氧气呼吸机排放压力的排氧传感器；所述氧气呼吸机传感器和排氧传感器均通过信号线连接所述微控制器；所述进氧压力传感器的量测模型如下：A为进氧压力传感器；YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为进氧压力传感器对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为进氧压力传感器在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为进氧压力传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；所述微控制器的信号检测与信道的估计方法包括：步骤一，随机初始化矩阵设δ(0)＝∞，i＝1；步骤二，利用按照式更新矩阵X；步骤三，利用按照式更新矩阵H(SRD)；步骤四，计算步骤五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10-6，则迭代结束；否则另i＝i+1，程序调至步骤二；其中，i表示迭代次数，由于矩阵C已知，估计矩阵与原矩阵H(SRD)、X之间只存在尺度模糊，该尺度模糊可以通过标准化的方式消除；此时，所估计的信号所述显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路；传感器模块用于氧气压力检测并根据检测的氧气压力结果输出对应的检测信号到微控制器；所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制显示模块显示所检测到的氧气压力并可在检测到的氧气压力较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；所述的手机检测模块包括与所述的氧气净化单元连接的用于无线分享手机移动终端数据的手机数据分享模块；所述的手机检测模块的计算信号频谱Smr(f)具体包括：1)对基带信号smr(t)采样，确定信号时域采样后信号其中采样后信号索引k＝0,1,…fsm-1，数据长度Nm表示按照以下公式进行计算：Nm＝fsm×τm；fsm表示接收到雷达信号采样率，τm表示信号时宽；2)最大采样点数Nmax，对信号时域采样后信号根据数据长度Nm后向补零得到补零后数据下标N′m表示补零后数据长度，补零的长度Lcomp计算按照以下公式进行：Lcomp＝fsm×△Tmax-Nm；3)对补零后数据做傅里叶变换得到的各信号频谱Smr(f)；所述的数据读取模块包括：网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；所述的数据读取模块还包括：与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞彩苓，
申请(专利权)人：庞彩苓，
类型：发明
国别省市：山东,37