CN104635813A - 一种自适应雾化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应雾化控制方法，属于雾化控制方法技术领域。本发明能根据不同用户的需求，通过温度传感器和流量传感器采集雾化药液的温度和喷雾量，采用模糊算法对接收到的信号进行模糊化处理后，按照模糊控制规则进行模糊判断，并根据判断结果来决定是否发送新的PWM 调制信号来控制输出的雾化液体温度和喷雾量。本发明能保证患者吸入更舒适、使输出的喷雾量更稳定，使治疗更准确，减少副作用，有利于病人的康复。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应雾化控制方法，属于雾化控制方法技术领域。
背景技术
雾化器，有时也称为喷雾器，是由液体生成细的喷雾或浮质的设备。雾化器的主要作用是提供含有溶解的或悬浮的颗粒药品的细的喷雾，患者通过吸入含有药物的喷雾治疗疾病。
申请号为201280064229.0 ，申请日为2012年10月9日专利申请公开了一种雾化器套件具有：壳体(100)，其包括压缩空气导入管(113)，在该压缩空气导入管(113)的上方前端部(113a)上形成有用于喷射压缩空气的喷嘴孔(115)，抽吸路径形成体(200H)，其形成将液体向上方前端部(113a)抽吸的抽吸路径(220)，并在喷嘴孔(115)的出口区域形成雾化部，流路形成体，其包括气溶胶排出口；抽吸路径(220)包括：第一抽吸路径(221)，其沿压缩空气导入管(113)的外周面(113b)向上方延伸，第二抽吸路径(222)，其在压缩空气导入管(113)的前端侧从抽吸路径(221)向喷嘴孔(115)侧延伸，包括用于喷出上述液体的吸液口(240)；在抽吸路径形成体(200H)的吸液口(240)的上方，设有沿朝向上方的方向而向抽吸路径(221)侧接近的上部倾斜面区域(270)。
申请号为201380007601.9， 申请日为2013年3月26日公开了一种便携式雾化装置，所述雾化装置包括电池外壳、雾化器、主体外壳、控制部及吸入量调节部。电池外壳用于存放电池，雾化器与电池进行电连接，该雾化器包括用于产生使原材料雾化热量的加热部件。主体外壳在电池外壳和雾化器之间与电池外壳、雾化器相结合。并且，控制部容纳设置在主体外壳的内部，与电池、加热部件进行电连接，并从电池接受电力，来控制向加热部件侧输出的输出信号。并且，吸入量调节部打开或关闭从外部通向雾化器侧的空气流入口来调节向雾化器侧流入的空气的量。
目前临床上使用的超声雾化器，只是通过调整电位器改变工作电流，来调整雾化量或是雾化液体温度。调整到多少，能使患者感觉更舒适，并没有一个标准。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种自适应雾化控制方法，它能根据不同用户的需求，采集雾化药液的温度和流量，采用模糊算法自动调整电路，使输出更稳定，使治疗更准确，减少副作用。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种自适应雾化控制方法，包括如下步骤：
（1） 根据患者的不同要求，通过乘法器预设温度值和喷雾量，由温度传感器探测出雾化液体的温度，经过A/D转换器后，将得到的数字信号与预设的温度值进行比较输出温度偏差信号；
（2） 流量传感器探测出雾化器喷雾量，经过A/D转换器后，将得到的数字信号与预设的温度值进行比较输出喷雾量偏差信号；
（3） 将温度偏差信号经过微分计算得到温度变化率信号，将喷雾偏差信号经过微分计算得到喷雾变化率信号，将上述两种信号输入模糊控制器；
（4） 模糊控制器经处理转换为PWM调制信号，并传递给超声雾化机构，超声雾化机构根据接收到的信号输出的雾化液体温度和喷雾量为确定值；
（5） 模糊控制器对接收到的信号进行模糊化处理后，按照模糊控制规则进行模糊判断，并根据判断结果来决定是否发送新的PWM 调制信号来控制输出的雾化液体温度和喷雾量。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述模糊判断的对象是预先设定的雾化液体温度和喷雾量和传感器实际检测到的雾化液体温度和喷雾量。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述预先设定的雾化液体温度和喷雾量和传感器实际检测到的雾化液体温度和喷雾量一致时，不发送新的PWM 调制信号；；两者不一致时，模糊控制器发送新的PWM 调制信号。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述超声雾化机构包括雾化片、功率驱动电路、可调节的RC振荡电路，可调节的RC振荡电路、功率驱动电路、雾化片和电源顺序连接。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述超声雾化机构还包括波形转换电路，所述波形转换电路分别和功率驱动电路、可调节的RC振荡电路连接。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述可调节的RC振荡电路的输出信号的一个扫描周期为50ms，该输出信号相邻频率差值为0.5KHz。
本发明所述一种自适应雾化控制方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1） 本发明采用模糊控制理论，不依赖于被控对象的精确数学模型。利用控制法则来描述系统变量间的关系。不用数值而用语言式的模糊变量来描述系统。简化系统设计的复杂性，特别适用于非线性、时变、滞后、模型不完全系统的控制。
（2） 本发明消除了传统控制过程中导致的波动问题，使雾化液体的温度和雾化量保持稳定，使患者在接收雾化治疗时，感觉更加舒适。
（3） 本发明采用了温度传感器和流量传感器对超声雾化器输出的雾气进行实时监控，使模糊控制器能根据雾化液体温度和单位时间内的喷雾量推断出最合理的控制模式，保证患者吸入更舒适使输出的雾量更稳定，使治疗更准确，减少副作用，有利于病人的康复。
（4） 本发明通过可调节的RC振荡电路，输出信号的频率不固定在某一具体的值，解决了超声雾化在雾化片老化过程中会产生频率偏移而造成雾化片难以工作在最佳震动状态的问题。
（5） 本发明的雾化部还包括波形转换电路，即输出的谐振频率信号可进行波形转换，可输出正弦波、三角波或方波等给雾化片，通过采集波形参数生成工作状态信号，再通过调整部提过雾化效果。
具体实施方式
下面对本发明创造做进一步详细说明。
一种自适应雾化控制方法，包括如下步骤：
（1） 根据患者的不同要求，通过乘法器预设温度值和喷雾量，由温度传感器探测出雾化液体的温度，经过A/D转换器后，将得到的数字信号与预设的温度值进行比较输出温度偏差信号；
（2） 流量传感器探测出雾化器喷雾量，经过A/D转换器后，将得到的数字信号与预设的温度值进行比较输出喷雾量偏差信号；
（3） 将温度偏差信号经过微分计算得到温度变化率信号，将喷雾偏差信号经过微分计算得到喷雾变化率信号，将上述两种信号输入模糊控制器；
（4） 模糊控制器经处理转换为PWM调制信号，并传递给超声雾化机构，超声雾化机构根据接收到的信号输出的雾化液体温度和喷雾量为确定值；
（5） 模糊控制器对接收到的信号进行模糊化处理后，按照模糊控制规则进行模糊判断，并根据判断结果来决定是否发送新的PWM 调制信号来控制输出的雾化液体温度和喷雾量。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述模糊判断的对象是预先设定的雾化液体温度和喷雾量和传感器实际检测到的雾化液体温度和喷雾量。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述预先设定的雾化液体温度和喷雾量和传感器实际检测到的雾化液体温度和喷雾量一致时，不发送新的PWM 调制信号；；两者不一致时，模糊控制器发送新的PWM 调制信号。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述超声雾化机构包括雾化片、功率驱动电路、可调节的RC振荡电路，可调节的RC振荡电路、功率驱动电路、雾化片和电源顺序连接。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述超声雾化机构还包括波形转换电路，所述波形转换电路分别和功率驱动电路、可调节的RC振荡电路连接。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述可调节的RC振荡电路的输出信号的一个扫描周期为50ms，该输出信号相邻频率差值为0.5KHz。
本发明采用模糊控制理论，不依赖于被控对象的精确数学模型。利用控制法则来描述系统变量间的关系。不用数值而用语言式的模糊变量来描述系统。简化系统设计的复杂性，特别适用于非线性、时变、滞后、模型不完全系统的控制。模糊控制器是一语言控制器，便于操作人员使用自然语言进行人机对话。模糊控制器是一种容易控制、掌握的较理想的非线性控制器，具有较佳的鲁棒性、适应性、强健性(Robustness)及较佳的容错性(Fault Tolerance)。
本发明消除了传统控制过程中导致的波动问题，使雾化液体的温度和雾化量保持稳定，使患者在接收雾化治疗时，感觉更加舒适。
本发明中的雾化装置采用超声雾化原理。超声波雾化器利用电子高频震荡（振荡频率为1.7MHz 或2.4MHz，超过人的听觉范围，该电子振荡对人体及动物绝无伤害），通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。与加热雾化方式比较，能源节省了90%。超声波雾化技术应用于医疗方面的基本原理：来自主电路板的振荡信号被大功率三极管进行能量放大，传递给超声晶片，超声波晶片把电能转化为超声波能量，超声波能量在常温下能把水溶性药物雾化成1um到5um的微小雾粒，以水为介质，利用超声定向压强将水溶性药液喷成雾状，借助内部风机风力，将药液喷入患者气道，再被患者吸入，直接作用于病灶，主要用于内科、外科、五官科、儿科等方面。
本发明采用了温度传感器和流量传感器对超声雾化器输出的雾气进行实时监控，使模糊控制器能根据雾化液体温度和单位时间内的喷雾量推断出最合理的控制模式，保证患者吸入更舒适使输出的雾量更稳定，使治疗更准确，减少副作用，有利于病人的康复。
本发明中检测部用来检测用户的呼吸的状态( 呼气、吸气)。并且，仅在吸气的情况下通过雾化部执行雾化。本实施方式中，例如可以通过压力传感器检测呼吸状态，通过不同的压力值判断用户是处于吸气状态还是处于呼气状态，避免了雾化资源的浪费。
本发明通过可调节的RC振荡电路，即输出信号的频率不固定在某一具体的值，解决了超声雾化在雾化片老化过程中会产生频率偏移而造成雾化片难以工作在最佳震动状态的问题。
所述可调节的RC振荡电路的输出信号的频率以等差数列的方式排列，不论该雾化片的当前谐振频率如何变化，总可以找到一个最佳的工作频率点。所述可调节的RC振荡电路的输出信号的一个扫描周期为50ms，该输出信号相邻频率差值为0.5KHz，因此在一个扫描周期内，雾化片均能有最佳的工作频率点，因此保证了雾化片可以工作在最佳震动状态。
本发明的雾化部还包括波形转换电路，即输出的谐振频率信号可进行波形转换，可输出正弦波、三角波或方波等给雾化片，通过采集波形参数生成工作状态信号，再通过调整部提过雾化效果。
Claims (6)
1.一种自适应雾化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据患者的不同要求，通过乘法器预设温度值和喷雾量，由温度传感器探测出雾化液体的温度，经过A/D转换器后，将得到的数字信号与预设的温度值进行比较输出温度偏差信号；
（2）采用流量传感器探测出雾化器喷雾量，经过A/D转换器后，将得到的数字信号与预设的温度值进行比较输出喷雾量偏差信号；
（3）将温度偏差信号经过微分计算得到温度变化率信号，将喷雾偏差信号经过微分计算得到喷雾变化率信号，将上述两种信号输入模糊控制器；
（4）采用模糊控制器将接收的信号经处理转换为PWM调制信号，并传递给超声雾化机构，超声雾化机构根据接收到的信号输出的雾化液体温度和喷雾量为确定值；
（5）模糊控制器对接收到的信号进行模糊化处理后，按照模糊控制规则进行模糊判断，并根据判断结果来决定是否发送新的PWM 调制信号来控制输出的雾化液体温度和喷雾量。
2.根据权利要求1所述的一种自适应雾化控制方法，其特征在于，所述模糊判断的对象是预先设定的雾化液体温度和喷雾量和传感器实际检测到的雾化液体温度和喷雾量。
3.根据权利要求1所述的一种自适应雾化控制方法，其特征在于，预先设定的雾化液体温度和喷雾量和传感器实际检测到的雾化液体温度和喷雾量一致时，不发送新的PWM 调制信号；；两者不一致时，模糊控制器发送新的PWM 调制信号。
4.根据权利要求1所述的一种自适应雾化控制方法，其特征在于所述超声雾化机构包括雾化片、功率驱动电路、可调节的RC振荡电路，可调节的RC振荡电路、功率驱动电路、雾化片和电源顺序连接。
5.根据权利要求4所述的一种自适应雾化控制方法，其特征在于所述超声雾化机构还包括波形转换电路，所述波形转换电路分别和功率驱动电路、可调节的RC振荡电路连接。
6.根据权利要求4所述的一种自适应雾化控制方法，其特征在于所述可调节的RC振荡电路的输出信号的一个扫描周期为50ms，该输出信号相邻频率差值为0.5KHz。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20150520 |