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CN115212397A - 呼吸机的风机升降压控制方法及装置 - Google Patents

呼吸机的风机升降压控制方法及装置 Download PDF

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CN115212397A
CN115212397A CN202110427317.3A CN202110427317A CN115212397A CN 115212397 A CN115212397 A CN 115212397A CN 202110427317 A CN202110427317 A CN 202110427317A CN 115212397 A CN115212397 A CN 115212397A
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CN
China
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pressure
fan
blower
value
module
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Application number
CN202110427317.3A
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何光强
赵荣建
方震
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Zhongke Guangli Nanjing Medical Electronic Technology Co ltd
Nanjing Runnan Medical Electronic Research Institute Co ltd
Original Assignee
Zhongke Guangli Nanjing Medical Electronic Technology Co ltd
Nanjing Runnan Medical Electronic Research Institute Co ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提出的呼吸机的风机升降压控制方法，包括S301：根据泄漏量建立患者端的压力修正值的多项拟合公式；S302：读取温湿压及差压流量传感器值，对流量补偿校正；S303：呼吸切换状态识别；S304：在吸气状态时，进行升压控制；S305：在呼气状态时，进行降压控制。还提出风机升降压控制装置，包括风机控制模块、温湿压传感器、安全阀、压力传感器、差压传感器、泄露模块、气路。该方法及装置主要避免原先吸气转换为呼气时采用惯性转动的情况，呼气到吸气状态切换的压力上升时间慢，以及在呼吸切换过程中可能出现气流过冲现象。

Description

呼吸机的风机升降压控制方法及装置
技术领域
本发明涉及医疗设备及医疗设备的控制方法领域，具体涉及呼吸机的风机升降压控制方法及装置。
背景技术
呼吸机(ventilator)用于代替、控制或改变人体自主呼吸运动、借助该机械装置建立外界环境和人体肺内的气压差，从而增强患者的呼吸动作,减少呼吸肌的负荷。当患者具有自主呼吸能力时，呼吸机做功少于患者，此时呼吸机提供辅助支持通气模式，评估该模式通气效果的一个关键指标是人机同步性。人机同步性反映患者和呼吸机在吸气和呼气状态切换时的匹配程度，人机的不同步会导致机械通气时间延长、患者舒适度降低、隔膜肌损伤的风险增加。
呼吸机的人机同步性影响因素包括临床设置辅助支持压力大小、呼吸触发灵敏度设置以及压力控制性能等，以上的临床设置或呼吸机的压力调控还受到气路发生泄露、患者分泌物、气路阻塞等外部干扰影响。
其中压力控制作为反映人机同步性能的关键项，它的调控优劣显得尤为重要；现有的技术(专利号103977491A)公布了一种用于改善CPAP舒适性的方法和装置，在吸气转换为呼气时断电使得电机惯性转动；从呼气转换为吸气时增加电机转速，使得气道达到适合吸气的更高压力；
上述情况存在的问题是吸气转换为呼气时采用惯性转动，由于电机的惯性大使得下降速度慢，影响呼气过程；从呼气到吸气状态切换的压力上升时间不够快；在呼吸切换过程中可能出现气流过冲现象；且在现有技术中并未考虑气路外部干扰例如泄露、阻塞等的影响，在患者使用过程中增加了呼吸不同步的可能性。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提出一种呼吸机的风机升降压控制方法及装置，其通过综合气路外部干扰数据，在呼气控制过程中更加配合患者呼气过程，在吸气控制过程中也更加符合吸气的增压幅度，总体上实现与患者的呼吸保持同步性较高的目的。
为了实现上述目的，本发明的一种呼吸机的风机升降压控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
S301：根据口鼻面罩端泄漏量的大小建立患者端的压力修正值的多项拟合公式；
S302：读取温湿压及差压流量传感器值，对流量补偿校正；
S303：呼吸切换状态识别；
S304：在吸气状态时，进行升压控制；
S305：在呼气状态时，进行降压控制；
S306：监测压力值小于P_HighValue的判断；当监测的压力值小于P_HighValue时，表示压力在安全界限且患者舒适的范围内，此时执行S307步骤；否则执行S308步骤；
S307，返回S301步骤执行：往返执行循环以周期性的辅助患者通气；
S308，安全阀泄气，发出警报并停止呼吸机运行。
进一步地，多项拟合公式为：
Pr＝C1*Q^3+C2*Q^2+C3*Q+C4
其中，C1、C2、C3、C4分别为实验获得的4项系数，Q为泄露量值，Pr为患者端的压力修正值。
进一步地，S302中，补偿公式为：
Figure BDA0003030040200000031
其中，C1为T0℃、P0压力下的水蒸气密度，ρ0、T0、P0分别为T0℃、P0压力下气体密度、绝对温度、绝对压力，Z为气体压缩系数，ρ1、T1、P1分别为T1℃、P1压力下气体密度、绝对温度、绝对压力，F0表示校正之前的流量、F1表示校正之后的流量。
S303中，设置吸气和呼气触发灵敏度，获得吸气流量等级Fin_TH，呼气流量等级Fex_TH，对校正后的流量F1进行移动平均滤波处理，得到处理后流量信号F1_Pre；当F1_Pre大于Fin_TH时判定为吸气开始，并进入吸气状态；当F1_Pre小于Fex_TH时判定为呼气开始，并进入呼气状态。
进一步地，S304包括以下步骤：
S3041：读取用户设定的呼吸机升压时间Trise、吸气压力值IPAP,修正设定压力为IPAP_Pr，修正后的吸气压力值IPAP_Pr为：
IPAP_Pr＝IPAP+Pr；
S3042：T1时间内，依据吸气压力值IPAP、呼气压力值EPAP的差值因子，风机执行加加速控制，加速方式为：
Blower_in＝Blower_in+(p1E0 2+p2E0+p3)*Kp*(Ek-Ek-1)+(g1E0 2+g2E0+g3)*Ki*Ekt<T1，Blower_in<＝Blower_in_TH
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，起始时刻风机输入控制电压为零值，随着公式迭代，将在T1时间内且小于风机的输入设定阈值Blower_in_TH内逐渐累加；Kp为比例系数，Ki为积分系数，p1,p2,p3和g1,g2,g3为常数项，吸气压力值IPAP、呼气压力值EPAP的差值因子为E0,实际的监测气道压力和设定压力修正值IPAP_Pr的差表示为Ek，Ek-1表示为上一次实际监测的气道压力值和设定压力修正值IPAP_Pr的差，其中T1值的选取取决于设置的升压时间Trise，随着Trise的减小T1将增加。
S3043：Trise-T1时间内，结合IPAP拟合模型计算的风机输入值PWM_M，风机执行减加速控制使得压力达到设定压力修正值IPAP_Pr,减加速控制方式采用：
Blower_in＝Blower_in+Kp2*(Ek-Ek-1)+Ki2*EkBlower_in<＝PWM_M+Th
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，起始时刻风机输入控制电压为S3042中的T1时刻的风机输入控制电压值，Kp2为比例系数，Ki2为积分系数。
进一步地，S305包括以下步骤，
S3051:读取用户设定的呼吸机降压时间Tfall、呼气压力值EPAP,修正设定压力为EPAP_Pr:呼气压力EPAP_Pr修正为:EPAP_Pr＝EPAP+Pr。
S3052：在T2时间内，风机执行一级减速控制：一级减速控制方式：施加反向风机输入信号或开启电流耗散电阻的通路，使得风机实现较快的下降速度，反向风机输入信号的形式为：
Blower_in＝At*E0
其中的Blower_in表示为在T2时间内随着时间变化的风机控制输入值，A为负常数，E0为IPAP和EPAP的差值因子。
S3053：结合IPAP拟合模型计算的风机输入值PWM_N,风机执行二级减速控制使压力达到设定压力修正值EPAP_Pr：风机输入值PWM_N＝f(EPAP_Pr)，二级减速方式为：
Blower_in＝Blower_in+Kp3*(Gk-Gk-1)+Ki3*GkBlower_in>＝PWM_N-Th
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，随着公式迭代，将在Tfall-T2时间内且大于风机的输入值PWM_N-Th内逐渐递减，其中的Th为设置的阈值，实际的监测气道压力和设定压力修正值EPAP_Pr的差表示为Gk,上一次实际的监测气道压力和设定压力修正值EPAP_Pr的差表示为Gk-1,Kp3为比例系数，Ki3为积分系数。
还提出风机升降压控制装置，包括风机控制模块、温湿压传感器、安全阀、压力传感器、差压传感器、泄露模块、气路，风机控制模块和压力传感器、差压流量传感器、温湿压传感器、安全阀、泄露模块均电性连接，风机控制模块、温湿压传感器、安全阀、压力传感器、差压传感器、泄露模块均和气路通过管道连接。
进一步地，风机控制模块由电源、主控制器、过流保护模块、母线电流检测模块、PWM整形模块、霍尔检测处理模块、风机驱动模块、H桥驱动模块、风机组成，电源、过流保护模块、母线电流检测模块、PWM整形模块、霍尔检测处理模块均与主控制器电性连接，风机驱动模块与PWM整形模块、母线电流检测模块、H桥驱动模块电性连接，风机与H桥驱动模块以及霍尔检测处理模块电性连接。
有益效果：结合了泄漏量，对呼吸机的吸气以及呼气阶段的压力进行调整，避免原先吸气转换为呼气时采用惯性转动的情况，呼气到吸气状态切换的压力上升时间慢，在呼吸切换过程中可能出现气流过冲现象。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。
图1是本发明首选实施方式的呼吸机的风机升降压控制方法的流程图；
图2是呼吸机的风机升降压控制装置的结构示意图；
图3是风机控制模块的结构示意图。
附图标记：1、风机控制模块；2、温湿压传感器；4、安全阀；3、压力传感器；7、差压传感器；6、泄露模块；5、气路；100、电源；101、主控制器；102、过流保护模块；103、母线电流检测模块；104、PWM整形模块；105:霍尔检测处理模块；106、风机驱动模块；107、H桥驱动模块；108、风机。
具体实施方式
下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明首选实施方式的呼吸机的风机升降压控制方法，包括以下步骤。
S301：监测泄漏量的大小，利用泄漏量的大小建立患者端的压力修正值的多项拟合公式。
因为泄露量的大小影响最终输送到患者口鼻面罩端的压力大小，通过实验记录不同泄露量大小对应患者端的压力修正值，建立多项拟合公式：
Pr＝C1*Q^3+C2*Q^2+C3*Q+C4
其中，C1、C2、C3、C4为实验获得的4项常系数，Q为泄漏量，Pr为患者端的压力修正值。
S302：读取温湿压及差压流量传感器值，对流量补偿校正。补偿公式为：
Figure BDA0003030040200000061
其中，C1为T0℃、P0压力下的水蒸气密度，是已知的常数值，ρ0、T0、P0为T0℃、P0压力下气体密度、绝对温度、绝对压力，均为常数值，H为气体绝对湿度，Z为气体压缩系数，在已知绝对温度、绝对压力以及气体密度以后，可以通过现有公式计算，获知气体绝对湿度以及气体压缩系数。ρ1、T1、P1为T1℃、P1压力下气体密度、绝对温度、绝对压力，F0表示校正之前的流量、F1表示校正之后的流量。
S303：呼吸切换状态识别。
第一步，设置呼吸机的吸气和呼气触发灵敏度值，分别为吸气流量等级Fin_TH，呼气流量等级Fex_TH。
第二步，将前述呼吸机管道内补偿后的气体流量F1通过平均滤波法处理后得到处理后的流量信号F1_Pre，将F1_Pre与吸气流量等级Fin_TH，呼气流量等级Fex_TH进行对比。
当F1_Pre大于Fin_TH时判定为吸气开始，呼吸机进入吸气状态；当F1_Pre小于Fex_TH时判定为呼气开始，呼吸机进入呼气状态。
由上述内容可知，呼吸机的吸气、呼气状态，由最初的气管内流量F0控制，且是受补偿后气管内的流量F1直接控制。
S304：呼吸机根据S303判断患者处于吸气状态，给患者吸气压力补偿，即呼吸机进行升压控制。
具体表现为以下步骤：
S3041：读取给患者设定的呼吸机升压时间Trise、吸气压力值IPAP。根据吸气压力值IPAP作出压力修正，吸气压力修正为：
IPAP_Pr＝IPAP+Pr，
其中Pr为S301中所表述的压力修正值。由此可知，对呼吸机的吸气压力控制，是结合了患者端泄漏量大小，使呼吸机吸气压力补偿后的值更加地贴合患者原先的吸气压力。
S3042：T1时间内，依据IPAP(吸气压力值)和EPAP(呼气压力值)的差值因子，风机执行加加速控制，风机的加速控制采用如下的加速方式：
Blower_in＝Blower_in+(p1E0 2+p2E0+p3)*Kp*(Ek-Ek-1)+(g1E0 2+g2E0+g3)*Ki*Ekt<T1，Blower_in<＝Blower_in_TH
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，起始时刻风机输入控制电压为零值，随着公式迭代，将在T1时间内且小于风机的输入设定阈值Blower_in_TH内逐渐累加；Kp为比例系数，Ki为积分系数，p1,p2,p3和g1,g2,g3为常数项，IPAP和EPAP的差值因子表示为E0,实际的监测气道压力和设定压力修正值IPAP_Pr的差表示为Ek，Ek-1表示为上一次实际监测的气道压力值和设定压力修正值IPAP_Pr的差，其中T1值的选取取决于设置的升压时间Trise，随着Trise的减小T1将增加。
由上述表述可知，风机的加速控制也是结合了压力修正值IPAP_Pr，而压力修正值IPAP_Pr也是结合了泄漏量来计算的，所以风机的加速控制整体结合了泄漏量来计算，这样就会更加贴合患者的吸气状态，与患者的吸气压力同步性更高。
S3043：Trise-T1时间内，结合IPAP拟合模型计算的风机输入值PWM_M，风机执行减加速控制使得压力达到设定压力修正值IPAP_Pr。
结合实验数据获得在风机输入PWM下，气路监测压力随着时间的关系，多组不同PWM实验下获得多组关系曲线，多组曲线拟合建立函数关系式即可获得PWM_M＝f(IPAP_Pr)。具体地，减加速控制方式采用：
Blower_in＝Blower_in+Kp2*(Ek-Ek-1)+Ki2*Ek t<Trise-T1，Blower_in<＝PWM_M+Th
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，起始时刻风机输入控制电压为S3042中T1时刻的风机输入控制电压值，随着公式迭代，将在Trise-T1时间内且小于风机的输入值PWM_M+Th内逐渐累加，其中的Th为设置的阈值，Kp2为比例系数，Ki2为积分系数。
由S3042和S3043中可知，在Trise时间内，共分为两段，T1时间内为第一段，Trise-T1时间内为第二段，两段采用的风机的加速方式不同，目的在于，一、T1时间内的加速可以更加地贴合患者呼吸时的吸气压力需求；二、Trise-T1时间内做减加速控制，使得吸气末端压力平稳达到设定值并用于迎合呼气过程到来时呼吸机的呼气控制，避免在呼吸切换过程中可能出现气流过冲现象。
S305：呼吸机根据S303判断患者处于呼气状态，开始降压控制。
具体表现在以下步骤
S3051，读取用户设定的呼吸机降压时间Tfall、呼气压力值EPAP,修正设定压力为EPAP_Pr:所述的呼气压力修正为：
EPAP_Pr＝EPAP+Pr。
呼吸机降压压力修正与加压步骤相类似，同样受泄漏量的控制。Pr为S301中所表述的压力修正值。
S3052：在T2时间内，风机执行一级减速控制。一级减速控制方式是施加反向风机输入信号或开启电流耗散电阻的通路，使得风机实现较快的下降速度，反向风机输入信号的形式为：
Blower_in＝At*E0，t<T2 Blower_in<PWM_M
其中的Blower_in表示为在T2时间内随着时间变化的风机控制输入值，且该值小于PWM_M，其中PWM_M＝f(IPAP_Pr)；A为负常数，E0为IPAP和EPAP的差值因子。
S3053，Tfall-T2时间内，结合IPAP拟合模型计算的风机输入值PWM_N,风机执行二级减速控制使压力达到设定压力修正值EPAP_Pr，风机输入值PWM_N＝f(EPAP_Pr)，二级减速方式为：
Blower_in＝Blower_in+Kp3*(Gk-Gk-1)+Ki3*Gk t<Tfall-T2，
Blower_in>＝PWM_N-Th
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，起始时刻风机输入控制电压为Blower_in(T2)，随着公式迭代，将在Tfall-T2时间内且风机的输入值大于PWM_N-Th内逐渐递减，其中的Th为设置的阈值，Kp3为比例系数，Ki3为积分系数。实际的监测气道压力和设定压力修正值EPAP_Pr的差表示为Gk,上一次实际的监测气道压力和设定压力修正值EPAP_Pr的差表示为Gk-1。
由上述表述可知，在呼吸机呼气阶段，本发明共有两段压力调整方式：第一段，在T2时间内风机做反向降速，目的在于呼吸机快速辅助排气；第二阶段，在Tfall-T2时间内，做减速排气，目的在于，可以迎合下一个阶段的吸气增压，使切换成吸气状态后的呼吸机可以快速增压；也用于避免在呼吸切换过程中可能出现气流过冲现象。
本发明与现有技术中呼吸机的增压和降压采用惯性的方式相比，将泄漏量作为了一个参考数据，并对呼吸机呼气过程作出主动地辅助，更容易与患者呼吸同步，也在吸气阶段作出两段不同的增压，避免了呼吸过程切换造成的气流过冲现象。
S306：监测压力值小于P_HighValue的判断。当监测的压力值小于P_HighValue(压力安全舒适最大值)时，表示压力在安全界限且患者舒适的范围内，此时执行S307步骤；否则执行S308步骤。
S307，返回S301步骤执行。往返执行循环以周期性的辅助患者通气。
S308，安全阀泄气，发出警报并停止呼吸机运行。
本发明还提出呼吸机的风机升降压控制装置，包括风机控制模块1、温湿压传感器2、安全阀4、压力传感器3、差压传感器7、泄露模块6、气路5；风机控制模块1和压力传感器3、差压流量传感器、温湿压传感器2、安全阀4、泄露模块6均采用电性连接方式，风机控制模块1、温湿压传感器2、安全阀4、压力传感器3、差压传感器7、泄露模块6均与气路5模块使用管路连接。
温湿压传感器2采集气路5模块中实时的环境数据，包括温度、湿度、压强，具体地，可为BME280、BMP280或温湿压分立模块(MPL3150A2、SHT20)的集成。
差压流量传感器读取节流件两端的压差，节流件和气路5管道以旁路的连接方式，通过差压和流量的拟合模型计算气路5中实时的流量。
温湿压传感器2的数据用于补偿差压流量传感器实时监测的流量以获得实际工作状况下较为准确的流量值。
压力传感器3实时读取气路5中的相对压力值，该相对压力值进一步地通过泄露模块6的监测值进行修正，修正后的压力真实反映了气体到达患者口鼻面罩端的压力大小。
泄露模块6通过监测气路5中实时的泄露量，具体地，通过在气路5末端安装流量监测单元，计算流量的积分，并和差压流量传感器的流量积分进行差值运算以获得泄露量大小，该泄露量和实时压力建立多项拟合关系式，通过拟合模型换算出实际患者端需要增加或减少的压力值。
安全阀4具有机械式自动泄气和电磁开关功能，在压力超过阈值时机械装置动作使得气体分流，当风机控制模块1监测的压力值在一定时间内依然大于阈值后电磁开关阀开启，使得气体完全从安全阀4出口排出。
风机控制模块1由电源100、主控制器101、过流保护模块102、母线电流检测模块103、PWM整形模块104、霍尔检测处理模块105、风机驱动模块106、H桥驱动模块107、风机108组成。
主控制器101产生六路互补PWM信号，经过PWM整形模块104滤除干扰信号获得纯净的PWM信号，该信号经过风机驱动模块106内部的时序控制逻辑变换并驱动H桥驱动模块107内MOS管的导通关断；霍尔检测处理模块105安装于风机108内部用于检测风机108的转速测量信号，主控器依据霍尔传感器产生的3相转速信号定位风机108内部转子所处的位置并驱动H桥驱动模块107内MOS管的导通顺序，实现风机108按照指定的方向运转，其中风机108的运转速度由主控制器101内部产生的6路PWM的频率决定；母线电流检测模块103检测流过风机3相绕组的总电流，用于风机108转矩波动的抑制；过流保护模块102通过调节电阻值大小实现电流阈值的设置，当风机108运转电流超过设置的电流阈值时关断风机控制模块1，使得风机停止运转；电源100模块为整个系统供电，满足传感器、安全阀4、风机108所使用不同电压电流的需求，电源100模块要求能提供较大的瞬间电流。
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (8)

1.一种呼吸机的风机升降压控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
S301：根据口鼻面罩端泄漏量的大小建立患者端的压力修正值的多项拟合公式；
S302：读取温湿压及差压流量传感器值，对流量补偿校正；
S303：呼吸切换状态识别；
S304：在吸气状态时，进行升压控制；
S305：在呼气状态时，进行降压控制；
S306：监测压力值小于P_HighValue的判断；当监测的压力值小于P_HighValue时，表示压力在安全界限且患者舒适的范围内，此时执行S307步骤；否则执行S308步骤；
S307，返回S301步骤执行：往返执行循环以周期性的辅助患者通气；
S308，安全阀泄气，发出警报并停止呼吸机运行。
2.根据权利要求1所述的呼吸机的风机升降压控制方法，其特征在于，S301中，所述多项拟合公式为：
Pr＝C1*Q^3+C2*Q^2+C3*Q+C4
其中，C1、C2、C3、C4分别为实验获得的4项系数，Q为泄露量值，Pr为患者端的压力修正值。
3.根据权利要求1所述的呼吸机的风机升降压控制方法，其特征在于，S302中，补偿公式为：
Figure FDA0003030040190000011
其中，C1为T0℃、P0压力下的水蒸气密度，ρ0、T0、P0分别为T0℃、P0压力下气体密度、绝对温度、绝对压力，Z为气体压缩系数，ρ1、T1、P1分别为T1℃、P1压力下气体密度、绝对温度、绝对压力，F0表示校正之前的流量、F1表示校正之后的流量。
4.根据权利要求3所述的呼吸机的风机升降压控制方法，其特征在于，S303中，设置吸气和呼气触发灵敏度，获得吸气流量等级Fin_TH，呼气流量等级Fex_TH，对校正后的流量F1进行移动平均滤波处理，得到处理后流量信号F1_Pre；当F1_Pre大于Fin_TH时判定为吸气开始，并进入吸气状态；当F1_Pre小于Fex_TH时判定为呼气开始，并进入呼气状态。
5.根据权利要求4所述的呼吸机的风机升降压控制方法，其特征在于，所述S304包括以下步骤：
S3041：读取用户设定的呼吸机升压时间Trise、吸气压力值IPAP,修正设定压力为IPAP_Pr，所述修正后的吸气压力值IPAP_Pr为：
IPAP_Pr＝IPAP+Pr；
S3042：T1时间内，依据吸气压力值IPAP、呼气压力值EPAP的差值因子，风机执行加加速控制，加速方式为：
Blower_in＝Blower_in+(p1E0 2+p2E0+p3)*Kp*(Ek-Ek-1)+(g1E0 2+g1E0+g3)*Ki*Ekt<T1，Blower_in<＝Blower_in_TH
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，起始时刻风机输入控制电压为零值，随着公式迭代，将在T1时间内且小于风机的输入设定阈值Blower_in_TH内逐渐累加；Kp为比例系数，Ki为积分系数，p1,p2,p3和g1,g2,g3为常数项，吸气压力值IPAP、呼气压力值EPAP的差值因子为E0,实际的监测气道压力和设定压力修正值IPAP_Pr的差表示为Ek，Ek-1表示为上一次实际监测的气道压力值和设定压力修正值IPAP_Pr的差，其中T1值的选取取决于设置的升压时间Trise，随着Trise的减小T1将增加。
S3043：Trise-T1时间内，结合IPAP拟合模型计算的风机输入值PWM_M，风机执行减加速控制使得压力达到设定压力修正值IPAP_Pr,减加速控制方式采用：
Blower_in＝Blower_in+Kp2*(Ek-Ek-1)+Ki2*EkBlower_in<＝PWM_M+Th
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，起始时刻风机输入控制电压为S3042中所述的T1时刻的风机输入控制电压值，Kp2为比例系数，Ki2为积分系数。
6.根据权利要求4所述的呼吸机的风机升降压控制方法，其特征在于，所述S305包括以下步骤，
S3051:读取用户设定的呼吸机降压时间Tfall、呼气压力值EPAP,修正设定压力为EPAP_Pr:所述的呼气压力EPAP_Pr修正为:EPAP_Pr＝EPAP+Pr。
S3052：在T2时间内，风机执行一级减速控制：所述的一级减速控制方式：施加反向风机输入信号或开启电流耗散电阻的通路，使得风机实现较快的下降速度，反向风机输入信号的形式为：
Blower_in＝At*E0
其中的Blower_in表示为在T2时间内随着时间变化的风机控制输入值，A为负常数，E0为IPAP和EPAP的差值因子。
S3053：结合IPAP拟合模型计算的风机输入值PWM_N,风机执行二级减速控制使压力达到设定压力修正值EPAP_Pr：风机输入值PWM_N＝f(EPAP_Pr)，二级减速方式为：
Blower_in＝Blower_in+Kp3*(Gk-Gk-1)+Ki3*GkBlower_in>＝PWM_N-Th
其中，Blower_in表示风机输入控制电压，随着公式迭代，将在Tfall-T2时间内且大于风机的输入值PWM_N-Th内逐渐递减，其中的Th为设置的阈值，实际的监测气道压力和设定压力修正值EPAP_Pr的差表示为Gk,上一次实际的监测气道压力和设定压力修正值EPAP_Pr的差表示为Gk-1，Kp3为比例系数，Ki3为积分系数。
7.用于权利要求1-6任意一项所述的呼吸机的风机升降压控制方法的风机升降压控制装置，其特征在于，包括风机控制模块、温湿压传感器、安全阀、压力传感器、差压传感器、泄露模块、气路，所述风机控制模块和压力传感器、差压流量传感器、温湿压传感器、安全阀、泄露模块均电性连接，所述风机控制模块、温湿压传感器、安全阀、压力传感器、差压传感器、泄露模块均和气路通过管道连接。
8.根据权利要求7所述的风机升降压控制装置，其特征在于，所述风机控制模块由电源、主控制器、过流保护模块、母线电流检测模块、PWM整形模块、霍尔检测处理模块、风机驱动模块、H桥驱动模块、风机组成，所述电源、过流保护模块、母线电流检测模块、PWM整形模块、霍尔检测处理模块均与主控制器电性连接，所述风机驱动模块与PWM整形模块、母线电流检测模块、H桥驱动模块电性连接，所述风机与H桥驱动模块以及霍尔检测处理模块电性连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117065165A (zh) * 2023-09-27 2023-11-17 沈阳迈思医疗科技有限公司 一种医用呼吸机双水平压力转换控制算法
CN118454037A (zh) * 2024-05-17 2024-08-09 清华大学 一种局部恒压睡眠呼吸调控平台

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2235939A1 (en) * 1995-10-23 1997-05-01 Resmed Limited Inspiratory duration in cpap or assisted respiration treatment
US20030106554A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-12 De Silva Adrian D. Gas identification system and volumetric ally correct gas delivery system
CN101104091A (zh) * 2006-07-11 2008-01-16 孙建国 差压触发无创正压呼吸机
CN102369036A (zh) * 2009-03-27 2012-03-07 马奎特紧急护理公司 呼吸设备的peep调节
CN103182120A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 北京谊安医疗系统股份有限公司 有创呼吸机在无创通气模式下人机同步的方法及装置
CN103330979A (zh) * 2013-05-30 2013-10-02 中山大学 一种呼吸机控制方法及应用控制方法的呼吸机
CN103920214A (zh) * 2014-04-28 2014-07-16 深圳市帝迈生物技术有限公司 一种呼吸机及其呼吸压力调控系统和调控方法
CN108283750A (zh) * 2017-12-15 2018-07-17 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 一种呼吸机快速升降压方法和系统
CN109011063A (zh) * 2018-06-29 2018-12-18 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 一种呼吸支持设备降压控制方法及呼吸支持设备

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2235939A1 (en) * 1995-10-23 1997-05-01 Resmed Limited Inspiratory duration in cpap or assisted respiration treatment
US20030106554A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-12 De Silva Adrian D. Gas identification system and volumetric ally correct gas delivery system
CN101104091A (zh) * 2006-07-11 2008-01-16 孙建国 差压触发无创正压呼吸机
CN102369036A (zh) * 2009-03-27 2012-03-07 马奎特紧急护理公司 呼吸设备的peep调节
CN103182120A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 北京谊安医疗系统股份有限公司 有创呼吸机在无创通气模式下人机同步的方法及装置
CN103330979A (zh) * 2013-05-30 2013-10-02 中山大学 一种呼吸机控制方法及应用控制方法的呼吸机
CN103920214A (zh) * 2014-04-28 2014-07-16 深圳市帝迈生物技术有限公司 一种呼吸机及其呼吸压力调控系统和调控方法
CN108283750A (zh) * 2017-12-15 2018-07-17 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 一种呼吸机快速升降压方法和系统
CN109011063A (zh) * 2018-06-29 2018-12-18 湖南明康中锦医疗科技发展有限公司 一种呼吸支持设备降压控制方法及呼吸支持设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117065165A (zh) * 2023-09-27 2023-11-17 沈阳迈思医疗科技有限公司 一种医用呼吸机双水平压力转换控制算法
CN118454037A (zh) * 2024-05-17 2024-08-09 清华大学 一种局部恒压睡眠呼吸调控平台

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