CN111135411A

CN111135411A - 呼气阀的控制方法、装置、计算机设备和存储介质

Info

Publication number: CN111135411A
Application number: CN202010063427.1A
Authority: CN
Inventors: 罗小锁; 李秋华; 彭强; 罗忠杰
Original assignee: Shenzhen Comen Medical Instruments Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Comen Medical Instruments Co Ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2040-01-20
Also published as: WO2021147226A1; CN111135411B

Abstract

本发明实施例公开了一种呼气阀的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。本发明中的呼气阀的控制方法，包括：获取当前气道压力和预置气道压力；根据所述当前气道压力和所述预置气道压力，计算压力误差；对所述压力误差进行更新，得到更新误差，所述更新误差大于所述压力误差；获取预置的呼吸机模型；根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，以便所述呼气阀根据所述目标控制增量控制气体排出。可见，所述更新误差将所述压力误差进行放大，增大呼吸机系统过多阶段的调控力度，不仅可以使过渡段性能更加优越，快速进入呼吸维持阶段，而且，可以消除微小的稳态或者静态压力误差，使呼吸维持段的性能更加稳定。

Description

呼气阀的控制方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本发明涉及呼气阀的控制技术领域，尤其涉及一种呼气阀的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。在呼吸机的控制中需要对某些特殊病人进行压力控制通气。如图1所示，空氧混合气体1通过呼吸机的呼气阀2进入病人的肺部3，然后呼吸机的呼气阀4将通过肺部3气体交换后的废气5排出体外。

目前的呼吸机压力控制方法中，有一种方法是，呼气开始之后先将呼气阀打开到最大，然后再设置关阀条件，这样会导致压力过冲(如图2所示)或压力达到呼气末正压需时太长(如图3所示)，即从呼吸过渡阶段到呼吸维持阶段的时间较长。还有一种方法是采用吸气阀和呼气阀协同工作，完成呼吸机压力控制下的压力建立和压力平衡，这种方法在提高患者舒适度方面，能很好的对所需压力进行控制，但在有呼气末正压建立的时候，呼气末正压的建立时间比较长即进入呼吸维持阶段的时间较长，且容易导致控制耦合问题，当控制效果出现不好时难以确定是吸气阀还是呼气阀的问题。

因此，亟需一种只需控制呼气阀即可快速进入呼吸维持阶段并维持呼吸系统稳定的方法。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种可快速进入呼吸维持阶段并维持呼吸系统稳定的的呼气阀的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。

本发明实施例提供了一种呼气阀的控制方法，所述方法包括：

获取当前气道压力和预置气道压力；

根据所述当前气道压力和所述预置气道压力，计算压力误差；

对所述压力误差进行更新，得到更新误差，所述更新误差大于所述压力误差；

获取预置的呼吸机模型；

根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，以便所述呼气阀根据所述目标控制增量控制气体排出。

一种呼气阀的控制装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取当前气道压力和预置气道压力；

压差模块，用于根据所述当前气道压力和所述预置气道压力，计算压力误差；

更新模块，用于对所述压力误差进行更新，得到更新误差，所述更新误差大于所述压力误差；

获取模型模块，用于获取预置的呼吸机模型；

确定模块，用于根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，以便所述呼气阀根据所述目标控制增量控制气体排出。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

获取当前气道压力和预置气道压力；

获取预置的呼吸机模型；

一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

获取当前气道压力和预置气道压力；

获取预置的呼吸机模型；

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

上述呼气阀的控制方法、呼气阀的控制装置、计算机设备和计算机可读存储介质，通过计算获取得到的当前气道压力和预置气道压力之间的压力误差，对所述压力误差进行更新，得到大于所述压力误差的更新误差，根据所述更新误差和预置的呼吸机模型可以确定所述呼气阀的目标控制增量，根据所述目标控制增量控制呼气阀气体排出的量，以使当前气道压力与预置气道压力之间的压力逐渐减小。可见，所述更新误差将所述压力误差进行放大，增大呼吸机系统过多阶段的调控力度，不仅可以使过渡段性能更加优越，快速进入呼吸维持阶段，而且，可以消除微小的稳态或者静态压力误差，使呼吸维持段的性能更加稳定。

附图说明

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个呼吸机系统的结构示意图；

图2为一个呼吸机系统在呼吸过渡阶段压力过冲的效果图；

图3为一个呼吸机系统由呼吸过渡阶段进入呼吸维持阶段时间较长的效果图；

图4为一个实施例中呼气阀的控制方法的流程图；

图5为一个实施例中呼吸机系统在呼吸过度阶段的效果图；

图6为一个实施例中对所述压力误差进行更新，得到更新误差的流程图；

图7为一个实施例中根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差的流程图；

图8为一个实施例中获取预置的呼吸机模型的流程图；

图9为一个实施例中根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量的流程图；

图10为一个实施例中根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量的流程图；

图11为一个实施例中根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量的流程图；

图12为一个实施例中呼气阀的控制装置的结构框图；

图13为一个实施例中计算机设备的结构框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

如图4所示，在一个实施例中，提供了一种呼气阀的控制方法。该方法可以应用于呼吸机，也可以应用于本发明实施例所述的呼气阀的控制方法的设备，示例性的，该方法还可以应用于终端，服务器以及其他能够实现本发明实施例所述的呼气阀的控制方法的装置，如教学用的模拟肺部呼吸系统的设备，用于向学生展示肺部的呼吸过程。本发明实施例所述的呼气阀的控制方法，具体包括：

步骤402：获取当前气道压力和预置气道压力。

其中，当前气道压力是指当前呼气状态下病人肺部气道的压力值。在呼吸机系统中设置压力传感器，可以通过压力传感器读取所述当前气道压力。

其中，预置气道压力是指预先设置的病人在呼气状态下具有较高舒适度时其肺部气道所需的压力值。预置气道压力可以是呼气末正压。呼气末正压是指在控制呼吸或辅助呼吸时，于呼吸末期在呼吸气道保持一定的正压的压力值。呼吸气道内保持一定的正压可避免肺泡早期闭合，使肺泡扩张，功能残气量增加，改善通气和氧合，进而可以提高病人的舒适度。呼吸维持阶段稳定是指病人呼吸末时保持气道压力大小与呼气末正压的压力大小相同或相近。

步骤404：根据所述当前气道压力和所述预置气道压力，计算压力误差。

其中，压力误差是指所述当前气道压力和所述预置气道压力的差值。由于呼吸机在工作时会受到各方面因素的影响，如供给气道气体的影响，病人自身排气的影响等影响，使得所述当前气道压力不稳定，因此为了使患者具有较高的舒适度，需要维持气道压力稳定即能够保障呼吸末期气道压力为预置气道压力，并能够保持不变，而维持气道压力稳定依赖于计算得到的压力误差。若所述压力误差为零，表明在当前状态下，病人的当前气道压力与预置气道压力相同，病人的舒适度较高，无需对呼气阀的控制量进行调整；若所述压力误差不为零，表明在当前状态下，病人的当前气道压力与预置气道压力不相同，病人的舒适度较低，需要对呼气阀的控制量进行调整以提高病人的舒适度。示例性的，当前气道压力为P_aw，预置气道压力为P_awset，则压力误差e＝P_aw-P_awset。

步骤406：对所述压力误差进行更新，得到更新误差，所述更新误差大于所述压力误差。

其中，更新误差，指将压力误差放大后得到的误差。

在呼吸过渡段，由于更新误差大于压力误差，所以根据更新误差对呼气阀的控制量的调控力度相对于直接根据压力误差对呼气阀的控制量的调控力度要大，因此，可以加速建立呼气末正压，快速到达呼吸稳定阶段。当建立好呼气末正压后，进入呼吸维持阶段，由于各种因素造成的微小压力误差，经放大得到更新误差，也能够很好被监控到，进而可以及时根据更新误差对呼气阀的控制量进行调整，以使病人的气道压力等于预置气道压力。相对于直接使用压力误差对呼气阀的控制量进行调控，当压力误差达到一定大小才能够被监控到，此时再根据压力误差对呼气阀的控制量进行调控，采用更新误差对呼气阀的控制量进行调控，可以提高呼吸维持阶段的维持气道压力稳定的性能。

示例性的，所述压力误差为e，则所述更新误差为s＝a×e，其中a为大于1的常数。

步骤408：获取预置的呼吸机模型。

其中，预置的呼吸机模型是指预先设置的呼吸机模型，呼吸机模型是根据呼吸系统中的力学关系建立的呼吸系统力学模型。

其中，预置的呼吸机模型为

其中V_l＝V_i-V_e，V_i为呼吸机经吸气阀吸入气体的流量，V_e为呼吸机经呼气阀排出气体的流量，V_l为呼吸机提供的实际气体流量，R_rs为呼吸系统的气阻，C_rs为呼吸系统顺应性参数，P_m为呼吸肌作用于呼吸机系统形成的压力，P_aw为当前气道压力，

为积分符号。其中，V_e＝k×u，k为呼气阀的控制排气时的比例系数，一般而言，k为已知常数，u为呼气阶段呼气阀的控制量。

步骤410：根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，以便所述呼气阀根据所述目标控制增量控制气体排出。

其中，目标控制增量是指所述呼气阀本次呼气时的控制量相对于前一次呼气时的控制量的增加量。

根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型，经过推导、计算和设计，可以确定目标控制增量和更新误差之间的关系式，将所述更新误差的数值代入该关系式，可以确定目标控制增量的数值。所述呼气阀的控制量在原有基础上增加目标控制增量，并进行更新，此时，所述呼气阀根据更新后的控制量控制气体排出，有利于加速减小所述压力误差，建立呼气末正压，提高病人的舒适度。对比图2、图3和图5可知，观察三幅图中的灰色线条可知，图2和图3中均在1.25秒以后灰色线条才开始趋于一条直线，即进入呼吸维持阶段需要至少1.25秒；图5中在1秒后，灰色线条就开始趋于一条直线，即进入呼吸维持阶段只需要1秒钟。图2中的灰色线条在前1.25秒部分变化剧烈，且灰色线条存在低于呼吸维持阶段的部分，表明呼吸过冲会造成存在一些时刻病人的气道压力低于呼气末正压，不仅剧烈变化使病人舒适度低，而且存在肺泡粘结等潜在危险。图3中的灰色线条在前1.25秒部分为平滑曲线，且不存在压力过冲的现象，可以在提高病人的舒适度，能很好的对所需压力进行控制，图5中的灰色线条在前1秒部分为平滑曲线，也可以在保障病人舒适度的前提下对呼气阀的控制量进行调整。因此本发明实施例提供的呼气阀的控制方法，不仅可以使过渡段性能更加优越，而且可以快速进入呼吸维持阶段。此外，观察可知，图2和图3中的灰色线条在1.25秒后并不为一条直线，随着时间的推移，出现较为明显的下降，图5中的灰色线条在1秒后的部分随着时间的推移，仍然可以保持为一条直线，表明本发明实施例提供的呼气阀的控制方法，可以消除呼吸维持阶段的微小的稳态或静态压力误差，使呼吸维持阶段的维持气道压力稳定的性能更加优越。

示例性的，假设在t时刻根据更新误差和预置的呼吸机模型确定的呼气阀的目标控制增量为u'(t)，例如，

其中，s为更新误差，

θ^T的大小由更新误差s和预置的呼吸机模型确定，k_m、k_n为非零常数，sign(s)为以更新误差s为变量的符号函数。上一时刻，即(t-1)时刻所述呼气阀控制气体排出的控制量为u(t-1)，则t时刻所述呼气阀控制气体排出的控制量u(t)＝u(t-1)+u'(t)。

上述呼气阀的控制方法，通过计算获取得到的当前气道压力和预置气道压力之间的压力误差，对所述压力误差进行更新，得到大于所述压力误差的更新误差，根据所述更新误差和预置的呼吸机模型可以确定所述呼气阀的目标控制增量，根据所述目标控制增量控制呼气阀气体排出的量，以使当前气道压力与预置气道压力之间的压力逐渐减小。可见，所述更新误差将所述压力误差进行放大，增大呼吸机系统过多阶段的调控力度，不仅可以使过渡段性能更加优越，快速进入呼吸维持阶段，而且，可以消除微小的稳态或者静态压力误差，使呼吸维持段的性能更加稳定。

如图6所示，在一个实施例中，步骤406所述对所述压力误差进行更新，得到更新误差，包括：

步骤406A：获取积分区间。

其中，积分区间是指对所述压力误差进行积分的时间区间。

步骤406B：根据所述积分区间和所述压力误差得到积分误差。

其中，积分误差，为对压力误差积分得到的误差，积分的作用实际上就是压力误差随着时间所进行的数值积累的过程，积分误差用于放大所述压力误差。除所述压力误差一直为0的情况外，一般而言，所述积分误差大于所述压力误差。例如，积分区间为[0，t]，压力误差为e，则积分误差为

病人处于呼吸过渡阶段时，通过积分误差，可以形成更大的驱动输出，从而可以增大对所述呼气阀的控制量的调控力度，进而可以快速建立呼气末正压，从而使病人进入呼吸维持阶段。在病人处于呼吸维持阶段时，通过积分误差，一些很小的压力误差就会被放大，从而形成足够的驱动输出，来消除呼吸维持阶段微小的压力误差，从而保障呼吸维持阶段的气道压力的稳定，进而保障病人一直具有较好的舒适度。

步骤406C：根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差。

将积分误差和压力误差通过计算的和作为更新误差。例如，压力误差为e，积分误差为

则更新误差s为

如图7所示，在一个实施例中，步骤406C所述根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差，包括：

步骤406C1：获取压力系数和积分系数。

其中，压力系数是指计算更新误差时，压力误差的权重。

其中，积分系数是指计算更新误差时，积分误差的权重。

压力系数和积分系数可以根据相关理论和经验进行人为确定，也可以通过机器学习等方式学习得到。

步骤406C2：根据所述压力系数和所述压力误差得到更新压力。

其中，更新压力，为通过压力系数对压力误差进行调整后得到的压力，更新压力可以通过计算压力系数与压力误差的乘积得到。例如，压力系数为1，压力误差为e，则更新压力仍为e。

步骤406C3：根据所述积分系数和所述积分误差得到更新积分。

其中，更新积分，为通过积分系数对积分误差进行调整得到的压力，更新积分可以通过计算积分系数和积分误差的乘积得到。例如，积分系数为k₁，积分误差为

则更新积分为

步骤406C4：将所述更新压力和所述更新积分的和作为所述更新误差。

将更新压力和更新积分通过计算得到的结果作为更新误差，例如，更新压力为e，更新积分为

则更新误差

如图8所示，在一个实施例中，步骤408所述获取预置的呼吸机模型，包括：

步骤408A：获取原始的呼吸机模型。

其中，原始的呼吸机模型是指呼吸系统力学模型。

示例性的，原始的呼吸机模型为：

其中，P_n为呼吸肌压力，P_aw为气道压力，PEEP为呼气末正压，V＝∫fdτ+V₀，f＝f₁-f₂，f₁＝k×u，C为顺应性参数，f为硬质肺气体流量，R为气阻，k为控制量系数，u为控制量。

步骤408B：根据所述原始的呼吸机模型和所述原始的呼吸机模型中的呼吸肌压力、呼气末正压、初始气体容积和顺应性参数生成所述预置的呼吸机模型。

其中，呼吸肌压力是指呼吸肌在呼吸过程中通过收缩与舒张产生的弹性压力。

其中，初始气体容积是指病人肺部初始气体的容积。

其中，顺应性参数是指单位压力的作用下容量变化的参数。

因为呼吸机系统可以基于上述原始的呼吸机模型，将原始的呼吸机模型中的呼吸肌压力和初始气体容积与顺应性参数的比值之差替换为呼吸肌作用于呼吸机系统形成的压力，并将原始的呼吸机模型中呼气末正压替换为预置气道压力，生成预置的呼吸机模型。本实施例中，基于原始的呼吸机模型构建预置的呼吸机模型，方式简单，且具有一定的理论基础，保证了预置的呼吸机模型的准确性。例如，

其中，P_m为呼吸肌作用于呼吸机系统形成的压力，P_n为呼吸肌有压力，V₀为初始气体容积，C为顺应性参数。

如图9所示，在一个实施例中，所述目标控制增量包括目标前馈增量、目标反馈增量和目标鲁棒增量；步骤410所述根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，包括：

步骤410A：根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量。

其中，目标前馈增量，是指根据更新误差和预置的呼吸机模型确定的前馈控制增量，其作用为可以快速的消除误差。前馈控制是指通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施，将可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施。控制部分发出指令使受控部分进行某种活动，同时又通过另一快捷途径向受控部分发出前馈信号，受控部分在接受控制部分的指令进行活动时，又及时地受到前馈信号的调控，因此活动可以更加准确。

示例性的，更新误差为

预置的呼吸机模型为

压力误差e＝P_aw-P_awset，则对更新误差求导可以得到s'＝e'+k₁×e，其中，e'为压力误差e的导数，将预置的呼吸机模型代入s'＝e'+k₁×e可以得到

其中u'为控制量u的导数，即控制增量。通过推导和计算，令

则可以确定前馈项为

将相应的参数数值代入，即可得到所述目标前馈增量。

步骤410B：根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量。

其中，目标反馈增量是指根据更新误差确定的反馈控制增量，其作用是为了保证系统的动态性能和稳态性能。反馈控制是指在某一行动和任务完成之后，将实际结果进行比较，从而对下一步行动的进行产生影响，起到控制的作用。其特点是：对计划决策在实施过程中的每一步骤所引起的客观效果，能够及时做出反应，并据此调整、修改下一步的实施方案，使计划决策的实施与原计划本身在动态中达到协调。

其中，目标鲁棒增量是指根据更新误差确定的鲁棒控制增量，其作用是为了加强呼吸机系统维持气道压力稳定的性能。鲁棒控制是指控制系统在一定(结构，大小)的参数摄动下，维持某些性能的特性，使具有不确定性的对象满足控制品质。

示例性的，目标反馈增量的大小与更新误差的大小成线性关系，若更新误差为正值，则表明病人当前气道压力大于所述预置气道压力，需要将呼气阀的控制量减小，减小量与所述更新误差的相关，此时获取目标反馈增量，相对于只有目标前馈增量，可以进一步提高呼吸机系统的维持气道压力稳定的性能。目标鲁棒增量与以更新误差的大小为变量的符号函数成线性关系，可以进一步强化所述呼吸机系统的维持气道压力稳定的性能。

如图10所示，在一个实施例中，步骤410B所述根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量，包括：

步骤410B1：获取反馈系数和鲁棒系数。

其中，反馈系数用于确定目标反馈增量的大小，反馈系数为一个常数。

其中，鲁棒系数用于确定目标鲁棒增量的大小，鲁棒系数为一个常数。

反馈系数和鲁棒系数可以根据相关理论和经验进行人为确定，也可以通过机器学习等方式学习得到。

步骤410B2：根据所述反馈系数和所述更新误差确定所述目标反馈增量。

将所述反馈系数和所述更新误差的乘积作为所述目标反馈增量。

示例性的，反馈系数为-k₀，k₀为非零常数，更新误差为s，则目标反馈增量为-k₀×s。若k₀为正数，当更新误差s小于0，表明该病人的当前气道压力小于预置气道压力，根据目标前馈增量确定控制量可能会造成控制量一下减少过多造成调控过度的情况，此时将目标反馈增量为正值，使控制增量增加-k₀×s，可以有效避免出现这种状况。

步骤410B3：根据所述鲁棒系数和所述更新误差确定所述目标鲁棒增量。

根据更新误差确定鲁棒项，将鲁棒系数和鲁棒项的乘积作为目标鲁棒增量，其中，鲁棒项为关于更新误差的函数，鲁棒项可以是以更新误差的大小作为变量的符号函数。

示例性的，鲁棒系数为-k₂，其中，k₂为非零常数，更新误差为s，则目标反馈增量为-k₂×sign(s)。若k₂为大于零的常数，当s大于0时，sign(s)＝1，则目标鲁棒增量为-k₂，使控制增量减小k₂，用于防止出现根据目标前馈增量确定控制量可能会造成控制量一下减少过多造成调控过度的情况，进一步加强呼吸机系统的稳定性；当s等于0时，sign(s)＝0，则目标鲁棒增量为0，该目标鲁棒增量对控制增量的大小无影响；当s小于0时，sign(s)＝-1，则目标鲁棒增量为k₂，使控制增量增大k₂，用于防止出现根据目标前馈增量确定目标前馈增量确定控制量可能造成控制量一下增多过多造成调控过度的情况，进一步加强呼吸机系统的稳定性。

如图11所示，在一个实施例中，所述目标前馈增量指为实现本次气体排出计算得到的前馈增量，步骤410A所述根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量，包括：

步骤410A1：获取原始前馈增量，所述原始前馈增量指为实现上一次气体排出计算得到的前馈增量。

其中，原始前馈增量是指为实现上一次排气排出，根据上一次的更新误差和呼吸机模型计算得到的前馈增量即为所述原始前馈增量。根据更新误差和呼吸机模型可以推导出计算前馈增量的关系式，关系式中的参数大小与更新误差的大小相关。示例性的，根据更新误差和呼吸机模型可以推导出计算前馈增量的关系式为

假设

是计算原始前馈增量时根据上一次的更新误差计算得到的参数，则所述原始前馈增量为

步骤410A2：根据所述原始前馈增量和所述更新误差得到所述目标前馈增量。

根据原始前馈增量和更新误差，可以确定计算目标前馈增量的参数，根据确定的计算目标前馈增量的参数，可以计算所述目标前馈增量。每次计算目标前馈增量时，根据所述更新误差和所述原始前馈增量对相应的参数进行更新，有益于提高呼吸机系统的稳定性。

示例性的，参数更新率是为了使得被控对象和参考模型之间的跟踪误差达到最小，前馈项可采用参数更新率以识别未知的系统参数，并通过调节反馈增益来适应系统变化。在本发明实施例中，设计参数更新率为

其中，

为

的导数值，即

的更新增量，s为更新误差，γ为已知参数。若前馈项关系式为

原始前馈增量为

更新参数为s₁，则参数更新率

计算目标前馈增量时，参数

将

代入

即可得到所述目标前馈增量。

如图12所示，在一个实施例中提供了一种呼气阀的控制装置，所述控制装置包括：

获取模块1202：用于获取当前气道压力和预置气道压力。

压差模块1204：用于根据所述当前气道压力和所述预置气道压力，计算压力误差。

更新模块1206：用于对所述压力误差进行更新，得到更新误差，所述更新误差大于所述压力误差。

获取模型模块1208：用于获取预置的呼吸机模型。

确定模块1210：用于根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，以便所述呼气阀根据所述目标控制增量控制气体排出。

上述呼气阀的控制装置，通过计算获取得到的当前气道压力和预置气道压力之间的压力误差，对所述压力误差进行更新，得到大于所述压力误差的更新误差，根据所述更新误差和预置的呼吸机模型可以确定所述呼气阀的目标控制增量，根据所述目标控制增量控制呼气阀气体排出的量，以使当前气道压力与预置气道压力之间的压力逐渐减小。可见，所述更新误差将所述压力误差进行放大，增大呼吸机系统过多阶段的调控力度，不仅可以使过渡段性能更加优越，快速进入呼吸维持阶段，而且，可以消除微小的稳态或者静态压力误差，使呼吸维持段的性能更加稳定。

在一个实施例中，更新模块1206具体用于：获取积分区间；根据所述积分区间和所述压力误差得到积分误差；根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差。

在一个实施例中，更新模块1206具体用于：获取压力系数和积分系数；根据所述压力系数和所述压力误差得到更新压力；根据所述积分系数和所述积分误差得到更新积分；将所述更新压力和所述更新积分的和作为所述更新误差。

在一个实施例中，获取模型模块1208具体用于：获取原始的呼吸机模型；根据所述原始的呼吸机模型和所述原始的呼吸机模型中的呼吸肌压力、呼气末正压、初始气体容积和顺应性参数生成所述预置的呼吸机模型。

在一个实施例中，所述目标控制增量包括目标前馈增量、目标反馈增量和目标鲁棒增量，确定模块1210包括：确定前馈模块，用于根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量；确定反馈与鲁棒模块，用于根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量。

在一个实施例中，确定反馈与鲁棒模块用于根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量，具体用于：获取反馈系数和鲁棒系数；根据所述反馈系数和所述更新误差确定所述目标反馈增量；根据所述鲁棒系数和所述更新误差确定所述目标鲁棒增量。

在一个实施例中，所述目标前馈增量指为实现本次气体排出计算得到的前馈增量，确定前馈模块用于根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量，具体用于：获取原始前馈增量，所述原始前馈增量指为实现上一次气体排出计算得到的前馈增量；根据所述原始前馈增量和所述更新误差得到所述目标前馈增量。

图13示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是呼吸机，也可以是能够实现本发明实施例所述的呼气阀的控制方法的设备，示例性的，计算机设备可以是终端，服务器以及其他能够实现本发明实施例所述的呼气阀的控制方法的装置，如教学用的模拟肺部呼吸系统的设备。如图13所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现呼气阀的控制方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行呼气阀的控制方法。本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

获取当前气道压力和预置气道压力；

获取预置的呼吸机模型；

上述计算机设备，通过计算获取得到的当前气道压力和预置气道压力之间的压力误差，对所述压力误差进行更新，得到大于所述压力误差的更新误差，根据所述更新误差和预置的呼吸机模型可以确定所述呼气阀的目标控制增量，根据所述目标控制增量控制呼气阀气体排出的量，以使当前气道压力与预置气道压力之间的压力逐渐减小。可见，所述更新误差将所述压力误差进行放大，增大呼吸机系统过多阶段的调控力度，不仅可以使过渡段性能更加优越，快速进入呼吸维持阶段，而且，可以消除微小的稳态或者静态压力误差，使呼吸维持段的性能更加稳定。

在一个实施例中，所述对所述压力误差进行更新，得到更新误差，包括：获取积分区间；根据所述积分区间和所述压力误差得到积分误差；根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差。

在一个实施例中，所述根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差，包括：获取压力系数和积分系数；根据所述压力系数和所述压力误差得到更新压力；根据所述积分系数和所述积分误差得到更新积分；将所述更新压力和所述更新积分的和作为所述更新误差。

在一个实施例中，所述获取预置的呼吸机模型，包括：获取原始的呼吸机模型；根据所述原始的呼吸机模型和所述原始的呼吸机模型中的呼吸肌压力、呼气末正压、初始气体容积和顺应性参数生成所述预置的呼吸机模型。

在一个实施例中，所述目标控制增量包括目标前馈增量、目标反馈增量和目标鲁棒增量，所述根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，包括：根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量；根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量。

在一个实施例中，所述根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量，包括：获取反馈系数和鲁棒系数；根据所述反馈系数和所述更新误差确定所述目标反馈增量；根据所述鲁棒系数和所述更新误差确定所述目标鲁棒增量。

在一个实施例中，所述目标前馈增量指为实现本次气体排出计算得到的前馈增量，所述根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量，包括：获取原始前馈增量，所述原始前馈增量指为实现上一次气体排出计算得到的前馈增量；根据所述原始前馈增量和所述更新误差得到所述目标前馈增量。

在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

获取当前气道压力和预置气道压力；

获取预置的呼吸机模型；

上述计算机可读存储介质，通过计算获取得到的当前气道压力和预置气道压力之间的压力误差，对所述压力误差进行更新，得到大于所述压力误差的更新误差，根据所述更新误差和预置的呼吸机模型可以确定所述呼气阀的目标控制增量，根据所述目标控制增量控制呼气阀气体排出的量，以使当前气道压力与预置气道压力之间的压力逐渐减小。可见，所述更新误差将所述压力误差进行放大，增大呼吸机系统过多阶段的调控力度，不仅可以使过渡段性能更加优越，快速进入呼吸维持阶段，而且，可以消除微小的稳态或者静态压力误差，使呼吸维持段的性能更加稳定。

需要说明的是，上述呼气阀的控制方法、呼气阀的控制装置、计算机设备及计算机可读存储介质属于一个总的发明构思，呼气阀的控制方法、呼气阀的控制装置、计算机设备及计算机可读存储介质实施例中的内容可相互适用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种呼气阀的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取当前气道压力和预置气道压力；

获取预置的呼吸机模型；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述压力误差进行更新，得到更新误差，包括：

获取积分区间；

根据所述积分区间和所述压力误差得到积分误差；

根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述积分误差和所述压力误差得到所述更新误差，包括：

获取压力系数和积分系数；

根据所述压力系数和所述压力误差得到更新压力；

根据所述积分系数和所述积分误差得到更新积分；

将所述更新压力和所述更新积分的和作为所述更新误差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预置的呼吸机模型，包括：

获取原始的呼吸机模型；

根据所述原始的呼吸机模型和所述原始的呼吸机模型中的呼吸肌压力、呼气末正压、初始气体容积和顺应性参数生成所述预置的呼吸机模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标控制增量包括目标前馈增量、目标反馈增量和目标鲁棒增量；

所述根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述呼气阀的目标控制增量，包括：

根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量；

根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述更新误差确定所述目标反馈增量和所述目标鲁棒增量，包括：

获取反馈系数和鲁棒系数；

根据所述反馈系数和所述更新误差确定所述目标反馈增量；

根据所述鲁棒系数和所述更新误差确定所述目标鲁棒增量。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标前馈增量指为实现本次气体排出计算得到的前馈增量；

所述根据所述更新误差和所述预置的呼吸机模型确定所述目标前馈增量，包括：

获取原始前馈增量，所述原始前馈增量指为实现上一次气体排出计算得到的前馈增量；

根据所述原始前馈增量和所述更新误差得到所述目标前馈增量。

8.一种呼气阀的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取当前气道压力和预置气道压力；

获取模型模块，用于获取预置的呼吸机模型；

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述呼气阀的控制方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述呼气阀的控制方法的步骤。