CN111265746A - 混合腔压力控制方法、呼吸机设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

混合腔压力控制方法、呼吸机设备和计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种混合腔的压力控制方法，包括：获取当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量；根据第一出气流量和第二出气流量获取当前出气流量变化比率；根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量。本发明还公开了呼吸机设备和计算机可读存储介质。本发明能够避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。

Description

混合腔压力控制方法、呼吸机设备和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及混合腔压力控制方法、呼吸机设备和计算机可读存储介质。
背景技术
采用空氧混合腔方案的呼吸机，其混合腔压力控制的精度和波动幅度，对各种通气模式的流量控制和氧浓度控制有着十分重要的影响。混合腔压力控制得越精准，越容易控制呼吸机的流量和氧浓度，且其稳定性会更好。
采用自适应算法调节混合腔压力，可以实现吸气流量稳定段和小流量吸气时对混合腔压力的精准控制。但未解决较大目标流量在流量快速上升时造成混合腔压力大幅度下掉的控制问题。流量增速越快，混合腔压力下掉越多，增加了呼吸机流量和氧浓度的控制难度。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出了混合腔压力控制方法、呼吸机设备和计算机可读存储介质。
一种混合腔的压力控制方法，包括：获取当前单位时间内的第一出气流量以及所述当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量；根据所述第一出气流量和所述第二出气流量获取当前出气流量变化比率；根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量。
其中，所述混合腔的进气量的调整值与所述当前出气流量变化比率成正比。
其中，所述根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量的步骤，包括：根据所述当前气流变化比率生成控制电信号；根据所述控制电信号调整所述混合腔的电磁阀门。
其中，所述根据所述当前气流变化比率生成控制电信号的步骤，包括：根据以下公式获取所述控制电信号：
ΔDA＝K×(ΔFo/Fo)
其中，ΔDA为所述控制电信号，ΔFo为所述流量差值，Fo为所述第一出气流量，K为补偿系数。
其中，所述根据所述第一出气流量和所述第二出气流量获取当前出气流量变化比率的步骤，包括：将所述第二出气流量所述第一出气流量相减，获取流量差值；获取所述流量差值与所述第一出气流量的比值作为所述出气流量变化比率。
其中，所述根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量的步骤，包括：结合自适应算法调整所述混合腔的进气量。
其中，所述混合腔处于压力控制通气模式。
一种呼吸机设备，包括：获取模块，用于获取当前单位时间内的第一出气流量以及前一单位时间内的第二出气流量；计算模块，用于根据所述第一出气流量和所述第二出气流量计算当前出气流量变化比率；调整模块，根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的电磁阀门。
一种呼吸机设备，包括：处理器和存储器，所述处理器耦接所述存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如上所述的方法。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如上所述的方法。
采用本发明实施例，具有如下有益效果：
根据当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量获取当前出气流量变化比率，根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量，在流量差值一定的情况下，当前流量越小时当前出气流量变化比率越大，当前流量越大时当前出气流量变化比率越小，可以提前把进气量调整到位，同时避免出现在达到目标时混合腔压力过高的问题，能够避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。
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是本发明提供的混合腔的压力控制方法的第一实施例的流程示意图；
图2是本发明提供的混合腔的压力控制方法的第二实施例的流程示意图；
图3为目标管道压力为20Hpa，采用自适应算法调整混合腔压力时的控制效果图；
图4为目标管道压力为20Hpa，采用图1或图2所示的方法调整混合腔压力时的控制效果图；
图5为目标管道压力为35Hpa，采用自适应算法调整混合腔压力时的控制效果图；
图6为目标管道压力为35Hpa，采用图1或图2所示的方法调整混合腔压力时；
图7是本发明提供的呼吸机设备的第一实施例的结构示意图；
图8是本发明提供的呼吸机设备的第二实施例的结构示意图；
图9是本发明提供的计算机可读存储介质的一实施例的结构示意图。
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。
采用自适应算法调节混合腔压力，由于电磁阀和流量传感器存在滞后特性，当前的控制量并不能立即作用，不能准确预测流量快速上升时混合腔压力的控制量，从而导致混合腔进气量较少、出气量较多，打破了混合腔进气量和出气量的动态平衡，因此造成了混合腔压力出现快速下掉的问题。混合腔出气流量变化越快，造成控制算法调节的进气量偏差就越大，混合腔压力累积的误差就越大。如果加大控制系数，由于电磁阀和流量传感器的滞后特性，无法提前调小控制量，会出现在达到目标时混合腔压力过高的问题。
在本实施例中，为了解决上述问题，提供了一种混合腔的压力控制方法，能够避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。
请参阅图1，图1是本发明提供的混合腔的压力控制方法的第一实施例的流程示意图。本发明提供的混合腔的压力控制方法包括如下步骤：
S101：获取当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量。
在一个具体的实施场景中，通过低压阀流量传感器监测混合腔的出气状态，具体地说，获取每一单位时间内的出气流量。当检测到当前单位时间内的第一出气流量不为0时，则获取当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量。
在本实施场景中，单位时间的长度可以根据实际需要设置，例如2ms、10ms、20ms等。
在其他实施场景中，混合腔的出气流量对应用户的吸气流量，可以结合其他传感器判断用户是否需要吸气，例如，判断用户是否带上呼吸面罩等，若判定用户需要吸气，则获取当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量。
在其他实施场景中，还可以通过定期采样获取当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量。采样周期根据实际需要进行设置。
S102：根据第一出气流量和第二出气流量获取当前出气流量变化比率。
在本实施场景中，根据当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的出气流量计算出当前出气流量变化比率。例如，将第二出气流量第一出气流量相减，获取流量差值，获取流量差值与第一出气流量的比值作为出气流量变化比率。或者，获取流量差值与第二出气流量的比值作为出气流量变化比率。
在其他实施场景中，还可以计算相邻的若干出气流量变化比率的平均值，将该平均值作为当前出气流量变化比率。
S103：根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量。
在本实施场景中，根据获取的当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量，例如，调整混合腔的电磁阀，从而调整混合腔的进气量。具体地说，混合腔的进气量的调整值与当前出气流量变化比率成正比。即为当前出气流量变化比率越大，混合腔的进气量的调整值就越大，当前出气流量变化比率越小，混合腔的进气量的调整值就越小。
在流量差值一定的情况下，当前流量越小时当前出气流量变化比率越大，当前流量越大时当前出气流量变化比率越小，因此在用户吸气的初始阶段，当前单位时间内的第一出气流量较小，但是流量差值较大，因此当前出气流量变化比率较大，对应的混合腔的进气量的调整值较大，可以提前把进气量调整到位。而在用户吸气的平稳阶段，当前单位时间内的第一出气流量较大，但是流量差值较小，因此当前出气流量变化比率较小，对应的混合腔的进气量的调整值较小，避免出现在达到目标时混合腔压力过高的问题。
通过上述描述可知，在本实施例中根据当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量获取当前出气流量变化比率，根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量，在流量差值一定的情况下，当前流量越小时当前出气流量变化比率越大，当前流量越大时当前出气流量变化比率越小，可以提前把进气量调整到位，同时避免出现在达到目标时混合腔压力过高的问题，能够避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。
请参阅图2，图2是本发明提供的混合腔的压力控制方法的第二实施例的流程示意图。本发明提供的混合腔的压力控制方法包括如下步骤：
S201：获取当前单位时间内的第一出气流量以及当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量。
在一个具体的实施场景中，步骤S201与本发明提供的混合腔的压力控制方法的第一实施例中的步骤S101基本一致，此处不再进行赘述。
S202：将第二出气流量第一出气流量相减，获取流量差值，获取流量差值与第一出气流量的比值作为出气流量变化比率。
在本实施场景中，将第二出气流量第一出气流量相减，获取流量差值，获取流量差值与第一出气流量的比值作为出气流量变化比率。在其他实施场景中，还可以获取流量差值与第二出气流量的比值作为出气流量变化比率。
S203：根据当前气流变化比率生成控制电信号，根据控制电信号调整混合腔的电磁阀门。
在本实施场景中，混合腔处于PCV(Pressure ControlVentilation，压力控制通气模式)控制目标是气道压力，其出气流量是根据气道压力实时动态调整，没有固定的目标通气量。因此，需要找出流量越小时补偿越大、流量越大时补偿越小的控制参数。在流量差值一定的情况下，当前流量越小时当前出气流量变化比率越大，当前流量越大时当前出气流量变化比率越小。因此，当前出气流量变化比率是符合控制需求的控制参数。
在本实施场景中，根据当前气流变化比率生成控制电信号，例如通过预设算法根据当前气流变化比率生成控制电信号，具体地说，根据以下公式获取控制电信号：
ΔDA＝K×(ΔFo/Fo)
其中，ΔDA为控制电信号，ΔFo为流量差值，Fo为第一出气流量，K为补偿系数，ΔFo/Fo为当前气流变化比率。在其他实施场景中，Fo也可以是第二出气流量。在本实施场景中，K的具体数值可以根据使用场景进行调节。例如，不同型号的呼吸机对应不同的K。
在本实施场景中，因此在用户吸气的初始阶段，当前单位时间内的第一出气流量较小，但是流量差值较大，因此当前出气流量变化比率较大，对应的ΔDA较大，可以提前把进气量调整到位。而在用户吸气的平稳阶段，当前单位时间内的第一出气流量较大，但是流量差值较小，因此当前出气流量变化比率较小，对应的ΔDA较小，避免出现在达到目标时混合腔压力过高的问题。
进一步地，在本实施场景中结合自适应算法调整混合腔的进气量。用户吸气的初始阶段进出气流量较小，混合腔压力下掉也相对较小，自适应算法调整的流量就较小，所以就无法满足接下来的出气流量快速上升造成混合腔压力急速下掉的需求。当结合步骤S201-S203的方法进行调节时，ΔDA较大，可以在用户吸气的初始阶段提前将进气量调整到位，避免混合腔在出气流量快速上升时出现压力急速下掉的情况。而当用户吸气的平稳阶段时，自适应算法可以达到对混合腔压力的平稳控制，ΔDA较小，对自适应算法的影响也较小，这样就能在出气流量动态变化的情况下精准控制混合腔压力。
请结合参阅图3-图6。图3为目标管道压力为20Hpa，采用自适应算法调整混合腔压力时的控制效果图，上方的曲线表示混合腔的压力。
图4为目标管道压力为20Hpa，采用图1或图2所述的方法调整混合腔压力时的控制效果图，上方的曲线表示混合腔的压力。
图5为目标管道压力为35Hpa，采用自适应算法调整混合腔压力时的控制效果图，上方的曲线表示混合腔的压力。
图6为目标管道压力为35Hpa，采用图1或图2所述的方法调整混合腔压力时的控制效果图，上方的曲线表示混合腔的压力。
通过对比图3和图4，以及对比图5和图6可知，采用图1或图2所述的方法可以很好的稳定混合腔的压力。
通过上述描述可知，在本实施例中同时结合自适应算法对混合腔的进气量进行调整，可以在自适应算法无法满足接下来的出气流量快速上升造成混合腔压力急速下掉的需求时，提前将混合腔的进气量调整到位，在自适应算法可以达到对混合腔压力的平稳控制时，降低对自适应算法的影响，能够在出气流量动态变化的情况下精准控制混合腔压力，有效提升了呼吸机的稳定性。
请参阅图7，图7是本发明提供的呼吸机设备的第一实施例的结构示意图。呼吸机设备10包括：获取模块11、计算模块12和调整模块13。
获取模块11用于获取当前单位时间内的第一出气流量以及前一单位时间内的第二出气流量。计算模块12用于根据第一出气流量和第二出气流量计算当前出气流量变化比率。调整模块13用于根据当前出气流量变化比率调整混合腔的电磁阀门。
其中，混合腔的进气量的调整值与当前出气流量变化比率成正比。
调整模块13还用于根据当前气流变化比率生成控制电信号；根据控制电信号调整混合腔的电磁阀门。
调整模块13还用于根据以下公式获取控制电信号：
ΔDA＝K×(ΔFo/Fo)
其中，ΔDA为控制电信号，ΔFo为流量差值，Fo为第一出气流量，K为补偿系数。
计算模块12还用于将第二出气流量第一出气流量相减，获取流量差值；将流量差值与第一出气流量做比，获取出气流量变化比率。
调整模块13还用于结合自适应算法调整混合腔的进气量。
其中，混合腔处于压力控制通气模式。
通过上述描述可知，在本实施例中呼吸机设备根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量，同时结合自适应算法对混合腔的进气量进行调整，能够在出气流量动态变化的情况下精准控制混合腔压力，避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。
请参阅图8，图8是本发明提供的呼吸机设备的第二实施例的结构示意图。呼吸机设备20包括处理器21、存储器22。处理器21耦接存储器22。存储器22中存储有计算机程序，处理器21在工作时执行该计算机程序以实现如图1-图2所示的方法。详细的方法可参见上述，在此不再赘述。
通过上述描述可知，在本实施例中呼吸机设备根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量，同时结合自适应算法对混合腔的进气量进行调整，能够在出气流量动态变化的情况下精准控制混合腔压力，避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。
请参阅图9，图9是本发明提供的计算机可读存储介质的一实施例的结构示意图。计算机可读存储介质30中存储有至少一个计算机程序31，计算机程序31用于被处理器执行以实现如图1-图2所示的方法，详细的方法可参见上述，在此不再赘述。在一个实施例中，计算机可读存储介质30可以是终端中的存储芯片、硬盘或者是移动硬盘或者优盘、光盘等其他可读写存储的工具，还可以是服务器等等。
通过上述描述可知，在本实施例中计算机可读存储介质中的计算机程序可以用于根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量，同时结合自适应算法对混合腔的进气量进行调整，能够在出气流量动态变化的情况下精准控制混合腔压力，避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。
区别于现有技术，本发明根据当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量，同时结合自适应算法对混合腔的进气量进行调整，能够在出气流量动态变化的情况下精准控制混合腔压力，避免流量快速上升或者下降引起的混合腔压力大幅度波动问题，有效提升呼吸机的稳定性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种混合腔的压力控制方法，其特征在于，包括：
获取当前单位时间内的第一出气流量以及所述当前单位时间的前一单位时间内的第二出气流量；
根据所述第一出气流量和所述第二出气流量获取当前出气流量变化比率；
根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量。
2.根据权利要求1所述的混合腔的压力控制方法，其特征在于，
所述混合腔的进气量的调整值与所述当前出气流量变化比率成正比。
3.根据权利要求2所述的混合腔的压力控制方法，其特征在于，所述根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量的步骤，包括：
根据所述当前气流变化比率生成控制电信号；
根据所述控制电信号调整所述混合腔的电磁阀门。
4.根据权利要求3所述的混合腔的压力控制方法，其特征在于，所述根据所述当前气流变化比率生成控制电信号的步骤，包括：
根据以下公式获取所述控制电信号：
ΔDA＝K×(ΔFo/Fo)
其中，ΔDA为所述控制电信号，ΔFo为所述流量差值，Fo为所述第一出气流量，K为补偿系数。
5.根据权利要求1所述的混合腔的压力控制方法，其特征在于，所述根据所述第一出气流量和所述第二出气流量获取当前出气流量变化比率的步骤，包括：
将所述第二出气流量所述第一出气流量相减，获取流量差值；
获取所述流量差值与所述第一出气流量的比值作为所述出气流量变化比率。
6.根据权利要求1所述的混合腔的压力控制方法，其特征在于，所述根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的进气量的步骤，包括：
结合自适应算法调整所述混合腔的进气量。
7.根据权利要求1所述的混合腔的压力控制方法，其特征在于，
所述混合腔处于压力控制通气模式。
8.一种呼吸机设备，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取当前单位时间内的第一出气流量以及前一单位时间内的第二出气流量；
计算模块，用于根据所述第一出气流量和所述第二出气流量计算当前出气流量变化比率；
调整模块，根据所述当前出气流量变化比率调整混合腔的电磁阀门。
9.一种呼吸机设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述处理器耦接所述存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
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