CN117138186A - 一种医用呼吸机压力上升时间控制算法 - Google Patents

一种医用呼吸机压力上升时间控制算法 Download PDF

Info

Publication number
CN117138186A
CN117138186A CN202311257839.9A CN202311257839A CN117138186A CN 117138186 A CN117138186 A CN 117138186A CN 202311257839 A CN202311257839 A CN 202311257839A CN 117138186 A CN117138186 A CN 117138186A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
value
pressure rise
correction coefficient
rise time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311257839.9A
Other languages
English (en)
Inventor
徐松亮
李秋影
鲁旭宸
周成广
陈少纯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Rms Medical Tech Co ltd
Original Assignee
Shenyang Rms Medical Tech Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Rms Medical Tech Co ltd filed Critical Shenyang Rms Medical Tech Co ltd
Priority to CN202311257839.9A priority Critical patent/CN117138186A/zh
Publication of CN117138186A publication Critical patent/CN117138186A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M16/0009—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with sub-atmospheric pressure, e.g. during expiration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0015—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3334—Measuring or controlling the flow rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3341—Pressure; Flow stabilising pressure or flow to avoid excessive variation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，包括以下步骤：通过采集呼吸机出口端的差压获取呼吸机出口端流量值，采集呼吸机的出口端压力以及患者佩戴面罩端的压力值；根据呼吸机出口端流量值得到患者的自主呼吸时刻；在吸气阶段中计算采集的面罩端的压力值与IPAP设定值压力的压力差值，得到压力上升时间t；对上升曲线修正系数K值进行初始化；根据上升曲线修正系数K值、以及用于控制风机的电压输出数字量DA值与所述压力上升时间t的关系，得到电压输出数字量DA值，以控制风机转速。本发明中控制压力上升时间的关系是使用拟合公式，并且能够针对不同的呼吸情况有自适应调整压力上升压力曲线修正系数K，对压力补偿，使压力上升时间的控制更准确。

Description

一种医用呼吸机压力上升时间控制算法
技术领域
本发明属于医用呼吸机压力自动控制装置领域，具体说是一种医用呼吸机压力上升时间控制算法。
背景技术
呼吸机自从流入市场后在救治患者方面就受到了广泛的应用，经过数年的发展演变成两大类，有创呼吸机与无创呼吸机。由于无创呼吸机不需要对患者进行有创口的气管插管通气方式，受到广大医护人员以及患者的倾心。无创呼吸机能够解决患者缺氧，CO2滞留问题，尤其是双水平正压通气模式能够有效的增大患者通气量，发挥救治的作用。
在双水平正压呼吸模式时，有很多医师比较注重IPAP和EPAP设定值压力的调节，但是，无创呼吸机的其他参数也是非常重要的，比如提高患者舒适性的设置参数压力上升时间，压力上升时间是现代呼吸机的一个进展。
是患者触发吸气后压力达到目标压力(即IPAP设定值压力)的速度称为压力上升时间，但是压力上升时间并不是越短越好，需要根据患者的患病情况而设定，上升太快病人会感觉气流大，太慢会增加病人吸气做功。压力上升时间参数分档设置，一般分为多挡，每挡间隔50-300ms不等，起始挡位为80-100ms不等。对于呼吸急促的患者需要快速上升，以迅速提供患者压力辅助，缓解呼吸困难。而呼吸平缓的患者，一般设置0.05-0.3S(或2-4档)即可，可缓解气流对面部的冲击，提高舒适度。适当且准确的压力上升时间能够令患者在使用过程中产生舒适的感觉，有效的保护患者的肺部健康。
发明内容
本发明目的是提供一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，以克服上述无创呼吸机压力上升时间控制问题的缺陷。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，包括以下步骤：
1)通过采集呼吸机出口端的差压获取呼吸机出口端流量值，采集呼吸机的出口端压力以及患者佩戴面罩端的压力值；
2)根据呼吸机出口端流量值得到患者的自主呼吸时刻；
3)在吸气阶段中计算采集的面罩端的压力值与IPAP设定值压力的压力差值，得到压力上升时间t；对上升曲线修正系数K值进行初始化；
4)根据上升曲线修正系数K值、以及用于控制风机的电压输出数字量DA值与所述压力上升时间t的关系，得到电压输出数字量DA值，以控制风机转速。
所述根据呼吸机出口端流量值得到患者的自主呼吸时刻，包括以下步骤：
根据呼吸机出口端流量值得到患者的流速参数；
根据患者的流速参数得到吸气触发时刻与呼气触发时刻。
所述患者的流速参数包括患者的总漏气量、患者端漏气量、患者端流量中的至少一种。
所述压力上升时间t为所述吸气触发时刻开始、压力上升阶段结束之间的时间；其中，吸气触发时刻面罩端压力上升开始，当面罩端的压力值上升到IPAP设定值压力与面罩端的压力值之间差值的M％再与EPAP设定值压力的和时，压力上升阶段结束。
步骤3)与步骤4)之间还包括步骤a)：对压力上升曲线修正系数K进行自适应调整，包括以下步骤：
若在设定的压力上升时间内，采集的面罩端的压力值未达到IPAP设定值压力，则根据当前吸气阶段的压力差值增大压力上升曲线修正系数K值；
若在设定的压力上升时间内产生超调，则根据超调量减少压力上升曲线修正系数K值。
步骤a)中，所述若在设定的压力上升时间内，采集的面罩端的压力值未达到IPAP设定值压力，则根据当前吸气阶段的压力差值增大压力上升曲线修正系数K值，包括以下步骤：
如果在设定的压力上升时间内，采集的面罩端的压力值未达到IPAP设定值压力的M％，则根据当前吸气阶段的压力差值相应地增大压力上升曲线修正系数K值，具体如下：
当压力差值小于-8cmH2O时，K值增加0.08；
当压力差值在-i～-(i+1)cmH2O时，K值增加0.01*i；i＝1…7；
其中，所述压力差值＝采集的面罩端的压力值-IPAP设定值压力。
步骤a)中，所述若在设定的压力上升时间内产生超调，则根据超调量减少压力上升曲线修正系数K值，包括以下步骤：
若设定的压力上升时间内产生了超调，则根据超调量相应地减少K值，具体如下：
当压力差值大于8cmH2O时，K值减少0.08；
当压力差值在i～(i+1)cmH2O时，K值减小0.01*i；i＝1…7；
其中，所述压力差值＝采集的面罩端的压力值-IPAP设定值压力。
步骤a)中，当压力上升曲线修正系数K值小于下限值L时，K值等于L；当K值大于上限值H时，K值等于H。
步骤1)中，所述根据上升曲线修正系数K值、以及用于控制风机的电压输出数字量DA值与所述压力上升时间t的关系，得到电压输出数字量DA值，通过下式得到：
其中，DA(实际)为电压输出数字量DA值，K表示压力上升压力曲线修正系数K值，t设为设定的压力上升时间，DA(IPAP)表示IPAP设定值压力对应的电压输出数字量，DA(EPAP)表示EPAP设定值压力对应的电压输出数字量。
根据权利要求1或5或6所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，所述压力上升曲线修正系数K为在压力上升过程中面罩端压力与压力上升时间的对应关系曲线中拟合得到的压力上升压力曲线修正系数。
本发明应用于一种医用呼吸机空氧混合装置，包括第一壳体、第二壳体和风机组件，其中第一壳体内设有上导流通道和上腔体，第二壳体内设有下导流通道和下腔体，第一壳体与第二壳体密封连接，并且所述上导流通道与下导流通道对应衔接形成折弯的空氧混合进气通道，第一壳体上设有氧气进气口与所述上导流通道连通，第二壳体上设有空气进气口与所述下导流通道连通，所述上腔体和下腔体对应衔接形成容置腔，并且风机组件设于所述容置腔中，所述容置腔设有腔体进气口与所述空氧混合进气通道连通，并且所述空氧混合进气通道的输出端设有流量检测元件，所述腔体进气口设有氧浓度传感器，所述容置腔设有腔体出气口，所述第二壳体设有壳体出气口，且所述腔体出气口与壳体出气口连通。
所述风机组件包括风机、第三壳体和第四壳体，其中第三壳体和第四壳体密封连接形成风机仓，且所述风机仓设于所述容置腔中，风机设于所述风机仓中，所述第三壳体上设有风机仓进气口与所述容置腔内部连通，所述风机上设有风机进气口和风机出气口，且所述风机出气口伸出风机仓后与所述腔体出气口连接。
所述风机设于一个风机托上，所述风机托下侧设有风机托支腿，所述第四壳体内设有与所述风机托支腿配合的风机托固定柱。
所述流量检测元件包括气阻组件和压差传感器，其中所述气阻组件包括气阻网格和设于所述气阻网格上的第一连通口和第二连通口，所述空氧混合进气通道的输出端设有气阻卡槽，所述气阻网格安装在所述气阻卡槽上，并且第一连通口和第二连通口分别设于气阻卡槽两侧，所述压差传感器设于第一壳体上，并且所述压差传感器上设有压力第一检测口和压力第二检测口，其中压力第一检测口与所述第一连通口连接，压力第二检测口与所述第二连通口连接。
所述容置腔的腔体进气口设有安装所述氧浓度传感器的氧浓度传感器卡槽。所述第二壳体上设有出气腔，且所述容置腔的腔体出气口和所述壳体出气口均与所述出气腔连通。所述第一壳体上设有第一氧气进气口和第二氧气进气口。述第一壳体和第二壳体之间设有壳体密封件。所述腔体出气口和壳体出气口与所述壳体密封件一体设置。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.目前现有技术有通过实验找出呼吸规律，通过固定控制模式实现压力上升时间挡位的功能；本发明中控制压力上升时间的关系是使用拟合公式，并且能够针对不同的呼吸情况有自适应调整“压力上升压力曲线修正系数K”，对压力补偿，使压力上升时间的控制更准确。
2.呼吸机设备在由EPAP设定值压力转换成IPAP设定值压力时，应用本发明方法能够精准的按照设定的“压力上升时间”挡位进行调整压力上升时间。
3.本发明可以增加气体在风机仓(即空氧混合进气通道)中的路径，使得从风机仓中吹出来的气体是流畅的气流，并且在外接的呼吸机管路内的气流均匀，压力均匀基础上，使用本发明方法能够使设备在吸气压力上时间能够准确。
附图说明
图1为本发明的方法流程图一；
图2为本发明的方法流程图二；
图3为本发明的压力上升压力波形对比图；
图4为本实施例应用的空氧混合装置整体结构示意图，
图5为本实施例应用的空氧混合装置结构分解示意图，
图6为本实施例应用的空氧混合装置的剖视图，
图7为图5中的第一壳体结构示意图，
图8为图5中的第二壳体结构示意图，
图9为图5中的压差传感器示意图，
图10为图5中的气阻组件结构示意图，
图11为图5中的壳体密封件结构示意图，
图12为图5中的风机与风机托的结构示意图，
图13为图5中的第四壳体结构示意图。
其中，1、压差传感器；2、第一壳体；3、氧浓度传感器；4、壳体密封件；5、风机仓进气口；6、第三壳体；7、风机；8、风机托；9、第四壳体；10、第二壳体；11、密封盖；12、空气进气口；13、下导流通道；14、气阻组件；15、第二氧气进气口；16、上导流通道；17、第一氧气进气口；18、壳体出气口；19、气阻卡槽；20、氧浓度传感器卡槽；21、固定柱；22、压力第一检测口；23、压力第二检测口；24、气阻网格；25、第一连通口；26、第二连通口；27、腔体出气口；28、出气腔进气口；29、出气腔；30、风机托支腿；31、风机进气口；32、风机出气口；33、风机托固定柱；34、上腔体；35、下腔体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、图2所示，本发明根据S101中的设定压力作为目标参考值，采集的面罩端压力作为反馈值，通过步骤S202实时调节K值、通过步骤203根据K值实时计算DA控制风机转速以控制风机转动。
步骤一：数据采集
S101：将电压输出数字量与面罩端压力的关系拟合成函数，以便在反馈控制的过程中已知压力信号时能够计算出所需的电压，并将电压输出数字量作为控制输出，得到设定压力；
S102：设定呼吸机控制参数数据，其中包括，压力上升时间，(IPAP、EPAP)设定值压力。
S103：通过差压传感器采集呼吸机出口端的差压(与流量传感器的实际流量进行拟合，由已知的差压就能够得到此刻的流量值)进行呼吸机出口端流量采集；通过压力传感器采集呼吸机的出口端压力与患者佩戴面罩端的压力值；
步骤二：计算
S201：根据得到的流量值能够计算出患者端流速参数，包括患者的总漏气量，患者端漏气量，患者端流量等参数值，再将这些参数作为呼吸触发常见的算法，流速差分法、图形法和容积法等的输入，分析出患者的自主呼吸时刻，进行吸气与呼气标志的监测，时刻准备触发压力，当呼气标志被触发时，压力转变为呼气压力；
其中，分析出患者的自主呼吸时刻可以通过以下方式中的一种获取：
根据患者端流速参数，通过流速差分法得到流速差分曲线，近而判断吸气与呼气触发时刻；
根据患者流速参数，通过图形法得到图形法流速参考曲线，近而而判断吸气与呼气触发时刻；
根据患者流速参数，通过容积法得到患者端流速的积分曲线，近而而判断吸气与呼气触发时刻；
S202：初始化压力上升压力曲线修正系数K值，在吸气过程中计算实际面罩端压力与IPAP设定值压力差值，目的是计算超调量的大小，与压力上升时间t；其中，面罩端压力是通过面罩端的近端压力采集管测得的。压力上升时间t的计算如下：当吸气触发被触发时，吸气时间开始累加，压力上升开始，当压力上升到设定值IPAP(吸气正压)与设定值EPAP(呼气正压)差值的90％再加上设定值EPAP的和时压力上升阶段结束，此时在最初的压力上升阶段吸气时间被称为压力上升时间。
如果在设定的压力上升时间内，压力并没有上升到设定值的90％，则根据当前吸气阶段的压力差值大小相应的增大K值，预判下一个呼吸波的压力上升压力曲线修正系数K值，一共有8个档位可以调整：
当压力差值小于-8cmH2O时，K值增加0.08；
当压力差值在-7～-8cmH2O时，K值增加0.07；
当压力差值在-6～-7cmH2O时，K值增加0.06；
当压力差值在-5～-6cmH2O时，K值增加0.05；
当压力差值在-4～-5cmH2O时，K值增加0.04；
当压力差值在-3～-4cmH2O时，K值增加0.03；
当压力差值在-2～-3cmH2O时，K值增加0.02；
当压力差值在-1～-2cmH2O时，K值增加0.01；
(压力差值小于等于-1cmH2O时，K值在0.5至2.0之间调整)。
若压力上升时间内产生了超调，则根据超调量的大小相应的减少K值，通过上一个呼吸波的呼吸数据判断适合患者当前使用的压力上升压力曲线修正系数K值，一共有9个档位可以调整：
当压力差值在大于8cmH2O时，K值减小0.08；
当压力差值在7～8cmH2O时，K值减小0.07；
当压力差值在6～7cmH2O时，K值减小0.06；
当压力差值在5～6cmH2O时，K值减小0.05；
当压力差值在4～5cmH2O时，K值减小0.04；
当压力差值在3～4cmH2O时，K值减小0.03；
当压力差值在2～3cmH2O时，K值减小0.02；
当压力差值在1～2cmH2O时，K值减小0.01；
当压力差值在0.5～1cmH2O时，K值减小0.01。
(压力差值大于等于0.5cmH2O时，K值在0.5至2.0之间调整)
如果当K值一直处于调整的状态时，K值可能会进入失调的状态，所以，当K值小于0.5时，K值等于0.5，当K值大于2时，K值等于2的处理作为调整。
S203：通过实验验证总结出的电压输出数字量DA值与压力上升实际时间的函数关系：
其中DA(实际)：电压输出数字量，为未知量，根据步骤S101中电压输出数字量与面罩端压力的关系，将电压输出数字量作用在呼吸机风机的驱动电路中，然后风机的驱动电路将电信号转换成风机转速速度信号，控制风机令呼吸机产生动能；
K：压力上升压力曲线修正系数K值；
DA(IPAP)：EPAP设定值对应的电压输出数字量(已知参数)；
DA(EPAP)：IPAP设定值对应的电压输出数字量(已知参数)；
t设：设定压力上升时间(已知参数)；
t：实时压力上升时间；
计算DA(实际)，即电压输出数字量，作用在呼吸机的风机上，令呼吸机产生动能。
S204：吸气触发标志被触发那一时刻，吸气时间开始计时、呼气触发标志时截止，即为实际监测吸气时间。如果吸气时间超过设定的压力上升时间的10％，判断当前的压力上升环节结束，此时停止压力上升环节的控制，转换为IPAP压力设定值PID压力控制；若吸气时间没有超过压力上升时间则此环节没有结束，重复步骤S201-204。
呼吸机设备在EPAP压力转换成IPAP压力时，应用本发明方法能够精准的按照设定的“压力上升时间”挡位进行调整压力上升时间；根据公式的描述，该方法能够按照患者的吸气程度补偿压力，如果呼吸机的过程中如果使用呼吸机的过程中出现压力超调或压力长时间达不到设定压力值的现象，则压力上升压力曲线修正系数K就会按照S202调整，使压力上升时间达到设定的压力上升时间；并且在此阶段使用开环控制，减少受系统外界干扰以及压力突变带来的压力超调。
理论上由于实际的电压输出数字量DA值与压力值的关系是二次关系，但是目标的压力与实际的压力上升时间是一次线性关系，所以猜想当双水平呼吸模式时吸气压力与呼气压力转变的情况下电压输出数字量DA值与压力上升时间的关系被判断是二分之一次幂的关系，经过实际实验验证后发现，猜想是正确的，所以当双水平呼吸模式时吸气压力与呼气压力转变的情况下电压输出数字量DA值与实际的压力上升时间形成的关系是二分之一次幂的关系。
由于患者不同，患者的呼吸情况不同，所以压力上升曲线有时会造成压力超调，又有时会导致压力不能到达IPAP设定压力，压力上升时间不能达到设定值；所以通过上两个呼吸波的压力上升时间是否达到设定值或是超过设定值，与压力是否超调来调整本次压力上升压力曲线修正系数K，补偿压力使压力上升时间能够达到设定值，并且不会出现压力超调，时间还能够达到设定值。
呼吸机使用的风机在所能达到的压力与流量范围内时，输入电压与实际产生的压力之间理论上会形成线性关系，但是由于实际环境中存在阻力，所以大部分风机输入电压与实际产生的压力之间形成的是非线性的二次单调递增的函数关系，并且不同的呼吸机会设计不同的内部结构，就会导致风机所在环境的阻力不同，并且由于各个呼吸机厂家使用的风机能够达到的压力范围不同，使用的电机驱动芯片不同，综上一些原因导致风机的响应时间不同，到达相同稳定压力的时间不同等特性不同的问题，即呼吸机的本身的特性之一压力的响应时间不同，近而使得呼吸由吸气相转向呼气相和呼气相转向吸气相的过程中出现的特性是不同的，有些少数的呼吸机由于管路设计的很符合流体力学，选择的风机性能又很好，可能在压力上升的时候其实不需要做什么处理压力，只是使用普通的PID控制，就可以使压力上升到稳定的吸气压力设定值。所以针对不同的特性处理的方法是不同的。
由于风机在工作时，从风机直接吹出来的气流不具有稳定性，所以本实施例使用的呼吸机设计的内部结构(医用呼吸机空氧混合装置)增加气体在风机仓(即空氧混合进气通道)中的路径，使得从风机仓(即本实施例使用的空氧混合装置中壳体出气口18)中吹出来的气体是流畅的气流，并且在外接的呼吸机管路内的气流均匀，压力均匀基础上，使用本发明方法能够使设备在吸气压力上时间能够准确。
所以针对本实施例使用的呼吸机设计的呼吸机内部结构，与所选用的风机，电机，电机驱动芯片等元器件综合考虑，本实施例使用的呼吸机表现出来的压力，流量特性，目前申请的技术手段是较好的，能使设备的压力能在设定的压力上升时间要求内达到设定的IPAP压力。
如图3所示，未使用本发明方法的压力上升时间为1.22-1.042＝0.178s，使用本发明的方法压力上升时间为1.728-1.622＝0.106s，即通过图3对比能够证明在呼吸机在同样的设置情况下，使用本发明方法的压力上升既能够保障压力上升压力的稳定性，又能够保证压力上升时间的准确性。
本实施可以用于以下医用呼吸机空氧混合装置：
如图4～13所示，医用呼吸机空氧混合装置包括第一壳体2、第二壳体10和风机组件，其中如图5所示，所述第一壳体2内设有上导流通道16和上腔体34，所述第二壳体10内设有下导流通道13和下腔体35，所述第一壳体2与第二壳体10密封连接，并且所述上导流通道16与下导流通道13对应衔接形成折弯的空氧混合进气通道，第一壳体2上设有氧气进气口与所述上导流通道16连通，第二壳体10上设有空气进气口12与所述下导流通道13连通，所述上腔体34和下腔体35对应衔接形成容置腔，并且所述风机组件设于所述容置腔中，如图7所示，所述容置腔设有腔体进气口与所述空氧混合进气通道连通，并且所述空氧混合进气通道的输出端设有流量检测元件，所述腔体进气口设有氧浓度传感器3，如图11所示，所述容置腔设有腔体出气口27，所述第二壳体10设有壳体出气口18，且所述腔体出气口27与壳体出气口18连通。本装置工作时，氧气经由氧气进气口进入上导流通道16，空气经由空气进气口12进入下导流通道13，氧气和空气在由所述上导流通道16和下导流通道13组合而成的空氧混合进气通道内实现混合，由于所述空氧混合进气通道为折弯状，从而可以大大延长空氧混合行程，保证空气和氧气充分混合，提高了空气和氧气的混合均匀性，另外混合气体由空氧混合进气通道输出时通过所述流量检测元件检测并计算气体流量，进入所述容置腔时再通过所述氧浓度传感器3检测氧浓度情况，以实现氧浓度的精准调控，然后混合气体进入风机组件中，并通过风机组件作用由所述容置腔的腔体出气口27排出，最后由第二壳体10上的壳体出气口18输出。
如图5和图12～13所示，本实施例中，所述风机组件包括风机7、第三壳体6和第四壳体9，其中第三壳体6和第四壳体9密封连接形成风机仓，所述风机仓设于所述容置腔中，风机7设于所述风机仓中，如图5所示，所述第三壳体6上设有风机仓进气口5与所述容置腔连通，如图12所示，所述风机7设有风机进气口31和风机出气口32，且如图6所示，所述风机出气口32伸出风机仓后与所述腔体出气口27连接，混合气体由所述容置腔的腔体进气口进入后经由所述风机仓进气口5进入风机仓中，并经由所述风机进气口31进入风机7中，最后由风机出气口32输出。
如图12所示，所述风机7设于一个风机托8上，所述风机托8下侧设有风机托支腿30，如图13所示，所述第四壳体9内设有与所述风机托支腿30配合的风机托固定柱33。本实施例中，所述风机托8为弹性硅胶材质，可对风机7起到减震作用。另外如图7所示，所述第一壳体2和第二壳体10内设有固定柱21用于辅助固定所述风机仓。
如图5和图9～10所示，本实施例中，所述流量检测元件包括气阻组件14和压差传感器1，其中如图10所示，所述气阻组件14包括气阻网格24和设于所述气阻网格24上的第一连通口25和第二连通口26，如图7所示，所述空氧混合进气通道的输出端设有气阻卡槽19，所述气阻网格24卡在所述气阻卡槽19上实现固定，并且第一连通口25和第二连通口26分别设于气阻卡槽19两侧，如图4所示，压差传感器1设于第一壳体2上，并且如图9所示，所述压差传感器1上设有压力第一检测口22和压力第二检测口23，其中压力第一检测口22与所述第一连通口25连接，压力第二检测口23与所述第二连通口26连接，混合气体经过气阻组件14时会在气阻网格24两侧形成压力差，压差传感器1中的压力第一检测口22检测流经气阻组件14前的气体压力，压力第二检测口23检测流经气阻组件14后的气体压力，控制系统根据两侧压力差计算混合气体流量，并根据流量和氧浓度情况调整氧气和空气输入。所述气阻网格24和压差传感器1均为本领域公知技术且为市购产品，本实施例中，所述气阻网格24横截面最小网格面积大于或等于5mm2，网格数量大于或等于18个，通气面积大于或等于150mm2，另外根据压力差计算气体流量也为本领域公知技术。
如图7所示，所述容置腔的腔体进气口设有氧浓度传感器卡槽20用于安装所述氧浓度传感器3，所述氧浓度传感器3为本领域公知技术且为市购产品。
如图8所示，本实施例中，所述第二壳体10上设有带出气腔进气口28的出气腔29，且所述容置腔的腔体出气口27与所述出气腔进气口28连通，所述出气腔29与所述壳体出气口18连通。如图5～6所示，所述第二壳体10下侧设有密封盖11用于密封所述出气腔29。
如图5所示，本实施例中，所述第一壳体2上设有第一氧气进气口17和第二氧气进气口15，且所述第一氧气进气口17和第二氧气进气口15均与所述上导流通道16连通，所述第二氧气进气口15为氧气备用进气口。
如图5所示，本实施例中，所述第一壳体2和第二壳体10之间设有壳体密封件4实现密封，如图11所示，所述壳体密封件4形状与第一壳体2和第二壳体10形状以及内部的空氧混合进气通道、容置腔等结构相匹配，本实施例中所述壳体密封件4采用H型密封圈，并且所述腔体出气口27和壳体出气口18与所述壳体密封件4一体设置以保证密封效果。
本装置的工作原理为：
本装置工作时，氧气经由第一壳体2上的氧气进气口进入上导流通道16，空气经由第二壳体10上的空气进气口12进入下导流通道13，并且氧气和空气在由所述上导流通道16和下导流通道13组合而成的空氧混合进气通道内实现混合，由于所述空氧混合进气通道为折弯状，从而可以大大延长空氧混合行程，保证空气和氧气充分混合，提高了空气和氧气的混合均匀性，另外混合气体由空氧混合进气通道输出时通过所述流量检测元件检测并计算气体流量，进入所述容置腔时再通过所述氧浓度传感器3检测氧浓度情况，以实现氧浓度的精准调控，然后混合气体进入风机组件中，并通过风机组件作用由所述容置腔的腔体出气口27排出，最后由第二壳体10上的壳体出气口18输出。

Claims (10)

1.一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过采集呼吸机出口端的差压获取呼吸机出口端流量值，采集呼吸机的出口端压力以及患者佩戴面罩端的压力值；
2)根据呼吸机出口端流量值得到患者的自主呼吸时刻；
3)在吸气阶段中计算采集的面罩端的压力值与IPAP设定值压力的压力差值，得到压力上升时间t；对上升曲线修正系数K值进行初始化；
4)根据上升曲线修正系数K值、以及用于控制风机的电压输出数字量DA值与所述压力上升时间t的关系，得到电压输出数字量DA值，以控制风机转速。
2.根据权利要求1所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，所述根据呼吸机出口端流量值得到患者的自主呼吸时刻，包括以下步骤：
根据呼吸机出口端流量值得到患者的流速参数；
根据患者的流速参数得到吸气触发时刻与呼气触发时刻。
3.根据权利要求2所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，所述患者的流速参数包括患者的总漏气量、患者端漏气量、患者端流量中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，所述压力上升时间t为所述吸气触发时刻开始、压力上升阶段结束之间的时间；其中，吸气触发时刻面罩端压力上升开始，当面罩端的压力值上升到IPAP设定值压力与面罩端的压力值之间差值的M％再与EPAP设定值压力的和时，压力上升阶段结束。
5.根据权利要求1所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，步骤3)与步骤4)之间还包括步骤a)：对压力上升曲线修正系数K进行自适应调整，包括以下步骤：
若在设定的压力上升时间内，采集的面罩端的压力值未达到IPAP设定值压力，则根据当前吸气阶段的压力差值增大压力上升曲线修正系数K值；
若在设定的压力上升时间内产生超调，则根据超调量减少压力上升曲线修正系数K值。
6.根据权利要求5所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，步骤a)中，所述若在设定的压力上升时间内，采集的面罩端的压力值未达到IPAP设定值压力，则根据当前吸气阶段的压力差值增大压力上升曲线修正系数K值，包括以下步骤：
如果在设定的压力上升时间内，采集的面罩端的压力值未达到IPAP设定值压力的M％，则根据当前吸气阶段的压力差值相应地增大压力上升曲线修正系数K值，具体如下：
当压力差值小于-8cmH2O时，K值增加0.08；
当压力差值在-i～-(i+1)cmH2O时，K值增加0.01*i；i＝1…7；
其中，所述压力差值＝采集的面罩端的压力值-IPAP设定值压力。
7.根据权利要求5所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，步骤a)中，所述若在设定的压力上升时间内产生超调，则根据超调量减少压力上升曲线修正系数K值，包括以下步骤：
若设定的压力上升时间内产生了超调，则根据超调量相应地减少K值，具体如下：
当压力差值大于8cmH2O时，K值减少0.08；
当压力差值在i～(i+1)cmH2O时，K值减小0.01*i；i＝1…7；
其中，所述压力差值＝采集的面罩端的压力值-IPAP设定值压力。
8.根据权利要求6或7所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，步骤a)中，当压力上升曲线修正系数K值小于下限值L时，K值等于L；当K值大于上限值H时，K值等于H。
9.根据权利要求1所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，步骤1)中，所述根据上升曲线修正系数K值、以及用于控制风机的电压输出数字量DA值与所述压力上升时间t的关系，得到电压输出数字量DA值，通过下式得到：
其中，DA(实际)为电压输出数字量DA值，K表示压力上升压力曲线修正系数K值，t设为设定的压力上升时间，DA(IPAP)表示IPAP设定值压力对应的电压输出数字量，DA(EPAP)表示EPAP设定值压力对应的电压输出数字量。
10.根据权利要求1或5或6所述的一种医用呼吸机压力上升时间控制算法，其特征在于，所述压力上升曲线修正系数K为在压力上升过程中面罩端压力与压力上升时间的对应关系曲线中拟合得到的压力上升压力曲线修正系数。
CN202311257839.9A 2023-09-27 2023-09-27 一种医用呼吸机压力上升时间控制算法 Pending CN117138186A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311257839.9A CN117138186A (zh) 2023-09-27 2023-09-27 一种医用呼吸机压力上升时间控制算法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311257839.9A CN117138186A (zh) 2023-09-27 2023-09-27 一种医用呼吸机压力上升时间控制算法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117138186A true CN117138186A (zh) 2023-12-01

Family

ID=88910073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311257839.9A Pending CN117138186A (zh) 2023-09-27 2023-09-27 一种医用呼吸机压力上升时间控制算法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117138186A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3645470B2 (ja) 患者の呼吸の必要性と調和する補助された換気方法及び装置
JP5658655B2 (ja) 人工呼吸器リーク補償
CA2116814C (en) Medical ventilator
CN101804231B (zh) 呼吸不足情况下的通气支持的系统控制方法及装置
US8424521B2 (en) Leak-compensated respiratory mechanics estimation in medical ventilators
RU2722432C1 (ru) Способ управления давлением и газовой смесью для неинвазивной искусственной вентиляции легких
US20140053840A1 (en) Human-Machine Synchronization Method And Device Of Invasive Ventilator Operating In Noninvasive Ventilation Mode
EP2401016B1 (en) Patient-ventilator dyssynchrony detection
US20010035186A1 (en) Parameter variation for proportional assist ventilation or proportional positive airway pressure support devices
US9272111B2 (en) Leak estimation using function estimation
EP2061538A1 (en) Apparatus for respiratory support and non-invasive detection of alveolar derecruitment for patients suffering from respiratory failure
US20240075226A1 (en) System and method for accurate estimation of intentional and unintentional leaks in flow generation systems
WO2014101548A1 (zh) 一种涡轮呼吸机压力控制通气方法
EP2575942A1 (en) Breathing system with flow estimation
CN101757707A (zh) 呼气末气压控制方法和采用该方法的呼吸机
EP2934639A1 (en) Inspiratory pressure control in volume mode ventilation cross-reference to related applications
AU2006303816A1 (en) Method and apparatus for improving flow and pressure estimation in CPAP systems
US20130116942A1 (en) Leak estimation in a gas delivery system using block least-mean-squares technique
CN112999478A (zh) 自适应潮气量计算方法、装置及呼吸机
CN117065165A (zh) 一种医用呼吸机双水平压力转换控制算法
CN117138186A (zh) 一种医用呼吸机压力上升时间控制算法
CN106823085B (zh) 一种保证呼吸机潮气量的压力控制方法
CN111298255B (zh) 一种基于通气容量自动触发切换输出呼吸气压的呼吸机
CN108066864A (zh) 一种吸气阀和呼气阀协同控制的麻醉呼吸机压力控制方法
CN112451819A (zh) 一种呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination