[發明專利]一種提高潮氣量控制精度的方法

有效

• 申請號: 201610252602.5
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105983164B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 孟亞彬;鐘達雄;劉鐵柱;黃華平
• 申請（專利權）人: 廣州七喜醫療設備有限公司
• 主分類號: A61M16/00
• 分類號: A61M16/00;A61M16/01;A61M16/20
• 代理公司: 廣州維智林專利代理事務所(普通合伙)44448
• 代理人: 趙曉慧

技術領域

本發明具體涉及一種提高潮氣量控制精度的方法，屬于呼吸機、麻醉機技術領域。

背景技術

容量目標型通氣作為一種重要的通氣方式，在呼吸機及麻醉機產品中均有非常普遍的應用。通過精確控制每次呼吸過程中進入病人肺內的潮氣量，容量目標型通氣方式可以保證病人每次呼吸的潮氣量供給。為了保證潮氣量控制精度，業內普遍方案是：按照設置流量持續通氣，按固定周期檢測流量，對流量積分，達到設定潮氣量后，立即關閉吸氣閥，從而實現目標潮氣量的閉環控制，控制流程圖如圖1所示。由于比例閥本身的遲滯，關閥過程中仍會通過一定容量的氣體，導致實際潮氣量大于設置潮氣量。

容量目標型通氣，理想控制曲線表現為方波，即比例閥可以瞬間開關。如圖2所示，在t₁時刻打開比例閥到目標流量Fset，持續通Fset的流量，根據容量實時反饋，在t₂時刻檢測到進氣容量達到設置潮氣量時，關閉比例閥，理想情況下比例閥可立即關閉，此時進氣容量等于設置潮氣量，對應t₁- t₂時間段內矩形面積。

但是實際的吸氣階段流量控制并非如此，比例閥開關均需要一定的時間，這段開關時間不可忽略。故容量目標型通氣下流量曲線呈現出圖3所示的波形，而非圖2所示的理想方波。

圖3所示0-t₁為比例閥由關閉狀態開啟到設置流量Fset的過程，t₁- t₂為比例閥穩定到一定開度維持Fset的過程，t₂-t₃為比例閥由一定開度關閉的過程。

根據現有技術實現方案，當容量實時反饋檢測到進氣容量達到目標潮氣量時，t₂時刻開始關閉比例閥，t₃時刻比例閥才會完全關閉。t₂-t₃時刻比例閥關閉過程中會有多余的流量流入，導致吸氣階段實際潮氣量相對設置潮氣量多出一部分，多出的這部分容量對應t₂-t₃時間段流量曲線圍成的面積S₃，而設置潮氣量對應的是0-t₂時間段流量曲線圍成面積S₁+S₂。

發明內容

針對上述缺點，本發明通過對比例閥關閉過程中流過的容量進行準確評估，提前關閉比例閥，從而實現潮氣量的更精確控制。

具體的，本發明提供一種提高潮氣量控制精度的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一，分別對比例閥的開閥過程、關閥過程建模；

步驟二，利用積分計算比例閥在開閥過程和關閥過程的面積，評估比例閥在開閥過程和關閥過程中流過的容量；

步驟三，根據所述容量計算關閉比例閥條件，在容量通氣控制中，按所述條件提前開始關閉比例閥，對潮氣量進行精確控制。

進一步，如上所述的提高潮氣量控制精度的方法，所述步驟一中建模的計算公式為：

其中：Result為計算后比例閥設置流量；Last_Result為上次比例閥設置流量；Ki為積分控制系數；Error為偏差，Error計算公式為：

其中，為實際測量的流量，為設置流量。

進一步，如上所述的提高潮氣量控制精度的方法，Ki的取值范圍為（0,1），在（0,0.5]范圍效果更佳。

進一步，如上所述的提高潮氣量控制精度的方法，所述步驟二關閥過程流過的容量評估方法為：關閉比例閥時，為0，此時的為通氣階段的流量，對應吸氣階段設置流量Flow_insp，每個控制周期比例閥計算一次Error，然后計算Result作用到比例閥，計算出關閉比例閥階段每個控制周期（T）的流量依次為：Flow_insp*（1-Ki），Flow_insp*（1-Ki）², Flow_insp*（1-Ki）³,···，Flow_insp*（1-Ki）ⁿ；

關閥過程中流過的容量為：

其中，T為控制周期；

利用等比方程求和化簡得：

如此，根據積分控制比例閥算法，可以計算出不同設置流量下關閉比例閥過程中流過的容量。