[發(fā)明專利]一種呼吸節(jié)律發(fā)生器及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010320277.8
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111513721B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鵬;張秋辰;王倩;張洋
• 申請（專利權(quán)）人: 四川中測儀器科技有限公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;G05B19/042
• 代理公司: 成都禾創(chuàng)知家知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

1.一種呼吸節(jié)律發(fā)生器的控制方法，其特征在于，所述呼吸節(jié)律發(fā)生器包括兩位三通電磁閥、兩位四通電磁閥、調(diào)速氣泵、被檢設(shè)備接口和控制器；所述兩位三通電磁閥的2號口與兩位四通電磁閥的B口相連，所述四通電磁閥的A口連接被檢設(shè)備接口，所述調(diào)速氣泵的P口、T口分別連接兩位四通電磁閥的P口、T口；所述控制器分別對兩位三通電磁閥進(jìn)行氣體控制、對兩位四通電磁閥進(jìn)行方向控制、對調(diào)速氣泵進(jìn)行流速控制；

所述控制方法包括以下步驟：

1)確定發(fā)生器的模擬狀態(tài)

當(dāng)模擬呼氣動作時：兩位三通電磁閥和兩位四通電磁閥同時處于第一狀態(tài)，即兩位三通電磁閥的2號口和3號口連通，兩位四通電磁閥的P口和A口連通、T口和B口連通；在調(diào)速氣泵的作用下，CO₂氣體通過被檢設(shè)備接口呼出；

當(dāng)模擬吸氣動作時：兩位三通電磁閥和兩位四通電磁閥同時處于第二狀態(tài)，即兩位三通電磁閥的2號口和1號口連通；兩位四通電磁閥的P口和B口連通、T口和A口連通；在調(diào)速氣泵的作用下，外部空氣通過被檢設(shè)備接口吸入；

2)設(shè)置呼吸頻率的控制參數(shù)

參數(shù)包括呼氣時間e_t、吸氣時間i_t、潮氣量VT；呼吸頻率RR和呼氣時間e_t、吸氣時間i_t的關(guān)系如式(1)所示，潮氣量VT與呼氣氣泵流速fr_e(t)、吸氣氣泵流速fr_i(t)、呼氣時間e_t、吸氣時間i_t的關(guān)系如式(2)所示，呼吸比EI_r與呼氣時間e_t、吸氣時間i_t的關(guān)系如式(3)所示；

RR＝60/(e_t+i_t)??????(1)

EI_r＝e_t/i_t????????(3)

3)實(shí)現(xiàn)控制過程

調(diào)速氣泵提供一定范圍內(nèi)的流速fr，通過PWM調(diào)速信號的占空比DR來控制，滿足式(4)所示的關(guān)系，式中，k為氣泵的流量控制系數(shù)；

fr＝k*DR??????(4)

兩位四通電磁閥通過氣流方向的切換實(shí)現(xiàn)呼氣、吸氣動作的模擬；兩位三通電磁閥有兩個狀態(tài)，由一個控制信號的高、低電平來控制；高電平對應(yīng)第一狀態(tài)，低電平對應(yīng)第二狀態(tài)；調(diào)整控制信號的高電平時間T_h和低電平時間T_l來實(shí)現(xiàn)和呼氣時間e_t、吸氣時間i_t和呼吸比的控制；

e_t＝T_h；i_t＝T_l???(5)

將式(4)、式(5)帶入呼吸參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，得到RPM、VT和EI_r與硬件電路控制參數(shù)的數(shù)學(xué)模型：

DR_e＝VT/k*T_h；DR_i＝VT/k*T_l????(8)

控制器根據(jù)用戶設(shè)置的呼吸參數(shù)，利用式(6)～式(8)的數(shù)學(xué)模型計算出相應(yīng)呼吸條件下的硬件控制參數(shù)T_h、T_l以及調(diào)速氣泵呼氣調(diào)速占空比參數(shù)DR_e、吸氣調(diào)速占空比參數(shù)DR_i。