[發明專利]一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統

在審

• 申請號: 202010711863.5
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN112107471A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王瑞;朱明超;朱雷;周宇飛;劉海波
• 申請（專利權）人: 吉林大學第一醫院
• 主分類號: A61H31/00
• 分類號: A61H31/00
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 牛林濤

本發明公開一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統和方法。本系統包括傳感器、控制處理器、模糊推理系統、阻抗控制器和執行機構。由CO₂傳感器、力傳感器和位移傳感器分別檢測得到病人的呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性模量，這兩個值經模糊系統推理得出合適的阻抗控制參數。力傳感器檢測的按壓力經阻抗模型輸出位置偏差，反饋調節按壓深度。本發明利用人體生理指標調節阻抗參數實現了優化調節按壓深度的目的。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，具體涉及一種調整心肺復蘇機按壓深度的控制系統。

背景技術

心血管疾病是致使人類病發最終死亡的最主要原因之一，每年有1700余萬人死于這類疾病，其中一部分病人的主要病癥表現為心臟驟停。在我國每年猝死的人數約180萬例，平均每天猝死4931人；心肺復蘇作為全球應用最為廣泛的急救技術，是目前搶救心臟驟停患者的唯一有效途徑。

在使用心肺復蘇機對病人進行胸外按壓過程中，按壓深度不夠會降低心肺復蘇效果，按壓深度過高容易導致胸骨骨折造成二次傷害；為了保證最佳的按壓效果，需要根據病人的生理特性調整合適按壓深度；通過對按壓深度的調整，使病人在保證按壓安全性的基礎上提高按壓效果；因此，設計一套能夠自動優化調節按壓深度的心肺復蘇機控制系統顯得尤為重要。

發明內容

為了提高心肺復蘇機胸外按壓效果，達到根據病人按壓過程中生理參數特性自動調節優化按壓深度的目的，發明了一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統；本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統，所述的基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統包括CO₂傳感器、力傳感器、位移傳感器、控制處理器、模糊推理系統、阻抗控制器和執行機構；具體過程如下：

(1)將CO₂傳感器采集到的信號傳輸到控制處理器進行信號分析處理檢測出病人的呼吸末二氧化碳量，使用力傳感器和位移傳感器檢測病人的按壓力和按壓深度，控制處理器對該信號進行處理得到胸骨彈性模量值；這兩個值分別反映了血流灌注程度和胸骨骨折的危險性，本發明由這兩個值推理出阻抗控制參數的變化具有可靠性。

(2)通過模糊推理系統處理：模糊系統的輸入量是呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性模量，輸出量為阻抗控制的三個參數：慣性參數、阻尼參數、剛度參數，其中慣性參數能夠模擬人工按壓時人的質量，阻尼參數的設置有助于減少機械結構的共振振幅，減少噪聲，剛度參數的設置能夠調節該機械系統的柔順性；這三個參數分別代表了按壓物理系統的慣性特性、阻尼特性和剛度特性；通過這幾個參數調整按壓時的深度偏差，從而優化調節設定的按壓深度，具體如下：

當呼吸末二氧化碳值≥24mmHg，胸骨彈性模量≥200N/cm時，說明按壓深度已經趨于最大值，此時應該保持或減少按壓深度保證按壓安全性，因此應當減小剛度參數和慣性參數。

當呼吸末二氧化碳值≤10mmHg，胸骨彈性模量≤140N/cm時，說明按壓深度不夠，此時應該增加按壓深度保證按壓效果，應當多增加剛度參數和慣性參數。

當呼吸末二氧化碳值≤10mmHg，胸骨彈性模量≥200N/cm時，說明按壓危險性較大，存在胸骨骨折的風險，此時應該減小按壓深度，減小剛度參數和慣性參數。

當呼吸末二氧化碳值較高≥24mmHg，胸骨彈性模量≤140N/cm時，骨折風險較低，按壓深度可以加大，應增加剛度參數、阻尼參數和慣性參數。

經由模糊推理得到該時刻的阻抗控制參數，力傳感器可以檢測按壓力，將按壓力輸入阻抗控制器輸出位置偏差，位置偏差反饋調節該時刻的按壓深度；指定按壓深度經修正優化后輸入執行機構，執行結構對心臟驟停病人進行胸外按壓，再次用傳感器對人體各項生理參數進行測量，利用模糊系統又一次調整阻抗控制參數。

本發明所述模糊規則表如下表所示，解模糊化采用加權平均法，其算法為