一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置及壓力控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置及壓力控制方法，其特征在于：包括：渦輪風(fēng)機(jī)：用于產(chǎn)生壓縮空氣；渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器：用于驅(qū)動(dòng)所述渦輪風(fēng)機(jī)，所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器包括伺服控制器，所述伺服控制器是由前饋控制器和反饋控制器復(fù)合控制的閉環(huán)系統(tǒng)；傳感器：用于實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力；氣路：由軟管連接形成。本發(fā)明提供的一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置及壓力控制方法，設(shè)計(jì)合理，具備實(shí)時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)整第一輸出壓力和最終輸出壓力，且具有抗干擾的功能，更加智能化和安全可靠。
【專利說(shuō)明】一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置及壓力控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙水平呼吸機(jī)，尤其涉及一種控制雙水平呼吸機(jī)壓力的裝置和方法，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]打鼾是一種普遍存在的睡眠現(xiàn)象，目前大多數(shù)人認(rèn)為這是司空見(jiàn)慣的，而不以為然，還有人把打鼾看成睡得香的表現(xiàn)。其實(shí)打鼾是健康的大敵，目前，隨著人們對(duì)呼吸不暢，如打鼾可引發(fā)各種疾病的認(rèn)識(shí)的提高，在家庭康復(fù)中經(jīng)常會(huì)用到呼吸機(jī)。打鼾的原因一般可分為三種:一是由于患者氣道變小，如由鼻息肉等疾病導(dǎo)致；二是由于室內(nèi)缺氧，導(dǎo)致患者睡眠時(shí)張嘴呼吸；三是由植物神經(jīng)控制的睡眠呼吸暫停綜合癥，即窒息一會(huì)后又打鼾，這種情況很嚴(yán)重，甚至有生命危險(xiǎn)，夜間呼吸暫停時(shí)間超過(guò)120秒容易在凌晨發(fā)生猝死；另外，由于打鼾使睡眠呼吸反復(fù)暫停，造成大腦、血液嚴(yán)重缺氧，形成低血氧癥，而誘發(fā)高血壓、糖尿病、腦心病、心率失常、心肌梗死、心絞痛等各種疾病。由上可見(jiàn)，打鼾的危害不容忽視，家用型呼吸機(jī)的使用也越來(lái)越普遍，呼吸機(jī)是一種人工的機(jī)械通氣裝置，用于輔助或控制患者的自主呼吸運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到肺內(nèi)氣體交換的功能，降低人體的消耗，以利于呼吸功能的恢復(fù)。
[0003]利用呼吸機(jī)治療肺功能差、肺衰竭、睡眠呼吸暫停綜合癥患者的治療原理為:呼吸機(jī)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)某掷m(xù)正壓通氣(包括恒定正壓、變化正壓等)，經(jīng)鼻面罩或口鼻面罩提供給患者，可有效避免患者呼吸道 塌陷或部分塌陷，從而保證患者呼吸通暢。治療由肺功能差、肺衰竭、睡眠呼吸暫停綜合癥等原因?qū)е碌暮粑系K的呼吸機(jī)為雙水平呼吸機(jī)，雙水平呼吸機(jī)的概念是為患者提供設(shè)定好的較高的吸氣壓和較低的呼氣壓，在患者呼吸過(guò)程中自動(dòng)轉(zhuǎn)換。但是，由于患者的呼吸生理復(fù)雜度較高，氣道阻力經(jīng)常會(huì)由于睡眠姿勢(shì)變化、喝酒等狀態(tài)影響而不斷的升壓、減壓、導(dǎo)致壓力波動(dòng)較多，目前各個(gè)廠家的產(chǎn)品都存在不同程度的無(wú)法滿足治療效果的缺陷。
[0004]目前呼吸機(jī)的輸出壓力控制方式一般為:先預(yù)先設(shè)置機(jī)器的呼氣流量、吸呼時(shí)間、吸呼頻率和控制壓力，正常工作后機(jī)器按照設(shè)置的吸氣流量產(chǎn)生吸氣動(dòng)作，氣道壓力增加，當(dāng)氣道壓力到達(dá)設(shè)定的控制壓力后，減少吸氣流量，維持恒定的壓力直到吸氣末。此種控制方法的缺點(diǎn)是:呼吸頻率不能發(fā)生較大幅度的變化，否則會(huì)導(dǎo)致呼吸機(jī)的輸入壓力(即吸氣時(shí)高壓，呼氣時(shí)低壓)與患者的呼吸狀態(tài)不匹配，進(jìn)一步加劇患者的呼吸障礙，嚴(yán)重甚至危及患者的生命安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)時(shí)調(diào)整輸出壓力且具有抗干擾功能的雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置及壓力控制方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置，其特征在于:包括:渦輪風(fēng)機(jī):用于產(chǎn)生壓縮空氣；
渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器:用于驅(qū)動(dòng)所述渦輪風(fēng)機(jī)，所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器包括伺服控制器，所述伺服控制器是由前饋控制器和反饋控制器復(fù)合控制的閉環(huán)系統(tǒng)；
傳感器:用于實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力；
氣路:由軟管連接形成，所述渦輪風(fēng)機(jī)通過(guò)軟管與鼻面罩相連并形成氣路，所述傳感器和所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器之間以及所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和渦輪風(fēng)機(jī)之間通過(guò)電線連接，所述傳感器還與所述軟管連通。
[0007]所述前饋控制器用于根據(jù)所述患者氣道的實(shí)際壓力來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，即當(dāng)患者從呼氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼩鉅顟B(tài)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)到患者氣道的實(shí)際壓力由大變小，則所述前饋控制器輸出一個(gè)升高的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間加速，從而迅速升高渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利吸氣；當(dāng)患者從吸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵鉅顟B(tài)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)到患者氣道的實(shí)際壓力由小變大，則所述前饋控制器輸出一個(gè)降低的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間減速，從而迅速降低渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利呼氣。
[0008]所述反饋控制器具有抗干擾功能，用于補(bǔ)償患者呼吸對(duì)氣道壓力產(chǎn)生的擾動(dòng)以及渦輪風(fēng)機(jī)的非線性因素引起的不穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)最終輸出壓力的功能。
[0009]所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控 制器采用PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力和最終輸出壓力的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
[0010]所述傳感器為壓力和/或流量傳感器。
[0011]一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一:利用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力；
步驟二:渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器實(shí)時(shí)采集接收所述傳感器監(jiān)測(cè)到的患者氣道的實(shí)際壓力，并根據(jù)壓力變化來(lái)調(diào)整渦輪風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)第一輸出壓力的功能；步驟三:利用反饋控制器具有抗干擾功能功能，進(jìn)一步補(bǔ)償調(diào)整第一輸出壓力，實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)最終輸出壓力的功能。
[0012]本發(fā)明提供的一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置及壓力控制方法，采用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力，并將信息實(shí)時(shí)傳遞給渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，當(dāng)患者氣道的實(shí)際壓力變化較大時(shí)，通過(guò)傳感器判斷出是由呼氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼩鉅顟B(tài)，還是由吸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵鉅顟B(tài)，當(dāng)是由呼氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼩鉅顟B(tài)時(shí)，患者氣道的實(shí)際壓力瞬間變小，則前饋控制器輸出一個(gè)升高的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間加速，從而迅速升高渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利吸氣；當(dāng)患者從吸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵鉅顟B(tài)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)到患者氣道的實(shí)際壓力瞬間變大，則所述前饋控制器輸出一個(gè)降低的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間減速，從而迅速降低渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利呼氣；另外，反饋控制器具有抗干擾功能，能夠補(bǔ)償患者呼吸對(duì)氣道壓力產(chǎn)生的擾動(dòng)以及渦輪風(fēng)機(jī)的非線性因素引起的不穩(wěn)定，進(jìn)一步調(diào)整第一輸出壓力，形成最終輸出壓力；通過(guò)前饋控制器和反饋控制器設(shè)置，使渦輪風(fēng)機(jī)的最終輸出壓力更加穩(wěn)定可靠，并且，實(shí)時(shí)檢測(cè)并傳遞信號(hào)的傳感器保證了呼吸機(jī)的第一輸出壓力是隨著患者的呼吸頻率來(lái)發(fā)生變化，更加智能，不會(huì)出現(xiàn)呼吸機(jī)的輸入壓力(即吸氣時(shí)高壓，呼氣時(shí)低壓)與患者的呼吸狀態(tài)不匹配的現(xiàn)象。本發(fā)明提供的一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置及壓力控制方法，設(shè)計(jì)合理，具備實(shí)時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)整第一輸出壓力和最終輸出壓力，且具有抗干擾的功能，更加智能化和安全可靠。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中Gp為渦輪風(fēng)機(jī)的經(jīng)前饋控制器調(diào)整的第一輸出壓力，Ge和Gr分別為反饋控制器和前饋控制器，Ul和u2分別為反饋控制器輸出電壓和前饋控制器輸出電壓，D為患者呼吸對(duì)氣道產(chǎn)生的壓力擾動(dòng)，Ps為渦輪風(fēng)機(jī)，Pu為Gp經(jīng)反饋控制器調(diào)整的輸出壓力，即渦輪風(fēng)機(jī)的最終輸出壓力。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]如圖1所示，一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置，其特征在于:包括:
渦輪風(fēng)機(jī):用于產(chǎn)生壓縮空氣；
渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器:用于驅(qū)動(dòng)所述渦輪風(fēng)機(jī)，所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器包括伺服控制器，所述伺服控制器是由前饋控制器和反饋控制器復(fù)合控制的閉環(huán)系統(tǒng)；
傳感器:用于實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力；
氣路:由軟管連接形成，所述渦輪風(fēng)機(jī)通過(guò)軟管與鼻面罩相連并形成氣路，所述傳感器和所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器之間以及所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和渦輪風(fēng)機(jī)之間通過(guò)電線連接，所述傳感器還與所述軟管連通。
[0016]所述前饋控制器用于根據(jù)`所述患者氣道的實(shí)際壓力來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，即當(dāng)患者從呼氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼩鉅顟B(tài)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)到患者氣道的實(shí)際壓力由大變小，則所述前饋控制器輸出一個(gè)升高的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間加速，從而迅速升高渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利吸氣；當(dāng)患者從吸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵鉅顟B(tài)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)到患者氣道的實(shí)際壓力由小變大，則所述前饋控制器輸出一個(gè)降低的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間減速，從而迅速降低渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利呼氣。
[0017]所述反饋控制器具有抗干擾功能，用于補(bǔ)償患者呼吸對(duì)氣道壓力產(chǎn)生的擾動(dòng)以及渦輪風(fēng)機(jī)的非線性因素引起的不穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)最終輸出壓力的功能。
[0018]所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器采用PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力和最終輸出壓力的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
[0019]所述傳感器為壓力和/或流量傳感器。
[0020]一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一:利用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力；
步驟二:渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器實(shí)時(shí)采集接收所述傳感器監(jiān)測(cè)到的患者氣道的實(shí)際壓力，并根據(jù)壓力變化來(lái)調(diào)整渦輪風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)第一輸出壓力的功能；步驟三:利用反饋控制器具有抗干擾功能功能，進(jìn)一步補(bǔ)償調(diào)整第一輸出壓力，實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)最終輸出壓力的功能。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置，其特征在于:包括: 渦輪風(fēng)機(jī):用于產(chǎn)生壓縮空氣； 渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器:用于驅(qū)動(dòng)所述渦輪風(fēng)機(jī)，所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器包括伺服控制器，所述伺服控制器是由前饋控制器和反饋控制器復(fù)合控制的閉環(huán)系統(tǒng)； 傳感器:用于實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力； 氣路:由軟管連接形成，所述渦輪風(fēng)機(jī)通過(guò)軟管與鼻面罩相連并形成氣路，所述傳感器和所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器之間以及所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和渦輪風(fēng)機(jī)之間通過(guò)電線連接，所述傳感器還與所述軟管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置，其特征在于:所述前饋控制器用于根據(jù)所述患者氣道的實(shí)際壓力來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，即當(dāng)患者從呼氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼩鉅顟B(tài)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)到患者氣道的實(shí)際壓力由大變小，則所述前饋控制器輸出一個(gè)升高的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間加速，從而迅速升高渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利吸氣；當(dāng)患者從吸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵鉅顟B(tài)時(shí)，所述傳感器檢測(cè)到患者氣道的實(shí)際壓力由小變大，則所述前饋控制器輸出一個(gè)降低的階躍控制信號(hào)給所述伺服控制器，使渦輪風(fēng)機(jī)瞬間減速，從而迅速降低渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力，以幫助患者順利呼氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置，其特征在于:所述反饋控制器具有抗干擾功能，用于補(bǔ)償患者呼吸對(duì)氣道壓力產(chǎn)生的擾動(dòng)以及渦輪風(fēng)機(jī)的非線性因素引起的不穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)最終輸出壓力的功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置，其特征在于:所述渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器采用PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪風(fēng)機(jī)的第一輸出壓力和最終輸出壓力的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制裝置，其特征在于:所述傳感器為壓力和/或流量傳感器。
6.一種雙水平呼吸機(jī)壓力控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:利用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)患者氣道的實(shí)際壓力； 步驟二:渦輪風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器實(shí)時(shí)采集接收所述傳感器監(jiān)測(cè)到的患者氣道的實(shí)際壓力，并根據(jù)壓力變化來(lái)調(diào)整渦輪風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)第一輸出壓力的功能； 步驟三:利用反饋控制器具有抗干擾功能功能，進(jìn)一步補(bǔ)償調(diào)整第一輸出壓力，實(shí)現(xiàn)控制渦輪風(fēng)機(jī)最終輸出壓力的功能。
【文檔編號(hào)】A61M16/00GK103736183SQ201310683803
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】龐文明 申請(qǐng)人:科邁（常州）電子有限公司