CN102028996A - 呼吸机减压装置的输出压力的调节方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种呼吸机减压装置的输出压力的调节方法，包括：设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；将目标值与测得的输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；根据压力偏差值调节输出压力。本发明还提供了一种呼吸机减压装置的输出压力的调节装置，包括：设定模块，用于设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；计算模块，用于将目标值与测得的输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；调节模块，用于根据压力偏差值调节输出压力。本发明能够使得呼吸机减压装置的输出压力在一定范围内调节，满足不同应用的需要。

Description

呼吸机减压装置的输出压力的调节方法和装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种呼吸机减压装置的输出压力的调节方法和装置。

背景技术

在气动电控型呼吸机产品设计中，往往需要用到减压阀提供稳定的工作压力，气路控制***可以依据此压力实现较为精确的流量控制。

目前，较为常见的压力控制方案是采用预先机械调节(人手动调节)的减压阀输出固定压力，调节过程需要使用专用设备，一旦调定，理论上该输出压力就不可改变。由于呼吸机控制的气流流量FLOW＝压力P/可调阻力R，当减压阀的输出压力P恒定时，气流流量FLOW的调节范围由阻力R的调节范围决定，但往往R的调节范围有限。若想实现大范围的流量调节，单靠固定的输出压力P是很难达到的。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的呼吸机减压装置的输出压力是固定的，无法根据***的工作状态进行调节。

发明内容

本发明旨在提供一种呼吸机减压装置的输出压力的调节方法和装置，能够解决现有的呼吸机减压装置的输出压力是固定的，无法根据***的工作状态进行调节的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种呼吸机减压装置的输出压力的调节方法，包括：设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；将目标值与测得的输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；根据压力偏差值调节输出压力。

优选地，目标值为预先设定或者通过分析呼吸机的工作状态设定。

优选地，根据压力偏差值调节输出压力具体包括：判断压力偏差值的误差是否在±2％范围内；若否，则调节输出压力为：

其中，r(t)为输出压力的目标值，y(t)为输出压力的实际值，e(t)为压力偏差值，u(t)为输出压力，K_P为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数。

优选地，输出压力为20KPa～250KPa。

在本发明的实施例中，还提供了一种呼吸机减压装置的输出压力的调节装置，包括：设定模块，用于设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；计算模块，用于将目标值与测得的输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；调节模块，用于根据压力偏差值调节输出压力。

优选地，目标值为预先设定或者通过分析呼吸机的工作状态设定。

优选地，调节模块根据压力偏差值调节输出压力具体包括：判断压力偏差值的误差是否在±2％范围内；若否，则调节输出压力为：

其中，r(t)为输出压力的目标值，y(t)为输出压力的实际值，e(t)为压力偏差值，u(t)为输出压力，K_P为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数。

优选地，输出压力为20KPa～250KPa。

因为利用呼吸机减压装置的输出压力的目标值和实际值之间的偏差对输出压力进行调节，解决了现有的呼吸机减压装置的输出压力是固定的，无法根据***的工作状态进行调节的问题，从而能够使得呼吸机减压装置的输出压力在一定范围内调节，满足不同应用的需要。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的呼吸机减压装置的输出压力的调节方法的流程图；

图2出了根据本发明实施例的呼吸机减压装置的输出压力的调节装置的示意图；

图3示出了根据本发明优选实施例的呼吸机减压装置的结构示意图；

图4示出了根据本发明优选实施例的呼吸机减压装置的输出压力的调节方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图1示出了根据本发明实施例的呼吸机减压装置的输出压力的调节方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S10，设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；

步骤S20，将输出压力的目标值与测得的输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；

步骤S30，根据压力偏差值调节输出压力。

该实施例利用呼吸机减压装置的输出压力的目标值和实际值之间的偏差对输出压力进行调节，解决了现有的呼吸机减压装置的输出压力是固定的，无法根据***的工作状态进行调节的问题，从而能够使得呼吸机减压装置的输出压力在一定范围内调节，满足不同应用的需要。

优选地，输出压力的目标值为预先设定或者通过分析呼吸机的工作状态设定。例如通过分析患者的类型、患者的状况等设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值，这样可以满足实际临床应用的不同需求。

优选地，步骤S30具体包括：判断压力偏差值的误差是否在±2％范围内；若否，则调节输出压力为：

其中，r(t)为输出压力的目标值，y(t)为输出压力的实际值，e(t)为压力偏差值，u(t)为输出压力，K_P为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数。

该优选实施例提供了根据呼吸机减压装置的输出压力的目标值和实际值依据PID控制算法调节输出压力的具体实施方案。在实际应用中，设定压力偏差值的误差范围为±2％，当判断出压力偏差值在该范围内时，则认为当前输出压力符合要求；当判断出压力偏差值在该范围外时，则认为当前输出压力不符合要求，需要对输出压力按照上述算法进行调节。

优选地，呼吸机减压装置的输出压力可以在20KPa～250KPa范围内调整。

上述优选实施例可应用于呼吸机、麻醉机的压力控制上，可以为呼吸机、麻醉机提供可调节的压力控制装置，实现方法简单、控制可靠、成本低廉，可明显提高呼吸机、麻醉机的流量控制效果。

图2出了根据本发明实施例的呼吸机减压装置的输出压力的调节装置的示意图，该装置包括：设定模块10，用于设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；计算模块20，用于将输出压力的目标值与测得的呼吸机减压装置的输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；调节模块30，用于根据压力偏差值调节输出压力。

该实施例利用呼吸机减压装置的输出压力的目标值和实际值之间的偏差对输出压力进行调节，解决了现有的呼吸机减压装置的输出压力是固定的，无法根据***的工作状态进行调节的问题，从而能够使得呼吸机减压装置的输出压力在一定范围内调节，满足不同应用的需要。

优选地，输出压力的目标值为预先设定或者通过分析呼吸机的工作状态设定。例如通过分析患者的类型、患者的状况等设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值，这样可以满足实际临床应用的不同需求。

优选地，调节模块30根据压力偏差值调节输出压力具体包括：判断压力偏差值的误差是否在±2％范围内；若否，则调节输出压力为：

其中，r(t)为输出压力的目标值，y(t)为输出压力的实际值，e(t)为压力偏差值，u(t)为输出压力，K_P为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数。

该优选实施例提供了调节模块30根据呼吸机减压装置的输出压力的目标值和实际值依据PID控制算法调节输出压力的具体实施方案。在实际应用中，设定压力偏差值的误差范围为±2％，当判断出压力偏差值在该范围内时，则认为当前输出压力符合要求；当判断出压力偏差值在该范围外时，则认为当前输出压力不符合要求，需要对输出压力按照上述算法进行调节。

优选地，呼吸机减压装置的输出压力可以在20KPa～250KPa范围内调整。

图3示出了根据本发明优选实施例的呼吸机减压装置的结构示意图，该呼吸机减压装置包括：气源1、减压阀2、电机3、压力传感器4、电机控制器5和连轴器6。

其中，气源1是气动电控型呼吸机的动力源，一般为空气或氧气；

减压阀2为可调节型，其输出压力低于输入压力(即气源压力)，具有一个可调节压力的旋柄；

电机3可选用扭矩小、响应快、位置控制精度高的小型或微型电机，电机3通过连轴器6调节减压阀2的调节杆的位置角度，从而调节输出压力；

压力传感器4负责反馈减压装置的输出压力，监测范围宽，呼吸机使用一般在0～40PSIG的范围内测量可满足要求，应选用响应快、迟滞小、精度高的产品；

电机控制器5根据压力传感器4反馈的输出压力的实际值进行运算，并依据PID控制算法驱动、控制电机3调节位置。PID控制***是一种线性控制***，控制压力偏差值e(t)为输出压力的目标值与实际值之差：

e(t)＝r(t)-y(t)                        (1)

PID控制算法为： $u\left(t\right)=K_P(e\left(t\right)+\frac{1}{T_I}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}+\frac{T_D\mathrm{de}\left(t\right)}{\mathrm{dt}})---\left(2\right)$

其中，r(t)为输出压力的目标值，y(t)为输出压力的实际值，e(t)为压力偏差值，u(t)为输出压力，K_P为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数。

连轴器6连接电机3和减压阀2。

而其中输出压力的目标值设定于呼吸机的上位机中。在该优选实施例中，上位机起到上述的设定模块10的功能，电机控制器5、电机3、和连轴器6共同起到计算模块20和调节模块30的功能。

下面结合如图3所示的呼吸机减压装置描述输出压力的调节方法的具体流程(如图4所示)：

步骤S102，在上位机中设定输出压力的目标值。

步骤S104，电机控制器根据上位机指令获取输出压力的目标值，其中上位机指令携带目标值。

步骤S106，电机控制器根据压力传感器反馈的输出压力的实际值判断当前压力控制是否符合要求，若是，则退出流程。在实际应用中，可以设定为当压力偏差值e(t)的误差在±2％范围内时，符合要求。

步骤S108，若否，则根据压力偏差值e(t)按照上述公式(2)调整电机位置，使输出压力符合要求，并转入步骤S106。

现有的呼吸机减压装置的输出压力固定为250KPa或160KPa，而使用上述优选实施例后输出压力可以在20KPa～250KPa范围内调整，从而能够满足不同应用的需要。该优选实施例能够保护患者使用呼吸机的安全，提供避免单一故障的方法。在成人、婴儿等综合型呼吸机、麻醉机的应用上，可以更好地满足实际临床应用的不同需求。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：由于利用呼吸机减压装置的输出压力的目标值和实际值之间的偏差对输出压力进行调节，解决了现有的呼吸机减压装置的输出压力是固定的，无法根据***的工作状态进行调节的问题，从而能够使得呼吸机减压装置的输出压力在一定范围内调节，满足不同应用的需要。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种呼吸机减压装置的输出压力的调节方法，其特征在于，包括：

设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；

将所述目标值与测得的所述输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；

根据所述压力偏差值调节所述输出压力。

2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述目标值为预先设定或者通过分析所述呼吸机的工作状态设定。

3.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，根据所述压力偏差值调节所述输出压力具体包括：

判断所述压力偏差值的误差是否在±2％范围内；

若否，则调节所述输出压力为：

其中，r(t)为输出压力的目标值，y(t)为输出压力的实际值，e(t)为压力偏差值，u(t)为输出压力，K_P为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数。

4.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述输出压力为20KPa～250KPa。

5.一种呼吸机减压装置的输出压力的调节装置，其特征在于，包括：

设定模块，用于设定呼吸机减压装置的输出压力的目标值；

计算模块，用于将所述目标值与测得的所述输出压力的实际值的差值作为压力偏差值；

调节模块，用于根据所述压力偏差值调节所述输出压力。

6.根据权利要求5所述的调节装置，其特征在于，所述目标值为预先设定或者通过分析所述呼吸机的工作状态设定。

7.根据权利要求5所述的调节装置，其特征在于，所述调节模块根据所述压力偏差值调节所述输出压力具体包括：

判断所述压力偏差值的误差是否在±2％范围内；

若否，则调节所述输出压力为：

其中，r(t)为输出压力的目标值，y(t)为输出压力的实际值，e(t)为压力偏差值，u(t)为输出压力，K_P为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数。

8.根据权利要求5所述的调节装置，其特征在于，所述输出压力为20KPa～250KPa。

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