CN103330982A - 一种具有自学习功能的模拟肺 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，实现了一种具有自学习功能的智能模拟肺。发明内容主要涉及通过检测病人机械通气的呼吸特性，建立病人呼吸的数学模型，来模拟病人肺的方法。本发明提出的模拟肺与传统的模拟肺不同，本模拟肺与呼吸机一起并联在病人的呼吸回路中，通过其自学习功能，了解病人的机械通气动态特性，建立病人呼吸的数学模型，从而精确模拟病人呼吸的过程。本模拟肺通过自学习功能，获取病人的呼吸特性，可精确模拟病人的呼吸过程，对于离线研究病人的呼吸***病情具有重要的意义，具有很好的推广前景。

Description

一种具有自学习功能的模拟肺

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种具有自学习功能的模拟肺。

背景技术

模拟肺是使用呼吸机的必备用物，用来检测呼吸机功能及调节参数。目前常见的模拟肺主要通过调节呼吸参数，设定模拟肺的呼吸动态特性。对于特定病情或者特定病人的呼吸特性却无法通过调节呼吸参数来设定。

针对这一情况，本发明提出的具有自学习功能的模拟肺通过自学习病人呼吸特性，建立病人呼吸的数学模型，精确模拟病人呼吸动态特性，具有很好的推广前景。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有自学习功能的模拟肺。

本发明的技术方案是：具有自学习功能的模拟肺包括按钮组件（1）、控制器（2）、显示屏（3）、正压气源（4）、气罐（5）、负压气源（6）、压力传感器i（7）、节流阀（8）、压力传感器ii（9）、流量传感器（10）及压力传感器iii（11）。（参见图1）。模拟肺利用安装在特定节流阀（8）量测的压力传感器i（7）、压力传感器ii（9）来检测病人机械通气的呼吸力学特性，建立病人呼吸的数学模型，根据所建立的数学模型，并以流量传感器（10）与压力传感器iii（11）的检测量为反馈信号，控制器（2）控制正压气源（4）、负压气源（6）的输出/入的压力和流量，从而保证模拟肺精确模拟病人的呼吸特性。

本发明的优点是：与传统的模拟肺相比，本发明增加了自学习功能，可精确模拟病人呼吸动态特性，且不需输入任何参数，使用方便，具有很好的推广前景。

附图说明

图1是本发明模拟肺的结构简图。

1——按钮组件；2——控制器；3——显示屏；4——正压气源；

5——气罐；6——负压气源；7——压力传感器i；8——节流阀；

9——压力传感器ii；10——流量传感器；11——压力传感器iii；

12——呼吸机；13——肺；

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明。

控制器根据传感器检测到的病人机械通气的动态特性，精确了解病人的呼吸特性，基于正负压气源的控制***特点，采用前馈、反馈控制算法，即可实现模拟肺输出压力与流量的精确控制，从而实现模拟病人的呼吸动态特性。

对病人呼吸流量的测量采用差压式流量计的测量原理：即，基于流体的机械能相互转换的原理。在水平管道中流动的流体，具有动压能和静压能（位能相等），在一定条件下，这两种形式的能量可以相互转换，但能量总和不变。差压流量计的通用计算公式如下所示，由式1推导可得到式2。式中Q代表流量，△P代表差压，ρ代表流体密度，K是仪表系数，通过测试来标定得到。

$Q=K\sqrt{\frac{\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\ρ}}}$       (1)

$\mathrm{\ΔP}=\frac{Q^2\mathrm{\ρ}}{K^2}$       (2)

呼吸***的线性模型为：

$\mathrm{\ΔP}=R_{\mathrm{rs}}Q+\frac{V}{C_{\mathrm{rs}}}+\mathrm{PEEP}$       (3)

$C_{\mathrm{rs}}=\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\ΔP}}$

R_rs=k₁+k₂V

其中，△P为对呼吸***施加的压力，可测量得到；Q为呼吸空气的流量，可测量得到；V为吸入肺内空气的体积，可通过计算流量积分得到；R_rs为呼吸***总气阻，通过k₁、k₂及V计算得到，其中k₁与k₂可通过多组数据拟合得到；C_rs为呼吸***的总顺应性，通过计算得到；PEEP为呼气末压力，可测量得到。

Claims (1)

1.一种具有自学习功能的模拟肺，其特征在于：由按钮组件（1）、控制器（2）、显示屏（3）、正压气源（4）、气罐（5）、负压气源（6）、压力传感器i（7）、节流阀（8）、压力传感器ii（9）、流量传感器（10）、压力传感器iii（11）构成;模拟肺的控制器通过压力传感器i（7）、节流阀（8）及压力传感器（9）检测病人呼出及吸入空气的压力与流量，建立病人呼吸过程的数学模型，并以流量传感器（10）与压力传感器iii（11）的检测量为反馈信号，以精确控制其输出空气的压力与流量来确定正压气源（4）及负压气源（6）的工作状态，来实现模拟病人的呼吸过程。该模拟肺根据病人呼出及吸入空气的压力与流量，建立病人呼吸过程的数学模型，自动控制其正压气源（4）与负压气源（6）的工作状态，实现模拟肺输出空气压力与流量的精确控制，模拟病人的呼吸过程。

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