一种呼吸机的单呼吸周期压力—容量双控模式的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种呼吸机的单呼吸周期压力—容量双控模式的控制方法，本发明专利技术的仿真模型包括通气控制模块、转换模块以及模拟肺模块，通气控制模块包括压力控制模块和容量控制模块，用于对呼吸机输出压力和流量的控制。所述转换模块通过对输出容量的检测，在实时输出容量大于设定切换容量值时，进行压力控制模式到容量控制模式的切换。所述模拟肺模块通过对患者肺部的参数进行模拟，最终输出患者气道压、流量和实时输出容量。本发明专利技术在单周期内根据患者的实时吸气量进行压力控制与容量控制的转换，能够更快地对患者的需求做出调整，使得呼吸机压力和容量的控制更加灵活，同时能够有效地减少患者的呼吸功，提高了治疗的舒适性，更贴近临床。更贴近临床。更贴近临床。

【技术实现步骤摘要】
一种呼吸机的单呼吸周期压力
—
容量双控模式的控制方法


[0001]本专利技术属于呼吸机通气控制领域，特别涉及一种呼吸机的单呼吸周期压力—容量双控模式的控制方法。

技术介绍

[0002]呼吸机作为一种能够对人正常的生理呼吸动作进行有效替代或辅助，减少患者呼吸动作中的人为消耗，增加肺通气量，改善呼吸功能的重要医疗设备，广泛应用于临床医疗、家用保健、应急救援等方面。由于呼吸机稳定性、安全可靠性以及各控制元素的准确性对于呼吸治疗过程至关重要，所以对于呼吸机的通气控制研究是呼吸机设计中非常重要的一步。
[0003]呼吸系统具有非线性、时延以及参数动态范围变化大的特点，很难用传统的方法对呼吸机的闭环控制进行分析和研究，因此通常利用建模的方法来研究呼吸机的控制问题。国内外许多专家学者提出了各种不同的呼吸机通气模式控制方式，虽然由于专利保护或其他原因命名有所不同，但这些通气模式按照控制目标的不同最终都可归类为容量控制通气、压力控制通气及混合控制通气。压力控制通气以气道压为控制目标，在治疗过程中始终保持吸气气道压处于设定的压力水平；容量控制通气是以容量为控制目标，按照设定的潮气量以恒定的流量对病人进行通气治疗；混合控制通气是将压力控制与容量控制相结合，在不同的呼吸周期内使用不同的控制方式进行通气治疗。以上所述的控制通气方式均为单一控制或在不同的呼吸周期内进行通气控制，即使是混合通气模式，也很难在同一呼吸周期内进行压力控制与容量控制的切换，这使得呼吸机的通气控制存在一定的时延，无法及时地根据患者潮气量的变化及时对通气控制进行调整，使得患者呼吸功增加，降低了患者的舒适性。
[0004]因此，对于呼吸机单呼吸周期通气控制模式的研究具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对当前呼吸机通气模式相关技术的不足，提出一种呼吸机的单呼吸周期压力—容量双控模式的控制方法。
[0006]本专利技术采用以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的仿真模型由通气控制模块、转换模块以及模拟肺模块三部分组成。所述通气控制模块包括压力控制模块和容量控制模块，其中，压力控制模块通过对呼吸机输出压力的控制，使患者气道压维持在恒定压力，容量控制通过对呼吸机输出流量的控制，使得呼吸机输出流量维持在恒定流量。所述转换模块通过对通气控制模块输出容量的检测，进行单呼吸周期内压力控制模式与容量控制模式的切换。所述模拟肺模块包括PID控制模块及肺模型模块，通过对患者肺部的顺应性、气阻、气压等参数进行模拟，最终输出患者气道压及流量，输出流量对时间积分后得到实时输出容量。
[0008]基于上述仿真模型的控制方法，具体流程包括：
[0009]步骤一：呼吸机在呼吸触发后，首先进行压力控制，呼吸机迅速达到设定压力值P0,并持续以恒定的设定压力值P0进行送气。
[0010]步骤二：在送气的同时对呼吸机实时输出容量V
T
进行实时检测，并将实时输出容量V
T
与设定切换容量值V0进行比较：若实时输出容量V
T
未达到设定切换容量值V0，则将此时的实时通气时间T与吸气时间T0进行比较，若此时的实时通气时间T已经等于吸气时间T0，则结束通气，表明整个吸气过程中均为压力控制通气；若此时的实时通气时间T未达到吸气时间T0，则继续进行压力控制；若实时输出容量V
T
已经达到设定的切换容量值V0，则通过转换模块切换到容量控制。
[0011]步骤三：容量控制模式下，对实时通气压力P
T
进行检测，若此时实时通气压力P
T
小于设定压力值P0，则重新切换到压力控制进行通气，否则就一直进行容量控制通气，直到呼吸机输出实时通气时间T等于吸气时间T0，结束通气。
[0012]本专利技术的有益效果在于：
[0013]与现有技术的其他单一控制或在不同的呼吸周期间进行压力控制或容量控制切换的呼吸机通气模式相比，本专利技术所提出的呼吸机单呼吸周期压力—容量双控模式，能够在单个呼吸周期内完成从压力控制通气模式到容量控制通气模式的切换。与其他根据时间周期固定切换的混合通气模式不同，本专利技术在单周期内根据患者的实时吸气量进行压力控制通气模式与容量控制通气模式的转换，能够更快地对患者的吸气需求做出控制策略的调整，并且结合了压力控制通气模式与容量控制通气模式的优势，使得呼吸机压力和容量的控制更加灵活，同时能够有效地减少患者的呼吸功，提高了治疗的舒适性，更贴近临床。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施流程，下面将对实施过程和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本专利技术基于仿真模型的部分实施部分，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0015]图1为仿真系统整体结构图；
[0016]图2为本专利技术的流程图；
[0017]图3为Simulink仿真结果图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施流程仅是本专利技术基于仿真模型的实施部分，而不是全部的实施流程，基于本专利技术中的实施流程，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施流程，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]附图1所示的本专利技术搭建的仿真系统整体结构图，由通气控制模块、转换模块以及模拟肺模块三部分组成。
[0020]所述通气控制模块包括压力控制模块和容量控制模块。其中，压力控制模块在呼吸触发后，通过对呼吸机输出压力的控制，使患者气道压维持在恒定的设定压力值P0；容量控制模块则是在呼吸机通气控制方式转换后，通过对呼吸机输出流量的控制，使得呼吸机
输出流量维持在恒定流量。
[0021]所述转换模块为一个转换开关，通过对输出容量的检测，在实时输出容量V
T
大于设定切换容量值V0时，进行单呼吸周期内压力控制模式与容量控制模式的切换。
[0022]所述模拟肺模块包括PID控制模块及肺模型模块。所述肺模型模块通过对患者肺部的顺应性、气阻、气压等参数进行模拟；PID控制模块通过肺模型模块反馈的压力值，实时对输入肺模型模块的压力P
out
进行调整，最终输出患者气道压P
T
及流量Q
T
，输出的流量对时间积分后得到输出实时输出容量V
T
。
[0023]附图2为基于附图1仿真系统设计的控制流程图。其实现的主要流程步骤为：
[0024]步骤一：呼吸机在呼吸触发后，首先进入压力控制阶段，进行压力控制，呼吸机迅速达到设定压力值P0,并持续以恒定的设定压力值P0进行送气；
[0025]步骤二：呼吸机到达设定压力值P0后，在恒压送气的同时转换模块对呼吸机实时输出容量V
T
进行实时检测，并将实时输出容量V
T
与设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种呼吸机的单呼吸周期压力—容量双控模式的控制方法，其特征在于：建立的仿真模型包括通气控制模块、转换模块以及模拟肺模块；所述通气控制模块包括压力控制模块和容量控制模块，用于对呼吸机输出压力和输出流量的控制；所述转换模块通过对通气控制模块输出容量的检测，进行单呼吸周期内压力控制模式与容量控制模式的切换；所述模拟肺模块用于对患者肺部的顺应性、气阻、气压等参数进行模拟，最终输出患者气道压及流量、实时输出容量；基于上述仿真模型的控制方法，具体流程包括：步骤一：呼吸机在呼吸触发后，首先进行压力控制，呼吸机迅速达到设定压力值P0,并持续以恒定的设定压力值P0进行送气；步骤二：在送气的同时对呼吸机实时输出容量V
T
进行实时检测，并将实时输出容量V
T
与设定切换容量值V0进行比较：若实时输出容量V
T
未达到设定切换容量值V0，则将此时的实时通气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家军，肖德鑫，成志标，唐超，王铁钢，张德成，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：