[发明专利]呼吸机及涡轮控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮控制技术，特别涉及一种呼吸机及涡轮控制系统。

背景技术

通常，呼吸机从呼吸相阶段升压到吸气相阶段的升压方式有三种，第一种方式为升压初期在最快的时间(例如，0.2秒)内，达到目标压力的90％范围，如图4所示的s1。第二种方式为匀速压力上升，如图4所示的s2。第三种方式为吸气末端，压力以最快方式上升到目标压力，如图4所示的s3曲线。这三种方式其舒适性各有不同，根据人体呼吸特征，在吸气初期，吸气流速较大，相应地吸气压力也应迅速增大，因此，s1曲线最贴近人体自然呼吸的特征，呼吸机通常采用第一种方式升压。

当前，呼吸机的涡轮控制方法大多采用以压力传感器反馈为双闭环的PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例-积分-微分)控制方法，或者应用变积分参数以及经验值的方式来实现所述第一种方式升压。然而，由于涡轮响应的延时时间与多种参数有关，特别是在双水平模式下，涡轮输出的气体的压力或气体的流速的波动较大，如图5所示，△P为稳压下的压力波动，△P1为升压调节的超调量，△P2是降压调节的超调量，△P、△P1及△P2波动过大，影响了呼吸机的快速响应及精度，也影响了呼吸机使用者的舒适性，从而降低了呼吸机的治疗效果。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种呼吸机，其可以避免涡轮输出的气体的压力或气体的流速过大的波动，提高了呼吸机的快速响应及精度，也提高了呼吸机使用者的舒适性，从而增强了呼吸机的治疗效果。

此外，还有必要提供一种涡轮控制系统，其可以避免涡轮输出的气体的压力或气体的流速过大的波动，提高了呼吸机的快速响应及精度，也提高了呼吸机使用者的舒适性，从而增强了呼吸机的治疗效果。

一种呼吸机，该呼吸机包括检测装置、存储单元、处理单元。该检测装置，用于检测所述呼吸机，以得到所述呼吸机的运行数据。该存储单元，用于存储涡轮控制系统及其运行数据。该处理单元，用于调用并执行所述涡轮控制系统以执行如下步骤：A.从所述检测装置中实时获取所述运行数据；B.根据所述运行数据确定所述呼吸机是否处于呼气相阶段及吸气相阶段，若所述呼吸机处于呼气相阶段或吸气相阶段，则按预设的切换规则轮换采用检索控制机制及精确控制机制对所述呼吸机的涡轮进行控制。

优选地，所述检测装置包括压力传感器，所述运行数据包括所述压力传感器检测的压力，所述预设的切换规则为：当所述运行数据中的压力在预设范围内时，采用所述检索控制机制对所述涡轮进行控制；当所述运行数据中的压力不在预设范围内时，采用所述精确控制机制对所述涡轮进行控制。

优选地，所述检索控制机制的原理为：实时接收所述检测装置中压力传感器的压力及流量传感器的流量，当检索到所述压力在预设范围内时，结合当前的控制量以及流量，采用检索控制机制的多元控制关系式对所述涡轮的控制量进行修正。

优选地，所述精确控制机制的工作原理：采用压力反馈及涡轮电流反馈的双闭环PID控制，以应对由于涡轮的输出的气体的流量突变引起的压力激增或骤降。

优选地，所述检测装置包括压力传感器，所述运行数据包括所述压力传感器检测的压力，所述处理单元调用所述涡轮控制系统，还执行如下步骤：C.根据所述运行数据确定所述呼吸机是否处于呼气相升压到吸气相的阶段，若所述呼吸机处于呼气相升压到吸气相的阶段，且所述运行数据中的压力低于预设百分比的吸气相压力，则采用模糊控制机制对所述呼吸机的涡轮进行控制；或者，若所述呼吸机处于呼气相升压到吸气相的阶段，且所述运行数据中的压力大于预设百分比的吸气相压力，则关闭所述模糊控制机制，采用所述精确控制机制对所述呼吸机的涡轮进行控制；D.根据所述运行数据确定所述呼吸机是否处于吸气相降压到呼气相的阶段，若所述呼吸机处于吸气相降压到呼气相的阶段，且所述运行数据中的压力低于预设百分比的呼气相压力，采用刹车控制机制对所述呼吸机的涡轮进行控制；或者，若所述呼吸机处于吸气相降压到呼气相的阶段，且所述运行数据中的压力大于预设百分比的呼气相压力，关闭所述刹车控制机制，采用所述精确控制机制对所述呼吸机的涡轮进行控制。

优选地，所述模糊控制机制的工作原理：记录所述呼吸机升压到所述预设百分比的吸气相压力的时间，结合所述压力、时间信息、所述涡轮的控制量，采用模糊控制机制的多元控制关系式对所述涡轮进行开环控制。

优选地，所述刹车控制机制的工作原理：结合所述涡轮硬件驱动的刹车功能，以可控点刹的方式实现所述涡轮输出的气体的压力迅速下降。