[发明专利]一种呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法

说明书

本发明公开了一种呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，涉及医疗技术领域，包括：首先，微控制器实时检测呼吸机送气口的气压和流量；其次，所述微控制器提取佩戴者的呼吸特征周期；再次，计算得到期望的呼吸气压信号；然后，计算出涡轮风机的驱动电流，使得呼吸机送气口的气压按照期望的呼吸气压有规律地周期变化。采用上述技术方案，通过微控制器获得佩戴者呼吸相的变换过程，并提取佩戴者的呼吸特征周期，计算得到期望的呼吸气压信号，计算出涡轮风机的驱动电流，使得呼吸机送气口的气压按照期望的呼吸气压有规律地周期变化，实现呼吸机和佩戴者呼吸动作的同步适应，消除对呼吸机涡轮风机控制的滞后性，改善呼吸通气的顺畅和舒适感。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法。

背景技术

在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。

呼吸机是根据佩戴者的呼吸动作，对涡轮风机实施控制，从而调节送气压力，采用传统的瞬时控制方法，例如PID控制，模糊控制等，均存在一定的滞后，使得佩戴者在呼气和吸气的换相过程，存在憋气或抽气的不适感，因此，消除对呼吸机涡轮风机控制的滞后性，改善佩戴者使用呼吸机的舒适感，使佩戴者和呼吸机之间实现自适应的人机同步，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种呼吸机用涡轮风机的周期性重复控制方法，解决现有技术中佩戴者使用呼吸机时对佩戴者在呼气和吸气的换相过程存在憋气或抽气的不适感的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种呼吸机用涡轮风机的周期重复控制方法，包括：首先，微控制器实时检测呼吸机送气口的气压和流量，从而获得佩戴者呼吸相的变换过程；其次，所述微控制器提取佩戴者的呼吸特征周期；再次，所述微控制器根据呼吸模式和设定的呼吸参数，计算得到期望的呼吸气压信号；然后，按照周期性重复控制算法，计算出涡轮风机的驱动电流，使得呼吸机送气口的气压按照期望的呼吸气压有规律地周期变化，实现呼吸机和佩戴者呼吸动作的同步适应，改善呼吸通气的顺畅和舒适感。

其中，所述微控制器检测呼吸机送气口气压和流量的采样周期为Ts。

其中，所述涡轮风机的输入输出特性中，输入为驱动电流i_c，输出为呼吸机送气口的气压po。

其中，为了能够克服外部周期性的气压扰动，控制呼吸机送气口的气压无误差地按照期望的呼吸气压周期性变化，在所述微控制器提取佩戴者的呼吸特征周期时，还执行以下操作：

数字重复信号发生器以周期N为步长对控制偏差e进行累加，经过超前相位补偿环节z^k和滤波器S(z)，并在下一个周期影响控制作用，达到对周期性期望信号的完全跟踪和对周期性干扰信号的完全消除。

具体的，所述数字重复信号发生器为正反馈环节Q(z)z^-N。

具体的，在所述超前相位补偿环节z^k中，k的取值是根据所述涡轮风机的控制特性在呼吸周期下呼吸机送气口的气压相对其输入驱动电流存在的相位滞后引起的时间延迟进行计算的，具体如下：

其中，k为超前相位补偿环节的补偿量，T_θ为呼吸周期下呼吸机送气口的气压相对其输入驱动电流存在的相位滞后引起的时间延迟，T_s为微控制器检测呼吸机送气口气压和流量的采样周期。