[发明专利]用于单肢无创通气的压力和氧气混合控制

说明书

一种用于控制单肢无创通气机的氧气混合的方法，该单肢无创通气机包括：压力控制器，以及鼓风机和在鼓风机下游的加压氧源两者，鼓风机和加压氧源中的每个包括控制器和控制流的流阀，该方法包括：(i)生成流轨迹；(ii)将所生成的流轨迹提供到包括鼓风机流耦合过滤器和氧气流耦合过滤器的互补流耦合过滤器对；(ii)从过滤器中的每个生成输出，所述输出包括鼓风机流控制器的输入流轨迹和氧气流控制器的输入流轨迹；以及(iv)由鼓风机流控制器和/或氧气流控制器基于输入流轨迹、目标压力和氧气混合来调整鼓风机速度控制器和/或加压氧源比例流阀。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2019年9月9日提交的美国临时申请No.62/897,641的优先权权益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于使用鼓风机作为空气源和在鼓风机出口下游流出的压缩氧气来控制单肢无创通气机的压力和氧气混合的方法和系统。

背景技术

目前，通气机设计工程的实践通常采用压缩气体阀作为原动机；致动流的设备。来自医院管道系统的压缩空气和氧气(通常范围在50到100psig)供应阀气体入口。阀通过电子反馈控制调节进入歧管的流。这将混合的气体传送到将通气机连接到患者气道的患者回路中。阀之间的总流的简单代数比例实现期望混合同时以最小复杂化满足体积或压力目标。氧气和空气阀两者是相同的并且因此静态地和动态地匹配。通过匹配，阀在将气体推送到歧管中时不与彼此竞争，并且因此实现期望混合、压力和体积。

较新的通气机设计可以使用鼓风机、风扇或往复式活塞作为原动机。只要到这些设备的入口气体被预先混合(使用例如机械融合器或从压缩气体阀注入的氧气)，那么控制混合和压力的任务就仍然在某种程度上相互独立。例如如果氧气与鼓风机上游(入口)侧上的空气组合，鼓风机用作实现压力或体积的唯一致动器。在这种情况下，氧源对建立歧管中的压力没有影响。

但是如果氧气被引入在鼓风机的下游侧(出口)上，那么鼓风机和氧气阀两者变成共享的原动机；它们两者都直接影响歧管中的压力，在该歧管中气体被混合。关于共享动作的问题在于典型的鼓风机和压缩气体阀动态地严重不匹配。鼓风机流不能几乎与阀一样快速地做出响应，并且鼓风机源阻抗比阀高得多。高源阻抗意味着鼓风机不能与阀能够做的那样容易地将气体推入到负载中。在瞬变期间，阀可以克服鼓风机，从而使其流瞬间反转。混合和压力物理传递函数变得纠缠，从而干扰彼此。这使控制困难得多，特别是在高混合设置下。

因此，本领域需要这样的单肢无创通气机系统，其使用鼓风机作为空气源并且使用在鼓风机出口下游流出的压缩氧气，但是允许用于控制压力和氧气混合的快速、高效且成本有效的机制。

发明内容

本公开涉及用于使用鼓风机作为空气源并且使用在鼓风机出口下游流出的压缩氧气来控制单肢无创通气机的压力和氧气混合的创造性的方法和系统。本文中的各种实施例和实现方式涉及一种无创通气机系统，包括：压力控制器，鼓风机和加压氧源，其中加压氧源在鼓风机下游，其中鼓风机和加压氧源中的每一者包括控制器和控制流的比例流阀(proportional flow valve)。总流轨迹从鼓风机压力控制器的输出生成，并且被提供到包括鼓风机流耦合过滤器和氧气流耦合过滤器的互补流耦合过滤器对。过滤器生成鼓风机流控制器的输入流轨迹和加压氧源流控制器的输入流轨迹，并且鼓风机流控制器和/或氧气流控制器基于输入流轨迹和目标压力和目标氧气混合来调节鼓风机速度和/或加压氧源比例流阀。