[发明专利]一种可扩展电子电路模拟肺的设计方法

说明书

本发明一种可扩展电子电路模拟肺的设计方法。本发明用电路中的电势、电流、电阻、电容分别代替气路中的气压、流量、气阻和肺部顺应性。在呼吸机系统模型电路中，电压源V₁为呼吸机吸气阀送给患者的气流，电阻R_G为气流进入通气通道时遇到的气阻，电阻R_P为患者呼吸道中的气阻，电阻R_ij为患者各支气管道内的气阻，电容C_ij为患者肺部各气室（肺泡）的顺应性，电阻R_E为气流流出通气通道时遇到的气阻，电压源PEEP为呼吸末气道正压。本发明所提出的模拟肺的气室可无限扩展，能够考虑到不同气室的顺应性的不同以及不同支气管道的气阻的不同，更贴近临床实际。

技术领域

本发明属于呼吸机设计制造领域，特别涉及一种可扩展电子电路模拟肺的设计方法。

背景技术

呼吸机通过气体交换改善通气、降低呼吸功的消耗，对呼吸衰竭患者提供有效的呼吸支持，是临床上最常用的抢救和治疗设备之一。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，所以对于呼吸机通气性能的测试模拟是呼吸机设计中非常重要的一步。

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系统模型，但大多数模型都假定了肺功能为同质性，只考虑了单一的肺部模型，即将整个肺部看为一个气室进行研究。虽然有一些研究人员考虑了两室模型来反映人体有两个肺的事实，但也没有进行更详细深入的研究。实际上，人体的肺，尤其是患病人体的肺在解剖上和功能上都是异质性的，是由许多子单元和腔室组成的，这些子单元和腔室的气体交换能力各不相同，在呼吸系统的建模过程中应该考虑到这种异质性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可扩展电子电路模拟肺的设计方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

呼吸机集总参数模型中的物理量与电学中的物理量具有很好的对应关系，因此可以采用电子电路形式来描绘气体回路，用电路中的电势、电流、电阻、电容分别代替气路中的气压、流量、气阻和肺部顺应性。在呼吸机系统模型电路中，电压源V₁为呼吸机吸气阀送给患者的气流，电阻R_G为气流进入通气通道时遇到的气阻，电阻R_P为患者呼吸道中的气阻，电阻R_ij(i,j＝1,2,3…)为患者各支气管道内的气阻，电容C_ij(i,j＝1,2,3…)为患者肺部各气室(肺泡)的顺应性，电阻R_E为气流流出通气通道时遇到的气阻，电压源PEEP为呼吸末气道正压。

所述模型电路中，电压源V₁表征呼吸机吸气阀输入的气体，电压源V₁一端接地，一端与R_G的输入端口相接。

所述模型电路中，电阻R_G表征进入通气通道时遇到的气阻，为可变电阻，一端与功率开关器的d极连接并接输入端口，输入端口与电压源V₁的一端相接，另一端与功率开关器的s极连接并接输出端口，输出端口与电阻R_E及电阻R_P的输入端口相接。