呼吸机的通气流量的控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种呼吸机的通气流量的控制系统和控制方法，所述呼吸机包括涡轮和压力控制阀，所述通气流量控制系统包括：用于检测呼吸机的通气流量的流量检测器；用于检测呼吸机的气道压力的压力检测器；控制器，控制器根据呼吸机的通气流量和气道压力调节涡轮的电机的转速和压力控制阀的驱动电压以对通气流量进行控制。根据本发明专利技术的呼吸机的通气流量的控制系统和控制方法，可以对呼吸机的通气流量进行控制，并且可以节省能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗设备
，特别涉及一种呼吸机的通气流量的控制系统和控 制方法。
技术介绍
随着各种相关技术的不断成熟，基于内置涡轮的机械通气系统在诸如家用通气护 理、急救转运通气甚至I⑶（IntensiveCareUnit,重症监护病房)中对重症患者进行通气 治疗等各种场合中，得到越来越多的应用。 基于内置涡轮的机械通气系统可以统称为涡轮呼吸机，但不同品牌的涡轮呼吸机 在气路结构、控制系统和压力/流量控制方法上都存在着或多或少的差异。就气路结构而 言，各种涡轮呼吸机的核心结构大致可以分为三种典型结构，三种结构分别如下： 如图1所示，为一种结构的涡轮呼吸机，包括涡轮101和呼气阀102,其流量和压力 控制都是通过直接调整涡轮101的转速来实现的，因此需要有精确、快速反应的转速控制 系统。存在的缺点是：压力控制目标高时需要的加减速力矩很大、噪音也很大、且涡轮101 驱动电机的寿命会缩短；同时这类呼吸机易于控制压力，控制流量比较困难，特别是小潮气 量下的小流量精确控制很难实现。 如图2所示，为第二种结构的涡轮呼吸机，一般在一次呼吸周期内涡轮101的转速 保持不变，压力控制和流量控制主要靠涡轮101下端的节流阀103调节来实现。这类呼吸机 的缺点是：控制流量相对容易但控制压力比较困难，同时在人体的呼气相时，涡轮101出口 几乎处于堵死状态，涡轮101的电机空转造成能量浪费，并且需要在涡轮101和节流阀103 之间加入气体降温装置。 另外，如图3所示，为第三种结构的涡轮呼吸机而言，在一次呼吸周期涡轮101的 转速也保持不变，压力控制通过与涡轮101并联的压力控制阀104来实现。压力控制阀104 采用溢流的方式将涡轮101出口多余的流量回流到涡轮101进气端，同时保持涡轮101出 口的压力几乎保持在设定的目标压力。但是这种结构的呼吸机存在三个明显的缺陷：（1) 在人体的呼气相时，涡轮101输出流量很大，相应的转矩电流增大造成能量浪费；（2)在人 体的呼气相时，大部分流量回流到涡轮101进口端反复进行循环流动，因此气温上升较大， 需要在涡轮101后端与压力控制阀104之间加入气体降温装置；（3)此结构的呼吸机控制 压力容易，控制流量非常困难，因此已经商品化的此结构的呼吸机都只是通过控制压力波 形实现通气模式，没有对流量波形进行直接控制。 综上所述，三种涡轮呼吸机结构都存在着各自的优缺点，没有一种结构完美到对 另外两种结构具有压倒性的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。 本专利技术主要针对第三种结构的涡轮呼吸机而提出，旨在解决此结构下的通气流量 控制问题，同时克服此结构下呼气相涡轮高转速造成的明显能量浪费。 为此，本专利技术的一个目的在于提出一种呼吸机的通气流量的控制系统，该控制系 统可以对呼吸机的通气流量进行控制，并且可以节省能源。 本专利技术的再一个目的在于提出一种呼吸机的通气流量的控制方法。 为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出一种呼吸机的通气流量的控制系 统，所述呼吸机包括涡轮和压力控制阀，所述通气流量控制系统包括：用于检测所述呼吸机 的通气流量的流量检测器；用于检测所述呼吸机的气道压力的压力检测器；控制器，所述 控制器根据所述呼吸机的通气流量和气道压力调节所述涡轮的电机的转速和所述压力控 制阀的驱动电压以对所述通气流量进行控制。 根据本专利技术实施例的呼吸机的通气流量的控制系统，控制器根据呼吸机的通气流 量和气道压力对涡轮的压力进行调节，并调节压力控制阀的驱动电压，从而实现对呼吸机 的通气流量的控制。另外，通过调节涡轮的转速可以降低通气过程中的能量损耗，节约能 源。 其中，在本专利技术的一个实施例中，所述流量检测器包括第一流量检测器和第二流 量检测器，所述第一流检测器设置于所述呼吸机的吸气支路上以检测所述吸气支路的通气 流量，所述第二流量检测器设置于所述呼吸机的呼气支路上以检测所述呼气支路的通气流 量；所述压力检测器包括第一压力检测器和第二压力检测器，所述第一压力检测器设置于 所述呼吸机的吸气支路上以检测所述吸气支路的气道压力，所述第二压力检测器设置于所 述呼吸机的呼气支路上以检测所述呼气支路的气道压力。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述控制器进一步包括：估算模块，所述估 算模块用于估算人体的呼吸力学参数和人体吸气相的气道压力；根据所述吸气相的气道压 力调节所述涡轮的电机的转速的涡轮转速控制器；用于调节所述压力控制阀的驱动电压的 前馈控制器和反馈控制器，其中，所述前馈控制器根据所述呼吸力学参数和目标通气流量 调节所述压力控制阀的驱动电压，所述反馈控制器根据检测的所述吸气支路的通气流量与 目标通气流量的误差调节所述压力控制阀的驱动电压。 在本专利技术的一个实施例中，所述估算模块还用于根据检测的所述呼吸机的呼气支 路的通气流量和气道压力估算所述呼吸力学参数，以及根据所述呼吸力学参数和所述吸气 支路的目标通气流量估算所述人体吸气相的气道压力。 优选地，在本专利技术的另一个实施例中，上述呼吸机的通气流量的控制系统还可以 包括：止回阀，所述止回阀设置于所述呼吸机的吸气支路上，所述止回阀用于防止患者呼出 的气体返回至所述涡轮。 其中，在本专利技术的实施例中，所述呼吸机处于容量控制通气VCV模式。 为达到上述目的，本专利技术的第二方面实施例提出一种呼吸机的通气流量的控制方 法，所述呼吸机包括涡轮和压力控制阀，该控制方法包括以下步骤：分别检测所述呼吸机的 通气流量和气道压力；分别根据所述通气流量和所述气道压力调节所述涡轮的转速和所述 压力控制阀的驱动电压；以及根据所述涡轮的转速和所述压力控制阀的驱动电压调节所述 呼吸机的通气流量。 根据本专利技术实施例的呼吸机的通气流量的控制方法，通过根据呼吸机的检测的相 应的通气流量和气道压力，对涡轮的转速和压力控制阀的驱动电压进行控制，可以实现对 呼吸机的通气流量的控制。另外，通过调节涡轮的转速可以降低通气过程中的能量损耗，节 约能源。 进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述分别检测所述呼吸机的通气流量和气 道压力，具体包括：分别检测所述呼吸机的吸气支路的通气流量和气道压力；分别检测所 述呼吸机的呼气支路的通气流量和气道压力。 另外，在本专利技术的一个实施例中，根据所述通气流量和所述气道压力调节所述涡 轮的转速和所述压力控制阀的驱动电压，具体包括：估算人体的呼吸力学参数和人体吸气 相的气道压力；根据所述吸气相的气道压力调节所述涡轮的电机的转速以使所述涡轮出口 流量大于呼/吸气相的目标通气流量；以及根据所述呼吸力学参数和目标通气流量及检测 吸气支路的通气流量与目标通气流量的误差调节所述压力控制阀的驱动电压。 在本专利技术的另一个实施例中，估算人体的呼吸当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种呼吸机的通气流量的控制系统，其特征在于，所述呼吸机包括涡轮和压力控制阀，所述通气流量控制系统包括：用于检测所述呼吸机的通气流量的流量检测器；用于检测所述呼吸机的气道压力的压力检测器；控制器，所述控制器根据所述呼吸机的通气流量和气道压力调节所述涡轮的电机的转速和所述压力控制阀的驱动电压以对所述通气流量进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆平，
申请(专利权)人：北京谊安医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11