PEEP阀、PEEP阀的控制方法和含有该PEEP阀的呼吸机技术

本发明专利技术公开了一种PEEP阀、PEEP阀控制方法和含有该PEEP阀的呼吸机。本发明专利技术的PEEP阀包括控制单元，所述控制单元执行如下的操作：每隔周期T获取第n‑1个周期的误差e(n‑1)和第n个周期的误差e(n)，该误差为PEEP阀的测量值和设置值的差值；根据误差e(n‑1)和e(n)设定控制电压的增幅；3)根据步骤2)获得的电压值增量值对PEEP阀的控制电压进行调整。本发明专利技术通过对PEEP阀的控制方法进行改进，可以使得PEEP阀的精度大大提高。

Control method of PEEP valve and PEEP valve and ventilator with PEEP valve

The invention discloses a PEEP valve, a control method of the PEEP valve and a ventilator containing the PEEP valve. The PEEP valve of the present invention includes a control unit which performs the following operations: acquiring the error E (n_1) of the nth cycle and the error E (n) of the nth cycle every other cycle T, which is the difference between the measured value and the set value of the PEEP valve; setting the control voltage increment according to the error e (n_1) and E (n); and acquiring the control voltage increment according to step 2; The control voltage of PEEP valve is adjusted by the voltage increment. By improving the control method of the PEEP valve, the precision of the PEEP valve can be greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
PEEP阀、PEEP阀的控制方法和含有该PEEP阀的呼吸机
本专利技术属于呼吸机的PEEP设计和制造领域，具体涉及PEEP阀控制方法、PEEP阀和含有该PEEP阀的呼吸机。
技术介绍
呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。呼吸机有多种通气方式，PEEP(positiveendexpiratorypressure，呼气末正压通气)是其中的一种，它是在间歇正压通气的前提下，使呼气末气道内保持一定压力，在治疗呼吸窘迫综合征、非心源性肺水肿、肺出血时起重要作用。由于PEEP阀几乎都是非线性的，所以要实现PEEP的精确控制，阀的非线性模型非常复杂，所以很多呼吸机的PEEP控制都是开环控制，这会导致设置值和监测值出现偏差。请参见附图1，其示出了现有的呼吸机的PEEP阀的电压压力曲线，从图中可以看出，实际曲线并不是线性关系，特别是在电压比较小时曲线出现很大的拐点，途中的直线为用直线拟合而得到的。如果不用闭环控制，而采用开环控制，开环控制时会用直线拟合出PEEP阀的电压—压力直线方程，然后用直线方程近似的代替曲线的方程，这样根据设置的PEEP，代入直线的方程，算出电压，由于曲线方程和直线方程有偏差，所以就会出现设置值和控制值不相等，特别是PEEP小于5cmH2O时，非线性特性更明显，有时候误差太大，在临床上带来不少的投诉。目前对于PEEP阀的闭环控制的报道较少，并且这些控制方法均存在一些缺陷需要克服。申请人在先申请CN101468223A公开了一种PEEP阀的控制方法，主要包括一种提高PEEP阀的工作精度的方法，包括下列步骤：步骤1，提供预期的呼气末气道压力值P1；步骤2，根据所述预期的呼气末气道压力值P1来控制所述PEEP阀的开度；步骤3，检测实际的呼气末气道压力值P2；步骤4，如果P1大于P2，减小所述PEEP阀的开度，如果P1小于P2，增大所述PEEP阀的开度；重复所述步骤2到步骤4，直到获得所述预期的呼气末气道压力值P1。该申请通过闭环控制来提高精度。在控制中，实时监测PEEP阀控制的呼气末气道压力值，并将其作为反馈，不断的计算和调整PEEP阀，使PEEP阀的输出达到更高的精度。该方法可应用于医疗诊断中的监测和诊断设备，尤其是麻醉机和呼吸机中对PEEP阀的控制。使用闭环控制，根据每个呼吸周期后监测的数据，重新调整PEEP阀的控制，这种方法可以很大的提高PEEP阀的控制精度。另外，因为仍然使用简单的压力和电流的对应表，简化了PEEP阀的标定过程，减小了表值的存储空间，也减少了计算时间。中国专利申请CN104001249A公开了一种呼吸末正压的控制方法及装置，其控制方法具体为：步骤A：在第i个呼气周期内，获取所述PEEP呼吸末正压阀的第一检测值，在第i+1个呼气周期内，获取所述PEEP呼吸末正压阀的第二检测值；步骤B：将所述第一检测值与所述第二检测值进行比较，得到比较结果，如果所述比较结果在误差允许范围内，则执行步骤C，如果所述比较结果不在误差允许范围内，则执行步骤D；步骤C：获取所述第二检测值对应的PEEP控制值，根据所述PEEP控制值控制所述PEEP呼吸末正压阀运动；步骤D：获取所述第二检测值对应的PEEP控制值，对所述PEEP控制值进行调整，根据调整后的值控制所述PEEP呼吸末正压阀运动，将所述调整后的值设置为下一呼气周期中检测值对应的PEEP控制值；其中，所述i为正整数。上述的方法可以实现当系统出现有微小漏气时，闭环控制会进行补偿，能够精确的控制PEEP阀，保证PEEP值的稳定性，防止了PEEP值的不稳定对病人造成的伤害。但是申请人发现现有的闭环控制方法的精度仍然有待提高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于克服现有技术中闭环控制的缺陷，提供一种新的PEEP阀。本专利技术的另外一个目的在于提供上述PEEP阀的控制方法。本专利技术首先提供了一种PEEP阀，所述PEEP阀包括控制单元，所述控制单元执行如下的操作：1)每隔周期T获取第n-1个周期的误差e(n-1)和第n个周期的误差e(n)，该误差为PEEP阀的测量值和设置值的差值；2)根据误差e(n-1)和e(n)设定控制电压的增幅，该控制电压的增幅为依据如下方法设置；其中Kp取值范围为0.01-0.5，TD取值范围为1-10，TI取值范围为0.0001-0.05；3)根据步骤2)获得的电压值增量值对PEEP阀的控制电压进行调整。作为上述PEEP阀一种更好的选择，TD＝0。在PEEP阀达到相对稳定的状态时，可以取消微分控制。作为上述PEEP阀一种更好的选择，Kp取值为TI的20-100倍。作为上述PEEP阀一种更好的选择，Kp＝0.05，TI＝0.002。本专利技术还相应的提供了一种PEEP阀的控制方法，包括：1)每隔周期T获取第n-1个周期的误差e(n-1)和第n个周期的误差e(n)，该误差为PEEP阀的压力测量值和压力设置值的差值；2)根据误差e(n-1)和e(n)设定控制电压，该控制电压为依据如下方法设置；其中Kp取值范围为0.01-0.5，TD取值范围为1-10，TI取值范围为0.0001-0.05；3)根据步骤2)获得的电压值增量值对PEEP阀的控制电压进行调整进行调整。本专利技术的PEEP阀为依据PID控制系统进行控制。关于PID控制系统，请参见图2的PID控制系统原理框图，使用在PEEP阀控制中时，控制误差e(t)＝PEEP(设置)-PEEP(监测)，经过比例、积分、微分后，把控制电压u(t)送给PEEP阀，经过连续多个周期调节后，最终控制误差e(t)会慢慢的消除，直到等于0时，这时候系统达到稳定，采用PID控制的最终目标就是让误差近似到0，这时候设置值和监测值相等，达到目的。作为上述方法一种更好的选择，Kp取值为T/TI的20-50倍。作为上述方法一种更好的选择，Kp＝0.05，TI＝0.02。优选的，Kp＝0.05，TI＝0.02，TD＝0。微分可以解决系统抖动问题。本专利技术还提供了一种呼吸机，该呼吸机含有本专利技术的PEEP阀。当PEEP控制比较平稳时，可以取消微分控制，关于比例和微分系数的选取，一般根据阀的特性来选择，Kp基本和比例阀电压—压力曲线中拟合的直线中的斜率k处于一个数量级，比例系数一般是积分系数的20-100倍，具体根据调试过程中慢慢修改。所以选取Kp＝0.05，KI＝0.002，只要系统不出现抖动，并且精度小于0.1cmH2O，就认为参数可以接受。本专利技术通过对PEEP阀的控制方法进行改进，可以使得PEEP阀的精度大大提高。附图说明图1、PEEP阀的电压和PEEP关系图；图2、本专利技术对PEEP电压进行调整的原理示意图。具体实施方式如下为本专利技术的实施例，其仅用做对本专利技术的解释而并非限制。实施例1使用普通的呼吸机，其控制误差在使用本专利技术的方法进行控制前为2.0cmH2O，该呼吸机还包括了一种PEEP阀，所述PEEP阀包括控制单元，所述控制单元执行如下的操作：1)每隔周期T获取第n-1个周期的误差e(n-1)和第n个周期的误差e(n)，该误差为PEEP阀的压力测量值和压力设置值的差值；2)根据误差e(n-1)和e(n)设定控制电压的增幅，该控制电压的增幅为依据如下方法设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PEEP阀，其特征在于：所述PEEP阀包括控制单元，所述控制单元执行如下的操作：1)每隔周期T获取第n‑1个周期的误差e(n‑1)和第n个周期的误差e(n)，该误差为PEEP阀的压力测量值和压力设置值的差值；2)根据误差e(n‑1)和e(n)设定控制电压的增幅，该控制电压的增幅为依据如下方法设置：

【技术特征摘要】
1.一种PEEP阀，其特征在于：所述PEEP阀包括控制单元，所述控制单元执行如下的操作：1)每隔周期T获取第n-1个周期的误差e(n-1)和第n个周期的误差e(n)，该误差为PEEP阀的压力测量值和压力设置值的差值；2)根据误差e(n-1)和e(n)设定控制电压的增幅，该控制电压的增幅为依据如下方法设置：其中Kp取值范围为0.01-0.5，TD取值范围为1-10，TI取值范围为0.001-0.05，T为采样周期，该系统中T＝0.001(表示1ms一次)；3)根据步骤2)获得的电压值增量值对PEEP阀的控制电压进行调整。2.如权利要求1所述的PEEP阀，其特征在于：Kp取值为T/TI的20-50倍。3.如权利要求1所述的PEEP阀，其特征在于：Kp＝0...

【专利技术属性】
技术研发人员：成杰，
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