呼吸机风机的开环控制方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种呼吸机风机的开环控制方法及系统。所述开环控制方法包括步骤：在呼吸机的工作模式下，设定呼吸机预输出气流的目标压力P；通过流量传感器采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F；根据所述目标压力P、实时流量值F和风机控制量校准表，按照预定规则计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量DFP，其中，所述风机控制量校准表中存储有m个预设流量值分别在n个预设风机控制量下所对应的m*n个输出压力值，其中m、n均为正整数；根据所述风机控制量DFP控制所述呼吸机风机。本发明能够降低输出压力产生振荡的可能性，并且可以使得呼吸机风机输出在不同的流量下，均能保持稳定的压力输出。
【专利说明】
呼吸机风机的开环控制方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及呼吸机技术领域，尤其涉及一种呼吸机风机的开环控制方法和系统。
【背景技术】
[0002] 随着睡眠呼吸暂停综合症患者的逐年增多，呼吸机的市场越来越大，患者对呼吸 机的要求也越来越高。舒适度已经成为人们选择呼吸机的重要指标之一，舒适度不只包括 触发撤换(即人机同步），也包括压力的稳定性。
[0003] 目前大部分的呼吸机是压力输出型呼吸机，风机压力控制系统主要采用的是闭环 控制。该闭环控制模式下，当压力传感器检测的压力大于目标压力时会降低风机功率，当压 力传感器检测的压力小于目标压力时则增大风机功率，从而保证压力传感器所在位置的压 力能够很好的与目标压力相吻合。但是，风机闭环控制存在如下两个主要缺点:一个是在调 节过程中压力容易产生上下振荡；另一个是由于反馈和调节都只能保证压力传感所处的气 道位置处的压力，而目前大多数呼吸机的压力传感器所处的位置均是在水盒前端，并且水 盒前端和末端的压力还与流量有关，因而不能保证经过水盒之后的气压的稳定性。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于提供一种呼吸机风机的开环控制方法和系统，旨在降低输 出压力产生振荡的可能性，并且可以使得呼吸机风机输出在不同的流量下，均能保持稳定 的压力输出。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种呼吸机风机的开环控制方法，所述呼吸机风机 的开环控制方法包括如下步骤：
[0006] 在呼吸机的工作模式下，设定呼吸机预输出气流的目标压力P;
[0007] 通过流量传感器采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F;
[0008] 根据所述目标压力P、实时流量值F和风机控制量校准表，按照预定规则计算在所 述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，其中，所述风机控制量校准 表中存储有m个预设流量值分别在η个预设风机控制量下所对应的m*n个输出压力值，其中 m、η均为正整数；
[0009] 根据所述风机控制量Dfp控制所述呼吸机风机。
[0010] 优选地，所述根据所述目标压力Ρ、实时流量值F和风机控制量校准表，按照预定规 则计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量D fp的步骤具体包 括：
[0011] 根据所述风机控制量校准表，确定所述实时流量值F所对应的流量区间[F1，F2]，其 中，FjPF 2为所述m个预设流量值中按由小到大顺序排列且相邻的两个值，且F1SF彡F2; [00 12]根据所述风机控制量校准表，确定目标压力P在F1时所对应的输出压力区间[P1, P2]以及目标压力?在?2时所对应的输出压力区间[P3，P4]，其中，
[0013] PdPP2为预设流量值SF1时所对应的η个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中Ρι<Ρ<Ρ2,且P^F1时对应的预设风机控制量Dfipi比时对应的预设风机 控制量Dfip2小Δ Di;
[0014] P3和P4为预设流量值SF2时所对应的η个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中Ρ3<Ρ<Ρ4,且P 3在F2时对应的预设风机控制量DF2P3比P4在F2时对应的预设风机 控制量DF2P4小Δ D2 ;
[0015]计算在预设流量值为Fi时目标压力P所对应的风机控制量Dfip和在预设流量值为F2 时目标压力P所对应的风机控制量DF2P，其中，
[0016]
[0017]
[0018] 计算在所述实时流暈值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，
[0019]
[0020] 其中，AF=F2-Fu
[0021] 优选地，在所述设定呼吸机预输出气流的目标压力P的步骤之前还包括校准输出 压力步骤，所述校准输出压力步骤包括：
[0022]在所述呼吸机的校准模式下，依次采集所述m个预设流量值在所述η个预设风机控 制量下分别所对应的m*n个输出压力值，将所述m*n个输出压力值按照与所述m个预设流量 值和所述η个预设风机控制量的对应关系保存在所述呼吸机的存储器中，以形成所述风机 控制量校准表。
[0023]优选地，所述m个预设流量值按同一步长AF递增或递减，所述η个预设风机控制量 按同一步长A D递增或递减。
[0024] 优选地，所述步长Δ F在40L/min以下，所述步长Δ D在20 %的风机输出功率以下。
[0025] 此外，为实现上述目的，本发明还提供一种呼吸机风机的开环控制系统，所述呼吸 机风机的开环控制系统包括呼吸机风机、设定模块、流量传感器、微控制器及存储器，其中：
[0026] 所述设定模块用于在呼吸机的工作模式下设定呼吸机预输出气流的目标压力P;
[0027] 所述流量传感器用于采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F并输出给所述微 控制器；
[0028] 所述存储器用于存储风机控制量校准表，所述控制量校准表中存储有m个预设流 量值分别在η个预设风机控制量下所对应的m*n个个输出压力值，其中m、n均为正整数；
[0029] 所述微控制器用于根据所述目标压力P、实时流量值F和所述风机控制量校准表， 按照预定规则计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，并 根据所述风机控制量Dfp发送控制指令给所述呼吸机风机。
[0030] 优选地，所述微控制器具体用于：
[0031 ]根据所述风机控制量校准表，确定所述实时流量值F所对应的流量区间[F1，F2]，其 中，FjPF2为所述m个预设流量值中按由小到大顺序排列且相邻的两个值，且F1SF彡F 2; [0032]根据所述风机控制量校准表，确定目标压力？在?:时所对应的输出压力区间[P1, P2]以及目标压力?在?2时所对应的输出压力区间[P3，P4]，其中，
[0033] PdPP2为预设流量值SF1时所对应的多个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中Ρι<Ρ<Ρ2,且P^F1时对应的预设风机控制量Dfipi比时对应的预设风机 控制量Dfip2小Δ Di;
[0034] P3和P4为预设流量值为内时所对应的多个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中P3彡PSP4，且P3在F2时对应的预设风机控制量DF2P3比P42在F 2时对应的预设风 机控制量DF2P4小Δ D2 ;
[0035] 计算在预设流量值为F1时目标压力P所对应的风机控制量Dfip和在预设流量值为F2 时目标压力P所对应的风机控制量DF2P，其中，
[0036]
[0037]
[0038] 计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，
[0039]
[0040] 其中，AF=F2-Fu
[0041] 优选地，所述呼吸机风机的开环控制系统还包括校准装置，所述校准装置包括流 量调节模块、流量采集模块和压力采集模块，其中：
[0042] 所述流量调节模块用于在所述呼吸机的校准模式下调节呼吸机的输出气流的大 小，以使所述呼吸机在不同时刻分别按所述m个预设流量值输出对应气流；
[0043] 所述流量采集模块用于在所述呼吸机的校准模式下采集所述m个预设流量值；
[0044] 所述微控制器还用于控制所述呼吸机风机在输出所述m个预设流量值的气流时分 别按照所述η个预设风机控制量工作；
[0045] 所述压力采集模块用于在所述呼吸机的校准模式下，依次采集呼吸机的输出气流 在所述m个预设流量值时分别按照所述η个预设风机控制量工作所对应的m*n个输出压力 值；
[0046] 所述微控制器还用于将所述m*n个输出压力值按照与所述m个预设流量值和所述η 个预设风机控制量的对应关系进行编码并保存在所述呼吸机的存储器中，以形成所述风机 控制量校准表。
[0047] 优选地，所述m个预设流量值按同一步长AF递增或递减，所述η个预设风机控制量 按同一步长A D递增或递减。
[0048] 优选地，所述步长Δ F在40L/min以下，所述步长Δ D在20 %的风机输出功率以下。
[0049]上述呼吸机风机的开环控制方法及系统，在目标压力P和实时流量值F均已知的情 况下，根据风机控制量校准表，按照预定规则可以计算出在所述实时流量值F时，输出目标 压力P所需要的风机控制量Dfp，只需要通过该控制量Dfp控制风机即可，未引入反馈，从而能 够大幅度地降低输出压力产生上下振荡的可能性，并且可以使得呼吸机风机输出在不同的 流量下，均能保持稳定的压力输出。同时，该目标压力P和实时流量值F可以是从呼吸机的输 出到鼻罩入口处的任意位置的压力和流量，从而能够使得呼吸机经过水盒之后，压力仍保 持很好的稳定性。
【附图说明】
[0050]图1为本发明呼吸机风机的开环控制方法第一实施例的流程示意图；
[0051 ]图2为图1中步骤S40的细化流程示意图；
[0052]图3为本发明呼吸机风机的开环控制方法第二实施例的流程示意图；
[0053]图4为本发明呼吸机风机的开环控制系统第一实施例的结构示意图；
[0054]图5为本发明呼吸机风机的开环控制系统第二实施例的结构示意图。
[0055] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0056] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0057] 本发明提供一种呼吸机风机的开环控制方法。
[0058]参照图1，图1为本发明呼吸机风机的开环控制方法第一实施例的流程示意图。在 本发明呼吸机风机的开环控制方法的第一实施例中，所述呼吸机风机的开环控制方法包括 如下步骤：
[0059] 步骤S20,在呼吸机的工作模式下，设定呼吸机预输出气流的目标压力P;
[0060] 步骤S30，通过流量传感器采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F;
[0061] 步骤S40,根据所述目标压力P、实时流量值F和风机控制量校准表，按照预定规则 计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，其中，所述风机控 制量校准表中存储有m个预设流量值分别在η个预设风机控制量下所对应的m*n个输出压力 值，其中m、η均为正整数；
[0062] 步骤S50，根据所述风机控制量Dfp控制所述呼吸机风机。
[0063] 在步骤S20中，在呼吸机的工作模式下，可以由医护人员或者呼吸机的使用者，根 据具体使用需求来设定呼吸机预输出气流的目标压力Ρ。
[0064] 在步骤S30中，通过流量传感器采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F时，可 以是不间断地连接采集，也可以是根据预定的时间间隔来进行离散采集。
[0065]上述呼吸机风机的开环控制方法，在目标压力P和实时流量值F均已知的情况下， 根据风机控制量校准表，按照预定规则可以计算出在所述实时流量值F时，输出目标压力P 所需要的风机控制量Dfp，只需要通过该控制量Dfp控制风机即可，未引入反馈，从而能够大 幅度地降低输出压力产生上下振荡的可能性，并且可以使得呼吸机风机输出在不同的流量 下，均能保持稳定的压力输出。同时，该目标压力P和实时流量值F可以是从呼吸机的输出到 鼻罩入口处的任意位置的压力和流量，从而能够使得呼吸机经过水盒之后，压力仍保持很 好的稳定性。
[0066] 参照图2，图2为图1中步骤S40的细化流程示意图。
[0067] 在上述实施例中，所述根据所述目标压力P、实时流量值F和风机控制量校准表，按 照预定规则计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp的步骤 具体包括：
[0068] 根据所述风机控制量校准表，确定所述实时流量值F所对应的流量区间[F1，F2]，其 中，FjPF 2为所述m个预设流量值中按由小到大顺序排列且相邻的两个值，且F1SF彡F2;
[0069] 根据所述风机控制量校准表，确定目标压力？在?:时所对应的输出压力区间[P1, P2]以及目标压力?在?2时所对应的输出压力区间[P3，P4]，其中，
[0070] PjPP2为预设流量值SF1时所对应的η个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中Ρι<Ρ<Ρ2,且P^F 1时对应的预设风机控制量Dfipi比时对应的预设风机 控制量Dfip2小Δ Di;
[0071] P3和P4为预设流量值Sf2时所对应的η个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中Ρ3<Ρ<Ρ4,且P 3在F2时对应的预设风机控制量DF2P3比P4在F2时对应的预设风机 控制量DF2P4小Δ D2 ;
[0072]计算在预设流量值为Fi时目标压力P所对应的风机控制量Dfip和在预设流量值为F2 时目标压力P所对应的风机控制量DF2P，其中，
[0073]
[0074]
[0075] 计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，
[0076]
[0077] 其中，AF=F2-Fu
[0078] 上述根据所述目标压力P、实时流量值F和风机控制量校准表，计算在所述实时流 量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp时的预定规则包括如下两条:第一，在 流量值不变的情况下，在相邻的风机控制区间内，将压力随风机控制量的变化视为线性变 化;第二，在压力不变的情况下，在相邻的流量值区间范围内，将流量随风机控制量的变化 视为线性变化，这样可以简化对风机控制量Dfp的计算。所述预定规则并不局限如此，在其它 的实施例中，在上述两条的基础上，还可以在线性变化关系的基础上增加适当的修正系数 和/或修正值。
[0079]对于流量区间[F1，F2 ]的确定，可以通过查表的方法，将m个预设流量值中按由小到 大或从小到大的顺序排列，然后将m个预设流量值依次与实时流量值F进行比较大小，当相 邻的两个预设流量值符合其中一个大于实时流量值F，而另一个小于实时流量值F时，即可 确定流量区间[F 1, F2]。采用查表的方法，可以适用预设流量值的递增或递减步长不相同的 情况。
[0080]当预设流量值的递增或递减步长相同且均为AF时，还可采用如下计算方法确定 流量区间[F1, F2]:
[0081 ] Fi= [F/ Δ F]* Δ F
[0082] F2 = Fl+AF
[0083] 其中，[F/ Δ F]表示实时流量值F除以步长△ F并取整。
[0084] 假设m = 4, Δ F为40L/min，且预设流量值由OL/min递增，则可知风机控制量校准表 中，存在4个预设流量值（即为01^/111；[11，4017/111；[11，8017/111；[11，4017 /111；[11)。
[0085]当实时流量值F为50L/min时，采用查表的方法，直接将实时流量值F(50L/min)进 行比较，可确定流量区间[Fi，F2]为[40L/min，80L/min]。而采用第二种计算方法，则:
[0086] Fi= [F/ Δ F]* Δ F= [50/40]*40 = 40L/min
[0087] F2 = F1+ Δ F = 40+40 = 80L/min
[0088] 同样可以确定流量区间[Fi，F2]为[40L/min，80L/min]。
[0089] 如下表1所示，为风机控制量校准表的一示例，其中，预设流量值的个数m = 4,预设 风机控制量的个数η = 5，对应输出压力值的个数为m*n = 20，风机控制量150、350、550、750、 950分别表示15%、35%、55%、75%、95%的风机控制功率，输出压力值的单位为〇11!1 20(厘 米水柱）。表1中的数据仅仅是示例，在实际应用中，可以根据具体的应用需求，合理地设置 预设流量值的个数和预设风机控制量的个数。
[0090] 表1风机控制量校准表示例
[0092]以表1所示的风机控制量校准表为示例，假设目标压力P为IOcmH2O,流量传感器测 得的实时流量值F为60L/min，以下根据步骤S40的细化步骤，对所需要的风机控制量Dfp计算 进行示例性说明。
[0093]根据图1所示的风机控制量校准表，当实时流量值F为60L/min时，可以确定其所对 应的流量区间[F^FdSBOL/minAOL/min];
[0094] 确定目标压力P为IOcmH2O时，在F1HOIVmin)时所对应的输出压力区间[P 1,P2]为
[8.3，14.3]，在?2(801711^11)时所对应的输出压力区间[?3，？4]为[7.1，13.0] ;
[0095] ?1(8.3)在?1(4017111丨11)时对应的预设风机控制量 Dfipi(350)比？2(14.3)在?1(4017 min)时对应的预设风机控制量Dfip2(550)小Δ DK200);
[0096] Ρ3(7·1)在F2(80L/min)时对应的预设风机控制量Df2P3(350)比 Ρ4(13·0)在 F2(80L/ min)时对应的预设风机控制量Df2P4(550)小Δ D2(200);
[0097] 计算在预设流量值为FiHOL/min)时目标压力P(IOcmH2O)所对应的风机控制量D fip 和在预设流量值为F2(80L/min)时目标压力P(IOcmH2O)所对应的风机控制量Df2p，其中，
[0098]
[0099]
[0100] Δ F=F2-Fi = 80-40 = 40
[0101] 计算在所述实时流量值F(60L/min)时，输出所述目标压力P(IOcmH2O)所需要的风 机控制
[0102]
[0103] Dfp为427.5表示42.75%的风机控制功率，即需要将呼吸机风机的实际功率控制在 其额定功率的42.75%。
[0104] 参照图3,图3为本发明呼吸机风机的开环控制方法第二实施例的流程示意图。在 前述图1和图2所示的第一实施例的基础之上，本实施例的呼吸机风机的开环控制方法，在 所述设定呼吸机预输出气流的目标压力P的步骤S20之前还包括校准输出压力步骤S10,所 述校准输出压力步骤S10包括：
[0105] 在所述呼吸机的校准模式下，依次采集所述m个预设流量值在所述η个预设风机控 制量下分别所对应的m*n个输出压力值，将所述m*n个输出压力值按照与所述m个预设流量 值和所述η个预设风机控制量的对应关系保存在所述呼吸机的存储器中，以形成所述风机 控制量校准表。
[0106] 所述步骤SlO中，可以通过流量控制模块例如阀门来控制呼吸机工作在m个不同的 预设流量值，并在每一个预设流量值时分别采用η个不同的预设风机控制量对呼吸机风机 进行控制，进而通过压力采集模块依次采集到对应的m*n个输出压力值，然后保存在呼吸机 的存储器中。其中，采集输出压力值数据时所设的预设风机控制量和预设流量值，均是为了 能够使得采集到的输出压力值能够保持稳定在预定范围例如± 〇. 5cmH20内。
[0107] 在表1所示风机控制量校准表的示例中，预设流量值是以0开始，以同一步长Δ F (40L/min)递增，而预设风机控制量则是以150(表示15%的风机控制功率)开始，以同一步 骤AD(200)递增，分别采集在4个预设流量值(0,401711^11，80171^11，120171^11)时，分别在5 个预设风机控制量（150，350，550，750，950)下的20个输出压力值。
[0108] 所述步骤SlO可以是在呼吸机出厂之前完成，此种情况下，可以采用与呼吸机相分 离的校准装置对呼吸机实施步骤SlO以完成对呼吸机的校准，这样不必为每一台呼吸机配 备校准装置，从而节省呼吸机的成本。
[0109] 所述步骤SlO也可以是用户在首次使用时完成，此种情况下，需要为呼吸机配合校 准装置，虽然增加了成本，但是，在呼吸机长期使用后出现稳定性下降的情况下，可以采用 步骤SlO对呼吸机再次校准，以提高长期使用后的稳定性。
[0110] 在本发明的实施例所给的示例中，所述m个预设流量值按同一步长AFHOlVmin) 递增或递减，所述η个预设风机控制量按同一步长AD(20%的风机输出功率)递增或递减。 所述m个预设流量值和η个预设风机控制量的递增或递减方法并不局限如此，在其它实施例 中，所述m个预设流量值也可以是按照不相等的步长进行递增或递减，所述η个预设风机控 制量也可以是按照不相等的步长进行递增或递减，只要能够使得采集到的输出压力值能够 保持稳定在预定范围例如± 〇. 5cmH20内即可。
[0111] 优选地，所述步长Δ F在40L/min以下，所述步长Δ D在20 %的风机输出功率以下， 这样通过采用本实施例中的计算方法来计算风机控制量Dfp，能够使得呼吸机经过水盒之 后，压力在O到120L/min的流量范围内保持很好的稳定性。
[0112] 参照图4,图4为本发明呼吸机风机的开环控制系统第一实施例的结构示意图。在 本发明呼吸机风机的开环控制系统的第一实施例中，所述呼吸机风机的开环控制系统包括 呼吸机风机10、设定模块20、流量传感器30、微控制器40及存储器50，其中：
[0113] 所述设定模块20用于在呼吸机的工作模式下设定呼吸机预输出气流的目标压力 P;
[0114] 所述流量传感器30用于采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F并输出给所述 微控制器40;
[0115] 所述存储器50用于存储风机控制量校准表，所述控制量校准表中存储有m个预设 流量值分别在η个预设风机控制量下所对应的m*n个输出压力值，其中m、n均为正整数；
[0116] 所述微控制器40用于根据所述目标压力P、实时流量值F和所述风机控制量校准 表，按照预定规则计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp， 并根据所述风机控制量Dfp发送控制指令给所述呼吸机风机10。
[0117]所述设定模块20可以是设置在呼吸机上的触摸屏或者物理按键，在呼吸机的工作 模式下，可以由医护人员或者呼吸机的使用者通过操作触摸屏或者物理按键来设定呼吸机 预输出气流的目标压力P。
[0118] 流量传感器30采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F时，可以是不间断地连 接采集，也可以是根据预定的时间间隔来进行离散采集。
[0119] 上述呼吸机风机的开环控制方法，在目标压力P和实时流量值F均已知的情况下， 根据风机控制量校准表，按照预定规则可以计算出在所述实时流量值F时，输出目标压力P 所需要的风机控制量Dfp，只需要通过该控制量Dfp控制风机即可，未引入反馈，从而能够大 幅度地降低输出压力产生上下振荡的可能性，并且可以使得呼吸机风机输出在不同的流量 下，均能保持稳定的压力输出。同时，该目标压力P和实时流量值F可以是从呼吸机的输出到 鼻罩入口处的任意位置的压力和流量，从而能够使得呼吸机经过水盒之后，压力仍保持很 好的稳定性。
[0120]所述微控制器40具体用于：
[0121 ]根据所述风机控制量校准表，确定所述实时流量值F所对应的流量区间[F1，F2]，其 中，FjPF2为所述m个预设流量值中按由小到大顺序排列且相邻的两个值，且F1SF彡F 2;
[0122] 根据所述风机控制量校准表，确定目标压力？在?:时所对应的输出压力区间[P1, P2]以及目标压力?在?2时所对应的输出压力区间[P3，P4]，其中，
[0123] PdPP2为预设流量值Sf1时所对应的多个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中Ρι<Ρ<Ρ2,且P^F 1时对应的预设风机控制量Dfipi比时对应的预设风机 控制量Dfip2小Δ Di;
[0124] P3和P4为预设流量值为内时所对应的多个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻 两个值，其中P3彡PSP4，且P 3在F2时对应的预设风机控制量DF2P3比P42在F2时对应的预设风 机控制量DF2P4小Δ D2 ;
[0125]计算在预设流量值为Fi时目标压力P所对应的风机控制量Dfip和在预设流量值为F2 时目标压力P所对应的风机控制量DF2P，其中，
[0126]
[0127]
[0128] 计算在所述实时流量倌F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，
[0129]
[0130] 其中，AF=F2-Fu
[0131] 上述根据所述目标压力P、实时流量值F和风机控制量校准表，计算在所述实时流 量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp时的预定规则包括如下两条:第一，在 流量值不变的情况下，在相邻的风机控制区间内，将压力随风机控制量的变化视为线性变 化;第二，在压力不变的情况下，在相邻的流量值区间范围内，将流量随风机控制量的变化 视为线性变化，这样可以简化对风机控制量Dfp的计算。所述预定规则并不局限如此，在其它 的实施例中，在上述两条的基础上，还可以在线性变化关系的基础上增加适当的修正系数 和/或修正值。
[0132] 对于流量区间[F1，F2 ]的确定，可以通过查表的方法，将m个预设流量值中按由小到 大或从小到大的顺序排列，然后将m个预设流量值依次与实时流量值F进行比较大小，当相 邻的两个预设流量值符合其中一个大于实时流量值F，而另一个小于实时流量值F时，即可 确定流量区间[F 1, F2]。采用查表的方法，可以适用预设流量值的递增或递减步长不相同的 情况。
[0133] 当预设流量值的递增或递减步长相同且均为AF时，还可采用如下计算方法确定 流量区间[F1, F2]:
[0134] Fi= [F/AF]* AF
[0135] F2 = F1+ Δ F
[0136] 其中，[F/ Δ F]表示实时流量值F除以步长Δ F并取整。
[0?37] 假设m = 4，Δ F为40L/min，且预设流量值由OL/min递增，则可知风机控制量校准表 中，存在4个预设流量值（即为01^/111；[11，4017/111；[11，8017/111；[11，4017 /111；[11)。
[0138] 当实时流量值F为50L/min时，采用查表的方法，直接将实时流量值F(50L/min)进 行比较，可确定流量区间[Fi，F2]为[40L/min，80L/min]。而采用第二种计算方法，则:
[0139] Fi= [F/ Δ F]* Δ F= [50/40]*40 = 40L/min
[0140] F2 = F1+ Δ F = 40+40 = 80L/min
[0141 ] 同样可以确定流量区间[Fi，F2]为[40L/min，80L/min]。
[0142] 如下表2所示，为风机控制量校准表的一示例，其中，预设流量值的个数m = 4,预设 风机控制量的个数η = 5，对应输出压力值的个数为m*n = 20，风机控制量150、350、550、750、 950分别表示15%、35%、55%、75%、95%的风机控制功率，输出压力值的单位为〇11!1 20(厘 米水柱）。表1中的数据仅仅是示例，在实际应用中，可以根据具体的应用需求，合理地设置 预设流量值的个数和预设风机控制量的个数。
[0143] 表2风机控制量校准表示例
[0145] 以表1所示的风机控制量校准表为示例，假设目标压力P为IOcmH2O,流量传感器测 得的实时流量值F为60L/min，以下就微控制器40对所需要的风机控制量D fp的计算进行示例 性说明。
[0146] 根据图1所示的风机控制量校准表，当实时流量值F为60L/min时，可以确定其所对 应的流量区间[F^F2]为[40L/min，80L/min] ;
[0147] 确定目标压力P为IOcmH2O时，在F1HOIVmin)时所对应的输出压力区间[P 1A]为 [8.3，14.3]，在?2(801711^11)时所对应的输出压力区间[?3，？4]为[7.1，13.0] ;
[0148] ?1(8.3)在?1(4017111丨11)时对应的预设风机控制量 DF1P1(350)比？2(14.3)在?1(4017 min)时对应的预设风机控制量DF1P2(550)小Δ D1UOO);
[0149] Ρ3(7·1)在F2(80L/min)时对应的预设风机控制量DF2P3(350)比 Ρ4(13·0)在 F2(80L/ min)时对应的预设风机控制量DF2P4(550)小Δ D2(200);
[0150] 计算在预设流量值为F1HOIVmin)时目标压力P(IOcmH2O)所对应的风机控制量D fip 和在预设流量值为F2(80L/min)时目标压力P(IOcmH2O)所对应的风机控制量D F2p，其中，
[0151]
[0152]
[0153] Δ F=F2-Fi = 80-40 = 40
[0154] 计算在所述实时流量值F(60L/min)时，输出所述目标压力P(IOcmH2O)所需要的风 机控制量Dpp，
[0155]
[0156] Dfp为427.5表示42.75%的风机控制功率，即需要将呼吸机风机的实际功率控制在 其额定功率的42.75%。参照图5,图5为本发明呼吸机风机的开环控制系统第二实施例的结 构示意图。在前述图4所示呼吸机风机的开环控制系统的第一实施例的基础之上，本实施例 的呼吸机风机的开环控制系统还包括校准装置60,所述校准装置60包括流量调节模块61、 流量采集模块62和压力采集模块63,其中：
[0157] 所述流量调节模块61用于在所述呼吸机的校准模式下调节呼吸机的输出气流的 大小，以使所述呼吸机在不同时刻分别按所述m个预设流量值输出对应气流；
[0158] 所述流量采集模块62用于在所述呼吸机的校准模式下采集所述m个预设流量值；
[0159] 所述微控制器40还用于控制所述呼吸机风机10在输出所述m个预设流量值的气流 时分别按照所述η个预设风机控制量工作；
[0160] 所述压力采集模块63用于在所述呼吸机的校准模式下，依次采集呼吸机的输出气 流在所述m个预设流量值时分别按照所述η个预设风机控制量工作所对应的m*n个输出压力 值；
[0161] 所述微控制器40还用于将所述m*n个输出压力值按照与所述m个预设流量值和所 述η个预设风机控制量的对应关系进行编码并保存在所述呼吸机的存储器50中，以形成所 述风机控制量校准表。
[0162] 流量控制模块62可以采用阀门，其用之于来控制呼吸机工作在m个不同的预设流 量值，并在每一个预设流量值时分别采用η个不同的预设风机控制量对呼吸机风机10进行 控制。通过压力采集模块63可以依次采集到对应的m*n个输出压力值，然后保存在呼吸机的 存储器50中。其中，采集输出压力值数据时所设的预设风机控制量和预设流量值，均是为了 能够使得采集到的输出压力值能够保持稳定在预定范围例如± 〇. 5cmH20内。
[0163] 在表2所示风机控制量校准表的示例中，预设流量值是以0开始，以同一步长Δ F (40L/min)递增，而预设风机控制量则是以150(表示15%的风机控制功率)开始，以同一步 骤AD(200)递增，分别采集在4个预设流量值(0,401711^11，80171^11，120171^11)时，分别在5 个预设风机控制量（150，350，550，750，950)下的20个输出压力值。
[0164] 通过设置校准装置60,用户可以在首次使用时进行校准，从而生成风机控制量校 准表，并且在呼吸机长期使用后出现稳定性下降的情况下，可以通过校准装置60对呼吸机 再次校准，以提高长期使用后的稳定性。
[0165] 在呼吸机风机的开环控制系统不配备校准装置60时，则可以在呼吸机出厂之前， 采用外置的校准装置60对呼吸机风机的开环控制进行校准，这样不必为每一台呼吸机配备 校准装置，从而节省呼吸机的成本。
[0166] 在本发明的实施例所给的示例中，所述m个预设流量值按同一步长AFHOlVmin) 递增或递减，所述η个预设风机控制量按同一步长AD(20%的风机输出功率)递增或递减。 所述m个预设流量值和η个预设风机控制量的递增或递减方法并不局限如此，在其它实施例 中，所述m个预设流量值也可以是按照不相等的步长进行递增或递减，所述η个预设风机控 制量也可以是按照不相等的步长进行递增或递减，只要能够使得采集到的输出压力值能够 保持稳定在预定范围例如± 〇. 5cmH20内即可。
[0167] 优选地，所述步长Δ F在40L/min以下，所述步长Δ D在20 %的风机输出功率以下， 这样通过采用本实施例呼吸机风机的开环控制系统计算得到的风机控制量Dfp，能够使得呼 吸机经过水盒之后，压力在0到120L/min的流量范围内保持很好的稳定性，这里的120L/min 流量范围上限只是本实施例的呼吸机测试时所用的值，实际应用时并局限于这个值，在某 些呼吸机中，流量范围上限可以到200L/min，甚至300L/min。
[0168]以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种呼吸机风机的开环控制方法，其特征在于，所述呼吸机风机的开环控制方法包 括如下步骤： 在呼吸机的工作模式下，设定呼吸机预输出气流的目标压力P; 通过流量传感器采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F; 根据所述目标压力P、实时流量值F和风机控制量校准表，按照预定规则计算在所述实 时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，其中，所述风机控制量校准表中 存储有m个预设流量值分别在η个预设风机控制量下所对应的m*n个输出压力值，其中m、n均 为正整数； 根据所述风机控制量Dfp控制所述呼吸机风机。2. 如权利要求1所述的呼吸机风机的开环控制方法，其特征在于，所述根据所述目标压 力P、实时流量值F和风机控制量校准表，按照预定规则计算在所述实时流量值F时，输出所 述目标压力P所需要的风机控制量Dfp的步骤具体包括： 根据所述风机控制量校准表，确定所述实时流量值F所对应的流量区间[FhFd，其中， FjPF2为所述m个预设流量值中按由小到大顺序排列且相邻的两个值，且FKF彡F2; 根据所述风机控制量校准表，确定目标压力？在?:时所对应的输出压力区间[PhPs]# 及目标压力?在?2时所对应的输出压力区间[P3，P4]，其中，PjPP 2为预设流量值SFi时所对 应的η个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻两个值，其中且对应的 预设风机控制量Dfipi比P2在Fi时对应的预设风机控制量Dfip2小Δ Di; p3和P4为预设流量值为^时所对应的η个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻两个 值，其中Ρ3 < Ρ<Ρ4，且Ρ3在F2时对应的预设风机控制量DF2P3比Ρ4在F2时对应的预设风机控制 量DF2P4小 Δ D2 ; 计算在预设流量值为Fi时目标压力P所对应的风机控制量Dfip和在预设流量值为F2时目 标压力P所对应的风机控制量DF2P，其中，计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp，其中，AF = F2-Fu3. 如权利要求1所述的呼吸机风机的开环控制方法，其特征在于，在所述设定呼吸机预 输出气流的目标压力P的步骤之前还包括校准输出压力步骤，所述校准输出压力步骤包括： 在所述呼吸机的校准模式下，依次采集所述m个预设流量值在所述η个预设风机控制量 下分别所对应的m*n个输出压力值，将所述m*n个输出压力值按照与所述m个预设流量值和 所述η个预设风机控制量的对应关系保存在所述呼吸机的存储器中，以形成所述风机控制 量校准表。4. 如权利要求1至3项中任意一项所述的呼吸机风机的开环控制方法，其特征在于，所 述m个预设流量值按同一步长△ F递增或递减，所述η个预设风机控制量按同一步长△ D递增 或递减。5. 如权利要求4项中任意一项所述的呼吸机风机的开环控制方法，其特征在于，所述步 长A F在40L/min以下，所述步长Δ D在20%的风机输出功率以下。6. -种呼吸机风机的开环控制系统，其特征在于，所述呼吸机风机的开环控制系统包 括呼吸机风机、设定模块、流量传感器、微控制器及存储器，其中： 所述设定模块用于在呼吸机的工作模式下设定呼吸机预输出气流的目标压力P; 所述流量传感器用于采集所述呼吸机所输出气流的实时流量值F并输出给所述微控制 器； 所述存储器用于存储风机控制量校准表，所述控制量校准表中存储有m个预设流量值 分别在η个预设风机控制量下所对应的m*n个个输出压力值，其中m、n均为正整数； 所述微控制器用于根据所述目标压力P、实时流量值F和所述风机控制量校准表，按照 预定规则计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量DFP，并根据 所述风机控制量Dfp发送控制指令给所述呼吸机风机。7. 如权利要求6所述的呼吸机风机的开环控制系统，其特征在于，所述微控制器具体用 于： 根据所述风机控制量校准表，确定所述实时流量值F所对应的流量区间[FhFd，其中， FjPF2为所述m个预设流量值中按由小到大顺序排列且相邻的两个值，且FKF彡F2; 根据所述风机控制量校准表，确定目标压力？在?:时所对应的输出压力区间[PhPs]# 及目标压力?在?2时所对应的输出压力区间[P3，P4]，其中，PjPP 2为预设流量值SFi时所对 应的多个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻两个值，且Ρι<Ρ<Ρ2,以及?1在?:时对应 的预设风机控制量Dfipi比P2在Fi时对应的预设风机控制量DF1P2小Δ Di; P3和P4为预设流量值为^时所对应的多个输出压力值中由小到大顺序排列且相邻两个 值，且P3<P<P4,以及P3在F2时对应的预设风机控制量DF2P3比P4 2在F2时对应的预设风机控 制量DF2P4小Δ D2 ; 计算在预设流量值为Fi时目标压力P所对应的风机控制量Dfip和在预设流量值为F2时目 标压力P所对应的风机控制量DF2P，其中， ι? - r s计算在所述实时流量值F时，输出所述目标压力P所需要的风机控制量Dfp， 其中，AF = F2-Fu8. 如权利要求6所述的呼吸机风机的开环控制系统，其特征在于，还包括校准装置，所 述校准装置包括流量调节模块、流量采集模块和压力采集模块，其中： 所述流量调节模块用于在所述呼吸机的校准模式下调节呼吸机的输出气流的大小，以 使所述呼吸机在不同时刻分别按所述m个预设流量值输出对应气流； 所述流量采集模块用于在所述呼吸机的校准模式下采集所述m个预设流量值； 所述微控制器还用于控制所述呼吸机风机在输出所述m个预设流量值的气流时分别按 照所述η个预设风机控制量工作； 所述压力采集模块用于在所述呼吸机的校准模式下，依次采集呼吸机的输出气流在所 述m个预设流量值时分别按照所述η个预设风机控制量工作所对应的m*n个输出压力值； 所述微控制器还用于将所述m*n个输出压力值按照与所述m个预设流量值和所述η个预 设风机控制量的对应关系进行编码并保存在所述呼吸机的存储器中，以形成所述风机控制 量校准表。9. 如权利要求6至8项中任意一项所述的呼吸机风机的开环控制系统，其特征在于，所 述m个预设流量值按同一步长△ F递增或递减，所述η个预设风机控制量按同一步长△ D递增 或递减。10. 如权利要求9项中任意一项所述的呼吸机风机的开环控制系统，其特征在于，所述 步长A F在40L/min以下，所述步长△ D在20%的风机输出功率以下。
【文档编号】F04D27/00GK105944197SQ201610323034
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】戴征, 丁锦, 刘炜, 徐勤鹏, 曾小辉
【申请人】湖南明康中锦医疗科技发展有限公司