[发明专利]一种活塞式呼吸机及其控制方法

权利要求书

1.一种活塞式呼吸机，其特征在于，包括：

气缸活塞机构，用于存储和提供气体；

呼吸电机组件，与所述气缸活塞机构连接，用于驱动所述气缸活塞机构往复运动；

潮气量电机组件，与所述呼吸电机组件连接，用于驱动所述呼吸电机组件运动，从而改变气缸活塞的行程；

排气组件，与所述气缸活塞机构连接，用于控制实验对象肺部气体的排放；

控制单元，与所述气缸活塞机构、呼吸电机组件、潮气量电机组件和排气组件电连接，用于协调各机构和组件运动以及检测反馈信号。

2.根据权利要求1所述的活塞式呼吸机，其特征在于，还包括背板，所述背板包括侧壁板和底板；所述气缸活塞机构、呼吸电机组件、潮气量电机组件和排气组件均安装于所述背板，且所述呼吸电机组件可相对所述底板运动。

3.根据权利要求2所述的活塞式呼吸机，其特征在于，所述呼吸电机组件包括与所述气缸活塞中活塞连接的连接轴、用于驱动所述连接轴的呼吸电机、用于安装所述呼吸电机的电机安装板，所述呼吸电机通过驱动连接轴旋转进而驱动所述活塞往复运动。

4.根据权利要求3所述的活塞式呼吸机，其特征在于，所述潮气量电机组件包括电机滑轨、连接于所述电机滑轨的滑块和用于驱动所述滑块沿所述电机滑轨滑动的潮气量电机，所述滑块同时与所述呼吸电机组件连接，所述滑块沿所述电机滑轨运动进而带动所述呼吸电机组件运动，改变呼吸电机组件相对于气缸活塞的倾斜角度，使活塞行程改变。

5.根据权利要求4所述的活塞式呼吸机，其特征在于，所述气缸活塞机构、所述排气组件安装于所述侧壁板，所述呼吸电机组件、所述潮气量电机组件安装于所述底板。

6.根据权利要求5所述的活塞式呼吸机，其特征在于，所述滑块与所述电机安装板通过转轴连接，从而驱动所述呼吸电机相对所述底板运动。

7.根据权利要求6所述的活塞式呼吸机，其特征在于，所述排气组件包括高速电磁阀、减震消音支架、进气接口、出气接口和气路连接软管，气缸活塞机构的出气口通过气路与所述气路连接软管连接至实验对象肺部及排气组件的进气接口，所述进气接口通过气路连接至高速电磁阀的进气口，高速电磁阀的出气口通过气路连接软管连接至出气接口，高速电磁阀通过控制单元来控制其开关。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的活塞式呼吸机，其特征在于，所述的活塞式呼吸机的控制方法包括如下步骤：

S1、当改变目标压力设置后，断开高速电磁阀，进入排气阶段，根据设置的呼吸频率，由实验动物呼吸频率及潮气量计算公式并结合实验数据，预置潮气量V_pre，取潮气量值为理论计算或实验数据中较大值的1.5倍，使在一个吸气周期内肺部压力能到达预设压力值，控制潮气量电机组件运动使得活塞运动到最大位置时的潮气量为V_pre；

S2、完成潮气量设置后，控制单元在检测到呼气转吸气位置信号后，此时活塞内部存储的气体量为V_pre，初始化吸气计时器t＝0，闭合高速电磁阀，并开始计时，呼吸电机继续运转进入吸气阶段，气缸内部存储的气体将被压入肺部，肺部的气压随之升高；

S3、实时检测肺部压力变化，当检测到实验对象肺部压力达到预设的压力时，记录吸气时间t，打开高速电磁阀排气，使本次吸气周期转为排气周期，同时计算本次吸气进入肺部的气体量V＝V_pre*t/T₁，T₁为当前呼吸频率设置下的吸气时间，即呼吸电机运行半周的时间，计算出实际需要的潮气量V后，控制潮气量电机组件运动使得活塞运动到最大位置时的潮气量为V；

S4、在接下来的呼吸周期，根据检测到的峰值压力，结合目标压力调整潮气量电机组件的位置，使得肺部压力能稳定在目标压力附近。