[发明专利]一种无创呼吸机及无创呼吸机的控制方法

权利要求书

1.一种无创呼吸机，包括外壳体，所述外壳体上连接有对氧气管和空气管进行气体混合的管道连接器，所述管道连接器远离外壳体一侧的端部处设有过滤网；其特征在于：所述外壳体内设有进气单元和控制单元，所述管道连接器远离外壳体的一端处设有供吸入气体的呼吸单元；

所述进气单元用于导入定量的空气和氧气至管道连接器，所述进气单元检测空气流量和氧气流量，所述管道连接器将空气和氧气混合并经由过滤网过滤后输送至人体处供吸入，所述控制单元搭载有根据空气流量和氧气流量计算空气调节量和氧气调节量的自适应控制算法。

2.根据权利要求1所述的无创呼吸机，其特征在于：所述进气单元包括风机、空气电磁阀、空气流量传感器、减压阀、氧气电磁阀和氧气流量传感器，所述风机用于泵入空气，所述空气电磁阀信号连接控制单元，并在控制单元的控制下调节空气进入量，所述空气流量传感器信号连接控制单元，并将检测的空气流量发送至控制单元；所述减压阀用于对进入的氧气进行减压，所述氧气电磁阀信号连接控制单元，并在控制单元的控制下调节氧气进入量，所述氧气流量传感器信号连接控制单元，并将检测的氧气流量发送至控制单元。

3.根据权利要求2所述的无创呼吸机，其特征在于：所述呼吸单元包括压力传感器，所述压力传感器位于气体吸入处，所述压力传感器用于检测吸气气压并发送至控制单元，所述控制单元将吸气气压与设定压力进行气压误差计算，所述控制单元将气压误差与阈值进行对比，在气压误差大于阈值时，所述控制单元通过自适应控制算法计算空气调节量和氧气调节量，所述自适应控制算法包括第一自适应算法和第二自适应算法。

4.根据权利要求3所述的无创呼吸机，其特征在于：所述呼吸单元还包括呼气流量传感器，所述呼气流量传感器位于呼出气体处，所述呼气流量传感器用于检测呼出气流的呼气流量发送至控制单元，所述控制单元估计漏气量，所述控制单元根据呼气流量、吸气气压和预设的漏气量估计基线流量。

5.无创呼吸机的控制方法，包括：

步骤1，通过风机泵入空气，通过减压阀导入减压后的氧气，将空气和氧气输送至管道连接器处，让空气和氧气经过过滤后输送至呼吸处；其特征在于：还包括：

步骤2，通过空气流量传感器检测空气流量发送至控制单元，通过氧气流量传感器检测氧气流量发送至控制单元，由控制单元上的第一自适应算法计算空气初始流量和氧气初始流量；

步骤3，由控制单元根据空气初始流量、空气流量、氧气流量和氧气初始流量，按照第二自适应算法计算空气调节量和氧气调节量，并由控制单元根据空气调节量控制空气电磁阀的开度进行空气量调节，由控制单元根据氧气调节量控制氧气电磁阀的开度进行氧气量调节。

6.根据权利要求5所述的无创呼吸机的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，通过压力传感器检测吸气处的吸气气压发送至控制单元，由控制单元将吸气气压与设定压力作差进行气压误差计算，将气压误差与阈值进行对比，当气压误差大于阈值时，由控制单元上的第一自适应算法计算空气初始流量和氧气初始流量。

7.根据权利要求6所述的无创呼吸机的控制方法，其特征在于：所述第一自适应算法的计算过程为：获取设定氧气浓度，根据设定氧气浓度按照浓度比例计算所需要的空气初始流量和氧气初始流量，所述第二自适应算法的计算过程为：将空气流量误差代入预设计的控制律表达式和预设计的参数更新律表达式中，计算空气电磁阀开度的空气脉冲值作为空气调节量，将氧气流量误差代入预设计的控制律表达式和预设计的参数更新律表达式中，计算氧气电磁阀开度的氧气脉冲值作为氧气调节量。

8.根据权利要求7所述的无创呼吸机的控制方法，其特征在于：所述控制律表达式为：其中：

e为空气流量误差或者氧气流量误差，β和γ为根据空气控制和氧气控制而设计的设计参数，C是肺部顺应性，单位为mL·cmH₂O^-1，R是气路阻尼系数，单位为cmH₂O·s·mL^-1，K是阀门的线性系数，K为一常值，P_s为呼吸机设置肺部压力；

控制律随着参数更新律的变化而自适应变化，参数更新律随着空气流量误差或者氧气流量误差的变化而变化，参数更新律表达式为：其中，Γ为设计的对称矩阵，Γ^-1为Γ的逆矩阵。