基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統.pdf

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1、(19)中華人民共和國國家知識產權局 (12)發明專利申請 (10)申請公布號 (43)申請公布日 (21)申請號 202010711863.5 (22)申請日 2020.07.22 (71)申請人 吉林大學第一醫院 地址 130021 吉林省長春市新民大街1號 (72)發明人 王瑞朱明超朱雷周宇飛 劉海波 (74)專利代理機構 昆明合盛知識產權代理事務 所(普通合伙) 53210 代理人 牛林濤 (51)Int.Cl. A61H 31/00(2006.01) (54)發明名稱 一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控 制系統 (57)摘要 本發明公開一種基于自適應阻抗調整的心 肺復蘇機控制系統和。

2、方法。 本系統包括傳感器、 控制處理器、 模糊推理系統、 阻抗控制器和執行 機構。 由CO2傳感器、 力傳感器和位移傳感器分別 檢測得到病人的呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性 模量， 這兩個值經模糊系統推理得出合適的阻抗 控制參數。 力傳感器檢測的按壓力經阻抗模型輸 出位置偏差， 反饋調節按壓深度。 本發明利用人 體生理指標調節阻抗參數實現了優化調節按壓 深度的目的。 權利要求書1頁 說明書4頁 附圖1頁 CN 112107471 A 2020.12.22 CN 112107471 A 1.一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統， 其特征在于： 所述的基于自適應 阻抗調整的心肺復蘇機控制系統包括。

3、CO2傳感器、 力傳感器、 位移傳感器、 控制處理器、 模糊 推理系統、 阻抗控制器和執行機構， 具體過程如下： (1)將CO2傳感器采集到的信號傳輸到控制處理器進行信號分析處理檢測出病人的呼吸 末二氧化碳量， 使用力傳感器和位移傳感器檢測病人的按壓力和按壓深度， 控制處理器對 該信號進行處理得到胸骨彈性模量值； (2)通過模糊推理系統處理： 模糊系統的輸入量是呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性模量， 輸出量為阻抗控制的三個參數： 慣性參數、 阻尼參數、 剛度參數； 通過這幾個參數調整按壓 時的深度偏差， 從而優化調節設定的按壓深度， 具體如下： 當呼吸末二氧化碳值24mmHg， 胸骨彈性模量200N。

4、/cm時， 說明按壓深度已經趨于最 大值， 此時應該保持或減少按壓深度保證按壓安全性， 因此應當減小剛度參數和慣性參數； 當呼吸末二氧化碳值10mmHg， 胸骨彈性模量140N/cm時， 說明按壓深度不夠， 此時 應該增加按壓深度保證按壓效果， 應當多增加剛度參數和慣性參數； 當呼吸末二氧化碳值10mmHg， 胸骨彈性模量200N/cm時， 說明按壓危險性較大， 存 在胸骨骨折的風險， 此時應該減小按壓深度， 減小剛度參數和慣性參數； 當呼吸末二氧化碳值較高24mmHg， 胸骨彈性模量140N/cm時， 骨折風險較低， 按壓 深度可以加大， 應增加剛度參數、 阻尼參數和慣性參數。 2.根據權利。

5、要求1所述基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統， 其特征在于： 步驟 (2)中解模糊化采用加權平均法。 權利要求書 1/1 頁 2 CN 112107471 A 2 一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統 技術領域 0001 本發明涉及醫療器械技術領域， 具體涉及一種調整心肺復蘇機按壓深度的控制系 統。 背景技術 0002 心血管疾病是致使人類病發最終死亡的最主要原因之一， 每年有1700余萬人死于 這類疾病， 其中一部分病人的主要病癥表現為心臟驟停。 在我國每年猝死的人數約180萬 例， 平均每天猝死4931人； 心肺復蘇作為全球應用最為廣泛的急救技術， 是目前搶救心臟驟 ?；颊叩奈ㄒ?。

6、有效途徑。 0003 在使用心肺復蘇機對病人進行胸外按壓過程中， 按壓深度不夠會降低心肺復蘇效 果， 按壓深度過高容易導致胸骨骨折造成二次傷害； 為了保證最佳的按壓效果， 需要根據病 人的生理特性調整合適按壓深度； 通過對按壓深度的調整， 使病人在保證按壓安全性的基 礎上提高按壓效果； 因此， 設計一套能夠自動優化調節按壓深度的心肺復蘇機控制系統顯 得尤為重要。 發明內容 0004 為了提高心肺復蘇機胸外按壓效果， 達到根據病人按壓過程中生理參數特性自動 調節優化按壓深度的目的， 發明了一種基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制系統； 本發 明是通過以下技術方案實現的： 0005 一種基于自適應阻。

7、抗調整的心肺復蘇機控制系統， 所述的基于自適應阻抗調整的 心肺復蘇機控制系統包括CO2傳感器、 力傳感器、 位移傳感器、 控制處理器、 模糊推理系統、 阻抗控制器和執行機構； 具體過程如下： 0006 (1)將CO2傳感器采集到的信號傳輸到控制處理器進行信號分析處理檢測出病人 的呼吸末二氧化碳量， 使用力傳感器和位移傳感器檢測病人的按壓力和按壓深度， 控制處 理器對該信號進行處理得到胸骨彈性模量值； 這兩個值分別反映了血流灌注程度和胸骨骨 折的危險性， 本發明由這兩個值推理出阻抗控制參數的變化具有可靠性。 0007 (2)通過模糊推理系統處理： 模糊系統的輸入量是呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性 模。

8、量， 輸出量為阻抗控制的三個參數： 慣性參數、 阻尼參數、 剛度參數， 其中慣性參數能夠模 擬人工按壓時人的質量， 阻尼參數的設置有助于減少機械結構的共振振幅， 減少噪聲， 剛度 參數的設置能夠調節該機械系統的柔順性； 這三個參數分別代表了按壓物理系統的慣性特 性、 阻尼特性和剛度特性； 通過這幾個參數調整按壓時的深度偏差， 從而優化調節設定的按 壓深度， 具體如下： 0008 當呼吸末二氧化碳值24mmHg， 胸骨彈性模量200N/cm時， 說明按壓深度已經趨 于最大值， 此時應該保持或減少按壓深度保證按壓安全性， 因此應當減小剛度參數和慣性 參數。 0009 當呼吸末二氧化碳值10mmHg。

9、， 胸骨彈性模量140N/cm時， 說明按壓深度不夠， 說明書 1/4 頁 3 CN 112107471 A 3 此時應該增加按壓深度保證按壓效果， 應當多增加剛度參數和慣性參數。 0010 當呼吸末二氧化碳值10mmHg， 胸骨彈性模量200N/cm時， 說明按壓危險性較 大， 存在胸骨骨折的風險， 此時應該減小按壓深度， 減小剛度參數和慣性參數。 0011 當呼吸末二氧化碳值較高24mmHg， 胸骨彈性模量140N/cm時， 骨折風險較低， 按壓深度可以加大， 應增加剛度參數、 阻尼參數和慣性參數。 0012 經由模糊推理得到該時刻的阻抗控制參數， 力傳感器可以檢測按壓力， 將按壓力 輸入。

10、阻抗控制器輸出位置偏差， 位置偏差反饋調節該時刻的按壓深度； 指定按壓深度經修 正優化后輸入執行機構， 執行結構對心臟驟停病人進行胸外按壓， 再次用傳感器對人體各 項生理參數進行測量， 利用模糊系統又一次調整阻抗控制參數。 0013 本發明所述模糊規則表如下表所示， 解模糊化采用加權平均法， 其算法為 0014 0015 0016 0017 0018 0019 本發明利用CO2傳感器、 力傳感器、 位移傳感器檢測病人的生理指標， 所述的生理 指標調節阻抗控制參數， 其不限于利用呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性模量作為模糊系統的 輸入量， 也可以是腦氧含量、 胸阻抗信號等一系列可以反映按壓效果和按壓危。

11、險性的量。 0020 本發明利用模糊系統的推理得出優化后的阻抗控制參數， 其不限于利用模糊系統 進行推理， 可以采用任何一種判斷邏輯。 0021 本發明與現有方案相比有益效果為： 0022 (1)本發明與常規心肺復蘇機的控制方案相比， 采用阻抗控制策略可以實現心肺 復蘇機按壓力與按壓深度的同時控制， 使心肺復蘇機具有更好的柔順性。 0023 (2)本發明以呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性模量這兩個值作為模糊系統的輸入， 經模糊推理輸出阻抗控制的慣性參數、 阻尼參數和剛度參數， 在不同的按壓情況下自動調 節出合適的阻抗控制參數， 使心肺復蘇機的調節能力具有良好的自適應性。 0024 (3)本發明使用傳。

12、感器實時監測病人的生理指標， 一旦發現按壓危險性較高立刻 降低按壓深度， 使按壓深度始終保持在安全的范圍內， 起到了保護患者的作用， 具有良好的 安全性。 說明書 2/4 頁 4 CN 112107471 A 4 0025 以上所述僅是本發明的優選實施方式， 應當指出， 對于本技術領域的普通技術人 員來說， 在不脫離本發明原理的前提下， 還可以做出各種變化或改型， 這些改進也應視為本 發明的保護范圍。 附圖說明 0026 圖1為基于自適應阻抗調整的心肺復蘇機控制原理圖； 具體實施方式 0027 為更詳盡的闡述本發明的目的、 技術方案及優點， 以下結合附圖和具體實施例對 本發明作進一步詳細說明，。

13、 但以下的實施例僅限于解釋本發明。 0028 (1)建立自適應阻抗調整的胸外按壓控制系統， 該系統由CO2傳感器、 力傳感器、 位 移傳感器、 控制處理器、 模糊推理系統、 阻抗控制器和執行機構組成。 0029 (2)使用CO2傳感器測量病人按壓過程中的呼吸末二氧化碳量， 使用力傳感器和位 移傳感器檢測病人的按壓力和按壓深度， 控制處理器對該信號進行處理得到胸骨彈性模量 值。 0030 (3)建立模糊推理系統， 編寫合適的模糊規則， 以呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性模 量作為輸入值， 以阻抗控制器的慣性參數、 阻尼參數和剛度參數作為輸出值； 0031 同時編寫合理的模糊規則， 模糊規則表如下表所示。

14、， 解模糊化采用加權平均法， 其 算法為 0032 0033 0034 0035 0036 (4)將處理得到的呼吸末二氧化碳量和胸骨彈性模量值輸入模糊推理系統， 經模 糊系統推理得到該時刻在保證按壓安全性的基礎上能夠產生最大按壓收益的阻抗控制參 數。 0037 (5)將力傳感器檢測得到的值輸入阻抗控制器， 經阻抗控制器得到該時刻的按壓 深度偏差， 設計按壓深度反饋回路， 用按壓深度偏差調整指定按壓深度， 以適合病人特定需 要， 具體如下： 說明書 3/4 頁 5 CN 112107471 A 5 0038 當呼吸末二氧化碳值24mmHg， 胸骨彈性模量200N/cm時， 說明按壓深度已經趨 于。

15、最大值， 此時應該保持或減少按壓深度保證按壓安全性， 因此應當減小剛度參數和慣性 參數； 0039 當呼吸末二氧化碳值10mmHg， 胸骨彈性模量140N/cm時， 說明按壓深度不夠， 此時應該增加按壓深度保證按壓效果， 應當多增加剛度參數和慣性參數； 0040 當呼吸末二氧化碳值10mmHg， 胸骨彈性模量200N/cm時， 說明按壓危險性較 大， 存在胸骨骨折的風險， 此時應該減小按壓深度， 減小剛度參數和慣性參數； 0041 當呼吸末二氧化碳值較高24mmHg， 胸骨彈性模量140N/cm時， 骨折風險較低， 按壓深度可以加大， 應增加剛度參數、 阻尼參數和慣性參數； 0042 (6)把經過調整的按壓深度輸入到執行機構， 執行機構將按壓深度命令準確的執 行， 從而對病人進行按壓； 傳感器再一次檢測生理信號， 開始新的循環。 說明書 4/4 頁 6 CN 112107471 A 6 圖1 說明書附圖 1/1 頁 7 CN 112107471 A 7 。