基于自适应阻抗调整的心肺复苏机控制系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010711863.5 (22)申请日 2020.07.22 (71)申请人 吉林大学第一医院 地址 130021 吉林省长春市新民大街1号 (72)发明人 王瑞朱明超朱雷周宇飞 刘海波 (74)专利代理机构 昆明合盛知识产权代理事务 所(普通合伙) 53210 代理人 牛林涛 (51)Int.Cl. A61H 31/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于自适应阻抗调整的心肺复苏机控 制系统 (57)摘要 本发明公开一种基于自适应阻抗调整的心 肺复苏机控制系统和。

2、方法。 本系统包括传感器、 控制处理器、 模糊推理系统、 阻抗控制器和执行 机构。 由CO2传感器、 力传感器和位移传感器分别 检测得到病人的呼吸末二氧化碳量和胸骨弹性 模量, 这两个值经模糊系统推理得出合适的阻抗 控制参数。 力传感器检测的按压力经阻抗模型输 出位置偏差, 反馈调节按压深度。 本发明利用人 体生理指标调节阻抗参数实现了优化调节按压 深度的目的。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 112107471 A 2020.12.22 CN 112107471 A 1.一种基于自适应阻抗调整的心肺复苏机控制系统, 其特征在于: 所述的基于自适应 阻抗调整的心肺复苏机控制系统包括。

3、CO2传感器、 力传感器、 位移传感器、 控制处理器、 模糊 推理系统、 阻抗控制器和执行机构, 具体过程如下: (1)将CO2传感器采集到的信号传输到控制处理器进行信号分析处理检测出病人的呼吸 末二氧化碳量, 使用力传感器和位移传感器检测病人的按压力和按压深度, 控制处理器对 该信号进行处理得到胸骨弹性模量值; (2)通过模糊推理系统处理: 模糊系统的输入量是呼吸末二氧化碳量和胸骨弹性模量, 输出量为阻抗控制的三个参数: 惯性参数、 阻尼参数、 刚度参数; 通过这几个参数调整按压 时的深度偏差, 从而优化调节设定的按压深度, 具体如下: 当呼吸末二氧化碳值24mmHg, 胸骨弹性模量200N。

4、/cm时, 说明按压深度已经趋于最 大值, 此时应该保持或减少按压深度保证按压安全性, 因此应当减小刚度参数和惯性参数; 当呼吸末二氧化碳值10mmHg, 胸骨弹性模量140N/cm时, 说明按压深度不够, 此时 应该增加按压深度保证按压效果, 应当多增加刚度参数和惯性参数; 当呼吸末二氧化碳值10mmHg, 胸骨弹性模量200N/cm时, 说明按压危险性较大, 存 在胸骨骨折的风险, 此时应该减小按压深度, 减小刚度参数和惯性参数; 当呼吸末二氧化碳值较高24mmHg, 胸骨弹性模量140N/cm时, 骨折风险较低, 按压 深度可以加大, 应增加刚度参数、 阻尼参数和惯性参数。 2.根据权利。

5、要求1所述基于自适应阻抗调整的心肺复苏机控制系统, 其特征在于: 步骤 (2)中解模糊化采用加权平均法。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112107471 A 2 一种基于自适应阻抗调整的心肺复苏机控制系统 技术领域 0001 本发明涉及医疗器械技术领域, 具体涉及一种调整心肺复苏机按压深度的控制系 统。 背景技术 0002 心血管疾病是致使人类病发最终死亡的最主要原因之一, 每年有1700余万人死于 这类疾病, 其中一部分病人的主要病症表现为心脏骤停。 在我国每年猝死的人数约180万 例, 平均每天猝死4931人; 心肺复苏作为全球应用最为广泛的急救技术, 是目前抢救心脏骤 停患者的唯一。

6、有效途径。 0003 在使用心肺复苏机对病人进行胸外按压过程中, 按压深度不够会降低心肺复苏效 果, 按压深度过高容易导致胸骨骨折造成二次伤害; 为了保证最佳的按压效果, 需要根据病 人的生理特性调整合适按压深度; 通过对按压深度的调整, 使病人在保证按压安全性的基 础上提高按压效果; 因此, 设计一套能够自动优化调节按压深度的心肺复苏机控制系统显 得尤为重要。 发明内容 0004 为了提高心肺复苏机胸外按压效果, 达到根据病人按压过程中生理参数特性自动 调节优化按压深度的目的, 发明了一种基于自适应阻抗调整的心肺复苏机控制系统; 本发 明是通过以下技术方案实现的: 0005 一种基于自适应阻。

7、抗调整的心肺复苏机控制系统, 所述的基于自适应阻抗调整的 心肺复苏机控制系统包括CO2传感器、 力传感器、 位移传感器、 控制处理器、 模糊推理系统、 阻抗控制器和执行机构; 具体过程如下: 0006 (1)将CO2传感器采集到的信号传输到控制处理器进行信号分析处理检测出病人 的呼吸末二氧化碳量, 使用力传感器和位移传感器检测病人的按压力和按压深度, 控制处 理器对该信号进行处理得到胸骨弹性模量值; 这两个值分别反映了血流灌注程度和胸骨骨 折的危险性, 本发明由这两个值推理出阻抗控制参数的变化具有可靠性。 0007 (2)通过模糊推理系统处理: 模糊系统的输入量是呼吸末二氧化碳量和胸骨弹性 模。

8、量, 输出量为阻抗控制的三个参数: 惯性参数、 阻尼参数、 刚度参数, 其中惯性参数能够模 拟人工按压时人的质量, 阻尼参数的设置有助于减少机械结构的共振振幅, 减少噪声, 刚度 参数的设置能够调节该机械系统的柔顺性; 这三个参数分别代表了按压物理系统的惯性特 性、 阻尼特性和刚度特性; 通过这几个参数调整按压时的深度偏差, 从而优化调节设定的按 压深度, 具体如下: 0008 当呼吸末二氧化碳值24mmHg, 胸骨弹性模量200N/cm时, 说明按压深度已经趋 于最大值, 此时应该保持或减少按压深度保证按压安全性, 因此应当减小刚度参数和惯性 参数。 0009 当呼吸末二氧化碳值10mmHg。

9、, 胸骨弹性模量140N/cm时, 说明按压深度不够, 说明书 1/4 页 3 CN 112107471 A 3 此时应该增加按压深度保证按压效果, 应当多增加刚度参数和惯性参数。 0010 当呼吸末二氧化碳值10mmHg, 胸骨弹性模量200N/cm时, 说明按压危险性较 大, 存在胸骨骨折的风险, 此时应该减小按压深度, 减小刚度参数和惯性参数。 0011 当呼吸末二氧化碳值较高24mmHg, 胸骨弹性模量140N/cm时, 骨折风险较低, 按压深度可以加大, 应增加刚度参数、 阻尼参数和惯性参数。 0012 经由模糊推理得到该时刻的阻抗控制参数, 力传感器可以检测按压力, 将按压力 输入。

10、阻抗控制器输出位置偏差, 位置偏差反馈调节该时刻的按压深度; 指定按压深度经修 正优化后输入执行机构, 执行结构对心脏骤停病人进行胸外按压, 再次用传感器对人体各 项生理参数进行测量, 利用模糊系统又一次调整阻抗控制参数。 0013 本发明所述模糊规则表如下表所示, 解模糊化采用加权平均法, 其算法为 0014 0015 0016 0017 0018 0019 本发明利用CO2传感器、 力传感器、 位移传感器检测病人的生理指标, 所述的生理 指标调节阻抗控制参数, 其不限于利用呼吸末二氧化碳量和胸骨弹性模量作为模糊系统的 输入量, 也可以是脑氧含量、 胸阻抗信号等一系列可以反映按压效果和按压危。

11、险性的量。 0020 本发明利用模糊系统的推理得出优化后的阻抗控制参数, 其不限于利用模糊系统 进行推理, 可以采用任何一种判断逻辑。 0021 本发明与现有方案相比有益效果为: 0022 (1)本发明与常规心肺复苏机的控制方案相比, 采用阻抗控制策略可以实现心肺 复苏机按压力与按压深度的同时控制, 使心肺复苏机具有更好的柔顺性。 0023 (2)本发明以呼吸末二氧化碳量和胸骨弹性模量这两个值作为模糊系统的输入, 经模糊推理输出阻抗控制的惯性参数、 阻尼参数和刚度参数, 在不同的按压情况下自动调 节出合适的阻抗控制参数, 使心肺复苏机的调节能力具有良好的自适应性。 0024 (3)本发明使用传。

12、感器实时监测病人的生理指标, 一旦发现按压危险性较高立刻 降低按压深度, 使按压深度始终保持在安全的范围内, 起到了保护患者的作用, 具有良好的 安全性。 说明书 2/4 页 4 CN 112107471 A 4 0025 以上所述仅是本发明的优选实施方式, 应当指出, 对于本技术领域的普通技术人 员来说, 在不脱离本发明原理的前提下, 还可以做出各种变化或改型, 这些改进也应视为本 发明的保护范围。 附图说明 0026 图1为基于自适应阻抗调整的心肺复苏机控制原理图; 具体实施方式 0027 为更详尽的阐述本发明的目的、 技术方案及优点, 以下结合附图和具体实施例对 本发明作进一步详细说明,。

13、 但以下的实施例仅限于解释本发明。 0028 (1)建立自适应阻抗调整的胸外按压控制系统, 该系统由CO2传感器、 力传感器、 位 移传感器、 控制处理器、 模糊推理系统、 阻抗控制器和执行机构组成。 0029 (2)使用CO2传感器测量病人按压过程中的呼吸末二氧化碳量, 使用力传感器和位 移传感器检测病人的按压力和按压深度, 控制处理器对该信号进行处理得到胸骨弹性模量 值。 0030 (3)建立模糊推理系统, 编写合适的模糊规则, 以呼吸末二氧化碳量和胸骨弹性模 量作为输入值, 以阻抗控制器的惯性参数、 阻尼参数和刚度参数作为输出值; 0031 同时编写合理的模糊规则, 模糊规则表如下表所示。

14、, 解模糊化采用加权平均法, 其 算法为 0032 0033 0034 0035 0036 (4)将处理得到的呼吸末二氧化碳量和胸骨弹性模量值输入模糊推理系统, 经模 糊系统推理得到该时刻在保证按压安全性的基础上能够产生最大按压收益的阻抗控制参 数。 0037 (5)将力传感器检测得到的值输入阻抗控制器, 经阻抗控制器得到该时刻的按压 深度偏差, 设计按压深度反馈回路, 用按压深度偏差调整指定按压深度, 以适合病人特定需 要, 具体如下: 说明书 3/4 页 5 CN 112107471 A 5 0038 当呼吸末二氧化碳值24mmHg, 胸骨弹性模量200N/cm时, 说明按压深度已经趋 于。

15、最大值, 此时应该保持或减少按压深度保证按压安全性, 因此应当减小刚度参数和惯性 参数; 0039 当呼吸末二氧化碳值10mmHg, 胸骨弹性模量140N/cm时, 说明按压深度不够, 此时应该增加按压深度保证按压效果, 应当多增加刚度参数和惯性参数; 0040 当呼吸末二氧化碳值10mmHg, 胸骨弹性模量200N/cm时, 说明按压危险性较 大, 存在胸骨骨折的风险, 此时应该减小按压深度, 减小刚度参数和惯性参数; 0041 当呼吸末二氧化碳值较高24mmHg, 胸骨弹性模量140N/cm时, 骨折风险较低, 按压深度可以加大, 应增加刚度参数、 阻尼参数和惯性参数; 0042 (6)把经过调整的按压深度输入到执行机构, 执行机构将按压深度命令准确的执 行, 从而对病人进行按压; 传感器再一次检测生理信号, 开始新的循环。 说明书 4/4 页 6 CN 112107471 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 112107471 A 7 。

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