基于磁场矢量控制的持续正压通气呼吸机设计-《中国医学物理学杂志》

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摘要:: 目的：呼吸机是阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（Obstructive Sleep Apnea Syndrome, OSAS）最有效的治疗手段，为提高持续正压通气（Continuous Positive Airway Pressure, CPAP）呼吸机电机的响应速度，降低工作时整机噪声，提高 OSAS治疗时患者舒适性，本文首次将电机转子磁场矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）方法用于CPAP呼吸机电机的控制，有效解决上述问题。方法：采用以Cortex-M4为内核的TM4C129XNCZAD作为主控芯片，完成外设驱动、LCD 显示和压力控制等，使用SDP600压差传感器和MPXV5004GC6U压力传感器采集管道内的压差和压力信号。利用具有强大的浮点运算和系统处理能力TMS320F28069FPZT数字处理器实现FOC电机控制算法，两个处理器通过SPI协议进行通信。结果：由整机工作噪声以及电机响应速度的数据表明，使用FOC控制策略能有效降低整机工作噪声和提高电机响应速度，在输出压力平稳度上与呼吸机领导国际品牌ResMed S9呼吸机无明显差异。结论：采用FOC电机控制策略的CPAP呼吸机具有电机响应速度快、噪声低、压力输出波动小等优点。