恒压变流式气腹机及其控制方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及恒压变流式气腹机及其控制方法。

背景技术

气腹机是腔镜系统中一种十分重要的辅助设备，其作用是给患者的手术部位注入CO

目前的气腹机通常采用气压传感器测量气腹空间气压的大小，并根据测量结果控制比例阀进行注气或补气。但是气腹机在临床的使用场景中，比如，第一种场景，气腹机结合气腹针使用。第二种场景，气腹机结合穿刺器，且穿刺器的进气阀门开口很小。在这两种场景下的使用过程中，会存在气腹机整个气路的有效截面积减小出现假超压现象，而造成气路阻塞的误判，进而导致气腹机不能正常使用。

针对相关技术中存在假超压现象，而造成气路阻塞的误判，进而导致气腹机不能正常使用的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

在本实施例中提供了一种恒压变流式气腹机及其控制方法，以解决相关技术中存在假超压现象，而造成气路阻塞的误判，进而导致气腹机不能正常使用的问题。

第一个方面，在本实施例中提供了一种恒压变流式气腹机，包括壳体，所述壳体中设有控制系统和气动系统；

所述控制系统包括控制器和异常监测模块；

所述气动系统，包括设置于气路上的多级减压阀、比例流量阀、流量传感器、外部穿刺装置、气腹压力传感器以及泄压阀；

所述多级减压阀，其进气端与外部气源连接，其出气端与所述比例流量阀的进气端连接；

所述比例流量阀的出气端，通过所述流量传感器，分别与所述泄压阀的进气端、所述外部穿刺装置的进气端以及所述控制器连接，用于在所述控制器控制下，在预设检测时间内持续发射检测流量至所述气路中；

所述流量传感器，与所述控制器连接，用于实时采集检测流量值，并传输给所述控制器；

所述气腹压力传感器，设置于所述泄压阀和所述外部穿刺装置之间的气路上，与所述控制器连接，用于实时采集气腹压力值，并传输给所述控制器；

所述泄压阀的出气端与大气相通，用于在所述控制器的控制下对目标对象的气腹中的压力进行控制；

所述外部穿刺装置的出气端，用于连接目标对象的气腹；

所述异常监测模块，与所述控制器连接，用于通过所述控制器获取所述气腹压力值和所述检测流量值，利用时间检测公式对所述气腹压力值和所述检测流量值进行检测，得到异常检测结果；

所述控制器，用于根据所述异常检测结果控制所述比例流量阀工作。

在其中的一些实施例中，所述时间检测公式为：

式中，wt表示所述比例流量阀停止充气到进行检测的时间间隔，即为等待时间；lastP为发送检测流量前测量的第一气腹压力值；curP表示发送检测流量后测量到的第二气腹压力值；Q

在其中的一些实施例中，所述气动系统还包括设置于所述气路上的安全阀；

所述安全阀包括高压安全阀和低压安全阀；

所述高压安全阀，设置于所述多级减压阀和所述比例流量阀之间的所述气路上，用于对所述气路进行压力保护；

所述低压安全阀，设置于所述比例流量阀和所述外部穿刺装置之间的所述气路上，用于对所述气路进行压力保护。

在其中的一些实施例中，所述气动系统还包括电磁阀；

所述电磁阀，与所述控制器连接，设置于所述比例流量阀和所述外部穿刺装置之间的所述气路上，用于在所述控制器的控制下对所述气路的通断进行切换。

在其中的一些实施例中，所述气动系统还包括加热器和排烟阀；

所述加热器，与所述控制器连接，设置于所述比例流量阀和所述外部穿刺装置之间的所述气路上，用于在所述控制器控制下对所述气路中的气体进行加热；

所述排烟阀，与所述控制器连接，与目标对象的气腹相通，用于在所述控制器控制下将目标对象的气腹产生的烟雾排出。

在其中的一些实施例中，所述多级减压阀至少包括第一减压阀和第二减压阀；

所述第一减压阀，其进气端与所述外部气源连接，其出气端与所述第二减压阀的进气端连接；

所述第二减压阀，其出气端与所述比例流量阀的进气端连接。

在其中的一些实施例中，所述控制系统还包括人机交互界面；

所述人机交互界面，与所述控制器连接，用于响应于用户操作，生成操作指令传输至所述控制器。

在其中的一些实施例中，所述控制系统还包括恒压控制模块；

所述恒压控制模块，与所述控制器连接，用于通过所述控制器获取所述气腹压力值、目标压力值以及最大目标流量值，根据所述气腹压力值和所述目标压力值，确定压力偏差值；并将所述压力偏差值和预设比较阈值进行比较；

若所述压力偏差值小于所述预设比较阈值中排气阈值时，根据预设排气控制逻辑控制所述泄压阀进行排气操作；

若所述压力偏差值的绝对值在预设比较阈值中浮动阈值的范围内，则保持当前工作状态；

若所述压力偏差值大于预设充气阈值中的第二充气阈值时，根据预设充气控制逻辑和预设充气阈值控制所述比例流量阀进行充气操作。

在其中的一些实施例中，所述排气操作的过程为：

根据所述压力偏差值和预设的排气计算公式，以确定排气时间；

通过所述控制器控制所述泄压阀打开所述排气时间以进行排气。

在其中的一些实施例中，所述排气计算公式为：

exTime＝α·ΔP

式中，exTime表示排气时间；α和β表示目标多项式的系数；ΔP表示压差。

在其中的一些实施例中，所述充气操作的过程为：

根据所述压力偏差值和所述充气阈值，设定充气过程中的比例系数及附加步长，以确定当前充气流量和充气时间；

根据所述当前充气流量和所述充气时间，通过所述控制器控制所述比例流量阀进行充气。

在其中的一些实施例中，所述确定当前充气流量为：

在所述压力偏差值大于或等于所述充气阈值中的第一充气阈值时，将所述最大目标流量值作为当前充气流量；

在所述压力偏差值小于所述第一充气阈值，且所述压力偏差值大于所述充气阈值中的第二充气阈值时，根据预设的充气计算公式，以确定当前充气流量。

在其中的一些实施例中，所述充气计算公式为：

Q

式中，Q

在其中的一些实施例中，所述控制系统还包括存储器；

所述存储器，与所述控制器连接，用于存储所述恒压变流式气腹机的相关数据。

在其中的一些实施例中，所述控制系统还包括自检模块和升级模块；

所述自检模块，与所述控制器连接，用于对所述恒压变流式气腹机进行自检；

所述升级模块，与所述控制器连接，用于对所述恒压变流式气腹机进行升级。

第二个方面，在本实施例中提供了一种恒压变流式气腹机的控制方法，包括：

实时采集当前气腹机工作的检测流量值和气腹压力值；

利用时间检测公式对所述气腹压力值和所述检测流量值进行检测，得到异常检测结果；

根据所述异常检测结果控制比例流量阀工作。

在其中的一些实施例中，本实施例提供的所述的恒压变流式气腹机的控制方法，还包括：

获取当前气腹机工作的所述气腹压力值、目标压力值以及最大目标流量值；

根据所述气腹压力值和所述目标压力值，确定压力偏差值；并将所述压力偏差值和预设比较阈值进行比较；

若所述压力偏差值小于所述预设比较阈值中排气阈值时，根据预设排气控制逻辑控制泄压阀进行排气操作；

若所述压力偏差值的绝对值在预设比较阈值中浮动阈值的范围内，则保持当前工作状态；

若所述压力偏差值大于预设充气阈值中的第二充气阈值时，根据预设充气控制逻辑和预设充气阈值控制所述比例流量阀进行充气操作。

与相关技术相比，在本实施例中提供的恒压变流式气腹机及其控制方法，其中，恒压变流式气腹机包括壳体，所述壳体中设有控制系统和气动系统；所述气动系统，包括设置于气路上的多级减压阀、比例流量阀、流量传感器、外部穿刺装置、气腹压力传感器以及泄压阀；所述多级减压阀，其进气端与外部气源连接，其出气端与所述比例流量阀的进气端连接；所述比例流量阀的出气端，通过所述流量传感器，分别与所述泄压阀的进气端、所述外部穿刺装置的进气端以及所述控制器连接，用于在所述控制器控制下，在预设检测时间内持续发射检测流量至所述气路中；所述流量传感器，与所述控制器连接，用于实时采集检测流量值，并传输给所述控制器；所述泄压阀的出气端与大气相通，用于在所述气路的压力超过所述泄压阀的预设泄压值时，对所述气路进行泄压；所述气腹压力传感器，设置于所述泄压阀和所述外部穿刺装置之间的气路上，与所述控制器连接，用于实时采集气腹压力值，并传输给所述控制器；所述外部穿刺装置的出气端，用于连接目标对象的气腹；所述异常监测模块，与所述控制器连接，用于通过所述控制器获取所述气腹压力值和所述检测流量值，利用时间检测公式对所述气腹压力值和所述检测流量值进行检测，得到异常检测结果；所述控制器，用于根据所述异常检测结果控制所述比例流量阀工作。本申请利用时间检测公式对获取的所述气腹压力值和所述检测流量值进行检测，得到异常检测结果，以确定是否发生假超压或气路阻塞；根据所述异常检测结果控制所述比例流量阀工作，从而保障气腹机的正常工作；解决了相关技术中存在假超压现象，而造成气路阻塞的误判，进而导致气腹机不能正常使用的问题。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请一实施例提供的恒压变流式气腹机的控制系统的结构框图；

图2是本申请一实施例提供的恒压变流式气腹机的气动系统的结构框图；

图3是本申请另一实施例提供的恒压变流式气腹机的气动系统的结构框图；

图4是本申请一实施例提供的第一模型的结构示意图；

图5是本申请一实施例提供的第二模型的结构示意图；

图6是本申请一实施例提供的确认当前充气流量和充气时间的流程示意图；

图7是本申请一实施例提供的比例流量阀的占空比-流量曲线示意图；

图8是本申请一实施例提供的占空比控制的流程示意图；

图9是本申请一实施例提供的恒压变流式气腹机的控制方法的流程图。

图中：10、壳体；11、多级减压阀；12、比例流量阀；13、流量传感器；14、外部穿刺装置；15、气腹压力传感器；16、泄压阀；17、高压安全阀；18、低压安全阀；19、电磁阀；21、加热器；22、排烟阀；23、气瓶压力传感器；31、控制器；32、异常监测模块；33、人机交互界面；34、恒压控制模块；35、存储器；36、自检模块；37、升级模块。

具体实施方式

为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本申请进行了描述和说明。

除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。

在本实施例中提供了一种恒压变流式气腹机，图1是本实施例的恒压变流式气腹机的控制系统的结构框图，图2是本实施例的恒压变流式气腹机的气动系统的结构框图，如图1和图2所示，该气腹机包括壳体10，壳体10中设有控制系统和气动系统；

控制系统包括控制器31和异常监测模块32；

气动系统，包括设置于气路上的多级减压阀11、比例流量阀12、流量传感器13、外部穿刺装置14、气腹压力传感器15以及泄压阀16；

多级减压阀11，其进气端与外部气源连接，其出气端与比例流量阀12的进气端连接；

比例流量阀12的出气端，通过流量传感器13，分别与泄压阀16的进气端、外部穿刺装置14的进气端以及控制器31连接，用于在控制器31控制下，在预设检测时间内持续发射检测流量至气路中；

流量传感器13，与控制器31连接，用于实时采集检测流量值，并传输给控制器31；

气腹压力传感器15，设置于泄压阀16和外部穿刺装置14之间的气路上，与控制器31连接，用于实时采集气腹压力值，并传输给控制器31；

泄压阀16的出气端与大气相通，用于在控制器31的控制下对目标对象的气腹中的压力进行控制；

外部穿刺装置14的出气端，用于连接目标对象的气腹；

异常监测模块32，与控制器31连接，用于通过控制器31获取气腹压力值和检测流量值，利用时间检测公式对气腹压力值和检测流量值进行检测，得到异常检测结果；

控制器31，用于根据异常检测结果控制比例流量阀12工作。

具体的，气动系统可以包括但不限于设置于气路上的多级减压阀11、比例流量阀12、流量传感器13、外部穿刺装置14、气腹压力传感器15以及泄压阀16；利用上述各部件将气体输入至目标对象的气腹，以使得、目标对象的气腹中的气压稳定在目标气压。其中，外部气源可以是外部CO

其中，多级减压阀11，用于将外部气源的气体压力减压到使用压力。多级减压阀11一般至少包括两级减压，即至少包括第一减压阀和第二减压阀，第一减压阀，其进气端与外部气源连接，其出气端与第二减压阀的进气端连接；第二减压阀，其出气端与比例流量阀12的进气端连接。在本实施例中，第一减压阀为高压减压阀，第二减压阀为精密减压阀。通过高压减压阀将外部气源的气体压力减压到第一预设压力，再通过精密减压阀减压到第二预设压力，能够提高使用的安全性。一般情况下，第一减压阀和第二减压阀的减压后的预设压力，可以直接手动调节；也可以通过控制器31自动调节第一减压阀和第二减压阀减压后的预设压力。在其他实施例中，多级减压阀11还包括第三减压阀，如前，第三减压阀也是用降低外部气源的气体压力。在其他实施例中，多级减压阀11还包括其他减压阀，在此并不一一阐述。

其中，比例流量阀12，在充气或排气工作时，在控制器31的控制下输出充气气体至气路中。在监测时，在预设检测时间内持续发射检测流量至气路中。对于监测的时间有三种方式，第一种方式是实时监测。第二种方式是定时监测，即按预设时段在预设检测时间内持续发射检测流量至气路中。这里的预设时段可以是每5秒、30秒、60秒、90秒等；第三种方式是预设触发条件，比如：当测量到的压力值异常高或反复充放气x次时触发。由于第一种方式有可能影响恒压功能，通常采用第二种方式或第三种方式进行监测。

为使得检测流量尽量不影响恒压功能，发送检测流量的条件说明如下：

1、检测流量持续时间t

其中，流量传感器13包括不限于节流式流量传感器13、容积式流量传感器13、涡街式流量传感器13以及电磁式流量传感器13。其能够准确快速采集检测流量值，并传输给控制器31。需要说明的是，流量传感器13采集的检测流量值可以理解为流量变化的差值。比如：检测流量值等于在发射检测测量后采集的流量值减去在发射检测流量前采集的流量值。当然，也可以是将实时采集的流量值传输至控制器31中进行计算得到检测流量值。在其中一个实施中，采用半导体气腹压力传感器15用于实时采集气腹压力值，并传输给控制器31。气动系统还包括一个气瓶压力传感器23，设置在外部气源和多级减压阀11之间，用于实时采气瓶压力值，并传输给控制器31。在其他实施例中，对于流量传感器13和气腹压力传感器15的具体形式并不进行限制。

其中，泄压阀16在控制器31的控制下进行启闭以对目标对象的气腹中的压力进行控制；从而能够精确控制目标对象的气腹中的压力。在一个实施例中，也可以在气路的压力超过泄压阀16的预设泄压值时，对气路进行泄压；但是这种方式如果要达到稳定的恒压控制，需要对充气过程进行更加严格的要求。其中，外部穿刺装置14包括但不限于穿刺器和气腹针。气腹针由于其气路的截面积较小，容易发生假超压现场。而穿刺器在临床使用的过程中在某些场景下会用到气腹针模式，使用者通过适当关闭穿刺器的进气阀门的开度来达到减小流量的目的，这都会导致气路的有效截面积减小，而容易发生假超压现场。

控制系统的控制器31可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置。气腹机中的各部件均与控制器31连接，在控制器31的控制下运行。比如：对于比例流量阀12，基于增量式比例控制原理，考虑到流量、流量增量与占空比间的关系，针对不同情况在控制器31控制下设置比例系数。再比如，可以生成控制泄压阀16的启闭信号，以控制泄压阀16的启闭。对于其他部件的控制，在此不一一举例。

在本实施例中，异常监测模块32利用时间检测公式对获取的气腹压力值和检测流量值进行检测，得到异常检测结果，以确定是否发生假超压或气路阻塞，控制器31，用于根据异常检测结果控制比例流量阀12工作，从而保障气腹机的正常工作。

上述气腹机利用时间检测公式对获取的气腹压力值和检测流量值进行检测，得到异常检测结果，以确定是否发生假超压或气路阻塞；并根据异常检测结果控制比例流量阀12工作，从而保障气腹机的正常工作；解决了相关技术中存在假超压现象，而造成气路阻塞的误判，进而导致气腹机不能正常使用的问题。

在其中的一些实施例中，时间检测公式为：

式中，wt表示比例流量阀12停止充气到进行检测的时间间隔，即为等待时间；lastP为发送检测流量前测量的第一气腹压力值；curP表示发送检测流量后测量到的第二气腹压力值；Q

需要说明的是，检测流量最终会进入目标对象的气腹内，使得目标对象的气腹的压力上升PTHR(mmHg)，若超过了PTHR，则说明气路中有效截面积变窄，且截面积越窄，对管壁的挤压越严重，压力值上升越高。

PTHR为理论上检测波会使得当前腔体上升的压力阈值，当curP-lastP大于理论的压力阈值时，说明气路截面积有缩小，curP-lastP超过理论值越多，说明气路截面积缩小越严重。K表示充气过程中的比例系数，其值可以在《气腹机性能检测中模拟腹腔的建立》一文中查见。时间转换系数σ用于min与ms间的单位转换。那么通过等待时间wt即可得到异常检测结果，比如，等待时间无限大，则异常检测结果为发生气路阻塞。等待时间比正常等待时间长，则异常检测结果为发生假超压现象。

如图1和图3所示，下面对恒压变流式气腹机的优选实施例进行说明：

在其中的一些实施例中，气动系统还包括设置于气路上的安全阀；安全阀包括高压安全阀17和低压安全阀18；高压安全阀17，设置于多级减压阀和比例流量阀12之间的气路上，用于对气路进行压力保护；低压安全阀18，设置于比例流量阀12和外部穿刺装置14之间的气路上，用于对气路进行压力保护。利用设置的高压安全阀17和低压安全阀18提高了使用的安全性。

在其中的一些实施例中，气动系统还包括电磁阀19；电磁阀19，与控制器31连接，设置于比例流量阀12和外部穿刺装置14之间的气路上，用于在控制器31的控制下对气路的通断进行切换。比如，接收控制器31的导通信号，使电磁阀19处于导通状态。接收控制器31的关闭信号，使电磁阀19处于关闭状态。一般情况下电磁阀19处于导通状态。

在其中的一些实施例中，气动系统还包括加热器21和排烟阀22；加热器21，与控制器31连接，设置于比例流量阀12和外部穿刺装置14之间的气路上，用于在控制器31控制下对气路中的气体进行加热。排烟阀22，与控制器31连接，与目标对象的气腹相通，用于在控制器31控制下将目标对象的气腹产生的烟雾排出。其中，加热器21可以为加热电阻，使气体加热后进入目标对象的气腹，降低对目标对象手术的影响，即降低对患者手术的影响。

在其中的一些实施例中，控制系统还包括人机交互界面33；人机交互界面33，与控制器31连接，用于响应于用户操作，生成操作指令传输至控制器31。人机交互界面33上可以设置有各类操作按钮，通过特定动作可以出发各类操作按钮。比如：操作按钮包括不限于排烟按钮、关闭按钮、充气按钮、排气按钮、加热按钮等。特定动作可以是点击、滑动以及移动等动作。举例：点击排烟按钮，即可生产排烟指令传输至控制器31，控制器31控制排烟阀22打开，将目标对象的气腹产生的烟雾排出。

在其中的一些实施例中，控制系统还包括自检模块36和升级模块37；自检模块36，与控制器31连接，用于对恒压变流式气腹机进行自检；升级模块37，与控制器31连接，用于对恒压变流式气腹机进行升级。其中，自检模块36可以定期进行自检，以及时发现气腹机的问题，通知使用人员。其中，升级模块37可以在软件升级或硬件版本升级时，及时进行自动升级。

在其中的一些实施例中，为了保证目标对象的气腹的压力恒定，控制系统还包括恒压控制模块34；

恒压控制模块34，与控制器31连接，用于通过控制器31获取气腹压力值、目标压力值以及最大目标流量值，根据气腹压力值和目标压力值，确定压力偏差值；并将压力偏差值和预设比较阈值进行比较；

若压力偏差值小于预设比较阈值中排气阈值时，根据预设排气控制逻辑控制泄压阀16进行排气操作；

若压力偏差值的绝对值在预设比较阈值中浮动阈值的范围内，则保持当前工作状态；

若压力偏差值大于预设充气阈值中的第二充气阈值时，根据预设充气控制逻辑和预设充气阈值控制比例流量阀12进行充气操作。

下面对恒压控制模块34工作过程进行说明：

需要说明的是，在恒压控制模块34上电工作时，控制器31会将气腹压力传感器15测量到的气腹压力值、人机交互界面33设置的目标压力值和最大目标流量值传递到恒压控制模块34，在恒压控制模块34中，先确定压力偏差值e，再根据压力偏差值e的大小和比较阈值来判断接下来的动作(充气、排气或无操作(保持当前工作状态))。比较阈值包括浮动阈值、排气阈值等。

e＝targetP-curP；

其中，e表示压力偏差值，targetP表示交互界面上设置的目标压力值，curP表示气腹压力传感器15测量的当前的气腹压力值。

如果压力偏差值e的绝对值在预设比较阈值中浮动阈值的范围内，说明当前的气腹压力值已经非常接近目标压力值，可以不做充放气操作。由于排气阈值通常设置为负数，那么当压力偏差值e小于排气阈值时，说明当前的气腹压力值超过了目标压力值，因此需要排气，根据预设排气控制逻辑控制泄压阀16进行排气操作；当压力偏差值e不属于以上两种情况时(压力偏差值大于或等于预设比较阈值中排气阈值，且压力偏差值的绝对值不在预设比较阈值中浮动阈值的范围内)，即压力偏差值e大于预设充气阈值中的第二充气阈值PRESS_THR_MIN，说明目标压力值大于当前的气腹压力值较多，需要充气操作，根据预设充气控制逻辑和预设充气阈值控制比例流量阀12进行充气操作。

在其中的一些实施例中，排气操作的过程为：

根据压力偏差值和预设的排气计算公式，以确定排气时间；

通过控制器31控制泄压阀16打开排气时间以进行排气。

具体的，可以是连续N次测量到的气腹压力值均超过设置的目标压力值，则打开泄压阀16。

泄压阀16打开时气体从目标对象的气腹中通过气路排放到空气中。因此，泄压速度主要与气腹的气腹压力强度相关。在本实施例中，预先对泄压阀16进行压差-时间的标定(压差指的是气腹压力与大气压力之差)，根据标定结果进行多项式拟合，得到目标多项式，并将目标多项式系数保存到系统的存储器35中。在上电工作后，控制器31会读取存储器35中保存的系数，随后传入恒压控制模块34计算泄压阀16需要打开的排气时间，恒压控制模块34再将计算结果回传给控制器31，由控制器31控制泄压阀16的启闭。采用这种方式能够避免由于泄压时间恒定，导致泄压过头再充气的情况发生。其中，存储器35，与控制器31连接，用于存储恒压变流式气腹机的相关数据。存储器35可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。

其中，目标多项式为：exTime＝α·eΔP

其中，ΔP＝curP-P

式中，exTime表示排气时间，α和β表示目标多项式的系数，ΔP表示压差，curP为测量到的气腹压力值，P

在其中的一些实施例中，充气操作的过程为：

根据压力偏差值和充气阈值，设定充气过程中的比例系数及附加步长，以确定当前充气流量和充气时间；

根据当前充气流量和充气时间，通过控制器31控制比例流量阀进行充气。

具体的，先根据压力偏差值e和充气阈值的关系设定充气过程中的合适的比例系数与附加步长，可以根据需求可分为多段。在本实施例中，以两段进行举例说明，充气阈值可以为目标压力值。

当压力偏差值e大于充气阈值中的第一充气阈值PRESS_THR_MAX时，当前充气流量等于当前设定的最大的目标流量值，附加流量Q

充气计算公式为：

Q

式中，Q

其中，Kp值可以根据以下第一模型来估计初始值，再根据实际控制情况进一步微调。如图4所示为气腹机的第一模型的结构示意图；图中，Q

满足平衡方程，令F为腹腔的横截面积：

式中，ΔQ

对上述非线性方程进行线性化近似，最终得到压强P与比例流量阀开度u之间的传递函数为：

其中，

式中，T表示时间常数，Fs表示经过拉普拉斯变换的F，Ts表示经过拉普拉斯变换的T，K表示充气过程中的比例系数。

在一个实施例中，气腹机的比例流量阀的出气口到穿刺器的进气口通常会有一段无法忽略的管路距离，如图5所示，为气腹机的第二模型的结构示意图。第二模型与第一模型的区别在于，比例流量阀开度u的变化所引起的流入变化量ΔQ

式中，

在一个实施例中，根据经验公式可初步确定K

在一个实施例中，如图6所示，先步骤S60计算压力偏差值；通过步骤S61根据压力偏差与充气阈值关系，设置比例系数及附加步长；再通过步骤S62根据压力偏差值的变化趋势，确认充气时间是否需要延长。当压力偏差值e在增大或缓慢减小，说明存在漏气，需要适当增加流量延长充气时间。当压力偏差值e在迅速减小，说明在快速接近目标压力值，维持原状。

在上述确定当前充气流量值(步骤S63)时，需要同时估计漏气速度(步骤S64)。

式中，leakFlow表示漏气速度，lastFlow表示上一次充气流量，lastP表示上一次测量到的气腹压力值，lastTime表示上一次充气时间。

Flow＝leakFlow+Q

式中，Flow表示当前的充气速度；Q

确定充气时间，具有以下条件限制：

当充气流量较大时，如果没有检测到当前处于漏气状态，则要适当限制充气时间，以避免过冲。检测到处于漏气状态时，要适当增加流量并延长充气时间。当充气流量较小时，可以适当延长充气时间，以便于快速达到目标压力。当前目标对象的气腹的腔体处于低压状态时，为迅速建立气腹可以以较大流量充气较长时间。为保证系统安全性，充气时间也不能过长，因此需要设置时间上限进行保护。在本实施例中，时间上限值为30秒、90秒、180秒、360秒等，可以根据实际使用情况进行设置(步骤S66)。

下面再对比例流量阀的控制进行说明：

比例流量阀的占空比与流量的关系并不是固定一一对应的关系，会受到海拔、温度、湿度等各种因素的影响。即便是同一个比例阀，不同时刻占空比设置为相同值，获得的流量大小也可能是不同的，这个是由于比例流量阀的硬件结构特性所决定的。因此，在相关技术中利用占空比-流量对照表的方法虽然简单，但只能实现粗略控制，不能实现精准控制。

由于比例流量阀个体差异性较大，因此需要对比例流量阀进行标定，并且针对上升和下降阶段建立两张二维比例系数表。比例系数表的第一个维度表示当前流量Q，第二个维度表示流量变化量dQ，对应的数组值为比例系数ratio。针对流量分为n-1段，针对流量变化量分为m-1段，则二维比例系数表的大小为n*m。

二维比例系数表的建立是基于比例流量阀的物理特性，在一实施例中，比例流量阀的占空比与流量的关系如图7所示，占空比增加到某个值时才开始有流量，中间一段接近线性，随后占空比继续增加，但流量增加趋于缓慢。

比如：气腹机所能达到的流量范围是0～55L/min，Q维度按照0、1、5、20、35、40、55分段，dQ维度按照0.1、1、2、5、10、20、35、55分段。

若当前流量为0，目标流量为5。此时，占空比需要增加一个很大的值，则二维比例系数表中Q＝0，dQ＝5索引对应的一个大的比例系数。当前流量为20，目标流量15，则Q＝20，dQ＝-5，占空比只需要减少较小的值，因此对应一个小的比例系数。二维表会选取一些有代表性意义的拐点进行分段，以此来表征比例阀的物理曲线，对于落在段中间而并非顶点的位置需要用邻近的两个点进行插值。在本实施例中，为了提高运算速度与精度，对落在段中间而并非顶点的位置需要用邻近的两个点进行双线性插值。

标定好的两张二维比例系数表会存放到存储器中，在上电工作时，由控制器读取送入恒压控制模块。

在本实施例中，是基于增量式比例控制原理，考虑到流量、流量增量与占空比间的关系，针对不同情况设置比例系数。如图8所示，为一实施例提供的占空比控制的流程示意图。

计算流量偏差值Err等于目标流量值减去流量传感器的测量值(步骤S80)，根据流量偏差值Err确认占空比调整方向(步骤S81)。

根据目标流量值、当前测量流量获取行、列索引(步骤S82)，并根据索引在预存的二维表中插值计算调节比例值ratio(步骤S83)，利用该比例值计算下一次调节的增量(步骤S84)，直到调整到目标流量的允差范围内。

上述所使用的术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

在本实施例中还提供了一种恒压变流式气腹机的控制方法。图9是本实施例的另一种恒压变流式气腹机的控制方法的流程图，如图9所示，该流程包括如下步骤：

步骤S210、实时采集当前气腹机工作的检测流量值和气腹压力值；

步骤S220、利用时间检测公式对气腹压力值和检测流量值进行检测，得到异常检测结果；

步骤S230、根据异常检测结果控制比例流量阀工作。

通过上述步骤，利用时间检测公式对获取的气腹压力值和检测流量值进行检测，得到异常检测结果，以确定是否发生假超压或气路阻塞；并根据异常检测结果控制比例流量阀工作，从而保障气腹机的正常工作；解决了相关技术中存在假超压现象，而造成气路阻塞的误判，进而导致气腹机不能正常使用的问题。

在其中的一些实施例中，在图9的基础上，本实施例提供的恒压变流式气腹机的控制方法，还包括以下步骤；

获取当前气腹机工作的气腹压力值、目标压力值以及最大目标流量值；

根据气腹压力值和目标压力值，确定压力偏差值；并将压力偏差值和预设比较阈值进行比较；

若压力偏差值小于预设比较阈值中排气阈值时，根据预设排气控制逻辑控制泄压阀进行排气操作；

若压力偏差值的绝对值在预设比较阈值中浮动阈值的范围内，则保持当前工作状态；

若压力偏差值大于预设充气阈值中的第二充气阈值时，根据预设充气控制逻辑和预设充气阈值控制比例流量阀进行充气操作。

在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，在本实施例中不再赘述。

需要说明的是，在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，在本实施例中不再赘述。

应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本申请保护范围。

显然，附图只是本申请的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本申请适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本申请披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本申请公开的内容不足。

“实施例”一词在本申请中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本申请中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。