早产儿血氧饱和度自动控制系统设计

摘要

早产儿的血氧饱和度（SpO2）水平对其健康成长发育有着直接影响，而医护人员手动调节吸入氧气浓度（FiO2）不但劳动强度大， 而且不能保证患儿血氧饱和度长期处于安全范围之内。针对这一临床需求，研制了一套早产儿血氧饱和度自动控制系统，该系统基于PI控制与微分反馈控制。初期临床试验发现，在有手动与自动调节模式切换时以及在对早产儿进行管饲喂养过程中会发生积分饱和现象，导致控制性能恶化。针对这一问题，在原有控制算法的基础上进行了抗积分饱和设计。模拟临床试验结果表明，具有抗积分饱和的控制系统能够实现模式切换的平滑过渡，在患儿进食结束后能够及时降低氧气浓度，从而最大限度地减少患儿血氧饱和度处于安全范围以外的时间。在应对血氧饱和度减饱和现象中，该控制系统能够做出及时准确的调节。模拟临床试验验证了该自动控制系统具备临床可行性，为日后的临床试验奠定了基础。