CN101543655A - 一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于氧气供应领域，涉及一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法。其特征是通过压力传感器探测呼吸压力，采用三点压力探测法判断呼吸状态，同时将压力探测滞后法和呼吸经验判断法作为辅助方法进行校正，提高判断呼吸状态的准确性。本发明压力传感器输出的电压信号通过一个信号放大电路进行信号放大，将放大后的电压信号传给主控芯片的模数转换端口，经模数转换送入主控芯片，主控芯片通过呼吸状态探测方法判断呼吸状态；通过一个高度稳压电路为模数转换提供了高精度的参考电压，从而消除了因参考电压抖动而带来的误判现象，提高判断呼吸状态的准确性，供氧频率完全由呼吸者决定，消除了氧气的漏喷、连喷现象。
Description
技术领域
本发明属于氧气供应领域，涉及脉冲供氧时探测呼吸状态的方法。
背景技术
脉冲供氧是近年开展的一种新的供氧方法，它可以实现吸气期自动送氧，呼气期自动停止送氧。首先脉冲吸氧仅在病人的吸气初期喷氧，绝不会发生病人呼气时鼻导管供氧的“对冲现象”。其次，脉冲吸氧保证了病人吸氧末期不再吸入无效的干燥气体，供氧时不再需要施加湿化瓶，保护了呼吸道，病人不易招致感染。
但是，在以往的脉冲供氧技术中始终存在一些技术缺陷，即呼吸状态探测的准确度问题。如何能够更准确的探测出呼吸状态，保证使用者在每次呼吸时都能得到氧气，而且避免出现漏喷(使用者吸气时未提供氧气)或连喷(在一次呼吸周期里多次提供氧气)现象，是供氧技术需要解决的首要问题。
在实际的呼吸探测中，需要考虑以下几个问题或环节：
(1)如何判断是吸气状态还是呼气状态。
(2)如何消除漏喷或连喷现象。
(3)喷出氧气后的滞后探测时间：在每次为吸气提供氧气结束后，呼吸探测要关闭一段时间，目的是避免由呼气造成的压差波动而错误的喷出氧气，从而减少氧量的浪费。
发明内容
本发明的目的为了能够更准确的探测出呼吸状态，保证使用者在每次呼吸时都能得到氧气，而且避免出现漏喷(使用者吸气时未提供氧气)或连喷(在一次呼吸周期里多次提供氧气)现象。
人体呼吸压力变化波形如图2所示。从图2中可以看出，每次吸气时压力呈一种负压状态，即在水平基准压之下；而呼气时压力则呈现一种正压状态，即在水平基准压之上。吸气时的压力幅度变化要低于呼气时的压力幅度变化，而且一个呼吸周期内吸气时间要短于呼气时间，一个呼吸周期大约持续2-4秒。
不同人群的呼吸压力变化幅度不同，整体特征如下：男性呼吸正负压变化幅度大于女性呼吸正负压变化幅度；年轻者呼吸正负压变化幅度大于年老者呼吸正负压变化幅度；正常人呼吸正负压变化幅度大于病患者呼吸正负压变化幅度。
本发明方法的呼吸探测原理基于呼吸生理学。不同性别，年龄，身体状况的人呼吸的频率以及幅度是不同的，为了更好的探测呼吸状态，必须要研究不同人群的呼吸波形，从中找到适合所有人群的供氧控制方法。
一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法。通过压力传感器探测呼吸压力，采用三点压力探测法判断呼吸状态，同时将压力探测滞后法和呼吸经验判断法作为辅助方法进行校正，提高判断呼吸状态的准确性。供氧频率完全由呼吸者决定，消除了氧气的漏喷、连喷现象。
三点压力探测法是：压力传感器每隔一定时间探测一次呼吸压力，主控芯片将记录压力传感器探测到的压力值。按探测时间先后排序，设最近探测到的三个压力值分别为P1，P2，P3，其中P3为最新探测的压力数据。当三个时间点的压力值满足P1>P2>P3即曲线斜率为负时，判定为吸气待定状态。从图2上可以明显看出，一个呼吸周期内曲线斜率为负值的情况出现了两次，分别为吸气过程初期以及呼气过程末期。为了区别吸气状态和非吸气状态，当满足P1>P2>P3条件时，附加判断P1，P2，P3是否低于基准压力P0，若三点压力值均低于P0，则认为呼吸过程处于吸气状态；若三点中任有一点压力值高于P0，则认为呼吸过程处于非吸气状态。
本发明硬件电路部分包括：压力传感器1探测电路，信号放大电路2，模数转换3，稳压电路4，报警电路6以及主控芯片5。根据图1，压力传感器1输出的电压信号通过一个比例放大电路2进行信号放大，将放大后的电压信号传给主控芯片5的模数转换3端口，经模数转换送入主控芯片5，主控芯片5通过呼吸状态探测方法判断呼吸状态。由于需要高精度的呼吸探测信号，所以呼吸探测信号所进行的模数转换需求的参考电压需要高度稳定。本发明通过一个高度稳压电路4为模数转换提供了高精度的参考电压，从而消除了因参考电压抖动而带来的误判现象。
在实际呼吸时，由于压力传感器灵敏度有限，而且呼吸管连接可能会松动，漏气，传感器可能长时间无法探测到使用者的呼吸状态。一旦出现上面的情况，提供氧气的阀门将不会打开，呼吸者将无法吸入氧气。基于以上情况，本发明增加了一个报警电路，当压力传感器长时间没有探测到呼吸信号时，蜂鸣器将会自动报警。
为了避免呼气造成的压差波动而错误地喷出氧气，本发明在每次呼吸供氧结束后压力传感器都要关闭一段时间。由于每个呼吸周期只有在吸气最早期提供的氧气可以被人体最佳吸收利用，所以本发明方法在一个吸气过程中提供一次氧气，避免了氧气的浪费。所以本发明提供了另一个附加判断方法——压力滞后探测方法：每次供氧结束后压力传感器1将关闭一段时间。当传感器重新开启后，将新采集的压力值与基准值进行比较，如果新采集压力值高于基准值则认为吸气已经结束可以进行下次呼吸判断；若低于基准值，则认为仍为吸气状态，传感器将会继续关闭一段时间。通过此判断方法，可以有效的消除连喷现象，大幅提高了供氧的稳定性，节约用氧。
本发明还包括一个呼吸经验判定方法。在使用者以一定较稳定的频率呼吸一段时间后，记录下使用者稳定的呼吸频率，在使用者以较稳定的频率进行呼吸一定时间后，经验模式将被启用。程序会根据使用者之前的吸气时间间隔来进行判断，一旦两次吸气时间间隔与之前间隔明显有差别时，主控芯片会按照以往频率进行供氧。当长时间出现使用者呼吸频率与以往频率不符时，旧的频率将会被新的稳定频率所取代，从而保证正常供氧。
本发明为自动报警电路提供了一种呼吸探测报警方法：当使用者的呼吸压力长时间没有被传感器探测到时，即压力传感器探测压力长时间处于一个定值，此时蜂鸣器将会报警，以便使用者查找原因及时做出处理。
附图说明
图1是一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法的电路框图；
图2是人体呼吸压力波形示意图；
图3是三点压力探测法软件流程图；
图4是压力滞后探测法软件流程图；
具体实施方式
本发明通过压力传感器探测使用者的呼吸压力，当使用者呼吸时，管内的压力会发生变化，吸气时压力传感器探测到负压，呼气时压力传感器探测到正压。压力传感器的压力信号以电压形式从管脚输出，电压的变化对应着呼吸压力的变化。
根据图1，本发明硬件电路部分包括：压力传感器1探测电路，信号放大电路2，模数转换3，稳压电路4，报警电路6以及主控芯片5；
考虑到测量精度，压力传感器1输出的信号通过比例放大电路2进行信号放大，将放大后的电压信号传给主控芯片5的模数转换3端口，经模数转换送入主控芯片5，主控芯片5通过呼吸状态探测方法判断呼吸状态。
由于需要高精度的呼吸探测信号，所以呼吸探测信号所进行的模数转换需求的参考电压需要高度稳定。本发明通过一个高度稳压电路4为模数转换提供了高精度的参考电压，从而消除了因参考电压抖动而带来的误判断现象。
硬件电路中还增加了一个报警电路6，当压力传感器长时间没有探测到呼吸信号时，蜂鸣器将会自动报警。
图3、图4分别为三点压力探测法和压力滞后探测法的框图。
Claims (5)
1.一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法，其特征是通过压力传感器探测呼吸压力，采用三点压力探测法判断呼吸状态，同时将压力探测滞后法和呼吸经验判断法作为辅助方法进行校正，提高判断呼吸状态的准确性；
三点压力探测法是：压力传感器每隔一定时间探测一次呼吸压力，主控芯片将记录压力传感器探测到的压力值；按探测时间先后排序，设最近探测到的三个压力值分别为P1，P2，P3，其中P3为最新探测的压力数据，当三个时间点的压力值满足P1>P2>P3即曲线斜率为负时，判定为吸气待定状态；吸气过程初期以及呼气过程末期；为了区别吸气状态和非吸气状态，当满足P1>P2>P3条件时，附加判断P1，P2，P3是否低于基准压力P0，若三点压力值均低于P0，则认为呼吸过程处于吸气状态；若三点中任有一点压力值高于P0，则认为呼吸过程处于非吸气状态。
2.如权利要求1所述一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法，其特征是每次呼吸供氧结束后压力传感器都要关闭一段时间，在一个吸气过程中提供一次氧气；作为另一个附加判断方法——压力滞后探测方法：每次供氧结束后压力传感器将关闭一段时间。当传感器重新开启后，将新采集的压力值与基准值进行比较，如果新采集压力值高于基准值则认为吸气已经结束进行下次呼吸判断；若低于基准值，则认为仍为吸气状态，传感器将会继续关闭一段时间。
3.如权利要求1所述一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法，其特征是呼吸经验判定方法是指：在使用者以稳定的频率呼吸一段时间后，记录下使用者稳定的呼吸频率，在使用者以稳定的频率进行呼吸一定时间后，经验模式将被启用；程序会根据使用者之前的吸气时间间隔来进行判断，一旦两次吸气时间间隔与之前间隔明显有差别时，主控芯片会按照以往频率进行供氧；当长时间出现使用者呼吸频率与以往频率不符时，旧的频率将会被新的稳定频率所取代，从而保证正常供氧。
4.如权利要求1所述一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法，其特征是硬件电路部分包括：压力传感器(1)、信号放大电路(2)、模数转换(3)、稳压电路(4)以及主控芯片(5)；压力传感器(1)输出的电压信号通过一个信号放大电路(2)进行信号放大，将放大后的电压信号传给主控芯片(5)的模数转换(3)端口，经模数转换送入主控芯片(5)，主控芯片(5)通过呼吸状态探测方法判断呼吸状态；通过一个高度稳压电路(4)为模数转换提供了高精度的参考电压，从而消除了因参考电压抖动而带来的误判现象。
5.如权利要求4所述一种脉冲供氧时探测呼吸状态的方法，其特征是硬件电路部分增加了一个报警电路(6)，当压力传感器长时间没有探测到呼吸信号时，蜂鸣器将会自动报警。
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