CN105031785B - 吸气触发控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸气触发控制方法，所述吸气触发控制方法包括以下步骤：检测预置于待测物体上的气囊的第一压力信息；根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号。本发明还公开了一种吸气触发控制装置。本发明降低了呼吸检测的成本，而且实现了在无创呼吸机中可靠的实现吸气触发识别。

Description

吸气触发控制方法及装置

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及吸气触发控制方法及装置。

背景技术

目前，在医疗设备中，为了实现对患者呼吸的同步检测，主要采用呼吸机的流量、压力、膈肌电吸气触发等方式。呼吸机的流量、压力吸气触发方式在有创呼吸机中采用较多，因无创呼吸机漏气的特点导致其很少被采用，另外膈肌电吸气触发中，需要经鼻把一条传感器放进胃部，传感器能够把膈膜的电子讯号传到呼吸机，由呼吸机根据该信号进行同步吸气送气，该方式的缺点在于传感器临床检测的成本较高，从而导致呼吸检测的成本较高而且临床操作复杂。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种吸气触发控制方法及装置，旨在降低呼吸检测的成本较高。

为实现上述目的，本发明提供的一种吸气触发控制方法，所述吸气触发控制方法包括以下步骤：

检测预置于待测物体上的气囊的第一压力信息；

根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；

当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号。

优选地，所述吸气触发控制方法还包括：

检测大气压力的第二压力信息；

所述根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态包括：

根据检测的第一压力信息和第二压力信息，获取气囊的压力和大气压力之间的差值对应的压力差信号；

将压力差信号进行误差放大；

判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值；

当放大后的压力差信号对应的电压值大于预设值时，确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

优选地，所述判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值包括：

将所述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，转换为数字压力信号；

根据预置的滑动滤波降低所述数字压力信号的频率；

每隔预置时间段比较降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值；当数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值时，执行所述确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态的步骤。

优选地，所述确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态的步骤之前还包括：

判断连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否均大于所述预置的标准值；

当连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值均大于所述预置的标准值时，执行所述确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态的步骤。

优选地，所述吸气触发控制方法还包括：

调整预置的标准值的大小。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种吸气触发控制装置，所述吸气触发控制装置包括：

第一检测模块，用于检测预置于待测物体上的气囊的第一压力信息；

处理模块，用于根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；

控制模块，用于当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号。

优选地，所述吸气触发控制装置还包括：

第二检测模块，用于检测大气压力的第二压力信息；

所述处理模块包括：

获取单元，用于根据检测的第一压力信息和第二压力信息，获取气囊的压力和大气压力之间的差值对应的压力差信号；

电压放大单元，用于将压力差信号进行误差放大；

第一判断单元，用于判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值；

确定单元，用于当放大后的压力差信号对应的电压值大于预设值时，确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

优选地，所述第一判断单元包括：

信号转换子单元，用于将所述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，转换为数字压力信号；

降频子单元，用于根据预置的滑动滤波降低所述数字压力信号的频率；

比较子单元，用于每隔预置时间段比较降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值；当数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值时，触发所述确定单元确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

优选地，所述处理模块还包括：

第二判断单元，用于判断连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否均大于所述预置的标准值；当连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值均大于所述预置的标准值时，触发所述确定单元确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

优选地，所述吸气触发控制装置还包括：

调整模块，用于调整预置的标准值的大小。

本发明实施例通过在待测物上预设气囊，然后检测气囊的第一压力信息，根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号；从而实现了吸气同步检测。由于本发明在待测物体外部检测设置在待测物体上气囊的压力，实现了吸气同步检测，相对于现有技术通过人体鼻子将传感器放进胃里进行呼吸检测，本发明降低了呼吸检测的成本。

附图说明

图1为本发明吸气触发控制方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明吸气触发控制方法第二实施例的流程示意图；

图3为本发明吸气触发控制方法第三实施例的流程示意图；

图4为本发明吸气触发控制方法第四实施例的流程示意图；

图5为本发明吸气触发控制方法第五实施例的流程示意图；

图6为本发明吸气触发控制装置第一实施例的功能模块示意图；

图7为本发明吸气触发控制装置第二实施例的功能模块示意图；

图8为本发明吸气触发控制装置第二实施例中处理模块的细化功能模块示意图；

图9为本发明吸气触发控制装置第三实施例中第一判断单元的细化功能模块示意图；

图10为本发明吸气触发控制装置第四实施例中处理模块的细化功能模块示意图；

图11为本发明吸气触发控制装置第五实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种吸气触发控制方法，参照图1，在本发明吸气触发控制方法第一实施例中，该吸气触发控制方法以下步骤：

步骤S10，检测预置于待测物体上的气囊的第一压力信息；

本发明实施例提供的呼吸触发控制方法主要应用于测量系统中，用于对活体的呼吸状态进行检测。具体地，上述待测物可以为人体也可以为动物，以下各实施例中以人体为例作出详细说明。上述气囊可以贴附于人体的腹部，根据呼吸的特点，当吸气时腹部凸起，呼气时腹部凹下，从而改变上述气囊内的压力。应当说明的是，该气囊内的第一压力信息可以采用压力传感器进行检测。

步骤S20，根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；

步骤S30，当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号。

上述预置的标准值的大小可以根据实际需要进行设置，在此不作进一步地限定。具体地，该标准值可以采用等级的形式进行设置，以反应对不同灵敏度的压力检测。由于在人体吸气时，腹部凸起，从而挤压上述气囊，使得气囊内的压力增大。上述第一压力信息为电信号，气压越大，对应的电信号的电压值越高。当该电压值大于上述预置的标准值时，则认定人体当前的呼吸状态为吸气状态，此时则可以输出吸气触发控制信号，以控制相应的设置执行对应的操作。

例如，将上述吸气触发控制方法应用于医疗设备中，用于辅助人体呼吸。具体地，用于控制呼吸机同步触发。当输出上述吸气触发控制信号至呼吸机后，可以由呼吸机同步吸气进行送气操作，从而达到辅助人体呼吸的作用。

本发明实施例通过在待测物上预设气囊，然后检测气囊的第一压力信息，根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号；从而实现了吸气同步检测。由于本发明在待测物体外部检测设置在待测物体上气囊的压力，实现了吸气同步检测，相对于现有技术通过人体鼻子将传感器放进胃里进行呼吸检测，本发明降低了呼吸检测的成本。

进一步地，参照图2，基于本发明吸气触发控制方法第一实施例，在本发明吸气触发控制方法第二实施例中，该吸气触发控制方法还包括：

步骤S40，检测大气压力的第二压力信息；

上述步骤S20包括：

步骤S21，根据检测的第一压力信息和第二压力信息，获取气囊的压力和大气压力之间的差值对应的压力差信号；

步骤S22，将压力差信号进行误差放大；

步骤S23，判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值；若是，则执行步骤S24，否则不进行吸气触发；

步骤S24，确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

本发明实施例中上述第二压力信息反应大气压的压力信号，具体地，可以采用差压型压力传感，该差压型压力传感的一端口通过一连接管与气囊连通，且气囊、连接管和传感器形成密闭空间；该差压型压力传感的另一端口直接对空，从而使得气囊内压力的变化均为相对于大气压力的变化，以规避大气压的变化对气囊压力信号的影响。该差压型压力传感的输出端将输出气囊内压力于大气压力之间差值的压力差信号。由于人体在呼吸时，对气囊的压力值变化较小，从而使得上述压力差信号微弱，可以通过预置的运算放大电路将该压力差信号进行放大预设倍(例如为400倍)。此外，为了考虑压力传感器零漂的影响，在上述运算放大电路中采用0.6V作为参考电压。将放大后的电压值于预置的标准值进行比较后确定人体是否为吸气状态，当该电压值大于预置的标准值时，则确定当前检测到人体的呼吸状态为吸气状态。

进一步地，参照图3，基于本发明吸气触发控制方法第二实施例，在本发明吸气触发控制方法第三实施例中，上述步骤S23包括：

步骤S231，将所述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，转换为数字压力信号；

步骤S232，根据预置的滑动滤波降低所述数字压力信号的频率；

步骤S233，每隔预置时间段比较降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值；若是，则执行步骤S24，否则不进行吸气触发。

本实施例中，进行二阶低通有源滤波的电路结构可以根据根据实际需要进行设置。在上述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，通过ADC转换器将模拟信号转换为数字信号，由于现有ADC转换器输出频率通常为250Hz的数字压力信号，为了防止信号干扰，本实施例中可以通过MCU通过滑动滤波的方式进行降频处理得到50Hz的数字压力信号。上述预置时间与滑动滤波后的数字压力信号输出频率对应，即通过滑动滤波每输出一次数字压力信号，将进行一次比较，确定数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值。当数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值时，则认定人体当前的呼吸状态为吸气状态，然后执行相应的操作；当数字压力信号对应的压力值小于等于所述预置的标准值时，则认定人体当前的呼吸状态为呼气状态，则不进行吸气触发。

进一步地，参照图4，基于本发明吸气触发控制方法第三实施例，在本发明吸气触发控制方法第四实施例中，上述步骤S24之前还包括：

步骤S25，判断连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否均大于所述预置的标准值；若是，则执行步骤S24，否则不进行吸气触发。

本发明实施例中，上述预置次数的值可以根据实际需要进行设置，在此不做进一步地限定。由于增加了对降低频率后的数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值的持续时间进行了判断，有效防止了由于外部压力影响，进行了误触发，因此本发明实施例可以提高触发的准确度。

进一步地，参照图5，基于本发明吸气触发控制方法任一实施例，在本发明吸气触发控制方法第五实施例中，上述吸气触发控制方法还包括：

S50，调整预置的标准值的大小。

本实施例中，上述预置的标准值可以采用多等级设置，标准值越大，对压力检测的灵敏度越低；标准值越低，对压力检测的灵敏度越高。在本实施例中可以根据不同的测试环境调整测试的灵敏度。例如，检测的患儿腹部运动较明显的，可以设置灵敏度较低；检测的患儿腹部运动较微弱则可以设置灵敏度较高。因此通过对标准值进行调整，可以适用于不同的测试环境，因此可以提高测试的范围。

本发明还提供一种吸气触发控制装置，参照图6，在一实施例中，本发明提供的吸气触发控制装置包括：

第一检测模块10，用于检测预置于待测物体上的气囊的第一压力信息；

本发明实施例提供的呼吸触发控制装置主要应用于测量系统中，用于对活体的呼吸状态进行检测。具体地，上述待测物可以为人体也可以为动物，以下各实施例中以人体为例作出详细说明。上述气囊可以贴附于人体的腹部，根据呼吸的特点，当吸气时腹部凸起，呼气时腹部凹下，从而改变上述气囊内的压力。应当说明的是，该气囊内的第一压力信息可以采用压力传感器进行检测。

处理模块20，用于根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；

控制模块30，用于当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号。

上述预置的标准值的大小可以根据实际需要进行设置，在此不作进一步地限定。具体地，该标准值可以采用等级的形式进行设置，以反应对不同灵敏度的压力检测。由于在人体吸气时，腹部凸起，从而挤压上述气囊，使得气囊内的压力增大。上述第一压力信息为电信号，气压越大，对应的电信号的电压值越高。当该电压值大于上述预置的标准值时，则认定人体当前的呼吸状态为吸气状态，此时则可以输出吸气触发控制信号，以控制相应的设置执行对应的操作。

例如，将上述吸气触发控制装置应用于医疗设备中，用于辅助人体呼吸。具体地，用于控制呼吸机同步触发。当输出上述吸气触发控制信号至呼吸机后，可以由呼吸机同步吸气进行送气操作，从而达到辅助人体呼吸的作用。

本发明实施例通过在待测物上预设气囊，然后检测气囊的第一压力信息，根据所述第一压力信息与预置的标准值确定所述待测物体的呼吸状态；当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号；从而实现了吸气同步检测。由于本发明在待测物体外部检测设置在待测物体上气囊的压力，实现了吸气同步检测，相对于现有技术通过人体鼻子将传感器放进胃里进行呼吸检测，本发明降低了呼吸检测的成本。

进一步地，结合参照图7和图8，基于本发明吸气触发控制装置第一实施例，在本发明吸气触发控制装置第二实施例中，上述吸气触发控制装置还包括：

第二检测模块40，用于检测大气压力的第二压力信息；

上述处理模块20包括：

获取单元21，用于根据检测的第一压力信息和第二压力信息，获取气囊的压力和大气压力之间的差值对应的压力差信号；

电压放大单元22，用于将压力差信号进行误差放大；

第一判断单元23，用于判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值；

确定单元24，用于当放大后的压力差信号对应的电压值大于预设值时，确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

本发明实施例中上述第二压力信息反应大气压的压力信号，具体地，可以采用差压型压力传感，该差压型压力传感的一端口通过一连接管与气囊连通，且气囊、连接管和传感器形成密闭空间；该差压型压力传感的另一端口直接对空，从而使得气囊内压力的变化均为相对于大气压力的变化，以规避大气压的变化对气囊压力信号的影响。该差压型压力传感的输出端将输出气囊内压力于大气压力之间差值的压力差信号。由于人体在呼吸时，对气囊的压力值变化较小，从而使得上述压力差信号微弱，可以通过预置的运算放大电路将该压力差信号进行放大预设倍(例如为400倍)。此外，为了考虑压力传感器零漂的影响，在上述运算放大电路中采用0.6V作为参考电压。将放大后的电压值于预置的标准值进行比较后确定人体是否为吸气状态，当该电压值大于预置的标准值时，则确定当前检测到人体的呼吸状态为吸气状态。

进一步地，结合参照图9，基于本发明吸气触发控制装置第二实施例，在本发明吸气触发控制装置第三实施例中，上述第一判断单元23包括：

信号转换子单元231，用于将所述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，转换为数字压力信号；

降频子单元232，用于根据预置的滑动滤波降低所述数字压力信号的频率；

比较子单元233，用于每隔预置时间段比较降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值；当数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值时，触发所述确定单元24确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

本实施例中，进行二阶低通有源滤波的电路结构可以根据根据实际需要进行设置。在上述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，通过ADC转换器将模拟信号转换为数字信号，由于现有ADC转换器输出频率通常为250Hz的数字压力信号，为了防止信号干扰，本实施例中可以通过MCU通过滑动滤波的方式进行降频处理得到50Hz的数字压力信号。上述预置时间与滑动滤波后的数字压力信号输出频率对应，即通过滑动滤波每输出一次数字压力信号，将进行一次比较，确定数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值。当数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值时，则认定人体当前的呼吸状态为吸气状态，然后执行相应的操作；当数字压力信号对应的压力值小于等于所述预置的标准值时，则认定人体当前的呼吸状态为呼气状态，则不进行吸气触发。

进一步地，参照图10，基于本发明吸气触发控制装置第三实施例，在本发明吸气触发控制装置第四实施例中，处理模块20还包括：

第二判断单元25，用于判断连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否均大于所述预置的标准值；当连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值均大于所述预置的标准值时，触发所述确定单元24确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

本发明实施例中，上述预置次数的值可以根据实际需要进行设置，在此不做进一步地限定。由于增加了对降低频率后的数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值的持续时间进行了判断，有效防止了由于外部压力影响，进行了误触发，因此本发明实施例可以提高触发的准确度。

进一步地，参照图11，基于本发明吸气触发控制装置任一实施例，在本发明吸气触发控制装置第五实施例中，上述吸气触发控制装置还包括：

调整模块50，用于调整预置的标准值的大小。

本实施例中，上述预置的标准值可以采用多等级设置，标准值越大，对压力检测的灵敏度越低；标准值越低，对压力检测的灵敏度越高。在本实施例中可以根据不同的测试环境调整测试的灵敏度。例如，检测的患儿腹部运动较明显的，可以设置灵敏度较低；检测的患儿腹部运动较微弱则可以设置灵敏度较高。因此通过对标准值进行调整，可以适用于不同的测试环境，因此可以提高测试的范围。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种吸气触发控制方法，其特征在于，所述吸气触发控制方法包括以下步骤：

检测预置于待测物体上的气囊的第一压力信息和大气压力的第二压力信息；

根据检测的第一压力信息和第二压力信息，获取气囊的压力和大气压力之间的差值对应的压力差信号；

将压力差信号进行误差放大；

判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值；

当放大后的压力差信号对应的电压值大于预设值时，确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态；

当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号。

2.如权利要求1所述的吸气触发控制方法，其特征在于，所述判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值包括：

将所述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，转换为数字压力信号；

根据预置的滑动滤波降低所述数字压力信号的频率；

每隔预置时间段比较降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值；当数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值时，执行所述确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态的步骤。

3.如权利要求2所述的吸气触发控制方法，其特征在于，所述确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态的步骤之前还包括：

判断连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否均大于所述预置的标准值；

当连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值均大于所述预置的标准值时，执行所述确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态的步骤。

4.如权利要求1至3中任一项所述的吸气触发控制方法，其特征在于，所述吸气触发控制方法还包括：

调整预置的标准值的大小。

5.一种吸气触发控制装置，其特征在于，所述吸气触发控制装置包括第一检测模块、第二检测模块、处理模块和控制模块；其中：

所述第一检测模块，用于检测预置于待测物体上的气囊的第一压力信息；

所述第二检测模块，用于检测大气压力的第二压力信息；

所述处理模块包括获取单元、电压放大单元、第一判断单元及确定单元；

所述获取单元，用于根据检测的第一压力信息和第二压力信息，获取气囊的压力和大气压力之间的差值对应的压力差信号；

所述电压放大单元，用于将压力差信号进行误差放大；

所述第一判断单元，用于判断放大后的压力差信号对应的电压值是否大于预置的标准值；

所述确定单元，用于当放大后的压力差信号对应的电压值大于预设值时，确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态；

所述控制模块，用于当所述呼吸状态为吸气状态时，输出吸气触发控制信号。

6.如权利要求5所述的吸气触发控制装置，其特征在于，所述第一判断单元包括：

信号转换子单元，用于将所述压力差信号进行二阶低通有源滤波处理后，转换为数字压力信号；

降频子单元，用于根据预置的滑动滤波降低所述数字压力信号的频率；

比较子单元，用于每隔预置时间段比较降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否大于所述预置的标准值；当数字压力信号对应的压力值大于所述预置的标准值时，触发所述确定单元确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

7.如权利要求6所述的吸气触发控制装置，其特征在于，所述处理模块还包括：

第二判断单元，用于判断连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值是否均大于所述预置的标准值；当连续预置次数比较中降低频率后的数字压力信号对应的压力值均大于所述预置的标准值时，触发所述确定单元确定所述待测物体的呼吸状态为吸气状态。

8.如权利要求5至7中任一项所述的吸气触发控制装置，其特征在于，所述吸气触发控制装置还包括：

调整模块，用于调整预置的标准值的大小。