CN105664313B - 一种呼吸机及其通气控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种呼吸机及其通气控制装置和方法，通过实时获取通气触发信号，如果获取到触发信号，则进一步判断该触发信号是位于当前通气周期的不应期内，还是位于当前通气周期的触发窗内，如果位于不应期内，则不响应该触发信号，如果位于触发窗内，则响应该触发信号，触发一次通气，如果在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号，则在该触发窗的终点触发一次通气。因此，在不应期内，如果产生有触发信号或因干扰而产生的触发信号，也不会被响应，有效保证了呼吸机提供的呼吸频率稳定，避免过度通气。

Description

一种呼吸机及其通气控制装置和方法

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，具体涉及一种呼吸机及其通气控制装置和方法。

背景技术

心跳骤停是指原来并无严重器质性病变的心脏因一过性的急性原因突然中止搏血而致的呼吸和循环停顿的临床死亡状态。心跳骤停作为目前主要的临床死因之一，其最为有效的抢救方式是心肺复苏。心肺复苏包括胸外按压和人工通气两部分。目前国际心肺复苏指南除强调高质量的心肺胸外按压外，人工通气也是心肺复苏中重要的组成部分之一。众多的研究表明，心肺复苏过程中过度通气会导致胸腔内压增高，其不仅不利于静脉回流，更不利于自主循环的恢复。因此，目前欧洲和美国最新心肺复苏指南均也再次强调“在心肺复苏过程中要尽可能地避免过度通气”。

在心肺复苏过程中，建立高级气道后，通气方式通常有简易呼吸器通气和机械通气两大方式。在使用简易呼吸器人工通气时，由于抢救时情况紧急，往往急救人员会出现按压简易呼吸器的幅度过大和按压频率过快，从而导致心肺复苏中出现过度通气。而机械通气方式是使用呼吸机通气，在使用呼吸机通气时，虽然一般医务人员会按照心肺指南要求进行机械通气，典型的潮气量500ml，呼吸频率10-12次/分，这似乎可以避免过度通气的发生。然而在实际临床情况下，经检测发现，在胸外按压过程中使用呼吸机通气仍然会出现持续性过度通气和高压报警，目标对象的呼吸频率往往在30次/分左右。由于潮气量的大小取决于跨肺压，如果过度的限制压力报警范围，常常又会出现单次潮气量过低，不能达到有效的肺泡通气。

综上所述，无论使用简易呼吸器进行人工通气，还是使用现有的机械通气模式，在心肺复苏过程中均会出现过度通气现象，过度通气会增加胸腔正压时程，通气越大胸腔内压越高，不利于自主循环的恢复。

发明内容

本申请提供一种呼吸机及其通气控制装置和方法，解决了在心肺复苏过程中出现过度通气的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种呼吸机的通气控制方法，包括：

实时获取通气触发信号；

如果获取到触发信号，则进一步判断所述触发信号是位于当前通气周期的不应期内，还是位于当前通气周期的触发窗内，如果位于不应期内，则不响应所述触发信号，如果位于触发窗内，则响应所述触发信号，触发一次通气；每个通气周期包括一个不应期和一个触发窗，所述不应期和触发窗的长度预先设置；

如果在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号，则在该触发窗的终点触发一次通气。

根据本申请的第二方面，本申请提供了一种呼吸机的通气控制装置，包括：

触发信号获取模块，用于实时获取通气触发信号；

处理模块，其包括：

判断单元，用于在触发信号获取模块获取到所述触发信号时，进一步判断所述触发信号是位于当前通气周期的不应期内，还是位于当前通气周期的触发窗内；

通气控制单元，用于在判断单元判断到所述触发信号位于当前通气周期的不应期内时，不响应所述触发信号；在判断单元判断到所述触发信号位于当前通气周期的触发窗内时，响应所述触发信号，生成并输出用于触发通气的控制指令；

通气控制单元还用于触发信号获取模块在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号时，在该触发窗的终点生成并输出用于触发通气的控制指令；每个通气周期包括一个不应期和一个触发窗，所述不应期和触发窗的长度预先设置。

根据本申请的第三方面，本申请提供了一种呼吸机，包括：

用于为目标对象呼吸提供吸气路径的吸气通道；

用于为目标对象呼吸提供呼气路径的呼气通道；

与所述吸气通道和呼气通道连接的通气装置；

用于实时获取呼吸信息的检测装置；所述呼吸信息为经处理后可以得到通气触发信号的信息；

还包括上述的通气控制装置，其分别与所述检测装置和通气装置连接；所述检测装置用于将所述呼吸信息直接发送给通气控制装置，所述通气控制装置用于在接收到所述呼吸信息后，对其进行处理，以得到通气触发信号；或者，所述检测装置用于对所述呼吸信息进行处理得到通气触发信号后，将所述通气触发信号发送给通气控制装置。

本申请提供的呼吸机及其通气控制装置和方法，通过实时获取通气触发信号，如果获取到触发信号，则进一步判断该触发信号是位于当前通气周期的不应期内，还是位于当前通气周期的触发窗内，如果位于不应期内，则不响应该触发信号，如果位于触发窗内，则响应该触发信号，触发一次通气，如果在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号，则在该触发窗的终点触发一次通气。因此，在不应期内，如果产生有触发信号或因干扰而产生的触发信号，也不会被响应，有效保证了呼吸机提供的呼吸频率稳定，避免过度通气。

附图说明

图1为本申请一种实施例中呼吸机的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中通气控制装置设置不应期和触发窗，以及在触发窗根据触发信号触发通气的示意图；

图3为本申请一种实施例中吸气相长度长于触发窗长度时，在触发窗根据触发信号触发通气的示意图；

图4为本申请一种实施例中吸气相长度短于触发窗长度时，在触发窗根据触发信号触发通气的示意图；

图5为通气与按压释放起点间歇同步的示意图；

图6为心肺复苏过程中按压起点的信号作为触发信号的示意图；

图7为心肺复苏过程中按压释放起点的信号作为触发信号的示意图；

图8为本申请一种实施例中呼吸机的通气控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例提供了一种呼吸机，主要用于心肺复苏过程中，为目标对象提供呼吸支持。通常，在心肺复苏过程中，呼吸机为目标对象提供呼吸支持的同时，还结合胸外按压。对于成人，胸外按压的频率不应低于100次/min，呼吸机每6-8秒进行一次通气，即呼吸频率8-10次/min，且在呼吸机通气时不需要停止胸外按压。

请参考图1，本实施例提供了一种呼吸机，包括壳体00、吸气通道10、呼气通道20、通气装置30、检测装置40和通气控制装置50。

吸气通道10与壳体00连接，用于为目标对象呼吸提供吸气路径。

呼气通道20与壳体00连接，用于为目标对象呼吸提供呼气路径。

通气装置30设置在壳体00内，与吸气通道10和呼气通道20连接。

检测装置40设置在壳体00内或壳体00外，用于实时获取呼吸信息。呼吸信息为经处理后可以得到通气触发信号的信息。

通气控制装置50设置在壳体00内，分别与检测装置40和通气装置50连接；检测装置40用于将呼吸信息直接发送给通气控制装置50，通气控制装置50用于在接收到呼吸信息后，对其进行处理，以得到通气触发信号；或者，检测装置40用于对呼吸信息进行处理得到通气触发信号后，将通气触发信号发送给通气控制装置50。

当检测装置40设置在壳体00外时，其可以以有线或无线方式与通气控制装置50连接。

在具体实施例中，呼吸机的通气控制装置包括触发信号获取模块101和处理模块102。

触发信号获取模块101用于实时获取通气触发信号。

处理模块102包括判断单元202和通气控制单元203。

判断单元202用于在触发信号获取模块101获取到触发信号时，进一步判断触发信号是位于当前通气周期的不应期内，还是位于当前通气周期的触发窗内。

通气控制单元203用于在判断单元202判断到触发信号位于当前通气周期的不应期内时，不响应该触发信号；在判断单元202判断到触发信号位于当前通气周期的触发窗内时，响应该触发信号，生成并输出用于触发通气的控制指令。

通气控制单元203还用于触发信号获取模块101在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号时，在该触发窗的终点生成并输出用于触发通气的控制指令。

本申请实施例中，每个通气周期包括一个不应期和一个触发窗，不应期和触发窗的长度预先设置。请参考图2，首先根据需要对目标对象进行呼吸支持的呼吸频率(例如对于成人，设置呼吸频率为8-10次/min)，设置一个通气周期的长度。然后再根据目标对象的具体情况，例如年龄、性别等，设置触发窗的长度(例如对于成人，触发窗的长度设置为1.5s；对于儿童，触发窗的长度设置为1s)。触发窗的长度可以是呼吸机内一预设的固定值，也可以是由用户根据实际情况临时设置有一个值。一个通气周期的长度和触发窗的长度确定后，相应的不应期的长度也已经确定了。当判断单元202判断到通气触发信号位于触发窗时，由通气控制单元203响应该触发信号，在该触发信号所在的时间点生成并输出用于触发通气的控制指令。具体的，该控制指令用于输出到通气装置30，通气装置30可以是一机械通气装置，其在获取到控制指令时，为目标对象提供一次通气。

具体的，通气装置30还用于获取外部输入的潮气量参数和/或送气方式，并根据该潮气量参数和/或送气方式进行送气。送气方式包括恒流送气、变流送气、恒压送气和变压送气。

通气后，目标对象进入吸气相，吸气相是指目标对象吸气的时长，即呼吸机通气的时长，该时长可以根据实际需要设置。呼吸机在吸气相对目标对象进行通气时，可以根据预先设置或外部输入的设置，采用恒流、变流(例如流速递减)、变压或恒压送气的方式。吸气相结束后，目标对象进入呼气相，目标对象依靠自身的胸压进行呼气。

本实施例中，由于设置了不应期，即使得触发信号只能在触发窗作用，从而触发通气。因此，在不应期内，如果产生有触发信号或因干扰而产生的触发信号，也不会被响应，有效保证了呼吸机提供的呼吸频率稳定，避免过度通气。

在吸气相，触发信号获取模块101也有可能获取到触发信号，由于在吸气相，呼吸机正在为目标对象进行通气，因此，触发信号获取模块101在吸气相内获取到的触发信号都不会被处理模块102响应。

请参考图3，如果吸气相的长度大于触发窗，即无论在哪个触发窗，在触发通气后，触发窗的终点都会先于吸气相的终点到来。例如在触发窗起点位置获取到触发信号，触发通气后，吸气相的终点位于触发窗终点之后。此种情况下，在一个触发窗内仅可以触发一次通气。

然而，在某些实施例中，如果不能保证上述情况，则有可能在一个触发窗内响应两个触发信号，导致过度通气。请参考图4，例如吸气相的长度小于触发窗。当在触发窗起点位置获取到触发信号1，触发通气后，吸气相的终点位于触发窗终点之前，如果在该触发窗内再次获取到触发信号2，还会被再一次触发通气，从而发生过度通气的现象。

因此，优选的，通气控制单元203还用于在当前通气周期内，如果触发信号获取模块101获取到触发信号，且该触发信号位于触发窗内，则在该触发信号至触发窗终点(包括触发窗终点)之间不再响应触发信号获取模块101获取到的触发信号。即可以保证在同一个触发窗内只触发一次通气，使呼吸频率保持恒定。

需要说明的是，当检测装置40获取到呼吸信息后，对其进行处理得到通气触发信号，触发信号获取模块101即可以直接从检测装置40中接收该触发信号。

当检测装置40获取的呼吸信息后直接将该呼吸信息发送给通气控制装置50时，通气控制装置50的触发信号获取模块101即可以从检测装置40中接收该呼吸信息，对呼吸信息进行处理后得到通气触发信号。

呼吸信息具体可以包括心肺复苏过程中呼吸机机械通气通道内的气体流量、气道压力或胸外按压的按压信号中的一种或多种。检测装置40或触发信号获取模块101获取通气触发信号时，根据心肺复苏过程中机械通气通道内的气体流量、气道压力和胸外按压的按压信号中的至少一个进行综合判断得到通气触发信号。

检测装置40可以为设置在机械通气通道(吸气通道10和/或呼气通道20)中的流量计和/或压力计，用于检测气体流量和/或气道压力，并将其作为呼吸信息传送给触发信号获取模块101进行处理，从而得到通气触发信息。当然，检测装置40也可以还包括一处理器，用于对设置在机械通气通道20中的流量计和/或压力计检测的气体流量和/或气道压力进行处理得到通气触发信号，再将该触发信号传送给触发信号获取模块101。

当胸外按压使用机械按压时，检测装置40可以与机械按压器连接，用于获取胸外按压信号，并将其作为呼吸信息传送给触发信号获取模块101进行处理，从而得到通气触发信息。

在具体实施例中，触发信号为表示心肺复苏过程中按压起点或按压释放起点的信号。检测装置40或触发信号获取模块101可以通过心肺复苏过程中机械通气通道内的气体流量、气道压力或胸外按压的按压信号中的至少一个进行综合判断，以识别按压起点或按压释放起点。

(1)请参考图5，为心肺复苏过程中按压起点的信号作为触发信号的示意图。检测装置40或触发信号获取模块101将表示按压起点的信号作为触发信号，在触发窗内，通气控制单元203响应第一个触发信号，生成并输出用于触发通气的控制指令，进而触发通气。

(2)请参考图6，为心肺复苏过程中按压释放起点的信号作为触发信号的示意图。检测装置40检测到表示按压释放起点的信号作为触发信号，在触发窗内，通气控制单元203响应第一个触发信号，生成并输出用于触发通气的控制指令，进而触发通气。

在某些实施例中，例如需要多个人对目标对象轮流进行胸外按压时，胸外按压并不是连续的，而是间歇的。在这种情况下，按压间歇期的通气示意图如图7所示。即在按压间歇期(图7中时间段d)，虽然没有按压起点或按压释放起点作为触发信号，但依旧能够在触发窗的终点触发一次通气。所以，本实施例提供的呼吸机能够适应于按压间歇的情况。

在具体实施例中，壳体00内还可以设置监测装置(图1未示出)，其用于除了按压频率、呼吸气体的压力和/或气流等这些呼吸机基本的监测外，还可以用于监测P_ETCO₂(呼气末二氧化碳分压)、S_PO₂(血氧饱和度)等。P_ETCO₂的监测可反映目标对象当前气体交换和人工循环状态。S_PO₂的监测可反映按压效果，反映周围循环状态等。具体的，监测装置通常与显示装置连接，用于通过显示装置对监测数据进行展示。

请参考图8，对应于本实施例提供的呼吸机的通气控制装置，本实施例还相应提供了一种呼吸机的通气控制方法，包括下面步骤：

步骤701：将每个通气周期划分为一个不应期和一个触发窗。不应期和触发窗的长度预先设置，例如触发窗的长度可以是呼吸机内系统一预设的固定值，也可以是由根据用户临时输入的参数值。需要说明的是，步骤701可以是在呼吸机开始工作时只执行一次的动作，而不是一个需要多次执行的步骤。

步骤702：实时获取通气触发信号，具体可以是直接接收通气触发信号，也可以是直接接收呼吸信息，再对呼吸信息进行处理后得到通气触发信号。在步骤702之后存在两种情况，即步骤703和步骤705。

步骤703：如果在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号，则转到步骤704。

步骤704：在触发窗的终点触发一次通气。

步骤705：如果获取到触发信号，则转到步骤706。

步骤706：进一步判断该触发信号是位于当前通气周期的不应期内还是位于当前通气周期的触发窗内。如果判断到位于当前通气周期的触发窗内，则转到步骤707；如果判断到位于当前通气周期的不应期内，则转到步骤708。

步骤707：如果触发信号位于当前通气周期的触发窗内，则在触发信号的位置触发一次通气。

步骤708：如果触发信号位于当前通气周期的不应期内，则不响应该触发信号。

优选的，在步骤705后，还包括控制在该触发信号至触发窗终点之间不再响应获取到的触发信号的步骤。即可以保证在同一个触发窗内只触发一次通气，使呼吸频率保持恒定。

在具体实施例中，触发信号可以为表示心肺复苏过程中按压起点或按压释放起点的信号。进一步，可以根据心肺复苏过程中呼吸机机械通气通道内的气体流量、气道压力和胸外按压的按压信号中的至少一个综合判断是否获取到通气触发信号。例如，当触发信号为表示心肺复苏过程中按压起点或按压释放起点的信号时，即可以通过心肺复苏过程中机械通气通道内的气体流量、气道压力或胸外按压的按压信号中的至少一个进行综合判断，以识别按压起点或按压释放起点。

本实施例提供的呼吸机的通气控制方法与上述呼吸机的通气控制装置的原理一致，此处不再赘述。

本申请实施例提供的呼吸机及其通气控制装置和方法，旨在通过按压部分相关通气原理(Compression Partially Related Ventilation，CPRV)来实现能够在CPR过程中按照预设呼吸频率进行通气，避免由于按压引起的频繁触发，以及由此导致的过度通气。本申请实施例中，将一个通气周期划分为触发窗和不应期，不应期内不进行通气触发，触发窗内判断到存在触发信号时，则触发送气，送气后进入一定时间的不应期；若触发窗内未判断到触发信号，则在触发窗结束时按触发一次通气。在按照预设呼吸频率进行通气的前提下，送气的触发时机可以是按压起点，也可以是按压释放起点。而对触发信号的检测可以根据肺复苏过程中呼吸机机械通气通道内的气体流量、气道压力、胸外按压的按压信号等。呼吸机可以根据用户输入的参数设置潮气量，采用恒流、变流(例如流速递减)、变压或恒压送气的方式进行送气。对于按压间歇的情况，呼吸机也可以在没有触发信号的情况下按照预设频率进行通气。所以，本申请实施例提供的呼吸机及其通气控制装置和方法，能够保证有效的通气不受胸外按压的影响，避免过度通气的发生。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘等。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (12)

1.一种控制呼吸机进行通气触发的方法，其特征在于，包括：

实时获取通气触发信号；

如果获取到触发信号，则进一步判断所述触发信号是位于当前通气周期的不应期内，还是位于当前通气周期的触发窗内，如果位于不应期内，则不响应所述触发信号，如果位于触发窗内，则响应所述触发信号，触发一次通气；每个通气周期包括一个不应期和一个触发窗，所述不应期和触发窗的长度预先设置；

如果在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号，则在该触发窗的终点触发一次通气。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在当前通气周期内，如果获取到触发信号，且该触发信号位于触发窗内，则在该触发信号至触发窗终点之间不再响应获取到的触发信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述触发信号为表示心肺复苏过程中按压起点或按压释放起点的信号。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据心肺复苏过程中呼吸机机械通气通道内的气体流量、气道压力和胸外按压的按压信号中的至少一个综合判断是否获取到通气触发信号。

5.一种呼吸机的通气控制装置，其特征在于，包括：

触发信号获取模块，用于实时获取通气触发信号；

处理模块，其包括：

判断单元，用于在触发信号获取模块获取到所述触发信号时，进一步判断所述触发信号是位于当前通气周期的不应期内，还是位于当前通气周期的触发窗内；

通气控制单元，用于在判断单元判断到所述触发信号位于当前通气周期的不应期内时，不响应所述触发信号；在判断单元判断到所述触发信号位于当前通气周期的触发窗内时，响应所述触发信号，生成并输出用于触发通气的控制指令；

通气控制单元还用于触发信号获取模块在当前通气周期的整个触发窗内没有获取到触发信号时，在该触发窗的终点生成并输出用于触发通气的控制指令；每个通气周期包括一个不应期和一个触发窗，所述不应期和触发窗的长度预先设置。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通气控制单元还用于在当前通气周期内，如果触发信号获取模块获取到触发信号，且该触发信号位于触发窗内，则在该触发信号至触发窗终点之间不再响应触发信号获取模块接收到的触发信号。

7.一种呼吸机，包括：

用于为目标对象呼吸提供吸气路径的吸气通道；

用于为目标对象呼吸提供呼气路径的呼气通道；

与所述吸气通道和呼气通道连接的通气装置；

用于实时获取呼吸信息的检测装置；所述呼吸信息为经处理后可以得到通气触发信号的信息；

其特征在于，还包括如权利要求5或6所述的通气控制装置，其分别与所述检测装置和通气装置连接；所述检测装置用于将所述呼吸信息直接发送给通气控制装置，所述通气控制装置用于在接收到所述呼吸信息后，对其进行处理，以得到通气触发信号；或者，所述检测装置用于对所述呼吸信息进行处理得到通气触发信号后，将所述通气触发信号发送给通气控制装置。

8.如权利要求7所述的呼吸机，其特征在于，所述触发信号为表示心肺复苏过程中按压起点或按压释放起点的信号。

9.如权利要求8所述的呼吸机，其特征在于，所述呼吸信息包括心肺复苏过程中呼吸机机械通气通道内的气体流量、气道压力和胸外按压的按压信号中的一种或多种。

10.如权利要求7所述的呼吸机，其特征在于，所述检测装置以有线或无线方式与所述通气控制装置连接。

11.如权利要求7所述的呼吸机，其特征在于，所述通气装置还用于获取外部输入的潮气量参数和/或送气方式，并根据所述潮气量参数和/或送气方式进行送气；所述送气方式包括恒流送气、变流送气、恒压送气和变压送气。

12.如权利要求7所述的呼吸机，其特征在于，还包括监测装置，用于监测胸外按压的按压频率、心肺复苏过程中呼吸气体的压力、呼气末二氧化碳分压、血氧饱和度中的一种或多种。