CN105854141A - 一种呼吸触发转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种呼吸触发转换方法及装置，其中该方法包括：采集用户呼吸的流量数据；以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点；计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值；如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹；如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换。本申请提供的上述呼吸触发转换方法及装置，能够提升呼吸机在病人自主呼吸时的跟随能力，提升呼吸机判断病人自主呼吸的准确度。

Description

一种呼吸触发转换方法及装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别是涉及一种呼吸触发转换方法及装置。

背景技术

在呼吸机领域内，其对呼吸触发撤换的判定一直是重点和难点，直接决定了用户在使用的时候是否感觉舒适，以及是否有足够的疗效。现有技术中，可以使用斜率的变化量作为基础数据，再结合阈值变动的理论，对触发进行判定，但经过试验证明其不具有实际操作性。

现有技术判断触发的基础是漏气量，该方法受漏气量计算准确度的影响较大，对漏气量的计算有较大的依赖性，因此容易在漏气量或流量采集不正确时发生触发判断错误的情况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种呼吸触发转换方法及装置，能够提升呼吸机在病人自主呼吸时的跟随能力，提升呼吸机判断病人自主呼吸的准确度。

本发明提供的一种呼吸触发转换方法，包括：

采集用户呼吸的流量数据；

以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点；

计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值；

如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹；

如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，所述如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换包括：

如果后一个触发输入点的斜率值为正值，且前一个触发输入点的斜率值为负值，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行由呼气转换为吸气；

或者，如果后一个触发输入点的斜率值为负值，且前一个触发输入点的斜率值为正值，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行由吸气转换为呼气。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，所述以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点包括：

以5ms至100ms的时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，所述辨别是否存在流量回弹包括：

在吸气时记录流量最高点，在呼气时记录流量最低点，将所述流量最高点和所述流量最低点的流量之和除以1至10，作为本次呼吸波形的中值，如果在呼气过程中达到了最低点，而在流量没有恢复到本次呼吸波形的中值之前，则辨别为存在流量回弹。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，所述计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值包括：

将前一个所述触发输入点与其之前的2个至10个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值；

将后一个所述触发输入点与其之前的2个至10个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，所述采集用户呼吸的流量数据包括：

利用流量传感器以300Hz至2000Hz的采样频率采集用户呼吸的流量数据。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，所述采集用户呼吸的流量数据之后还包括：

利用中值或滑动平均滤波器对所述流量数据进行滤波。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，在所述辨别是否存在流量回弹之后，还包括：

辨别是否存在风机控制输出突变导致的流量波动。

优选的，在上述呼吸触发转换方法中，所述辨别是否存在风机控制输出突变导致的流量波动包括：

计算所述后一个触发点和所述前一个触发点的流量差值，如果所述流量差值小于预设最大流量波动值，则判断为不存在流量波动，否则判断为存在流量波动。

本发明提供的一种呼吸触发转换装置，包括：

采集单元，用于采集用户呼吸的流量数据；

平均值计算单元，用于以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点；

斜率值计算单元，用于计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值；

流量回弹判断单元，用于如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹；

呼吸触发转换单元，用于如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换。

本发明提供的上述呼吸触发转换方法及装置，由于先采集用户呼吸的流量数据，然后以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点，再计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值，如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换，可见其不依赖于漏气量的计算，用户在佩戴过程中如果没佩戴好，也不会对呼吸判断过程造成过度的影响，因此在判断过程中不会有误判，能够提升呼吸机在病人自主呼吸时的跟随能力，提升呼吸机判断病人自主呼吸的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种呼吸触发转换方法的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种呼吸触发转换装置的示意图。

具体实施方式

在呼吸触发的判断过程中，最常使用的数据是流量。在吸气时，流量会从平缓变为加速上升，此时，如果在流量曲线的每一点上都做一根切线，那么可以很明显的看到切线的斜率为正，且是不断增长的，如果再用切线的斜率数值做出一条曲线，并对这条曲线再做每一点的切线，则可以看出，切线的斜率在前段数值大，然后逐渐下降，但一直为正，可见在吸气过程中，流量曲线的二阶导是正数。具体来说，在流量曲线上任意选取具有代表性的两个点A1和A2(A1＜A2)，他们分别对应的斜率为K1和K2，可以明显得出K1<K2的结论，且对于处于这一阶段的任意两个有先后顺序的点，都能得出相同的结论。将A1到A2阶段的所有点对应的斜率画成一条曲线，可知斜率在最初开始吸气的A1点时候处于快速的上升阶段，在吸气判断的结尾阶段A2点的时候斜率数值基本稳定在一个固定值附近，可以得到结论：在吸气时，流量曲线的二阶导是一个关于时间的递减函数，基于上述分析，本发明的核心思想在于提供一种呼吸触发转换方法及装置，能够提升呼吸机在病人自主呼吸时的跟随能力，提升呼吸机判断病人自主呼吸的准确度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供的第一种呼吸触发转换方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种呼吸触发转换方法的示意图。该方法包括如下步骤：

S1：采集用户呼吸的流量数据；

在该步骤中，采集的是数据量庞大的离散的数据，其中往往还夹杂着大量噪声干扰，因此可以使用一定的方法对数据进行滤波，得到平稳光滑的流量数据。

S2：以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点；

由于步骤S1中采样数据较多，而通常不需要用到全部数据，因此可以抛弃部分重复的且利用价值较低的数据，具体做法可以是：按一定时间间隔求出间隔内的数据的平均值，将每个平均值作为触发输入点。当然，也可以按一定时间间隔取值，将取到的值直接作为触发输入点，当然此处也并不排除其他的取值方式。

S3：计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值；

具体的，在该步骤中，可采取如下方式计算斜率值：假如以p1和p2命名连续输入的两个流量值，输入p1时，将p1与其之前的5个数据点与p1一起，组成一个向量P1，并利用线性拟合公式求出该向量P1的方向，之后对p2做同样的操作，就得到了相邻的两个触发输入点的斜率值P1和P2，当然，在具体实施过程中，也并不仅限于这种斜率值计算方法，取点数也并不仅限于5个，还可以更多或更少，此处并不做限制。

S4：如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹；

在该步骤中，设步骤S3中得到的向量P1和P2对应的方向斜率分别为m1和m2，如果m2为正数且m1为负数，或者m2为负数且m1为正数，则可能是处于触发的阶段，但是这里并不能基于该结论定出准确结论，而是需要辨别这种斜率值异号是否由呼气时的流量回弹干扰所引起。

S5：如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换。

在呼气时，由于无创呼吸机有呼气末正压的存在，呼气结束时，呼吸机内部的压力会使得气流快速回升，这一阶段的流量斜率的表现与吸气初期基本一致，所以这方面因素容易造成呼吸触发转换的误判。因此，为了避免误判，只有在判定确实不存在流量回弹之后，才能进行呼吸触发转换操作。

本申请实施例提供的上述第一种呼吸触发转换方法，由于先采集用户呼吸的流量数据，然后以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点，再计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值，如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换，可见其不依赖于漏气量的计算，用户在佩戴过程中如果没佩戴好，也不会对呼吸判断过程造成过度的影响，因此在判断过程中不会有误判，能够提升呼吸机在病人自主呼吸时的跟随能力，提升呼吸机判断病人自主呼吸的准确度。

本申请实施例提供的第二种呼吸触发转换方法，是在上述第一种呼吸触发转换方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换包括：

如果后一个触发输入点的斜率值为正值，且前一个触发输入点的斜率值为负值，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行由呼气转换为吸气，需要说明的是，呼气时触发输入点斜率为负值，吸气时触发输入点斜率为正值，因此当由呼气转换为吸气时，触发输入点斜率由负值转换为正值，此时如果判断不存在流量回弹，则会准确判断为进行呼吸触发转换，进而执行其他相应的操作；

或者，如果后一个触发输入点的斜率值为负值，且前一个触发输入点的斜率值为正值，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行由吸气转换为呼气，需要说明的是，呼气时触发输入点斜率为负值，吸气时触发输入点斜率为正值，因此当由吸气转换为呼气时，触发输入点斜率由正值转换为负值，此时如果判断不存在流量回弹，则会准确判断为进行呼吸触发转换，进而执行其他相应的操作。

本申请实施例提供的第三种呼吸触发转换方法，是在上述第二种呼吸触发转换方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点包括：

以5ms至100ms的时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点，而且，其中的最佳时间间隔范围是20ms至30ms。

本申请实施例提供的第四种呼吸触发转换方法，是在上述第三种呼吸触发转换方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述辨别是否存在流量回弹包括：

在吸气时记录流量最高点，在呼气时记录流量最低点，将所述流量最高点和所述流量最低点的流量之和除以1至10，作为本次呼吸波形的中值，如果在呼气过程中达到了最低点，而在流量没有恢复到本次呼吸波形的中值之前，则辨别为存在流量回弹。通过这种方式能够准确有效的辨别流量回弹，从而避免流量回弹引起呼吸转换的误判发生，需要说明的是，在呼吸波形的中值计算过程中，可以优选的将流量最高点和所述流量最低点的流量之和除以3，作为呼吸波形的中值，这样判断起来更准确。

在上述任一种呼吸触发转换方法中，所述计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值包括：

将前一个所述触发输入点与其之前的2个至10个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值；

将后一个所述触发输入点与其之前的2个至10个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值。

具体的，还可以进一步将数据点的个数优选为5个，也就是说，将前一个所述触发输入点与其之前的5个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值；将后一个所述触发输入点与其之前的5个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值。这样取点既能够避免数据过多的问题，也能够有效分辨出数据之间的斜率的变化，兼顾效率和正确性。

在上述第一种呼吸触发转换方法中，所述采集用户呼吸的流量数据还可以优选的包括：

利用流量传感器以300Hz至2000Hz的采样频率采集用户呼吸的流量数据。其中一个最佳的方案为：利用流量传感器以1000Hz的采样频率采集用户呼吸的流量数据，现有传感器技术一般是1000Hz。

另外，所述采集用户呼吸的流量数据之后还可以优选的包括：

利用中值或滑动平均滤波器对所述流量数据进行滤波，这样就能够避免其中的噪声干扰，更好的利用所采集到的数据。

由于风机运转时不是绝对稳定的，由于扇叶转速或者震动会造成输出流量的轻微波动，也会造成流量波形的二次导为正。因此，在上述呼吸触发转换方法中，在所述辨别是否存在流量回弹之后，还可以优选的包括：

辨别是否存在风机控制输出突变导致的流量波动。

进一步的，所述辨别是否存在风机控制输出突变导致的流量波动可以优选的包括：

计算所述后一个触发点和所述前一个触发点的流量差值，如果所述流量差值小于预设最大流量波动值，则判断为不存在流量波动，否则判断为存在流量波动。

也就是说，流量轻微波动可以通过测试得到大致的波动范围，进而得到一个预设最大流量波动值δ，通过比对p1和p2的差值即可确定是否为流量波动。

本申请实施例还提供了一种呼吸触发转换装置，如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种呼吸触发转换装置的示意图，该装置包括：

采集单元101，用于采集用户呼吸的流量数据，由于采集的是数据量庞大的离散的数据，其中往往还夹杂着大量噪声干扰，因此可以在其中设置滤波模块对数据进行滤波，得到平稳光滑的流量数据；

平均值计算单元102，用于以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点，由于采样数据较多，而通常不需要用到全部数据，因此可以抛弃部分重复的且利用价值较低的数据，按一定时间间隔求出间隔内的数据的平均值，将每个平均值作为触发输入点；

斜率值计算单元103，用于计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值，假如以p1和p2命名连续输入的两个流量值，输入p1时，将p1与其之前的5个数据点与p1一起，组成一个向量P1，并利用线性拟合公式求出该向量P1的方向，之后对p2做同样的操作，就得到了相邻的两个触发输入点的斜率值P1和P2，其中，取点数也并不仅限于5个，还可以更多或更少，此处并不做限制；

流量回弹判断单元104，用于如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹，其中，假如得到的向量P1和P2对应的方向斜率分别为m1和m2，如果m2为正数且m1为负数，或者m2为负数且m1为正数，则可能是处于触发的阶段，但是这里并不能基于该结论定出准确结论，而是需要辨别这种斜率值异号是否由呼气时的流量回弹干扰所引起，因此设置该流量回弹判断单元；

呼吸触发转换单元105，用于如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换，在呼气时，由于无创呼吸机有呼气末正压的存在，呼气结束时，呼吸机内部的压力会使得气流快速回升，这一阶段的流量斜率的表现与吸气初基本一致，所以这方面因素容易造成呼吸触发转换的误判。因此，为了避免误判，只有在判定确实不存在流量回弹之后，才能进行呼吸触发转换操作。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述呼吸触发转换方法及装置，能够提升呼吸机在病人自主呼吸时的跟随能力，提升呼吸机判断病人自主呼吸的准确度，算法也简单。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种呼吸触发转换方法，其特征在于，包括：

采集用户呼吸的流量数据；

以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点；

计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值；

如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹；

如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换。

2.根据权利要求1所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，所述如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换包括：

如果后一个触发输入点的斜率值为正值，且前一个触发输入点的斜率值为负值，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行由呼气转换为吸气；

或者，如果后一个触发输入点的斜率值为负值，且前一个触发输入点的斜率值为正值，则辨别是否存在流量回弹，如果不存在流量回弹，则进行由吸气转换为呼气。

3.根据权利要求2所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，所述以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点包括：

以5ms至100ms的时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点。

4.根据权利要求3所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，所述辨别是否存在流量回弹包括：

在吸气时记录流量最高点，在呼气时记录流量最低点，将所述流量最高点和所述流量最低点的流量之和除以1至10，作为本次呼吸波形的中值，如果在呼气过程中达到了最低点，而在流量没有恢复到本次呼吸波形的中值之前，则辨别为存在流量回弹。

5.根据权利要求1-4任一项所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，所述计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值包括：

将前一个所述触发输入点与其之前的2个至10个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值；

将后一个所述触发输入点与其之前的2个至10个数据点进行线性拟合并求出拟合后的向量的斜率值。

6.根据权利要求1所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，所述采集用户呼吸的流量数据包括：

利用流量传感器以300Hz至2000Hz的采样频率采集用户呼吸的流量数据。

7.根据权利要求6所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，所述采集用户呼吸的流量数据之后还包括：

利用中值或滑动平均滤波器对所述流量数据进行滤波。

8.根据权利要求1所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，在所述辨别是否存在流量回弹之后，还包括：

辨别是否存在风机控制输出突变导致的流量波动。

9.根据权利要求8所述的呼吸触发转换方法，其特征在于，所述辨别是否存在风机控制输出突变导致的流量波动包括：

计算所述后一个触发点和所述前一个触发点的流量差值，如果所述流量差值小于预设最大流量波动值，则判断为不存在流量波动，否则判断为存在流量波动。

10.一种呼吸触发转换装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集用户呼吸的流量数据；

平均值计算单元，用于以预设时间间隔对所述流量数据计算平均值，将所述平均值作为触发输入点；

斜率值计算单元，用于计算相邻的两个所述触发输入点的斜率值；

流量回弹判断单元，用于如果后一个触发输入点的斜率值与前一个触发输入点的斜率值异号，则辨别是否存在流量回弹；

呼吸触发转换单元，用于如果不存在流量回弹，则进行呼吸触发转换。