CN106540363B - 识别呼吸转换的方法及呼吸机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种识别呼吸转换的方法及呼吸机，该方法包括：采集流量数据及压力数据；截取同一时段的流量数据及压力数据，计算所截取的流量数据的二阶导；若在第一时间段内二阶导处于以0为中点的范围，则以同一周期内第一时间段之前的时间为第二时间段，以同一周期内第一时间段之后的时间为第三时间段，计算第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导；若连续预设个周期内第二时间段对应的一阶导均小于第三时间段对应的一阶导，则获取第三时间段内压力数据的一阶导；若第三时间段内压力数据的一阶导小于0，则以流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点。本发明通过对流量和压力的双重判断来准确判定用户的呼吸动作。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种识别呼吸转换的方法及呼吸机。
背景技术
目前有很多关于呼吸机如何判断用户呼吸动作的方法，如伟康的图形触发、容积触发、阈值撤换及图形撤换等。呼吸机在辨别出用户的呼吸动作后，如果是吸气动作，则提供一个较高的IPAP压力，以便用户能够吸入足量的气体，如果是呼气动作，则压力从IPAP下降到EPAP，以便用户能够顺利呼出气体。
由于传统的判断用户呼吸动作的方法多是通过用户呼吸时的气流变化进行判定，然后在判定后调整呼吸机的压力来帮助用户呼吸，在判断时仅依靠单一的因素，不全面，导致用户呼吸动作的判断不准确，容易在使用时引起用户的不适感，用户体验不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种识别呼吸转换的方法及呼吸机，旨在通过对流量和压力的双重判断来准确判定用户的呼吸动作，准确识别出用户的呼吸转换时机，确保呼吸机触发的及时性。
为实现上述目的，本发明提供一种识别呼吸转换的方法，所述识别呼吸转换的方法包括：
S1，采集呼吸机的流量数据及压力数据；
S2，以预设的周期时间截取同一时段的流量数据及压力数据，计算所截取的流量数据的二阶导；
S3，若在第一时间段内所述二阶导处于以0为中点的范围，则以同一周期内所述第一时间段之前的时间为第二时间段，以同一周期内所述第一时间段之后的时间为第三时间段，计算所述第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导；
S4，若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均小于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
S5，若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点。
优选地，所述步骤S3之后还包括：
S6，若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均大于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
S7，若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机撤换拐点的时间点。
优选地，所述二阶导处于以0为中点的范围为[-0.1，0.1]。
优选地，所述步骤S2包括：以时间窗截取同一时段的流量数据及压力数据，所述时间窗的周期时间为200ms。
优选地，所述步骤S4之后包括：若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0或者维持不变，则判定该周期内无触发拐点；
所述步骤S6之后包括：若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0或者维持不变，则判定该周期内无撤换拐点。
为实现上述目的，本发明还提供一种基于上述的识别呼吸转换的方法的呼吸机，所述呼吸机包括：
采集模块，用于采集呼吸机的流量数据及压力数据；
第一计算模块，用于以预设的周期时间截取同一时段的流量数据及压力数据，计算所截取的流量数据的二阶导；
第二计算模块，用于若在第一时间段内所述二阶导处于以0为中点的范围，则以同一周期内所述第一时间段之前的时间为第二时间段，以同一周期内所述第一时间段之后的时间为第三时间段，计算所述第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导；
第一获取模块，用于若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均小于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
第一处理模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点。
优选地，所述呼吸机还包括：
第二获取模块，用于若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均大于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
第二处理模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机撤换拐点的时间点。
优选地，所述二阶导处于以0为中点的范围为[-0.1，0.1]。
优选地，所述第一计算模块具体用于以时间窗截取同一时段的流量数据及压力数据，所述时间窗的周期时间为200ms。
优选地，所述呼吸机还包括：第一判定模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0或者维持不变，则判定该周期内无触发拐点；第二判定模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0或者维持不变，则判定该周期内无撤换拐点。
本发明的有益效果是：本发明在采集呼吸机的流量数据及压力数据后，周期性地截取流量数据及压力数据，通过流量数据的二阶导来寻找用户的吸气拐点或者呼气拐点，并在寻找到拐点之后，判断出现拐点的流量数据的前后变化情况，以便再次确定吸气拐点或者呼气拐点，然后通过同时段的压力数据的一阶导判断呼吸机的压力状态，以此来最终确定呼吸机的触发拐点，即本发明通过对流量和压力的双重判断来准确判定用户的呼吸动作，能够准确识别出用户的呼吸转换时机，确保呼吸机触发的及时性。
附图说明
图1为本发明识别呼吸转换的方法第一实施例的流程示意图；
图2为以预设的周期时间截取流量数据的坐标示意图；
图3为本发明识别呼吸转换的方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明呼吸机第一实施例的结构示意图；
图5为本发明呼吸机第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，图1为本发明识别呼吸转换的方法一实施例的流程示意图，该识别呼吸转换的方法包括以下步骤：
步骤S1，采集呼吸机的流量数据及压力数据；
呼吸机在出气口的位置上有一个压力传感器，一个流量传感器，分别采集压力数据和流量数据，采样频率为200HZ。由传感器直接采集的数据通常还混杂着许多噪声，因此需要用一个低通滤波器滤除噪声。在将传感器的数据滤除噪声后，得到的通常是一条光滑的曲线，这样能够避免由于噪声带来的误差引发判断上的失误。
步骤S2，以预设的周期时间截取同一时段的流量数据及压力数据，计算所截取的流量数据的二阶导；
本实施例中，预设的周期时间优选为200ms，在截取流量数据及压力数据时，优选地以时间窗的方式进行截取，例如以滑动时间窗进行截取。如图2所示，以预设的周期时间截取B点到A流量数据，在该周期内，如果用户是吸气状态，则流量曲线具有一个快速上升的过程，为曲线BCA；如果用户是呼气状态，则流量曲线上升趋势会较为平缓，为曲线BDA。在判断用户呼吸转换后才能触发呼吸机，其中，需要首先确定拐点，然后判断拐点的类型，对于吸气状态，对应的拐点为触发拐点，对于呼气状态，对应的拐点为撤换拐点。为了确定拐点，首先需要计算所截取的流量数据的二阶导，通过判断二阶导是否为0来判断拐点的有无。
步骤S3，若在第一时间段内所述二阶导处于以0为中点的范围，则以同一周期内所述第一时间段之前的时间为第二时间段，以同一周期内所述第一时间段之后的时间为第三时间段，计算所述第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导；
本实施例中，将该周期时间依次划分为第二时间段、第一时间段及第三时间段，即第一时间段为该周期中的中间时间段，三个时间段的时间大小相差不大，可以在流量数据的二阶导为0的情况出现后再划分这三个时间段。如果在第一时间段内流量数据的二阶导出现为0的情况，理论认为应当是流量数据的二阶导为0，考虑到工程中数据误差的存在，可以认为在第一时间段内流量数据的二阶导处于以0为中点的范围，优选地，二阶导处于以0为中点的范围为[-0.1，0.1]。
如果在第一时间段内流量数据的二阶导处于以0为中点的范围，计算第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导，通过流量数据的一阶导来判断流量的变化情况。
步骤S4，若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均小于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
如果连续预设个周期内流量数据的第二时间段对应的一阶导均小于第三时间段对应的一阶导，优选地，连续2个周期内流量数据的第二时间段对应的一阶导均小于第三时间段对应的一阶导，即流量数据呈现上升的状态，则获取第三时间段内压力数据的一阶导，具体地，可以先对第三时间段内压力数据进行线性拟合，然后再计算一阶导，通过压力数据的一阶导来判断呼吸机的压力变化情况。
步骤S5，若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点。
本实施例中，如果第三时间段内压力数据的一阶导小于0，即第三时间段内呼吸机的压力呈现压力减小的状态，需要对呼吸机进行触发，以便将呼吸机的压力提升，帮助用户进行吸气，这时以流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点，通过呼吸机触发拐点的时间点可以控制呼吸机的触发时机。
与现有技术相比，本实施例在采集呼吸机的流量数据及压力数据后，周期性地截取流量数据及压力数据，通过流量数据的二阶导来寻找用户的吸气拐点或者呼气拐点，并在寻找到拐点之后，判断出现拐点的流量数据的前后变化情况，以便再次确定吸气拐点或者呼气拐点，然后通过同时段的压力数据的一阶导判断呼吸机的压力状态，以此来最终确定呼吸机的触发拐点，即本实施例通过对流量和压力的双重判断来准确判定用户的呼吸动作，能够准确识别出用户的呼吸转换时机，确保呼吸机触发的及时性，提高用户在使用呼吸机时的舒适感。
在一优选的实施例中，如图3所示，在上述图1的实施例的基础上，在上述步骤S3之后还包括：
S6，若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均大于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
S7，若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机撤换拐点的时间点。
本实施例进一步确定呼吸机的撤换拐点：即在第一时间段内流量数据的二阶导处于以0为中点的范围(也可理解为流量数据的二阶导出现为0的情况)时，计算第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导，通过流量数据的一阶导来判断流量的变化情况。
若连续预设个周期内第二时间段对应的一阶导均大于第三时间段对应的一阶导，优选地，连续2个周期内流量数据的第二时间段对应的一阶导均大于第三时间段对应的一阶导，即流量数据呈现下降的状态，则获取第三时间段内压力数据的一阶导，具体地，可以先对第三时间段内压力数据进行线性拟合，然后再计算一阶导，通过压力数据的一阶导来判断呼吸机的压力变化情况。
本实施例中，如果第三时间段内压力数据的一阶导大于0，即第三时间段内呼吸机的压力呈现压力变大的状态，需要对呼吸机进行撤换，以便将呼吸机的压力降低，帮助用户进行呼气，这时以流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机撤换拐点的时间点，通过呼吸机撤换拐点的时间点可以控制呼吸机的撤换时机。
在一优选的实施例中，在上述图3的实施例的基础上，在上述步骤S4之后还包括：若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0或者维持不变，则判定该周期内无触发拐点；在述步骤S6之后包括：若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0或者维持不变，则判定该周期内无撤换拐点。
其中，压力数据的一阶导大于0时，则呼吸机压力处于提升阶段，如果压力数据的一阶导维持不变时，则呼吸机压力处于压力不变的状态或者用户处于屏息的状态，如果压力数据的一阶导小于0时，则呼吸机压力处于变小状态。如果第三时间段内压力数据的一阶导大于0或者维持不变，则该周期内无触发拐点，如果第三时间段内压力数据的一阶导小于0或者维持不变，则该周期内无撤换拐点。
如图4所示，图4为本发明呼吸机第一实施例的结构示意图，该呼吸机包括：
采集模块101，用于采集呼吸机的流量数据及压力数据；
呼吸机在出气口的位置上有一个压力传感器，一个流量传感器，分别采集压力数据和流量数据，采样频率为200HZ。由传感器直接采集的数据通常还混杂着许多噪声，因此需要用一个低通滤波器滤除噪声。在将传感器的数据滤除噪声后，得到的通常是一条光滑的曲线，这样能够避免由于噪声带来的误差引发判断上的失误。
第一计算模块102，用于以预设的周期时间截取同一时段的流量数据及压力数据，计算所截取的流量数据的二阶导；
本实施例中，预设的周期时间优选为200ms，在截取流量数据及压力数据时，优选地以时间窗的方式进行截取，例如以滑动时间窗进行截取。如图2所示，以预设的周期时间截取B点到A流量数据，在该周期内，如果用户是吸气状态，则流量曲线具有一个快速上升的过程，为曲线BCA；如果用户是呼气状态，则流量曲线上升趋势会较为平缓，为曲线BDA。在判断用户呼吸转换后才能触发呼吸机，其中，需要首先确定拐点，然后判断拐点的类型，对于吸气状态，对应的拐点为触发拐点，对于呼气状态，对应的拐点为撤换拐点。为了确定拐点，首先需要计算所截取的流量数据的二阶导，通过判断二阶导是否为0来判断拐点的有无。
第二计算模块103，用于若在第一时间段内所述二阶导处于以0为中点的范围，则以同一周期内所述第一时间段之前的时间为第二时间段，以同一周期内所述第一时间段之后的时间为第三时间段，计算所述第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导；
本实施例中，将该周期时间依次划分为第二时间段、第一时间段及第三时间段，即第一时间段为该周期中的中间时间段，三个时间段的时间大小相差不大，可以在流量数据的二阶导为0的情况出现后再划分这三个时间段。如果在第一时间段内流量数据的二阶导出现为0的情况，理论认为应当是流量数据的二阶导为0，考虑到工程中数据误差的存在，可以认为在第一时间段内流量数据的二阶导处于以0为中点的范围，优选地，二阶导处于以0为中点的范围为[-0.1，0.1]。
如果在第一时间段内流量数据的二阶导处于以0为中点的范围，计算第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导，通过流量数据的一阶导来判断流量的变化情况。
第一获取模块104，用于若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均小于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
如果连续预设个周期内流量数据的第二时间段对应的一阶导均小于第三时间段对应的一阶导，优选地，连续2个周期内流量数据的第二时间段对应的一阶导均小于第三时间段对应的一阶导，即流量数据呈现上升的状态，则获取第三时间段内压力数据的一阶导，具体地，可以先对第三时间段内压力数据进行线性拟合，然后再计算一阶导，通过压力数据的一阶导来判断呼吸机的压力变化情况。
第一处理模块105，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点。
本实施例中，如果第三时间段内压力数据的一阶导小于0，即第三时间段内呼吸机的压力呈现压力减小的状态，需要对呼吸机进行触发，以便将呼吸机的压力提升，帮助用户进行吸气，这时以流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点，通过呼吸机触发拐点的时间点可以控制呼吸机的触发时机。
在一优选的实施例中，如图5所示，在上述图4的实施例的基础上，该呼吸机还包括：
第二获取模块106，用于若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均大于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；第二处理模块107，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机撤换拐点的时间点。
本实施例进一步确定呼吸机的撤换拐点：即在第一时间段内流量数据的二阶导处于以0为中点的范围(也可理解为流量数据的二阶导出现为0的情况)时，计算第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导，通过流量数据的一阶导来判断流量的变化情况。
若连续预设个周期内第二时间段对应的一阶导均大于第三时间段对应的一阶导，优选地，连续2个周期内流量数据的第二时间段对应的一阶导均大于第三时间段对应的一阶导，即流量数据呈现下降的状态，则获取第三时间段内压力数据的一阶导，具体地，可以先对第三时间段内压力数据进行线性拟合，然后再计算一阶导，通过压力数据的一阶导来判断呼吸机的压力变化情况。
本实施例中，如果第三时间段内压力数据的一阶导大于0，即第三时间段内呼吸机的压力呈现压力变大的状态，需要对呼吸机进行撤换，以便将呼吸机的压力降低，帮助用户进行呼气，这时以流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机撤换拐点的时间点，通过呼吸机撤换拐点的时间点可以控制呼吸机的撤换时机。
在一优选的实施例中，在上述图5的实施例的基础上，呼吸机还包括：第一判定模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0或者维持不变，则判定该周期内无触发拐点；第二判定模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0或者维持不变，则判定该周期内无撤换拐点。
其中，压力数据的一阶导大于0时，则呼吸机压力处于提升阶段，如果压力数据的一阶导维持不变时，则呼吸机压力处于压力不变的状态或者用户处于屏息的状态，如果压力数据的一阶导小于0时，则呼吸机压力处于变小状态。如果第三时间段内压力数据的一阶导大于0或者维持不变，则该周期内无触发拐点，如果第三时间段内压力数据的一阶导小于0或者维持不变，则该周期内无撤换拐点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种呼吸机，其特征在于，所述呼吸机包括：
采集模块，用于采集呼吸机的流量数据及压力数据；
第一计算模块，用于以预设的周期时间截取同一时段的流量数据及压力数据，计算所截取的流量数据的二阶导；
第二计算模块，用于若在第一时间段内所述二阶导处于以0为中点的范围，则以同一周期内所述第一时间段之前的时间为第二时间段，以同一周期内所述第一时间段之后的时间为第三时间段，计算所述第二时间段及第三时间段流量数据的一阶导；
第一获取模块，用于若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均小于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
第一处理模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机触发拐点的时间点。
2.根据权利要求1所述的呼吸机，其特征在于，所述呼吸机还包括：
第二获取模块，用于若连续预设个周期内所述第二时间段对应的一阶导均大于所述第三时间段对应的一阶导，则获取所述第三时间段内压力数据的一阶导；
第二处理模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0，则以所述流量数据的二阶导为0时对应的时间点为呼吸机撤换拐点的时间点。
3.根据权利要求1或2所述的呼吸机，其特征在于，所述二阶导处于以0为中点的范围为[-0.1，0.1]。
4.根据权利要求1或2所述的呼吸机，其特征在于，所述第一计算模块具体用于以时间窗截取同一时段的流量数据及压力数据，所述时间窗的周期时间为200ms。
5.根据权利要求2所述的呼吸机，其特征在于，所述呼吸机还包括：第一判定模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导大于0或者维持不变，则判定该周期内无触发拐点；第二判定模块，用于若所述第三时间段内压力数据的一阶导小于0或者维持不变，则判定该周期内无撤换拐点。
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