CN107029326A - 一种用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法 - Google Patents

一种用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法 Download PDF

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杨吉
朱昱
王文彬
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Abstract

本发明涉及一种用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，MCU根据递推法采集正压通气治疗机流量数据，并计算气体流量变化量；根据患者当前的呼吸状态，调整呼吸机压力状态。本发明不受基础气流的影响，在基础气流测量不准确时也可以得到准确的呼吸信号判定；算法简单，响应速度快；判定阀值可调，不同患者使用的时都可以得到最适合自己的参数。

Description

一种用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法
技术领域
本发明涉及无创呼吸机领域，具体地说是一种用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法。
背景技术
随着无创呼吸机技术的发展，患者使用过程中的舒适性成为衡量产品品质的一个重要指标。双水平无创呼吸机因为具有不同的吸气相和呼气相压力，在保证患者吸气时可以获取足够气量在呼吸时只需使用较小的治疗压力，即可达到治疗效果，大大提高了患者使用呼吸机过程中的舒适度。双水平无创呼吸机的压力切换与患者的呼吸高度同步时患者才可以获得高度的舒适感受。因此对患者呼吸信号的检测就显得尤为重要。通过准确的呼吸信号检测还可以获取患者的吸呼比,潮气量,呼吸频率等参数，如何快速准确的检测患者的呼吸变化一直以来就是双水平无创呼吸机的设计重点。
现有呼吸信号检测的方法大多数都是基于气路内的基础气流(即患者佩戴面罩后没有呼/吸行为时气路内的流量)进行分析的算法,因此在基础气流测量不准确或吸气发生的瞬间流量低于基础流量时会造成呼/吸判定的延迟。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于正压通气治疗机的不需要根据气路内基础气流进行分析的呼吸信号判定算法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，包括以下步骤：
步骤1：MCU根据递推法采集正压通气治疗机流量数据，并计算气体流量变化量；
步骤2：根据患者当前的呼吸状态，调整呼吸机压力状态。
所述递推法为：在采集到最近一次气体流量采样数据时，将距现在时刻最远的一次气体流量采样数据舍弃，使采集到的数据为最近时间段的气体流量采样数据。
所述气体流量变化量为
其中，Flow为MCU采集到的实时气体流量；T为采集Flow的时刻；△Flow为最近5次的气体流量变化量，n取0、1、2、3。
所述根据患者当前的呼吸状态，调整呼吸机压力状态包括以下步骤：
当患者为呼气状态时，如果气体流量变化量大于吸气阈值，则判定患者有吸气动作，呼吸机压力从呼气压切换为吸气压，并记录相关吸气数据；
当患者为吸气状态时，如果气体流量变化量小于呼气阈值，则判定患者有呼气动作，呼吸机压力从吸气压切换为呼气压，并记录相关呼气数据。
所述吸气阈值为吸气触发灵敏度值，患者可根据需要调节。
所述呼气阈值为呼气触发灵敏度值，患者可根据需要调节。
所述相关吸气数据包括吸气时间和吸气潮气量。
所述相关呼气数据包括呼气时间和呼气潮气量。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明不受基础气流的影响,在基础气流测量不准确时也可以得到准确的呼吸信号判定；
2.本发明算法简单，响应速度快；
3.本发明判定阀值可调，不同患者使用的时都可以得到最适合自己的参数。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的系统结构图；
图3是本发明的呼吸信号触发点示意图；
图4是本发明的实例分析图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明的方法流程图。患者未进行呼吸时气路内的气流为一恒定气流(流量恒定)。当患者吸气时气路内流量发生改变,当流量变化量在一定时间内大于吸气阈值ThresholdIn时，则系统判定患者有吸气动作,呼吸机的压力从呼气压转为吸气压。此时呼吸机开始记录吸气时间,和吸气潮气量。吸气阈值ThresholdIn会预设不同的值供患者选择。对于患者来说即是吸气触发灵敏度。用户可以根据不同的档位设定获取自己需要的吸气阈值ThresholdIn。在吸气转呼气时MCU会将流量变化量与呼气阈值ThresholdEx进行比较,当流量变化量小于呼气阈值ThresholdEx则呼吸机会判定患者有呼气动作。呼吸机的压力会从吸气压力转为呼气压力。结束吸气时间,吸气潮气量的记录。开始呼气潮气量与呼气时间的记录。当再患者次吸气时结束呼气潮气量与呼气时间的记录。根据已记录的一个呼吸周期的时间(吸气时间+呼气时间)计算出呼吸频率和吸呼比。同吸气阀值ThresholdIn一样，呼气阈值ThresholdEx也为可调节的灵敏度。本算法流量变化量计算公式为：
其中，Flow为MCU采集到的实时气体流量；△Flow为最近5次的气体流量变化量，n取0、1、2、3。
一般情况下计算流量变化量都会采用最近5次流量采样的数据,使用递推法在最新的数据到来时将距现在时刻最远的一次数据舍弃。
如图2所示为本发明的系统结构图。MCU控制风机运转从而产生气流,压力传感器与流量传感器对气路内的气体流量和压力进行反馈。患者通过管路,面罩与呼吸机连接。
如图3所示为本发明的呼吸信号触发点示意图，如图4所示为本发明的实例分析图。可以看到因为上一个呼吸周期呼气的作用流量下降到基础线之下(图4的T0时刻)。随着患者呼气的结束与呼吸机风机的转速提升,流量也逐渐提升(T0-T9时刻)。在T10时刻患者吸气,流量上升速度加快。T14时刻5个采样周期内的△Flow>ThresholdIn因此判断患者开始吸气。通过图3我们可以看到,吸气触发点在基础气流以下。其它算法分析时一般都会检测流量是否大于基础气流+触发阈值才会进行触发。因此在基础气流以上才时会判定触发。本发明未使用基础气流做分析,因此可以更快的响应患者的吸气信号。

Claims (8)

1.一种用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：MCU根据递推法采集正压通气治疗机流量数据，并计算气体流量变化量；
步骤2：根据患者当前的呼吸状态，调整呼吸机压力状态。
2.根据权利要求1所述的用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于：所述递推法为：在采集到最近一次气体流量采样数据时，将距现在时刻最远的一次气体流量采样数据舍弃，使采集到的数据为最近时间段的气体流量采样数据。
3.根据权利要求1所述的用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于：所述气体流量变化量为
其中，Flow为MCU采集到的实时气体流量；T为采集Flow的时刻；△Flow为最近5次的气体流量变化量，n取0、1、2、3。
4.根据权利要求1所述的用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于：所述根据患者当前的呼吸状态，调整呼吸机压力状态包括以下步骤：
当患者为呼气状态时，如果气体流量变化量大于吸气阈值，则判定患者有吸气动作，呼吸机压力从呼气压切换为吸气压，并记录相关吸气数据；
当患者为吸气状态时，如果气体流量变化量小于呼气阈值，则判定患者有呼气动作，呼吸机压力从吸气压切换为呼气压，并记录相关呼气数据。
5.根据权利要求4所述的用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于：所述吸气阈值为吸气触发灵敏度值，患者可根据需要调节。
6.根据权利要求4所述的用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于：所述呼气阈值为呼气触发灵敏度值，患者可根据需要调节。
7.根据权利要求4所述的用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于：所述相关吸气数据包括吸气时间和吸气潮气量。
8.根据权利要求4所述的用于正压通气治疗机的呼吸信号判定算法，其特征在于：所述相关呼气数据包括呼气时间和呼气潮气量。
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