CN109011063A - 一种呼吸支持设备降压控制方法及呼吸支持设备 - Google Patents

一种呼吸支持设备降压控制方法及呼吸支持设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种呼吸支持设备降压控制方法及采用这种控制方法的呼吸支持设备，控制方法包括以下步骤：(1)根据用户生理特征预先确定一个压力下降的时间T，让压力差在T时间内从PS下降到0；(2)将降压时间T划分为三段：密集刹车段，稀疏刹车段以及缓冲段，分别进行降压。本技术方案能够在保证不会降压过头的前提下尽快降压，并且能够配合用户的生理特征提供更好的用户体验。

Description

一种呼吸支持设备降压控制方法及呼吸支持设备
技术领域
本发明涉及呼吸支持设备技术领域，尤其涉及一种呼吸支持设备降压控制方法及采用这种降压控制方法的呼吸支持设备。
背景技术
呼吸支持设备如呼吸机在使用过程中会有压力的上升和下降，在吸气时呼吸支持设备加快电机的转速，使得压力上升，在呼气的时候降低电机的转速，使得压力下降。
在呼气降低电机转速的时候，用户体验要求电机能够尽快降速使得压力快速下降，同时还要在降压到特定压力后使得输出的压力稳定在一个固定数值的范围内，但是电机转速变化到压力发生变化有延迟，因此如果在到达预定压力值的时候才停止降低转速就会产生如图1所示压力下降过多的现象，而如果过早停止降低转速则会导致压力还未达到预定值，从而影响用户体验。
在呼吸支持设备使用过程中，不同的用户会有不同的压力需求，有的要求4-12cmH2O，有的要求6-8cmH2O，我们将吸气压力和呼气压力之间的差值称为压力差PS。对于呼吸支持设备而言，压力差越大电机转速降低时间越长，压力差越小，压力下降过多的可能性就会越高，因此对于不同的压力差，需要制定出不同的压力下降控制算法。另外，由于每个人的气道阻力，肺顺应性都不同，因此可能对压力变化的耐受程度会有不同，在压力下降过程中也要注意用户的生理特征，更好的配合用户才能提供更好的用户体验。
专利文献CN107050595A公开了一种呼吸支持设备压力控制方法，其公开了在压力以较快的速度升压或降压到特定压力后，利用匀速阶段及减速阶段进行缓冲，给用户提供较佳的使用舒适度，但这种方案降压速度过慢，且没有考虑用户的生理特征，影响用户体验。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种呼吸支持设备降压控制方法，在避免压力下降过多的前提下尽快降压，并且能够配合用户的生理特征提供更好的用户体验。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种呼吸支持设备降压控制方法，其包括步骤：(1)根据用户生理特征预先确定一个压力下降时间T，让压力差在T时间内从PS下降到0；(2)将降压时间T划分为三段：转速密集降低段、转速稀疏降低段以及缓冲段，在这三段时间内分别进行电机转速的下降。
其中，时间T的确定过程如下：根据事先输入的患者的病症来给出一个基本压力下降时间T0，在用户使用的过程中，不断的分析用户每次呼吸的特征，根据用户的呼吸特征来调整压力下降时间。
其中，用户的呼吸特征包括：用户每次呼吸的呼气潮气量，用户每次呼吸达到呼吸波形波谷的耗时，用户每次呼吸的流量最小值。
其中，计算呼气潮气量的公式为：Ve＝∫|Q-L|dt，其中Q表示实时流量，L表示漏气量，积分时间即为图2中阴影部分对应的时间。
优选地，在每次呼吸都获取这三项数据之后，呼吸支持设备以每n分钟内的全部呼吸数据作为一次分析源，分别计算出这三项的平均值，记为ATd，AVe和AM，分别对应平均到达波谷耗时，平均呼气潮气量和平均流量最小值，n＝2-5。在得到这些数据后，将这些数据与标准数值进行比较，当其中两项超过或小于标准数值的m％以上的时候，调整降压时长T＝T±50ms，直至三项指标中至少两项不超过或不小于标准数值的m％，m＝5-20。具体的标准数值由医生或专业人员根据临床需求以及用户的自身情况自定义，并在每次使用前输入到呼吸支持设备系统中。
优选地，所述转速密集降低段从降压开始到压力下降1/3压力差PS处；所述转速稀疏降低段从所述转速密集降低段结束开始，到压力下降2/3PS-1；缓冲段从所述转速稀疏降低段结束后开始，到压力下降1cmH2O。这样对于一个压力差PS来说，就分为了三部分：(EPAP+PS，EPAP+2/3PS)，(EPAP+2/3PS，EPAP+1)，(EPAP+1,EPAP)。其中EPAP表示降压需要达到的设定压力值。
优选地，呼吸支持设备在所述转速密集降低段采用每30ms降低转速5ms的策略，直到输出的压力值变为2/3PS，所述转速稀疏降低段改为每50ms降低转速2ms的策略，直到EPAP+1。最后缓冲段1cmH2O采用比例、积分、微分控制(PID)方式调节。
优选地，在上述过程中，密集降压段总耗时记为T1，稀疏降压段总耗时记为T2，在10次呼吸的过程中，记录T1+T2的平均值，当3/4T<T1+T2平均值<T时，则表示转速降低策略符合要求，否则呼吸支持设备将进行策略调整。对于T1+T2平均值<3/4T的情况，说明转速降低太快，将所述转速密集降低段的每次降压间隔从30ms调整为30ms+k*M，所述转速稀疏降低段的降压间隔调整为50ms+k*N，通常M取2ms，N取1ms。k表示调整系数，通常是每次需要调整时就累加1。对于T1+T2平均值>T的情况，则与上述过程相反，所述转速密集降低段的每次降压间隔从30ms调整为30ms-k*M，所述转速稀疏降低段的降压间隔调整为50ms-k*N。以上调整直到达到3/4T<T1+T2平均值<T的时候结束。
本发明进一步提供一种呼吸支持设备，其采用上述降压控制方法来进行降压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本技术方案能够快速降压，减少压力下降延迟，而且能够在降压后使得输出的压力稳定在一个固定数值的范围内，避免出现压力下降过多的现象，此外，能够配合用户的生理特征提供更好的用户体验，给用户提供较佳的使用舒适度。
附图说明
图1为现有技术中呼吸支持设备压力下降示意图
图2为呼吸支持设备流量变化示意图
图3为本发明呼吸支持设备降压过程示意图
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的具体参数设置等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。
实施例：
呼吸支持设备通过事先输入患者的病症来给出一个基本压力下降时间T0，如COPD(慢性阻塞性肺疾病)患者，则T0＝600ms，对于ARDS(急性呼吸窘迫综合征)患者，则T0＝200ms。
在用户使用的过程中，呼吸支持设备不断的分析用户每次呼吸的特征，来辨别用户的压力下降时间T是否需要调整，这些特征包括：用户每次呼吸的呼气潮气量，用户每次呼吸达到呼吸波形波谷的耗时，用户每次呼吸的流量最小值等。图2对这些特征进行了标注。图2中的阴影部分既是呼气潮气量。计算呼气潮气量的公式为：Ve＝∫|Q-L|dt，其中Q表示实时流量，L表示漏气量，积分时间即为阴影部分对应的时间。
在每次呼吸都获取这三项数据之后，呼吸支持设备以每3分钟内的全部呼吸数据作为一次分析源，分别计算出这三项的平均值，记为ATd，AVe和AM，分别对应平均到达波谷耗时，平均呼气潮气量和平均流量最小值。在得到这些数据后，将这些数据与标准数值进行比较，当其中两项超过或小于标准数值的10％以上的时候，调整降压时长T＝T±50ms，直至三项指标中至少两项不超过或不小于标准数值的10％。具体的标准数值由医生或专业人员根据临床需求以及用户的自身情况自定义，并在每次使用前输入到呼吸支持设备系统中。
在确定降压时长T之后，呼吸支持设备将按照以下方案进行降压。
首先，如图3所示，将降压过程划分为三段：转速密集降低段，转速稀疏降低段以及缓冲段，在这三段时间内分别进行电机转速的下降。所述转速密集降低段从降压开始到压力下降1/3压力差PS处；转速稀疏降低段从转速密集降低段结束开始，到压力下降2/3PS-1；缓冲段从转速稀疏降低段结束后开始，到压力下降1cmH2O。这样对于一个压力差PS来说，就分为了三部分：(EPAP+PS，EPAP+2/3PS)，(EPAP+2/3PS，EPAP+1)，(EPAP+1,EPAP)。其中EPAP表示降压需要达到的设定压力值。
接下来，呼吸支持设备在转速密集降低段采用每30ms降低转速5ms的策略，直到输出的压力值变为2/3PS，转速稀疏降低段改为每50ms降低转速2ms的策略，直到EPAP+1，最后缓冲段1cmH2O采用PID调节。在上述过程中，密集段总耗时记为T1。转速稀疏降低段总耗时记为T2，在10次呼吸的过程中，记录T1+T2的平均值，当3/4T<T1+T2平均值<T时，则表示降压策略符合要求，否则呼吸支持设备将进行策略调整。对于T1+T2平均值<3/4T的情况，说明降压太快，将转速密集降低段的每次降压间隔从30ms调整为30ms+k*M，转速稀疏降低段的降压间隔调整为50ms+k*N，通常M取2ms，N取1ms。k表示调整系数，通常是每次需要调整时就累加1。对于T1+T2平均值>T的情况，则与上述过程相反，转速密集降低段的每次降压间隔从30ms调整为30ms-k*M，转速稀疏降低段的降压间隔调整为50ms-k*N。以上调整直到达到3/4T<T1+T2平均值<T的时候结束。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)根据用户生理特征预先确定一个压力下降时间T，让压力差在T时间内从PS下降到0；
(2)将降压时间T划分为三段：转速密集降低段、转速稀疏降低段以及缓冲段，在这三段时间内分别进行电机转速的下降。
2.根据权利要求1所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，时间T的确定过程如下：根据事先输入的患者的病症来给出一个基本压力下降时间T0，在用户使用的过程中，不断的分析用户每次呼吸的特征，根据用户的呼吸特征来调整压力下降时间。
3.根据权利要求2所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，用户的呼吸特征包括：用户每次呼吸的呼气潮气量，用户每次呼吸达到呼吸波形波谷的耗时以及用户每次呼吸的流量最小值。
4.根据权利要求3所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，计算呼气潮气量的公式为：Ve＝∫|Q-L|dt，其中Q表示实时流量，L表示漏气量，积分时间为呼吸支持设备流量等于漏气量的两个时间点之间的时间。
5.根据权利要求3所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，在每次呼吸都获取这三项数据之后，呼吸支持设备以每n分钟内的全部呼吸数据作为一次分析源，分别计算出这三项的平均值，记为ATd，AVe和AM，分别对应平均到达波谷耗时，平均呼气潮气量和平均流量最小值；在得到这些数据后，将这些数据与标准数值进行比较，当其中两项超过或小于标准数值的m％以上的时候，调整降压时长T＝T±50ms，直至三项指标中至少两项不超过或不小于标准数值的m％，m＝5-20。
6.根据权利要求5所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，n＝2-5。
7.根据权利要求1所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，所述转速密集降低段从降压开始到压力下降1/3压力差PS处；稀疏刹车段从所述转速密集降低段结束开始，到压力下降2/3PS-1；缓冲段从稀疏刹车段结束后开始，到压力下降1cmH2O。
8.根据权利要求7所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，呼吸支持设备在所述转速密集降低段采用每30ms降低转速5ms的策略，直到输出的压力下降1/3PS，然后在所述转速稀疏降低段改为每50ms降低转速2ms的策略，直到压力下降2/3PS-1，最后所述缓冲段采用PID调节。
9.根据权利要求8所述的呼吸支持设备降压控制方法，其特征在于，所述转速密集降低段总耗时记为T1，所述转速稀疏降低段总耗时记为T2，在10次呼吸的过程中，记录T1+T2的平均值，对于T1+T2平均值<3/4T的情况，将所述转速密集降低段的每次刹车间隔从30ms调整为30ms+k*M，所述转速稀疏降低段的刹车间隔调整为50ms+k*N，k表示调整系数，通常是每次需要调整时就累加1；对于T1+T2平均值>T的情况，所述转速密集降低段的每次刹车间隔从30ms调整为30ms-k*M，所述转速稀疏降低段的刹车间隔调整为50ms-k*N；以上调整直到达到3/4T<T1+T2平均值<T的时候结束；其中M为2ms，N为1ms。
10.一种呼吸支持设备，其特征在于，其采用权利要求1-9所述的降压控制方法来进行降压。
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