CN109303960A - 一种通气治疗设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通气治疗设备及控制方法，包括：设备本体、呼吸管路和患者接口，设备本体还包括：信号获取模块，用于获取设备本体的信号采集点的输出压力值；目标信号获取模块，获取针对患者接口端的目标压力值；计算模块，根据信号采集点的压力值与流量值，计算得到患者接口端的实际压力值；第一控制模块，根据实际压力值和目标压力值，调整设备本体的输出流量。本发明通过设备本体中信号采集点的输出参数的反馈，确定患者接口的实际压力值，并根据实际压力值与目标压力值的比较，确定患者呼吸的状态，并输出对应阈值的气流，使得患者接收到的气流的气压达到预期目标压力值范围内，达到治疗效果。

Description

一种通气治疗设备及控制方法

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种通气治疗设备及控制方法。

背景技术

在现代临床医学中，通气治疗设备在现代医学领域内占有十分重要的位置，通气治疗设备是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备，可以将纯氧与空气混合后提供给患者。

传统的通气治疗设备的治疗模式是让患者与通气治疗设备之间形成封闭气路，也就是通过患者接口(通常是通气面罩)与患者面部区域形成密封状态，患者呼出的气体通过特定气路或者专门设计的排气孔排出，使得在通气面罩和呼吸管路佩带良好的情况下，患者的排气通道是固定不变的。这种治疗模式的通气治疗设备可以直接通过监测患者端的压力，由此来控制通气治疗设备的输出压力，保持患者端的压力等于期望输出的压力值。

但当通气治疗设备用于半开放气路时，也就是患者接口和患者之间是不密封的，从通气治疗设备输出的气体可以直接从患者接口与患者鼻腔之间的间隙流出。此时，这种通气治疗设备无法直接监测或得到气路末端的压力，从而无法实现对气路末端压力的控制。

发明内容

本发明提供一种通气治疗设备及控制方法，以解决现有技术中通气治疗设备在半开放气路中，无法监测到气流末端的压力，从而无法实现对气路末端压力的控制的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，提供了一种通气治疗设备，包括：设备本体，用于输出预设压力及预设流量的气体，所述设备本体包括出气口；

呼吸管路，所述呼吸管路包括相互连通的第一端和第二端，所述呼吸管路的第一端与所述出气口连通；

患者接口，所述呼吸管路的第二端与所述患者接口连接，所述患者接口用于佩戴在患者鼻腔处，当所述患者接口佩戴在患者鼻腔时，所述患者接口与患者鼻腔之间设置有出气间隙；

其中，所述设备本体还包括：

信号获取模块，用于获取设备本体的信号采集点的输出压力值；

目标压力获取模块，获取针对所述患者接口端的目标压力值；

计算模块，根据所述信号采集点的压力值与流量值，计算得到所述患者接口端的实际压力值；

第一控制模块，根据所述实际压力值和所述目标压力值，调整所述设备本体的输出流量；

当所述实际压力值大于所述目标压力值，则降低所述设备本体的输出流量；

若所述实际压力值小于所述目标压力值，则升高所述设备本体的输出流量。

第二方面，提供了一种通气治疗装置的控制方法，通气治疗装置用于半开放气路中，所述方法包括：

获取设备本体的信号采集点的输出压力值；

获取针对所述患者接口端的目标压力值；

根据所述信号采集点的输出压力值，计算得到所述患者接口端的实际压力值；

根据所述实际压力值和所述目标压力值，调整所述设备本体的输出流量；

当所述实际压力值大于所述目标压力值，则降低所述设备本体的输出流量；

若所述实际压力值小于所述目标压力值，则升高所述设备本体的输出流量。

本发明实施例提供的通气治疗设备及控制方法，包括：设备本体、呼吸管路和患者接口，设备本体还包括：信号获取模块，用于获取设备本体的信号采集点的输出压力值；目标压力获取模块，获取针对患者接口端的目标压力值；计算模块，根据信号采集点的压力值与流量值，计算得到患者接口端的实际压力值；第一控制模块，根据实际压力值和目标压力值，调整设备本体的输出流量；当实际压力值大于目标压力值，则降低设备本体的输出流量；若实际压力值小于目标压力值，则升高设备本体的输出流量。本发明通过设备本体中信号采集点的压力值和流量值，确定患者接口的实际压力值，并根据实际压力值与目标压力值的比较，调整设备本体的输出流量，使得患者接收到的气流的气压达到预期目标压力值范围内，达到治疗效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种通气治疗设备的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种患者呼吸过程的流量-时间示意图；

图3是本发明实施例提供的一种计算模块的结构框图；

图4是本发明实施例提供的一种患者呼吸过程的流量-压降示意图；

图5是本发明实施例提供的一种通气治疗装置的控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

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作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。

下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本发明提供的一种通气治疗设备及控制方法。

参照图1，示出了本发明提供的一种通气治疗设备的结构框图，包括设备本体10，用于输出预设压力及预设流量的气体，设备本体10包括出气口；呼吸管路20，呼吸管路20包括相互连通的第一端201和第二端202，呼吸管路20的第一端201与出气口连通；患者接口30，呼吸管路20的第二端202与患者接口30连接，患者接口30用于佩戴在患者鼻腔处，当患者接口30佩戴在患者鼻腔时，患者接口30与患者鼻腔之间设置有出气间隙。

其中，通气治疗设备可应用于开放气路，也可以应用于半开放气路中，其中，半开放气路包括患者接口30佩戴在患者鼻腔处时的情况，患者接口30未佩戴在患者鼻腔处而导致患者接口30空置的状态为完全开放气路，本发明实施例可以通过患者接口30处的实际压力值与目标压力值的比较结果，对应调节设备本体10的输出流量。

另外，参照图1，患者接口30的结构包括在末端分成两个支管，分别向患者的两个鼻孔输送气体，患者接口30的末端支管的内径大于四毫米，长度大于四毫米，管壁最薄处小于0.5毫米，因为这两个支管不是吸氧管，吸氧管的流量通常只有5到15升每分钟，而这两个支管需要足够大的气流(大于60LPM)才能产生需要的正压，所以其输出流量比较大，因此比常规的吸氧管内径要粗，但是末端支管的外径也粗的话会妨碍鼻孔呼气，而且接触内壁会让患者感觉不适，所以管壁要求尽量薄，不占鼻孔的排气面积。

其中，设备本体10还包括：信号获取模块101，用于获取设备本体10的信号采集点的输出压力值和流量值。

具体的，呼吸管路20的第二端202用于输出设备本体10提供的气体，且输出气体的压力和流量可控，设备本体10内部还可以设置有风机105，风机105可以在电机的驱动下以对应的预设转速进行旋转，使得外部的空气被吸入设备本体10，并通过呼吸管路20输出不同压力和流量阈值的气流。

进一步的，信号获取模块101用于获取设备本体10中信号采集点的压力值与流量值，其中，设备本体10中的信号采集点可以为设备本体10的出风口或紧挨出风口的位置，用于进一步得到呼吸管路20的第一端201的实际输入的压力P₁或流量F₀。

目标压力获取模块102，获取针对患者接口30端的目标压力值，该目标压力值可以是根据患者的呼吸状态直接输入到通气治疗设备的压力值，也可以是通气治疗设备基于患者的一段时间的呼吸状态而自动学习得到的适合患者状态的压力值。目标压力值可以是一个具体的数值，也可以是适合患者状态的阈值。

需要说明的是，目标压力值大于0，即目标压力值大于大气压力值。目标压力值大于大气压力值，是因为该通气治疗设备用于开放气路或半开放气路中，必须保证鼻腔内保持正压力，以保证人体不会直接吸到外界气体。

在实际应用中，参照图2，示出了本发明提供的一种患者呼吸过程的流量-时间示意图，患者在使用通气治疗设备进行呼吸的过程中，其吸入气体的总流量会随时间变化，因此，对于普通的通气治疗设备，为了优化患者呼吸体验，在患者呼气和吸气过程中可以提供给患者两种不同水平的正压力，而对于高流量氧疗仪，则可以在患者吸气时提供较大流量，方便其吸入更多气体，在呼气时提供较小流量，避免对患者气路的堵塞，同时，对于高流量氧疗仪，引入了氧气供给，所以高流量氧疗仪还可以保证输出的气体中的氧气浓度恒定，以保证治疗效果稳定。

在本发明实施例中，患者在使用通气治疗设备之前，会根据自身情况，预设一个目标压力值P_t，该目标压力值P_t为理想状态下患者接口端的压力。根据设备本体10输出的气流压力P₁和气流流量F₀，则可以计算得到患者接口端的实际压力P₂的值，通过对P₂的实时监控，并将P₂与目标压力值P_t进行比较，则可以确定设备本体处于何种预设状态，即为呼气状态还是吸气状态，并根据设备本体当前的状态，控制设备本体10的风机以对应的预设转速运行，输出对应预设阈值的气流，例如，在确定患者吸气时，通气治疗设备供气系统输出略大于患者吸气量的流量，以进行辅助吸气；在确定患者呼气时，通气治疗设备供气系统输出一个较小流量，防止患者呼出的气体逆流回通气治疗设备。

需要说明的是，目标压力值P_t需为正压力值，即目标压力值P_t大于大气压力值，因为本发明实施例中，通气治疗设备使用开放气路，所以必须保证鼻腔内保持正压力，以保证人体不会直接吸到外界气体。

计算模块103，根据信号采集点的压力值与流量值，计算得到患者接口30处的实际压力值。

在本发明实施例中，呼吸管路20中的气流流动特性是一定的，根据流体的能量方程，不可压流体的管内定常流动存在以下公式：

其中U为流体的流速，p为流体的压力，ρ为流体的密度，e为流体的内能，Π为势能，const为常数，其表示，在一个流体系统中，比如气流、水流中，流速越快，流体产生的压力就越小。

另外，气流动阻力具有以下公式：

其中，F为空气阻力，ρ为流体的密度，C为阻力系数，S为迎风面积。

因此，结合上述两个公式得出的推论，不可压流体以一定流速流经长度为L，横截面积为S的管路后，压力存在如下变化：

即不可压流体的压降(压降为呼吸管路20第一端201的压力P₁减去患者接口端的值)与流速呈二次方关系，但是，气体为可压缩流体，所以在压力降低时密度ρ会稍微增大。

因此，既可以由P₁算得理论输出流量Ft，也可以由F₀算得气流经过管路的压降ΔP，并根据公式P₁＝ΔP+P₂，可以求得患者接口端的气流压力P₂的值。

第一控制模块104，根据实际压力值和目标压力值，调整设备本体10的输出流量；当实际压力值大于目标压力值，则降低设备本体10的输出流量；若实际压力值小于目标压力值，则升高设备本体10的输出流量。

具体的，在本发明实施例中，患者在使用通气治疗设备供气系统之前，会根据自身情况，预设一个目标压力值P_t，该目标压力值P_t是摆脱压降干扰下的理想状态下的压力值，而在患者使用通气治疗设备的过程中，由于压降的干扰，会产生患者接口端的实际压力P₂与目标压力值P_t不相同，且这种压降对于患者接口端的实际压力P₂的影响可以通过压力补偿模块103针对P₂与P_t的比较结果进行判定，若第一控制模块104确定患者接口端的实际压力P₂大于目标压力值P_t，则确定设备本体10的当前工作状态为呼气状态，此时通过第一控制模块104向电机发送控制指令，使得电机驱动风机105以较小的转速进行工作，输出较小的第一输出阈值的气流，以防止患者呼出的气体逆流回通气治疗设备，直至实际压力值等于所述目标压力值时停止。

需要说明的是，第一控制模块104还可以是独立与设备本体10的补偿模块，以向呼吸管路20输出补偿气流，例如，第一控制模块104可以为独立于风机105设置的补偿风机或补偿气瓶，在实际压力值P₂大于目标压力值P_t时，输出对应的补偿气流，使得设备本体10以较小第一输出阈值输出气流；在实际压力值P₂小于所述目标压力值P_t时，输出对应的补偿气流，使得设备本体10以较大的第二输出阈值输出气流。

具体的，若第一控制模块104确定患者接口端的实际压力P₂小于目标压力值P_t，则确定设备本体10的当前工作状态为吸气状态，此时通过第一控制模块104向电机发送控制指令，使得电机驱动风机105以较大的转速进行工作，输出较大的第二输出阈值的气流，以进行辅助吸气。

综上所述，本发明实施例提供的一种通气治疗设备，包括：设备本体、呼吸管路和患者接口，设备本体还包括：信号获取模块，用于获取设备本体的信号采集点的输出压力值；目标压力获取模块，获取针对患者接口端的目标压力值；计算模块，根据信号采集点的压力值与流量值，计算得到患者接口端的实际压力值；第一控制模块，根据实际压力值和目标压力值，调整设备本体的输出流量。本发明通过设备本体中信号采集点的输出参数的反馈，确定患者接口的实际压力值，并根据实际压力值与目标压力值的比较，确定患者呼吸的状态，并输出对应阈值的气流，使得患者接收到的气流的气压达到预期目标压力值范围内，达到治疗效果。

可选的，参照图3，示出了本发明提供的一种计算模块的结构框图，计算模块103包括：

气阻压力获取子模块1031，用于获取信号采集点至患者接口端的气阻压力值。气阻压力获取子模块1031用于获取设备本体10中信号采集点的压力值与流量值，其中，设备本体10中的信号采集点可以为设备本体10的出风口或紧挨出风口的位置，用于进一步得到呼吸管路20的第一端201的实际输入的压力P₁或流量F₀。

计算子模块1032，用于将输出压力值减去气阻压力值，得到实际压力值。具体的，根据上述公式P₁＝ΔP+P₂，可以求得患者接口端的气流压力P₂的值为P₁-ΔP。

可选的，参照图3，气阻压力获取子模块1031包括：

流量获取单元10311，用于获取设备本体的信号采集点的输出压力值及输出流量值。

气阻特性获取单元10312，用于当患者接口空置时，在不同压力状态下，通过流量获取单元获取对应的试验流量值，以及从信号采集点到患者接口端的气阻特性，气阻特性包括输出压力值与所输出流量值的对应关系。

气阻压力获取单元10313，用于根据工作状态下设备本体的输出流量值和对应的气阻特性，得到对应的气阻压力值。

计算子模块1032还用于根据设备本体的输出压力值减去对应的气阻压力值，得到实际压力值。

在本发明实施例中，由于患者在呼吸时会产生气流的变化，因此会使得信号采集点到患者接口末端之间产生压降，呼吸管路20中通过的气体流量Flow与呼吸管路的第一端到患者接口末端之间的压降ΔP存在函数的关系ΔP＝k*Flowⁿ，其中n略小于2。而呼吸管路的第一端与患者接口末端的压力P₁和P₂则存在P₁＝ΔP+P₂的关系，具体的，k和n可以为常数，k和n的值可以通过对管路进行实验测得。

具体的，对管路进行实验可以包括：运行设备本体10，将患者接口30置于空气中，此时患者接口30的实际压力P₂为0，根据公式P₁＝ΔP+P₂可求得ΔP＝P₁，记录流量值与压降值，多次实验，获取流量压降对应关系图，根据该对应关系图，即可得出k和n的值，即得到了输出压力值与输出流量值的对应关系。其中，输出压力值与输出流量值的对应关系可以为非线性对应关系。

进一步的，在通气治疗设备正式工作时，此时患者接口30插入患者的鼻腔，由气阻压力获取单元10313检测设备本体10自身输出至呼吸管的第一端201的工作压力值，并依据工作压力值对应的气阻特性，得到对应的气阻压力值。具体为根据流量压降图，可以确定工作压力值在流量压降图中对应的气阻值ΔP，并根据公式P₁＝ΔP+P₂，可以求得患者接口端的气流压力P₂的值，P₂的值为第二压力值减去气阻压力值ΔP。

具体的，参照图4，示出了本发明提供的一种患者呼吸过程的流量-压降示意图，在通气治疗设备供气系统正式工作时，此时患者接口30插入患者的鼻腔，由控制模块检测通气治疗设备本体自身输出至呼吸管第一端的气流压力P₁和流量F₀，流量压降图即可以进行气阻特性的表达，根据流量压降图，既可以由P₁算得理论输出流量Ft，也可以由F₀查找得到气流经过管路的压降ΔP，并根据公式P₁＝ΔP+P₂，可以求得患者接口端的气流压力P₂的值。

气阻特性包括呼吸管路的气阻特性和患者接口的气阻特性；呼吸管路的气阻特性与呼吸管路的横截面积的大小相关，患者接口的气阻特性与出气间隙相关，具体的通过将患者接口固定带佩带在患者脸上，即使是正确地佩带后，其气体排放的路径、气路面积可能随患者生理特征不同而不同，可能随患者佩带时力度大小而不同。

在一种实验中，通过L,M,S三种型号的鼻氧管进行压力流量测验，具体实验结果可以参照表1，从而可以了解不同型号鼻氧管在工作时的压力流量特征。

表1

可选的，信号采集点设置在设备本体10的出气口。在本发明实施例中，设备本体10中的信号采集点可以为设备本体10的出风口或紧挨出风口的位置，用于进一步得到呼吸管路20第一端201的实际输入压力P1或流量F0。

在本发明实施例中，当患者吸气时，通气治疗设备输出的总流量要大于患者在呼气时通气治疗设备输出的总流量，若实际压力值小于目标压力值，则确定患者吸气，此时升高所述设备本体的输出流量，以辅助患者吸气；若实际压力值大于目标压力值，则确定患者呼气，此时降低所述设备本体的输出流量，防止患者呼出的气体逆流回通气治疗设备。若实际压力值等于目标压力值，则维持风机的当前转速不变。

另外，在另一种实现方式中，由F＝F_t-F₀(Ft为根据P₁计算得到的理论输出流量，F₀为患者接口插入患者鼻腔时信号采集点的第二流量值)可以得到患者呼吸的流量与通气治疗设备输出流量的大小关系，若F>0，则表示通气治疗设备输出的流量大于患者呼吸的流量，此时患者处于呼气状态，或者处于吸气状态，且吸气量全部由通气治疗设备提供；若F<0，则表示通气治疗设备输出的流量小于患者的吸气流量，患者会从环境中吸入部分空气，此时，患者吸气的氧浓度无法达到设定值。因此，如果能在通气治疗设备运行过程中保持F>0，且氧气流量F_o2与总流量F₀或空气流量F_air的保持以上方程的关系，就能保证患者吸入由通气治疗设备提供的固定氧浓度的气体。

在实际应用中，患者戴着患者接口的时候因为自身有气阻，不呼吸的时候患者接口端也会因为患者的气阻而有一定的压力，摘掉患者接口时患者接口直接与环境连通，实际压力P₂接近0，由于吸气的时候呼吸道是负压，如果吸气力度大可能会使患者接口端的压力P₂降到0或者负值，不过不会保持很长时间，判断患者接口端的压力P₂较长时间为接近0可以认为是非使用状态。

可选的，通气治疗设备还可以包括第二控制模块，当所述患者接口佩戴在患者鼻腔时，所述第二控制模块用于将所述设备本体的输出压力调整为所述目标压力值；当所述患者接口未佩戴在患者鼻腔时，所述第二控制模块用于将所述设备本体的输出压力调整为预设压力值，或所述第二控制模块用于控制所述设备本体停止运行。

因此，在本发明实施例中，患者接口端的压力P₂接近0时是待机状态，当患者接口端的气流压力接近于0，且保持预设时间时，说明患者接口未佩戴在患者鼻腔，患者并未使用通气治疗设备供气系统，此时为待机模式，患者接口端暴露在空气中，此时，通气治疗设备可以继续输出较小的输出流量，保证呼吸管路20内部的温度和湿度恒定，或直接控制设备本体停止运行，以节省电量。

另外，当患者接口佩戴在患者鼻腔时，第二控制模块用于将设备本体的输出压力自动调整为所述目标压力值，使得患者迅速接受供氧。

可选的，目标压力值包括吸气阶段目标压力值和呼气阶段目标压力值，通气治疗设备包括判断模块，判断模块用于根据信号获取模块获取的压力值和输出流量值判断呼吸阶段，呼吸阶段包括吸气阶段和呼气阶段；当判断模块判断当前为吸气阶段时，第一控制模块根据实际压力值和吸气阶段目标压力值，调整设备本体的输出流量；当判断模块判断当前为呼气阶段时，第一控制模块根据实际压力值和呼气阶段目标压力值，调整设备本体的输出流量。

在本发明实施例中，根据图2示出的患者呼吸过程的流量-时间示意图可以知道，患者在使用通气治疗设备进行呼吸的过程中，具有吸气阶段和呼气阶段两个过程，判断模块用于根据信号获取模块获取的压力值和输出流量值判断呼吸阶段，因此，对于普通的通气治疗设备，为了优化患者呼吸体验，在患者呼气和吸气过程中可以提供给患者两种不同水平的正压力。对于高流量氧疗仪，则可以在患者吸气时提供较大流量，方便其吸入更多气体，在呼气时提供较小流量，避免对患者气路的堵塞。

具体的，患者在使用通气治疗设备之前，会根据自身情况，预设一个目标压力值P_t，该目标压力值P_t为理想状态下患者接口端的压力。根据设备本体10输出的气流压力P₁和气流流量F₀，则可以计算得到患者接口端的实际压力P₂的值，通过对P₂的实时监控，并将P₂与目标压力值P_t进行比较，则可以确定设备本体处于何种预设状态，即为呼气状态还是吸气状态，当实际压力值P₂大于目标压力值P_t，则确定为呼气阶段；若实际压力值P₂小于目标压力值P_t，则确定为吸气阶段。

在确定患者吸气时，通气治疗设备在第一控制模块的控制下，使得电机驱动风机以较大的转速进行工作，使通气治疗设备输出略大于患者吸气量的流量，直至患者接口端的压力值达到吸气阶段目标压力值，以进行辅助吸气。

在确定患者呼气时，通气治疗设备在第一控制模块的控制下，使得电机驱动风机以较小的转速进行工作，使通气治疗设备输出一个较小流量，直至患者接口端的压力值达到呼气阶段目标压力值，防止患者呼出的气体逆流回通气治疗设备。

可选的，设备本体还包括正压气源和加湿器，所述正压气源用于提供输出气体，所述加湿器用于将输出的气体进行加温和湿化处理，所述加湿器与所述正压气源的输出端连接。

在实际应用中，人们所呼吸的气体中具有一定的水分，且呼吸的气体在一定温度下呼吸舒适度最高，因此，可以通过加湿器对正压气源提供的气体进行加温和湿化处理，使得其达到用户的呼吸需求，提高呼吸效果。

可选的，正压气源包括可输出预设流量的气体的气源主体，和/或用于将空气加压的离心风机，所述离心风机的最高转速大于或等于20000转/分钟。

在本发明实施例中，正压气源可以为存储有定量呼吸气体的气瓶，另外，正压气源也可以为外界空气，通气治疗装置可以通过离心风机将正压气源提供的气体进行传输。

可选的，所述呼吸管路还包括用于加热通过所述呼吸管路内的气体的加热件，所述加热件的额定功率大于20W。

在本发明实施例中，根据通气治疗装置使用场景的不同，其输出的气体温度易受较冷环境的影响，在这种情况下，可以在呼吸管路内设置用于加热通过呼吸管路内的气体的加热件，以进一步在寒冷环境下加热输出气体的温度，提高患者的呼吸体验度。

可选的，所述呼吸管路还包括温度传感器，用于监测通过所述呼吸管路的气体的温度。温度传感器可以实时监控呼吸管路的气体的温度，以供通气治疗装置根据监控到的温度，进行相应控制加热件加热气体的操作，同时在温度过高的情况下停止加热。

可选的，所述呼吸管路与所述设备本体通过气路和电路连接，所述电路和所述气路同时通断。

在本发明实施例中，呼吸管路与设备本体通过气路连接，可以向患者输出设备本体提供的气体，另外，呼吸管路与设备本体通过电路连接，还可以将呼吸管路中的用电装置与设备本体进行电性连接，以实现用电装置的相应功能，例如，用电装置可以包括加湿器、加热件、温度传感器，这些器件需要设备本体的供电，需要接收设备本体传输的控制信号，同时需要向设备本体传输相应的状态信号。

综上所述，本发明实施例提供的一种通气治疗设备，包括：设备本体、呼吸管路和患者接口，设备本体还包括：信号获取模块，用于获取设备本体的信号采集点的输出压力值；目标信号获取模块，获取针对患者接口端的目标压力值；计算模块，根据信号采集点的压力值与流量值，计算得到患者接口端的实际压力值；第一控制模块，根据实际压力值和目标压力值，调整设备本体的输出流量。本发明通过设备本体中信号采集点的输出参数的反馈，确定患者接口的实际压力值，并根据实际压力值与目标压力值的比较，确定患者呼吸的状态，并输出对应阈值的气流，使得患者接收到的气流的气压达到预期目标压力值范围内，达到治疗效果，并且保证患者吸入由通气治疗设备提供的固定氧浓度的气体，另外，本发明可以在呼吸管路内设置用于加热通过呼吸管路内的气体的加热件，以进一步在寒冷环境下加热输出气体的温度，提高患者的呼吸体验度，还可以通过加湿器对气体进行加温和湿化处理，使得其达到用户的呼吸需求，提高呼吸效果。

参照图5，示出了本发明提供的一种通气治疗装置的控制方法的步骤流程图，通气治疗装置的控制方法，所述通气治疗装置用于半开放气路中，所述方法包括：

步骤501，获取设备本体的信号采集点的输出压力值。

具体的，在该步骤中，可以获取设备本体中信号采集点的压力值P₁与流量值F₀，其中，设备本体中的信号采集点可以为设备本体的出风口或紧挨出风口的位置，用于进一步得到呼吸管路第一端的实际输入压力P₁或流量F₀。

步骤502，获取针对所述患者接口端的目标压力值。

在本发明实施例中，患者在使用通气治疗设备之前，会根据自身情况，预设一个目标压力值P_t，该目标压力值P_t为理想状态下患者接口端的压力。根据设备本体输出的气流压力P₁和气流流量F₀，则可以计算得到患者接口端的实际压力P₂的值，通过对P₂的实时监控，并将P₂与目标压力值P_t进行比较，则可以确定设备本体处于何种预设状态，即为呼气状态还是吸气状态，并根据设备本体当前的状态，控制设备本体的风机以对应的预设转速运行，输出对应预设阈值的气流，例如，在确定患者吸气时，通气治疗设备供气系统输出略大于患者吸气量的流量，以进行辅助吸气；在确定患者呼气时，通气治疗设备供气系统输出一个较小流量，防止患者呼出的气体逆流回通气治疗设备。

需要说明的是，目标压力值P_t需为正压力值，即目标压力值P_t大于大气压力值，因为本发明实施例中，通气治疗设备使用开放气路，所以必须保证鼻腔内保持正压力，以保证人体不会直接吸到外界气体。

步骤503，根据所述信号采集点的输出压力值，计算得到所述患者接口端的实际压力值。

在该步骤中，可以由P₁算得理论输出流量Ft，也可以由F₀算得气流经过管路的压降ΔP，并根据公式P₁＝ΔP+P₂，可以求得患者接口端气流压力P₂的值。

可选的，步骤503还可以包括：

子步骤5031，获取所述信号采集点至所述患者接口端的气阻压力值。

该步骤具体可以参照上述针对气阻压力获取子模块1031的描述，此处不再赘述。

子步骤5032，将所述输出压力值减去所述气阻压力值，得到所述实际压力值。

该步骤具体可以参照上述针对计算子模块1032的描述，此处不再赘述。

可选的，步骤503还可以包括：

子步骤5033，获取所述设备本体的所述信号采集点的输出压力值及输出流量值。

该步骤具体可以参照上述针对流量获取单元10311的描述，此处不再赘述。

子步骤5034，当所述患者接口空置时，在不同压力状态下，获取对应的试验流量值，以及从所述信号采集点到所述患者接口端的气阻特性，所述气阻特性包括所述输出压力值与所述输出流量值的对应关系。

该步骤具体可以参照上述针对气阻特性获取单元10312的描述，此处不再赘述。

子步骤5035，根据工作状态下所述设备本体的输出流量值和对应的气阻特性，得到对应的气阻压力值。

该步骤具体可以参照上述针对气阻压力获取单元10313的描述，此处不再赘述。

子步骤5036，根据所述设备本体的输出压力值减去对应的所述气阻压力值，得到所述实际压力值。

该步骤具体可以参照上述针对计算子模块1032的描述，此处不再赘述。

步骤504，根据所述实际压力值和所述目标压力值，调整所述设备本体的输出流量。

步骤505，当所述实际压力值大于所述目标压力值，则降低所述设备本体的输出流量。

在本发明实施例中，患者在使用通气治疗设备供气系统之前，会根据自身情况，预设一个目标压力值P_t，该目标压力值P_t是摆脱压降干扰下的理想状态下的压力值，而在患者使用通气治疗设备的过程中，由于压降的干扰，会产生患者接口端的实际压力P₂与目标压力值P_t不相同，且这种压降对于患者接口端的实际压力P₂的影响可以通过压力补偿模块针对P₂与P_t的比较结果进行判定，若压力补偿模块确定患者接口端的实际压力P₂大于目标压力值P_t，则确定设备本体10的当前工作状态为呼气状态，此时通过压力补偿模块向电机发送控制指令，使得电机驱动风机以较小的转速进行工作，输出较小的第一输出阈值的气流，以防止患者呼出的气体逆流回通气治疗设备，直至实际压力值等于所述目标压力值时停止。

步骤506，若所述实际压力值小于所述目标压力值，则升高所述设备本体的输出流量。

在该步骤中，若压力补偿模块确定患者接口端的实际压力P₂小于目标压力值P_t，则确定设备本体的当前工作状态为吸气状态，此时通过压力补偿模块向电机发送控制指令，使得电机驱动风机以较大的转速进行工作，输出较大的第二输出阈值的气流，以进行辅助吸气。

可选的，在一种实现方式中，还可以包括：

步骤A1，当所述患者接口佩戴在患者鼻腔时，将所述设备本体的输出压力调整为所述目标压力值；

步骤A2，当所述患者接口未佩戴在患者鼻腔时，将所述设备本体的输出压力调整为小于所述目标压力值的预设压力值，或控制所述设备本体停止运行。

在本发明实施例中，患者接口端的压力P₂接近0时是待机状态，当患者接口端的气流压力接近于0，且保持预设时间时，说明患者接口未佩戴在患者鼻腔，患者并未使用通气治疗设备供气系统，此时为待机模式，患者接口端暴露在空气中，此时，通气治疗设备可以继续输出较小的输出流量，保证呼吸管路内部的温度和湿度恒定，或直接控制设备本体停止运行，以节省电量。

另外，当患者接口佩戴在患者鼻腔时，第二控制模块用于将设备本体的输出压力自动调整为所述目标压力值，使得患者迅速接受供氧。

可选的，在另一种实现方式中，还可以包括：

步骤B1，根据所述压力值和所述流量值判断呼吸阶段，所述呼吸阶段包括吸气阶段和呼气阶段。

步骤B2，获取针对所述患者接口端的吸气阶段目标压力值和呼气阶段目标压力值。

具体的，患者可以预设吸气阶段目标压力值和呼气阶段目标压力值，吸气阶段目标压力值和呼气阶段目标压力值为理想状态下患者接口端在吸气和呼气时的压力。

步骤B3，若确定当前为所述吸气阶段，则根据所述实际压力值和所述吸气阶段目标压力值，调整所述设备本体的输出流量。

在确定患者吸气时，通气治疗设备在第一控制模块的控制下，使得电机驱动风机以较大的转速进行工作，使通气治疗设备输出略大于患者吸气量的流量，直至患者接口端的实际压力值达到吸气阶段目标压力值，以进行辅助吸气。

步骤B4，若确定当前为所述呼气阶段，则根据所述实际压力值和所述呼气阶段目标压力值，调整所述设备本体的输出流量。

在确定患者呼气时，通气治疗设备在第一控制模块的控制下，使得电机驱动风机以较小的转速进行工作，使通气治疗设备输出一个较小流量，直至患者接口端的实际压力值达到呼气阶段目标压力值，防止患者呼出的气体逆流回通气治疗设备。

综上所述，本发明实施例提供的一种通气治疗装置的控制方法，包括：获取设备本体的信号采集点的输出压力值；获取针对患者接口端的目标压力值；根据信号采集点的输出压力值，计算得到患者接口端的实际压力值；根据实际压力值和目标压力值，调整设备本体的输出流量；当实际压力值大于目标压力值，则降低设备本体的输出流量；若实际压力值小于目标压力值，则升高设备本体的输出流量。本发明通过设备本体中信号采集点的输出参数的反馈，确定患者接口的实际压力值，并根据实际压力值与目标压力值的比较，确定患者呼吸的状态，并输出对应阈值的气流，使得患者接收到的气流的气压达到预期目标压力值范围内，达到治疗效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种通气治疗设备，其特征在于，包括：

设备本体，用于输出预设压力及预设流量的气体，所述设备本体包括出气口；

呼吸管路，所述呼吸管路包括相互连通的第一端和第二端，所述呼吸管路的第一端与所述出气口连通；

患者接口，所述呼吸管路的第二端与所述患者接口连接，所述患者接口用于佩戴在患者鼻腔处，当所述患者接口佩戴在患者鼻腔时，所述患者接口与患者鼻腔之间设置有出气间隙；

其中，所述设备本体还包括：

信号获取模块，用于获取设备本体的信号采集点的压力值和输出流量值；

目标压力获取模块，获取针对所述患者接口端的目标压力值；

计算模块，根据所述信号采集点的压力值与流量值，计算得到所述患者接口端的实际压力值；

第一控制模块，根据所述实际压力值和所述目标压力值，调整所述设备本体的输出流量；

当所述实际压力值大于所述目标压力值，则降低所述设备本体的输出流量；

若所述实际压力值小于所述目标压力值，则升高所述设备本体的输出流量。

2.根据权利要求1所述的通气治疗设备，其特征在于，所述计算模块包括：

气阻压力获取子模块，用于获取所述信号采集点至所述患者接口端的气阻压力值；

计算子模块，用于将所述输出压力值减去所述气阻压力值，得到所述实际压力值。

3.根据权利要求2所述的通气治疗设备，其特征在于，所述气阻压力获取子模块包括：

气阻特性获取单元，用于当所述患者接口空置时，在不同压力状态下，通过所述流量获取单元获取对应的试验流量值，以及从所述信号采集点到所述患者接口端的气阻特性，所述气阻特性包括所述输出压力值与所述输出流量值的对应关系；

气阻压力获取单元，用于根据工作状态下所述设备本体的输出流量值和对应的气阻特性，得到对应的气阻压力值；

所述计算子模块还用于根据所述设备本体的输出压力值减去对应的所述气阻压力值，得到所述实际压力值。

4.根据权利要求3所述的通气治疗设备，其特征在于，所述信号采集点设置在所述设备本体的出气口。

5.根据权利要求1所述的通气治疗设备，其特征在于，所述目标压力值包括吸气阶段目标压力值和呼气阶段目标压力值；

所述通气治疗设备包括判断模块，所述判断模块用于根据所述信号获取模块获取的压力值和输出流量值判断呼吸阶段，所述呼吸阶段包括吸气阶段和呼气阶段；

当所述判断模块判断当前为所述吸气阶段时，所述第一控制模块根据所述实际压力值和所述吸气阶段目标压力值，调整所述设备本体的输出流量；

当所述判断模块判断当前为所述呼气阶段时，所述第一控制模块根据所述实际压力值和所述呼气阶段目标压力值，调整所述设备本体的输出流量。

6.根据权利要求1所述的通气治疗设备，其特征在于，设备本体还包括正压气源和加湿器，所述正压气源用于提供输出气体，所述加湿器用于将输出的气体进行加温和湿化处理，所述加湿器与所述正压气源的输出端连接。

7.根据权利要求1所述的通气治疗设备，其特征在于，所述正压气源包括可输出预设流量的气体的气源主体，和/或用于将空气加压的离心风机，所述离心风机的最高转速大于或等于20000转/分钟。

8.根据权利要求1所述的通气治疗设备，其特征在于，所述呼吸管路还包括用于加热通过所述呼吸管路内的气体的加热件，所述加热件的额定功率大于20瓦。

9.根据权利要求8所述的通气治疗设备，其特征在于，所述呼吸管路还包括温度传感器，用于监测通过所述呼吸管路的气体的温度。

10.根据权利要求9所述的通气治疗设备，其特征在于，所述呼吸管路与所述设备本体通过气路和电路连接，所述电路和所述气路同时通断。

11.根据权利要求1所述的通气治疗设备，其特征在于，所述通气治疗设备包括第二控制模块，

当所述患者接口佩戴在患者鼻腔时，所述第二控制模块用于将所述设备本体的输出压力调整为所述目标压力值；

当所述患者接口未佩戴在患者鼻腔时，所述第二控制模块用于将所述设备本体的输出压力调整为预设压力值，或所述第二控制模块用于控制所述设备本体停止运行。

12.一种通气治疗装置的控制方法，所述通气治疗装置用于半开放气路中，其特征在于，包括：

获取设备本体的信号采集点的输出压力值；

获取针对所述患者接口端的目标压力值；

根据所述信号采集点的输出压力值，计算得到所述患者接口端的实际压力值；

根据所述实际压力值和所述目标压力值，调整所述设备本体的输出流量；

当所述实际压力值大于所述目标压力值，则降低所述设备本体的输出流量；

若所述实际压力值小于所述目标压力值，则升高所述设备本体的输出流量。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述信号采集点的输出压力值，计算得到所述患者接口端的实际压力值的步骤，还包括：

获取所述信号采集点至所述患者接口端的气阻压力值；

将所述输出压力值减去所述气阻压力值，得到所述实际压力值。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述信号采集点的输出压力值，计算得到所述患者接口端的实际压力值的步骤，包括：

获取所述设备本体的所述信号采集点的输出压力值及输出流量值；

当所述患者接口空置时，在不同压力状态下，获取对应的试验流量值，以及从所述信号采集点到所述患者接口端的气阻特性，所述气阻特性包括所述输出压力值与所述输出流量值的对应关系；

根据工作状态下所述设备本体的输出流量值和对应的气阻特性，得到对应的气阻压力值；

根据所述设备本体的输出压力值减去对应的所述气阻压力值，得到所述实际压力值。

15.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述患者接口佩戴在患者鼻腔时，将所述设备本体的输出压力调整为所述目标压力值；

当所述患者接口未佩戴在患者鼻腔时，将所述设备本体的输出压力调整为小于所述目标压力值的预设压力值，或控制所述设备本体停止运行。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述在获取设备本体的信号采集点的压力值和输出流量值之后，还包括

根据所述压力值和所述流量值判断呼吸阶段，所述呼吸阶段包括吸气阶段和呼气阶段；

获取针对所述患者接口端的吸气阶段目标压力值和呼气阶段目标压力值；

若确定当前为所述吸气阶段，则根据所述实际压力值和所述吸气阶段目标压力值，调整所述设备本体的输出流量；

若确定当前为所述呼气阶段，则根据所述实际压力值和所述呼气阶段目标压力值，调整所述设备本体的输出流量。