CN109350824A - 一种肺衰患者辅助呼吸器以及呼吸周期判断方法 - Google Patents

一种肺衰患者辅助呼吸器以及呼吸周期判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种肺衰患者辅助呼吸器以及呼吸周期判断方法，包括呼吸机，呼吸机包括连接氧气罐的氧气循环泵和连接外界空气的空气循环泵，氧气循环泵和空气循环泵经过气体混合器之后连通气管的一端，气管另一端连接至呼吸面罩的单向进气阀，呼吸面罩内壁设置有气压传感器，呼吸面罩设置的单向出气阀还设置有二氧化碳浓度传感器；本发明实施中，能够根据患者的身体情况适时调整呼吸机的供气；将呼吸面罩戴在患者头部，启动呼吸机，首先根据正常人的呼吸特征建立理想单周期呼吸曲线，然后建立同步单周期呼吸曲线，再后建立患者供气的气压‑时间曲线，最后调节氧气循环泵和空气循环泵的气体供应比例。

Description

一种肺衰患者辅助呼吸器以及呼吸周期判断方法
技术领域
本发明涉及医疗辅助设备领域，具体涉及一种肺衰患者辅助呼吸器以及呼吸周期判断方法。
背景技术
肺衰竭也叫呼吸衰竭，是指各种原因引起的肺通气和/或换气功能严重障碍，以至在静息状态下不能维持足够的气体交换，导致低氧血症伴或不伴高碳酸血症，进而引起一系列病理生理改变和相应临床表现的综合症。由于此时患者的自主呼吸能力部分丧失，需要呼吸机进行辅助呼吸。
在专利号为CN103340630B的专利说明书中公开了一种双水平呼吸机的呼吸状态识别装置，其特征在于：包括交互模块、采集模块、比较模块和调节模块，所述交互模块和采集模块分别与所述比较模块相连，所述采集模块包括压力采集模块、流量采集模块和时间记录模块，所述交互模块接收用户设定的信息并确定触发值，所述比较模块将所述采集模块采集到的气道中的气体压力值、气体流量值和运行时间分别和所述交互模块确定的触发值进行比较确定呼吸状态并将结果传输给调节模块，所述调节模块调节呼吸机以满足呼吸状态的需要；(1)通过压力采集模块、流量采集模块和时间记录模块实时监测气道中的压力变化值、流量变化值以及记录各个呼吸状态的时间，并将其传输给比较模块，交互模块接收用户设定信息并将确定的触发值传递给比较模块；(2)比较模块分别将压力变化值、流量变化值和触发值进行比较，判断其是否达到了触发值，若没达到触发值则说明患者还未戴上鼻罩；达到触发值后，即患者戴上鼻罩，比较模块根据压力变化值、流量变化值以及相应的各个呼吸状态的时间判断患者处于吸气状态、呼气状态或呼吸暂停状态，调节模块调节气道的压力；(3)比较模块比较时间记录模块记录的吸气状态所持续的时间是否达到时间触发值，判断患者是否应摘掉鼻罩。但是上述方案中，无法根据患者的具体实时情况进行气体供应的调节。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种肺衰患者辅助呼吸器以及呼吸周期判断方法，能够根据患者的身体情况适时调整呼吸机的供气。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种肺衰患者辅助呼吸器，其特征在于：包括呼吸机，呼吸机包括连接氧气罐的氧气循环泵和连接外界空气的空气循环泵，氧气循环泵和空气循环泵经过气体混合器之后连通气管的一端，气管另一端连接至呼吸面罩的单向进气阀，呼吸面罩内壁设置有气压传感器，呼吸面罩设置的单向出气阀还设置有二氧化碳浓度传感器。
进一步地，所述气体混合器设置有氧气浓度传感器。
进一步地，所述通气管进入加湿器之后再接入连通呼吸面罩。
一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：根据正常人的呼吸特征建立理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]；
步骤S2：根据患者身体特征修正理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]，得到同步单周期呼吸曲线f(t),t∈[0,T]；
步骤S3：根据气压传感器调整氧气循环泵和空气循环泵的气体供应压力，将同步单周期呼吸曲线f(t),t∈[0,T]调整为患者供气的气压-时间曲线F(t),t∈[0,T]；
步骤S4：根据传感器调节氧气循环泵和空气循环泵的气体供应比例
进一步地，所述步骤S1中，采集梯度年龄段正常人的呼吸压力-时间数据，建立理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]。
进一步地，所述步骤S2中，测量患者的肌肉、脂肪含量，计算出基础代谢率，与正常人对比，按照线性相关调整与患者对应的理想单周期呼吸曲线k(x),x∈[0,T′]，得到同步单周期呼吸曲线f(x),x∈[0,T]。
进一步地，所述步骤S3中，当患者呼吸的周期与氧气循环泵和空气循环泵气体供应周期不同步的时候，会导致呼吸面罩内壁设置的气压传感器检测的压力-时间曲线P(t)与氧气循环泵和空气循环泵气体供应曲线Q(t)周期不同步，此时调整氧气循环泵和空气循环泵气体供应曲线Q(t)周期至与患者呼吸曲线P(t)周期一致。
进一步地，具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将呼吸面罩内壁设置的气压传感器检测的压力-时间数据建立为P(t)；
步骤S3.2：截取一个周期内的压力-时间数据建立为p(t)；
步骤S3.3：调整调整氧气循环泵和空气循环泵气体供应曲线Q(t)单一周期内的函数q(t)，使得p(t)与q(t)的零点重合。
进一步地，所述步骤S3.3中，具体包括：
步骤S3.3.1：p(t)对t进行微分，得到
步骤S3.3.2：对q(t)对t进行微分，得到
步骤S3.3.3：调整调整氧气循环泵11和空气循环泵气体供应曲线Q(t)单一周期内的函数q(t)，使得与重合，此时能够使得p(t)与q(t)的零点重合。
进一步地，所述步骤S4中，具体包括以下步骤：
步骤S4.1：二氧化碳浓度传感器检测数据与时间相关，得出
C(t)，氧气浓度传感器检测数据与时间相关，得出O(t)；
步骤S4.2：初始阶段仅使用空气循环泵对患者泵送气体，C(t)高于正常时的时候，打开氧气循环泵逐步提高泵送气体的比例；
步骤S4.3：当O(t)高于警戒值的时候，对医护人员发出警报。
本发明的收益效果是：
能够根据患者的身体情况适时调整呼吸机的供气；将呼吸面罩戴在患者头部，启动呼吸机，首先根据正常人的呼吸特征建立理想单周期呼吸曲线，然后建立同步单周期呼吸曲线，再后建立患者供气的气压-时间曲线，最后调节氧气循环泵和空气循环泵的气体供应比例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述肺衰患者辅助呼吸器的结构示意图；
图2为本发明所述肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法的流程示意图；
图3为本发明所述步骤S1中，呼吸频率与心跳频率的关联示意图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明为：
一种肺衰患者辅助呼吸器，包括呼吸机1，呼吸机1包括连接氧气罐2的氧气循环泵11和连接外界空气的空气循环泵12，氧气循环泵11和空气循环泵12经过气体混合器13之后连通气管3的一端，气管3另一端连接至呼吸面罩4的单向进气阀41，呼吸面罩4内壁设置有气压传感器42，呼吸面罩4设置的单向出气阀43还设置有二氧化碳浓度传感器44。
本实施方式的一个优选项为，气体混合器13设置有氧气浓度传感器14。
本实施方式的一个优选项为，通气管3进入加湿器5之后再接入连通呼吸面罩4。
一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，包括以下步骤：
步骤S1：根据正常人的呼吸特征建立理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]；
步骤S2：根据患者身体特征修正理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]，得到同步单周期呼吸曲线f(t),t∈[0,T]；
步骤S3：根据气压传感器42调整氧气循环泵11和空气循环泵12的气体供应压力，将同步单周期呼吸曲线f(t),t∈[0,T]调整为患者供气的气压-时间曲线F(t),t∈[0,T]；
步骤S4：根据传感器14、42、44调节氧气循环泵11和空气循环泵12的气体供应比例
本实施方式的一个优选项为，步骤S1中，采集梯度年龄段正常人的呼吸压力-时间数据，建立理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]。
本实施方式的一个优选项为，步骤S2中，测量患者的肌肉、脂肪含量，计算出基础代谢率，与正常人对比，按照线性相关调整与患者对应的理想单周期呼吸曲线k(x),x∈[0,T′]，得到同步单周期呼吸曲线f(x),x∈[0,T]。
本实施方式的一个优选项为，步骤S3中，当患者呼吸的周期与氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应周期不同步的时候，会导致呼吸面罩4内壁设置的气压传感器42检测的压力-时间曲线P(t)与氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应曲线Q(t)周期不同步，此时调整氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应曲线Q(t)周期至与患者呼吸曲线P(t)周期一致。
本实施方式的一个优选项为，具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将呼吸面罩4内壁设置的气压传感器42检测的压力-时间数据建立为P(t)；
步骤S3.2：截取一个周期内的压力-时间数据建立为p(t)；
步骤S3.3：调整调整氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应曲线Q(t)单一周期内的函数q(t)，使得p(t)与q(t)的零点重合。
本实施方式的一个优选项为，步骤S3.3中，具体包括：
步骤S3.3.1：p(t)对t进行微分，得到
步骤S3.3.2：对q(t)对t进行微分，得到
步骤S3.3.3：调整调整氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应曲线Q(t)单一周期内的函数q(t)，使得与重合，此时能够使得p(t)与q(t)的零点重合。
本实施方式的一个优选项为，步骤S4中，具体包括以下步骤：
步骤S4.1：二氧化碳浓度传感器44检测数据与时间相关，得出C(t)，氧气浓度传感器14检测数据与时间相关，得出O(t)；
步骤S4.2：初始阶段仅使用空气循环泵12对患者泵送气体，C(t)高于正常时的时候，打开氧气循环泵11逐步提高泵送气体的比例；
步骤S4.3：当O(t)高于警戒值的时候，对医护人员发出警报。
本实施例的一个具体应用为：
将呼吸面罩4戴在患者头部，启动呼吸机1，启动之后按照以下步骤进行工作：
采集梯度年龄段正常人的呼吸压力-时间数据，建立理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]；
测量患者的肌肉、脂肪含量，计算出基础代谢率，与正常人对比，按照线性相关调整与患者对应的理想单周期呼吸曲线k(x),x∈[0,T′]，得到同步单周期呼吸曲线f(x),x∈[0,T]；
根据气压传感器42调整氧气循环泵11和空气循环泵12的气体供应压力，当患者呼吸的周期与氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应周期不同步的时候，会导致呼吸面罩4内壁设置的气压传感器42检测的压力-时间曲线P(t)与氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应曲线Q(t)周期不同步，截取一个周期内的压力-时间数据建立为p(t)，调整调整氧气循环泵11和空气循环泵12气体供应曲线Q(t)单一周期内的函数q(t)；
调整Q(t)单一周期内的函数q(t)，使得与重合，此时能够使得p(t)与q(t)的零点重合，此时判定调整成功；
二氧化碳浓度传感器44检测数据与时间相关，得出C(t)，氧气浓度传感器14检测数据与时间相关，得出O(t)，初始阶段仅使用空气循环泵12对患者泵送气体，C(t)高于正常时的时候，打开氧气循环泵11逐步提高泵送气体的比例，当O(t)高于警戒值的时候，对医护人员发出警报。
上述操作中，相比较传统方式，能够根据患者的身体情况适时调整呼吸机的供气。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种肺衰患者辅助呼吸器，其特征在于：包括呼吸机(1)，呼吸机(1)包括连接氧气罐(2)的氧气循环泵(11)和连接外界空气的空气循环泵(12)，氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)经过气体混合器(13)之后连通气管(3)的一端，气管(3)另一端连接至呼吸面罩(4)的单向进气阀(41)，呼吸面罩(4)内壁设置有气压传感器(42)，呼吸面罩(4)设置的单向出气阀(43)还设置有二氧化碳浓度传感器(44)。
2.根据权利要求2所述的一种肺衰患者辅助呼吸器，其特征在于：所述气体混合器(13)设置有氧气浓度传感器(14)。
3.根据权利要求1所述的一种肺衰患者辅助呼吸器，其特征在于：所述通气管(3)进入加湿器(5)之后再接入连通呼气面罩(4)。
4.根据权利要求1-3所述的一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：根据正常人的呼吸特征建立理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]；
步骤S2：根据患者身体特征修正理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]，得到同步单周期呼吸曲线f(t),t∈[0,T]；
步骤S3：根据气压传感器(42)调整氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)的气体供应压力，将同步单周期呼吸曲线f(t),t∈[0,T]调整为患者供气的气压-时间曲线F(t),t∈[0,T]；
步骤S4：根据传感器(14，42，44)参数调节氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)的气体供应比例。
5.根据权利要求4所述的一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：所述步骤S1中，采集梯度年龄段正常人的呼吸压力-时间数据，建立理想单周期呼吸曲线k(t),t∈[0,T′]。
6.根据权利要求4所述的一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：所述步骤S2中，测量患者的肌肉、脂肪含量，计算出基础代谢率，与正常人对比，按照线性相关调整与患者对应的理想单周期呼吸曲线k(x),x∈[0,T′]，得到同步单周期呼吸曲线f(x),x∈[0,T]。
7.根据权利要求4所述的一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：所述步骤S3中，当患者呼吸的周期与氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)气体供应周期不同步的时候，会导致呼吸面罩(4)内壁设置的气压传感器(42)检测的压力-时间曲线P(t)与氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)气体供应曲线Q(t)周期不同步，此时调整氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)气体供应曲线Q(t)周期至与患者呼吸曲线P(t)周期一致。
8.根据权利要求7所述的一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将呼吸面罩(4)内壁设置的气压传感器(42)检测的压力-时间数据建立为P(t)；
步骤S3.2：截取一个周期内的压力-时间数据建立为p(t)；
步骤S3.3：调整调整氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)气体供应曲线Q(t)单一周期内的函数q(t)，使得p(t)与q(t)的零点重合。
9.根据权利要求8所述的一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：所述步骤S3.3中，具体包括：
步骤S3.3.1：p(t)对t进行微分，得到
步骤S3.3.2：对q(t)对t进行微分，得到
步骤S3.3.3：调整调整氧气循环泵(11)和空气循环泵(12)气体供应曲线Q(t)单一周期内的函数q(t)，使得与重合，此时能够使得p(t)与q(t)的零点重合。
10.根据权利要求4所述的一种肺衰患者辅助呼吸器呼吸周期判断方法，其特征在于：所述步骤S4中，具体包括以下步骤：
步骤S4.1：二氧化碳浓度传感器(44)检测数据与时间相关，得出C(t)，氧气浓度传感器(14)检测数据与时间相关，得出O(t)；
步骤S4.2：初始阶段仅使用空气循环泵(12)对患者泵送气体，C(t)高于正常时的时候，打开氧气循环泵(11)逐步提高泵送气体的比例；
步骤S4.3：当O(t)高于警戒值的时候，对医护人员发出警报。
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