CN112402752B

CN112402752B - 一种呼吸支持方法和呼吸支持设备

Info

Publication number: CN112402752B
Application number: CN202010960510.9A
Authority: CN
Inventors: 戴征; 李蒙
Original assignee: Hunan Micomme Zhongjin Medical Technology Development Co Ltd
Current assignee: Hunan Micomme Zhongjin Medical Technology Development Co Ltd
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2040-09-14
Also published as: CN112402752A

Abstract

本发明涉及一种呼吸支持方法和呼吸支持设备。一种双流量控制呼吸支持方法，包括步骤：实时获取呼吸支持设备输出气流的压力检测值；以列后的N个连续所述压力检测值按照时间顺序组成压力检测数组，同时对所述压力检测数组中相邻的两个压力检测值进行斜率值计算，得到斜率数组；实时获取所述斜率数组的方差值，并形成方差数组；基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量。本发明提供的呼吸支持方法，通过获取呼吸支持设备的输出气流的压力检测值，进而得到相应的斜率值以及相应的方差值，在基于所述方差值即可实现呼吸支持设备使用不同的流量输出气流。

Description

一种呼吸支持方法和呼吸支持设备

技术领域

本发明涉及电子设备，尤其涉及一种呼吸支持方法和呼吸支持设备。

背景技术

呼吸支持技术是救治呼吸衰竭的重要手段，经鼻高流量氧气湿化治疗(简称高流量氧疗， High-Flow Nasal Cannula，HFNC)是一种新型呼吸支持技术，通过经鼻高流量氧疗治疗仪传送经温化湿化的气体，流量30～60L/Min或以上，达到传送稳定浓度的氧气、冲刷上气道死腔、产生一定的呼气末气道正压的目的，同时患者耐受性好。

目前的高流量氧疗仪产品主要是医用类产品，对于一些症状较轻的患者，住院治疗会产生高额的费用，和占用不必要的医疗资源，所以家用高流量湿化氧疗仪是市场的一个方向和趋势，会越来越多的服务于家用客户。

目前市场上现有的家用高流量湿化氧疗仪对于流量的控制大都采用的是恒流控制，通过持续的输出相同的设置流量来达到治疗的效果。一般而言，家用高流量湿化氧疗仪的流量可设置范围在5～60L/Min，且用户一般都是有自主呼吸的患者。当用户需要使用较大的设置流量时，由于流量采用的是恒流的控制方式，在患者呼气时，如果气道设计的阻力较大，患者会感到呼气比较费力，影响患者使用的舒适性，降低使用感受。

目前市场上的技术，其中CN 108245750 A阐述了一种氧疗仪输出气量的控制方案，其中它是以两段流量采样数组之间的差值是否大于5LPM以及两段压力采样数组的阈值差来进行的吸气判断。对于一般使用面罩的氧疗仪或者呼吸机来讲，是可以进行判断的，而对于使用鼻氧管的家用高流量湿化氧疗仪来说，由于鼻氧管的出气口较小，一般的流量差值是不会大于5LPM的。可能甚至对于一些呼吸较轻的患者，鼻氧管出气口的流量几乎没有波动，而且压力的阈值判断也会有一定的误差，所以判断会有一定的误差。

因而现有的呼吸支持领域存在不足，还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种呼吸支持方法和呼吸支持设备，用于解决背景技术中提到的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种双流量控制呼吸支持方法，包括步骤：

实时获取呼吸支持设备输出气流的压力检测值；

以列后的N个连续所述压力检测值按照时间顺序组成压力检测数组，同时对所述压力检测数组中相邻的两个压力检测值进行斜率值计算，得到斜率数组；

实时获取所述斜率数组的方差值，并形成方差数组；

基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量。

优选的，所述的双流量控制呼吸支持方法，以列后的N个连续所述压力检测值按照时间顺序组成压力检测数组具体包括：

以先进先出的原则，将压力检测值缓存到长度为N的压力检测数组中。

优选的，所述的双流量控制呼吸支持方法，所述斜率数组以及所述方差数组的长度均与所述压力检测数组的长度相同。

优选的，所述的双流量控制呼吸支持方法，基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量具体包括吸气控制操作：

获取吸气阈值；

若当前方差值大于所述吸气阈值，且前一个方差值小于所述吸气阈值，同时两个方差值对应的斜率均小于预定流量值时，则输出吸气流量，并将所述前方差值作为新的吸气阈值，执行驱动呼吸支持设备的输出气流的流量操作；否则，无变更操作。

优选的，所述的双流量控制呼吸支持方法，基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量具体包括呼气控制操作：

获取呼气阈值；

若当前方差值大于所述呼气阈值，且前一个方差值小于所述呼气阈值，同时两个方差值对应的斜率均大于预定流量值时，则输出呼气流量，并将所述前方差值作为新的呼气阈值，执行驱动呼吸支持设备的输出气流的流量操作；否则，无变更操作。

优选的，所述的双流量控制呼吸支持方法，在呼吸支持设备开启后，以呼气流量输出气流。

一种呼吸支持系统，包括处理模块、检测模块和涡轮；所述检测模块、所述涡轮分别与所述处理模块连接；所述处理模块用于执行所述的双流量控制呼吸支持方法。

一种使用所述的呼吸支持系统的呼吸支持设备，包括主体、水盒、加热板、涡轮、压力传感器；所述涡轮与所述主体连接，其出气口与所述水盒的进气口连接；所述加热板装设在所述水盒的底部；所述压力传感器装设在所述水盒的出气口，与所述主体连接。

优选的，所述的呼吸支持设备，还包括外接管路，一端与所述水盒的出气口连接，另一端与鼻氧管连接。

一种计算可读介质，存储有计算机软件，所述软件被处理器执行时，能够实现所述的呼吸支持方法。

相较于现有技术，本发明提供的一种呼吸支持方法和呼吸支持设备，具有以下有益效果：

1)本发明提供的呼吸支持方法，通过获取呼吸支持设备的输出气流的压力检测值，进而得到相应的斜率值以及相应的方差值，在基于所述方差值即可实现呼吸支持设备使用不同的流量输出气流；

2)本发明提供的呼吸支持方法，分别设置吸气流量和呼气流量两个参数，通过实时采集机器出气口的压力进行一系列计算比较后来判断监测患者的呼吸状态，在吸气时采用大流量，呼气时采用小流量，来对流量进行控制，在满足换算使用需求的情况下，提高患者的使用舒适度，提高耐受性，达到更好的治疗效果。

附图说明

图1是本发明提供的呼吸支持方法的流程图；

图2是本发明提供的吸气控制操作流程图；

图3是本发明提供的呼气控制操作流程图；

图4是本发明提供的呼吸支持系统的结构框图；

图5是本发明提供的呼吸支持设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供一种双流量控制呼吸支持方法，包括步骤：

实时获取呼吸支持设备输出气流的压力检测值；

具体的，请一并参阅图4，本发明还提供一种呼吸支持系统，包括处理模块、检测模块和涡轮；所述检测模块、所述涡轮分别与所述处理模块连接；所述处理模块用于执行所述的双流量控制呼吸支持方法。在本实施例中，使用所述检测模块实时检测呼吸支持设备的输出气流的压力检测值，并将检测到的所述压力检测值输送到所述处理模块中进行下一步骤的执行，即确定使用者的呼吸周期，所述检测模块优选检测位置是呼吸支持设备中的水盒的出气口，当然也可以是涡轮的出气口，这样可以对输出气流的流量能够最精确的反馈。所述检测模块优选为压力传感器，优选的采样频率F≥200Hz，进一步优选为200Hz。

具体的，在本实施例中，所述压力检测数组、斜率数组由所述处理器模块获取，所述处理模块在处理过程中，首先声明两个长度N的数组分别作为压力检测数组P[N]和斜率数组 K[N]，作为优选方案，本实施例中，所述斜率数组以及所述方差数组的长度均与所述压力检测数组的长度相同。优选的长度N的取值范围为10-20，进一步优选为15，取值是根据检测模块的采样频率进行动态确定，一般是采样频率越高则长度N的取值越大，反之亦然。作为优选方案，本实施例中，以列后的N个连续所述压力检测值按照时间顺序组成压力检测数组具体包括：以先进先出的原则，将压力检测值缓存到长度为N的压力检测数组中。所述处理模块将得到压力检测值按照时间采样的顺序存储进所述压力检测数组中，依照先进先出的形式存储，实时更新数据；一般情况下，在所述压力检测数组未存储满前不进行其他计算，当然可以实时进行计算，有助于提前获得稳定数据。所述斜率数组K[N]的数据存储也是以先进先出的方式按照时间先后的顺序存储。在压力检测数组P[N]中根据采样的时间顺序计算相邻两个压力检测数据的斜率ki(i＝0,1,2,……,N-1)，并按照采样的时间顺序存在上面所说的斜率数组K[N]中。压力检测数组P[N]是按照采样频率不停的更新的，同样的斜率数组K[N]也是跟着压力检测数组P[N]的更新而更新的。具体的，斜率值的计算公式为：

K_i＝(P[i]-P[i-1])/T；其中，P[i]为当前压力检测值，P[i-1]为前一个压力检测值， T为两个压力检测值之间的时间值，K_i为斜率值。

实时获取所述斜率数组的方差值，并形成方差数组；

具体的，在所述处理模块中还要提前声明一个长度为2的数组作为方差数组Kvar[2]，同样是以队列的形式保存数据，先进先出，只要所述斜率数组K[N]中有数据更新，所述方差数组就进行一次数据更新。当斜率数组K[N]内的元素存满长度N后，以长度N计算斜率数组K[N]的平均值kavg和方差值Kvar，每进来新斜率ki，都计算一次平均值kavg和方差值Kvar，并将按照先进先出的原则存入数组Kvar[2]，获得当前的斜率数组中N个斜率的当前方差值Kvar[1]和上一次的斜率数组中N个斜率的前一个方差值Kvar[0]，进而开始执行下一步骤。所述斜率值的计算步骤为：

获取斜率平均值，斜率平均值的计算公式为：

kavg＝(K₀+K₁+…+K_N-1)/N；其中，kavg为斜率平均值，K_i(i＝0,1,2,……,N-1)为斜率值。

基于所述斜率平均值得到方差值，方差值的计算公式为：

其中，Kvar[i] (i＝0,1)为方差值。

基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量。

具体的，请参阅图2，作为优选方案，本实施例中，基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量具体包括吸气控制操作：

获取吸气阈值Kx；一般情况下，所述吸气阈值Kx的初始值可以依照经验设定，同时也可以根据上次使用过程中吸气状态下的吸气阈值Kx得到。

若当前方差值Kvar[1]大于所述吸气阈值Kx，且前一个方差值Kvar[0]小于所述吸气阈值Kx，同时两个方差值对应的斜率均小于预定流量值时，则输出吸气流量，并将所述前方差值Kvar[1]作为新的吸气阈值Kx，执行驱动呼吸支持设备的输出气流的流量操作；否则，无变更操作。优选的所述预定流量值为0。

当患者开始吸气时，由于患者气道打开，气阻减小，压力会出现减小的波动趋势，所以当此时刻的Kvar[1]大于所述吸气阈值Kx，上个采样周期的Kvar[0]小于所述吸气阈值Kx，且这个当前呼吸周期内的压力斜率值ki以及上一个呼吸周期内的斜率值ki-1都小于0时，表明遇到吸气上升触发。此时，迅速的控制涡轮向患者输出一个吸气流量，即大流量。并且取当前方差值Kvar[1]作为下一个计算周期的吸气阈值Kx。

请参阅图3，作为优选方案，本实施例中，基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量具体包括呼气控制操作：

获取呼气阈值Kh；一般情况下，所述呼气阈值Kh的初始值可以依照经验设定，同时也可以根据上次使用过程中呼气状态下的呼气阈值Kh得到。

若当前方差值Kvar[1]大于所述呼气阈值Kh，且前一个方差值Kvar[0]小于所述呼气阈值Kh，同时两个方差值对应的斜率均大于预定流量值时，则输出呼气流量，并将所述前方差值作为新的呼气阈值Kh，执行驱动呼吸支持设备的输出气流的流量操作；否则，无变更操作。优选的所述预定流量值为0。

当患者开始呼气时，由于患者向外呼气，气阻增大，压力会出现增大的波动趋势，所以当所述当前方差值Kvar[1]大于呼气阈值Kh，前一个斜率数组的方差值Kvar[0]小于所述呼气阈值Kh，且这个两个周期对应的压力斜率ki以及ki-1都大于0时，表明遇到呼气下降触发。此时，迅速的控制涡轮向患者输出一个呼气流量，即小流量。并且取此时的Kvar[1]作为下一个计算周期的呼气阈值Kh。

作为优选方案，本实施例中，在呼吸支持设备开启后，以呼气流量输出气流。此处，所述呼气流量即为额定的输出流量。

相应的，请参阅图5，本发明还提供一种使用所述的呼吸支持系统的呼吸支持设备，包括主体、水盒、加热板、涡轮、压力传感器；所述涡轮与所述主体连接，其出气口与所述水盒的进气口连接；所述加热板装设在所述水盒的底部；所述压力传感器装设在所述水盒的出气口，与所述主体连接。其中，所述呼吸支持系统中的所述处理模块装设在所述主体内，用于主体的驱动所述呼吸支持设备进行正常运转的逻辑计算部分。

作为优选方案，本实施例中，还包括外接管路，一端与所述水盒的出气口连接，另一端与鼻氧管连接。

本发明主要阐述了一种双流量控制的家用呼吸支持设备，优选为高流量湿化氧疗仪，对于家用高流量湿化氧疗仪而言，流量的控制是机器的核心，是影响患者治疗效果使用与舒适度的重要因素。目前市场上的家用高流量湿化氧疗仪湿大都是恒流控制，恒流控制在流量较大时，用户在呼气时，由于流量较大，会影响患者使用的舒适性。本发明通过一种双流量的控制方案，通过设置吸气流量和呼气流量，在吸气时采用吸气流量(即大流量)，呼气时采用呼气流量(即小流量)，通过检查患者的呼吸，来实时的对流量进行控制，在满足换算使用需求的情况下，提高患者的使用舒适度，提高耐受性，达到更好的治疗效果。

相应的，本发明还提供一种计算可读介质，存储有计算机软件，所述软件被处理器执行时，能够实现所述的呼吸支持方法。所述介质可以是单独存在的，也可是附着于一般的呼吸支持设备存在，只要能够实现上述功能即可。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种呼吸支持系统，其特征在于，包括处理模块、检测模块和涡轮；所述检测模块、所述涡轮分别与所述处理模块连接；所述处理模块用于执行双流量控制呼吸支持方法；

所述双流量控制呼吸支持方法，包括步骤：

实时获取呼吸支持设备输出气流的压力检测值；

实时获取所述斜率数组的方差值，并形成方差数组；

基于所述方差数组，驱动呼吸支持设备的输出气流的流量；具体包括吸气控制操作和呼气控制操作；

所述吸气控制操作包括：获取吸气阈值；若当前方差值大于所述吸气阈值，且前一个方差值小于所述吸气阈值，同时两个方差值对应的斜率均小于预定流量值时，则输出吸气流量，并将所述前方差值作为新的吸气阈值，执行驱动呼吸支持设备的输出气流的流量操作；否则，无变更操作；所述预定流量值为0；

所述呼气控制操作包括：获取呼气阈值；若当前方差值大于所述呼气阈值，且前一个方差值小于所述呼气阈值，同时两个方差值对应的斜率均大于预定流量值时，则输出呼气流量，并将所述前方差值作为新的呼气阈值，执行驱动呼吸支持设备的输出气流的流量操作；否则，无变更操作；所述预定流量值为0。

2.根据权利要求1所述的一种呼吸支持系统，其特征在于，以列后的N个连续所述压力检测值按照时间顺序组成压力检测数组具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种呼吸支持系统，其特征在于，所述斜率数组以及所述方差数组的长度均与所述压力检测数组的长度相同。

4.根据权利要求1所述的一种呼吸支持系统，其特征在于，在呼吸支持设备开启后，以呼气流量输出气流。

5.一种使用权利要求1-4任一所述的呼吸支持系统的呼吸支持设备，其特征在于，包括主体、水盒、加热板、涡轮、压力传感器；所述涡轮与所述主体连接，其出气口与所述水盒的进气口连接；所述加热板装设在所述水盒的底部；所述压力传感器装设在所述水盒的出气口，与所述主体连接。

6.根据权利要求5所述的呼吸支持设备，其特征在于，还包括外接管路，一端与所述水盒的出气口连接，另一端与鼻氧管连接。