CN114768014B - 基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统及方法 - Google Patents

基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统及方法，包括：检测模块，用于实时检测患者的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值；状态分析模块，用于实时检测所述患者的状态信息，得到所述患者的状态特征，并基于所述状态特征，确定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围；调控模块，用于基于所述二氧化碳分压值以及呼末二氧化碳分压值，对呼吸机的参数进行反馈调控通入二氧化碳气体浓度；本发明保证了患者的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值在稳定范围内，维持呼吸中二氧化碳的分压值，保证患者身体的正常机能。

Description

基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统及方法
技术领域
本发明涉及医疗领域，特别涉及基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统及方法。
背景技术
维持生命的基本任务之一是呼吸，呼吸不仅确保组织正常供氧，而且同样重要的是，将二氧化碳水平维持在一个狭窄的范围内。这种二氧化碳调节至关重要，因为二氧化碳通过CO2+H2O→H+HCO3–反应保持pH的平衡，所以二氧化碳的变化会导致pH值的变化。大脑和身体的所有细胞功能都普遍受到pH值的影响，人的生命只允许很小的pH值变化。由于代谢产生的CO2与H离子处于快速平衡状态(CO2/H+状态)，并可通过肺通气清除，因此CO2对呼吸的动CO2/H+稳态机制对呼吸的调节和控制具有意义。
在呼吸过程中，CO2起非常显著及极为关键的作用。CO2/H+稳态机制对呼吸的调节和控制具有意义。为了在使用呼吸机辅助患者呼吸过程中，维持呼吸中二氧化碳的含量，从而保证身体的正常机能，本发明提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统及方法。
发明内容
本发明提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统及方法，保证了患者的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值在稳定范围内，维持呼吸中二氧化碳的含量，保证患者身体的正常机能。
本发明提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，包括：
检测模块，用于实时检测患者的体内二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值；
状态分析模块，用于实时检测所述患者的状态信息，得到所述患者的状态特征，并基于所述状态特征，确定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围；
调控模块，用于基于所述体内二氧化碳分压值以及呼末二氧化碳分压值，对呼吸机的参数进行反馈调控通气中二氧化碳浓度。
优选的，所述检测模块包括：
二氧化碳分压检测单元，用于检测所述患者动脉中的二氧化碳分压值；
呼末二氧化碳分压检测单元，用于检测所述患者呼气末终期的肺通气中的呼末二氧化碳分压值。
优选的，所述状态分析模块，包括：
数据采集单元，用于采集所述患者的呼吸频率、二氧化碳动脉分压－呼末二氧化碳分压压差、二氧化碳动脉分压－二氧化碳静脉分压压差、心率、体温、脑电波的特征参数；
状态确定单元，用于基于所述患者的特征参数，确定所述患者的当前状态；
标准参数设定单元，用于基于所述当前状态，结合所述患者的身体参数，设定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围。
优选的，所述状态确定单元，包括：
参数构建单元，用于预先获取所述患者在不同状态下的特征参数，并利用所述特征参数构建参数-状态集；
模型构建单元，用于根据所述参数-状态集，确定不同参数对状态的影响程度，并确定不同状态下的参数阈值，基于所述影响程度对所述参数阈值进行加权设置，得到加权参数阈值，基于不同状态下对应的所有加权参数阈值，建立状态识别模型；
状态识别单元，用于将所述患者的特征参数输入所述状态识别模型中，得到所述患者的当前状态。
优选的，所述标准参数设定单元包括：
常规范围确定单元，用于提取所述当前状态的状态特征，获取在所述状态特征下人体的常规二氧化碳分压值范围和常规呼末二氧化碳分压值范围；
范围调整单元，用于获取所述患者的身体参数，并确定每个身体参数对分压值的影响系数，基于所述身体参数基于对应的影响系数，对所述常规二氧化碳分压值范围和常规呼末二氧化碳分压值范围进行微调，得到标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围。
优选的，所述调控模块，包括：
差异确定单元，用于获取在预设时间内所述患者的二氧化碳分压变化曲线和呼末二氧化碳分压变化曲线，将所述二氧化碳分压变化曲线和呼末二氧化碳分压变化曲线分别与所述标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围进行比较，得到所述患者随时间变化的二氧化碳分压差值集合和呼末二氧化碳分压差值集合；
通气确定单元，用于基于所述二氧化碳分压差值集合和呼末二氧化碳分压差值集合，确定对所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量；
控制单元，用于基于所述调节量，确定对所述呼吸机的精密恒压控流电磁比例阀的控制参数，并按照所述控制参数控制所述呼吸机的通气工作。
优选的，所述通气确定单元，包括：
序列确定单元，用于基于所述二氧化碳分压差值集合确定第一序列，基于所述呼末二氧化碳分压差值集合确定第二序列；
序列分析单元，用于基于二氧化碳分压对血液PH值的影响，对所述第一序列进行评估，得到第一评估序列，基于述呼末二氧化碳分压对肺血流的影响，对所述第二序列进行评估，得到第二评估序列；
补偿确定单元，用于基于所述第一评估序列，确定对二氧化碳浓度的第一补偿序列，基于所述第二评估序列，确定二氧花坛浓度的第二补偿序列；
所述补偿确定单元，还用于将所述第一补偿序列和第二补偿序列进行比较，提取出序列差异大于预设差异的第一部分序列，小于等于预设差异的第二部分序列，并按照第一修正方案，对所述第一部分序列进行修正，得到第一修正序列，按照第二修正方案，对所述第二部分序列进行修正，得到第二修正序列；
曲线获取单元，基于所述第一修正序列、第二修正序列，得到目标补偿序列，并获取所述第一评估序列、第二评估序列对应的监测时间段内呼吸机通气中的二氧化碳浓度变化曲线，且基于所述目标补偿序列，对所述二氧化碳浓度变化值的浓度补偿变化曲线；
关系确定单元，用于基于所述二氧化碳浓度变化曲线与浓度补偿变化曲线，建立二氧化碳分压-呼末二氧化碳分压-二氧化碳浓度调节的对应关系；
调节确定单元，用于获取在下一时间段中所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度值，并基于在所述下一时间段中实时监测到的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，利用所述对应关系，确定对二氧化碳浓度的调节量。
优选的，所述控制单元，包括：
信息获取单元，用于获取所述精密恒压控流电磁比例阀的历史工作参数，以及在所述历史工作参数下对应的二氧化碳的通气量，以及相关气体的通气量；
信息分析单元，用于基于所述历史工作参数及其对应的二氧化碳的通气量，确定参数-通气量的第一对应关系，并根据在不同历史工作情况下相关气体的通气量的不同，确定相关气体的通气量对二氧化碳的通气量的影响程度，并基于影响程度，在所述第一对应关系的基础上，确定参数-通气量-相关气体影响的第二对应关系；
目标参数确定单元，用于根据所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量和其他相关气体的通气量，利用所述第二对应关系，确定实现所述调节量对应的目标工作参数；
调节量分析单元，用于根据所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量，确定对所述精密恒压控流电磁比例阀的调节压力值，基于工作参数-压力的预设关系表，确定第一参数调节量；
差值判断单元，用于基于所述呼吸机的初始工作参数、目标工作参数，确定第二参数调节量，并确定所述第一参数调节量与第二参数调节量的调节差值，并判断所述调节差值是否在预设差值范围内；
若是，按照所述第一参数调节量对所述精密恒压控流电磁比例阀进行控制；
否则，基于所述调节差值，确定所述精密恒压控流电磁比例阀的偏差程度，并基于所述偏差程度对所述预设关系表进行修正，得到最新预设关系，且基于所述最新预设关系，确定第三参数调节量，按照所述第三参数调节量对所述精密恒压控流电磁比例阀进行控制。
优选的，所述调节确定单元，包括：
确定单元，用于每隔预设时间间隔，根据实时检测到的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，并利用所述对应关系，以及所述呼吸机在当前时刻通气的二氧化碳浓度值，确定对在每个时刻二氧化碳浓度的第一调节值；
设计单元，用于基于所述第一调节值集合，结合所述精密恒压控流电磁比例阀的参数，设计二氧化碳浓度的调节数值，最终确定对所述二氧化碳浓度的调节量。
基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控方法，包括：
步骤1：实时检测患者的体内二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值；
步骤2：实时检测所述患者的状态信息，得到所述患者的状态特征，并基于所述状态特征，确定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围；
步骤3：基于所述体内二氧化碳分压值以及呼末二氧化碳分压值，对呼吸机的参数进行反馈调控通气中二氧化碳浓度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统的结构图；
图2为本发明实施例中所述调控模块的结构图；
图3为本发明实施例中基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，如图1所示，包括：
检测模块，用于实时检测患者的体内二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值；
状态分析模块，用于实时检测所述患者的状态信息，得到所述患者的状态特征，并基于所述状态特征，确定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围；
调控模块，用于基于所述体内二氧化碳分压值以及呼末二氧化碳分压值，对呼吸机的参数进行反馈调控通气中二氧化碳浓度。
在该实施例中，所述呼末二氧化碳分压可以肺通气，还可反映肺血流。
在该实施例中，所述患者的状态特征包括睡眠状态、平静状态、运动状态等。
在该实施例中，对所述呼吸机的参数进行反馈调控例如可以是调节呼吸机中氧气和二氧化碳的含量和比例。
在该实施例中，所述体内二氧化碳分压值包括
上述设计方案的有益效果是：通过实时监测患者的的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，来确定患者的呼吸状态，在预测到可能出现异常时，及时根据二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值反过来对呼吸机的参数进行反馈控制，保证了患者的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值在稳定范围内，维持呼吸中二氧化碳的含量，保证患者身体的正常机能。
实施例2
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，所述检测模块包括：
二氧化碳分压检测单元，用于检测所述患者动脉中的二氧化碳分压值；
呼末二氧化碳分压检测单元，用于检测所述患者呼气末终期的肺通气中的呼末二氧化碳分压值。
上述设计方案的有益效果是：通过监测得到患者实际的呼气末终期的肺通气中的呼末二氧化碳分压值，为对呼吸机的反馈调控提供数据基础。
实施例3
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，所述状态分析模块，包括：
数据采集单元，用于采集所述患者的呼吸频率、二氧化碳动脉分压－呼末二氧化碳分压压差、二氧化碳动脉分压－二氧化碳静脉分压压差、心率、体温、脑电波的特征参数；
状态确定单元，用于基于所述患者的特征参数，确定所述患者的当前状态；
标准参数设定单元，用于基于所述当前状态，结合所述患者的身体参数，设定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围。
在该实施例中，所述二氧化碳动脉分压－呼末二氧化碳分压压差、二氧化碳动脉分压－二氧化碳静脉分压压差有专门的监测单元监测得到。
在该实施例中，所述患者的当前状态例如可以是睡眠状态、运动状态等。
在该实施例中，患者进行运动时，进行深呼吸，会导致血液的PH值升高，从而二氧化碳分压值也会随之改变，所以不同状态下，患者的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值会有所波动。
上述设计方案的有益效果是：通过根据患者的当前状态确定患者在正常情况下的的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，保证对对呼吸机参数的准确调控，保证患者的身体的正常机能。
实施例4
基于实施例3的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，所述状态确定单元，包括：
参数构建单元，用于预先获取所述患者在不同状态下的特征参数，并利用所述特征参数构建参数-状态集；
模型构建单元，用于根据所述参数-状态集，确定不同参数对状态的影响程度，并确定不同状态下的参数阈值，基于所述影响程度对所述参数阈值进行加权设置，得到加权参数阈值，基于不同状态下对应的所有加权参数阈值，建立状态识别模型；
状态识别单元，用于将所述患者的特征参数输入所述状态识别模型中，得到所述患者的当前状态。
在该实施例中，所述构建参数-状态集为不同特征参数与不同状态的对应关系的集合。
在该实施例中，不同的参数对对状态的影响程度不同，例如体温对状态的影响小于心率对状态的影响。
上述设计方案的有益效果是：通过根据患者的特征参数，以及不同参数对状态的影响，提高确定患者状态的准确性，为设定化妆患者合理的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围提供基础。
实施例5
基于实施例3的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，所述标准参数设定单元包括：
常规范围确定单元，用于提取所述当前状态的状态特征，获取在所述状态特征下人体的常规二氧化碳分压值范围和常规呼末二氧化碳分压值范围；
范围调整单元，用于获取所述患者的身体参数，并确定每个身体参数对分压值的影响系数，基于所述身体参数基于对应的影响系数，对所述常规二氧化碳分压值范围和常规呼末二氧化碳分压值范围进行微调，得到标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围。
在该实施例中，所述身体参数包括体重、性别、年龄、健康状态等。
上述设计方案的有益效果是：通过根据患者的状态以及身体参数，来确定所述患者在当前标准的二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围，以此标准范围为基础来调控呼吸机参数，保证了反馈调控的准确性。
实施例6
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，如图2所示，所述调控模块，包括：
差异确定单元，用于获取在预设时间内所述患者的二氧化碳分压变化曲线和呼末二氧化碳分压变化曲线，将所述二氧化碳分压变化曲线和呼末二氧化碳分压变化曲线分别与所述标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围进行比较，得到所述患者随时间变化的二氧化碳分压差值集合和呼末二氧化碳分压差值集合；
通气确定单元，用于基于所述二氧化碳分压差值集合和呼末二氧化碳分压差值集合，确定对所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量；
控制单元，用于基于所述调节量，确定对所述呼吸机的精密恒压控流电磁比例阀的控制参数，并按照所述控制参数控制所述呼吸机的通气工作。
上述设计方案的有益效果是：通过根据检测到的患者的二氧化碳分压和呼末二氧化碳分压的变化情况，确定对呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量，通过所述调节量来控制精密恒压控流电磁比例阀的控制参数，保证了维持呼吸中二氧化碳的含量。
实施例7
基于实施例6的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，所述通气确定单元，包括：
序列确定单元，用于基于所述二氧化碳分压差值集合确定第一序列，基于所述呼末二氧化碳分压差值集合确定第二序列；
序列分析单元，用于基于二氧化碳分压对血液PH值的影响，对所述第一序列进行评估，得到第一评估序列，基于述呼末二氧化碳分压对肺血流的影响，对所述第二序列进行评估，得到第二评估序列；
补偿确定单元，用于基于所述第一评估序列，确定对二氧化碳浓度的第一补偿序列，基于所述第二评估序列，确定二氧花坛浓度的第二补偿序列；
所述补偿确定单元，还用于将所述第一补偿序列和第二补偿序列进行比较，提取出序列差异大于预设差异的第一部分序列，小于等于预设差异的第二部分序列，并按照第一修正方案，对所述第一部分序列进行修正，得到第一修正序列，按照第二修正方案，对所述第二部分序列进行修正，得到第二修正序列；
曲线获取单元，基于所述第一修正序列、第二修正序列，得到目标补偿序列，并获取所述第一评估序列、第二评估序列对应的监测时间段内呼吸机通气中的二氧化碳浓度变化曲线，且基于所述目标补偿序列，对所述二氧化碳浓度变化值的浓度补偿变化曲线；
关系确定单元，用于基于所述二氧化碳浓度变化曲线与浓度补偿变化曲线，建立二氧化碳分压-呼末二氧化碳分压-二氧化碳浓度调节的对应关系；
调节确定单元，用于获取在下一时间段中所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度值，并基于在所述下一时间段中实时监测到的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，利用所述对应关系，确定对二氧化碳浓度的调节量。
在该实施例中，所述第一序列、第二序列中序列位置根据时间变化确定。
在该实施例中，不同的二氧化碳分压差值对血液PH值影响程度不同，例如差值在[-1,1]的影响为0，(1,3)和(-3，-1)的影响为1，其他差值影响为2，则例如第一序列为[-5，-4，-2，3，4，2，1，0，0，-1]，则对应的第一评估序列为[2212220000]。
在该实施例中，所述第一补偿序列、第二补偿序列中的取值范围为[-5,5]，负值表示减小二氧化碳浓度，正值表示增加二氧化碳浓度。
在该实施例中，所述第一部分序列和第二部分序列组合为所述第一补偿序列和第二补偿序列，所述第一部分序列包括第一补偿序列中的部分序列，和与所述部分序列对应的第二补偿序列中的部分序列。
在该实施例中，所述第一修正方案的修正复杂度和修正力度均大于第二修正方案，根据不同的差异程度，采用不同的修正方案，保证了基于得出的目标补偿序列得到的二氧化碳浓度的调节曲线更好地同时满足对动脉二氧化碳分压和呼末二氧化碳分压的要求。
在该实施例中，所述下一时间段与与所述预设时间段连续的后续时间段。
上述设计方案的有益效果是：通过根据在预设时间段对二氧化碳分压和呼末二氧化碳分压的检测，以及分析与呼吸机通气中二氧化碳浓度的影响，确定对应关系，利用所述对应关系，对下一时间段内呼吸机通气中二氧化碳浓度进行反馈调节，反过来保证了患者的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值在稳定范围内，维持呼吸中二氧化碳的含量，保证患者身体的正常机能。
实施例8
基于实施例6的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，所述控制单元，包括：
信息获取单元，用于获取所述精密恒压控流电磁比例阀的历史工作参数，以及在所述历史工作参数下对应的二氧化碳的通气量，以及相关气体的通气量；
信息分析单元，用于基于所述历史工作参数及其对应的二氧化碳的通气量，确定参数-通气量的第一对应关系，并根据在不同历史工作情况下相关气体的通气量的不同，确定相关气体的通气量对二氧化碳的通气量的影响程度，并基于影响程度，在所述第一对应关系的基础上，确定参数-通气量-相关气体影响的第二对应关系；
目标参数确定单元，用于根据所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量和其他相关气体的通气量，利用所述第二对应关系，确定实现所述调节量对应的目标工作参数；
调节量分析单元，用于根据所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量，确定对所述精密恒压控流电磁比例阀的调节压力值，基于工作参数-压力的预设关系表，确定第一参数调节量；
差值判断单元，用于基于所述呼吸机的初始工作参数、目标工作参数，确定第二参数调节量，并确定所述第一参数调节量与第二参数调节量的调节差值，并判断所述调节差值是否在预设差值范围内；
若是，按照所述第一参数调节量对所述精密恒压控流电磁比例阀进行控制；
否则，基于所述调节差值，确定所述精密恒压控流电磁比例阀的偏差程度，并基于所述偏差程度对所述预设关系表进行修正，得到最新预设关系，且基于所述最新预设关系，确定第三参数调节量，按照所述第三参数调节量对所述精密恒压控流电磁比例阀进行控制。
在该实施例中，所述历史工作参数包括比例阀的工作电流。
在该实施例中，所述相关气体可以是氧气、空气等，例如在工作参数相同，相关气体的通气量不同的情况下，二氧化碳的通气量会有所波动。
在该实施例中，所述第二参数调节量根据对呼吸机的历史工作经验得到，所述第一参数调节量根据所述精密恒压控流电磁比例阀的标定的工作参数得到。
在该实施例中，由于所述精密恒压控流电磁比例阀随着使用时间和使用次数的增加，使得所述精密恒压控流电磁比例阀的工作会发生偏差，因此需要对所述预设关系进行及时更新，保证所述精密恒压控流电磁比例阀工作的准确性。
上述设计方案的有益效果是：通过根据所述精密恒压控流电磁比例阀的历史工作参数和标定的参数进行分析，及时发现所述精密恒压控流电磁比例阀的偏差，并对控制参数进行及时的修正，保证了所述精密恒压控流电磁比例阀控制的精确性，从而保证了对患者二氧化碳的含量的准确供给。
实施例9
基于实施例7的基础上，本发明实施例提供基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，其特征在于，所述调节确定单元，包括：
确定单元，用于每隔预设时间间隔，根据实时检测到的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，并利用所述对应关系，以及所述呼吸机在当前时刻通气的二氧化碳浓度值，确定对在每个时刻二氧化碳浓度的第一调节值；
根据如下公式确定对二氧化碳浓度的第一调节值；
Figure BDA0003579137940000131
其中，Tα表示在当前时刻对二氧化碳浓度的第一调节值，τ表示所述预设时间间隔的间隔精细度，取值为(0.80，1.00)，zt-1表示呼吸机在上一时刻通气的二氧化碳浓度值，yt-1表示所述呼吸机在上一时刻调节后实际的二氧化碳浓度值，
Figure BDA0003579137940000132
表示利用所述对应关系确定的呼吸机在上一时刻的二氧化碳浓度调节值，Q(xt-1)表示在上一时刻的对应关系，/>
Figure BDA0003579137940000141
表示利用所述对应关系确定的呼吸机在当前时刻的二氧化碳浓度调节值，Q(xt)表示在当前时刻的对应关系；
设计单元，用于基于所述第一调节值集合，结合所述精密恒压控流电磁比例阀的参数，设计二氧化碳浓度的调节数值，最终确定对所述二氧化碳浓度的调节量；
根据如下公式确定所述调节数值；
Figure BDA0003579137940000142
其中，Pα表示在当前时刻对二氧化碳浓度的调节数值，γ表示所述精密恒压控流电磁比例阀参数调节对应二氧化碳浓度的最小调节量，zt表示呼吸机在当前时刻通气的二氧化碳浓度值，yt表示所述呼吸机在当前时刻调节后实际的二氧化碳浓度值，
Figure BDA0003579137940000143
表示对/>
Figure BDA0003579137940000144
向上取整。
在该实施例中，结合所述精密恒压控流电磁比例阀的参数，设计二氧化碳浓度的调节数值，最终确定对所述二氧化碳浓度的调节量，可以是确定的调节量与所述精密恒压控流电磁比例阀的工作过程更加紧密，使得所述精密恒压控流电磁比例阀的工作更准确地实现调节量。
在该实施例中，考虑预设时间间隔的间隔精细度可以消除采集间隔的不同带来的对调节值的影响。
在该实施例中，对于公式
Figure BDA0003579137940000145
例如可以是，τ＝0.97，zt-1＝4.50％，yt-1＝4.72％，/>
Figure BDA0003579137940000146
得到Tα＝0.32％。
在该实施例中，对于公式
Figure BDA0003579137940000147
例如可以是，zt＝4.80％，yt＝5.10％，Tα＝0.32％，γ＝0.05％，则Pα＝0.31％。
上述设计方案的有益效果是：通过考虑预设时间间隔、精密恒压控流电磁比例阀的参数的影响，对根据对应关系确定的调节值进行进一步的修正，最终得到对所述二氧化碳浓度的调节量，使得所述精密恒压控流电磁比例阀的工作更准确地实现调节量，从而保证对患者通气中二氧化碳浓度的准确控制。
实施例10
基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控方法，如图3所示，包括：
步骤1：实时检测患者的体内二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值；
步骤2：实时检测所述患者的状态信息，得到所述患者的状态特征，并基于所述状态特征，确定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围；
步骤3：基于所述体内二氧化碳分压值以及呼末二氧化碳分压值，对呼吸机的参数进行反馈调控通气中二氧化碳浓度。
上述设计方案的有益效果是：通过实时监测患者的的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，来确定患者的呼吸状态，在预测到可能出现异常时，及时根据二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值反过来对呼吸机的参数进行反馈控制，保证了患者的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值在稳定范围内，维持呼吸中二氧化碳的含量，保证患者身体的正常机能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，其特征在于，包括：
检测模块，用于实时检测患者的体内二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值；
状态分析模块，用于实时检测所述患者的状态信息，得到所述患者的状态特征，并基于所述状态特征，确定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围；
调控模块，用于基于所述体内二氧化碳分压值以及呼末二氧化碳分压值，对呼吸机的参数进行反馈调控通气中二氧化碳浓度；
所述状态分析模块，包括：
数据采集单元，用于采集所述患者的呼吸频率、二氧化碳动脉分压－呼末二氧化碳分压压差、二氧化碳动脉分压－二氧化碳静脉分压压差、心率、体温、脑电波的特征参数；
状态确定单元，用于基于所述患者的特征参数，确定所述患者的当前状态；
标准参数设定单元，用于基于所述当前状态，结合所述患者的身体参数，设定所述患者的标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围；
所述调控模块，包括：
差异确定单元，用于获取在预设时间内所述患者的二氧化碳分压变化曲线和呼末二氧化碳分压变化曲线，将所述二氧化碳分压变化曲线和呼末二氧化碳分压变化曲线分别与所述标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围进行比较，得到所述患者随时间变化的二氧化碳分压差值集合和呼末二氧化碳分压差值集合；
通气确定单元，用于基于所述二氧化碳分压差值集合和呼末二氧化碳分压差值集合，确定对所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量；
控制单元，用于基于所述调节量，确定对所述呼吸机的精密恒压控流电磁比例阀的控制参数，并按照所述控制参数控制所述呼吸机的通气工作；
所述通气确定单元，包括：
序列确定单元，用于基于所述二氧化碳分压差值集合确定第一序列，基于所述呼末二氧化碳分压差值集合确定第二序列；
序列分析单元，用于基于二氧化碳分压对血液PH值的影响，对所述第一序列进行评估，得到第一评估序列，基于述呼末二氧化碳分压对肺血流的影响，对所述第二序列进行评估，得到第二评估序列；
补偿确定单元，用于基于所述第一评估序列，确定对二氧化碳浓度的第一补偿序列，基于所述第二评估序列，确定二氧化碳浓度的第二补偿序列；
所述补偿确定单元，还用于将所述第一补偿序列和第二补偿序列进行比较，提取出序列差异大于预设差异的第一部分序列，小于等于预设差异的第二部分序列，并按照第一修正方案，对所述第一部分序列进行修正，得到第一修正序列，按照第二修正方案，对所述第二部分序列进行修正，得到第二修正序列；
曲线获取单元，用于基于所述第一修正序列、第二修正序列，得到目标补偿序列，并获取所述第一评估序列、第二评估序列对应的监测时间段内呼吸机通气中的二氧化碳浓度变化曲线，且基于所述目标补偿序列，确定对所述二氧化碳浓度变化值的浓度补偿变化曲线；
关系确定单元，用于基于所述二氧化碳浓度变化曲线与浓度补偿变化曲线，建立二氧化碳分压-呼末二氧化碳分压-二氧化碳浓度调节的对应关系；
调节确定单元，用于获取在下一时间段中所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度值，并基于在所述下一时间段中实时监测到的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，利用所述对应关系，确定对二氧化碳浓度的调节量。
2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，其特征在于，所述检测模块包括：
二氧化碳分压检测单元，用于检测所述患者动脉中的二氧化碳分压值；
呼末二氧化碳分压检测单元，用于检测所述患者呼气末终期的肺通气中的呼末二氧化碳分压值。
3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，其特征在于，所述状态确定单元，包括：
参数构建单元，用于预先获取所述患者在不同状态下的特征参数，并利用所述特征参数构建参数-状态集；
模型构建单元，用于根据所述参数-状态集，确定不同参数对状态的影响程度，并确定不同状态下的参数阈值，基于所述影响程度对所述参数阈值进行加权设置，得到加权参数阈值，基于不同状态下对应的所有加权参数阈值，建立状态识别模型；
状态识别单元，用于将所述患者的特征参数输入所述状态识别模型中，得到所述患者的当前状态。
4.根据权利要求1所述的基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，其特征在于，所述标准参数设定单元包括：
常规范围确定单元，用于提取所述当前状态的状态特征，获取在所述状态特征下人体的常规二氧化碳分压值范围和常规呼末二氧化碳分压值范围；
范围调整单元，用于获取所述患者的身体参数，并确定每个身体参数对分压值的影响系数，基于所述身体参数基于对应的影响系数，对所述常规二氧化碳分压值范围和常规呼末二氧化碳分压值范围进行微调，得到标准二氧化碳分压值范围和标准呼末二氧化碳分压值范围。
5.根据权利要求1所述的基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，其特征在于，所述控制单元，包括：
信息获取单元，用于获取所述精密恒压控流电磁比例阀的历史工作参数，以及在所述历史工作参数下对应的二氧化碳的通气量，以及相关气体的通气量；
信息分析单元，用于基于所述历史工作参数及其对应的二氧化碳的通气量，确定参数-通气量的第一对应关系，并根据在不同历史工作情况下相关气体的通气量的不同，确定相关气体的通气量对二氧化碳的通气量的影响程度，并基于影响程度，在所述第一对应关系的基础上，确定参数-通气量-相关气体影响的第二对应关系；
目标参数确定单元，用于根据所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量和其他相关气体的通气量，利用所述第二对应关系，确定实现所述调节量对应的目标工作参数；
调节量分析单元，用于根据所述呼吸机的通气中二氧化碳浓度的调节量，确定对所述精密恒压控流电磁比例阀的调节压力值，基于工作参数-压力的预设关系表，确定第一参数调节量；
差值判断单元，用于基于所述呼吸机的初始工作参数、目标工作参数，确定第二参数调节量，并确定所述第一参数调节量与第二参数调节量的调节差值，并判断所述调节差值是否在预设差值范围内；
若是，按照所述第一参数调节量对所述精密恒压控流电磁比例阀进行控制；
否则，基于所述调节差值，确定所述精密恒压控流电磁比例阀的偏差程度，并基于所述偏差程度对所述预设关系表进行修正，得到最新预设关系，且基于所述最新预设关系，确定第三参数调节量，按照所述第三参数调节量对所述精密恒压控流电磁比例阀进行控制。
6.根据权利要求1所述的基于二氧化碳动脉和呼末二氧化碳分压的调控系统，其特征在于，所述调节确定单元，包括：
确定单元，用于每隔预设时间间隔，根据实时检测到的二氧化碳分压值和呼末二氧化碳分压值，并利用所述对应关系，以及所述呼吸机在当前时刻通气的二氧化碳浓度值，确定对在每个时刻二氧化碳浓度的第一调节值；
设计单元，用于基于所述第一调节值集合，结合所述精密恒压控流电磁比例阀的参数，设计二氧化碳浓度的调节数值，最终确定对所述二氧化碳浓度的调节量。
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