CN114917440A - 呼吸检测方法、脉冲式制氧机的控制方法及脉冲式制氧机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制氧机技术领域，公开了一种呼吸检测方法、脉冲式制氧机的控制方法及脉冲式制氧机，旨在解决现有制氧机的呼吸检测和供氧时机的准确性不高的问题，方案主要包括：实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量；根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态；在判定用户处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机进行脉冲供氧。本发明能够实现对用户呼吸进行准确的检测，进而提高用户呼吸检测和供氧时机的准确性，适用于脉冲式制氧机。

Description

呼吸检测方法、脉冲式制氧机的控制方法及脉冲式制氧机

技术领域

本发明涉及制氧机技术领域，具体来说涉及一种呼吸检测方法、脉冲式制氧机的控制方法及脉冲式制氧机。

背景技术

制氧机的基本原理是采用分子筛的吸附性能，通过物理原理，以大排量无油压缩机为动力，把空气中的氮气与氧气进行分离，最终得到高浓度的氧气。制氧机适用于各种人群氧疗与氧保健，具有产氧迅速、氧浓度高、产氧能力稳定、运行功率低、体积小、使用方便等特点。脉冲式制氧机则是在传统制氧机的基础上，通过增加压力传感器来检测用户的吸气和呼气，并根据用户呼吸频率实现间歇性供氧，从而达到节约氧气、提髙氧气利用率的目的，并且具有相同的供氧效果，间歇性供氧的耗氧量仅为连续供氧的1/6，这也大大降低了制氧机的体积、重量和能耗。

现有技术中，脉冲式制氧机的供氧流程大致如下：通过压力传感器检测输气通道内的气体压力，当用户吸气时，压力传感器检测到的气体压力为负，当用户呼气时，压力传感器检测到的气体压力为正，通过比较气体压力与设定阈值的大小，若气体压力小于设定阈值，则判定用户处于吸气状态，此时控制制氧机进行脉冲供氧，如果超过一定时间气体压力均未检测到气体压力小于设定阈值，则产生报警，报警持续一定时间自动关闭制氧机以节约电能。

但上述方案至少存在以下问题：由于震动、环境变化、用户操作不当等原因，压力传感器可能会产生漂移，使得压力传感器检测的气体压力无法准确反映用户的呼吸，进而导致供氧时机不准确。

发明内容

本发明旨在解决现有制氧机的呼吸检测和供氧时机的准确性不高的问题，提出一种呼吸检测方法、脉冲式制氧机的控制方法及脉冲式制氧机。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种呼吸检测方法，应用于脉冲式制氧机，包括以下步骤：

实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；

根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量；

根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态。

进一步地，根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，具体包括：

若所述气压变化量在第一预设次数内连续增大，则判定用户处于吸气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内连续减小，则判定用户处于呼气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内均处于预设范围，则判定用户处于呼吸停顿状态。

第二方面，提供一种脉冲式制氧机的控制方法，包括以下步骤：

实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；

根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量；

根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，在判定用户处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机进行脉冲供氧。

进一步地，根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，具体包括：

若所述气压变化量在第一预设次数内连续增大，则判定用户处于吸气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内连续减小，则判定用户处于呼气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内均处于预设范围，则判定用户处于呼吸停顿状态。

进一步地，该方法还包括：

根据所述气压变化量确定用户的吸气周期，并根据所述吸气周期确定辅助供氧监测时间；

当上一次供氧结束时间与当前时间之间的时长达到辅助供氧监测时间时，判断当前辅助供氧监测时间内是否存在绝对值大于第一阈值的气压变化量，若否，则控制所述脉冲式制氧机执行一次辅助供氧。

进一步地，根据所述气压变化量确定用户的吸气周期，具体包括：

至少连续三次记录出现最小气压变化量的时间，根据所述最小气压变化量的时间确定用户的吸气周期。

进一步地，所述一次辅助供氧包括：

根据对应的供氧间隔和脉冲频率进行连续第二预设次数的脉冲供氧。

进一步地，该方法还包括：

统计辅助供氧次数，当执行一次辅助供氧后，将所述辅助供氧次数加一，当所述气压变化量小于第一阈值后，将所述辅助供氧次数清零；

根据当前辅助供氧次数对下一次辅助供氧的供氧间隔和脉冲频率进行调整，具体包括：辅助供氧次数越大，则下一次辅助供氧的供氧间隔越短，并且下一次辅助供氧的脉冲频率越高。

进一步地，该方法还包括：

若所述辅助供氧次数大于第二阈值，则启动二级报警，当所述二级报警持续时间大于第三阈值时，启动一级报警并控制所述脉冲式制氧机停止供氧。

第三方面，提供一种脉冲式制氧机，包括：

压力传感器，用于实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；

控制器，用于根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量，根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，以及在判定用户处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机进行脉冲供氧。

本发明的有益效果是：本发明所述的呼吸检测方法、脉冲式制氧机的控制方法及脉冲式制氧机，通过气压变化量的变化趋势来检测用户的呼吸状态，即使压力传感器发生漂移，也能实现对用户呼吸进行准确的检测，进而提高用户呼吸检测和供氧时机的准确性。

附图说明

图1为用户在一个呼吸周期内的压力曲线示意图；

图2为现有技术中呼吸检测的原理示意图；

图3为压力传感器发生漂移时的压力曲线及对应的斜率曲线示意图；

图4为本发明实施例所述的呼吸检测方法的流程示意图；

图5为本发明实施例所述用户在一个呼吸周期内的压力曲线对应的斜率曲线示意图；

图6为本发明实施例所述的脉冲式制氧机的控制方法的流程示意图；

图7为本发明实施例所述的不同呼吸强度对应的斜率曲线示意图；

图8为本发明实施例所述的辅助供氧流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

如图1所示，用户在呼吸过程的每个呼吸周期内，脉冲式制氧机输气通道内的压力值随着用户的呼吸状态而发生变化：在用户吸入气体时，压力传感器检测到的压力值为负；在用户呼出气体时，压力传感器检测到的压力为正；在用户处于呼吸停顿时，压力传感器检测到的压力约为零。

当压力传感器发生漂移时，压力传感器检测到的所有压力值均大于或小于实际压力，此时压力传感器检测的气体压力无法准确反映用户的呼吸，进而导致供氧时机不准确。如图2所示，波形A一直不会低于阈值，会一直不出氧；波形C会一直低于阈值，会一直连续出氧；失去脉冲式供氧的功能，只有没有发生飘移的波形B正常工作。

为了解决上述问题，本发明提供一种呼吸检测方法、脉冲式制氧机的控制方法及脉冲式制氧机，主要的技术方案包括：通过压力传感器实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；通过控制器根据所述气体压力确定连续多个预设周期内的气压变化量，并根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，在判定用户处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机进行脉冲供氧。

可以理解，在压力传感器发生漂移后，两个时间点之间的气压变化量是相同的，如图3所示，对压力曲线求斜率后，可以得到各单位时间内的气压变化量，无论是向上漂移的波形A，还是向下漂移的波形C，其对应的斜率曲线k均与没有发生漂移的波形B对应的斜率曲线相同。并且在用户处于吸气状态时，对应的斜率逐渐增大，在用户处于呼气状态时，对应的斜率逐渐减小。基于此，本发明通过对气压变化量进行动态追踪，并通过两个时间点之间的气压变化量的变化趋势来判断用户的呼吸状态，以及在判定用户处于吸气状态时，进行供氧，从而避免压力传感器发生漂移导致用户呼吸检测和供氧时机的准确性不高的问题，同时本发明通过动态追踪的方式，即通过实时检测的连续多个气压变化量自身来进行比较，相较于固定阈值的静态追踪方式而言，能够避免个体差异导致判断不准确的问题，进而提高了呼吸检测的准确性。

实施例

本发明实施例所述的制氧机为脉冲式制氧机，至少包括压力传感器和控制器，其中，压力传感器设置于输气通道内，例如设置于输气管或输气面罩等，压力传感器与控制器连接，控制器能够打开或关闭制氧机的输气通道，以实现脉冲式制氧机的间歇式供氧。

本实施例所述的呼吸检测方法，应用于上述脉冲式制氧机，如图4所示，包括以下步骤：

步骤1、实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力。

具体而言，可以通过压力传感器实时检测制氧机输气管或输气面罩的气体压力，压力传感器检测的气体压力可能是压力传感器已经发生漂移后的气体压力，其并不能准确反应用户的呼吸状态。

步骤2、根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量。

其中，气压变化量用于反应气压变化程度，在各预设时间内，若气体压力增加，则对应的气压变化量为正，若气体压力减小，则对应的气压变化量为负。本实施例中，以等预设时间间隔向时间轴延伸，并确定每个预设时间内的气压变化量，从而实现对气压变化量的动态追踪。其中，预设时间可以根据实际情况设置，本实施例对此不作限制，例如预设时间可以为10ms，此外，预设时间内的气压变化量还可以为单位时间内的气压变化量，即压力曲线中各点的斜率。

步骤3、根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态。

如图5所示，在用户处于吸气状态时，对应的斜率逐渐增大；在用户处于呼气状态时，对应的斜率逐渐减小；在用户处于呼吸停顿时，对应的斜率约为零。基于此，本实施例通过以下方法判断用户的呼吸状态：

若所述气压变化量在第一预设次数内连续增大，则判定用户处于吸气状态；若所述气压变化量在第一预设次数内连续减小，则判定用户处于呼气状态；若所述气压变化量在第一预设次数内均处于预设范围，则判定用户处于呼吸停顿状态。

在实际应用时，由于实时检测的气体压力存在一定的波动，因此可以根据连续多次得到气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，进而提高呼吸检测的准确性。具体地，当多次得到的气压变化量连续增大时，则表示用户处于吸气状态；当多次得到的气压变化量连续减小时，则表示用户处于呼气态；当多次得到的气压变化量连续处于预设范围内时，则表示用户处于呼吸停顿状态。

可以理解，在相同预设时间的前提下，第一预设次数越大，呼吸检测的准确性越高，但在吸气状态时供氧的延迟也更高。为了兼顾呼吸检测的准确性和供氧延迟，第一预设次数可以根据预设时间的长短进行设置。例如，预设时间较短，则可以设置较大的第一预设次数；预设时间较长，则可以设置较小的第一预设次数。此外，预设范围为零的合理误差波动范围，预设范围可以根据实际情况设置，本实施例对此不作限制。

本实施例通过气压变化量的变化趋势来判断用户的呼吸状态，由于在压力传感器发生漂移时，气体压力对应的变化量不会发生改变，因此本实施例能够避免压力传感器发生漂移导致气体压力无法准确反映呼吸状态的问题，进而提高呼吸状态检测的准确性。

基于上述呼吸检测方法，本实施例还提供一种脉冲式制氧机的控制方法，其包括上述呼吸检测方法，如图6所示，该方法还包括：

步骤4、在判定用户处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机进行脉冲供氧。

可以理解，在基于上述呼吸检测方法判断出用户的呼吸状态后，若用户处于吸气状态，则通过控制器控制制氧机向用户进行供氧。由于氧气罐有一定压力，此时如果一直打开输气通道，会导致压力释放太快，供氧太多产生浪费，所以此时进行连续的脉冲供氧，脉冲供氧的相关参数可根据实际情况设置，本实施例对此不作限制，相关参数包括：供氧时间、供氧间隔和脉冲频率，例如，每次供氧时间为60ms，间隔时间为200ms，供氧脉冲频率为5Hz。

本实施例还包括：在判定用户未处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机停止供氧。具体而言，若用户未处于吸气状态，则通过控制器关闭制氧机的输气通道，停止向用户提供氧气，从而达到节约氧气、提髙氧气利用率的目的，并且本实施例所述的脉冲式制氧机的控制方法采用了上述呼吸检测方法检测用户呼吸，因此能够提高制氧机供氧时机的准确性。

此外，现有技术为了提髙氧气和电能的利用率，当吸气压力在一定时间内达不到设定阈值，则在报警持续一定时间后自动关闭制氧机。这种方式还存在以下问题：用户身体不适或疾病导致呼吸微弱，或者进入睡眠呼吸暂停综合症患者，此时吸气压力达不到制氧机的设定阈值，但此时更需要氧气，而制氧机却停止供氧，导致用户健康状况进一步恶化。

为了解决上述问题，本实施例还包括：

根据所述气压变化量确定用户的吸气周期，并根据所述吸气周期确定辅助供氧监测时间；当上一次供氧结束时间与当前时间之间的时长达到辅助供氧监测时间时，判断当前辅助供氧监测时间内是否存在绝对值大于第一阈值的气压变化量，若否，则控制所述脉冲式制氧机执行一次辅助供氧。

可以理解，气压变化量的大小与呼吸强弱具有相关性，如图7所示，在用户处于吸气状态下，若呼吸越强，则对应斜率K2的绝对值越大；若呼吸越弱，则对应斜率K1的绝对值越小。基于此，本实施例可以通过气压变化量的绝对值大小来判断用户的呼吸强弱。具体地，在辅助供氧监测时间内，若存在绝对值大于第一阈值的气压变化量，则表示用户呼吸正常，此时进行正常脉冲供氧；反之，则控制所述脉冲式制氧机执行辅助供氧，以避免用户的健康状况进一步恶化。

本实施例中，根据气压变化量确定用户的吸气周期，具体包括：至少连续三次记录出现最小气压变化量的时间，根据所述最小气压变化量的时间确定用户的吸气周期。

如图5所示，在用户的呼吸周期内，当用户开始吸气以及呼气结束时，其对应的斜率具有最小值K1。基于此，本实施例通过至少连续三次记录出现最小气压变化量的时间，将第一次和第三次出现最小气压变化量的时间差作为用户的吸气周期，并基于用户的吸气周期来确定辅助供氧监测时间。辅助供氧监测时间用于表示判断周期，即在上一次供氧结束时间与当前时间之间的时长达到辅助供氧监测时间时，则进行一次气压变化量的判断；在一个判断周期内，若不存在绝对值大于第一阈值的气压变化量，则表示用户的呼吸较弱，此时控制制氧机执行一次辅助供氧。

本实施例中，一次辅助供氧包括：根据对应的供氧间隔和脉冲频率进行连续第二预设次数的脉冲供氧。其中，第二预设次数可根据实际情况设置，本实施例对此不作限制，例如，三次。

为了避免用户在呼吸较弱时发生缺氧，如图8所示，本实施例还包括：

统计辅助供氧次数，当执行一次辅助供氧后，将所述辅助供氧次数加一，当所述气压变化量小于第一阈值后，将所述辅助供氧次数清零；

根据当前辅助供氧次数对下一次辅助供氧的供氧间隔和脉冲频率进行调整，具体包括：辅助供氧次数越大，则下一次辅助供氧的供氧间隔越短，并且下一次辅助供氧的脉冲频率越高。

具体而言，本实施例依次在每个辅助供氧监测时间内进行用户的呼吸强弱检测。在对应的辅助供氧监测时间内，若检测到用户的呼吸较弱，则进行一次辅助供氧，并将辅助供氧次数加一；若检测到用户的呼吸正常，则将辅助供氧次数清零。在进行辅助供氧时，根据当前辅助供氧次数确定供氧参数，并根据确定的供氧参数进行辅助供氧。具体地，辅助供氧次数越大，则辅助供氧的供氧间隔越短，脉冲频率越高。例如，第一次辅助供氧的供氧间隔为3秒，脉冲频率为0.3Hz；第二次辅助供氧的供氧间隔为2.7秒，脉冲频率为0.6Hz；以此推类，第十次辅助供氧的供氧间隔为1秒，脉冲频率为1Hz。根据辅助供氧次数缩短供氧间隔和增加脉冲频率，能够帮助用户恢复自主吸气能力。

本实施例中，当所述辅助供氧次数大于第二阈值，则启动二级报警；当所述二级报警持续时间大于第三阈值时，启动一级报警并控制所述脉冲式制氧机停止供氧。

具体而言，当辅助供氧次数大于第二阈值，表明可能是鼻氧管堵塞脱落、或用户暂时呼吸障碍，或短时离开制氧机，此时启动二级报警，用屏幕显示和警示灯提示用户检查故障，排除故障后继续吸氧。如果二级报警时间持续大于第三阈值，表明用户有可能呼吸还未恢复，存在疾病或其它情况，可能有危险，则此时关闭供氧，节约电能，启动一级报警，包括大分呗声音提示，以便陪护人员进行帮助。其中，第二阈值和第三阈值可以根据实际情况设置，本实施例对此不作限制，例如，第二阈值为10次，第三阈值为10秒。

综上所述，本实施例通过气压变化量的变化趋势来检测用户的呼吸状态，即使压力传感器发生漂移，也能实现对用户呼吸进行准确的检测，进而提高用户呼吸检测和供氧时机的准确性，同时还根据气压变化量的大小判断用户的呼吸强弱，并在用户的呼吸较弱时进行辅助供氧，同时还根据辅助供氧次数调整供氧参数，避免了用户在呼吸较弱时产生缺氧的问题。

Claims (10)

1.呼吸检测方法，应用于脉冲式制氧机，其特征在于，包括以下步骤：

实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；

根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量；

根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态。

2.如权利要求1所述的呼吸检测方法，其特征在于，根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，具体包括：

若所述气压变化量在第一预设次数内连续增大，则判定用户处于吸气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内连续减小，则判定用户处于呼气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内均处于预设范围，则判定用户处于呼吸停顿状态。

3.脉冲式制氧机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；

根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量；

根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，在判定用户处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机进行脉冲供氧。

4.如权利要求3所述的脉冲式制氧机的控制方法，其特征在于，根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，具体包括：

若所述气压变化量在第一预设次数内连续增大，则判定用户处于吸气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内连续减小，则判定用户处于呼气状态；

若所述气压变化量在第一预设次数内均处于预设范围，则判定用户处于呼吸停顿状态。

5.如权利要求3所述的脉冲式制氧机的控制方法，其特征在于，该方法还包括：

根据所述气压变化量确定用户的吸气周期，并根据所述吸气周期确定辅助供氧监测时间；

当上一次供氧结束时间与当前时间之间的时长达到辅助供氧监测时间时，判断当前辅助供氧监测时间内是否存在绝对值大于第一阈值的气压变化量，若否，则控制所述脉冲式制氧机执行一次辅助供氧。

6.如权利要求5所述的脉冲式制氧机的控制方法，其特征在于，根据所述气压变化量确定用户的吸气周期，具体包括：

至少连续三次记录出现最小气压变化量的时间，根据所述最小气压变化量的时间确定用户的吸气周期。

7.如权利要求5所述的脉冲式制氧机的控制方法，其特征在于，所述一次辅助供氧包括：

根据对应的供氧间隔和脉冲频率进行连续第二预设次数的脉冲供氧。

8.如权利要求7所述的脉冲式制氧机的控制方法，其特征在于，该方法还包括：

统计辅助供氧次数，当执行一次辅助供氧后，将所述辅助供氧次数加一，当所述气压变化量小于第一阈值后，将所述辅助供氧次数清零；

根据当前辅助供氧次数对下一次辅助供氧的供氧间隔和脉冲频率进行调整，具体包括：辅助供氧次数越大，则下一次辅助供氧的供氧间隔越短，并且下一次辅助供氧的脉冲频率越高。

9.如权利要求8所述的脉冲式制氧机的控制方法，其特征在于，该方法还包括：

若所述辅助供氧次数大于第二阈值，则启动二级报警，当所述二级报警持续时间大于第三阈值时，启动一级报警并控制所述脉冲式制氧机停止供氧。

10.脉冲式制氧机，其特征在于，包括：

压力传感器，用于实时检测所述脉冲式制氧机输气通道内的气体压力；

控制器，用于根据所述气体压力确定连续多个预设时间内的气压变化量，根据所述气压变化量的变化趋势判断用户的呼吸状态，以及在判定用户处于吸气状态时，控制所述脉冲式制氧机进行脉冲供氧。

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