CN116899061B - 一种用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统。用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统包含检测模块、控制模块和呼吸机本体。检测模块采集患者的能够表征患者呼吸节律的打鼾声音，控制模块被配置为：基于与气流输送时间相关的时间迁移量调整根据采集的打鼾声音生成的与患者呼吸节律同频的泵气的时间节点以使得呼吸机本体的泵气的气流方向与处于打鼾状态的患者吸气的生理动作相适应。现有技术中所涉及的呼吸机大多是基于患者的规律性行为进行调节的，而忽略了对患者影响最深的呼吸窒息阶段。本申请能够通过对患者的打鼾声音的音调和患者的血氧含量进行通气气压的调整，以使得调整后的通气气压能够打开患者的气道。
Description
技术领域
本发明涉及将介质输入到人体内的医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统。
背景技术
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征是指患者响亮的鼾声突然中断，其强力呼吸但不起作用，完全呼吸不了，几秒甚至几十秒钟后醒来，大声喘息，气道被迫开放，然后继续呼吸的不正常睡眠呼吸症状，该过程经常伴随着患者的无意识踢打动作以及身体的扭动痉挛。患者的各种扭曲的身体姿势是为了使气道开放。睡眠过程中由于呼吸道阻塞等原因，呼吸气流停止（即睡眠中憋气，呼吸停止）且持续时间超过10秒钟或气流量低于正常20%则为睡眠呼吸暂停。
患有阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的患者以打呼噜、睡眠质量差、白天嗜睡、容易头痛等症状比较多见。
目前大部分针对患者鼾症的治疗方案都是建议患者进行减肥治疗以及相应的药物辅助治疗，但是上述的治疗方案需要一个长时间的治疗周期，在该治疗周期内患者仍有可能因为鼾症导致睡眠质量下降，影响白天的身体状况和精神状况。随着医疗水平的进步，通过家用或医用呼吸机配合患者睡眠呼吸以缓解阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征为患者带来的缺氧损伤这一方法成为治疗周期内缓解症状的主要手段。
目前存在部分采用呼吸机辅助患者进行通气以实现保证鼾症患者睡眠质量的技术方案，如申请公开号为CN113975563A的中国专利公开了一种基于打鼾声音识别的呼吸机控制方法及呼吸机，其中，基于打鼾声音识别的呼吸机控制方法，包括：检测用户的打鼾声音的强度；根据打鼾声音的强度调节呼吸机的压力。呼吸机控制方法还包括：检测用户是否在打鼾，若是，则启动呼吸机的呼吸功能，否则关闭呼吸机的呼吸功能。本发明通过检测用户的打鼾声音，并根据检测到的打鼾声音的参数实时调节呼吸机的相关参数，从而使得呼吸机维持在最佳状态。
但是该技术方案仅仅是根据鼾声的强度调整呼吸机的通气压力。这种方式的缺陷在于，声音和气流调节强度不适配。鼾声的变化并非是线性的，如图2所示，当上气道狭窄时患者鼾声可能是先大后小，最后完全闭合。此时鼾声消失，患者意识恢复清醒，气道再次回到打开状态，如此往复。图2左图为正常气道的状态的图像。图2中图为上气道部分阻塞导致患者打鼾的图像。图2右图为上气道完全阻塞造成的睡眠呼吸暂停的图像。按照上述过程，单纯根据鼾声的强度调节压力会使得呼吸机在患者气道即将闭合时反而降低了气流的压力或流速，无法实现辅助患者进行通气的效果，导致患者意识恢复清醒，对于患者的睡眠质量仍然无法保证。
此外，现有的呼吸机辅助通气治疗鼾症的方案通常会将呼吸机的频率设置为与患者打鼾频率一致的方式，这种方式仅仅适用于打鼾比较规律的阶段，在鼾声频率变化比较迅速时，呼吸机无法保持与鼾声相同的频率。
即使在打鼾比较规律的阶段，呼吸机的泵送频率和患者打鼾频率保持完全一致也无法达到较好的防止睡眠呼吸闭塞的效果。具体原因在于，呼吸机防止睡眠呼吸闭塞的主要原理就在于在打鼾的时刻通入高压气体，高压气体对咽喉部形成一定的正压，从而避免松弛的气道肌肉阻塞气道，而呼吸机将具有一定压力的气体输送至患者咽喉处具有一定的滞后性，当患者打鼾的同时呼吸机送出高压气体，高压气体在打鼾结束后才输送至患者的咽喉部。上述具有滞后性的呼吸机的供氧效果有待提高。
综上所述，在患者处于呼吸暂停的瞬时阶段时，呼吸机向患者气道输送气体的压力以及向患者输送气体的时间节点是决定呼吸机是否能够打开患者松弛的气道的决定性因素。
基于此，本申请提供一种用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的患者由于自身体质以及鼻组织的结构会在睡眠状态发生呼吸窒息的情况，这类情况的发生会影响患者的睡眠质量和氧气吸入量，严重者会发生肾脏衰竭或窒息死亡。即使是影响患者的睡眠质量，阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征也会通过反复使患者在深眠-浅眠-清醒中循环度过，从而降低了患者在白天清醒时间的精神力。具体表现为，基于患者的呼吸状态，其睡眠状态包含正常的交替循环的快速眼动期和深眠期、即将转入浅眠期（或清醒期）的快速眼动期临界点（或深眠期临界点）。当患者处于正常的交替循环的快速眼动期和深眠期时，一般来讲，患者会处于有节律的打鼾过程（分贝超出设定阈值），这表明处于该打鼾过程的患者仍然处于低通气呼吸状态，但该过程并不会使患者自快速眼动期或深眠期进入因阻塞呼吸状态引起的浅眠期。但伴随患者打鼾过程的音调的提升，表明患者的气道逐渐进入闭塞状态，处于这一状态的患者需要更高的气流压力来帮助其打开气道。现有技术中所涉及的呼吸机大多是基于患者的规律性行为进行调节的，而忽略了对患者影响最深的呼吸窒息阶段。
处于该阶段的患者既会因吸氧量过低而导致身体被损伤，又会因窒息而被影响睡眠。
一般来讲，现有技术中的部分呼吸机可以在患者发生窒息的行为时为患者提供高压力的气流。但这类呼吸机的行为都是即时发生的，即检测到患者处于窒息状态才会提供更高压力的气流，这也使得在调整和治疗打鼾行为时呼吸机的气流供给规律显示出与患者的呼吸节律不匹配而无法有效地打开患者气道的问题。
针对现有技术之不足，本发明提供一种医疗呼吸机调控系统。医疗呼吸机调控系统包含：检测模块、控制模块和呼吸机本体，检测模块采集患者的能够表征患者呼吸节律的打鼾声音，控制模块被配置为：
基于与气流输送时间相关的时间迁移量调整根据采集的打鼾声音生成的与患者呼吸节律同频的泵气的时间节点以使得呼吸机本体的泵气的气流方向与处于打鼾状态的患者吸气的生理动作相适应。
根据一种优选实施方式，时间迁移量是由气流输送时间确定的，其中，气流输送时间是指设置在呼吸机本体的插入患者气道中的管路的远端的气压传感器检测到的气流产生的时间节点与检测模块采集的打鼾声音的时间节点之差。
本技术方案的有益效果：
在探究阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征与睡眠质量之间的关联时，申请人发现当患者的气道封闭而使得患者处于窒息状态时，患者会从深睡眠或快速眼动睡眠（患者大脑休息的时间段）状态转为清醒状态。这一过程会在晚间睡眠过程中持续很多次，使得患者的晚间睡眠质量下降。
本申请通过矫正辅助患者呼吸的呼吸机本体的气流供给节律使呼吸机本体的送至患者气道的气流供给节律与患者呼吸节律相适应，使得气流能够增加患者吸入的氧含量，并在患者气道松弛时通过调高气流压力而帮助患者打开气道。
相较于现有技术中仅仅依靠患者发出的声音来实时调整供气规律的系统，本申请提供的系统弥补了气流在呼吸机本体中流动所花费的时间，使得气流在真正到达患者气道时能够与患者吸气节律时间节点相同，并借助患者的吸气状态使患者将呼吸机本体供给的气流吸入。
根据一种优选实施方式，检测模块包含检测患者发出的鼾声的第一传感器和检测患者血氧的第二传感器，当第一传感器采集到的与音调相关的数据升高而第二传感器采集的数据降低时，控制模块调整呼吸机本体的通气压力自第一压力提升至第二压力。
本技术方案的有益效果：
在完成呼吸节律的匹配而使得气流能够在正确的时间节点于患者气道完成对应的操作后，打开即将进入呼吸窒息状态的患者的气道也是避免患者清醒的重要操作。
在睡眠呼吸状态中，当患者处于正常呼吸时，其能够进入深睡眠或快速眼动睡眠。当患者处于低通气呼吸状态时，患者的睡眠处在一种临界状态，如果从低通气呼吸状态变化为了正常呼吸状态，患者的睡眠状态会维持在深睡眠或快速眼动睡眠时期，如果从低通气呼吸状态变化为阻塞呼吸状态，患者则会立即清醒，清醒后的患者能够重新恢复对气道肌肉的控制，以回归正常的呼吸状态，而后患者会重新入睡。夜间休息时，患有阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的患者会多次重复上述清醒或深眠的转变过程。
本申请能够通过对患者的打鼾声音的音调和患者的血氧含量进行共同判断，当患者音调上升（表明气道开始发生阻塞），血氧含量下降（表明吸入气体量下降）时，控制模块能够及时调整通气气压，使得调整后的通气气压增加且能够打开患者的气道。本方案不仅能针对临界期，还能够针对规律打鼾的深眠/快速眼动期、浅眠期而适应性调整时间节律。在患者处于深眠/快速眼动期时检测患者的呼吸节律，在出现显示患者气道关闭的打鼾行为时为患者提供更高压力的气流，避免患者的深眠/快速眼动期循环的健康睡眠状态被打破。
根据一种优选实施方式，控制模块还能够调整呼吸机本体的通气频率和通气氧含量，调整方法为以下方法中的一种：
通气压力自第一压力提升至第二压力，通气频率自第一频率提升至第二频率，通气氧含量自第一通气氧含量降低至第三通气氧含量；
通气压力自第一压力提升至第二压力，通气频率保持不变，通气氧含量自第一通气氧含量提升至第二通气氧含量。
优选地，第一通气氧含量为30%，第二通气氧含量为35%。第三通气氧含量为25%。第二频率为12次/min，第一频率为10次/min。第一压力为18 cmH2O，第二压力为25 cmH2O。
本技术方案的有益效果：
打开患者气道以增加吸入气体的含量的核心目的是保证患者的氧气吸入量处于安全范围，这里的安全范围不仅仅指呼吸机本体能够弥补患者氧气吸入量不足的问题，也包含呼吸机本体过度供氧导致的患者可能氧中毒问题。
为了能够及时且快速地打开患者气道，通气气压和通气频率能够同时提升，但这也意味着呼吸机本体为患者提供的氧气含量增加（一般来讲呼吸机本体提供的气流中的氧气含量比空气更高）。氧是需氧型生物维持生命不可缺少的物质，但超过一定压力和时间的氧气吸入，会对机体起有害作用。氧中毒是指机体吸入高于一定压力的氧一定时间后，某些系统或器官的功能与结构发生病理性变化而表现的病症。
为了保证氧气摄入量在一个安全的范围，在确定调整通气气压和通气频率后，基于对单位时间内的氧含量摄入的限定，控制模块能够降低呼吸机本体提供的气流中的通气氧含量，从而使患者在单位时间内吸收的氧气含量保持不变或上升至一个安全的范围。
也因此，在通气频率调整或不调整的不同情况下，通气氧含量的调整会发生变化，总体保证患者在单位时间内的氧吸入量保持在安全范围内。
根据一种优选实施方式，第一传感器采集到的与音调相关的数据升高是指第一传感器检测的声音在一个预设的时间段的音调差值超过第一阈值。
本技术方案的有益效果：
基于阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的患者在进入阻塞呼吸状态前的打鼾特征，本申请特异性地设置检测声音音调的传感器。
由于个体的打鼾声音的音调不同，仅仅设置音调的检测范围对于监控患者是否进入阻塞呼吸状态无意义。本申请通过检测预设时间段内的音调差值确认患者是否处于进入阻塞呼吸状态临界点，即不论患者起始的打鼾声音的音调，当患者的音调提高的数值不小于第一阈值时，由于患者前后的呼吸状态的变化，尤其在结合血氧下降的症状后，表明患者气道在逐渐闭塞，吸入气体含量也在减少。此时，呼吸机本体的通气气压并不能有效地打开患者气道，因此，呼吸机本体提高通气气压。
根据一种优选实施方式，第二传感器采集的数据降低是指第一含氧量低于第二阈值。
根据一种优选实施方式，第二传感器采集的数据降低是指第一含氧量的降低速率低于第三阈值。
本技术方案的有益效果：
由于个体的差异，血氧的减低幅度并不十分明显。对于部分降低不明显的患者，本申请能够基于对患者的血氧的高精度检测获得血氧变化的速率。通过对血氧速率的判断也能够确认患者是否吸收足够的氧气。
根据一种优选实施方式，当第一传感器检测的声音频率处于第一频率范围，且患者的血氧处于第一含氧量范围时，呼吸机本体能够为患者提供预设的第一给气模式，其中，第一给气模式中的通气频率与检测到的声音频率一致。
根据一种优选实施方式，当第一传感器检测到的数据表示患者的鼾声消失时，控制模块还能够调整呼吸机本体：通气压力自第一压力提升至第三压力，通气频率和通气氧含量保持不变。优选地，第三压力为30 cmH2O。
本技术方案的有益效果：
当患者的鼾声消失时，表明患者的气道完全闭塞，患者已经处于呼吸窒息状态，这一状态的患者可能会有几秒，甚至长达几十秒的窒息状态的持续，且患者可能会进入浅眠而非清醒。由于低估了患者气道打开所需要的通气气压，呼吸机本体会将通气气压提高至最大，以使得患者的气道及时被打开而不需要延迟几秒甚至几十秒。
根据一种优选实施方式，当第一传感器检测到的数据表示患者的鼾声消失时，基于外源信息输入，控制模块调整呼吸机本体恢复第一给气模式。
本技术方案的有益效果：
当患者进入窒息状态或者说呼吸阻塞状态时，患者可能会进入清醒状态而恢复对气道肌肉的掌控。患者能够通过声音或按键的方式将为患者提供第三压力的呼吸机本体恢复至第一给气模式。
本发明提供一种用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控方法，包含以下步骤：
检测患者发出的鼾声和患者血氧，其中，检测患者的鼾声包含检测患者的鼾声的音调；
当与音调相关的数据升高而血氧相关的数据降低时，为患者提供的气流的通气压力自第一压力提升至第二压力。
本发明提供一种医疗呼吸机调控系统。医疗呼吸机调控系统包含：检测模块、控制模块和呼吸机本体。检测模块采集患者的能够表征患者呼吸节律的打鼾声音。控制模块被配置为：
基于与气流输送时间相关的时间迁移量调整根据采集的打鼾声音生成的与患者呼吸节律同频的泵气的时间节点以使得呼吸机本体的泵气的气流方向与处于打鼾状态的患者吸气的生理动作相适应。
根据一种优选实施方式，基于采集到的打鼾的时间节点以及气流在插入患者气道中的管路的远端产生的时间节点之差，控制模块调整第一给气模式的生成时间节点比采集到的打鼾的时间节点早时间节点之差的时间长度。
本技术方案的有益效果：
在为患者提供呼吸支持时，系统的反应时间、系统向患者气道中递送气体的时间都会使用于支持呼吸的气流进入患者气道的时机与患者的实际呼吸节律之间存在时间差。上述的时间差也是现有技术中的呼吸机在为患者提供呼吸支持时所忽视的，而上述时间差却对患者实际的呼吸具有明显的影响。例如，当患者呼出气体时，由于时间差，呼吸机可能会向患者气道内送入气体，此时呼吸机不仅无法帮助患者顺畅呼吸，还会增加患者呼吸的障碍。
本申请能够通过预先学习或存储的过往记录弥补该时间差，使得呼吸机本体的给气频率（气流进入患者气道）与患者的呼吸频率一致。
本技术方案可以根据患者的呼吸节律和打鼾声音，实时调整呼吸机的泵气时间节点，使得呼吸机的气流方向与患者的吸气动作相适应，从而减少呼吸机对患者造成的干扰和不适，提高患者的睡眠质量和舒适度。
同时，本技术方案可以利用与气流输送时间相关的时间迁移量，有效地消除呼吸机和患者之间的时间延迟，避免呼吸机的供气和患者的呼吸不同步。本技术方案可以根据打鼾声音的变化，自动调节呼吸机的气流压力和流量，以适应患者的呼吸需求，防止呼吸机过度或不足地给患者提供氧气，导致低氧血症或高碳酸血症等问题。
附图说明
图1是本发明提供的系统流程图；
图2是睡眠状态下的患者气道变化图。
附图标记列表
100：检测模块；200：控制模块；300：呼吸机本体；110：第一传感器；120：第二传感器。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中，由于呼吸机本体300的气流输送需要时间，在系统基于打鼾声音而为患者提供气流输送时，气流实际到达患者气道的时间与系统预计的时间不匹配，使得递送的气流无法为患者所用。尤其地，当呼吸机本体300的气流输送管路较长（1 m，甚至2 m）时，气流的输送时间甚至能够导致呼吸机提供的气流在患者呼气时输送至患者气道位置。时间迁移量为采集到的打鼾的时间节点以及气流在插入患者气道中的管路的远端产生的时间节点之差。
实施例1
本实施例提供本申请涉及的系统在对患者睡眠呼吸锻炼中的应用。
本申请提供一种鼾症呼吸机调控系统。鼾症呼吸机调控系统能够根据处于睡眠状态中的患者的鼾声信息和血氧信息测定患者睡眠呼吸状态。鼾症呼吸机调控系统能够帮助调整打鼾的频率和强度。鼾症呼吸机调控系统能够控制呼吸机的通气频率、通气压力以及通气氧含量。
系统可以包括用于获取鼾声信息的检测模块100、呼吸机本体300和控制模块200。
基于检测模块100的信息反馈，控制模块200能够调控呼吸机本体300。
控制模块200能够根据检测模块100获取的鼾声信息和血氧信息分析出睡眠呼吸状态，从而对睡眠呼吸障碍进行有效的诊断和预防。检测模块100通过鼾声传感器和血氧传感器分别采集用户的鼾声信号和血氧信号，并将其传输给控制模块200。控制模块200对这些信号进行处理和分析，计算出用户的呼吸频率、呼吸强度、AHI值等参数，进而判断用户的睡眠呼吸状态是正常呼吸、低通气呼吸还是阻塞呼吸。
当控制模块200检测到用户的睡眠呼吸状态异常时，它会通过无线通信方式向呼吸机本体300发送控制指令，调节呼吸机本体300的通气频率、通气压力以及通气氧含量，使之适应用户的实际需求，改善用户的睡眠质量。本申请的调控系统能够实现对睡眠呼吸状态的实时检测和动态调节，提高了睡眠呼吸调控系统的智能化水平和使用效果。
鼾声信息反映了用户的呼吸声音，血氧信息反映了用户的血液中的氧气含量。
控制模块200会对鼾声信息进行频谱分析，提取出鼾声的基频、谐波、能量等特征参数。然后，控制模块200会根据这些参数计算出用户的呼吸频率和呼吸强度。呼吸频率是指用户每分钟呼吸的次数，呼吸强度是指用户每次呼吸的声音强度。这两个参数可以反映用户的呼吸节律和深浅。
其次，控制模块200会对血氧信息进行滤波、平滑等预处理，去除噪声和干扰。然后，控制模块200会根据血氧信号的波形和幅值计算出用户的AHI值。AHI值是指用户每小时出现低通气或阻塞呼吸的次数，它是评估睡眠呼吸障碍程度的重要指标。血氧信号的波形和幅值可以反映用户的血液中的氧气含量变化。
最后，控制模块200会综合考虑用户的呼吸频率、呼吸强度、AHI值等参数，进而判断用户的睡眠呼吸状态是正常呼吸、低通气呼吸还是阻塞呼吸。正常呼吸是指用户的呼吸频率、呼吸强度和AHI值都在正常范围内，没有明显异常。低通气呼吸是指用户的呼吸频率或呼吸强度降低，导致血氧含量下降。阻塞呼吸是指用户的呼吸暂停或减少，导致血氧含量急剧下降。
例如，基于多元线性回归模型，控制模块200能够通过呼吸频率、呼吸强度、AHI值等自变量生成睡眠呼吸状态的判断结果。
多元线性回归模型能够为：
其中，F表示睡眠呼吸状态的分值；a、b1、b2、b3为模型参数；Z为呼吸频率（次/min）；Q为呼吸强度（分贝）；A为AHI值（次/h）。
睡眠呼吸状态的数值大于等于5，判断为正常呼吸；睡眠呼吸状态的数值小于5且大于等于0，判断为低通气呼吸；睡眠呼吸状态的数值小于0，判断为阻塞呼吸。睡眠呼吸状态的数值越大，表示睡眠呼吸越正常，反之越异常。
具体来说，a为10，b1为0.5，b2为0.2，b3为0.8。
当控制模块200从检测模块100获取的用户实时数据为：呼吸频率15次/min，呼吸强度60分贝，AHI值10次/h时，控制模块200会将上述参数代入方程，计算出睡眠呼吸状态的数值，F为-17.5。
根据设定的阈值，将睡眠呼吸状态的数值转化为类别。例如，由于F值小于0，判断患者处于阻塞呼吸，通气频率为8-14次/min，通气压力为15-20 cmH2O，通气氧含量为24-40%。
基于预设的通气频率、通气氧含量和通气压力，在患者处于不同呼吸状态时，呼吸机本体300会生成对应的通气频率、通气氧含量和通气压力调控参数。例如，当患者处于阻塞呼吸时，呼吸机本体300会生成对应的通气频率、通气氧含量和通气压力调控参数。
基于上述方案，本申请的调控系统能够通过控制呼吸机本体300的通气频率、通气压力以及通气氧含量的方式对睡眠呼吸状态进行一定程度的调整，以尽量保证睡眠呼吸状态始终处于正常呼吸状态。
进一步地，本系统的控制模块200在调整呼吸机本体300的通气压力时，并非是根据鼾声强度确定的，而是根据睡眠呼吸所处的阶段调整的。
控制模块200能够基于患者的状态进行调整，尤其地，本系统适用于睡眠状态中的患者。
在睡眠呼吸状态中，当患者处于正常呼吸时，其能够进入深睡眠或快速眼动睡眠。当患者处于低通气呼吸状态时，患者的睡眠处在一种临界状态，如果从低通气呼吸状态变化为了正常呼吸状态，患者的睡眠继续维持深睡眠或快速眼动睡眠状态，如果从低通气呼吸状态变化为阻塞呼吸状态，患者则会立即清醒，清醒后立刻控制气道肌肉以回到正常呼吸状态，重新入睡并重复上述过程。
进一步地，检测模块100包含检测患者发出的鼾声的第一传感器110和检测患者血氧的第二传感器120。
如图1所示，当第一传感器110检测的声音频率处于第一频率范围，且患者的血氧处于第一含氧量范围时，表明患者处于正常的呼吸节律或者说低通气呼吸状态（或者说相对正常，因为虽然患者的打呼行为本身表明患者的气体吸入量是不足的，但节律正常的打呼行为并不会影响患者的睡眠状态的改变），呼吸机本体300能够以相同的频率为患者提供预设的第一给气模式。优选地，第一给气模式包含预设为第一压力的通气压力。优选地，当第一传感器110检测的声音频率处于10次/min且第一含氧量为98%时，由于声音频率处于16-20次/min的正常范围且血氧处于96%-100%，患者处于正常的呼吸节律，呼吸机本体300保持当前为患者提供的第一给气模式，其中，第一给气模式包含以下条件：通气频率为10次/min，通气压力为18 cmH2O，通气氧含量为30%。本申请的控制模块200能够在规律打鼾的正常呼吸阶段调控呼吸机本体300按照第一压力进行通气，以对咽喉部进行正压气压补偿，防止松弛的气道肌肉在重力作用下下垂导致气道狭窄。
当第一传感器110检测的声音音调逐渐变高时，表明患者处于低通气呼吸状态，其打鼾处于临界阶段，其睡眠状态也处于可能转变为浅眠的临界状态。优选地，当第一传感器110检测的声音在一个时间段的音调差值超过第一阈值且第一含氧量低于第二阈值时，控制模块200立即调整呼吸机本体300的通气压力为第二压力，第二压力大于第一压力，以通过更高的正向气压使得患者从临界状态返回至正常呼吸状态。优选地，第一阈值为150 Hz。第二阈值为98%。当第一传感器110检测的声音的音调比2 s后检测的声音的音调低180 Hz且对应时间段的第一含氧量降低4%时，患者处于由低通气呼吸状态变化为阻塞呼吸状态的临界状态。可预知地，随着患者的气道肌肉进一步闭合，患者会发生呼吸窒息而进入浅眠或清醒状态。控制模块200立即调整呼吸机本体300的通气压力为第二压力，即将通气压力由18 cmH2O调整为25 cmH2O，以通过更高的正向气压使得患者从临界状态返回至正常呼吸状态。该调整方式允许患者持续深睡眠或快速眼动睡眠，避免患者进入阻塞呼吸阶段导致患者清醒，从而提升患者睡眠质量。
根据一种优选实施方式，第一传感器110为能够使控制模块200获得声音的音调信息的声音传感器。第二传感器120为血氧仪。
实施例2
本申请所涉及的系统在为患者供气时能够具有一定的时间迁移。
本系统的控制模块200在正常呼吸阶段将呼吸机本体300的通气频率控制在第一频率，氧气含量控制在第一通气氧含量。该第一频率可以是与正常呼吸阶段的打鼾频率大小上保持一致。但同时，基于患者处于低通气呼吸状态变化为阻塞呼吸状态的临界状态，本系统的控制模块200控制呼吸机本体300的通气频率在第二频率，氧气含量在第二通气氧含量；第二频率大于第一频率，第二通气氧含量大于第一通气氧含量。优选地，第二频率为12次/min，第一频率为10次/min。第一通气氧含量为30%，第二通气氧含量为35%。
进一步，在为患者提供呼吸支持时，系统的反应时间、系统向患者气道中递送气体的时间都会使得呼吸支持的气流进入患者气道的时机与患者的实际呼吸节律之间存在时间差。上述的时间差也是现有技术中的呼吸机在为患者提供呼吸支持时所忽视的，而上述时间差却对患者实际的呼吸具有明显的影响。例如，当患者呼出气体时，由于时间差，呼吸机可能会向患者气道内送入气体，此时呼吸机不仅无法帮助患者顺畅呼吸，还会增加患者呼吸的障碍。
具体地，针对患者的不同呼吸节律，控制模块200能够基于当次的呼吸节律采集或患者的呼吸节律的历史记录生成时间迁移量。
优选地，控制模块200会通过第一传感器110采集患者的打鼾声音，并根据打鼾声音的频率和强度，判断患者的呼吸节律和呼吸状态。
控制模块200能够基于当次的呼吸节律采集生成时间迁移量，即呼吸机本体300给气的时间节点与患者打鼾的时间节点之间的时间差。时间迁移量反映了呼吸机和患者之间的呼吸同步程度，时间迁移量越小，呼吸同步越好。优选地，当时间迁移量小于0.05s时，呼吸机本体300停止调整当前的供气模式。
当患者开始出现打鼾的情况时，控制模块200能够获得患者在设定时间内的声音所产生的时间节点，并基于呼吸机本体300在患者气道实时产生的气流的时间节点确认两者之间的时间差。例如，在初始的1小时内，伴随患者规律性的打鼾，呼吸机本体300依然遵从检测到的规律为患者提供呼吸支持。在此期间，控制模块200会记录采集到的打鼾的时间节点以及气流在插入患者气道中的管路的远端产生的时间节点，基于频率差记录时间迁移量，在至少持续设定的时间内，如30 min，时间迁移量一致，则在1小时后，控制模块200采用该时间迁移量在患者处于规律的打鼾状态时调整第一给气模式。例如，当时间迁移量为1s时，基于检测的患者的打鼾频率，控制模块200调整呼吸机本体300以比患者打鼾的时间节点早1 s的时间节点为患者提供与其打鼾频率一致的第一给气模式。优选地，气流在插入患者气道中的管路的远端产生的时间节点能够由控制模块200在接收到设置在管路的远端的压力传感器发送的信号的时间节点生成。
当患者处于规律性的打鼾时，基于控制模块200的调控，呼吸机本体300的气流供给规律能够与患者的呼吸规律存在错峰。
虽然本申请的呼吸机总是先于打鼾发生的时刻提前一个时间迁移量对气体进行泵送，但是该时间迁移量是由从呼吸机本体300将气体泵送至患者咽喉部的时间段决定的，由此，根据该种方式，能够保证每次呼吸机泵送的高压气体都能够恰好在患者打鼾时（呼吸时）进入到患者的咽喉部，以避免吸气时气道肌肉由于咽喉部压力过小而下垂，从而防止气道阻塞导致患者清醒。
根据一种优选实施方式，控制模块200会基于检测模块100采集到的患者的声音（包含声音产生的时间节点）和血氧参数，以及呼吸机本体300给气的时间节点、气流压力和流量等数据，作为输入的集合，送入一个人工智能模型中。该人工智能模型可以是一个深度神经网络、一个强化学习算法、或者其他适合处理时序数据和优化控制问题的模型（人工智能模型属于现有技术）。该人工智能模型的目标是根据输入数据，输出一个最优化的泵气时间节点和气流压力的参数组合，使得呼吸机本体300给气的时间节点与患者打鼾的时间节点之间的时间迁移量最小，同时使得呼吸机本体300给气的气流压力与患者呼吸需求之间的差异最小。
由于患者在不同时间会形成不同的生理状态（例如，疲惫或醉酒），在呼吸机本体300采用该组合进行供气时依然会在初期进行时间迁移量的判断，在确认时间迁移量小于预设的阈值（例如，0.05 s）时，控制模块200不会考虑基于时间迁移量再次调整通气的时间节点。
控制模块200会根据人工智能模型输出的参数组合，调整呼吸机本体300给气的时间节点和气流压力，并将调整后的结果反馈给人工智能模型。人工智能模型会根据反馈结果，更新自己的参数和权重，并继续输出下一组最优化的参数组合。以此，人工智能模型可以不断地学习和优化自身的判断机制，以适应患者的不同睡眠阶段和呼吸模式。
优选地，控制模块200能够基于身份识别而特异性地基于该患者的历史数据生成调整后的泵气时间节点和气流压力的参数组合。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。
Claims (9)
1.一种用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，包含：检测模块（100）、控制模块（200）和呼吸机本体（300），其特征在于，所述检测模块（100）采集患者的能够表征患者呼吸节律的打鼾声音，所述控制模块（200）被配置为：
基于与气流输送时间相关的时间迁移量调整根据采集的打鼾声音生成的与患者呼吸节律同频的泵气的时间节点以使得所述呼吸机本体（300）的泵气的气流方向与处于打鼾状态的患者吸气的生理动作相适应，
所述时间迁移量是由所述气流输送时间确定的，其中，所述气流输送时间是指设置在所述呼吸机本体（300）的插入患者气道中的管路的远端的气压传感器检测到的气流产生的时间节点与检测模块（100）采集的打鼾声音的时间节点之差，以弥补气流在呼吸机本体中流动所花费的时间，使得气流在真正到达患者气道时能够与患者吸气节律时间节点相同，并借助患者的吸气状态使患者将呼吸机本体供给的气流吸入。
2.根据权利要求1所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，所述检测模块（100）包含检测患者发出的鼾声的第一传感器（110）和检测患者血氧的第二传感器（120），
当所述第一传感器（110）采集到的与音调相关的数据升高而所述第二传感器（120）采集的数据降低时，所述控制模块（200）调整所述呼吸机本体（300）的通气压力自第一压力提升至第二压力。
3.根据权利要求2所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，所述控制模块（200）还能够调整所述呼吸机本体（300）的通气频率和通气氧含量，调整方法为以下方法中的一种：
通气压力自第一压力提升至第二压力，通气频率自第一频率提升至第二频率，通气氧含量自第一通气氧含量降低至第三通气氧含量；
通气压力自第一压力提升至第二压力，通气频率保持不变，通气氧含量自第一通气氧含量提升至第二通气氧含量。
4.根据权利要求2所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，所述第一传感器（110）采集到的与音调相关的数据升高是指所述第一传感器（110）检测的声音在一个预设的时间段的音调差值超过第一阈值。
5.根据权利要求2所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，所述第二传感器（120）采集的数据降低是指第一含氧量低于第二阈值。
6.根据权利要求2所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，所述第二传感器（120）采集的数据降低是指第一含氧量的降低速率低于第三阈值。
7.根据权利要求2所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，当所述第一传感器（110）检测的声音频率处于第一频率范围，且患者的血氧处于第一含氧量范围时，所述呼吸机本体（300）能够为患者提供预设的第一给气模式，其中，所述第一给气模式中的通气频率与检测到的声音频率一致。
8.根据权利要求2所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，当所述第一传感器（110）检测到的数据表示患者的鼾声消失时，所述控制模块（200）还能够调整所述呼吸机本体（300）：
通气压力自第一压力提升至第三压力，通气频率和通气氧含量保持不变。
9.根据权利要求2所述的用于睡眠呼吸暂停综合征的医疗呼吸机调控系统，其特征在于，当所述第一传感器（110）检测到的数据表示患者的鼾声消失时，基于外源信息输入，所述控制模块（200）调整所述呼吸机本体（300）恢复第一给气模式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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