CN117504076B - 一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统、方法及呼吸机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及呼吸机技术领域，具体公开了一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统、方法及呼吸机，包括：吸气管段和呼气管段，所述吸气管段的进口A与气源连接，所述呼气管段的出口B与真空源连接，所述吸气管段的出口C和呼气管段的进口D均通过第三流量计和压力计与供气端连接；控制模块，用于控制吸气管段和呼气管段交替通断，为患者高频供气。本发明采用真空源作为负压输入，能够在呼气阶段有效的控制呼气量，可有效排除二氧化碳，防止二氧化碳滞留；能够简化结构，减小呼吸机的体积，控制吸气管段和呼气管段的交替通断能够简化通气控制逻辑，本发明在通气过程中没有其它干扰因素能够精确的控制潮气量。

Description

一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统、方法及呼吸机

技术领域

本发明涉及呼吸机技术领域，更具体地说，本发明涉及一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统、方法及呼吸机。

背景技术

高频通气法(high frequency ventilation，HFV)采用明显高于生理呼吸次数的频率，以极低的潮气量进行通气。

高频通气是一种采用正常呼吸频率4倍以上的通气频率、接近或低于解剖死腔气量的潮气量的通气技术。根据通气原理的差异，高频通气可分为三种不同的类型，即高频正压通气、高频喷射通气和高频振荡通气。

高频正压通气(high frequency positive pressure ventilation，HFPPV)，多采用气阀法，即以高频气动阀来控制气流，定时将气体送入吸气管内；通常选用的通气频率为60～120次/min(1～2Hz)，潮气量为3～5ml/kg，吸气与呼气时间比小于0.3。

高频喷射通气(high frequency jet ventilation，HFJV)，采用高压气源，以喷射方式将气体从一个细孔导管送入气道；通常选用的气源压力为103.4～344.7kPa，通气频率为120～300次/min(2～5Hz)，潮气量2～5ml/kg。

高频振荡通气(high frequency oscillation，HFO)通过活塞泵的往返运动或扬声器的震动波促进气体进出气道；震动频率高达300～3600次/min(5～60Hz)，潮气量1～3ml/kg。

高频通气的潮气量虽低，但其通气频率较高，可获得较高的每分钟通气量而达到治疗目的。

目前，传统的高频气流产生器的体积较大，结构复杂，二氧化碳容易在供气端产生滞留，不利于排除，潮气量控制精度低。

因此，有必要提出一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统、方法及呼吸机，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统，包括：吸气管段和呼气管段，所述吸气管段的进口A与气源连接，所述呼气管段的出口B与真空源连接，所述吸气管段的出口C和呼气管段的进口D均通过第三流量计和压力计与供气端连接；控制模块，用于控制吸气管段和呼气管段交替通断，为患者高频供气。

优选的是，所述吸气管段包括：依次连接的第一安全通断阀、第一比例阀、第一高频通断阀以及第一流量计，所述第一安全通断阀与气源连接。

优选的是，所述呼气管段包括：依次连接的第二安全通断阀、第二流量计、第二比例阀以及第二高频通断阀，所述第二安全通断阀与真空源连接。

优选的是，所述气源为纯氧气源、空气和氧气的混合气源、二氧化碳和氧气的混合气源中的一种。

优选的是，所述控制模块包括：

设定单元，用于预先设定所需的吸气管段的正压流量和正压输出时间、呼气管段的负压流量和负压输入时间、以及供气端的安全流量标准和安全压力标准；

获取单元，用于实时获取第一流量计的第一流量值、第二流量计的第二流量值、第三流量计的第三流量值以及压力计的压力值；

调节单元，用于依据获取单元获取的第一流量值调节第一比例阀的开度，使第一流量值满足预先设定的正压流量；依据获取的第二流量值调节第二比例阀的开度，使第二流量值满足预先设定的负压流量；

判断控制单元，用于判断获取单元获取的第三流量值是否满足安全流量标准以及压力值是否满足安全压力标准，以控制第一安全通断阀和第二安全通断阀是否需要关闭；还用于判断吸气管段的吸气时间是否达到预先设定的正压输出时间，呼气管段的呼气时间是否达到预先设定的负压输入时间，以控制第一高频通断阀和第二高频通断阀交替的通断。

优选的是，所述判断压力值是否满足安全压力标准包括：

计算在当前时刻之前获取的供气端的压力值的压力均值；

判断供气端的目标压力值和压力均值之差的绝对值与压力均值的比值是否小于预设阈值，若小于，则压力值满足安全压力标准，若大于，则压力值不满足安全压力标准。

优选的是，还包括：

血氧采集单元，用于采集患者的血氧浓度；

通气状态判断单元，依据获取通气过程中压力计检测的多个压力值以及血氧采集单元采集的多个血氧浓度值，确定能够表示通气状态的判断数据集，所述判断数据集中的每个判断值用于表征在与其对应的时间点进行通气时，通气状态出现异常的概率。

优选的是，根据多个压力值和多个血氧浓度值确定能够表示通气状态的判断数据集包括：

依据多个压力值和供气端的目标压力值确定压力判断参数集和时间判断参数集；

依据多个血氧浓度值和患者目标血氧浓度确定血氧浓度判断参数集；

根据压力判断参数集、时间判断参数集以及血氧浓度判断参数集获得能够表示通气状态的判断数据集。

优选的是，所述压力判断参数集通过下述公式进行确定：

其中，X_i为第i个时间点对应的压力判断参数，i＝1,2,…n，P₀为目标压力值，P_i为第i个时间点对应的压力值，μ为安全压力标准中的预设阈值；

则压力判断参数集A为，A＝{X₁,X₂,…X_n}；

所述时间判断参数集通过下述公式进行确定：

Y_j＝T_j/60

其中，Y_j为第j次出现|P₀-P_i|/P_i≥μ时的时间判断参数，T_j为第j次出现|P₀-P_i|/P_i≥μ所持续的时间长度，j＝1,2,…m；

则时间判断参数集B为，B＝{Y₁,Y₂,…Y_m}；

所述血氧浓度判断参数集通过下述公式进行确定：

Z_i＝|Q_i-Q_M|/|Q₀-Q_M|

其中，Z_i为第i个时间点对应的血氧浓度判断参数，Q_i为第i个时间点对应的血氧浓度值，Q_M为多个血氧浓度值的中位数，Q₀为患者目标血氧浓度；

则血氧浓度判断参数集C为，C＝{Z₁,Z₂,…Z_n}；

所述通气状态的判断数据集通过下述公式获得：

其中，K_i为第i个时间点对应的通气状态的判断值；

则通气状态的判断数据集D为，D＝{K₁,K₂,…K_n}。

本发明还提供了一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统的控制方法，包括：

步骤1、预先设定吸气管段的正压流量和正压输出时间、呼气管段的负压流量和负压输入时间、以及供气端的安全流量标准和安全压力标准；

步骤2、控制第一安全通断阀和第二安全通断阀开启；

步骤3、控制第一高频通断阀开启，第二高频通断阀关闭；

步骤4、实时获取第一流量计检测的第一流量值并调节第一比例阀的开度，使第一流量值满足预先设定的正压流量；

步骤5、实时获取第三流量计检测的第三流量值以及压力计检测的压力值，并判断第三流量值和压力值是否符合其对应的预先设定条件；

步骤6、若第三流量值和压力值至少有一个不符合其对应的预先设定条件，则控制第一安全通断阀和第二安全通断阀关闭；若第三流量值符合安全流量标准且压力值符合安全压力标准，则继续判断吸气时间是否达到预先设定的正压输出时间；

步骤7、若吸气时间暂未达到预先设定的正压输出时间，则返回步骤4；若吸气时间达到预先设定的正压输出时间，则控制第二高频通断阀打开，第一高频通断阀关闭；

步骤8、实时获取第二流量计检测的第二流量值并调节第二比例阀的开度，使第二流量值满足预先设定的负压流量；

步骤9、实时获取第三流量计检测的第三流量值以及压力计检测的压力值，并判断第三流量值和压力值是否符合其对应的预先设定条件；

步骤10、若第三流量值和压力值至少有一个不符合其对应的预先设定条件，则控制第一安全通断阀和第二安全通断阀关闭；若第三流量值符合安全流量标准且压力值符合安全压力标准，则继续判断呼气时间是否达到预先设定的负压输入时间；

步骤11、若呼气时间暂未达到预先设定的负压输入时间，则返回步骤8；若呼气时间达到预先设定的负压输入时间，则判断用户是否结束通气，若否，则返回步骤2，若是，则控制第一安全通断阀和第二安全通断阀关闭，结束通气。

一种呼吸机，采用本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统、方法及呼吸机通过采用高压气源作为正压输出，真空源作为负压输入，通过正负压协同控制吸气管段和呼气管段的交替通断以实现为患者进行高频通气；

与传统的高频通气不同的是，本发明采用真空源作为负压输入，能够在呼气阶段有效的控制呼气量，可有效排除二氧化碳，防止二氧化碳滞留；

本发明能够简化高频气流产生装置的结构，减小呼吸机的体积，并且控制吸气管段和呼气管段的交替通断能够简化通气控制逻辑，由于高频振荡通气容易受到气流影响而使通气稳定性较差，潮气量控制精度低，而本发明在通气过程中没有其它干扰因素能够精确的控制潮气量。

本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统、方法及呼吸机，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

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为本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统的示意图；

图2为本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统的立体结构示意图；

图3为本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统中控制模块的示意图；

图4为本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-图2所示，本发明提供了一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统，包括：吸气管段和呼气管段，所述吸气管段的进口A与气源1连接，所述呼气管段的出口B与真空源2连接，所述吸气管段的出口C和呼气管段的进口D均通过第三流量计11和压力计12与供气端13连接；控制模块，用于控制吸气管段和呼气管段交替通断，为患者高频供气。

本发明采用高压气源1作为正压输出，真空源2作为负压输入，通过正负压协同控制吸气管段和呼气管段的交替通断以实现为患者进行高频通气；

与传统的高频通气不同的是，本发明采用真空源2作为负压输入，能够在呼气阶段有效的控制呼气量，可有效排除二氧化碳，防止二氧化碳滞留；

所述真空源2为接入真空管路或真空获得设备中的一种；其中，所述真空获得设备为真空泵、真空发生器等；

本发明能够简化高频气流产生装置的结构，减小呼吸机的体积，并且控制吸气管段和呼气管段的交替通断能够简化通气控制逻辑，由于高频振荡通气容易受到气流影响而使通气稳定性较差，潮气量控制精度低，而本发明在通气过程中没有其它干扰因素能够精确的控制潮气量。

进一步地，所述吸气管段包括：依次连接的第一安全通断阀3、第一比例阀5、第一高频通断阀7以及第一流量计9，所述第一安全通断阀3与气源1连接。

通过第一安全通断阀3来控制气源1是否与吸气管段接通，第一比例阀5和第一流量计9配合工作分别用于调节和检测通过吸气管段的气体流量，第一高频通断阀7用于在通气过程中高频的切换吸气管段和供气端13的通断。

进一步地，所述呼气管段包括：依次连接的第二安全通断阀4、第二流量计10、第二比例阀6以及第二高频通断阀8，所述第二安全通断阀4与真空源2连接。

通过第二安全通断阀4来控制真空源2是否与呼气管段接通，第二比例阀6和第二流量计10配合工作分别用于调节和检测通过呼吸管段的气体流量，第二高频通断阀8用于在通气过程中高频的切换呼吸管段和供气端13的通断。

进一步地，所述气源1为纯氧气源、空气和氧气的混合气源、二氧化碳和氧气的混合气源中的一种。

气源1均为高压气源，根据患者的需求选用纯氧气源、空气和氧气的混合气源、二氧化碳和氧气的混合气源中的一种，以满足患者的需氧量。

如图3所示，在一个实施例中，所述控制模块包括：

设定单元，用于预先设定所需的吸气管段的正压流量和正压输出时间、呼气管段的负压流量和负压输入时间、以及供气端13的安全流量标准和安全压力标准；

获取单元，用于实时获取第一流量计9的第一流量值、第二流量计10的第二流量值、第三流量计11的第三流量值以及压力计12的压力值；

调节单元，用于依据获取单元获取的第一流量值调节第一比例阀5的开度，使第一流量值满足预先设定的正压流量；依据获取的第二流量值调节第二比例阀6的开度，使第二流量值满足预先设定的负压流量；

判断控制单元，用于判断获取单元获取的第三流量值是否满足安全流量标准以及压力值是否满足安全压力标准，以控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4是否需要关闭；还用于判断吸气管段的吸气时间是否达到预先设定的正压输出时间，呼气管段的呼气时间是否达到预先设定的负压输入时间，以控制第一高频通断阀7和第二高频通断阀8交替的通断。

根据患者的情况确定吸气时间与呼气时间的比值、通气频率以及潮气量(潮气量是指每次吸入或呼出的气体容积)，然后再设定所需的吸气管段的正压流量和正压输出时间、呼气管段的负压流量和负压输入时间、以及供气端13的安全流量标准和安全压力标准；

在通气时，需要对每次的吸气阶段(正压)和呼气阶段(负压)进行计时，以确保满足预先设定的正压输出时间(吸气时间)与负压输入时间(呼气时间)，并在吸气阶段和呼气阶段分别通过第一流量计9和第二流量计10检测通气流量，依据预先设定的正压流量对应调节第一比例阀5的开度，以使第一流量值满足预先设定的正压流量，依据预先设定的负压流量对应调节第二比例阀6的开度，以使第二流量值满足预先设定的负压流量，这样能够保证患者吸气和呼气时的潮气量，提升潮气量的控制精度，并且，仅需要调节比例阀即可稳定控制潮气量；

另外，在供气端13还设置了第三流量计11和压力计12，预先设定了通过供气端13的安全流量标准以及安全压力标准，这样能够实时监测为患者通气的供气端13的情况，由于在高频通气时，如果患者的呼吸逐渐恢复正常后，高频通气会对患者的自主呼吸形成阻力，从而供气端13检测到的第三流量值和压力值均会超出安全流量标准和安全压力标准，此时需要控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4关闭，停止通气，防止对患者造成伤害。

需要说明的是，安全流量标准可设置为保证正常通气的安全流量范围，安全压力标准可设置为保证正常通气的安全压力范围，以判断第三流量值是否在安全流量范围内，压力值是否在安全压力范围内。

在一个实施例中，安全压力标准也可做如下设置，所述判断压力值是否满足安全压力标准包括：

计算在当前时刻之前获取的供气端13的压力值的压力均值；

判断供气端13的目标压力值和压力均值之差的绝对值与压力均值的比值是否小于预设阈值，若小于，则压力值满足安全压力标准，若大于，则压力值不满足安全压力标准。

需要说明的是，当前时刻之前获取的供气端13的压力值指的是，在某一次的吸气阶段或呼气阶段，由初始时刻(初始时刻为0)到当前时刻所获取的供气端13所有压力值的平均值。

用公式表示为：

其中，在吸气阶段，t≤正压输出时间，在呼气阶段，t≤负压输入时间；

其中，P₀为目标压力值，P_t为在t时刻获取的供气端13的压力值，g为在当前时刻以及在当前时刻之前的时刻获取的供气端13的压力值的数量，为压力均值，μ为预设阈值；

通过压力计12实时检测的压力值需要满足上述公式，即为满足安全压力标准，若是不满足上述公式，则需要控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4关闭，停止通气，防止对患者造成伤害。

在一个实施例中，还包括：

血氧采集单元，用于采集患者的血氧浓度；

通气状态判断单元，依据获取通气过程中压力计12检测的多个压力值以及血氧采集单元采集的多个血氧浓度值，确定能够表示通气状态的判断数据集，所述判断数据集中的每个判断值用于表征在与其对应的时间点进行通气时，通气状态出现异常的概率；

根据多个压力值和多个血氧浓度值确定能够表示通气状态的判断数据集包括：

依据多个压力值和供气端13的目标压力值确定压力判断参数集和时间判断参数集；

依据多个血氧浓度值和患者目标血氧浓度确定血氧浓度判断参数集；

根据压力判断参数集、时间判断参数集以及血氧浓度判断参数集获得能够表示通气状态的判断数据集。

进一步地，所述压力判断参数集通过下述公式进行确定：

其中，X_i为第i个时间点对应的压力判断参数，i＝1,2,…n，P₀为目标压力值，P_i为第i个时间点对应的压力值，μ为安全压力标准中的预设阈值；

则压力判断参数集A为，A＝{X₁,X₂,…X_n}；

所述时间判断参数集通过下述公式进行确定：

Y_j＝T_j/60

其中，Y_j为第j次出现|P₀-P_i|/P_i≥μ时的时间判断参数，T_j为第j次出现|P₀-P_i|/P_i≥μ所持续的时间长度，j＝1,2,…m；

则时间判断参数集B为，B＝{Y₁,Y₂,…Y_m}；

所述血氧浓度判断参数集通过下述公式进行确定：

Z_i＝|Q_i-Q_M|/|Q₀-Q_M|

其中，Z_i为第i个时间点对应的血氧浓度判断参数，Q_i为第i个时间点对应的血氧浓度值，Q_M为多个血氧浓度值的中位数，Q₀为患者目标血氧浓度；

则血氧浓度判断参数集C为，C＝{Z₁,Z₂,…Z_n}；

所述通气状态的判断数据集通过下述公式获得：

其中，K_i为第i个时间点对应的通气状态的判断值；

则通气状态的判断数据集D为，D＝{K₁,K₂,…K_n}。

其中压力判断参数和时间判断参数能够表征供气端13的压力异常程度，血氧浓度判断参数能够表征患者的血氧浓度异常程度。

判断数据集中的判断值随着通气时间的增加而增多，其中判断值的数值越大，则表明通气状态出现异常的概率越大；

可以设定一个异常阈值，若是某个时间点对应的判断值高于异常阈值，则标记此时间点的判断值为异常判断值；

若异常判断值的数量较少且在时间上不连续，则表明通气状态正常；若异常判断值的数量较多且在时间上不连续，则应注意或及时检查各个流量计、压力计以及血氧采集单元等用于监测或实现通气过程的器件工作是否出现异常，以提前预警，这是由于在第一流量计9或第二流量计10工作异常时检测精度不高会影响比例阀的调节，从而使实际的通气流量精度较低，也就是不满足预先设定的正压流量或负压流量，进而导致供气端13的压力异常，这样也会影响患者的血氧浓度，所以判断数据集能够表征整个通气过程的通气状态，提升通气过程潮气量供给的准确性，保证通气的安全性；

其中，异常判断值数量多少的判断方法为，计算异常判断值与判断数据集中的所有判断值的比值，并设定一个预设比值(例如1/8)，若比值小于预设比值，则认为异常判断值的数量较少，若比值大于等于预设比值，则认为异常判断值的数量较多；

若某个时间点的判断值为异常判断值，且第三流量计11和压力计12的检测值还未超出能够使第一安全通断阀3和第二安全通断阀4关闭时的安全流量标准和安全压力标准，则继续监测此时间点之后的判断值情况，若在一个监测时间段内此时间点之后的判断值均为异常判断值，则查看异常判断值中的压力判断参数和血氧浓度判断参数的大小，以两者中异常程度较高的一个为基准对通气过程进行适应性调节，对通气过程的调节包括但不限于吸气管段的正压流量的调节(第一比例阀5的开度)、正压输出时间的设定、呼气管段的负压流量(第二比例阀6的开度)调节、负压输入时间的设定、潮气量的设定、气源1含氧量的调节(可通过切换气源实现)、以及通气频率的调节等；提升潮气量供给的精度，提升患者血氧浓度的稳定性；

通过对通气状态的全程监测，能够获得能够表征通气状态的判断数据集，能够为调节通气过程的参数调节提供依据，并且还能对用于监测通气以及实现通气过程的器件的工作情况进行及时预警，及时进行检修或更换，以保证各个流量计和压力计等检测的准确度，提升通气过程潮气量供给的准确性，保证通气的安全性。

如图4所示，本发明还提供一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统的控制方法，包括：

步骤1、预先设定吸气管段的正压流量和正压输出时间、呼气管段的负压流量和负压输入时间、以及供气端13的安全流量标准和安全压力标准；

步骤2、控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4开启；

步骤3、控制第一高频通断阀7开启，第二高频通断阀8关闭；

步骤4、实时获取第一流量计9检测的第一流量值并调节第一比例阀5的开度，使第一流量值满足预先设定的正压流量；

步骤5、实时获取第三流量计11检测的第三流量值以及压力计12检测的压力值，并判断第三流量值和压力值是否符合其对应的预先设定条件；

步骤6、若第三流量值和压力值至少有一个不符合其对应的预先设定条件，则控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4关闭；若第三流量值符合安全流量标准且压力值符合安全压力标准，则继续判断吸气时间是否达到预先设定的正压输出时间；

步骤7、若吸气时间暂未达到预先设定的正压输出时间，则返回步骤4；若吸气时间达到预先设定的正压输出时间，则控制第二高频通断阀8打开，第一高频通断阀7关闭；

步骤8、实时获取第二流量计10检测的第二流量值并调节第二比例阀6的开度，使第二流量值满足预先设定的负压流量；

步骤9、实时获取第三流量计11检测的第三流量值以及压力计12检测的压力值，并判断第三流量值和压力值是否符合其对应的预先设定条件；

步骤10、若第三流量值和压力值至少有一个不符合其对应的预先设定条件，则控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4关闭；若第三流量值符合安全流量标准且压力值符合安全压力标准，则继续判断呼气时间是否达到预先设定的负压输入时间；

步骤11、若呼气时间暂未达到预先设定的负压输入时间，则返回步骤8；若呼气时间达到预先设定的负压输入时间，则判断用户是否结束通气，若否，则返回步骤2，若是，则控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4关闭，结束通气。

通过上述控制方法能够采用正负压的协同控制以实现高频通气，通过流量计和比例阀的配合能够实现潮气量的精确稳定控制，提升控制精度，采用真空源2作为负压输入，能够在呼气阶段有效的排除二氧化碳，防止二氧化碳滞留再次被患者吸入；设置的安全流量标准和安全压力标准能够及时控制第一安全通断阀3和第二安全通断阀4关闭，防止产生不恰当的通气对患者造成伤害。

本发明还提供一种呼吸机，采用本发明所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统，包括：吸气管段和呼气管段，所述吸气管段的进口A与气源1连接，所述呼气管段的出口B与真空源2连接，所述吸气管段的出口C和呼气管段的进口D均通过第三流量计11和压力计12与供气端13连接；所述吸气管段包括：依次连接的第一安全通断阀3、第一比例阀5、第一高频通断阀7以及第一流量计9，所述第一安全通断阀3与气源1连接；所述呼气管段包括：依次连接的第二安全通断阀4、第二流量计10、第二比例阀6以及第二高频通断阀8，所述第二安全通断阀4与真空源2连接。

本发明所述的呼吸机通过采用正负压协同控制以实现高频通气，采用真空源2作为负压输入，能够有效排除二氧化碳，防止滞留，并且采用上述结构的呼吸机能够简化结构，减小体积，更便于使用和移动。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种谐控正负压通气高频呼吸控制系统，其特征在于，包括：吸气管段和呼气管段，所述吸气管段的进口A与气源(1)连接，所述呼气管段的出口B与真空源(2)连接，所述吸气管段的出口C和呼气管段的进口D均通过第三流量计(11)和压力计(12)与供气端(13)连接；控制模块，用于控制吸气管段和呼气管段交替通断，为患者高频供气；

所述吸气管段包括：依次连接的第一安全通断阀(3)、第一比例阀(5)、第一高频通断阀(7)以及第一流量计(9)，所述第一安全通断阀(3)与气源(1)连接；

所述呼气管段包括：依次连接的第二安全通断阀(4)、第二流量计(10)、第二比例阀(6)以及第二高频通断阀(8)，所述第二安全通断阀(4)与真空源(2)连接；

所述控制模块包括：

设定单元，用于预先设定所需的吸气管段的正压流量和正压输出时间、呼气管段的负压流量和负压输入时间、以及供气端(13)的安全流量标准和安全压力标准；

获取单元，用于实时获取第一流量计(9)的第一流量值、第二流量计(10)的第二流量值、第三流量计(11)的第三流量值以及压力计(12)的压力值；

调节单元，用于依据获取单元获取的第一流量值调节第一比例阀(5)的开度，使第一流量值满足预先设定的正压流量；依据获取的第二流量值调节第二比例阀(6)的开度，使第二流量值满足预先设定的负压流量；

判断控制单元，用于判断获取单元获取的第三流量值是否满足安全流量标准以及压力值是否满足安全压力标准，以控制第一安全通断阀(3)和第二安全通断阀(4)是否需要关闭；还用于判断吸气管段的吸气时间是否达到预先设定的正压输出时间，呼气管段的呼气时间是否达到预先设定的负压输入时间，以控制第一高频通断阀(7)和第二高频通断阀(8)交替的通断。

2.根据权利要求1所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统，其特征在于，所述气源(1)为纯氧气源、空气和氧气的混合气源、二氧化碳和氧气的混合气源中的一种。

3.根据权利要求1所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统，其特征在于，所述判断压力值是否满足安全压力标准包括：

计算在当前时刻之前获取的供气端(13)的压力值的压力均值；

判断供气端(13)的目标压力值和压力均值之差的绝对值与压力均值的比值是否小于预设阈值，若小于，则压力值满足安全压力标准，若大于，则压力值不满足安全压力标准。

4.根据权利要求1所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统，其特征在于，还包括：

血氧采集单元，用于采集患者的血氧浓度；

通气状态判断单元，依据获取通气过程中压力计(12)检测的多个压力值以及血氧采集单元采集的多个血氧浓度值，确定能够表示通气状态的判断数据集，所述判断数据集中的每个判断值用于表征在与其对应的时间点进行通气时，通气状态出现异常的概率。

5.根据权利要求4所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统，其特征在于，根据多个压力值和多个血氧浓度值确定能够表示通气状态的判断数据集包括：

依据多个压力值和供气端(13)的目标压力值确定压力判断参数集和时间判断参数集；

依据多个血氧浓度值和患者目标血氧浓度确定血氧浓度判断参数集；

根据压力判断参数集、时间判断参数集以及血氧浓度判断参数集获得能够表示通气状态的判断数据集。

6.一种呼吸机，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的谐控正负压通气高频呼吸控制系统。