本發(fā)明涉及醫(yī)療設備技術領域，特別涉及一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置以及包括上述裝置的呼吸機。

背景技術：

CPAP即持續(xù)正壓通氣(Continuous Positive Airway Pressure)，即用面罩將持續(xù)的正壓氣流送入氣道.用此種方式給氧的機器稱CPAP呼吸機。在自主呼吸條件下，患者應有穩(wěn)定的呼吸驅(qū)動力和適當潮氣量，在整個呼吸周期內(nèi)人為地施以一定程度的氣道內(nèi)正壓，從而有利于防止氣道萎陷，增加功能殘氣量，改善肺順應性，并提高氧合作用。

然而，當前患者在使用CPAP呼吸機，特別是在患者呼氣和吸氣時，氣體流速瞬時激變造成壓力劇烈波動，CPAP呼吸機壓力的穩(wěn)定性與產(chǎn)品的性能，對患者的治療效果和患者對治療壓力的耐受等有很大的影響。

因此，如何保證呼吸機輸出壓力的穩(wěn)定性，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法，能夠保證呼吸機輸出壓力的穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一目的是提供一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置，能夠保證呼吸機輸出壓力的穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述裝置的呼吸機，輸出壓力較穩(wěn)定。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法，包括：

按照預設時間間隔接收流量傳感器測得的加壓流中的能呼吸氣體的流量；

確定預設時間點的流量的二階導數(shù)；

獲取平均流量、漏氣量、吸氣潮氣量以及吸氣時間；

判斷所述平均流量是否大于所述漏氣量；

若是，確定增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第一系數(shù)的乘積；

否則，確定所述增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第二系數(shù)的乘積，其中，所述第一系數(shù)大于所述第二系數(shù)；

確定呼吸矢量，所述呼吸矢量為所述增益值與所述二階導數(shù)的乘積；

基于所述呼吸矢量和壓力生成器控制基線配置壓力生成器的驅(qū)動信號。

優(yōu)選地，所述第一系數(shù)為1/4，所述第二系數(shù)為1/10。

優(yōu)選地，所述確定預設時間點的流量的二階導數(shù)包括：

計算所述預設時間點前的第一流量數(shù)列中每相鄰兩個值的第一平均流速；

計算所述預設時間點后的第二流量數(shù)列中每相鄰兩個值的第二平均流速，其中，所述第一流量數(shù)列或所述第二流量數(shù)列包括所述預設時間點的流量；

計算所有所述第一平均流速的平均數(shù)得到第一一階導數(shù)；

計算所有所述第二平均流速的平均數(shù)得到第二一階導數(shù)；

計算所述第二一階導數(shù)與所述第一一階導數(shù)的差值。

優(yōu)選地，所述確定預設時間點的流量的二階導數(shù)包括：

根據(jù)最小二乘法計算所述預設時間點前的第一流量數(shù)列的第一一階導數(shù)；

根據(jù)最小二乘法計算所述預設時間點后的第二流量數(shù)列的第二一階導數(shù)，其中，所述第一流量數(shù)列或所述第二流量數(shù)列包括所述預設時間點的流量；

計算所述第二一階導數(shù)與所述第一一階導數(shù)的差值。

優(yōu)選地，所述第二流量數(shù)列中流量的個數(shù)為2個，所述第一流量數(shù)列中流量的個數(shù)為6個，所述第一流量數(shù)列中的流量包括所述預設時間點的流量。

優(yōu)選地，所述按照預設時間間隔獲取加壓流中的能呼吸氣體的流量包括：

等時間間隔獲取加壓流中的能呼氣氣體的流量。

一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置，包括：

第一接收模塊，按照預設時間間隔接收流量傳感器測得的加壓流中的能呼吸氣體的流量；

二階導模塊，用于確定預設時間點的流量的二階導數(shù)；

第二接收模塊，用于獲取平均流量、漏氣量、吸氣潮氣量以及吸氣時間；

判斷模塊，用于判斷所述平均流量是否大于所述漏氣量，若是，觸發(fā)第一增益模塊，否則，觸發(fā)第二增益模塊；

所述第一增益模塊，用于確定增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第一系數(shù)的乘積；

所述第二增益模塊，確定所述增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第二系數(shù)的乘積，其中，所述第一系數(shù)大于所述第二系數(shù)；

呼吸矢量模塊，用于確定呼吸矢量，所述呼吸矢量為所述增益值與所述二階導數(shù)的乘積；

驅(qū)動模塊，用于基于所述呼吸矢量和壓力生成器控制基線配置壓力生成器的驅(qū)動信號。

一種呼吸機，包括上述的持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置。

本發(fā)明提供的持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法可以通過呼吸矢量提前預知流量變化趨勢，并根據(jù)呼吸矢量控制當前時間點的流量，從而可以在大的流量激變來臨前，提前提升壓力生成器的驅(qū)動功率，增加加壓流中的壓力和流量參數(shù)，從而降低因大流量造成的壓力生成器輸出延時而引起加壓流壓力塌陷，防止造成壓力劇烈波動，使流量的波形穩(wěn)定，響應快速，使使用者呼吸舒適。

本發(fā)明提供的持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置，能夠保證呼吸機輸出壓力的穩(wěn)定性。

本發(fā)明本發(fā)明提供的包括上述裝置的呼吸機，輸出壓力較穩(wěn)定。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法的具體實施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明所提供持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法的具體實施例中步驟2的流程圖；

圖3為本發(fā)明所提供呼吸機的具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的核心是提供一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法，能夠保證呼吸機輸出壓力的穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一核心是提供一種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置，能夠保證呼吸機輸出壓力的穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述裝置的呼吸機，輸出壓力較穩(wěn)定。

請參考圖1圖1為本發(fā)明所提供持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法的具體實施例的流程圖；圖2為本發(fā)明所提供持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法的具體實施例中步驟2的流程圖；圖3為本發(fā)明所提供呼吸機的具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明所提供持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法的一種具體實施例中，包括以下步驟：

步驟S1：按照預設時間間隔接收流量傳感器測得的加壓流中的能呼吸氣體的流量。

其中，每個流量均為矢量，按照在測量點的流動方向設定正向和反向，通常，將呼氣時的流量方向設為反向，吸氣時的流量方向設為正向。

步驟S2：確定預設時間點的流量的二階導數(shù)。

其中，預設時間點為當前時間點之前的一個時間點，每個當前時間點對應一個預設時間點，即預設時間點設定的是與當前時間點相距一定時間間隔的時間點，根據(jù)預設時間點的流量的二階導數(shù)來控制壓力生成器提供的當前時間點的流量。

步驟S3：獲取平均流量、漏氣量、吸氣潮氣量以及吸氣時間。

其中，平均流量為矢量，具體為選取的包含預設時間點的一系列流量的平均數(shù)，漏氣量、吸氣潮氣量、吸氣時間可以直接獲得或者根據(jù)應用系統(tǒng)中可以測得的量計算得到，也可以根據(jù)經(jīng)驗進行設定，即增益值可以是動態(tài)的或固定的。

步驟S4：判斷平均流量是否大于漏氣量。

如果平均流量大于漏氣量，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S5，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟S6。

步驟S5：確定增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第一系數(shù)的乘積。

步驟S6：確定增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第二系數(shù)的乘積，其中，第一系數(shù)大于第二系數(shù)。

其中，每一時刻，平均流量、吸氣潮氣量、吸氣時間與漏氣量的值是確定的，根據(jù)當前時間點的平均流量與漏氣量的大小關系，確定增益值是通過第一系數(shù)計算出的較大值，還是通過第二系數(shù)計算出的較小值。

平均流量大于漏氣量時，可以確定測量點處于吸氣狀態(tài)，確定的增益值應為較大值，以滿足吸氣時測量點的正壓要求；平均流量不大于漏氣量時，可以確定測量點處于呼氣狀態(tài)或者屏息狀態(tài)，確定的增益值應為較小值，以滿足呼氣時或者屏息時測量點的正壓要求。

增益值的具體計算公式如下：

其中，Vte為吸氣潮氣量，Ti為吸氣時間，1/m為第一系數(shù)，1/n為第二系數(shù)。

步驟S7：確定呼吸矢量，呼吸矢量為增益值與二階導數(shù)的乘積。

其中，呼吸矢量為確定的增益值與當前時間點的二階導數(shù)的乘積。呼吸矢量的計算公式為Qe＝G×△P，△P為預設時間點的流量的二階導數(shù)。

步驟S8：基于呼吸矢量和壓力生成器控制基線配置壓力生成器的驅(qū)動信號。

利用流量變化的二階導數(shù)計算呼吸矢量結(jié)合壓力生成器控制曲線生成驅(qū)動信號，可以提前補償壓力變化，修正壓力生成器的輸出參數(shù)，以達到穩(wěn)定壓力的目的。

驅(qū)動壓力生成器提供相應壓力的氣體。壓力生成器控制基線為F＝F(P，L)，其中P為壓力參數(shù)，L為流量參數(shù)，則驅(qū)動模塊輸出D＝F+Qe。

可見，此種持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法可以通過呼吸矢量提前預知流量變化趨勢，并根據(jù)呼吸矢量控制當前時間點的流量，從而可以在大的流量激變來臨前，提前提升壓力生成器的驅(qū)動功率，增加加壓流中的壓力和流量參數(shù)，從而降低因大流量造成的壓力生成器輸出延時而引起加壓流壓力塌陷，防止造成壓力劇烈波動，使流量的波形穩(wěn)定，響應快速，使使用者呼吸舒適。

上述實施例中，第一系數(shù)具體可以為1/4，第二系數(shù)具體可以為1/10，對于不同呼吸狀態(tài)下的穩(wěn)壓效果較好。當然，第一系數(shù)、第二系數(shù)的設置不限于此。

上述各個實施例中，確定預設時間點的流量的二階導數(shù)具體可以包括：

計算預設時間點前的第一流量數(shù)列中每相鄰兩個值的第一平均流速；

計算預設時間點后的第二流量數(shù)列中每相鄰兩個值的第二平均流速；

計算所有第一平均流速的平均數(shù)得到第一一階導數(shù)；

計算所有第二平均流速的平均數(shù)得到第二一階導數(shù)，其中，第一流量數(shù)列或第二流量數(shù)列包括預設時間點的流量；

計算第二一階導數(shù)與第一一階導數(shù)的差值。

一種具體的實施例中，如圖2所示，第一流量數(shù)列包括M個時間點的流量，第二流量數(shù)列包括N個時間點的流量:

步驟1：處理器在存儲器開辟一塊樣本空間為M+N存儲區(qū)，流量傳感器采集數(shù)據(jù)流以隊列形式逐一流入存儲區(qū)；

步驟2：當存儲區(qū)數(shù)據(jù)流滿后，計算存儲區(qū)中Kn＝Dn₊₁-Dn，共n-1個導數(shù)，同理，KHm＝Hm₊₁-Hm，其中，Hm為流量傳感器最新流量，即最接近當前時間點的流量，D1為預設時間點的流量。

步驟3：計算所有n-1個第一平均流速Kn的平均值P1，同理，計算m-1個第二平均流速KHm的平均值P2。

步驟4：計算預設時間點的流量的二階導數(shù)△P＝P2–P1。

此種計算方式可以更加精確地計算流量變化速率，提高呼吸矢量的精度與準確度，有利于進一步提高壓力的穩(wěn)定性。

又或者，確定預設時間點的流量的二階導數(shù)具體可以包括以下步驟：

根據(jù)最小二乘法計算預設時間點前的第一流量數(shù)列的第一一階導數(shù)；

根據(jù)最小二乘法計算預設時間點后的第二流量數(shù)列的第二一階導數(shù)，其中，第一流量數(shù)列或第二流量數(shù)列包括預設時間點的流量；

計算第二一階導數(shù)與第一一階導數(shù)的差值。

此種計算方式通過最小二乘法計算預設時間點的流量的一階導數(shù)，能夠提高呼吸矢量的精度與準確度，有利于進一步提高壓力的穩(wěn)定性。

上述各個實施例中，第二流量數(shù)列中流量的個數(shù)可以為2個，第一流量數(shù)列中流量的個數(shù)可以為6個，第一流量數(shù)列中的流量包括預設時間點的流量。在預設時間點之后取得的流量個數(shù)較少，有利于預設時間點與當前時間點較為接近，預設時間點的流量情況與當前時間點的流量情況較為一致，而預設時間點之前的取得的流量個數(shù)較多，有利于更加準確地計算流量的變化趨勢，減小誤差。當然，第一流量數(shù)列、第二流量數(shù)列中流量的個數(shù)的設置不限于此。

上述各個實施例中，按照預設時間間隔獲取加壓流中的能呼吸氣體的流量具體可以包括：

等時間間隔獲取加壓流中的能呼氣氣體的流量。

其中，具體時間間隔可以根據(jù)實際精度需要進行設定，便于操作與設定。

除了上述持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法，本發(fā)明還提供了一種應用上述持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法的裝置，該裝置具體包括：

第一接收模塊，按照預設時間間隔接收流量傳感器測得的加壓流中的能呼吸氣體的流量；

二階導模塊，用于確定預設時間點的流量的二階導數(shù)；

第二接收模塊，用于獲取平均流量、漏氣量、吸氣潮氣量以及吸氣時間；

判斷模塊，用于判斷平均流量是否大于漏氣量，若是，觸發(fā)第一增益模塊，否則，觸發(fā)第二增益模塊；

第一增益模塊，用于確定增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第一系數(shù)的乘積；

第二增益模塊，確定增益值為吸氣潮氣量除以吸氣時間的商與漏氣量相減后的值與第二系數(shù)的乘積，其中，第一系數(shù)大于第二系數(shù)；

呼吸矢量模塊，用于確定呼吸矢量，呼吸矢量為增益值與二階導數(shù)的乘積；

驅(qū)動模塊，用于基于呼吸矢量和壓力生成器控制基線配置壓力生成器的驅(qū)動信號。

由于采用了上述持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法，此種裝置可以通過呼吸矢量提前預知流量變化趨勢，并根據(jù)呼吸矢量控制當前時間點的流量，從而可以在大的流量激變來臨前，提前提升壓力生成器的驅(qū)動功率，增加加壓流中的壓力和流量參數(shù)，從而降低因大流量造成的壓力生成器輸出延時而引起加壓流壓力塌陷，防止造成壓力劇烈波動，使流量的波形穩(wěn)定，響應快速，使使用者呼吸舒適。

除了上述持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法與裝置，本發(fā)明還提供了一種包括上述裝置的呼吸機。該呼吸機由于采用了上述持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置，可以通過呼吸矢量提前預知流量變化趨勢，并根據(jù)呼吸矢量控制當前時間點的流量，從而可以在大的流量激變來臨前，提前提升壓力生成器的驅(qū)動功率，增加加壓流中的壓力和流量參數(shù)，從而降低因大流量造成的壓力生成器輸出延時而引起加壓流壓力塌陷，防止造成壓力劇烈波動，使流量的波形穩(wěn)定，響應快速，使使用者呼吸舒適。

其中，呼吸機具體可以包括：

壓力生成器1，配置為生成可控受試者呼吸的空氣加壓流；

流量傳感器2，配置為采集壓力生成器1輸出的加壓流的流量信號；

壓力傳感器3，配置為采集壓力生成器1輸出的加壓流的壓力信號；

流體參數(shù)采集模塊，配置為采集壓力生成器1輸出的加壓流的壓力參數(shù)和流量參數(shù)，并對使用濾波算法，輸出穩(wěn)定，平滑的受試者呼吸的加壓流參數(shù)。

治療方案模塊，配置為由專業(yè)(醫(yī)護)人員輸入的適合受試者呼吸或治療的加壓流信息。治療方案模塊與持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的裝置可以設置在呼吸機的處理器5中；

用戶接口4，配置為呼吸機系統(tǒng)所有的外設接口，例如：按鍵、旋鈕、開關等輸入接口，顯示屏、觸摸屏接口，揚聲器接口、麥克風接口、無線模塊接口(wifi、zigbee、藍牙等等)，可聽報警接口、打印機接口等。

存儲器6，配置為存儲本呼吸機中的治療方案數(shù)據(jù)、壓力生成器控制基線數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)等。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發(fā)明所提供的持續(xù)正壓力通氣穩(wěn)壓的方法、裝置及呼吸機進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。