一种呼吸机风机压力调节方法
【专利摘要】本发明提出了一种呼吸机风机压力调节方法，其通过控制风机的转速来调节呼吸机的输出压力，具体包括在吸气时，加速提高风机的转速，使呼吸机输出压力从EPAP快速上升到IPAP；在呼气时，加速降低风机的转速，使呼吸机输出压力从IPAP快速降低到EPAP。这样，通过加速调节风机的转速，可以在预设时间内，将呼吸机输出压力从EPAP快速上升到IPAP或者从IPAP快速降低到EPAP。其中，预设时间可以根据用户需求，设定在0.1S?2S的间内，使得用户的呼吸更加顺畅，提高用户的使用舒适度。
【专利说明】
-种呼吸机风机压力调节方法
技术领域
[0001] 本发明设及医疗技术领域，特别设及一种呼吸机风机压力调节方法。
【背景技术】
[0002] 在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普 遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏 中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭， 减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。
[0003] 呼吸机是一种W输出一定压力或流速的空气为目的的，辅助呼吸功能不全或因特 殊情况无法自主呼吸的患者呼吸的医疗器械。W电机为动力的满轮风机是呼吸机为主要部 件，因此电机控制系统是整个呼吸机系统最为关键的系统之一。由于呼吸机体积越来越小， 需要节约空间，家庭用无创呼吸机在保持基本治疗功能的前提下，需要对部分元件进行削 减，而电磁阀占用空间大，就常常被削减。
[0004] 然而，去除电磁阀后，无创呼吸机仍然需要提供双水平的压力支持，在治疗过程中 仍然需要不停的变化压力，运一变化就只能由电机转速的变化来完成。由于风机处于不停 的高速运转中，要想完成压力的变化，就必须克服自身的惯性完成加速或减速的动作。因此 风机的压力变化不会像电磁阀那样迅速和精确。如何调控呼吸机的风机转速，使得呼吸机 输出的压力即准确又调整迅速，是本领域技术人员亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是:提供一种呼吸机风机压力调节方法，能快速、准确地 将呼吸机的输出压力调整到目标值，使得用户的呼吸更加顺杨，提高用户的使用舒适度。
[0006] 本发明的解决方案是运样实现的：一种呼吸机风机压力调节方法，其通过控制风 机的转速来调节呼吸机的输出压力，具体包括在吸气时，加速提高风机的转速，使呼吸机输 出压力从EPAP快速上升到IPAP;在呼气时，加速降低风机的转速，使呼吸机输出压力从IPAP 快速降低到EPAP。运样，通过加速调节风机的转速，可W在预设时间内，将呼吸机输出压力 从EPAP快速上升到IPAP或者从IPAP快速降低到EPAP。其中，预设时间可W根据用户需求，设 定在0.1S-2S的间内，使得用户的呼吸更加顺杨，提高用户的使用舒适度。
[0007] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在吸气时，加速提高风机的转速的 过程具体为:假设当前进行压力调节的时长为t、进行压力调节的的总时长T，采集呼吸机风 机的起始转速vO和呼吸机当前输出压力值P，将当前输出压力值P和目标压力IPAP进行对 比，构造一个加速度函数a = f (P，t)，使得在剩余的加速时间Δ t = T-t内，呼吸机输出压力 恰好达到目标压力IPAP，则风机转速为:V = v(H/a (P, t)化。
[000引本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述加速度函数具体为：
I其中系数k是转换因子，
v(t)表示当前转速，p(t)表示当前压力。
[0009] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述呼吸机的EPAP为动态调节值， 具体调节方法包括W下步骤：
[0010] 步骤SOI，采集用户呼吸时的呼吸信号，通过采集装置采集用户在预设时间段内的 呼吸信号；
[0011] 步骤S02,提取呼吸指标特征信号，从所述呼吸信号中提取用户的呼吸指标特征信 号；
[0012] 步骤S03,调整呼吸机的EPAP，W预设速度增大呼吸机的EPAP的下探程度；
[0013] 步骤S04,采集调整后的用户呼吸信号，并提取调整后的呼吸指标特征信号；
[0014] 步骤S05,判断调整后的呼吸指标特征是否恶化，将步骤S04中调整后的呼吸指标 特征信号与步骤S02中呼吸指标特征信号进行对比分析，若所述呼吸指标特征无恶化情况， 则跳转到步骤S03;若所述呼吸指标特征出现恶化情况，则停止增大呼吸机的EPAP的下探程 度。运样，通过采集在预设时间段内用户呼吸时的呼吸信号，并从中提取呼吸指标特征信号 后，再按预设值自动调整呼吸机的EPAP后，将调整后的呼吸指标特征信号与调整前的呼吸 指标特征信号进行对比，若无恶化情况，则进一步调整呼吸机的EPAP，并对调整后的呼吸指 标特征信号再进行监控，形成循环;若出现恶化，则停止增大呼吸机的EPAP的下探程度，防 止用户出现不适应感，而此时的呼吸机EPAP为用户此时需要的合适值。因此，所述呼吸机 EPAP调节方法能自动将呼吸机的EPAP调整到合适值，使得用户的呼气更加顺杨，提高用户 的使用舒适度。
[0015] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S05中，若所述呼吸指标 特征出现恶化情况时，还将呼吸机的EPAP压力下探程度回升到上一个调整值。
[0016] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S05中，若所述呼吸指标 特征出现恶化情况时，快速将呼吸机的EPAP压力下探程度回升一个预设值。
[0017] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S05中，若所述呼吸指标 特征出现恶化情况，将呼吸机的EPAP压力停止调整后，跳转到步骤SOI。
[0018] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤SOI中，所述呼吸信号包括 用户呼吸时的流量信号、压力信号和/或呼吸频率。
[0019] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述采集装置包括流量传感器、压 力传感器和/或溫度传感器。
[0020] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤SOI之后，步骤S02之前， 还包括呼吸信号滤波步骤，通过滤波器和滤波算法，对所述呼吸信号进行降噪、滤波。
[0021] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S02中，提取呼吸指标特 征信号包括潮气量、呼吸频率、吸气呼气时间比、吸气最大峰流速、呼气最低流速中的至少 一种。
[0022] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤S02中还包括将呼吸指标 特征信号线性拟合，将在预设时间段内提取的每一种呼吸指标特征信号进行线性拟合，得 到该种呼吸指标特征信号的一条拟合曲线。
[0023] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S05中，当至少一种调整 后的呼吸指标特征信号负向偏离该种呼吸指标特征信号的拟合曲线时，则判断调整后的呼 吸指标特征出现恶化。
【附图说明】
[0024] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0025] 图1为表示本专利一种实施方式所设及的呼吸机在吸气时的风机压力调节方法的 流程图；
[0026] 图2至图5为表示本专利几种实施方式所设及的呼吸机EPAP的调节方法的流程图；
[0027] 图6为呼气时进行压力下探调节的压力示意图；
[0028] 图7为一次呼吸的流量波形图；
[0029] 图8为一段时间内吸气最大峰流速的拟合曲线图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应 对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可W对 本文件中实施例中W及不同实施例中的特征进行相应组合。
[0031] 本发明实施例如下，一种呼吸机风机压力调节方法，其通过控制风机的转速来调 节呼吸机的输出压力，具体包括在吸气时，加速提高风机的转速，使呼吸机输出压力从EPAP 快速上升到IPAP;在呼气时，加速降低风机的转速，使呼吸机输出压力从IPAP快速降低到 EPAP。运样，通过加速调节风机的转速，可W在预设时间内，将呼吸机输出压力从EPAP快速 上升到IPAP或者从IPAP快速降低至化PAP。其中，预设时间可W根据用户需求，设定在0.1S- 2S的间内，使得用户的呼吸更加顺杨，提高用户的使用舒适度。
[0032] 在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，在吸气时，加速提高风 机的转速的过程具体为:假设当前进行压力调节的时长为t、进行压力调节的的总时长T，采 集呼吸机风机的起始转速vO和呼吸机当前输出压力值P，将当前输出压力值P和目标压力 IPAP进行对比，构造一个加速度函数a = f (P，t)，使得在剩余的加速时间Δ t = T-t内，呼吸 机输出压力恰好达到目标压力IPAP，则风机转速为:V = v(H/a (P，t)化。
[0033] 在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述加速度函数具体为：
其中系数k是转换因子
v(t)表示当前转速，p(t)表示当前压力。
[0034] 在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图2所示，所述呼吸机的EPAP为 动态调节值，具体调节方法包括W下步骤：
[0035] 步骤SOI，采集用户呼吸时的呼吸信号，通过采集装置采集用户在预设时间段内的 呼吸信号；
[0036] 步骤S02,提取呼吸指标特征信号，从所述呼吸信号中提取用户的呼吸指标特征信 号；
[0037] 步骤S03,调整呼吸机的EPAP，W预设速度增大呼吸机的EPAP的下探程度，
[0038] 步骤S04,采集调整后的用户呼吸信号，并提取调整后的呼吸指标特征信号；
[0039] 步骤S05,判断调整后的呼吸指标特征是否恶化，将步骤S04中调整后的呼吸指标 特征信号与步骤S02中呼吸指标特征信号进行对比分析，若所述呼吸指标特征无恶化情况， 则跳转到步骤S03;若所述呼吸指标特征出现恶化情况，则停止增大呼吸机的EPAP的下探程 度。
[0040] 使用过程中，用户按照要求佩戴好面罩并连接呼吸机，用户开启治疗。其中，预设 时间段可W根据需要设定，比如5分钟、10分钟、15分钟、30分钟等都可W，通常来说预设时 间段从1分钟到数小时都可W，只要能够满足后续的判断要求即可。呼吸机在工作预设时间 段之后，开始在用户呼气的时候进行压力的下探，如图6所示，在用户呼气的时候，原本压力 是下降到EPAP，但呼吸机此时将压力下降到EPAPW下，再回升到EPAP，有利于用户呼气的 杨和提高舒适度。图6中所示的仅仅是示意作用为了方便表述，将压力下探看做是一条平直 的线，但实际实施的时候通常不是平直的，而是一条开口向上的类抛物线曲线。在用户使用 的运预设时间段内，可W使用流量传感器、压力传感器和/或溫度传感器等采集装置，采集 用户呼吸时的呼吸信号，该呼吸信号可W包括用户呼吸时的流量信号、压力信号和/或呼吸 频率等，可W用来判断用户呼吸状态是否恶化的呼吸信号都可W。具体采集用户呼吸时的 呼吸信号方法，在已经公开的专利CN 105457135A，呼吸机压力调整方法、装置及呼吸机、CN 103736184A，一种家用呼吸机流量传感器纠错方法、CN 104750129A，呼吸机的通气流量的 控制系统和控制方法等文献中都有介绍，在此不再寶述。
[0041 ]本实施例中，W使用流量传感器采集用户呼吸时的流量信号为例进行说明，由于 传感器采集到的数值通常是具有噪声干扰的(通常为高斯白噪声干扰），因此流量波形呈现 出银齿状的干扰，运些干扰的存在会对后续提取呼吸指标特征信号等步骤产生较大的影 响，因此需要对流量波形进行滤波，将干扰降到最小。本实施例中，使用的是滤波器组算法 和AR模型算法，运些算法是在滤波领域中的常见算法，但其他类似的滤波算法应当都可W 用于本发明中。本领域技术人员应当能够知晓运些算法的运算过程，不在此列出运些算法 的具体过程，滤波过后流量曲线呈现出光滑的较为理想的状态。
[0042] 如图7所示，为用户一次呼吸的流量波形图。针对该波形进行呼吸指标特征信号提 取和计算分析，根据一次呼吸的流量波形，可W计算出所有需要的呼吸指标特征信号，所述 呼吸指标特征信号包括潮气量、呼吸频率、吸气呼气时间比、吸气最大峰流速、呼气最低流 速中的至少一种。其中，周期起点表明是一次呼吸的吸气起始点，周期终点表明是一次呼吸 的呼气结束点，运两点之间的时间就是一次呼吸的总时长T0,由频率计算公式可W得出1分 钟内的呼吸频率约为:f = 60/?。周期中点是吸气结束转向呼气的时间节点，在此之前是吸 气时长，在此之后是呼气时长:吸气时长=周期中点-周期起点，呼气时长=周期终点-周期 中点，由此可W推出吸气呼气时间比为：吸气时长:呼气时长。潮气量计算即为流量曲线呼 气阶段的积分，在此不对其进行推导。本领域技术人员应当能够知晓运些呼吸指标特征信 号的提取和分析过程，在此不再寶述。
[0043] 本实施例中，W吸气最大峰流速为例进行说明，其他呼吸指标特征信号与吸气最 大峰流速的计算过程类似，在此不一一累述。W15分钟的预设时间段为例，通过检测在运段 时间内用户的呼吸流量，提取所有的吸气最大峰流速值，W每6个呼吸周期为一组（当然也 可其他数量的呼吸周期来计算，运里的6个呼吸周期不是对数量的限制），计算出运6个 周期的吸气最大峰流速特征数据的平均值:av评=(F1+F2+F3+F4+F5+F6V6，W15分钟为 界，将15分钟内的全部平均峰流速放到一起，并进行线性拟合，得到一条拟合曲线，即为用 户在运一段时间的吸气最大峰流速的趋势曲线，如图8所示。
[0044] 在15分钟之后，呼吸机开始W预设速度逐渐增大呼吸机的EPAP的下探程度，具体 增大的速度可W为恒定值:〇.5cmH20/min，也可W是其他任意形式的增大速度，只要是逐渐 过渡的不会对用户造成较大不适感的增大速度均可。如：先加速增大呼吸机的EPAP的下探 程度，后逐渐放缓增大呼吸机的EPAP的下探程度，或者W-次函数、二次函数、Ξ次函数或 指数函数等规律来逐渐增大呼吸机的EPAP的下探程度。
[0045] 然后，再采集调整后的用户呼吸信号，并提取调整后的呼吸指标特征信号，并判断 调整后的呼吸指标特征是否恶化，若所述呼吸指标特征无恶化情况，则跳转到步骤S03,进 一步W预设速度逐渐增大呼吸机的EPAP的下探程度;若当至少一种调整后的呼吸指标特征 信号负向偏离该种呼吸指标特征信号的拟合曲线时，则判断调整后的呼吸指标特征出现恶 化情况，则停止增大呼吸机的EPAP的下探程度。当然，为了提高判断的准确度，也可W设定 当有两种或Ξ种或四种W上的呼吸指标特征信号出现负向偏离该种呼吸指标特征信号的 拟合曲线时，则判断调整后的呼吸指标特征出现恶化情况，在此不进行详细阐述。
[0046] 运样，通过采集在预设时间段内用户呼吸时的呼吸信号，并从中提取呼吸指标特 征信号后，再按预设值自动调整呼吸机的EPAP后，将调整后的呼吸指标特征信号与调整前 的呼吸指标特征信号进行对比，若无恶化情况，则进一步调整呼吸机的EPAP，并对调整后的 呼吸指标特征信号再进行监控，形成循环;若出现恶化，则停止增大呼吸机的EPAP的下探程 度，防止用户出现不适应感，而此时的呼吸机EPAP为用户此时需要的合适值。因此，所述呼 吸机EPAP调节方法能自动将呼吸机的EPAP调整到合适值，使得用户的呼气更加顺杨，提高 用户的使用舒适度。
[0047] 在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图3所示，在所述步骤S05中，若 所述呼吸指标特征出现恶化情况时，还将呼吸机的EPAP压力下探程度回升到上一个调整 值。运样可W进一步减少用户的不适感，使得用户的呼气更加顺杨。
[0048] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，如图4所示，在所述步骤S05中，若所 述呼吸指标特征出现恶化情况时，快速将呼吸机的EPAP压力下探程度回升一个预设值。该 预设值可W为一固定值，如〇.5cmH20、lcmH20或与步骤S03中的预设调整速度成一定关系的 值，比如成一定比例等。运样可W进一步减少用户的不适感，使得用户的呼气更加顺杨。
[0049] 本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，如图5所示，在所述步骤S05中，若所 述呼吸指标特征出现恶化情况，将呼吸机的EPAP压力停止调整后，跳转到步骤SOI。运样，可 W保持当前的EPAP压力下探程度，重新采集用户在预设时间段内的呼吸信号，进行呼吸指 标特征信号提取，得到新的拟合曲线等等，依次进行其他步骤，形成循环。运样可W解决用 户在不同的使用时期，最适应的EPAP压力大小也可能不同的情况，从而通过上述循环的调 整方法，使得呼吸机的EPAP压力始终处于用户的最适合大小，从而不需要用户对参数进行 设置和对呼吸机的行为进行适应，呼吸机可W自动的适应各种用户，在提供足够的压力支 持的前提下，还能最大程度的给予用户舒适度。
[0050] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，通过控制风机的转速来调节呼吸机的 输出压力，具体包括在吸气时，加速提高风机的转速，使呼吸机输出压力从EPAP快速上升到 IPAP;在呼气时，加速降低风机的转速，使呼吸机输出压力从IPAP快速降低到EPAP。2. 根据权利要求1所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，在吸气时，加速提高 风机的转速的过程具体为： 假设当前进行压力调节的时长为t、进行压力调节的总时长T，采集呼吸机风机的起始 转速vO和呼吸机当前输出压力值P，将当前输出压力值P和目标压力IPAP进行对比，构造一 个加速度函数a = f (P，t)，使得在剩余的加速时间△ t = T_t内，呼吸机输出压力恰好达到目 标压力IPAP，则风机转速为:v = vO+Ja(P，t)dt。3. 根据权利要求2所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，所述加速度函数具体 为，其中系数k是转换因子￥(1：)表示当前转速4(1：)表示当前压力。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，所述呼 吸机的EPAP为动态调节值，具体调节方法包括以下步骤： 步骤SOl，采集用户呼吸时的呼吸信号，通过采集装置采集用户在预设时间段内的呼吸 信号； 步骤S02,提取呼吸指标特征信号，从所述呼吸信号中提取用户的呼吸指标特征信号； 步骤S03，调整呼吸机的EPAP，以预设速度增大呼吸机的EPAP的下探程度； 步骤S04,采集调整后的用户呼吸信号，并提取调整后的呼吸指标特征信号； 步骤S05,判断调整后的呼吸指标特征是否恶化，将步骤S04中调整后的呼吸指标特征 信号与步骤S02中呼吸指标特征信号进行对比分析，若所述呼吸指标特征无恶化情况，则跳 转到步骤S03;若所述呼吸指标特征出现恶化情况，则停止增大呼吸机的EPAP的下探程度。5. 根据权利要求4所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，在所述步骤S05中，若 所述呼吸指标特征出现恶化情况时，还将呼吸机的EPAP压力下探程度回升到上一个调整 值;或者快速将呼吸机的EPAP压力下探程度回升一个预设值。6. 根据权利要求4所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，在所述步骤S05中，若 所述呼吸指标特征出现恶化情况，将呼吸机的EPAP压力停止调整后，跳转到步骤S01。7. 根据权利要求4所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，所述步骤SOl中，所述 呼吸信号包括用户呼吸时的流量信号、压力信号和/或呼吸频率;或者，所述采集装置包括 流量传感器、压力传感器和/或温度传感器。8. 根据权利要求4所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，在所述步骤S02中，提 取呼吸指标特征信号包括潮气量、呼吸频率、吸气呼气时间比、吸气最大峰流速、呼气最低 流速中的至少一种。9. 根据权利要求8所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，所述步骤S02中还包 括将呼吸指标特征信号线性拟合，将在预设时间段内提取的每一种呼吸指标特征信号进行 线性拟合，得到该种呼吸指标特征信号的一条拟合曲线。10. 根据权利要求9所述的呼吸机风机压力调节方法，其特征在于，在所述步骤S05中，
【文档编号】A61M16/00GK105999490SQ201610443638
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】戴征, 丁锦, 刘炜, 徐勤鹏, 黄皓轩
【申请人】湖南明康中锦医疗科技发展有限公司