专利名称：呼吸机的检测方法、设备及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种呼吸机的检测方法、设备及系统。
背景技术：
呼吸机是临床上常用的急救和治疗设备，它能为患者提供呼吸支持，甚至可以完 全替代人体进行通气。由于呼吸机的使用对象主要为危重病情患者，因此，确保呼吸机工作 的稳定性和可靠性，是降低医疗风险，保障医疗安全前提和需要。医疗卫生部门在使用呼吸 机之前，必须对呼吸机的输出参数、可靠性和安全性能进行检测和检查。呼吸机检测设备在医学工程领域及医疗设备检定计量领域已经得到了较为广泛 的应用。如 FLUKE 的 VT-PLUS 和 VT-MobiIe、METR0N 的 QA-VTMJmtmedical 的 PF_300、TSI 的Certifier FAPlus0这些检测设备采用相同的检测方法，都能够检测呼吸机的主要工作 参数。目前，对呼吸机的检测主要涉及三个方面1、呼吸机主要工作参数的检测前述呼吸机检测设备对呼吸机主要工作参数的检 测方法如图1所示。将检测仪串接在Y型三通与模拟肺之间，通过监测流经检测仪的双向 气流流速及气道压力，即可实现对呼吸机的基本工作参数及输出量值进行检测。检测仪采 用双向流速传感器，当气流从呼吸回路流向模拟肺时，气流流速取正值，此为吸气流速。当 气流从模拟肺流向呼吸回路时，此流速为呼气流速。当检测仪检测到的流速由零或负值增长为正值时，可认定当前呼吸运动由呼气相 转为吸气相；而当流速由正值减小为负值时，可认定当前呼吸运动由吸气相转为呼气相。一 个吸气相和一个相继的呼气相合起来即为一个完整的呼吸周期。这样，通过判断流速的数 值正负及流速变化情况，配合气道压力的增减变化，即可实现呼吸频率、吸气时间、呼气时 间、屏气时间、呼气暂停时间这些时间控制参数的测量。通过对处于吸气时间段、呼气时间段的流速进行积分，可实现对吸气潮气量、呼气 潮气量的测量；通过对流速正负峰值的检测，可实现对吸气峰值流速和呼气峰值流速的检 测；通过对气道压力峰值的检测，可实现对吸气峰值压力的检测；通过对处于屏气时间段 的气道压力进行检测，可实现吸气平台压力的检测；通过对处于呼气暂停时间段的气道压 力进行检测，即可实现呼气末正压的测量。根据测量到的吸气峰值压力、平台压力、潮气量、吸气流速等参数，可计算出肺的 顺应性与气道阻力这两项呼吸力学指标。上述检测方法如图2所示。2、漏气测量由于图1所示系统无法分别测量吸气回路和呼气回路的流速，因此， 采用这种连接方法不可能对系统漏气情况进行测量。所以，一般采用如图3所示的连接方 法来进行泄漏测试。测试方法是将回路加压一定压力水平，然后测定一定时间段内的回路压力的减小 量。以单位时间内的压力递减量作为漏气指标。
这一方法只能静态测量模拟肺或者压力容器的气密性。不能反映回路中工作过程 当中的实时漏气情况。3、基础流测量具有流速触发功能的呼吸机会在呼气相从吸气端持续输出一个稳 定的流速，用于为检测病人自主呼吸努力提供偏置流速。在呼吸机工作过程中，基础流的流 通路径如图4所示。前述呼吸检测设备中的VT-PLUS可以测量基础流，但需要采用如图5所示的方法。 在这种情况下，需要中断呼吸机常规工作参数的测量，或者只能测量吸气流速，而不能检测 呼气流速，从而不能计算呼气相的一些工作参数(比如呼气潮气量、呼气峰值流速等)。从 而给实时测量基础流带来局限和不便。针对相关技术中对呼吸机进行检测时不能对漏气量或基础流进行实时测量的问 题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中对呼吸机进行检测时不能对漏气量或基础流进行实时测量的问 题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种呼吸机的检测方法，以解决上述问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种呼吸机的检测设备。根据本发明的呼吸机的检测、设备及系统方法包括模拟肺，在呼吸机的控制下进 行吸气或呼气操作；气体压力传感器，设置于与模拟肺连接的第三气体通道中，对第三气体 通道中进出气体的气体压力进行检测；第一气体通道，一端连接于第三气体通道，另一端连 接于呼吸机的吸气端；第二气体通道，一端连接于第三气体通道，另一端连接于呼吸机的呼 气端，其中，在第一气体通道和第二气体通道中分别设置有第一气体流速传感器和第二气 体流速传感器。优选地，第一气体通道为吸气通道，在模拟肺进行吸气操作时开启，第一气体流速 传感器对第一气体通道中的气体流速进行检测；第二气体通道为呼气通道，在模拟肺进行 呼气操作时开启，第二气体流速传感器对第二气体通道中的气体流速进行检测。优选地，在模拟肺进行吸气操作时，气体压力传感器对呼吸机的吸气压力进行检 测；在模拟肺进行呼气操作时，气体压力传感器8对呼吸机的吸气压力进行检测。优选地，第一气体流速传感器、第二气体流速传感器和气体压力传感器8经由Y型 三通相连接，且分别位于Y型三通的三个端。优选地，第一气体通道通过呼吸机的检测设备的吸气端与呼吸机的吸气端相连 接；第二气体通道通过呼吸机的检测设备的呼气端与呼吸机的呼气端相连接。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种呼吸机的检测系统。根据本发明的呼吸机的检测系统包括呼吸机，具有吸气端和呼气端；呼吸机的 检测装置，设置有第一气体通道，连接于吸气端，其中设置有第一气体流速传感器；第二 气体通道，连接于呼气端，其中设置有第二气体流速传感器；模拟肺，配合呼吸机进行吸气 或呼气操作；第三气体通道，一端与第一气体通道和第二气体通道连接，另一端与模拟肺相 连接，其中设置有气体压力传感器。优选地，第一气体通道、第二气体通道、和第三气体通道构成Y型三通。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种呼吸机的检测方法。根据本发明的呼吸机的检测方法包括通过第一气体流速传感器对呼吸机的吸气 气体流速进行检测；通过第二气体流速传感器对呼吸机的呼气气体流速进行检测；通过气 体压力传感器分别对呼吸机的吸气气体压力和呼气气体压力进行检测。优选地，在呼吸机为吸气时，第一气体流速传感器对呼吸机的吸气气体流速进行 检测，气体压力传感器对呼吸机的吸气时间段气道压力进行检测；在呼吸机为呼气时，第二 气体流速传感器对呼吸机的呼气气体流速进行检测，气体压力传感器对呼吸机的呼气时间 段气道压力进行检测。本发明所采用的检测设备，包括模拟肺；气体压力传感器，设置于与模拟肺连接 的第三气体通道中，对第三气体通道内部的气体压力进行检测；第一气体通道，一端连接于 第三气体通道，另一端连接于呼吸机的吸气端；第二气体通道，一端连接于第三气体通道， 另一端连接于呼吸机的呼气端，其中，在第一气体通道和第二气体通道中分别设置有第一 气体流速传感器和第二气体流速传感器。通过本发明，解决了对呼吸机进行检测时不能对 漏气量和基础流进行实时测量的问题，进而达到了更好地对呼吸机的各项参数进行检测的 效果。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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。在附图中图1是根据相关技术的呼吸检测设备的工作原理图；图2是根据相关技术的呼吸检测设备进行呼吸周期检测及呼吸机主要工作参数 检测原理的示意图；图3是根据相关技术的呼吸检测设备常见漏气检测方法示意图；图4是根据相关技术的呼吸机工作过程中基础流的流通路径示意图；图5是根据相关技术的呼吸检测设备常见基础流检测方法示意6是根据本发明实施例的呼吸机的检测设备的示意图；图7是根据本发明实施例的呼吸机的检测方法的流程图；图8是根据本发明实施例的呼吸检测设备进行呼吸周期检测及呼吸机主要工作 参数检测原理的示意图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。根据本发明的实施例，提供了 一种呼吸机的检测设备。图6是根据本发明实施例的呼吸机的检测设备的示意图。如图6所示，该呼吸机的检测设备包括模拟肺10，在呼吸机的控制下进行吸气或 呼气操作；气体压力传感器8，设置于与模拟肺10连接的第三气体通道13中，对第三气体 通道13内部的气体压力进行检测；第一气体通道11，一端连接于第三气体通道13，另一端 连接于呼吸机的吸气端1 ；第二气体通道12，一端连接于第三气体通道13，另一端连接于呼吸机的呼气端2，其中，在第一气体通道11和第二气体通道12中分别设置有第一气体流速 传感器5和第二气体流速传感器6。通过上述根据本发明实施例的呼吸机的检测设备，当呼吸机工作在吸气时间段 内，在对第一气体通道11中进出气体的气体流速进行检测时，如果第二气体通道12中的气 体也检测到气体流速，则说明在呼吸机的呼气端存在漏气现象。相应地，当呼吸机工作在呼 气时间段内，在对第二气体通道12中进出气体的气体流速进行检测时，如果第一气体通道 11中的气体也检测到气体流速，在排除呼吸机输出基础流的情况下，则说明在呼吸机的吸 气端存在漏气现象。因而，通过本发明的技术方案，能够在对呼吸机吸气端和呼气端进行正 常检测的同时，同时实时地对呼吸机的漏气状况进行检测。基于同样的道理，相应地，也可以通过上面的技术方案对模拟肺的漏气情况进行 实时检测。优选地，如图6所示，呼吸机吸气端1连接到检测设备的吸气端3，检测设备的吸气 端3连接到吸气流速传感器5，吸气流速传感器5连接至Y型三通7的一端。呼吸机呼气 端2连接到检测设备的呼气端4，检测设备的呼气端连接到呼气流速传感器6，呼气流速传 感器6连接至Y型三通7另一端。Y型三通7的第三端连接到气道压力传感器8，气道压力 传感器连接到检测设备的模拟肺端口 9，检测设备的模拟肺端口 9与模拟肺相连。图7是根据本发明实施例的呼吸机的检测方法的流程图。如图7所示，该方法包括步骤S702，通过第一气体流速传感器5对呼吸机的吸气气体流速进行检测；步骤S704，通过第二气体流速传感器6对呼吸机的呼气气体流速进行检测；步骤S706，通过气体压力传感器8分别对呼吸机的吸气气体压力和呼气气体压力 进行检测。优选地，在呼吸机为吸气时，第一气体流速传感器5对呼吸机的吸气气体流速进 行检测，气体压力传感器8对呼吸机的吸气气体压力进行检测；在呼吸机为呼气时，第二气 体流速传感器6对呼吸机的呼气气体流速进行检测，气体压力传感器8对呼吸机的呼气气 体压力进行检测。在本发明的实施方案中，当呼吸机处于吸气相，流经吸气流速传感器的流速为吸 气流速，而呼气流速传感器示值为零。当呼吸机处于呼气相时，吸气流速传感器流速为零 (或者为基础流)，而呼气流速传感器流速为呼气流速。这样，可通过吸气流速和呼气流速 的变化情况进行呼吸周期、吸气相和呼气相、屏气、呼气暂停的识别，从而实现呼吸机常规 工作参数的检测。本发明实施例还提供了 一种呼吸机的检测系统。根据本发明实施例的呼吸机的检测系统包括呼吸机，具有吸气端1和呼气端2 ； 呼吸机的检测装置，设置有第一气体通道11，连接于吸气端1，其中设置有第一气体流速 传感器5 ；第二气体通道12，连接于呼气端2，其中设置有第二气体流速传感器6 ；模拟肺 10，在呼吸机的控制下进行吸气或呼气操作；第三气体通道13，一端与第一气体通道11和 第二气体通道12连接，另一端与模拟肺相连接，其中设置有气体压力传感器8。在本发明中，第一气体通道11、第二气体通道12、和第三气体通道13构成Y型三通。
图8是根据本发明实施例的呼吸检测设备进行呼吸周期检测及呼吸机主要工作 参数检测原理的示意图。如图8所示，通过气体流速曲线图可以看出，本发明可以利用两个气体压力传感 器来分别对呼气流速和吸气流速进行检测。在图8中的压力和流速曲线图中，随着吸气流速的产生，吸气压力随吸气时间逐 步上升，达到吸气峰值压力Ppeak ；其次，吸气流速归零，进入屏息期，此时的吸气压力逐渐稳 定，形成平台压Pplat ；在包含屏息期的整个吸气时间段内，呼气流速为零；之后，吸气结束， 呼气开始，形成呼气流速，气道压力迅速下降，若呼吸机输出基础流时，此时的吸气流速为 基础流，否则，此时的吸气流速为零；当呼气结束，但吸气尚未开始时，进入呼气暂停期，若 呼吸机输出基础流时，此时的呼气流速为基础流，否则，此时的呼气流速为零，此时的呼气 压力即为呼气末正压(Positive End Expiratory Pressure，简称为 PEEP)。基础流实时测量方法当呼吸机处于呼气时间段内，排除呼吸气流流经的通道存 在泄漏的情况下，吸气流速传感器实时流速即为基础流实时流速。优选的，在呼吸气流流经的通道存在泄漏的情况下，吸气流速传感器实时流速加 上泄漏气流的实时流速即为基础流实时流速。漏气情况实时测量方法当呼吸机处于吸气相时，若呼气流速传感器有流速，则呼 吸机呼气回路有漏气；当呼吸机处于呼气相但不在呼气暂停期内，且呼吸机没有输出基础 流的情况下，若吸气流速传感器有反向流速，则呼吸机吸气回路有漏气；当呼吸机工作在呼 气相并处于呼气暂停期内且输出基础流，若呼气流速传感器数值明显小于吸气流速传感器 数值，则模拟肺有漏气。通过上述方法，不仅可以实时检测漏气状态，还可定位漏气发生的 位置，并用漏气流速和工作流速来表征漏气量的大小。从以上的描述中，可以看出，本发明能够在对呼吸机的气体流速等参数进行检测 的同时，实现对呼吸机漏气量和基础流的实时检测。本发明能够实时测量漏气量和基础流。实时漏气量检测，对判定呼吸机在漏气情 况下(比如无创通气或者小儿通气情况下)输出工作参数的准确性和稳定性有非常重要的 意义。同时，在检测呼吸机常规工作参数的同时实时检测基础流，有利于呼吸机生产厂家在 调试和检验呼吸机时，确保相关参数的准确和稳定。本发明所采用的检测方法，可以实现在检测呼吸机常规输出参数的同时，实时检 测基础流和呼吸机漏气情况。并对呼吸机工作中的漏气位置和漏气量进行量化。从而有利 于分析和评估呼吸机在漏气条件下保障准确输出参数的能力。这对调试和检测呼吸机漏气 补偿功能和工作参数有些非常重要的意义。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种呼吸机的检测设备，其特征在于，包括模拟肺(10)；气体压力传感器(8)，设置于与所述模拟肺(10)连接的第三气体通道(1 中，对所述 第三气体通道(1 中内部的气体压力进行检测；第一气体通道(11)，一端连接于所述第三气体通道(13)，另一端连接于所述呼吸机的 吸气端⑴；第二气体通道(12)，一端连接于所述第三气体通道(13)，另一端连接于所述呼吸机的 呼气端O)，其中，在所述第一气体通道(11)和所述第二气体通道(1 中分别设置有第一气体流 速传感器( 和第二气体流速传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一气体通道(11)为吸气通道，在所述模拟肺(10)配合呼吸机进行吸气操作时 处于开启状态，所述第一气体流速传感器( 对所述第一气体通道(11)中的气体流速进行 检测；所述第二气体通道(1 为呼气通道，在所述模拟肺(10)配合呼吸机进行呼气操作时 处于开启状态，所述第二气体流速传感器(6)对所述第二气体通道(1 中的气体流速进行 检测。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在所述模拟肺(10)配合呼吸机进行吸气操作时，所述第二气体通道(12)因为呼吸机 呼气回路关闭而处于关闭状态；在所述模拟肺(10)配合呼吸机进行呼气操作时，所述第一气体通道(11)因为呼吸机 吸气回路关闭而处于关闭状态。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在所述模拟肺(10)配合所述呼吸机进行吸气操作时，所述气体压力传感器( 对所述 呼吸机的吸气时间段气道压力进行检测；在所述模拟肺(10)配合所述呼吸机进行呼气操作时，所述气体压力传感器( 对所述 呼吸机的呼气时间段气道压力进行检测。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一气体流速传感器 (5)、所述第二气体流速传感器(6)和所述气体压力传感器(8)经由Y型三通相连接，且分 别位于所述Y型三通的三个端。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一气体通道(11)通过所述呼吸机的检测设备的吸气端(3)与所述呼吸机的吸 气端⑴相连接；所述第二气体通道(12)通过所述呼吸机的检测设备的呼气端(4)与所述呼吸机的呼 气端⑵相连接。
7.一种呼吸机的检测系统，其特征在于，包括呼吸机，具有吸气端⑴和呼气端⑵；呼吸机的检测装置，设置有第一气体通道(11)，连接于所述吸气端(1)，其中设置有第一气体流速传感器(5)；第二气体通道(12)，连接于所述呼气端O)，其中设置有第二气体流速传感器(6)； 模拟肺(10)，在所述呼吸机的控制下进行吸气或呼气操作；第三气体通道(13)，一端与所述第一气体通道(11)和所述第二气体通道(1 连接，另 一端与所述模拟肺相连接，其中设置有气体压力传感器(8)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一气体通道(11)、所述第二气体通道(12)、和所述第三气体通道(1 构成Y型三通。
9.一种呼吸机的检测方法，其特征在于，包括通过第一气体流速传感器( 对呼吸机的吸气气体流速进行检测； 通过第二气体流速传感器(6)对所述呼吸机的呼气气体流速进行检测； 通过气体压力传感器(8)分别对所述呼吸机的吸气时间段气道压力和呼气时间段气 道压力进行检测。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述呼吸机为吸气时，所述第一气体流速传感器(5)对所述呼吸机的吸气气体流速 进行检测，所述气体压力传感器(8)对所述呼吸机的吸气时间段气道压力进行检测；在所述呼吸机为呼气时，所述第二气体流速传感器(6)对所述呼吸机的呼气气体流速 进行检测，所述气体压力传感器(8)对所述呼吸机的呼气时间段气道压力进行检测。
全文摘要
本发明公开了一种呼吸机的检测方法、设备及系统。其中，该设备包括模拟肺10；气体压力传感器8，设置于与所述模拟肺10连接的第三气体通道13中，对所述第一气体通道13内部的气体压力进行检测；第一气体通道11，一端连接于所述第三气体通道13，另一端连接于所述呼吸机的吸气端1；第二气体通道12，一端连接于所述第三气体通道13，另一端连接于所述呼吸机的呼气端2，其中，在所述第一气体通道11和所述第二气体通道12中分别设置有第一气体流速传感器5和第二气体流速传感器6。通过本发明，能够更好地对呼吸机的各项参数进行检测。
文档编号A61H31/02GK102114290SQ200910217590
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者陈永辉 申请人:北京谊安医疗系统股份有限公司