呼吸机管路阻塞的判断方法和呼吸机阻塞报警装置与流程

本发明属于呼吸机技术领域，具体涉及呼吸机的管路阻塞的判断方法。

背景技术：

管路阻塞报警是呼吸机标准要求的报警，所以治疗型呼吸机一般都有这个报警，该报警和临床环境有关，如果不考虑临床使用环境，临床时会出现管路阻塞误报警。

现有技术中已经有部分针对管路压力的监测报警系统，但是这些系统都存在成本高昂，需要人工介入的缺陷。

如中国专利申请cn106039499a公开了智能呼吸环路压力监测报警系统,它包含病人端模块、中心监护主机、云平台服务器和移动智能终端,病人端模块与中心监护主机的一端连接,中心监护主机的另一端连接有云平台服务器,云平台服务器与移动智能终端双向通信连接,且所述的病人端模块连接在病人与麻醉机或呼吸机螺纹管中间，其具体工作原理为：病人端模块采集并处理呼吸环路压力变化，并将压力信号和产生的报警信号通过有线或无线网络传输至中心监护主机,中心监护主机可以对多个病人端模块信号实时显示，存储并将信号通过网络转发至云平台服务器,所述云平台服务器能够处理医院内部多个临床科室的中心监护主机发来的信号，将报警信号通过互联网推送到相应主管医生的移动智能终端上，所述移动智能终端能够接收云平台服务器发来的报警信号，以声音和振动的方式提醒主管医生采取相应处理措施，主管医生也可以通过移动智能终端也可以访问云平台服务器，显示所有/部分病人的呼吸环路压力参数；由于呼吸环路压力异常可能会导致病人发生严重后果，需要及时处理，为节约抢救时间，所述病人端模块1与移动智能终端之间的链路具有语音通信功能，主管医生可以和位于病人端模块处1的下级医生进行语音通话，远程指导下级医生处理紧急情况。该装置需要人工介入，其本地系统虽然可以处理压力异常的情形，但是其不能够处理管路堵塞以及异常误报的情形。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种阻塞报警的判断方法，该方法结合临床的使用环境，不会出现误报警或者不报警的情况。

本发明提供的呼吸机的阻塞报警判断方法包括：

采集呼吸机的管路压差，并将其与阈值压差比较，当管路压差大于阈值压差且持续大于t时执行报警；

所述管路压差为呼吸机的吸气口和呼气口的压力差；

所述的阈值压差为静态压差dp和动态压差之和，所述静态压差dp为5-10cmh2o，所述动态压差为管路的气阻。

更优选的，所述静态压差dp为5-7cmh2o，所述动态压差为管路的气阻。

更优选的，所述静态压差dp为8-10cmh2o，所述动态压差为管路的气阻。

优选的，所述动态压差为管路的气阻和流速之积。

优选的，所述静态压差为8cmh2o。

优选的，所述时间t为200-300ms。

本发明还提供了一种呼吸机的阻塞报警装置，所述呼吸机的阻塞报警装置包括吸气压力传感器、呼气压力传感器和报警单元，所述报警单元存储有多条指令，并在执行时实现如下步骤：

4)接受吸气压力传感器和呼气压力传感器的压力输入；

5)计算阈值压差，所述阈值压差为静态压差dp和动态压差之和；

6)在呼吸机的吸气口和呼气口的压力差大于步骤2)的阈值压差时报警。

本发明可以基于传统呼吸机提供管路阻塞的预警功能，即吸气压力传感器、呼气压力传感器可以直接使用现有呼吸机中相应的传感器。

请参见图1的传统的呼吸机的管路连接图，其中吸气时气体从进气口排出后，进入湿化器，然后经过两段管路到模拟肺，吸气结束后气体从肺经过两段管路，从呼气口排出，在通气过程中，如果人为的踩到管路，或者在临床时管路被其他东西压上，这样管路不畅通，就会出阻塞报警。

为了判断管路阻塞报警，一般呼吸机会安装两个压力传感器，一个安装在吸气口的位置(图1中1号位置)，为吸气压力传感器，一个安装在呼气口的位置(图1中12号位置)，叫呼气压力传感器，如果管路畅通时，这两个传感器的值几乎相等，如果管路阻塞，这时候吸气压力和呼气压力就不相等，如果差值大于某个值dp，就会出现报警，dp在现有技术中并没有明确的约定，其为各个厂家自定义参数，如果该值的设定不当，就会出现误报警或者不报警等现象，本发明提出的管路阻塞方法，即为一个动态确定dp的方法，使呼吸机在临床使用时即不会误报警也不会不报警。

在传统的呼吸机中，阈值dp是作为一个呼吸机的固有数值而设定的，而在本发明中，阈值dp的组成包括静态压差和动态压差。

静态压差只和气体的压缩程度有关，同样大小的肺，给不同体积的气体，所产生的压力不同，这种压差属于静态压差，静态压差要求气体是处于静止状态，即管路里没有气体流动。

动态压差为气体在流过一段有阻力的导管时，在导管的两端会产生压力差(好比电流流过电阻时，电阻两段会有压降)，压力差和气体流速成正比，与导管的阻力成正比(管径越小阻力越大)。

在通气过程中，由于所选择的管路不一样，有成人管路有儿童管路，儿童管路的管径小阻力大，有的呼吸机所选择的湿化器也不一样，有的湿化器进气口管径小，有的大，这就会出现同样的流速经过大小不同的管路和湿化器，呼吸机吸气压力传感器和呼气压力传感器所采样的值不一样，压差也就不一样，如何选择一个合适的压差dp成了判断管路阻塞的难点。

最早的呼吸机中，由于忽略了动态压力差的存在，无论采用何种管路，都采用一个固定的公式p1-p2>dp作为判断管路阻塞的条件，由于成人管路气阻小，该公式一般成立，如果换为儿童管路时，动态压差不能忽略，所以p1-p2>dp这个条件在通气时，如果流速过大，该公式就成立，所以产生了误报警，为了消除误报警，常规的做法为设置dp为一个比较大的值，比如20cmh2o，这种情况下虽然误报警现象不会再出现，但是当出现管路阻塞时，由于条件p1-p2>dp并没有被满足，故呼吸机不会报警，即此情况导致管路阻塞不报警。

在呼吸机工作过程中，气体流速是不断变化的。一般呼吸机的流速范围为0-180l/min，所以在呼吸机工作工程中，不管用成人管路还是儿童管路，动态压差都是存在的，但儿童使用呼吸机时管路动态压差更大。在判断管路阻塞时，由于动态压差是合理存在的，所以在判断是否阻塞时，要尽量避开动态压差的影响，使用静态压差来判断管路阻塞。如管路阻塞时，这时候管路里基本没有气体流过，这时候的压差就是静态压差，如果静态压差超过dp规定的上限值，即可认定此时管路阻塞。

呼吸机标准的儿童管路，一般阻力大小是固定的，r＝5cmh2o/l/s，假如通入最大流速180l/min＝3l/s，那压差dp1即为5*3＝15cmh2o。

假设吸气端压力采样为p1，呼气端压力为p2，如果p1-p2>dp+r*v,其中，dp为默认值(dp为静态压差)，该呼吸机中dp＝8cmh2o，r为管路的阻力，在使用中，如呼吸机为儿童使用的呼吸机时，为了不出现误报警，r选择儿童管路的阻力，r＝5cmh2o/l/s，v为管路的流速，可以使用吸气流速传感器测量，单位为l/s,软件实现时，实时检测p1-p2是否大于dp+r*v，如果大于该值并持续200ms，就认为有管路阻塞报警。

采用上述方法可以避免误报警或者不报警，比如呼吸机在正常通气时，如果不出现阻塞，那p1-p2近似等于r*v，不满足p1-p2>dp+r*v，所以不报警。如果呼吸机出现管路阻塞时，比如用手使劲捏住管子，这时候管路里基本没有流速通过，所以r*v近似于0，但是管路阻塞后，这时候呼气端的压力和患者肺里压力基本一样大(呼气时是一个很小的值)，吸气压力就是一个不确定的值。一般管路阻塞时，为了保证正常的通气，都会不断的通气，由于管路阻塞，通入的气体到不了患者的肺里，这种情况就会导致吸气压力p1的值偏大，所以p1-p2>dp+r*v成立，由于v＝0，p1-p2>8cmh2o，这时候呼吸机就发生管路阻塞报警。

本发明将压力差分为动态压差和静态压差，很好的解决了管路阻塞误报或者不报的问题。

附图说明

图1、常规的呼吸机的管路连接示意图；

附图标识：

1、呼吸机出气口(也是吸气压力传感器的采样点)；2、湿化器；3、呼吸管路；4、积水杯；7、模拟肺(给患者使用时通过气管插管插入患者的气道)；12、呼吸机排气口(呼气压力传感器采样点)。

具体实施方式

如下为本发明的实施例，其仅用作对本发明的解释而并非限制。

请参见图1，其示出了一种常规的呼吸机，呼吸机是给没有自主呼吸的患者提供气体的装置，所以会模拟人的吸气和呼气，在吸气时，呼吸机会给出一定量的气体(比如500ml)，这个气体从呼吸机出气口1的位置出来，经过湿化器1，给气体加热到37度，然后经过管路3到肺的位置7，在吸气过程中，在呼吸机的排气口12有一个开关，这个开关在吸气过程中是关闭的，这就导致从呼吸机出气口1出来的气体强行的到肺里去，在呼气过程中，会打开该开关，这时候肺里的气体会通过另一端的管路从呼气口12排出去，这就完成了一个呼吸周期。

普通的呼吸机会安装两个压力传感器，一个安装在吸气口的位置(吸气压力传感器)，一个安装在呼气口的位置(呼气压力传感器)，最早的呼吸机中，由于忽略了动态压力差的存在，无论采用何种管路，都采用一个固定的公式p1-p2>dp作为判断管路阻塞的条件，由于成人管路气阻小，该公式一般成立，如果换为儿童管路时，动态压差不能忽略，所以p1-p2>dp这个条件在通气时，如果流速过大，该公式就成立，所以产生了误报警，为了消除误报警，常规的做法为设置dp为一个比较大的值，比如20cmh2o，这种情况下虽然误报警现象不会再出现，但是当出现管路阻塞时，由于条件p1-p2>dp并没有被满足，故呼吸机不会报警，即此情况导致管路阻塞不报警。

本发明提供的呼吸机的阻塞报警判断方法和现有的呼吸机判断阻塞的方法不同，其包括：

采集呼吸机的管路压差，并将其与阈值压差比较，当管路压差大于阈值压差且持续大于t时执行报警；

所述管路压差为呼吸机的吸气口和呼气口的压力差；

所述的阈值压差为静态压差dp和动态压差之和，所述静态压差dp为5-10-cmh2o，所述动态压差为管路的气阻与流速的乘积。

采用上述方法可以避免误报警或者不报警，比如呼吸机在正常通气时，如果不出现阻塞，那p1-p2近似等于r*v，不满足p1-p2>dp+r*v，所以不报警。如果呼吸机出现管路阻塞时，比如用手使劲捏住管子，这时候管路里基本没有流速通过，所以r*v近似于0，但是管路阻塞后，这时候呼气端的压力和患者肺里压力基本一样大(呼气时是一个很小的值)，吸气压力就是一个不确定的值。一般管路阻塞时，为了保证正常的通气，都会不断的通气，由于管路阻塞，通入的气体到不了患者的肺里，这种情况就会导致吸气压力p1的值偏大，所以p1-p2>dp+r*v成立，由于v＝0，p1-p2>8cmh2o，这时候呼吸机就发生管路阻塞报警。

实施例1：

使用现有的呼吸机进行阻塞判断，包括如下的步骤：

1)采集呼吸机的管路压差，并将其与阈值压差23cmh2o比较，当管路压差大于阈值压差且持续大于200ms时执行报警；

所述管路压差为呼吸机的吸气口和呼气口的压力差；

所述的阈值压差为静态压差dp和动态压差之和，所述静态压差dp为8cmh2o，所述动态压差为管路的气阻产生的压力差，在本实施例中通入一定流速的气体，使管路气阻两端所产生的压差为15cmh2o。

使用此方法对呼吸机的阻塞进行判断，经实际检验，并未发生误判，并且在模拟的堵塞条件下均正常报警。

实施例2：

使用现有的呼吸机进行阻塞判断，包括如下的步骤：

1)采集呼吸机的管路压差，并将其与阈值压差22cmh2o比较，当管路压差大于阈值压差且持续大于220ms时执行报警；

所述管路压差为呼吸机的吸气口和呼气口的压力差；

所述的阈值压差为静态压差dp和动态压差之和，所述静态压差dp为7cmh2o，所述动态压差为管路的气阻产生的压力差，在本实施例中通入一定流速的气体，使管路气阻两端所产生的压差为15cmh2o。

使用此方法对呼吸机的阻塞进行判断，经实际检验，并未发生误判，并且在模拟的堵塞条件下均正常报警。

实施例3：

使用现有的呼吸机进行阻塞判断，包括如下的步骤：

1)采集呼吸机的管路压差，并将其与阈值压差22cmh2o比较，当管路压差大于阈值压差且持续大于210ms时执行报警；

所述管路压差为呼吸机的吸气口和呼气口的压力差；

所述的阈值压差为静态压差dp和动态压差之和，所述静态压差dp为9cmh2o，所述动态压差为管路的气阻产生的压力差，在本实施例中通入一定流速的气体，使管路气阻两端所产生的压差为13cmh2o。

使用此方法对呼吸机的阻塞进行判断，经实际检验，并未发生误判，并且在模拟的堵塞条件下均正常报警。

实施例4：

使用现有的呼吸机进行阻塞判断，包括如下的步骤：

1)采集呼吸机的管路压差，并将其与阈值压差26cmh2o比较，当管路压差大于阈值压差且持续大于300ms时执行报警；

所述管路压差为呼吸机的吸气口和呼气口的压力差；

所述的阈值压差为静态压差dp和动态压差之和，所述静态压差dp为9cmh2o，所述动态压差为管路的气阻产生的压力差，在本实施例中通入一定流速的气体，使管路气阻两端所产生的压差为17cmh2o。

使用此方法对呼吸机的阻塞进行判断，经实际检验，并未发生误判，并且在模拟的堵塞条件下均正常报警。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。