呼吸通气设备及自主呼吸识别方法与流程

1.本技术涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种呼吸通气设备及自主呼吸识别方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，呼吸机、麻醉机等医疗设备被广泛应用于目标对象的手术治疗当中，可以为目标对象提供通气支持。通常，不同目标对象的通气需求存在较大差别，自主呼吸的强度不同，需要对目标对象的自主呼吸进行检测识别。
3.对于目标对象大强度的自主呼吸容易被检测识别到，但是对于目标对象小强度的自主呼吸就不容易被检测识别到。以麻醉机为例，麻醉机用于对体型较小或体重较小的动物进行麻醉时，此类型动物的潮气量较小，自主呼吸的强度也较弱。而由于受限于成本，目前市场上的这类麻醉机一般都没有配置目标对象端的流量传感器，目标对象小强度的自主呼吸，很难被检测识别到。
4.因此，如何提高目标对象自主呼吸识别的精准度成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种呼吸通气设备及自主呼吸识别方法，能够实现提高目标对象自主呼吸识别的精准度。
6.第一方面，本技术提供了一种呼吸通气设备，包括：
7.主机；
8.气源接口，设置于所述主机上，用于连接外部气源；
9.呼吸通气管路，所述呼吸通气管路一侧连接至所述气源接口，另一侧连接至目标对象，用于将外部气源提供的气体输送给目标对象；
10.压力检测单元，所述压力检测单元设置于所述呼吸通气管路上，用于检测所述呼吸通气管路对应的压力值；以及
11.处理器，所述处理器设置于所述主机内，用于获取所述压力检测单元检测的所述压力值，并根据所述压力值估测所述目标对象呼吸对应的流速，以根据所述流速进行所述目标对象的自主呼吸识别。
12.第二方面，本技术还提供了一种呼吸通气设备，包括：
13.主机；
14.气源接口，设置于所述主机上，用于连接外部气源；
15.呼吸通气管路，所述呼吸通气管路一侧连接至所述气源接口，另一侧连接至目标对象，用于将外部气源提供的气体输送给目标对象；所述呼吸通气管路连接至所述目标对象的一侧，未设置流量传感器；
16.麻药输出装置，用于将存储的麻药与输入的气体混合后输出到呼吸通气管路中；
17.人机交互装置，用于响应用户操作以将所述呼吸通气设备设置为第一触发模式
和/或第二触发模式；
18.压力检测单元，所述压力检测单元设置于所述呼吸通气管路上，用于检测所述呼吸通气管路对应的压力值；
19.处理器，所述处理器设置于所述主机内，在所述呼吸通气设备设置有第一触发模式时，用于根据估测的所述目标对象呼吸的流速进行所述目标对象的自主呼吸识别；在所述呼吸通气设备设置有第二触发模式时，用于根据所述压力检测单元检测的所述压力值进行所述目标对象的自主呼吸识别。
20.第三方面，本技术还提供了一种自主呼吸识别方法，包括：
21.获取压力检测单元检测的压力值，其中，所述压力检测单元设置于呼吸通气设备的呼吸通气管路上；
22.根据所述压力值，估测目标对象呼吸对应的流速；
23.根据所述流速，进行所述目标对象的自主呼吸识别。
24.本技术公开了一种呼吸通气设备及自主呼吸识别方法，可以根据压力值估测目标对象呼吸对应的流速，以根据流速进行目标对象的自主呼吸识别。因此，即使呼吸通气设备的目标对象端未配置流量传感器，目标对象小强度的自主呼吸也能被检测识别到，从而提高了目标对象自主呼吸识别的精准度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本技术一实施例提供的一种呼吸通气设备的结构示意性框图；
27.图2是本技术一实施例提供的另一种呼吸通气设备的结构示意性框图；
28.图3是本技术一实施例提供的一种通气模式设置界面的界面示意图；
29.图4是本技术一实施例提供的一种自主呼吸识别方法的示意性流程图；
30.图5是本技术一实施例提供的另一种自主呼吸识别方法的示意性流程图；
31.图6是本技术一实施例提供的另一种自主呼吸识别方法的示意性流程图。
具体实施方式
32.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
34.应当理解，在此本技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本技术。如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
35.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
36.呼吸机、麻醉机等医疗设备被广泛应用于目标对象的手术治疗当中，可以为目标对象提供通气支持。通常，不同目标对象的通气需求存在较大差别，自主呼吸的强度不同，需要对目标对象的自主呼吸进行检测识别。目标对象大强度的自主呼吸容易被检测识别到，但是目标对象小强度的自主呼吸就不容易被检测识别到。以兽用麻醉机为例，由于受限于成本，目前市场上的兽用麻醉机一般都没有配置目标对象端的流量传感器，对于小体型动物或小体重动物，目标对象小强度的自主呼吸，就很难被检测识别到。
37.为了解决上述问题，本技术提供一种呼吸通气设备及自主呼吸识别方法，以实现通过该呼吸通气设备提高目标对象自主呼吸识别的精准度。
38.示例性的，该呼吸通气设备可以是麻醉机、呼吸机等，如兽用麻醉机、兽用呼吸机。下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的一种呼吸通气设备的示意性框图。
40.如图1所示，该呼吸通气设备1000包括主机100、气源接口200、呼吸通气管路300、压力检测单元400、以及处理器500。其中，气源接口200设置于主机100上，用于连接外部气源；呼吸通气管路300一侧连接至气源接口200，呼吸通气管路300另一侧连接至目标对象，用于将外部气源提供的气体输送给目标对象；压力检测单元400设置于呼吸通气管路300上，用于检测呼吸通气管路300内气体的压力值；处理器500设置于主机100内，用于获取压力检测单元400检测的压力值，并根据该压力值估测目标对象呼吸对应的流速，以根据估测的流速进行目标对象的自主呼吸识别。估测的流速越大，则说明目标对象的自主呼吸努力强度越大，反之，则说明目标对象的自主呼吸努力强度越小。
41.示例性的，呼吸通气管路300包括呼气管路310、吸气管路320以及目标对象端通气管路330。目标对象端通气管路330一侧分别连通呼气管路310和吸气管路320，另一侧用于连接至目标对象，用于将外部气源提供的气体经吸气管路320输送给目标对象，以及将目标对象呼出的气体输出至呼气管路310，目标对象呼出的至少部分气体经呼气管路310排至呼吸通气设备1000外。其中，呼气管路310和吸气管路320的一部分管路置于主机100内，可以称为机器回路，另外一部分管路置于主机100外。
42.压力检测单元400可以设置于呼气管路310上，在此情况下，压力检测单元400用于检测呼气管路310内的压力值。或者，压力检测单元400也可以设置于吸气管路320上，在此情况下，压力检测单元400用于检测吸气管路320内的压力值。压力检测单元400设置于呼气管路310或吸气管路320时，可以设置于主机内的管路段上，即设置于机器回路部分的管路段上，也可以设置于主机外的管路段上，即设置于连接主机和病人的病人管路段上。又或者，压力检测单元400设置于目标对象端通气管路330上，也即压力检测单元400设置于目标对象端附近，在此情况下，压力检测单元400用于检测目标对象端通气管路330内的压力值。示例性的，压力检测单元400包括但不限于压力传感器等。
43.在一些实施例中，压力检测单元400用于：检测每个检测周期内所述呼吸通气管路内的压力值；处理器500用于：获取所述压力检测单元在当前检测周期检测的第一压力值、以及在上一个检测周期检测的第二压力值；计算所述第一压力值与所述第二压力值的压力
差；根据所述压力差，估测所述目标对象呼吸对应的所述流速。
44.基于压力检测单元400对应的检测周期，压力检测单元400检测每个检测周期内呼吸通气管路300内的压力值。也即，当压力检测单元400设置于呼气管路310上时，压力检测单元400检测每个检测周期内呼气管路310内的压力值；当压力检测单元400设置于吸气管路320上时，压力检测单元400检测每个检测周期内吸气管路320内的压力值；当压力检测单元400设置于目标对象端通气管路330上时，压力检测单元400检测每个检测周期内目标对象端通气管路330内的压力值。
45.在当前检测周期内，处理器500获取压力检测单元400在当前检测周期检测的压力值、以及获取压力检测单元400在上一个检测周期检测的压力值。示例性的，压力检测单元400检测到每个检测周期内呼吸通气管路300内的压力值后，将检测到的压力值进行存储，处理器500获取存储的压力检测单元400在上一个检测周期检测的压力值。为了便于区分描述，下文将压力检测单元400在当前检测周期检测的压力值称为第一压力值，将压力检测单元400在上一个检测周期检测的压力值称为第二压力值。
46.处理器500获取到压力检测单元400在当前检测周期检测的第一压力值、以及压力检测单元400在上一个检测周期检测的第二压力值后，计算第一压力值与第二压力值的压力差。例如，若处理器500获取到第一压力值为p1，第二压力值为p0，则计算第一压力值p1与第二压力值p0的压力差δp为：δp＝p1-p0。之后，处理器500根据计算得到的压力差δp，估测目标对象呼吸对应的流速。
47.在一些实施例中，处理器500用于：将所述压力差输入预设的流速估测模型，输出目标对象呼吸对应的所述流速。
48.其中，流速估测模型可以通过经验手动设置，也可以线下离线训练后得到，或者也可以在线进行实时辨识。流速估测模型表征呼吸通气管路300的压力变化与流量之间的对应关系，示例性的，流速估测模型为一阶模型或高阶模型。将计算得到的压力差δp输入流速估测模型处理，输出目标对象呼吸对应的流速。
49.在一些实施例中，处理器500用于：获取所述呼吸通气管路对应的管路参数，所述管路参数包括弹性参数、阻力参数；根据所述压力差，以及所述管路参数，计算获得所述目标对象呼吸对应的所述流速。
50.其中，呼吸通气管路300对应的管路参数包括但不限于弹性参数c、阻力参数r等。处理器500根据计算得到的压力差δp、以及呼吸通气管路300对应的弹性参数c、阻力参数r等管路参数，计算获得目标对象呼吸对应的流速。例如，计算压力差δp与弹性参数c的乘积值，将该乘积值确定为目标对象呼吸对应的流速。
51.在一些实施例中，处理器500用于：根据预设的压力差、管路参数与流速间的映射关系，计算获取的所述压力差和所述管路参数对应的所述流速。
52.例如，预设的压力差、管路参数与流速间的映射关系为：δp＝f*r+v/c，其中，δp是压力差，f是流速，r是阻力参数，v是容积变化量，c是呼吸通气管路300的弹性参数。根据计算获得的压力差δp，以及呼吸通气管路300的阻力参数r、弹性参数c，代入映射关系中，计算得到目标对象呼吸对应的流速f。
53.在一些实施例中，处理器500用于：根据拟合补偿策略，对所述估测的流速进行补偿处理，获得校正后的所述流速。
54.压力检测单元400设置于呼气管路310、吸气管路320、目标对象端通气管路330等不同位置所检测到的压力值会有所不同，因而估测得到的流速的大小也会有差异，与实际流速之间存在偏差。比如，若压力检测单元400设置于呼气管路310/吸气管路320上，距离目标对象端的距离相对较远，估测得到的流速可能小于实际流速。因此，在计算估测得到对应的流速后，根据预设的拟合补偿策略，对估测的流速进行补偿处理，例如，在基于一阶模型计算估测的流速时，可以对估测的流速进行线性补偿，获得校正后的流速，校正后的流速更接近于实际流速，从而可以进一步提高目标对象自主呼吸识别的精准度。
55.在一些实施例中，呼吸通气设备1000还包括流量检测单元600，其中，流量检测单元600设置于主机100内，流量检测单元600用于检测主机侧的流量。示例性的，流量检测单元600包括但不限于流量传感器等。处理器500用于获取流量检测单元600检测的流量，并根据流量检测单元600检测的流量对估测的流速进行校正，获得校正后的流速。
56.根据流量检测单元600检测的流量以及对应的检测时长，可以计算获得主机侧的流速，基于主机侧的流速，对估测的流速进行校正，比如对估测的流速进行线性补偿，获得校正后的流速，该校正后的流速更加准确，从而也进一步提高了目标对象自主呼吸识别的精准度。
57.本技术实施例还提出一种呼吸通气设备。如图2所示，该呼吸通气设备1000包括主机100、气源接口200、呼吸通气管路300、压力检测单元400、处理器500、麻药输出装置700、以及人机交互装置800。其中，气源接口200设置于主机100上，用于连接外部气源；呼吸通气管路300一侧连接至气源接口200，呼吸通气管路300另一侧连接至目标对象，用于将外部气源提供的气体输送给目标对象；其中，呼吸通气管路的目标对象端未设置流量传感器；麻药输出装置700用于将存储的麻药与输入的气体混合后输出到呼吸通气管路300中，由外部气源输入到呼吸通气管路的新鲜气体气体，可以是氧气、空气、笑气等，麻药输出装置将存储的麻药与外部气源提供的新鲜气体混合后输出；人机交互装置800用于响应用户操作以将呼吸通气设备1000设置为第一触发模式和/或第二触发模式；压力检测单元400设置于呼吸通气管路300上，用于检测呼吸通气管路300对应的压力值；处理器500设置于主机100内，在呼吸通气设备1000设置有第一触发模式时，用于根据估测的目标对象呼吸的流速进行目标对象的自主呼吸识别，以及在呼吸通气设备1000设置有第二触发模式时，用于根据压力检测单元400检测的压力值进行目标对象的自主呼吸识别。
58.其中，主机100、气源接口200、呼吸通气管路300以及压力检测单元400如上述的实施例中所述，在此不再赘述。
59.人机交互装置800响应用户的操作，将呼吸通气设备1000设置为第一触发模式和/或第二触发模式。其中，第一触发模式对应流速触发，第二触发模式对应压力触发。
60.示例性的，呼吸通气设备1000包括显示屏，在实际操作当中，通过在呼吸通气设备1000的显示屏上显示通气模式设置界面。例如，如图3所示，通气模式设置界面上包括多种通气模式(pcv压力控制通气模式、vcv容量控制通气模式、simv同步间歇指令通气模式等)下对应的参数设置选项，参数设置选项包潮气量、呼吸频率、呼吸比、呼气末正压、流速触发阈值、和/或压力触发阈值等。用户可以基于该通气模式设置界面执行相应的操作，比如，如图3所示，可以在vcv模式下选择性设置流速触发的阈值，后续呼吸通气设备1000按照第一触发模式进行自主呼吸的识别。在未图示的实施例中，可以在vcv模式下选择性设置压力触
发的阈值，呼吸通气设备1000则按照第二触发模式进行自主呼吸的识别。在一个示例中，也可以同时设置压力触发的阈值和流速触发的阈值，呼吸通气设备1000在运行中同时支持两种触发方式。
61.当呼吸通气设备1000设置有第一触发模式时，处理器500根据估测的目标对象呼吸的流速进行目标对象的自主呼吸识别。示例性的，呼吸通气设备1000包括设置于主机100内的流量检测单元600，通过流量检测单元600检测主机侧的流量，处理器500可以根据压力检测单元获得的压力值，估测目标对象呼吸的流速，再根据该流速进行目标对象的自主呼吸识别。如何基于压力值估测目标对象呼吸的流速，已结合图1进行说明，在此不再重复叙述。
62.当呼吸通气设备1000设置有第二触发模式时，处理器500获取压力检测单元400检测的压力值，并根据该压力值估测目标对象呼吸对应的流速，以根据估测的流速进行目标对象的自主呼吸识别。处理器500根据压力检测单元400检测的压力值进行目标对象的自主呼吸识别的具体方式可参考上述的实施例中所述，在此不再赘述。
63.可以理解的是，上述对于呼吸通气设备1000各部件的命名仅仅出于标识的目的，并不因此对本技术实施例进行限制。
64.以下将基于呼吸通气设备1000对本技术的实施例提供的自主呼吸识别方法进行详细介绍。需知，图1至图2中呼吸通气设备1000并不构成对该自主呼吸识别方法的应用场景的限定。
65.请参阅图4，图4是本技术的实施例提供的一种自主呼吸识别方法的示意流程图。如图4所示，该自主呼吸识别方法具体包括步骤s101和步骤s103。
66.s101、获取压力检测单元检测的压力值，其中，所述压力检测单元设置于呼吸通气设备的呼吸通气管路上。
67.示例性的，在呼吸通气设备的呼吸通气管路上设置相应的压力检测单元，如压力传感器。其中，呼吸通气管路包括呼气管路、吸气管路以及目标对象端通气管路。当压力检测单元设置于呼气管路上时，获取压力检测单元检测的呼气管路内的压力值。当压力检测单元设置于吸气管路上时，获取压力检测单检测的吸气管路内的压力值。当压力检测单元设置于目标对象端通气管路上时，获取压力检测单元检测的目标对象端通气管路内的压力值。
68.在一些实施例中，压力检测单元检测每个检测周期内呼吸通气管路内的压力值。也即，当压力检测单元设置于呼气管路上时，压力检测单元检测每个检测周期内呼气管路内的压力值；当压力检测单元设置于吸气管路上时，压力检测单元检测每个检测周期内吸气管路内的压力值；当压力检测单元设置于目标对象端通气管路上时，压力检测单元检测每个检测周期内目标对象端通气管路内的压力值。
69.s102、根据所述压力值，估测目标对象呼吸对应的流速。基于压力检测单元检测的多个检测周期内呼吸通气管路对应的压力值，通过压力值的变化，估测目标对象呼吸对应的流速。
70.在一些实施例中，如图5所示，步骤s101可以包括子步骤s1011，步骤s102可以包括子步骤s1021和子步骤s1022。
71.s1011、获取所述压力检测单元在当前检测周期检测的第一压力值、以及在上一个
检测周期检测的第二压力值；
72.s1021、计算所述第一压力值与所述第二压力值的压力差；
73.s1022、根据所述压力差，估测所述目标对象呼吸对应的所述流速。
74.示例性的，获取压力检测单元在当前检测周期检测的第一压力值、以及获取压力检测单元在上一个检测周期检测的第二压力值。之后，计算第一压力值与第二压力值的压力差。例如，若获取到第一压力值为p1，第二压力值为p0，则计算第一压力值p1与第二压力值p0的压力差δp为：δp＝p1-p0。之后，根据计算得到的压力差δp，估测目标对象呼吸对应的流速。
75.在一些实施例中，将计算得到的压力差输入预设的流速估测模型，输出目标对象呼吸对应的所述流速。
76.其中，流速估测模型表征呼吸通气管路的压力变化与流量之间的对应关系，示例性的，流速估测模型为一阶模型或高阶模型。
77.在一些实施例中，获取呼吸通气管路对应的管路参数，并根据计算的压力差，以及管路参数，计算获得目标对象呼吸对应的所述流速。其中，呼吸通气管路对应的管路参数包括但不限于弹性参数c、阻力参数r等。
78.示例性的，预设压力差、管路参数与流速间的映射关系为：δp＝f*r+v/c，其中，δp是压力差，f是流速，r是阻力参数，v是容积变化量，c是呼吸通气管路的弹性参数。根据计算获得的压力差δp，以及呼吸通气管路的阻力参数r、弹性参数c，代入映射关系中，计算得到目标对象呼吸对应的流速f。
79.在一些实施例中，在获得目标对象呼吸对应的流速后，对该流速进行校正。比如，根据拟合补偿策略，对估测的流速进行补偿处理，获得校正后的流速。校正后的流速更接近于实际流速。
80.在一些实施例中，如图6所示，步骤s102之后可以包括步骤s104和步骤s105。
81.s104、获取所述呼吸通气设备的主机内设置的流量检测单元检测的流量。
82.示例性的，呼吸通气设备的主机内设置有流量检测单元，如流量传感器。通过设置于主机内的流量检测单元(流量传感器)检测主机侧的流量。
83.s105、根据所述流量对估测的所述流速进行校正，获得校正后的所述流速。
84.获取到流量检测单元检测的流量后，根据检测的流量对估测的流速进行校正，获得校正后的流速。例如，根据流量检测单元检测的流量以及对应的检测时长，可以计算获得主机侧的流速，基于主机侧的流速，对估测的流速进行校正，比如对估测的流速进行线性补偿，获得校正后的流速，该校正后的流速更加准确。
85.s103、根据所述流速，进行所述目标对象的自主呼吸识别。
86.流速的大小反映了目标对象自主呼吸努力的强度，根据估测的流速，实现目标对象的自主呼吸识别。估测的流速越大，则说明目标对象的自主呼吸努力强度越大，反之，则说明目标对象的自主呼吸努力强度越小。
87.示例性的，根据校正后的流速，进行目标对象的自主呼吸识别。由于校正后的流速更接近于真实流速，因此，进一步提高了目标对象自主呼吸识别的精准度。
88.上述实施例提供的自主呼吸识别方法，应用于呼吸通气设备，该呼吸通气设备的呼吸通气管路上设置有压力检测单元，通过获取压力检测单元检测的压力值，根据获取的
压力值，估测目标对象呼吸对应的流速，并根据估测的流速，进行目标对象的自主呼吸识。因此，即使目标对象端未配置流量传感器，目标对象小强度的自主呼吸也能被检测识别到，从而提高了目标对象自主呼吸识别的精准度。
89.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。