具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统及控制方法与流程

医药医疗技术的改进;医疗器械制造及应用技术1.本发明涉及呼吸治疗技术领域，特别涉及一种具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统及控制方法。背景技术：2.呼吸机是目前正压通气治疗常用设备，许多呼吸功能障碍的病人往往伴有低氧血症或者有比较严重的病症，需要呼吸支持并进行长期氧疗(ltot：long-term oxygen therapy)；目前主要针对的病症包括：3.严重低氧血症(severe hypoxemia)：通过脉搏血氧仪评估的spo2(动脉血氧饱和度)≤88％；或通过血气采样评估的pao2(动脉血氧分压)≤55mm hg(7.3kpa)；4.中度低氧血症(moderate hypoxemia)：spo2＝88～93％，或pao2＝56～60mm hg(7.5～7.8kpa)；5.copd(慢阻肺)：是一种具有气流受限特征的肺部疾病，气流受限不完全可逆，呈进行性发展；临床表现为慢性咳嗽、咳痰、气短或呼吸困难、喘息和胸闷，可通过肺功能检查确诊；6.ild(间质性肺病-属慢性呼吸衰竭)：是以弥漫性肺实质、肺泡炎症和间质纤维化为病理基本病变，以活动性呼吸困难、x线胸片弥漫性浸润阴影、限制性通气障碍、弥散(dlco)功能降低和低氧血症为临床表现的不同种类疾病群构成的临床-病理实体的总称。7.目前，仅依靠人为护理存在以下不足：8.(1)想要实现专业的参数设置，需要有专业的护理人员进行调控，并时时监测；9.(2)缺氧状态初始诊断数据普遍缺失，容易引发医嘱错误；10.(3)输入呼吸机的氧流量固定，没有根据缺氧程度改变而动态调整；11.(4)缺少对患者血氧浓度的动态监护，监护数据严重缺失，发生医患纠纷时无法有效追溯。12.因此，针对现有技术中存在的缺陷，本发明研制了一种具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统及控制方法，用以解决现有技术中存在的问题。技术实现要素：13.本发明目的是：提供一种具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统及控制方法，以解决现有技术中的呼吸机设备无法针对性实现氧流量动态调整的问题。14.本发明的技术方案是：具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统，包括：15.血氧饱和度监测仪，用于监测患者血氧饱和度及脉率，并将体征参数反馈至控制模块；16.空氧混合模块，接收控制模块的指令，调节氧气输出流量与呼吸总路流量的比值，并反馈参数至控制模块；17.呼吸模块，接收控制模块的指令，将空氧混合模块输出的空氧混合气体输送至患者，并反馈参数至控制模块；18.控制模块，接收各模块的参数反馈或输入，并向各模块输出控制指令，进而控制整个系统的运行。19.优选的，所述空氧混合模块包括空气端及氧气端，所述空气端连接有过滤器，所述氧气端连接有氧源及调制模块，所述氧源包括高压氧氧源及低压氧氧源，所述调制模块用于进行氧气压力及流速的调制处理。20.优选的，还包括终端，所述终端采用无线或有线传输方式与控制模块连接，实现参数的输入与输出。21.优选的，所述控制模块输入的参数数据包括血氧饱和度监测仪监测到的数据、患者生理数据、调制模块监测到的参数、呼吸机监测到的参数，以及终端输入的指令；22.所述控制模块输出控制信号至空氧混合模块及呼吸机模块，并反馈各项监测数据至终端。23.基于一种具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统，本发明还研制了一种智能呼吸机的控制方法，所述控制方法具体如下：24.(1)设定初始fio2值、血氧饱和度(spo2set)；25.(2)启动工作，输出初始fio2；26.(3)判断患者血氧饱和度与预设的血氧饱和度之间的关系，并按照“加/减”氧逻辑控制呼吸机模块输出气体的fio2值；27.其中fio2值的计算方法为：28.根据v总＝vo2+v空气29.fio2＝(vo2*98％+v空气*21％)/v总30.＝(vo2*98％+(v总-vo2)*21％)/v总31.＝vo2/v总*77％+21％32.其中：vo2为空氧混合模块中输入氧气的体积；98％是医院高压氧氧源的浓度；v空气为空氧混合模块中输入空气的体积；21％空气中氧气的占比；v总为输送到患者端的气体总流量；fio2为输送到患者端的气体的氧气浓度。33.优选的，所述步骤(3)中“加/减”氧逻辑包括如下：34.a、当血氧浓度小于预设血氧饱和度(spo2set)时，按时间节拍增加氧流量，以提高输出的氧浓度；35.当spo2＜spo2set-5％时，每15s增加氧流量4lpm；36.则fio2＝(vo2初始+4*t/15)/v总*77％+21％37.其中：t为系统做出判定后经过的时间，是15的倍数，代表每经过15s系统做一次判定并给出调整指令；38.当spo2＞spo2set-5％时，每25s增加氧流量2lpm；39.则fio2＝(vo2初始+4*t/25)/v总*77％+21％40.其中：t为系统做出判定后经过的时间，是25的倍数，代表每经过25s系统做一次判定并给出调整指令；41.b、当血氧浓度大于预设血氧饱和度(spo2set)时，按时间节拍减少氧流量；42.当spo2＞spo2set时，每30s减少氧流量1lpm。43.优选的，所述步骤a、b中，设定氧流量的调节时间，当在设定时间内患者血氧浓度稳定在spo2set时，空氧混合模块按当下设置的参数工作；44.当在设定时间内患者血氧浓度范围始终无法达到spo2set时，发出报警提示。45.优选的，所述氧流量的调节时间在2min内。46.优选的，所述步骤(1)中，针对不同的患者病症类型，设定不同的血氧饱和度(spo2set)。47.与现有技术相比，本发明的优点是：48.(1)本发明用于实现自动氧流量调节(aoa：automatic oxygen flow adjustment)，在满足患者呼吸支持的前提下，根据患者血氧饱和度数值的动态变化，在医嘱血氧饱和度范围内，实现空氧混合模块自动调节氧气输出流量与呼吸管路总流量的比值，改变患者吸入的氧气浓度，从而使患者血氧饱和度稳定在设定值。49.(2)血氧饱和度监测仪可实时反馈用户的血氧饱和度、脉率数据及呼吸状况给终端，供医护人员或监护人员读取分析，并判断患者的生理状况，以减少给出错误医嘱的概率。50.(3)在实现氧流量自动调节的基础上，根据不同患者的病症类型，实现氧浓度的自动调节，以使患者的血氧饱和度始终维持在一个最佳的医学范围内(预期血氧饱和度附近)；通过设置更有针对性的目标血氧饱和度，自动控制输出气体的氧浓度分数，提高呼吸氧疗的安全性有效性。附图说明51.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：52.图1为本发明所述的具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统的示意图；53.图2为本发明所述的智能呼吸机的控制方法的控制逻辑图；54.图3为本发明所述空氧混合模块与控制模块之间的示意图。具体实施方式55.下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：56.如图1所示，一种具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统，用于实现自动氧流量调节(aoa：automatic oxygen flow adjustment)，包括血氧饱和度监测仪、空氧混合模块、呼吸机模块、控制模块及终端。57.其中，血氧饱和度监测仪供患者直接佩戴，用于监测患者血氧饱和度及脉率，并将监测到的体征数据反馈至控制模块；该血氧饱和度监测仪可选用血氧饱和度监测指套，直接佩戴于患者手指部位；同时，患者的其他生理数据也可以通过录入的方式输入至控制模块。58.空氧混合模块，能够根据患者血氧饱和度数值的动态变化范围，通过接收来自控制模块的指令，自动调节氧气输出流量与呼吸总路流量的比值，即实现空气与氧气按一定的比例混合；该空氧混合模块可作为一个独立的模块工作，也可作为呼吸机模块中的一个组成部分，其在结构上包括空气端及氧气端，空气端连接有过滤器，实现空气进入前的过滤，氧气端连接有氧源及调制模块；氧源包括高压氧氧源(例如医用高压墙壁氧)及低压氧氧源(例如医用制氧机供氧)，调制模块用于进行氧气压力及流量的调制处理，并将监测参数(氧气压力、流量等)输入至控制模块，该调制模块可以作为空氧混合模块中的一个组成部分，也可独立作为氧源的前置处理单元。59.呼吸机模块，接收来自控制模块的指令，将空氧混合模块输出的空氧混合气体按设定的变化模式、流量、压力等输送至患者；包括对空氧混合气体的加压控制、流量控制、控温控湿、工况反馈、工作模式控制等，工作过程中的监测参数(气体压力、流量、呼吸频率、温度、湿度、动作持续时间等)也反馈至控制模块，由于呼吸机属于传统设备，因此对其详细结构本实施例将不作赘述。60.终端，一般包括电脑或手机，采用无线/有线传输方式与控制模块连接，实现参数的输入与输出，可供医护人员或监护人员读取分析，调整各项工作参数。61.控制模块，接收各模块参数反馈或输入，通过内部预设的控制逻辑，向各处模块输出控制指令，进而控制整个系统的运行，监测整个系统的工作状况和人体生理体征；综合上述，其中输入的参数数据包括血氧饱和度监测仪监测到的数据、患者生理数据、调制模块监测到的参数、呼吸机监测到的参数，以及终端输入的人为指令；控制模块输出控制信号至空氧混合模块及呼吸机模块，并反馈各项监测数据至终端。62.本发明在满足患者呼吸支持的前提下，根据患者血氧饱和度数值的动态变化，在医嘱血氧饱和度范围内，实现空氧混合模块自动调节氧气输出流量与呼吸管路总流量的比值，改变患者吸入的氧气浓度，从而使患者血氧饱和度稳定在设定值。63.基于一种具有血氧饱和度控制功能的智能呼吸机系统，本发明还研制了一种智能呼吸机的控制方法，结合图2所示，具体控制方法如下：64.(1)设定初始fio2值、血氧饱和度(spo2set)，一般针对不同的患者病症类型，设定不同的血氧饱和度(spo2set)，参照如下(病症类型包括但不限于如下)：[0065][0066][0067](2)选择患者类型并启动工作，输出初始fio2；[0068](3)判断患者血氧饱和度与预设的血氧饱和度之间的关系，并按照“加/减”氧逻辑控制呼吸机模块输出气体的fio2值；[0069]结合图3所示，根据v总＝vo2+v空气[0070]fio2＝(vo2*98％+v空气*21％)/v总[0071]＝(vo2*98％+(v总-vo2)*21％)/v总[0072]＝vo2/v总*77％+21％[0073]其中：vo2为空氧混合模块中输入氧气的体积；98％是医院高压氧氧源的浓度；v空气为空氧混合模块中输入空气的体积；21％空气中氧气的占比；v总为输送到患者端的气体总流量；fio2为输送到患者端的气体的氧气浓度；[0074]基于此，具体的“加/减”氧逻辑为：[0075]a、当血氧浓度小于预设血氧饱和度(spo2set)时，按时间节拍增加氧流量，以提高输出的氧浓度；同时设定氧流量的调节时间，该时间一般在2min内；[0076]当spo2＜spo2set-5％时，每15s增加氧流量4lpm；[0077]则fio2＝(vo2初始+4*t/15)/v总*77％+21％[0078]其中：t为系统做出判定后经过的时间，是15的倍数，代表每经过15s系统做一次判定并给出调整指令；[0079]当spo2＞spo2set-5％时，每25s增加氧流量2lpm；[0080]则fio2＝(vo2初始+4*t/25)/v总*77％+21％[0081]其中：t为系统做出判定后经过的时间，是25的倍数，代表每经过25s系统做一次判定并给出调整指令；[0082]当在设定时间内患者血氧浓度稳定在spo2set时，空氧混合模块按当下设置的参数工作；[0083]当在设定时间内患者血氧浓度范围始终无法达到spo2set时，发出报警提示，需人为干预进行监护。[0084]b、当血氧浓度大于预设血氧饱和度(spo2set)时，按时间节拍减少氧流量；同时设定氧流量的调节时间，该时间一般在2min内；[0085]即：当spo2＞spo2set时，每30s减少氧流量1lpm；[0086]当在设定时间内患者血氧浓度稳定在spo2set时，空氧混合模块按当下设置的参数工作；[0087]当在设定时间内患者血氧浓度范围始终无法达到spo2set时，发出报警提示，需人为干预进行监护。[0088]采用该控制方法，根据不同患者的病症类型，通过设置更有针对性的目标血氧饱和度，实现氧浓度的自动调节，以使患者的血氧饱和度始终维持在一个最佳的医学范围内(预期血氧饱和度附近)，提高呼吸氧疗的安全性有效性。[0089]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。









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