CN103977493A - 可用于无创通气漏气检测的实验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可用于无创通气漏气检测的实验平台(01)，具体涉及对无创通气过程中气路不同点的压力和流量同步监控和处理实现漏气的实时检测。其***包括一个可实现呼吸机功能的呼吸机控制***，一个包含多个流量、压力传感器及数据采集卡的漏气检测模块(02)，一个基于LabVIEW的微处理及显示单元(03)，面罩及其固定装置(04)，模拟气管(05)和肺部模型(06)。通过设计流量及压力传感器的驱动和滤波电路，以及设计数据采集和处理算法，可实现多通道流量、压力信号的同步监控和处理。通过三种不同的气路结构连接可实现三种可选的漏气实时检测方法，分别是基于漏气支路流量检测法，基于吸呼支路流量差值检测法，以及基于面罩前后端流量差值检测法。
Description
技术领域
本发明属于可用于无创通气漏气检测的实验平台，具体涉及对无创通气过程中气路不同点的压力和流量同步监控和处理，通过三种不同的气路结构连接实现三种可选的漏气实时检测方法。
背景技术
无创通气是一种不需要建立气管插管、气道切开等人工气道的机械通气方式，对于治疗有呼吸***衰竭的患者是有效的辅助通气手段。因为其具有减轻继发肺损伤、降低通气死亡率、舒适度高以及操作简单灵活等优点，目前已广泛应用于临床和家庭。然而漏气是无创通气不可避免的问题，包括单管路通气时设置故意漏气，以及使用鼻罩时经口漏气、面罩与患者面部接触不紧等因素引起的非故意漏气。漏气会使患者感到不适，降低通气耐受性，影响吸入氧浓度，影响呼吸机触发和切换功能，降低人机同步性能，对通气效果带来不良影响，甚至造成生命危险，因而漏气问题不容忽视。如何对不可控的漏气进行检测及估算漏气量是有待解决的问题。本发明搭建了一个可用于无创通气漏气检测的实验平台，可实现对漏气的实时检测，通过设计数据采集和处理程序，可实现多通道流量、压力信号的同步监控和处理，通过三种不同的气路结构连接可实现三种可选的漏气检测方法，进而实现漏气的实时检测，为漏气量估算及补偿提供一定的实验基础。
发明内容
本发明是要搭建可用于无创通气漏气检测的实验平台，可实现对气路不同位置流量和压力信号的同步监控和处理，通过三种不同的气路结构连接可实现三种可选的漏气实时检测方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
可用于无创通气漏气检测的实验平台，包括一个呼吸机控制***，一个漏气检测模块，一个基于LabVIEW的微处理及显示单元，面罩及其固定装置，模拟气管和肺部模型，其特征在于，所述呼吸机控制***可提供不同模式、不同水平的供气，可作为一台呼吸机使用，所述漏气检测模块包含流量、压力传感器及其驱动、滤波电路和数据采集卡，可实现多路流量和压力信号的检测，所述基于LabVIEW的微处理及显示单元通过算法的设计可实现多通道信号的同步采集、实时显示和处理。
进一步，上述面罩及其固定装置经模拟气管与肺部模型相连，肺部模型可使用夹板肺或主动肺等有一定弹性和阻力的装置，模拟气管与肺部模型一起模拟人体呼吸***阻抗、顺应性等特性。
进一步，上述漏气检测模块包含多个流量、压力传感器及其驱动、滤波电路，包含一个数据采集卡，可用于检测和采集无创通气时气路流量和压力信号。
针对检测需求，流量、压力传感器放置于如下气路特征点处：
特征点1：漏气支路中段，可检测漏气流量及压力；
特征点2：吸气支路中段，可检测吸气流量及压力；
特征点3：呼气支路中段，可检测呼气流量及压力；
特征点4：面罩前端并且靠近面罩的气路处，可检测进入面罩的气体流量及面罩前端压力；
特征点5：模拟气管中段，可检测进入肺部模型即面罩后端的气体流量及面罩后端压力。
进一步，上述漏气检测模块通过三种不同的气路结构连接可实现三种可选的漏气实时检测方法，分别是基于漏气支路流量检测法，基于吸呼支路流量差值检测法，以及基于面罩前后端流量差值检测法。
进一步，上述漏气检测模块可将检测到的气路流量和压力信号发送到基于LabVIEW的微处理及显示单元进行信号分析和处理。
进一步，上述基于LabVIEW的微处理及显示单元由LabVIEW编程实现，可同步采集多通道流量、压力信号并实时显示和保存，可对采集的信号进行实时滤波和数值运算。
进一步，上述基于LabVIEW的微处理及显示单元由LabVIEW编程实现，可采集和显示呼吸机控制***给出的流量及压力信号，并与传感器采集到的流量及压力信号进行对比分析，用于评价传感器采集信号的准确性。
进一步，上述基于LabVIEW的微处理及显示单元通过算法的设计可得到三种不同漏气实时检测方法检测到的漏气量。
进一步，上述基于LabVIEW的微处理及显示单元可对三种不同的漏气实时检测方法进行对比分析，并且根据不同的应用和适用条件选择合适的漏气检测方法。
附图说明
图1***构成示意图
图2基于LabVIEW的多通道信号采集和实时处理程序流程图
图3基于漏气支路流量检测法示意图
图4基于吸呼支路流量差值检测法示意图
图5基于面罩前后端流量差值检测法示意图
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示可用于无创通气漏气检测的实验平台包括：一个可以实现呼吸机功能的呼吸机控制***，一个包含流量、压力传感器及数据采集卡的漏气检测模块，一个基于LabVIEW的微处理及显示单元，面罩及其固定装置，模拟气管和肺部模型。其中：
(1)呼吸机控制***给出容量控制或压力控制通气，面罩及其固定装置经模拟气管与肺部模型相连，肺部模型可使用夹板肺或主动肺等有一定弹性和阻力的装置，漏气检测模块包含流量、压力传感器及数据采集卡并且将采集到的压力P(t)及流量F(t)发送至基于LabVIEW的微处理及显示单元进行信号实时显示及处理。
(2)如图2所示，基于LabVIEW的多通道信号采集和实时处理程序的流程图，主要包括四个部分：多通道信号同步采集，信号滤波，传感器特性曲线拟合，以及信号的数值运算及保存。
(3)如图3所示，为基于漏气支路流量的漏气检测法，在气路特征点漏气支路中段放置流量、压力传感器，用于直接检测到漏气流量Fleak(t)和压力，通过在一个呼吸周期内求积分∫Fleak(t)dt，即可得到一个周期的漏气量。
(4)如图4所示，为基于吸呼支路流量差值的漏气检测法，分别在气路特征点吸气支路中段和呼气支路中段放置流量、压力传感器，检测吸气流量FI(t)和呼气流量FE(t)，吸气压力和呼气压力，通过分别在吸气段和呼气段求积分∫FI(t)dt和∫FE(t)dt，再求二者差值即可得到一个周期的漏气量。
(5)如图5所示，为基于面罩前后端流量差值的漏气检测法，分别在气路特征点面罩前端并且靠近面罩的气路处和模拟气管中断放置流量、压力传感器，检测面罩前端流量FF(t)和后端流量FB(t)，面罩前端压力和后端压力，通过在吸气段求积分∫FF(t)dt和∫FB(t)dt，再求二者差值即可检测到吸气段的漏气量。
(6)基于LabVIEW的微处理及显示单元可将采集到的呼吸机控制***给出的流量及压力信号与传感器采集到的流量及压力信号进行对比分析，用于评价传感器采集信号的准确性。
(7)基于LabVIEW的微处理及显示单元可对三种不同的漏气实时检测方法进行对比分析，并且根据不同的应用和适用条件选择合适的漏气检测方法。
Claims (9)
1.可用于无创通气漏气检测的实验平台(01)，包括可实现呼吸机功能的呼吸机控制***，一个包含流量、压力传感器及数据采集卡的漏气检测模块(02)，一个基于LabVIEW的微处理及显示单元(03)，面罩及其固定装置(04)，模拟气管(05)和肺部模型(06)，其特征在于,所述基于LabVIEW的微处理及显示单元可实现多通道信号的同步采集、实时显示及处理，所述漏气检测模块通过三种不同的气路结构连接可实现三种可选的漏气实时检测方法。
2.根据权利要求1所述的可用于无创通气漏气检测的实验平台(01)，其特征在于,面罩及其固定装置(04)经模拟气管(05)与肺部模型(06)相连，肺部模型(06)可使用夹板肺或主动肺等有一定弹性和阻力的装置，模拟气管(05)与肺部模型(06)一起模拟人体呼吸***阻抗、顺应性等特性。
3.根据权利要求1所述的可用于无创通气漏气检测的实验平台(01)，其特征在于，所述漏气检测模块(02)包含多个流量、压力传感器及其驱动、滤波电路，包含一个数据采集卡，可用于检测和采集无创通气时气路流量和压力信号。
针对检测需求，流量、压力传感器放置于如下气路特征点处：
特征点1：漏气支路中段，可检测漏气流量及压力；
特征点2：吸气支路中段，可检测吸气流量及压力；
特征点3：呼气支路中段，可检测呼气流量及压力；
特征点4：面罩前端并且靠近面罩的气路处，可检测进入面罩的气体流量及面罩前端压力；
特征点5：模拟气管中段，可检测进入肺部模型即面罩后端的气体流量及面罩后端压力。
4.根据权利要求3所述的漏气检测模块(02)，其特征在于，通过三种不同的气路结构连接可实现三种可选的漏气实时检测方法：基于漏气支路流量检测法，基于吸呼支路流量差值检测法，以及基于面罩前后端流量差值检测法。
5.根据权利要求3所述的漏气检测模块(02)，其特征在于，可将检测到的气路流量及压力信号发送到基于LabVIEW的微处理及显示单元(03)进行信号分析及处理。
6.根据权利要求1所述的可用于无创通气漏气检测的实验平台(01)，其特征在于，所述基于LabVIEW的微处理及显示单元(03)由LabVIEW编程实现，可同步采集多通道流量、压力信号并实时显示和保存，可对采集的信号进行实时滤波和数值运算。
7.根据权利要求6所述的基于LabVIEW的微处理及显示单元(03)，其特征在于，可采集和显示呼吸机控制***给出的流量及压力信号，并与传感器采集到的流量及压力信号进行对比分析，用于评价传感器采集信号的准确性。
8.根据权利要求6所述的基于LabVIEW的微处理及显示单元(03)，其特征在于，通过算法的设计可得到三种不同漏气实时检测方法检测到的漏气量。
9.根据权利要求6所述的基于LabVIEW的微处理及显示单元(03)，其特征在于，可对三种不同的漏气实时检测方法进行对比分析，并且根据不同的应用和适用条件选择合适的漏气检测方法。
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