CN107583153A - 一种呼吸支持的协同控制方法及综合集成*** - Google Patents

Abstract

本发明的一种呼吸支持的协同控制方法，包括如下步骤：步骤一、控制***启动呼吸机模块，步骤二、监测人体的生理参数、监测呼吸机模块的呼吸信息，步骤三、监测模块将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块的呼吸信息发送至控制***，确认是否启动制氧模块，步骤四、当人体的生理参数低于预设阈值，启动制氧模块，控制***启动制氧模块，将氧气供应至呼吸机模块，实现空氧混合，传输至近患者端。本发明的协同控制方法，能够监测到生理参数和呼吸机模块的呼吸信息，通过控制***协同制氧模块参与工作，既有呼吸机的功能，还兼具制氧模块的功能，同时可以控制制氧模块的运转形式，扩展了使用范围，提高了治疗质量。

Description

一种呼吸支持的协同控制方法及综合集成***

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种呼吸支持的协同控制方法及综合集成***。

背景技术

我国慢性呼吸***疾病患者（慢阻肺、哮喘、神经肌肉病、肺纤维化、矽肺以及各种原因引起的呼吸衰竭）人数众多，成为危害公众健康的严重公共卫生问题，防控形势十分严峻。尤其是慢阻肺，2012-2014年流行病学调查数据显示，我国40岁及以上人群慢阻肺患病率为13.7%。世界卫生组织数据显示我国慢阻肺死亡率居各国之首，仅次于心脑血管病之和以及癌症总和，成为居民第三位主要死因。以伤残调整生命年衡量疾病负担显示，慢阻肺的整体疾病负担已居我国疾病负担第二位。

随着科技的不断进步，以及临床应用经验不断丰富，呼吸治疗设备不断推陈出新、性能日臻完善、应用日益普及。呼吸机、制氧设备是其中重要的呼吸治疗设备，其应用已经从医院ICU病房、普通病房覆盖到社区卫生服务站和家庭。呼吸机治疗过程中，往往需要同时行氧气治疗，因此，配备和患者、治疗场景匹配的制氧机是必要的。

ICU病房使用呼吸机行机械通气，空氧混合一般在呼吸机进气端。其好处是混合气体氧浓度稳定，气体流经传感器（压力传感器和流速传感器等）几乎没有干扰，计量准确，保证准确的呼吸触发、切换，测量潮气量等呼吸力学参数稳定；缺点是：1.氧气消耗量大，特别是高氧浓度机械通气，2.此类呼吸机价格昂贵，普遍在20-40万/台。家庭和社区使用的呼吸机（机械通气）价格相对便宜，售价多在1-5万，氧气接入在靠近患者端。其优点是省氧，缺点是在机械通气过程中加入额外的气体，呼吸机控制***无法精确判断使用者的呼吸触发、切换，呼吸力学参数计算不准确，影响患者治疗，增大了ICU专业呼吸机治疗和家庭、社区用呼吸机治疗的差距。因而延长患者在ICU治疗的时间，增加了ICU院内感染的风险，不利于稳定期患者及时到家庭或社区应用呼吸机序贯治疗。

其次，家庭或者社区一般以制氧机供氧方式比较经济，其氧气流量范围一般在3-10升/分钟，如果氧气流量需求超过之后，需要付出的氧气费用会急剧上升（一般通过钢瓶供氧，使用时间短，换气不便）。此外，患者在机械通气时血氧饱和度值的会随病情波动，需要或者不需要氧气接入，理论上可以按需启停制氧机，减少耗电量（制氧机耗电量在400-600瓦之间），实际上，人工操作极为麻烦，几乎没有可行性。

总结而言，社区或家庭进行呼吸机治疗结合氧气治疗过程中，有待解决的问题主要有如下几点：

1、氧气输出量可测量，可输入控制***，改善呼吸机控制性能；

2、氧气输出可以按需供给，需要时启动设备、不需要时停止设备；

3、氧气输出可以省氧方式扩展供氧能力：在吸气相供氧，呼气相停止供氧，以不变的制氧量达成更高连续供给流量的效果；

4、呼吸治疗模式可扩展，从高流量氧疗到无创呼吸机治疗、有创呼吸机治疗，均可通过一台机器达成两种治疗设备的效果；

5、呼吸机模块、氧气机模块，状态参数可监测、***控制可协同，极大减少人工操作、患者护理的工作量。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种兼具氧气机功能和呼吸机功能，并能协同作用的呼吸支持的协同控制方法及综合集成***。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种呼吸支持的协同控制方法，包括如下步骤：

步骤一、控制***启动呼吸机模块，

步骤二、监测人体的生理参数、监测呼吸机模块的呼吸信息，

步骤三、监测模块将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块的呼吸信息发送至控制***，确认是否启动制氧模块，

步骤四、当人体的生理参数低于预设阈值，启动制氧模块，控制***启动制氧模块，将氧气供应至呼吸机模块，实现空氧混合，传输至近患者端。

其中，所述生理参数包括血氧饱和度SpO2、呼气末二氧化碳数值和波形、呼吸频率、潮气量、分钟通气量信息；所述呼吸机模块的呼吸信息包括呼吸机治疗模式设定信息、呼吸通道内的压力、呼吸通道内的流速、呼吸通道内的压力波形、呼吸通道内的流速波形以及吸气触发和呼气切换识别信息。

其中，所述步骤四中，当血氧饱和度大于或等于预设值时，所述控制***只启动呼吸机模块，不启动制氧模块。

其中，所述步骤四中，当血氧饱和度低于预设值区间时，所述控制***启动制氧模块，输出氧气到近患者端，当血氧饱和度上升达到预设值时，控制***控制制氧模块按当前氧气流量输出氧气。

其中，所述步骤四中，当血氧饱和度低于预设值时，所述控制***控制制氧模块，输出氧气到近患者端，当制氧模块达到最大额定输出流量时，血氧饱和度的值仍无法达到预设值时，则启动省氧模式；所述省氧模式为监控模块识别到吸气触发信息时，控制***协同控制制氧模块在每个吸气动作的初始瞬间输出氧气。

其中，所述步骤四中，当血氧饱和度低于预设值时，所述控制***控制制氧模块按照流速由低至高顺序调节流量，输出氧气到近患者端，以最低的调节氧气流量使血氧饱和度稳定在预设值区间；所述按照流速由低至高顺序调节流量为以0.5升/分钟为间隔，从0至最大输出流量的调节流量，或以省氧模式调节。

其中，监控模块检测制氧模块的氧气输出的流量信息，同时监控模块检测呼吸机模块送到近患者端的空气流速信息，并发送至控制***，控制***据此计算出患者端氧气浓度曲线，并显示。

其中，监控模块检测制氧模块的氧气输出的流量信息，将其发送至呼吸机模块，将氧气流量信息作为影响因素纳入，以便精确计算潮气量、分钟通气量、呼气切换信息和吸气触发信息。

一种呼吸支持的综合集成***，

包括呼吸机模块，执行呼吸机操作；

制氧模块，输出氧气；

监控模块，监测人体的生理参数,监测呼吸机模块的呼吸信息、监测制氧模块的流量信息等，控制***，监测模块将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块的呼吸信息、制氧模块的流量信息等发送至控制***，控制***协同控制呼吸机模块和制氧模块，将空气或空氧混合气传输至近患者端。

其中，所述制氧模块将氧气输出至呼吸机模块，形成空氧混合气，输出至近患者端，所述制氧模块的氧气通道与所述呼吸机模块的呼吸通道通过电磁阀连通。

所述呼吸模块包括鼓风机和呼吸通道，所述制氧模块包括制氧机和氧气通道，还包括呼吸配件，所述呼吸配件设置于近患者端，所述氧气通道的输出端与所述呼吸配件联通，所述呼吸通道的输出端与所述呼吸配件联通，所述制氧机制氧经所述氧气通道输出。

其中，还包括湿化器组件，所述湿化器组件与所述呼吸通道的输出端连通，用于将呼吸通道内的气体湿化。

其中，还包括雾化吸入组件，雾化吸入组件将药液与制氧模块的氧气或者呼吸通道的气流混合根据患者的呼吸信息在吸气相输出至患者，减少药物浪费。

其中，雾化吸入组件包括压缩机和雾化头，压缩机驱动雾化头将药液雾化。

其中，所述雾化吸入组件亦可为筛板雾化。

其中，还包括吸痰管，所述控制模块控制吸痰管路打开，提供负压，吸出使用者的积痰。

有益效果：

本发明的一种呼吸支持的协同控制方法，包括如下步骤：

步骤一、控制***启动呼吸机模块，

步骤二、监测人体的生理参数、监测呼吸机模块的呼吸信息，

步骤三、监测模块将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块的呼吸信息发送至控制***，确认是否启动制氧模块，

步骤四、当人体的生理参数低于预设阈值，启动制氧模块，控制***启动制氧模块，将氧气供应至呼吸机模块，实现空氧混合，传输至近患者端。

本发明的协同控制方法，能够监测到生理参数和呼吸机模块的呼吸信息，通过控制***协同制氧模块参与工作，提高了既有呼吸机的功能，还兼具制氧模块的功能，同时可以控制制氧模块的运转形式，扩展了使用范围，提高了治疗质量。

附图说明

图1为本发明的呼吸支持的综合集成***的结构示意图。

1——制氧模块、2——呼吸机模块、3——呼吸通道、4——氧气通道、

5——控制***、6——监测模块、7——鼓风机、8——呼吸配件、

9——开关继电器、10——电磁阀、11——氧气流量、流速传感器、

12——血氧饱和度传感器、13——呼气二氧化碳传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

一种呼吸支持的协同控制方法，包括如下步骤：

步骤一、控制***启动呼吸机模块，

步骤二、监测人体的生理参数、监测呼吸机模块的呼吸信息，

步骤三、监测模块将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块的呼吸信息发送至控制***，确认是否启动制氧模块，

步骤四、当人体的生理参数低于预设阈值，启动制氧模块，控制***启动制氧模块，将氧气供应至呼吸机模块，实现空氧混合，传输至近患者端。

本发明的协同控制方法，能够监测到生理参数和呼吸机模块的呼吸信息，通过控制***协同控制制氧模块参与工作，既具有呼吸机的功能还具有制氧模块的功能，判断是否将制氧模块加入工作，同时可以控制制氧模块的运转形式，扩大了使用范围，提高了治疗质量。

其中，所述生理参数包括血氧饱和度SpO2、呼气末二氧化碳数值和波形、呼吸频率、潮气量、分钟通气量信息；所述呼吸机模块的呼吸信息包括呼吸机治疗模式设定信息、呼吸通道内的压力、呼吸通道内的流速、呼吸通道内的压力波形、呼吸通道内的流速波形以及吸气触发和呼气切换识别信息。

本发明中通过对血氧饱和度的检测，可以精准判断制氧模块是否加入工作，包括以下几种模式：

1、当血氧饱和度大于或等于预设值时，所述控制***只启动呼吸机模块，不启动制氧模块。此时无需制氧模块参与工作，节能；

2、当血氧饱和度低于预设值区间时，所述控制***启动制氧模块，输出氧气到近患者端，当监测模块监测到血氧饱和度上升达到预设值时，控制***控制制氧模块按当前氧气流量输出氧气。达到预设值，采用当前流量输出氧气，可以有效保持血氧饱和度的变化，提高治疗质量；

3、当血氧饱和度低于预设值时，所述控制***控制制氧模块，输出氧气到近患者端，当制氧模块达到最大额定输出流量时，血氧饱和度的值仍无法达到预设值时，则启动省氧模式；所述省氧模式为监控模块识别到吸气触发信息时，控制***协同控制制氧模块在每个吸气动作的初始瞬间输出氧气。通过省氧模式的输出可以有效提高额定供氧量，从而不许更换更大级别的制氧机，节约了成本；

4、当血氧饱和度低于预设值时，所述控制***控制制氧模块按照流速由低至高顺序调节流量，输出氧气到近患者端，以最低的调节氧气流量使血氧饱和度稳定在预设值区间；所述按照流速由低至高顺序调节流量为以0.5升/分钟为间隔，从0至最大输出流量的调节流量，或以省氧模式调节。

其中，监控模块检测制氧模块的氧气输出的流量信息，同时监控模块检测呼吸机模块送到近患者端的空气流速信息，并发送至控制***，控制***据此计算出患者端氧气浓度曲线，并显示。显示患者端的氧气浓度曲线，可以有效记录和显示患者端的氧气供应情况，避免出现二氧化碳无法排出的情况，提高治疗效果。

其中，监控模块检测制氧模块的氧气输出的流量信息，将其发送至呼吸机模块，将氧气流量信息作为影响因素纳入，以便精确计算潮气量、分钟通气量、呼气切换信息和吸气触发信息。

本发明的上述方法可以在面罩内加入氧气还可以采用鼻导管两个通路控制氧气输入使用者和空气输入使用者，还可以在呼吸通道上直接接入氧气通道，将氧气直接供应。

实施例2、一种呼吸支持的综合集成***，如图1所示，

包括呼吸机模块2，执行呼吸机操作；

制氧模块1，输出氧气；

监控模块，监测人体的生理参数,监测呼吸机模块2的呼吸信息、监测制氧模块1的流量信息，控制***5，监测模块6将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块2的呼吸信息、制氧模块1的流量信息发送至控制***5，控制***5协同控制呼吸机模块2和制氧模块1，将空气或空氧混合气传输至近患者端。

其中，所述制氧模块1将氧气输出至呼吸机模块2，形成空氧混合气，输出至近患者端，所述制氧模块1的氧气通道4与所述呼吸机模块2的呼吸通过通过电磁阀10连通。所述控制***5与开关继电器9连接，用于控制制氧模块1的开启或关闭，即控制制氧机停机或者阻止制氧机向氧气通道4内输出氧气，氧气通道4与呼吸通道3通过电磁阀10进行关断或开启控制，控制***5与电磁阀10电信号连接，控制电池阀的关断，进而控制氧气通道4与呼吸通道3的联通。氧气通道4内设置有氧气流量、流速传感器11，监测氧气通道4内的氧气流量及氧气流速。

呼吸配件8为面罩或气管插件，用于连接呼吸通道3与患者端或者呼吸通道3、氧气通道4与患者端。即氧气可以经呼吸通道3输出至患者，还可以分别输出至患者，根据患者的情况不同，采用不同种类的呼吸配件8。

监测***通过血氧饱和度传感器12监测使用者的血氧饱和度，还通过呼气二氧化碳传感器13监测呼气末二氧化碳数值和波形、呼吸频率、潮气量、分钟通气量信息；其中呼吸频率、潮气量、分钟通气量信息为计算得到，呼吸通道3内还设置有传感器监测呼吸通道3内的压力、呼吸通道3内的流速、呼吸通道3内的压力波形、呼吸通道3内的流速波形以及吸气触发和呼气切换识别信息。

所述呼吸模块包括鼓风机7和呼吸通道3，所述制氧模块1包括氧机和氧气通道4，还包括呼吸配件8，所述呼吸配件8设置于近患者端，所述氧气通道4的输出端与所述呼吸配件8联通，所述呼吸通道3的输出端与所述呼吸配件8联通，所述制氧机制氧经所述氧气通道4输出。

其中，还包括湿化器组件，所述湿化器组件与所述呼吸通道3的输出端连通，用于将呼吸通道3内的气体湿化。

其中，还包括雾化组件，雾化组件将药液与制氧模块1的氧气或者呼吸通道3的气流混合根据患者的吸气触发和呼气切换识别信息输出至患者。

其中，雾化组件包括压缩机和雾化头，压缩机驱动雾化头将药液雾化。

其中，所述雾化组件为筛板雾化组件。

其中，还包括吸痰管，所述控制***5控制吸痰管路打开，提供负压，吸出使用者的积痰。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、控制***启动呼吸机模块，

步骤二、监测人体的生理参数、监测呼吸机模块的呼吸信息，

步骤三、监测模块将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块的呼吸信息发送至控制***，确认是否启动制氧模块，

步骤四、当人体的生理参数低于预设阈值，启动制氧模块，控制***启动制氧模块，将氧气供应至呼吸机模块，实现空氧混合，传输至近患者端。

2.根据权利要求1所述的一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：所述生理参数包括血氧饱和度SpO2、呼气末二氧化碳EtCO2数值和波形、呼吸频率、潮气量、分钟通气量信息；所述呼吸机模块的呼吸信息包括呼吸机治疗模式设定信息、呼吸通道内的压力、呼吸通道内的流速、呼吸通道内的压力波形、呼吸通道内的流速波形以及吸气触发和呼气切换识别信息。

3.根据权利要求1所述的一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：所述步骤四中，当血氧饱和度大于或等于预设值时，所述控制***只启动呼吸机模块，不启动制氧模块。

4.根据权利要求1所述的一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：所述步骤四中，当血氧饱和度低于预设值区间时，所述控制***启动制氧模块，输出氧气到近患者端，当血氧饱和度上升达到预设值时，控制***控制制氧模块按当前氧气流量输出氧气。

5.根据权利要求1所述的一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：所述步骤四中，当血氧饱和度低于预设值时，所述控制***控制制氧模块，输出氧气到近患者端，当制氧模块达到最大额定输出流量时，血氧饱和度的值仍无法达到预设值时，则启动省氧模式；所述省氧模式为监控模块识别到吸气触发信息时，控制***协同控制制氧模块在每个吸气动作的初始瞬间输出氧气。

6.根据权利要求1所述的一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：所述步骤四中，当血氧饱和度低于预设值时，所述控制***控制制氧模块按照流速由低至高顺序调节流量，输出氧气到近患者端，以最低的调节氧气流量使血氧饱和度稳定在预设值区间；所述按照流速由低至高顺序调节流量为以0.5升/分钟为间隔，从0至最大输出流量的调节流量，或以省氧模式调节。

7.根据权利要求1所述的一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：监控模块检测制氧模块的氧气输出的流量信息，同时监控模块检测呼吸机模块送到近患者端的空气流速信息，并发送至控制***，控制***据此计算出患者端氧气浓度曲线，并显示。

8.根据权利要求1所述的一种呼吸支持的协同控制方法，其特征在于：监控模块检测制氧模块的氧气输出的流量信息，将其发送至呼吸机模块，精确计算潮气量、分钟通气量、呼气切换信息和吸气触发信息。

9. 根据权利要求 1至8任一项所述的呼吸支持的协同控制方法的综合集成***，其特征在于：

包括呼吸机模块，执行呼吸机操作；

制氧模块，输出氧气；

监控模块，监测人体的生理参数,监测呼吸机模块的呼吸信息、监测制氧模块的流量信息等，

控制***，监测模块将监测到的人体的生理参数、呼吸机模块的呼吸信息、制氧模块的流量信息等发送至控制***，控制***协同控制呼吸机模块和制氧模块，将空气或空氧混合气传输至近患者端。

10.根据权利要求9所述的一种呼吸支持的综合集成***，其特征在于：所述制氧模块将氧气输出至呼吸机模块，形成空氧混合气，输出至近患者端，所述制氧模块的氧气通道与所述呼吸机模块的呼吸通道通过电磁阀连通。