CN108744190A - 一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗*** - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，主要由控制***、血氧监测模块、流量控制阀、流量计量模块、光照传感器、人机交互界面、通讯模块组成。根据患者特征在人机交互界面设定目标血氧值、医嘱流量值与吸氧时长后，控制***根据预先写入的控制算法智能控制氧疗工作状态，判断动态血氧值与目标血氧值的吻合状态，当动态血氧值偏离目标血氧控制区间值并且达到介入控制时间时，控制***在流量修正区间内、按照流量修正梯度自动调整输出流量，从而使患者动态血氧值精准控制在目标血氧控制区间值内，提高了氧疗的有效性和安全性。

Description

一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***

技术领域

本发明涉及一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，属于临床吸氧治疗时使用的医疗器械。

背景技术

吸氧治疗（简称“氧疗”）是医院最为常用的抢救或治疗手段之一，其目的是通过给患者吸氧，提高患者的动态血氧值并稳定保持在合理区间内，纠正各种原因造成的氧合不正常状态，维持机体生命活动。目前国内氧疗基本处于一种无章可循的状态，甚至多数医护人员也认为氧疗有益无害，氧气给的越多治疗效果越好，临床实践中多数情况下氧疗无严格的医嘱。整个氧疗过程缺乏严密的监测和必要的流量调整措施，即使有医嘱也没有给出具体的氧疗目标血氧值，这种临床现状必然会影响患者的治疗效果，也无法保证氧疗的安全性甚至引起严重不良后果（比如各种类型氧中毒或增加死亡率）。

目标血氧值是指氧疗过程中该患者应达到的理想血氧值，也就是对该患者氧疗期望实现的治疗目标。目标血氧值这一概念由英国胸科协会(BTS）急症氧疗指南（2008版）中率先提出，并首次建议把血氧值作为心跳、呼吸、血压与脉搏之外的“第五个生命指征”，该指南提出氧疗时需要定义清楚治疗的目标血氧值，并建议必须监测并稳定保持目标血氧值。现有多参数监护仪、脉搏血氧仪等尽管能够有效监测动态血氧值，但由于氧气输出控制是与其互相独立的***，因此氧疗临床实践中并不能有效实现目标血氧值的控制与稳定保持。

发明内容

本发明提出了一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，主要由控制***、血氧监测模块、流量控制阀、流量计量模块、光照传感器、人机交互界面、通讯模块组成，其特征在于：控制***中设有控制算法，控制算法构建要素包括且不限于目标血氧值、目标血氧允许偏离值、医嘱流量值、介入控制时间、流量修正区间、流量修正梯度，人机交互界面至少应包括目标血氧值设置键、吸氧时长设置键、流量设置键。

所述的控制***是基于采用可编程逻辑控制器（PLC）/或单片机基础上开发而成的集成电路，控制***与血氧监测模块、流量控制阀、流量计量模块、光照传感器、通讯模块等联通，协同工作。

所述的血氧监测模块主要由血氧探头、血氧计算模块构成，用于监测患者的动态血氧值、脉率、灌注指数（PI）。当然，血氧监测模块中还可以嵌入体温探头等，实现患者脉搏、动态血氧值、体温等多参数动态监测。

所述的流量控制阀用于氧气流量大小的调节，流量控制阀根据控制方式不同分为手动调节与自动调节两种。本发明中采用的是电子流量控制阀，根据控制***给出的指令实现流量大小的自动调节，执行控制***给出的阀门开启、流量调整、阀门关闭等工作指令。

所述的流量计量模块用于氧疗中输出流量的监测和计量，可以采用包括且不限于流量传感器、浮标式或比例阀等技术计量。

所述的光照传感器用于监测周围环境光线强弱，实现屏幕亮度的自动调节，使氧疗期间显示界面亮度自动控制，避免夜晚时光线太强影响患者休息。

所述的人机交互界面用于本发明的操作控制，通常采用液晶屏/功能键组合构成。人机交互界面至少应包括目标血氧值设置键、吸氧时长设置键、流量设置键；目标血氧值设置键、吸氧时长设置键、流量设置键采用电子编码器制成，通过左右旋转编码器方式快速调节与设定相关参数。

所述的通讯模块用于监测数据、分析合成的监护信息、警示信息等远程发送到医学监护终端。通讯模块包括但不限于有线传输、蓝牙、WiFi或者RF等技术方式。

控制算法构建要素包括且不限于目标血氧值、目标血氧允许偏离值、医嘱流量值、吸氧时长、介入控制时间、流量修正区间、流量修正梯度。

所述的目标血氧值是指氧疗时定义的期望达到并稳定保持的血氧值，也就是本次氧疗时针对患者个体差异给出的期望达到的医学治疗目标，而不是一个模糊的、广义的安全区间值（比如88%-98%），本发明控制***以这种个性化的目标血氧值作为核心控制点，实现精准控制氧疗。氧疗时目标血氧值必须根据每个患者状态进行个性化设定，不同患者、相同患者在不同治疗阶段定义的目标血氧值也不尽相同。由于人体的动态血氧值存在一定的不稳定性，因此，给出的目标血氧值设有允许偏离值，目标血氧允许偏离值在+1%～+3%之间定义，优选的方案是目标血氧允许偏离值为+1%。目标血氧允许偏离值写入控制算法中，只要在人机交互界面设定目标血氧值，控制***便能自行计算给出目标血氧控制区间值。举例说明，本次氧疗设定的目标血氧值为95%，允许的偏离值为+1%，那么目标血氧控制区间值为94%～96%之间，氧疗时以此为控制目标自动修正氧气输出流量，使动态血氧值不会突破目标血氧控制区间值的上限或下限。

所述的医嘱流量值是氧疗时医护人员设定的流量值，也就是本次氧疗的初始流量值。医嘱流量值在人机交互界面设定，一般以分钟（L/min)为单位。临床上医嘱流量通常设定为低流量、中流量、高流量三个区间，通常将0.5L/min～2L/min定义为低流量、3L/min～4L/min为中流量、5L/min～8L/min为高流量，8L/min以上为超高流量。

所述的介入控制时间是动态血氧值偏离目标血氧控制区间值时、控制***介入调整氧气输出流量的响应时间，一般以分钟（min）为单位，介入控制时间在0～30min之间设定；优选的方案是：介入控制时间以动态血氧值的稳定时间为依据计算，当动态血氧值超过目标血氧控制区间值、且该状态稳定保持1～5min时，控制***降低氧气输出流量，当动态血氧值低于目标血氧控制区间值、且该状态稳定保持并保持0.5～3min时，控制***增大氧气输出流量。举例说明，本次氧疗设定的目标血氧值为95%，控制***中目标血氧允许偏离值为+1%、介入控制时间为1min，那么氧疗中动态血氧值在94%-96%之间时，维持医嘱流量值，当动态血氧值超过96%、且该状态稳定保持1min时，控制***自动降低氧气输出流量；当动态血氧值低于94%、且稳定保持1min时，控制***自动增大氧气输出流量。

在临床实际中，不同患者适用的氧疗流量区间值是不同的。因此，为了保证氧疗的安全性，控制算法根据设定的医嘱流量值自动匹配对应的流量修正区间，控制***介入氧气输出流量自动调节时，将输出流量的上限和下限严格控制在流量修正区间内，自动调节时不予突破。流量修正区间分为低流量区、中流量区、高流量区三个调节区间，具体为：低流量氧疗时（医嘱流量值0.5L/min～2L/min之间），流量修正区间定义为0.1L/min～2L/min，中流量氧疗时（医嘱流量值3L/min～4L/min），流量修正区间定义为0.1L/min～4L/min，高流量氧疗时（医嘱流量值5L/min～8L/min），流量修正区间定义为0.1L/min～8L/min。流量修正区间写入控制算法内，只要在人机交互界面设定了医嘱流量值，控制***自动匹配对应的流量修正区间，将输出流量的上限和下限严格控制在流量修正区间内。

所述的流量修正梯度是介入流量调节时每一次调节增大或降低的流量值，在限定的氧气流量修正区间内，流量修正梯度定义为0.1L/min～1L/min之间，优选的是，流量修正梯度定义为0.25L/min～0.5L/min。

所述的吸氧时长是医护人员设定的氧疗开始到结束的时间，一般以小时（h）为单位。氧疗时长在人机交互界面进行设定,达到吸氧时长后控制***给出关闭氧气输出指令，流量控制阀关闭，本次氧疗结束。

本发明的工作方式是：将控制算法要素中的目标血氧允许偏离值、介入控制时间、流量修正区间、流量修正梯度的具体参数预先写入控制***中，目标血氧值、医嘱流量值与吸氧时长根据患者状态在人机交互界面个性化设定；目标血氧允许偏离值+1%～+3%之间定义，介入控制时间0～3min之间定义；流量修正区间在低流量氧疗（医嘱流量值0.5L/min～2L/min）时定义为0.1L/min～2L/min、中流量氧疗（医嘱流量值3L/min～4L/min）时定义为0.1L/min～4L/min、高流量氧疗（医嘱流量值5L/min～8L/min）时定义为0.1L/min～8L/min；流量修正梯度0.1L/min～1L/min之间定义。在应用本发明氧疗时，医护人员只要在人机交互界面内设定目标血氧值后，控制***自动定义该患者的目标血氧控制区间值；设定医嘱流量值后，控制***自动限定了流量修正区间，流量修正区间分为低流量区、中流量区、高流量区三个调节区间；设定吸氧时间长后，氧疗结束流量控制阀自动关闭。而且氧疗过程中血氧监测模块连续监测患者的动态血氧值，当患者动态血氧值稳定保持在目标血氧控制区间值内时维持医嘱流量值输出氧气；当动态血氧值超过目标血氧控制区间值上限并且达到介入控制时间，在流量修正区间内、按照流量修正梯度自动降低输出流量；当动态血氧值低于目标血氧控制区间值下限并且达到介入控制时间，在流量修正区间内、按照流量修正梯度自动增大输出流量，从而使患者动态血氧值稳定保持在目标血氧控制区间值内、达到精准控制氧疗的目的；当通过调整氧气输出量至最大值或者最小值，但患者的动态血氧值仍然偏离目标血氧控制区间值时，控制***给出警示信息，提示医护人员进行人工干预，警示信息在人机交互界面提示或远程传输到护理终端。在氧疗期间，如果血氧监测模块工作异常时，包括且不限于血氧探头从监测部位脱落、血氧探头损坏、血氧值无法正常获取等，控制***自动将输出流量值恢复到初始设定的医嘱流量值，中止自动介入调节输出流量，避免发生安全隐患。

控制算法各构建要素的参数设定范围优选的方案是：在控制***中预先写入的目标血氧允许偏离值为+1%，介入控制时间在降低流量时按3min定义、增大流量按0.5min定义；流量修正区间在低流量氧疗（0.5L/min～2L/min之间）时定义为0.5L/min～2L/min、中流量氧疗（3L/min～4L/min）时定义为0.5L/min～4L/min、高流量氧疗（5L/min～8L/min）时定义为1L/min～8L/min；流量修正梯度为0.5L/min；目标血氧值、医嘱流量值、氧疗时长根据患者个体差异与缺氧程度在在人机交互界面个性化设定。

进一步地，控制算法将医学上常用的氧疗方案的控制算法写入控制***中，医护人员只要在人际交互界面设定目标血氧值,控制***自动给出吸氧流量值、吸氧时长等其他要素，供医护人员选择应用；当然根据患者个体差异，医护人员可以在人机交互界面对控制***给出的吸氧流量值、吸氧时长等具体参数进行修改，提供更加优化安全的个性化治疗方案。

本发明的有益效果是：根据患者特征在人机交互界面设定目标血氧值、医嘱流量值与吸氧时长后，控制***根据预先写入的控制算法智能控制氧疗工作状态，判断动态血氧值与目标血氧值的吻合状态，当动态血氧值偏离目标血氧控制区间值并且达到介入控制时间时，控制***在流量修正区间内、按照流量修正梯度自动调整输出流量，从而使患者动态血氧值精准控制在目标血氧控制区间值内，提高了氧疗的有效性和安全性。

附图说明

图1是本发明工作原理框图

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体地说明本发明。

实施例1：根据临床实际进一步结合表1“控制算法”举例。

1、根据临床需要，控制算法将目标血氧值设定为以下6种可供选择治疗方案，其中治疗方案序号（1）～（5）只要选择目标血氧值、设定医嘱流量值、吸氧时长即可开始氧疗。

（1）麻醉复苏患者氧疗的目标血氧值设定为96%，允许偏离值为+1%；

（2）常规吸氧患者的目标血氧值设定为95%，允许偏离值为+1%；

（3）新生儿氧疗的目标血氧值设定为93%，允许偏离值为+1%；

（4）急性呼吸窘迫综合征患者氧疗的目标血氧值设定为92%，允许偏离值为+1%；

（5）伴高碳酸血症风险者氧疗的目标血氧值设定为90%，允许偏离值为+1%。

2、医嘱流量值设定：麻醉复苏患者5～6L/min，常规患者的医嘱流量值一般在3～4L/min之间设定，新生儿氧疗的医嘱流量值0.5～1L/min之间设定，急性呼吸窘迫综合征患者、伴高碳酸血症风险者氧疗的医嘱流量值1～2L/min之间设定。

3、介入控制时间定义：

（1）降低流量介入控制时间：3min，当动态血氧值超过目标血氧控制区间值并稳定保持3min时，降低氧气输出流量。

（2）增大流量介入控制时间：1min，当动态血氧值低于目标血氧控制区间值并稳定保持3min时，增大氧气输出流量。

4、流量修正梯度定义：在氧气流量修正区间内，降低流量时整梯度为0.5L/min、增大流量时调整梯度为1L/min，每达到一个介入控制时间单位调整一个梯度，直到氧气流量修正区间的上限或下限。

5、氧气流量修正区间：根据医嘱流量值分三个区间自动匹配：低流量医嘱时0.1L～2；中流量医嘱时1～4；高流量医嘱时1～8。

表1：控制算法的各构建要素及具体参数列表。

结合表1第2行，目标血氧值设定在96%的氧疗方案（1）进一步说明。在人机交互界面给该患者设定的目标血氧值为96%、医嘱流量值设定在高流量吸氧5L/min、吸氧时长5h三个参数。控制***自动将目标血氧控制区间值定义在95%～97%之间，氧气流量修正区间自动定义在1～8L/min之间。设定完成后进入氧疗模式，血氧监测模块动态监测患者动态血氧值，当患者动态血氧值稳定保持在95%～97%之间时维持医嘱流量值，当患者动态血氧值超过目标血氧控制区间值上限97%且时长达到3min时，控制***给出降低氧气输出流量指令，流量调节阀自动调低氧气输出量，每次调低梯度为0.5L/min，每3分钟调低一个梯度，直到氧气流量修正区间的最小值；如果患者动态血氧值低于目标血氧控制区间值下限95%且时长达到1min，在0.5min内控制***给出增加氧气输出流量指令，流量调节阀自动调大氧气输出量，每次调高梯度为1L/min，每0.5min调高一个梯度，直到氧气流量修正区间的最大值。当通过调整氧气输出量至最大值或者最小值，但患者的动态血氧值仍然偏离目标血氧控制区间值时，控制***给出警示信息，警示信息在警示信息在人机交互界面提示或远程传输到护理终端，提示医护人员进行人工干预。到达设定的吸氧时间长5h后，流量控制阀自动关闭，控制***提示本次氧疗结束。

上述附图及实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中，对本发明的保护范围不构成任何限制。

Claims (9)

1.一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，主要由控制***、血氧监测模块、流量控制阀、流量计量模块、光照传感器、人机交互界面、通讯模块组成，其特征在于：控制***中设有控制算法，控制算法构建要素包括且不限于目标血氧值、目标血氧允许偏离值、医嘱流量值、介入控制时间、流量修正区间、流量修正梯度；将控制算法要素中的目标血氧允许偏离值、介入控制时间、流量修正区间、流量修正梯度的具体参数预先写入控制***中，目标血氧值、医嘱流量值与吸氧时长根据患者状态在人机交互界面个性化设定；人机交互界面至少应包括目标血氧值设置键、吸氧时长设置键、流量设置键；一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：目标血氧允许偏离值写入控制算法中，只要在人机交互界面设定目标血氧值，控制***便能自行计算给出目标血氧控制区间值；流量修正区间分为低流量区、中流量区、高流量区三个调节区间，流量修正区间写入控制算法内，只要在人机交互界面设定了医嘱流量值，控制***自动匹配对应的流量修正区间，将输出流量的上限和下限严格控制在流量修正区间内；氧疗过程中血氧监测模块连续监测患者的动态血氧值，当患者动态血氧值稳定保持在目标血氧控制区间值内时维持医嘱流量值输出氧气；当动态血氧值超过目标血氧控制区间值上限并且达到介入控制时间，在流量修正区间内、按照流量修正梯度自动降低输出流量；当动态血氧值低于目标血氧控制区间值下限并且达到介入控制时间，在流量修正区间内、按照流量修正梯度自动增大输出流量，从而使患者动态血氧值稳定保持在目标血氧控制区间值内、达到精准控制氧疗的目的；当通过调整氧气输出量至最大值或者最小值，但患者的动态血氧值仍然偏离目标血氧控制区间值时，控制***给出警示信息，提示医护人员进行人工干预，警示信息在人机交互界面提示或远程传输到护理终端；在氧疗期间，如果血氧监测模块工作异常时，包括且不限于血氧探头从监测部位脱落、血氧探头损坏、血氧值无法正常获取，控制***自动将输出流量值恢复到初始设定的医嘱流量值，中止自动介入调节输出流量，避免发生安全隐患。

2.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：目标血氧值设置键、吸氧时长设置键、流量设置键采用电子编码器。

3.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：控制***以这种个性化的目标血氧值作为核心控制点，给出的目标血氧值设有允许偏离值，目标血氧允许偏离值在+1%～+3%之间定义。

4.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：介入控制时间在0～30min之间设定；优选的方案是，介入控制时间以动态血氧值的稳定时间为依据计算，当动态血氧值超过目标血氧控制区间值、且该状态稳定保持1～5min时，控制***降低氧气输出流量，当动态血氧值低于目标血氧控制区间值、且该状态稳定保持并保持0.5～3min时，控制***增大氧气输出流量。

5.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：控制算法根据设定的医嘱流量值自动匹配对应的流量修正区间，控制***介入氧气输出流量自动调节时，将输出流量的上限和下限严格控制在流量修正区间内，自动调节时不予突破。

6.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：流量修正区间分为低流量区、中流量区、高流量区三个调节区间，具体为：低流量氧疗时（医嘱流量值0.5L/min～2L/min之间），流量修正区间定义为0.1L/min～2L/min，中流量氧疗时（医嘱流量值3L/min～4L/min），流量修正区间定义为0.1L/min～4L/min，高流量氧疗时（医嘱流量值5L/min～8L/min），流量修正区间定义为0.1L/min～8L/min。

7.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：流量修正梯度是介入流量调节时每一次调节增大或降低的流量值，在限定的氧气流量修正区间内，流量修正梯度定义为0.1L/min～1L/min之间。

8.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：控制算法各构建要素的参数设定范围优选的方案是，在控制***中预先写入的目标血氧允许偏离值为+1%，介入控制时间在降低流量时按3min定义、增大流量按0.5min定义；流量修正区间在低流量氧疗（0.5L/min～2L/min之间）时定义为0.5L/min～2L/min、中流量氧疗（3L/min～4L/min）时定义为0.5L/min～4L/min、高流量氧疗（5L/min～8L/min）时定义为1L/min～8L/min；流量修正梯度为0.5L/min；目标血氧值、医嘱流量值、氧疗时长根据患者个体差异与缺氧程度在在人机交互界面个性化设定。

9.根据权利要求1所述的一种以目标血氧值为精准控制点的智能氧疗***，其特征还在于：控制算法将医学上常用的氧疗方案的控制算法写入控制***中，医护人员只要在人际交互界面设定目标血氧值,控制***自动给出吸氧流量值、吸氧时长等其他要素，供医护人员选择应用；当然根据患者个体差异，医护人员可以在人机交互界面对控制***给出的吸氧流量值、吸氧时长等具体参数进行修改，提供更加优化安全的个性化治疗方案。