CN117717684A - 一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置，该装置包括呼吸器，氧气瓶，控制器，混合器，第一阀门和第二阀门；混合器具有第一进气口、第二进气口和出气口，第一进气口通过第一阀门连通至氧气瓶，第二进气口通过第二阀门连通大气环境，混合器的出气口和呼吸器的进气口连接，呼吸器用于将混合器提供的混合气体输送给目标对象的呼吸道，控制器用于获得目标对象吸气的第一浓度信息和第一流速信息，以及目标对象呼气的第二浓度信息和第二流速信息，根据这些信息确定目标对象的单次呼吸耗氧量；至少根据单次呼吸耗氧量控制第一阀门和第二阀门的开度，使混合器输出的混合气体的含氧量和单次呼吸耗氧量匹配。

Description

一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置

技术领域

本发明涉及呼吸机领域，具体涉及一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置。

背景技术

呼吸机是临床上常用的一种辅助医疗器械，一般用于对存在呼吸困难的目标对象进行辅助呼吸。在目标对象的吸气阶段，呼吸机可以按设定的目标氧气浓度和气压通过管道向目标对象的呼吸道输送氧气和空气的混合气体，在目标对象的呼气阶段，上述管道则可以和环境连通，目标对象呼出的气体直接排入大气。

现有的呼吸机工作时，按设定的目标氧气浓度控制输送给呼吸道的混合气体的氧气浓度，然而不同的目标对象，以及同一目标对象所处的不同生理状态，其实际需要的氧气浓度不同，而按设定的目标氧气浓度工作显然不能适应这种对氧气浓度需求的变化。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置，以解决现有呼吸机按设定氧气浓度供氧存在的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置，包括：

呼吸器，氧气瓶，第一氧气浓度传感器，第二氧气浓度传感器，第一流速传感器，第二流速传感器，控制器，混合器，第一阀门和第二阀门；

所述呼吸器具有进气口和出气口，所述呼吸器用于将从所述进气口输入的混合气体输送给目标对象的呼吸道，并将所述目标对象呼出的气体从所述出气口排出；

所述混合器具有第一进气口、第二进气口和出气口，所述第一进气口通过所述第一阀门连通至所述氧气瓶，所述第二进气口通过所述第二阀门连通大气环境，所述混合器的出气口和所述呼吸器的进气口连接；

所述第一氧气浓度传感器和所述第一流速传感器设置于所述呼吸器的进气口；

所述第二氧气浓度传感器和所述第二流速传感器设置于所述呼吸器的出气口；

所述控制器用于根据所述第一氧气浓度传感器、所述第一流速传感器、所述第二氧气浓度传感器和所述第二流速传感器提供的信息控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度，具体用于：

获得所述目标对象吸气阶段时所述第一氧气浓度传感器和所述第一流速传感器提供的第一浓度信息和第一流速信息，以及所述目标对象呼气阶段时所述第二氧气浓度传感器和所述第二流速传感器提供的第二浓度信息和第二流速信息；

根据所述第一浓度信息、所述第一流速信息、所述第二浓度信息、所述第二流速信息、吸气时长和呼气时长，确定所述目标对象的单次呼吸耗氧量，所述吸气时长为所述吸气阶段的持续时长，所述呼气时长为所述呼气阶段的持续时长；

至少根据所述单次呼吸耗氧量控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度，使所述混合器输出的混合气体的含氧量和所述单次呼吸耗氧量匹配。

可选的，所述控制器至少根据所述单次呼吸耗氧量控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度时，具体用于：

根据所述第一流速信息计算得到吸入气体体积；

根据所述单次呼吸耗氧量和预设的第一氧气利用率计算得到目标含氧量；

根据所述目标含氧量、所述吸入气体体积和环境氧浓度计算得到空气供给量和氧气瓶供给量；

根据所述氧气瓶供给量控制所述第一阀门的开度，并根据所述空气供给量控制所述第二阀门的开度。

可选的，所述装置还包括第三氧气浓度传感器，所述第三氧气浓度传感器和所述大气环境接触，所述控制器还用于：

按预设的检测周期通过所述第三氧气浓度传感器定期检测并更新大气环境的环境氧浓度。

可选的，所述控制器至少根据所述单次呼吸耗氧量控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度时，具体用于：

在控制所述单次呼吸耗氧量不变的前提下，以所述第一阀门开度最小化为目标控制每一吸气阶段时所述第一阀门和所述第二阀门的开度。

可选的，所述装置还包括压强传感器和输出模组，所述压强传感器设置于所述氧气瓶内：

所述控制器还用于：

通过所述压强传感器检测所述氧气瓶的瓶内压强；

记录预设的生理周期内所述目标对象每次呼吸过程的氧气瓶供给量；

根据所述瓶内压强和所述生理周期内每次呼吸过程的氧气瓶供给量，计算所述氧气瓶的预计用尽时刻并通过所述输出模组输出所述预计用尽时刻。

可选的，所述控制器还用于：

根据所述单次呼吸耗氧量、所述第一流速信息和所述第一浓度信息计算得到所述目标对象的第二氧气利用率；

在所述第二氧气利用率低于预设的氧气利用率阈值时，通过所述输出模组输出提示信息。

可选的，所述装置还包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述目标对象胸腔皮肤表面；

所述控制器还用于：

根据所述位移传感器提供的位移信号确定吸气时长和呼气时长。

综上，本发明具有如下的有益效果：

本方案能够根据目标对象实际的单次呼吸耗氧量动态调节供氧装置提供的混合气体的含氧量，相比于现有呼吸机按设定的目标氧气浓度供氧的方式，本方案的装置既能够提供满足目标对象需要的氧气，又能够减少氧气瓶存储的氧气的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，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。

图1为本发明实施例提供的一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置，包括：

呼吸器1，氧气瓶2，第一氧气浓度传感器3，第二氧气浓度传感器4，第一流速传感器5，第二流速传感器6，控制器7，混合器8，第一阀门9和第二阀门10；

呼吸器具有进气口和出气口，呼吸器用于将从进气口输入的混合气体输送给目标对象的呼吸道，并将目标对象呼出的气体从出气口排出；

混合器具有第一进气口、第二进气口和出气口，第一进气口通过第一阀门连通至氧气瓶，第二进气口通过第二阀门连通大气环境，混合器的出气口和呼吸器的进气口连接；

第一氧气浓度传感器和第一流速传感器设置于呼吸器的进气口；

第二氧气浓度传感器和第二流速传感器设置于呼吸器的出气口。

上述部件中，各个传感器均和控制器通信连接，第一阀门和第二阀门也均与控制器通信连接，供氧装置工作时，各传感器可以实时检测对应的浓度和流速信息并发送给控制器，控制器可以基于这些信息向第一阀门和第二阀门发送控制指令，控制第一阀门和第二阀门的开度。

以上通信连接的方式可以是无线连接(例如蓝牙连接)，也可以是有线连接(例如通过数据线连接)。

上述各部件之间的连接关系可以参见图1，不再赘述。

呼吸器可以采用任意形式，例如，呼吸器可以是包裹目标对象口鼻的呼吸面罩，可以是通过支撑组件***并固定在目标对象鼻腔内的呼吸管。

目标对象，指代任意正在使用供氧装置辅助呼吸的使用者。

控制器用于根据第一氧气浓度传感器、第一流速传感器、第二氧气浓度传感器和第二流速传感器提供的信息控制第一阀门和第二阀门的开度，具体用于：

获得目标对象吸气阶段时第一氧气浓度传感器和第一流速传感器提供的第一浓度信息和第一流速信息，以及目标对象呼气阶段时第二氧气浓度传感器和第二流速传感器提供的第二浓度信息和第二流速信息；

根据第一浓度信息、第一流速信息、第二浓度信息、第二流速信息、吸气时长和呼气时长，确定目标对象的单次呼吸耗氧量，吸气时长为吸气阶段的持续时长，呼气时长为呼气阶段的持续时长；

至少根据单次呼吸耗氧量控制第一阀门和第二阀门的开度，使混合器输出的混合气体的含氧量和单次呼吸耗氧量匹配。

使用供氧装置期间，目标对象的每一次呼吸过程中吸入的气体均通过呼吸器的进气口由混合器提供，呼出的气体均通过呼吸器的出气口排入大气环境，

因此，第一浓度信息相当于目标对象一次呼吸过程中吸入气体的氧气浓度信息，第二浓度信息相当于目标对象一次呼吸过程中呼出气体的氧气浓度信息，第一流速信息相当于目标对象一次呼吸过程中吸入气体流经呼吸器进气口时的流速信息，第二流速信息相当于目标对象一次呼吸过程中呼出气体流经呼吸器出气口时的流速信息。

在一些示例中，第一浓度信息可以是进入呼吸器的混合气体中，氧气体积占混合气体总体积的百分比，例如，第一浓度信息可以是30％，表示进入呼吸器的1单位体积混合气体中，有0.3单位体积的氧气。第二浓度信息可以是从呼吸器排出的混合气体中氧气体积占混合气体总体积的百分比，例如第二浓度信息可以是22％，表示从呼吸器排出的1单位体积混合气体中，有0.22单位体积的氧气。

第一流速信息，可以是一次呼吸过程的整个吸气阶段中第一流速传感器检测到的气体流速平均值，第二流速信息可以是一次呼吸过程的整个呼气阶段中第二流速传感器检测到的气体流速平均值。

单次呼吸耗氧量，可以理解为一次呼吸过程中，目标对象消耗的氧气的体积。

在计算一次呼吸过程的单次呼吸耗氧量时，控制器需要确定该过程中吸气阶段的持续时长(即吸气时长)和呼气阶段的持续时长(即呼气时长)。示例性的，目标对象在一次呼吸过程中，其吸气阶段持续了2秒，呼气阶段持续了2秒，则吸气时长为2秒，呼气时长为2秒。

吸气时长和呼气时长的一种检测方式是，控制器实时获得第一流速传感器和第二流速传感器的信息。

当第一流速传感器检测到的气体流速大于或等于预设的第一阈值时，控制器确定此时目标对象在吸气，当第一流速传感器检测到的气体流速小于该第一阈值时，控制器确定此时目标对象停止吸气，因此，控制器可以从发现第一流速传感器检测到的气体流速大于或等于该第一阈值开始计时，到小于该第一阈值时停止计时，将计时得到的时长记为吸气时长。

同理，当第二流速传感器检测到的气体流速大于或等于一定第二阈值时，控制器确定此时目标对象在呼气，当第二流速传感器检测到的气体流速小于该第二阈值时，控制器确定此时目标对象停止呼气，因此，控制器可以从发现第二流速传感器检测到的气体流速大于或等于该第二阈值开始计时，到小于该第二阈值时停止计时，将计时得到的时长记为呼气时长。

第一阈值和第二阈值可以相等也可以不相等，且具体数值可以根据实际情况设定，不做限定。

可选的，本实施例的供氧装置还可以包括如图1所示的位移传感器14，位移传感器设置于目标对象胸腔皮肤表面，位移传感器可以有一个或多个，位移传感器可以和控制器通信连接。

包括位移传感器的情况下，控制器还可以通过如下方式获得吸气时长和呼气时长：

根据位移传感器提供的位移信号确定吸气时长和呼气时长。

目标对象吸气时，其胸腔一般会有一定程度的外扩，目标对象呼气时，其胸腔一般会有一定程度的收缩，因此吸气阶段和呼气阶段胸腔皮肤表面设置的位移传感器会随着胸腔的外扩和收缩而移动，控制器可以根据位移传感器提供的信号确定吸气阶段的开始时刻和结束时刻，呼气阶段的开始时刻和结束时刻，由此确定出吸气时长和呼气时长。

进一步可选的，在具有上述位移传感器的情况下，控制器可以根据目标对象处于吸气阶段还是呼气阶段，控制第一氧气浓度传感器、第一流速传感器、第二氧气浓度传感器和第二流速传感器工作或不工作。具体的，在吸气阶段，控制器可以控制第二氧气浓度传感器和第二流速传感器不工作，在呼气阶段，控制器可以控制第一氧气浓度传感器和第一流速传感器不工作，如此能够缩短上述传感器的工作时长，从而降低供氧装置整体的能耗。

在确定单次呼吸耗氧量时，由于单次呼吸时目标对象消耗的氧气体积较少并且会呼出一定体积的二氧化碳，为方便计算可以假设目标对象吸入的气体体积和呼出的气体体积相同，基于该假设，根据第一浓度信息、第一流速信息、第二浓度信息、第二流速信息、吸气时长和呼气时长，确定目标对象的单次呼吸耗氧量的方式可以是：

将第一流速信息、第一截面积和吸气时长相乘得到吸入气体体积，第一截面积是呼吸器的进气口的截面积，其具体数值可以预先测量得到并录入控制器；

将吸入气体体积和第一浓度信息相乘，得到吸入氧气体积；

吸入氧气体积表示目标对象在一次呼吸过程中，吸入肺部的混合气体中包含多少体积的氧气；

将第二流速信息、第二截面积和呼气时长相乘得到呼出气体体积，第二截面积是呼吸器的出气口的截面积，其具体数值可以预先测量得到并录入控制器；

将呼出气体体积和第二浓度信息相乘，得到呼出氧气体积；

呼出氧气体积表示目标对象在一次呼吸过程中，呼出的混合气体中包含多少体积的氧气；

用吸入氧气体积减去呼出氧气体积，得到单次呼吸耗氧量。

本实施例中，第一浓度信息、第一流速信息、第二浓度信息、第二流速信息、吸气时长和呼气时长均和目标对象的呼吸***相关，因而这些信息可以视为目标对象的呼吸***指标，确定目标对象的单次呼吸耗氧量，吸气时长为吸气阶段的持续时长，呼气时长为呼气阶段的持续时长

本实施例的有益效果在于：

本方案能够根据目标对象实际的单次呼吸耗氧量动态调节供氧装置提供的混合气体的含氧量，相比于现有呼吸机按设定的目标氧气浓度供氧的方式，本方案的装置既能够提供满足目标对象需要的氧气，又能够减少氧气瓶存储的氧气的消耗。

控制器根据单次呼吸耗氧量控制阀门开度时，具体可以通过如下控制方式中任意一种来控制第一阀门和第二阀门的开度。

第一种控制方式中，控制器至少根据单次呼吸耗氧量控制第一阀门和第二阀门的开度时，具体用于执行如下步骤：

根据第一流速信息计算得到吸入气体体积；

根据单次呼吸耗氧量和预设的第一氧气利用率计算得到目标含氧量；

根据目标含氧量、吸入气体体积和环境氧浓度计算得到空气供给量和氧气瓶供给量；

根据氧气瓶供给量控制第一阀门的开度，并根据空气供给量控制第二阀门的开度。

上述控制方式中，吸入气体体积的计算方式可以参见前文，不再赘述。

第一氧气利用率，表示预期的目标对象的氧气利用率，氧气利用率可以视为目标对象的一次呼吸过程中消耗的(即肺部吸收的)氧气体积相对于其吸入的氧气体积的比值，例如，一次呼吸过程中，目标对象吸入了X1体积的氧气，肺部吸收了其中X2体积的氧气，则目标对象的氧气利用率可以记为X2/X1。

本实施例中，第一氧气利用率可以是一个根据经验设置的预设数值，也可以是控制器基于上述呼吸***指标计算得到的数值。

计算目标含氧量时，可以用单次呼吸耗氧量除以第一氧气利用率，得到的结果就是目标含氧量。

目标含氧量可以理解为，当目标对象的氧气利用率等于设定的第一氧气利用率时，要满足目标对象的供氧需求，那么在目标对象的一次呼吸过程中需要提供给目标对象的氧气体积。

环境氧浓度，可以是一个预先设置的固定值，例如设置为21％，表示大气环境中1单位体积的空气具有0.21单位体积的氧气。

可选的，本实施例的供氧装置还包括如图1所示的第三氧气浓度传感器11，第三氧气浓度传感器和大气环境接触，这种情况下，控制器还用于：

按预设的检测周期通过第三氧气浓度传感器定期检测并更新大气环境的环境氧浓度。

这里的检测周期可以根据实际情况设定，例如可以每隔12小时检测并更新控制器记录的环境氧浓度。

通过第三氧气浓度传感器定期检测并更新环境氧浓度，有利于确定更准确的氧气瓶供给量，从而避免输入呼吸器的混合气体出现氧含量不足或者过高的情况。

空气供给量和氧气瓶供给量可以按如下方式计算：

用V1表示空气供给量，V2表示氧气瓶供给量，c表示环境氧浓度，Va表示目标含氧量，Vb表示吸入气体体积，这些参数之间应当满足如下公式(1)和(2)的关系。

V1×c+V2＝Va (1)

V1+V2＝Vb (2)

其中的环境氧浓度，目标含氧量，和吸入气体体积属于已知参数，将上述公式(1)和(2)结合，就可以得到如公式(3)和(4)所示的空气供给量和氧气瓶供给量的计算公式。

由此，控制器实施第一种控制方式时，可以将环境氧浓度，目标含氧量，和吸入气体体积代入公式(3)和(4)，计算得到空气供给量和氧气瓶供给量。

空气供给量，表示在目标对象的一次呼吸过程中，需要向混合器输入大气环境中多少体积的空气，氧气瓶供给量，表示在目标对象的一次呼吸过程中，需要向混合器输入氧气瓶中多少体积的氧气。

获得氧气瓶供给量和空气供给量之后，控制器可以在下一次呼吸过程的吸气阶段中，基于氧气瓶供给量控制第一阀门的开度，使得整个吸气阶段内氧气瓶向混合器提供的氧气体积等于计算出的氧气瓶供给量，同时，基于空气供给量控制第二阀门的开度，使得整个吸气阶段内从大气环境进入混合器的空气体积等于空气供给量。

在控制阀门开度时，控制器可以根据需要通过阀门的气体体积和阀门开度的映射关系，基于氧气瓶供给量计算得到第一阀门的开度，基于空气供给量计算得到第二阀门的开度，根据计算结果控制第一阀门和第二阀门。

对于任意阀门，通过阀门的气体体积和阀门开度之间的映射关系可以通过相关的现有技术预先测定，或者可以根据阀门的型号和种类在相关文献或数据库中查找得到，本实施例不做赘述。

第二种控制方式中，控制器至少根据单次呼吸耗氧量控制第一阀门和第二阀门的开度时，具体用于执行如下步骤：

在控制单次呼吸耗氧量不变的前提下，以第一阀门开度最小化为目标控制每一吸气阶段时第一阀门和第二阀门的开度。

第二种控制方式具体可以按如下方式实施：

在目标对象的第一次呼吸过程结束后，也就是经过一次完整的吸气阶段和呼气阶段之后，控制器按第一次呼吸过程中通过前述传感器获得的各项呼吸***指标，计算得到第一次呼吸过程的单次呼吸耗氧量(不妨记为第一耗氧量)；

在第二次呼吸过程的吸气阶段，控制器按预设的调整步长下调第一阀门的开度，并且根据第一阀门的开度下调的幅度，对应上调第二阀门的开度，使得整个吸气阶段内混合器提供给呼吸器的混合气体体积基本不变，且氧气瓶供给给混合器的氧气体积降低；

在第二次呼吸过程结束，也就是第二次呼吸过程的呼气阶段结束时，控制器按第二次呼吸过程中通过前述传感器获得的各项呼吸***指标，计算得到第二次呼吸过程的单次呼吸耗氧量(不妨记为第二耗氧量)；

控制器比对第一耗氧量和第二耗氧量；

如果第一耗氧量大于第二耗氧量，说明第二次呼吸过程中下调第一阀门的开度可能导致对目标对象供氧不足，这种情况下，控制器可以从第三次呼吸过程的吸气阶段开始，将第一阀门的开度回调至下调前的开度，也就是回调为第一次呼吸过程中吸气阶段时第一阀门的开度，并且在后续预设的保持时长内，例如在此后的1小时内保持该开度；

经过保持时长后，控制器可以再次按第二次呼吸过程的调整方式尝试下调第一阀门的开度以减少氧气瓶输出的氧气体积；

相对的，如果第二次呼吸过程结束，控制器比对发现第一耗氧量小于或等于第二耗氧量，说明第二次呼吸过程中下调第一阀门的开度不会导致对目标对象供氧不足，这种情况下，控制器可以在第三次呼吸过程的吸气阶段中，再次按预设的调整步长下调第一阀门的开度，并且再次根据第一阀门的开度下调的幅度，对应上调第二阀门的开度；

此后，如果第二耗氧量仍小于或等于第三耗氧量(即第三次呼吸过程的单次呼吸耗氧量)，那么在第四次呼吸过程中继续按上述方式下调第一阀门开度且上调第二阀门开度，直至发现某次下调后单次呼吸耗氧量下降为止。

上述实施方式中，第一次呼吸过程、第二次呼吸过程等描述仅用于区分上述实施过程中多次呼吸过程的先后顺序，在实际应用场景中，第一次呼吸过程、第二次呼吸过程等描述可以指代目标对象使用供氧装置期间连续的任意多次呼吸过程。

通过上述实施方式，控制器能够在确保满足目标对象每次呼吸的氧气需求的前提下，尽可能降低氧气瓶输出的氧气体积，从而减少氧气瓶中存储的氧气的消耗。

可选的，本实施例的装置还包括图1所示的压强传感器12和输出模组13，压强传感器设置于氧气瓶内。

这种情况下，控制器还用于：

通过压强传感器检测氧气瓶的瓶内压强；

记录预设的生理周期内目标对象每次呼吸过程的氧气瓶供给量；

根据瓶内压强和生理周期内每次呼吸过程的氧气瓶供给量，计算氧气瓶的预计用尽时刻并通过输出模组输出预计用尽时刻。

控制器获得氧气瓶的瓶内压强后，可以根据瓶内压强，供氧装置所处环境的大气压(可以是预设的标准大气压)以及氧气瓶的容量，计算得到氧气瓶内当前存储的氧气在标准大气压下的体积(记为剩余氧气体积)。

然后，控制器用剩余氧气体积除以平均氧气瓶供给量，计算得到氧气瓶内当前存储的氧气还能支持的呼吸次数，也就是计算出氧气瓶内当前存储的氧气还能满足目标对象呼吸多少次，再根据呼吸次数和平均呼吸时长计算得到氧气瓶内当前存储的氧气的预计用尽时长，也就是计算出氧气瓶内当前存储的氧气还有多长时间会用尽，最后将当前时刻加上预计用尽时长，就得到预计用尽时刻。

其中，平均氧气瓶供给量可以根据生理周期内目标对象每次呼吸过程的氧气瓶供给量计算得到。生理周期，可以是目标对象一次从夜间睡眠中苏醒的时刻，到下一次从夜间睡眠中苏醒的时刻之间的周期，例如，目标对象在日期D1的时刻T0从夜间睡眠中苏醒，在D1的时刻T1进入夜间睡眠，在次日(也就是日期D2)的时刻T2再次从夜间睡眠中苏醒，那么日期D1的时刻T0到日期D2的时刻T2之间的这段时间可以视为目标对象的一个生理周期。

目标对象处于夜间睡眠状态还是苏醒状态可以通过目标对象佩戴的可穿戴设备(例如手环)检测得到，具体检测方式参见相关现有技术，不再赘述。

控制器可以在一个生理周期内，针对期间每一次呼吸过程，根据第一阀门的开度检测出每一次呼吸过程的吸气阶段中氧气瓶供给量，也就是检测中期间每一次呼吸过程中氧气瓶向混合器提供多少体积的氧气，最后，将这期间发生的每一次呼吸过程的氧气瓶供给量累加，得到该生理周期内的总氧气瓶供给量，用总氧气瓶供给量除以生理周期内发生的呼吸过程总次数，得到平均氧气瓶供给量。

平均呼吸时长的计算方式可以是，控制器将一个生理周期的总时长除以生理周期内发生的呼吸过程总次数，得到平均呼吸时长。

这里的输出模组，可以是显示屏或麦克风，对应的，通过输出模组输出预计用尽时刻，可以包括在显示屏显示预计用尽时刻，用麦克风播报预计用尽时刻。

输出模组和控制器通信连接。

可选的，控制器还用于：

根据单次呼吸耗氧量、第一流速信息和第一浓度信息计算得到目标对象的第二氧气利用率；

在第二氧气利用率低于预设的氧气利用率阈值时，通过输出模组输出提示信息。

控制器可以将第一流速信息、第一截面积和吸气时长相乘得到吸入气体体积，然后哦将吸入气体体积和第一浓度信息相乘得到吸入氧气体积，最后用单次呼吸耗氧量除以吸入氧气体积，得到的比值作为第二氧气利用率。

第二氧气利用率反映了一次呼吸过程中，目标对象实际消耗的(即吸入肺部后实际被肺部吸收的)氧气的体积相对于吸入的氧气体积的比值，也就是这一次呼吸过程中目标对象真实的氧气利用率。

氧气利用率阈值可以是一个预设的阈值，其具体数值可以根据实际情况，例如根据使用供氧装置前目标对象的肺功能设定，不做限定。

氧气利用率阈值可以理解为，肺功能没有减弱的情况下，目标对象呼吸时最低的氧气利用率，换言之，如果目标对象实际的氧气利用率低于氧气利用率阈值，则可以认为目标对象的肺功能相比于使用供氧装置之前减弱。

提示信息可以通过显示屏显示或者通过麦克风播放。

该提示信息的内容不限，只要能够提示相关的医护人员目标对象的肺功能减弱即可。

本实施例的有益效果在于，能够通过单次呼吸耗氧量辅助监测目标对象的肺功能，在发现肺功能减弱的风险时及时输入相关的提示信息。

在一些可选的实施例中，控制器计算出第二氧气利用率后，可以将根据实测的信息计算出的第二氧气利用率和预设的第一氧气利用率进行比对，如果两者不一致，可以将预设的第一氧气利用率更新为根据实测信息计算的第二氧气利用率。

示例性的，第一氧气利用率被预设为30％，控制器按上述方式计算出的第二氧气利用率为26％，则可以认为预设的30％的氧气利用率不准确，此时可以将第一氧气利用率更新为26％。

本申请任一实施例中所用的气体体积，均可以理解为气体在标准大气压下的体积。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种根据呼吸***指标供氧的供氧装置，其特征在于，包括：

呼吸器，氧气瓶，第一氧气浓度传感器，第二氧气浓度传感器，第一流速传感器，第二流速传感器，控制器，混合器，第一阀门和第二阀门；

所述呼吸器具有进气口和出气口，所述呼吸器用于将从所述进气口输入的混合气体输送给目标对象的呼吸道，并将所述目标对象呼出的气体从所述出气口排出；

所述混合器具有第一进气口、第二进气口和出气口，所述第一进气口通过所述第一阀门连通至所述氧气瓶，所述第二进气口通过所述第二阀门连通大气环境，所述混合器的出气口和所述呼吸器的进气口连接；

所述第一氧气浓度传感器和所述第一流速传感器设置于所述呼吸器的进气口；

所述第二氧气浓度传感器和所述第二流速传感器设置于所述呼吸器的出气口；

所述控制器用于根据所述第一氧气浓度传感器、所述第一流速传感器、所述第二氧气浓度传感器和所述第二流速传感器提供的信息控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度，具体用于：

获得所述目标对象吸气阶段时所述第一氧气浓度传感器和所述第一流速传感器提供的第一浓度信息和第一流速信息，以及所述目标对象呼气阶段时所述第二氧气浓度传感器和所述第二流速传感器提供的第二浓度信息和第二流速信息；

根据所述第一浓度信息、所述第一流速信息、所述第二浓度信息、所述第二流速信息、吸气时长和呼气时长，确定所述目标对象的单次呼吸耗氧量，所述吸气时长为所述吸气阶段的持续时长，所述呼气时长为所述呼气阶段的持续时长；

至少根据所述单次呼吸耗氧量控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度，使所述混合器输出的混合气体的含氧量和所述单次呼吸耗氧量匹配。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器至少根据所述单次呼吸耗氧量控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度时，具体用于：

根据所述第一流速信息计算得到吸入气体体积；

根据所述单次呼吸耗氧量和预设的第一氧气利用率计算得到目标含氧量；

根据所述目标含氧量、所述吸入气体体积和环境氧浓度计算得到空气供给量和氧气瓶供给量；

根据所述氧气瓶供给量控制所述第一阀门的开度，并根据所述空气供给量控制所述第二阀门的开度。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三氧气浓度传感器，所述第三氧气浓度传感器和所述大气环境接触，所述控制器还用于：

按预设的检测周期通过所述第三氧气浓度传感器定期检测并更新大气环境的环境氧浓度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器至少根据所述单次呼吸耗氧量控制所述第一阀门和所述第二阀门的开度时，具体用于：

在控制所述单次呼吸耗氧量不变的前提下，以所述第一阀门开度最小化为目标控制每一吸气阶段时所述第一阀门和所述第二阀门的开度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括压强传感器和输出模组，所述压强传感器设置于所述氧气瓶内：

所述控制器还用于：

通过所述压强传感器检测所述氧气瓶的瓶内压强；

记录预设的生理周期内所述目标对象每次呼吸过程的氧气瓶供给量；

根据所述瓶内压强和所述生理周期内每次呼吸过程的氧气瓶供给量，计算所述氧气瓶的预计用尽时刻并通过所述输出模组输出所述预计用尽时刻。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于：

根据所述单次呼吸耗氧量、所述第一流速信息和所述第一浓度信息计算得到所述目标对象的第二氧气利用率；

在所述第二氧气利用率低于预设的氧气利用率阈值时，通过所述输出模组输出提示信息。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述目标对象胸腔皮肤表面；

所述控制器还用于：

根据所述位移传感器提供的位移信号确定吸气时长和呼气时长。