專利名稱：一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧氣供應(yīng)領(lǐng)域，涉及脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法。
背景技術(shù)：
脈沖供氧是近年開展的一種新的供氧方法，它可以實(shí)現(xiàn)吸氣期自動(dòng) 送氧，呼氣期自動(dòng)停止送氧。首先脈沖吸氧僅在病人的吸氣初期噴氧， 絕不會(huì)發(fā)生病人呼氣時(shí)鼻導(dǎo)管供氧的"對(duì)沖現(xiàn)象"。其次，脈沖吸氧保證 了病人吸氧末期不再吸入無(wú)效的干燥氣體，供氧時(shí)不再需要施加濕化瓶， 保護(hù)了呼吸道，病人不易招致感染。
但是，在以往的脈沖供氧技術(shù)中始終存在一些技術(shù)缺陷，即呼吸狀 態(tài)探測(cè)的準(zhǔn)確度問(wèn)題。如何能夠更準(zhǔn)確的探測(cè)出呼吸狀態(tài)，保證使用者 在每次呼吸時(shí)都能得到氧氣，而且避免出現(xiàn)漏噴(使用者吸氣時(shí)未提供 氧氣)或連噴(在一次呼吸周期里多次提供氧氣)現(xiàn)象，是供氧技術(shù)需 要解決的首要問(wèn)題。
在實(shí)際的呼吸探測(cè)中，需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題或環(huán)節(jié)
(1) 如何判斷是吸氣狀態(tài)還是呼氣狀態(tài)。
(2) 如何消除漏噴或連噴現(xiàn)象。
(3) 噴出氧氣后的滯后探測(cè)時(shí)間在每次為吸氣提供氧氣結(jié)束后，呼吸 探測(cè)要關(guān)閉一段時(shí)間，目的是避免由呼氣造成的壓差波動(dòng)而錯(cuò)誤的噴出 氧氣，從而減少氧量的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了能夠更準(zhǔn)確的探測(cè)出呼吸狀態(tài)，保證使用者在每 次呼吸時(shí)都能得到氧氣，而且避免出現(xiàn)漏噴(使用者吸氣時(shí)未提供氧氣) 或連噴(在一次呼吸周期里多次提供氧氣)現(xiàn)象。人體呼吸壓力變化波形如圖2所示。從圖2中可以看出，每次吸氣 時(shí)壓力呈一種負(fù)壓狀態(tài)，即在水平基準(zhǔn)壓之下；而呼氣時(shí)壓力則呈現(xiàn)一 種正壓狀態(tài)，即在水平基準(zhǔn)壓之上。吸氣時(shí)的壓力幅度變化要低于呼氣 時(shí)的壓力幅度變化，而且一個(gè)呼吸周期內(nèi)吸氣時(shí)間要短于呼氣時(shí)間，一 個(gè)呼吸周期大約持續(xù)2-4秒。
不同人群的呼吸壓力變化幅度不同，整體特征如下男性呼吸正負(fù) 壓變化幅度大于女性呼吸正負(fù)壓變化幅度；年輕者呼吸正負(fù)壓變化幅度 大于年老者呼吸正負(fù)壓變化幅度；正常人呼吸正負(fù)壓變化幅度大于病患 者呼吸正負(fù)壓變化幅度。
本發(fā)明方法的呼吸探測(cè)原理基于呼吸生理學(xué)。不同性別，年齡，身 體狀況的人呼吸的頻率以及幅度是不同的，為了更好的探測(cè)呼吸狀態(tài)， 必須要研究不同人群的呼吸波形，從中找到適合所有人群的供氧控制方 法。
一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法。通過(guò)壓力傳感器探測(cè)呼吸壓 力，采用三點(diǎn)壓力探測(cè)法判斷呼吸狀態(tài)，同時(shí)將壓力探測(cè)滯后法和呼吸 經(jīng)驗(yàn)判斷法作為輔助方法進(jìn)行校正，提高判斷呼吸狀態(tài)的準(zhǔn)確性。供氧 頻率完全由呼吸者決定，消除了氧氣的漏噴、連噴現(xiàn)象。
三點(diǎn)壓力探測(cè)法是壓力傳感器每隔一定時(shí)間探測(cè)一次呼吸壓力， 主控芯片將記錄壓力傳感器探測(cè)到的壓力值。按探測(cè)時(shí)間先后排序，設(shè) 最近探測(cè)到的三個(gè)壓力值分別為P1， P2， P3，其中P3為最新探測(cè)的壓 力數(shù)據(jù)。當(dāng)三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的壓力值滿足P1>P2>P3即曲線斜率為負(fù)時(shí)，判 定為吸氣待定狀態(tài)。從圖2上可以明顯看出， 一個(gè)呼吸周期內(nèi)曲線斜率為負(fù)值的情況出現(xiàn)了兩次，分別為吸氣過(guò)程初期以及呼氣過(guò)程末期。為
了區(qū)別吸氣狀態(tài)和非吸氣狀態(tài)，當(dāng)滿足P^P2〉P3條件時(shí)，附加判斷P1， P2， P3是否低于基準(zhǔn)壓力P0，若三點(diǎn)壓力值均低于PO，則認(rèn)為呼吸過(guò) 程處于吸氣狀態(tài)；若三點(diǎn)中任有一點(diǎn)壓力值高于PO，則認(rèn)為呼吸過(guò)程處 于非吸氣狀態(tài)。
本發(fā)明硬件電路部分包括壓力傳感器1探測(cè)電路，信號(hào)放大電路2， 模數(shù)轉(zhuǎn)換3，穩(wěn)壓電路4，報(bào)警電路6以及主控芯片5。根據(jù)圖l，壓力 傳感器1輸出的電壓信號(hào)通過(guò)一個(gè)比例放大電路2進(jìn)行信號(hào)放大，將放 大后的電壓信號(hào)傳給主控芯片5的模數(shù)轉(zhuǎn)換3端口，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送入主 控芯片5，主控芯片5通過(guò)呼吸狀態(tài)探測(cè)方法判斷呼吸狀態(tài)。由于需要 高精度的呼吸探測(cè)信號(hào)，所以呼吸探測(cè)信號(hào)所進(jìn)行的模數(shù)轉(zhuǎn)換需求的參 考電壓需要高度穩(wěn)定。本發(fā)明通過(guò)一個(gè)高度穩(wěn)壓電路4為模數(shù)轉(zhuǎn)換提供 了高精度的參考電壓，從而消除了因參考電壓抖動(dòng)而帶來(lái)的誤判現(xiàn)象。
在實(shí)際呼吸時(shí)，由于壓力傳感器靈敏度有限，而且呼吸管連接可能 會(huì)松動(dòng)，漏氣，傳感器可能長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法探測(cè)到使用者的呼吸狀態(tài)。 一旦 出現(xiàn)上面的情況，提供氧氣的閥門將不會(huì)打開，呼吸者將無(wú)法吸入氧氣。 基于以上情況，本發(fā)明增加了一個(gè)報(bào)警電路，當(dāng)壓力傳感器長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有 探測(cè)到呼吸信號(hào)時(shí)，蜂鳴器將會(huì)自動(dòng)報(bào)警。
為了避免呼氣造成的壓差波動(dòng)而錯(cuò)誤地噴出氧氣，本發(fā)明在每次呼吸 供氧結(jié)束后壓力傳感器都要關(guān)閉一段時(shí)間。由于每個(gè)呼吸周期只有在吸 氣最早期提供的氧氣可以被人體最佳吸收利用，所以本發(fā)明方法在一個(gè) 吸氣過(guò)程中提供一次氧氣，避免了氧氣的浪費(fèi)。所以本發(fā)明提供了另一個(gè)附加判斷方法——壓力滯后探測(cè)方法每次供氧結(jié)束后壓力傳感器1 將關(guān)閉一段時(shí)間。當(dāng)傳感器重新開啟后，將新采集的壓力值與基準(zhǔn)值進(jìn) 行比較，如果新采集壓力值高于基準(zhǔn)值則認(rèn)為吸氣已經(jīng)結(jié)束可以進(jìn)行下 次呼吸判斷；若低于基準(zhǔn)值，則認(rèn)為仍為吸氣狀態(tài)，傳感器將會(huì)繼續(xù)關(guān)
閉一段時(shí)間。通過(guò)此判斷方法，可以有效的消除連噴現(xiàn)象，大幅提高了 供氧的穩(wěn)定性，節(jié)約用氧。
本發(fā)明還包括一個(gè)呼吸經(jīng)驗(yàn)判定方法。在使用者以一定較穩(wěn)定的頻率 呼吸一段時(shí)間后，記錄下使用者穩(wěn)定的呼吸頻率，在使用者以較穩(wěn)定的 頻率進(jìn)行呼吸一定時(shí)間后，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄⒈粏⒂?。程序?huì)根據(jù)使用者之前 的吸氣時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行判斷， 一旦兩次吸氣時(shí)間間隔與之前間隔明顯有 差別時(shí)，主控芯片會(huì)按照以往頻率進(jìn)行供氧。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)使用者呼吸 頻率與以往頻率不符時(shí)，舊的頻率將會(huì)被新的穩(wěn)定頻率所取代，從而保 證正常供氧。
本發(fā)明為自動(dòng)報(bào)警電路提供了一種呼吸探測(cè)報(bào)警方法當(dāng)使用者的 呼吸壓力長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有被傳感器探測(cè)到時(shí)，即壓力傳感器探測(cè)壓力長(zhǎng)時(shí)間 處于一個(gè)定值，此時(shí)蜂鳴器將會(huì)報(bào)警，以便使用者查找原因及時(shí)做出處 理。


圖1是一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法的電路框圖； 圖2是人體呼吸壓力波形示意圖； 圖3是三點(diǎn)壓力探測(cè)法軟件流程圖； 圖4是壓力滯后探測(cè)法軟件流程圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過(guò)壓力傳感器探測(cè)使用者的呼吸壓力，當(dāng)使用者呼吸時(shí)， 管內(nèi)的壓力會(huì)發(fā)生變化，吸氣時(shí)壓力傳感器探測(cè)到負(fù)壓，呼氣時(shí)壓力傳 感器探測(cè)到正壓。壓力傳感器的壓力信號(hào)以電壓形式從管腳輸出，電壓 的變化對(duì)應(yīng)著呼吸壓力的變化。
根據(jù)圖l，本發(fā)明硬件電路部分包括壓力傳感器l探測(cè)電路，信號(hào)
放大電路2，模數(shù)轉(zhuǎn)換3，穩(wěn)壓電路4，報(bào)警電路6以及主控芯片5;
考慮到測(cè)量精度，壓力傳感器1輸出的信號(hào)通過(guò)比例放大電路2進(jìn) 行信號(hào)放大，將放大后的電壓信號(hào)傳給主控芯片5的模數(shù)轉(zhuǎn)換3端口， 經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送入主控芯片5，主控芯片5通過(guò)呼吸狀態(tài)探測(cè)方法判斷呼 吸狀態(tài)。
由于需要高精度的呼吸探測(cè)信號(hào)，所以呼吸探測(cè)信號(hào)所進(jìn)行的模數(shù) 轉(zhuǎn)換需求的參考電壓需要高度穩(wěn)定。本發(fā)明通過(guò)一個(gè)高度穩(wěn)壓電路4為 模數(shù)轉(zhuǎn)換提供了高精度的參考電壓，從而消除了因參考電壓抖動(dòng)而帶來(lái) 的誤判斷現(xiàn)象。
硬件電路中還增加了一個(gè)報(bào)警電路6，當(dāng)壓力傳感器長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有探測(cè)
到呼吸信號(hào)時(shí)，蜂鳴器將會(huì)自動(dòng)報(bào)警。
圖3、圖4分別為三點(diǎn)壓力探測(cè)法和壓力滯后探測(cè)法的框圖。
權(quán)利要求
1. 一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法，其特征是通過(guò)壓力傳感器探測(cè)呼吸壓力，采用三點(diǎn)壓力探測(cè)法判斷呼吸狀態(tài)，同時(shí)將壓力探測(cè)滯后法和呼吸經(jīng)驗(yàn)判斷法作為輔助方法進(jìn)行校正，提高判斷呼吸狀態(tài)的準(zhǔn)確性；三點(diǎn)壓力探測(cè)法是壓力傳感器每隔一定時(shí)間探測(cè)一次呼吸壓力，主控芯片將記錄壓力傳感器探測(cè)到的壓力值；按探測(cè)時(shí)間先后排序，設(shè)最近探測(cè)到的三個(gè)壓力值分別為P1，P2，P3，其中P3為最新探測(cè)的壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的壓力值滿足P1>P2>P3即曲線斜率為負(fù)時(shí)，判定為吸氣待定狀態(tài)；吸氣過(guò)程初期以及呼氣過(guò)程末期；為了區(qū)別吸氣狀態(tài)和非吸氣狀態(tài)，當(dāng)滿足P1>P2>P3條件時(shí)，附加判斷P1，P2，P3是否低于基準(zhǔn)壓力P0，若三點(diǎn)壓力值均低于P0，則認(rèn)為呼吸過(guò)程處于吸氣狀態(tài)；若三點(diǎn)中任有一點(diǎn)壓力值高于P0，則認(rèn)為呼吸過(guò)程處于非吸氣狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法，其特征 是每次呼吸供氧結(jié)束后壓力傳感器都要關(guān)閉一段時(shí)間，在一個(gè)吸氣過(guò)程 中提供一次氧氣；作為另一個(gè)附加判斷方法——壓力滯后探測(cè)方法每 次供氧結(jié)束后壓力傳感器將關(guān)閉一段時(shí)間。當(dāng)傳感器重新開啟后，將新 采集的壓力值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如果新采集壓力值高于基準(zhǔn)值則認(rèn)為 吸氣已經(jīng)結(jié)束進(jìn)行下次呼吸判斷；若低于基準(zhǔn)值，則認(rèn)為仍為吸氣狀態(tài)， 傳感器將會(huì)繼續(xù)關(guān)閉一段時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求1所述一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法，其特征 是呼吸經(jīng)驗(yàn)判定方法是指在使用者以穩(wěn)定的頻率呼吸一段時(shí)間后，記、 錄下使用者穩(wěn)定的呼吸頻率，在使用者以穩(wěn)定的頻率進(jìn)行呼吸一定時(shí)間 后，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄⒈粏⒂?；程序?huì)根據(jù)使用者之前的吸氣時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行 判斷， 一旦兩次吸氣時(shí)間間隔與之前間隔明顯有差別時(shí)，主控芯片會(huì)按 照以往頻率進(jìn)行供氧；當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)使用者呼吸頻率與以往頻率不符時(shí)，舊的頻率將會(huì)被新的穩(wěn)定頻率所取代，從而保證正常供氧。
4. 如權(quán)利要求1所述一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法，其特征是硬件電路部分包括壓力傳感器(1)、信號(hào)放大電路(2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(3)、穩(wěn)壓電路(4)以及主控芯片(5);壓力傳感器(1)輸出的電壓 信號(hào)通過(guò)一個(gè)信號(hào)放大電路(2)進(jìn)行信號(hào)放大，將放大后的電壓信號(hào)傳 給主控芯片(5)的模數(shù)轉(zhuǎn)換(3)端口，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送入主控芯片(5)， 主控芯片(5)通過(guò)呼吸狀態(tài)探測(cè)方法判斷呼吸狀態(tài)；通過(guò)一個(gè)高度穩(wěn)壓 電路(4)為模數(shù)轉(zhuǎn)換提供了高精度的參考電壓，從而消除了因參考電壓 抖動(dòng)而帶來(lái)的誤判現(xiàn)象。
5. 如權(quán)利要求4所述一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法，其特征 是硬件電路部分增加了一個(gè)報(bào)警電路(6)，當(dāng)壓力傳感器長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有探 測(cè)到呼吸信號(hào)時(shí)，蜂鳴器將會(huì)自動(dòng)報(bào)警。
全文摘要
本發(fā)明屬于氧氣供應(yīng)領(lǐng)域，涉及一種脈沖供氧時(shí)探測(cè)呼吸狀態(tài)的方法。其特征是通過(guò)壓力傳感器探測(cè)呼吸壓力，采用三點(diǎn)壓力探測(cè)法判斷呼吸狀態(tài)，同時(shí)將壓力探測(cè)滯后法和呼吸經(jīng)驗(yàn)判斷法作為輔助方法進(jìn)行校正，提高判斷呼吸狀態(tài)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)通過(guò)一個(gè)信號(hào)放大電路進(jìn)行信號(hào)放大，將放大后的電壓信號(hào)傳給主控芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送入主控芯片，主控芯片通過(guò)呼吸狀態(tài)探測(cè)方法判斷呼吸狀態(tài)；通過(guò)一個(gè)高度穩(wěn)壓電路為模數(shù)轉(zhuǎn)換提供了高精度的參考電壓，從而消除了因參考電壓抖動(dòng)而帶來(lái)的誤判現(xiàn)象，提高判斷呼吸狀態(tài)的準(zhǔn)確性，供氧頻率完全由呼吸者決定，消除了氧氣的漏噴、連噴現(xiàn)象。
文檔編號(hào)A61M16/00GK101543655SQ200910082790
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者侯慶文, 劉應(yīng)書, 劉文海, 輝 張, 曹永正, 李永玲, 林征宇, 鑫 金, 斌 錢 申請(qǐng)人:江蘇萬(wàn)泰科技股份有限公司;北京科技大學(xué)