一种基于反馈的脉冲式供氧控制装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于反馈的脉冲式供氧控制装置、方法及系统，可以实现脉搏波的采集与血氧饱和度的精确计算，从而反馈控制输出合适的氧浓度，同时由脉搏波，呼吸气路压力同步提取出双重呼吸信号，吸气时打开电磁阀，呼气时关闭电磁阀，实现脉冲式供氧的功能，提升了系统的可靠性，减小了临床使用过程中对患者产生的风险，一定程度上提高了出氧浓度的自适应性，节约了氧气的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反馈的脉冲式供氧控制装置、方法及系统
本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种基于反馈的脉冲式供氧控制方法及系统。
技术介绍
氧气是人类活动必需的物质，是人类生命的基本要素。研究表明，在人体的新陈代谢过程中，能量是在氧与各种营养物质结合后的氧化过程中产生的，所以氧是人体生命活动的重要保障。目前医用制氧主要采用PSA和VPSA的方法，通常采用双吸附塔型结构，循环实现吸附和解吸的过程，不断的将空气中的氮气分离，将氧气存储至储气罐中。指夹式血氧仪将患者的实时血氧饱和度值反馈至主控制单元，主控制单元调整输出合适的氧浓度和流量，在持续供氧模式下，电磁阀持续打开；在脉冲供氧模式下，电磁阀根据控制信号打开或关闭控制氧气输出。现有的技术，已经基本实现了氮气、氧气的分离，能够实现对出氧浓度的控制。将血氧仪集成在小型制氧机中，根据血氧饱和度的值反馈调节出氧浓度，仅实现了持续性通气的功能，并不能很好的顺应患者的呼吸；具有脉冲供氧功能的制氧系统，大多是根据气道中的正负压力或二氧化碳的浓度控制电磁阀的开通与关断，很少根据患者的血氧饱和度真实情况给出相应的出氧浓度控制，需要手动设置出氧浓度，同时，单纯使用气道压力和二氧化碳浓度的趋势识别呼吸，可能存在一些误差。
技术实现思路
因此，为了克服现有的供氧控制方法不能根据患者的真实情况适应的提供氧的缺陷，本专利技术提供一种基于反馈的脉冲式供氧控制方法及系统，可以实现脉搏波的采集与血氧饱和度和呼吸信号的精确计算，基于两者的反馈为患者进行脉冲式的适应供氧。<br>为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种基于反馈的脉冲式供氧控制装置，包括:脉搏氧采集单元、呼吸气道压力采集单元、主控单元、制氧装置，其中：脉搏氧采集单元，包括光电驱动电路与第一信号处理单元，光电驱动电路驱动指夹式探头交替工作采集双路脉搏波信号，第一信号处理单元对双路脉搏波信号进行可调增益放大，得到高信噪比的双路脉搏波信号；呼吸气道压力采集单元，包括压力传感器与第二信号处理单元，压力传感器采集气道内压力信号，第二信号处理单元对压力信号进行仪表放大采样后，得到呼吸波形信号；制氧装置，包括：四通阀、过滤器、空气压缩机、减压器、吸附塔、电磁阀、单向阀及储氧罐，空气压缩机抽取经过过滤器过滤后的空气至设定压力值，并经过四通阀进入吸附塔中进行吸附，氮气被吸附后，打开单向阀使氧气进入储气罐中储存，通过电磁阀来控制氧浓度和氧流量，减压器用来释放氮气；主控单元，用于在系统上电后，先控制系统自检，后控制制氧装置的压缩机抽取空气进入吸附塔中进行循环的吸附、解吸，分离氧气并储存于储氧罐中，再控制脉搏氧采集单元和呼吸气道压力采集单元开始工作，提取双路脉搏波信号中的血氧饱和度信号，以及对一路脉搏波信号进行处理与气道压力同步获取呼吸信号；根据血氧饱和度信号、呼吸信号，反馈调节制氧装置以提供适应的氧浓度和/或氧流量，在识别到呼吸信号处于波峰时，打开电磁阀进行供氧，识别到呼吸信号处于波谷时关闭电磁阀。优选地，氧浓度的调节过程包括：根据脉搏氧采集单元监测的患者血氧饱和度与预设正常血氧饱和度进行比对，若低于正常值，则增大压缩机的输出，使吸附塔中的压力值上升，提高变压吸附过程中分子筛的氮氧吸附比，更好的分离氮气和氧气，提高出氧浓度；若高于正常值，则减小压缩机输出，使吸附塔中的压力值下降，降低变压吸附过程中分子筛的氮氧吸附比，使氮气氧气分离不彻底，降低出氧浓度。优选地，氧流量的调节依靠电磁阀的开通频率，通过设定的氧流量值，在供氧过程中，调节电磁阀的间歇性开通关断，若实际流量低于预设流量，则提高电磁阀开通占空比；若实际流量高于预设流量，则降低电磁阀开通占空比。优选地，所述的基于反馈的脉冲式供氧控制装置，还包括：电源单元，用于为脉搏氧采集单元、呼吸气道压力采集单元、主控单元供电，其中，脉搏氧采集单元与主控制单元集成在一块板卡上。第二方面，本专利技术实施例提供基于反馈的脉冲式供氧控制方法，包括：获取患者的双路脉搏波信号和呼吸气道压力信号；根据双路脉搏波信号获取血氧饱和度，并对其中一路脉搏波信号处理后与气道压力同步获取呼吸信号；根据血氧饱和度信号、呼吸信号提供适应的氧浓度和/或氧流量，在识别到呼吸波形信号是吸气过程时，为患者供氧。优选地，所述根据血氧饱和度信号、呼吸信号提供适应的氧浓度和/或氧流量的过程，包括：将实时监测的患者血氧饱和度与预设正常血氧饱和度进行比对，若低于正常值则提高氧浓度或氧流量，当高于正常值时，则降低氧浓度和/或氧流量。优选地，所述根据双路脉搏波信号获取血氧饱和度，并对其中一路脉搏波信号处理后与气道压力同步获取呼吸信号的过程，包括：基于双路脉搏波信号根据朗伯比尔定律，计算相应的血氧饱和度值；采用EMD算法对低通滤波后的一路脉搏波信号进行分解得到多个分量，根据呼吸信号的所在频率，对将相关性较高的分量进行重构得到大致的呼吸信号，并与气道压力同步获取呼吸信号。第三方面，本专利技术实施例提供的基于反馈的脉冲式供氧控制系统，包括：患者检测信号获取模块，用于获取患者的双路脉搏波信号和呼吸气道压力信号；脉搏波信号处理模块，用于根据双路脉搏波信号获取血氧饱和度，并对其中一路脉搏波信号处理后与气道压力同步获取呼吸信号；供氧控制模块，用于根据血氧饱和度信号、呼吸信号提供适应的氧浓度和/或氧流量，在识别到呼吸波形信号是吸气过程时，为患者供氧。第四方面，本专利技术实施例提供一种控制终端，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本专利技术实施例第二方面所述的方法。第五方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行第二方面所述的方法。本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术实施例提供的基于反馈的脉冲式供氧控制装置、方法及系统，可以实现脉搏波的采集与血氧饱和度的精确计算，从而反馈控制输出合适的氧浓度，同时由脉搏波，呼吸气路压力同步提取出双重呼吸信号，吸气时打开电磁阀，呼气时关闭电磁阀，实现脉冲式供氧的功能，提升了系统的可靠性，减小了临床使用过程中对患者产生的风险，一定程度上提高了出氧浓度的自适应性，节约了氧气的损耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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为本专利技术实施例中提供的基于反馈的脉冲式供氧控制装置的一个示例的模块组成图；图2为本专利技术实施例中提供的呼吸波形信号的示意图；图3为本专利技术实施例中提供的制氧装置的组成图；图4为本专利技术实施例中提供的在线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于反馈的脉冲式供氧控制装置，其特征在于，包括:脉搏氧采集单元、呼吸气道压力采集单元、主控单元、制氧装置，其中：/n脉搏氧采集单元，包括光电驱动电路与第一信号处理单元，光电驱动电路驱动指夹式探头交替工作采集双路脉搏波信号，第一信号处理单元对双路脉搏波信号进行可调增益放大，得到高信噪比的双路脉搏波信号；/n呼吸气道压力采集单元，包括压力传感器与第二信号处理单元，压力传感器采集气道内压力信号，第二信号处理单元对压力信号进行仪表放大采样后，得到呼吸波形信号；/n制氧装置，包括：四通阀、过滤器、空气压缩机、减压器、吸附塔、电磁阀、单向阀及储氧罐，空气压缩机抽取经过过滤器过滤后的空气至设定压力值，并经过四通阀进入吸附塔中进行吸附，氮气被吸附后，打开单向阀使氧气进入储气罐中储存，通过电磁阀来控制氧浓度和氧流量，减压器用来释放氮气；/n主控单元，用于在系统上电后，先控制系统自检，后控制制氧装置的压缩机抽取空气进入吸附塔中进行循环的吸附、解吸，分离氧气并储存于储氧罐中，再控制脉搏氧采集单元和呼吸气道压力采集单元开始工作，提取双路脉搏波信号中的血氧饱和度信号，以及对一路脉搏波信号进行处理与气道压力同步获取呼吸信号；根据血氧饱和度信号、呼吸信号，反馈调节制氧装置以提供适应的氧浓度和/或氧流量，在识别到呼吸信号处于波峰时，打开电磁阀进行供氧，识别到呼吸信号处于波谷时关闭电磁阀。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于反馈的脉冲式供氧控制装置，其特征在于，包括:脉搏氧采集单元、呼吸气道压力采集单元、主控单元、制氧装置，其中：
脉搏氧采集单元，包括光电驱动电路与第一信号处理单元，光电驱动电路驱动指夹式探头交替工作采集双路脉搏波信号，第一信号处理单元对双路脉搏波信号进行可调增益放大，得到高信噪比的双路脉搏波信号；
呼吸气道压力采集单元，包括压力传感器与第二信号处理单元，压力传感器采集气道内压力信号，第二信号处理单元对压力信号进行仪表放大采样后，得到呼吸波形信号；
制氧装置，包括：四通阀、过滤器、空气压缩机、减压器、吸附塔、电磁阀、单向阀及储氧罐，空气压缩机抽取经过过滤器过滤后的空气至设定压力值，并经过四通阀进入吸附塔中进行吸附，氮气被吸附后，打开单向阀使氧气进入储气罐中储存，通过电磁阀来控制氧浓度和氧流量，减压器用来释放氮气；
主控单元，用于在系统上电后，先控制系统自检，后控制制氧装置的压缩机抽取空气进入吸附塔中进行循环的吸附、解吸，分离氧气并储存于储氧罐中，再控制脉搏氧采集单元和呼吸气道压力采集单元开始工作，提取双路脉搏波信号中的血氧饱和度信号，以及对一路脉搏波信号进行处理与气道压力同步获取呼吸信号；根据血氧饱和度信号、呼吸信号，反馈调节制氧装置以提供适应的氧浓度和/或氧流量，在识别到呼吸信号处于波峰时，打开电磁阀进行供氧，识别到呼吸信号处于波谷时关闭电磁阀。


2.根据权利要求1所述的基于反馈的脉冲式供氧控制装置，其特征在于，氧浓度的调节过程包括：根据脉搏氧采集单元监测的患者血氧饱和度与预设正常血氧饱和度进行比对，若低于正常值，则增大压缩机的输出，使吸附塔中的压力值上升，提高变压吸附过程中分子筛的氮氧吸附比，更好的分离氮气和氧气，提高出氧浓度；若高于正常值，则减小压缩机输出，使吸附塔中的压力值下降，降低变压吸附过程中分子筛的氮氧吸附比，使氮气氧气分离不彻底，降低出氧浓度。


3.根据权利要求2所述的基于反馈的脉冲式供氧控制装置，其特征在于，氧流量的调节依靠电磁阀的开通频率，通过设定的氧流量值，在供氧过程中，调节电磁阀的间歇性开通关断，若实际流量低于预设流量，则提高电磁阀开通占空比；若实际流量高于预设流量，则降低电磁阀开通占空比。


4.根据权利要求1所述的基于反馈的脉冲式供氧控制装置，其特征在于，还包括：电源单元，用于为脉搏氧采集单...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶继伦，朱子孚，金浩，叶钊辉，
申请(专利权)人：深圳大学，湖南泰瑞医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44