可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺(01)，具體涉及對無創(chuàng)通氣過程中氣路不同點的壓力和流量同步監(jiān)控和處理實現(xiàn)漏氣的實時檢測。其系統(tǒng)包括一個可實現(xiàn)呼吸機功能的呼吸機控制系統(tǒng)，一個包含多個流量、壓力傳感器及數(shù)據采集卡的漏氣檢測模塊(02)，一個基于LabVIEW的微處理及顯示單元(03)，面罩及其固定裝置(04)，模擬氣管(05)和肺部模型(06)。通過設計流量及壓力傳感器的驅動和濾波電路，以及設計數(shù)據采集和處理算法，可實現(xiàn)多通道流量、壓力信號的同步監(jiān)控和處理。通過三種不同的氣路結構連接可實現(xiàn)三種可選的漏氣實時檢測方法，分別是基于漏氣支路流量檢測法，基于吸呼支路流量差值檢測法，以及基于面罩前后端流量差值檢測法。
【專利說明】可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺，具體涉及對無創(chuàng)通氣過程中氣路不同點的壓力和流量同步監(jiān)控和處理，通過三種不同的氣路結構連接實現(xiàn)三種可選的漏氣實時檢測方法。
【背景技術】
[0002]無創(chuàng)通氣是一種不需要建立氣管插管、氣道切開等人工氣道的機械通氣方式，對于治療有呼吸系統(tǒng)衰竭的患者是有效的輔助通氣手段。因為其具有減輕繼發(fā)肺損傷、降低通氣死亡率、舒適度高以及操作簡單靈活等優(yōu)點，目前已廣泛應用于臨床和家庭。然而漏氣是無創(chuàng)通氣不可避免的問題，包括單管路通氣時設置故意漏氣，以及使用鼻罩時經口漏氣、面罩與患者面部接觸不緊等因素引起的非故意漏氣。漏氣會使患者感到不適，降低通氣耐受性，影響吸入氧濃度，影響呼吸機觸發(fā)和切換功能，降低人機同步性能，對通氣效果帶來不良影響，甚至造成生命危險，因而漏氣問題不容忽視。如何對不可控的漏氣進行檢測及估算漏氣量是有待解決的問題。本發(fā)明搭建了一個可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺，可實現(xiàn)對漏氣的實時檢測， 通過設計數(shù)據采集和處理程序，可實現(xiàn)多通道流量、壓力信號的同步監(jiān)控和處理，通過三種不同的氣路結構連接可實現(xiàn)三種可選的漏氣檢測方法，進而實現(xiàn)漏氣的實時檢測，為漏氣量估算及補償提供一定的實驗基礎。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明是要搭建可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺，可實現(xiàn)對氣路不同位置流量和壓力信號的同步監(jiān)控和處理，通過三種不同的氣路結構連接可實現(xiàn)三種可選的漏氣實時檢測方法。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是:
[0005]可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺，包括一個呼吸機控制系統(tǒng)，一個漏氣檢測模塊，一個基于LabVIEW的微處理及顯示單元，面罩及其固定裝置，模擬氣管和肺部模型，其特征在于，所述呼吸機控制系統(tǒng)可提供不同模式、不同水平的供氣，可作為一臺呼吸機使用，所述漏氣檢測模塊包含流量、壓力傳感器及其驅動、濾波電路和數(shù)據采集卡，可實現(xiàn)多路流量和壓力信號的檢測，所述基于LabVIEW的微處理及顯示單元通過算法的設計可實現(xiàn)多通道信號的同步采集、實時顯示和處理。
[0006]進一步，上述面罩及其固定裝置經模擬氣管與肺部模型相連，肺部模型可使用夾板肺或主動肺等有一定彈性和阻力的裝置，模擬氣管與肺部模型一起模擬人體呼吸系統(tǒng)阻抗、順應性等特性。
[0007]進一步，上述漏氣檢測模塊包含多個流量、壓力傳感器及其驅動、濾波電路，包含一個數(shù)據采集卡，可用于檢測和采集無創(chuàng)通氣時氣路流量和壓力信號。
[0008]針對檢測需求，流量、壓力傳感器放置于如下氣路特征點處:
[0009]特征點1:漏氣支路中段，可檢測漏氣流量及壓力；[0010]特征點2:吸氣支路中段，可檢測吸氣流量及壓力；
[0011]特征點3:呼氣支路中段，可檢測呼氣流量及壓力；
[0012]特征點4:面罩前端并且靠近面罩的氣路處，可檢測進入面罩的氣體流量及面罩前端壓力；
[0013]特征點5:模擬氣管中段，可檢測進入肺部模型即面罩后端的氣體流量及面罩后端壓力。
[0014]進一步，上述漏氣檢測模塊通過三種不同的氣路結構連接可實現(xiàn)三種可選的漏氣實時檢測方法，分別是基于漏氣支路流量檢測法，基于吸呼支路流量差值檢測法，以及基于面罩前后端流量差值檢測法。 [0015]進一步，上述漏氣檢測模塊可將檢測到的氣路流量和壓力信號發(fā)送到基于LabVIEff的微處理及顯示單元進行信號分析和處理。
[0016]進一步,上述基于LabVIEW的微處理及顯示單元由LabVIEW編程實現(xiàn),可同步采集多通道流量、壓力信號并實時顯示和保存，可對采集的信號進行實時濾波和數(shù)值運算。
[0017]進一步,上述基于LabVIEW的微處理及顯示單元由LabVIEW編程實現(xiàn),可采集和顯示呼吸機控制系統(tǒng)給出的流量及壓力信號，并與傳感器采集到的流量及壓力信號進行對比分析，用于評價傳感器采集信號的準確性。
[0018]進一步，上述基于LabVIEW的微處理及顯示單元通過算法的設計可得到三種不同漏氣實時檢測方法檢測到的漏氣量。
[0019]進一步，上述基于LabVIEW的微處理及顯示單元可對三種不同的漏氣實時檢測方法進行對比分析，并且根據不同的應用和適用條件選擇合適的漏氣檢測方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1系統(tǒng)構成示意圖
[0021]圖2基于LabVIEW的多通道信號采集和實時處理程序流程圖
[0022]圖3基于漏氣支路流量檢測法不意圖
[0023]圖4基于吸呼支路流量差值檢測法示意圖
[0024]圖5基于面罩前后端流量差值檢測法示意圖
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖與具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0026]如圖1所示可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺包括:一個可以實現(xiàn)呼吸機功能的呼吸機控制系統(tǒng)，一個包含流量、壓力傳感器及數(shù)據采集卡的漏氣檢測模塊，一個基于LabVIEW的微處理及顯示單元，面罩及其固定裝置，模擬氣管和肺部模型。其中:
[0027](I)呼吸機控制系統(tǒng)給出容量控制或壓力控制通氣，面罩及其固定裝置經模擬氣管與肺部模型相連，肺部模型可使用夾板肺或主動肺等有一定彈性和阻力的裝置，漏氣檢測模塊包含流量、壓力傳感器及數(shù)據采集卡并且將采集到的壓力P(t)及流量F(t)發(fā)送至基于LabVIEW的微處理及顯示單元進行信號實時顯示及處理。
[0028](2)如圖2所示，基于LabVIEW的多通道信號采集和實時處理程序的流程圖，主要包括四個部分:多通道信號同步采集，信號濾波，傳感器特性曲線擬合，以及信號的數(shù)值運算及保存。
[0029](3)如圖3所示，為基于漏氣支路流量的漏氣檢測法，在氣路特征點漏氣支路中段放置流量、壓力傳感器，用于直接檢測到漏氣流量Fleak(t)和壓力，通過在一個呼吸周期內求積分/ Fleak(t)dt,即可得到一個周期的漏氣量。
[0030](4)如圖4所示，為基于吸呼支路流量差值的漏氣檢測法，分別在氣路特征點吸氣支路中段和呼氣支路中段放置流量、壓力傳感器，檢測吸氣流量F1 (t)和呼氣流量Fe(t)，吸氣壓力和呼氣壓力，通過分別在吸氣段和呼氣段求積分/ FjtMt和/ FE(t)dt，再求二者差值即可得到一個周期的 漏氣量。
[0031](5)如圖5所示，為基于面罩前后端流量差值的漏氣檢測法，分別在氣路特征點面罩前端并且靠近面罩的氣路處和模擬氣管中斷放置流量、壓力傳感器，檢測面罩前端流量4(0和后端流量FB(t)，面罩前端壓力和后端壓力，通過在吸氣段求積分/ FF(t)dt和/ Fb (t) dt，再求二者差值即可檢測到吸氣段的漏氣量。
[0032](6)基于LabVIEW的微處理及顯示單元可將采集到的呼吸機控制系統(tǒng)給出的流量及壓力信號與傳感器采集到的流量及壓力信號進行對比分析，用于評價傳感器采集信號的準確性。
[0033](7)基于LabVIEW的微處理及顯示單元可對三種不同的漏氣實時檢測方法進行對比分析，并且根據不同的應用和適用條件選擇合適的漏氣檢測方法。
【權利要求】
1.可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺(01)，包括可實現(xiàn)呼吸機功能的呼吸機控制系統(tǒng)，一個包含流量、壓力傳感器及數(shù)據采集卡的漏氣檢測模塊(02)，一個基于LabVIEW的微處理及顯示單元(03)，面罩及其固定裝置(04)，模擬氣管(05)和肺部模型(06)，其特征在于，所述基于LabVIEW的微處理及顯示單元可實現(xiàn)多通道信號的同步采集、實時顯示及處理，所述漏氣檢測模塊通過三種不同的氣路結構連接可實現(xiàn)三種可選的漏氣實時檢測方法。
2.根據權利要求1所述的可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺(01)，其特征在于，面罩及其固定裝置(04)經模擬氣管(05)與肺部模型(06)相連，肺部模型(06)可使用夾板肺或主動肺等有一定彈性和阻力的裝置，模擬氣管(05)與肺部模型(06) —起模擬人體呼吸系統(tǒng)阻抗、順應性等特性。
3.根據權利要求1所述的可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺(01)，其特征在于，所述漏氣檢測模塊(02)包含多個流量、壓力傳感器及其驅動、濾波電路，包含一個數(shù)據采集卡，可用于檢測和采集無創(chuàng)通氣時氣路流量和壓力信號。 針對檢測需求，流量、壓力傳感器放置于如下氣路特征點處: 特征點1:漏氣支路中段，可檢測漏氣流量及壓力； 特征點2:吸氣支路中段，可檢測吸氣流量及壓力； 特征點3:呼氣支路中段，可檢測呼氣流量及壓力； 特征點4:面罩前端并且 靠近面罩的氣路處，可檢測進入面罩的氣體流量及面罩前端壓力； 特征點5:模擬氣管中段，可檢測進入肺部模型即面罩后端的氣體流量及面罩后端壓力。
4.根據權利要求3所述的漏氣檢測模塊(02)，其特征在于，通過三種不同的氣路結構連接可實現(xiàn)三種可選的漏氣實時檢測方法:基于漏氣支路流量檢測法，基于吸呼支路流量差值檢測法，以及基于面罩前后端流量差值檢測法。
5.根據權利要求3所述的漏氣檢測模塊(02)，其特征在于，可將檢測到的氣路流量及壓力信號發(fā)送到基于LabVIEW的微處理及顯示單元(03)進行信號分析及處理。
6.根據權利要求1所述的可用于無創(chuàng)通氣漏氣檢測的實驗平臺(01)，其特征在于，所述基于LabVIEW的微處理及顯示單元(03)由LabVIEW編程實現(xiàn)，可同步采集多通道流量、壓力信號并實時顯示和保存，可對采集的信號進行實時濾波和數(shù)值運算。
7.根據權利要求6所述的基于LabVIEW的微處理及顯示單元(03)，其特征在于，可采集和顯示呼吸機控制系統(tǒng)給出的流量及壓力信號，并與傳感器采集到的流量及壓力信號進行對比分析，用于評價傳感器采集信號的準確性。
8.根據權利要求6所述的基于LabVIEW的微處理及顯示單元(03)，其特征在于，通過算法的設計可得到三種不同漏氣實時檢測方法檢測到的漏氣量。
9.根據權利要求6所述的基于LabVIEW的微處理及顯示單元(03)，其特征在于，可對三種不同的漏氣實時檢測方法進行對比分析，并且根據不同的應用和適用條件選擇合適的漏氣檢測方法。
【文檔編號】A61M16/00GK103977493SQ201410232944
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】喬惠婷, 張琪, 汪待發(fā), 李德玉, 裴葆青 申請人:北京航空航天大學