[发明专利]一种适用于慢阻肺监控的呼吸力学参数检测装置及方法

权利要求书

1.一种适用于慢阻肺监控的呼吸力学参数检测装置，包括可实现气体流量、压力监测的信号采集模块，微处理单元，以及装设有软件分析模块的移动终端设备，其特征在于：所述的信号采集模块接入受检者气路，连续采集受检者的口端压力及流量信号，并将口端压力及流量信号传输至微处理单元，进行信号预处理，预处理后的口端压力及流量信号发送至移动终端设备，由软件分析模块通过约束优化的方法实现基于分段式用力呼吸模型的呼吸力学参数估计，得到每个呼吸周期中吸气相与呼气相对应的气道阻力系数及一个呼吸周期中的顺应性；

所述的分段式用力呼吸模型采用非线性的方式描述一个呼吸周期中呼吸力学现象，分别设置吸气相气道阻力系数与呼气相气道阻力系数，其形式为P(t)＝R_inF(t)+E∫F(t)dt+P_mus(t)，P(t)＝R_exF(t)+E∫F(t)dt+P_mus(t)，其中P(t)为信号采集模块得到的口端气体压力变化，P_mus(t)为用力呼吸时呼吸肌群作用的等效压力，F(t)为信号采集模块得到的口端气体流量，R_in为吸气相气道阻力系数，R_ex为呼气相气道阻力系数，E为一个呼吸周期中的顺应性。

2.如权利要求1所述的适用于慢阻肺监控的呼吸力学参数检测装置，其特征在于：所述的预处理后的口端压力及流量信号通过蓝牙通讯模块发送至移动终端设备。

3.一种采用权利要求1-2中任意一项所述装置进行呼吸力学参数检测的方法，其特征在于：用力呼吸时一个呼吸周期内呼吸肌群作用的等效压力P_mus(t)采用有界双拐点连续曲线描述，在一个呼吸周期开始的t₀时刻P_mus(t₀)＝0，在吸气阶段P_mus(t)单调下降在t_m+t₀时刻达到拐点-a₁，即P_mus(t_m+t₀)＝-a₁，然后单调上升在t_p+t₀时刻P_mus(t_p+t₀)＝0，而后继续单调上升在t_q+t₀时刻达到另一拐点a₂，即P_mus(t_q+t₀)＝a₂，然后单调下降在t_s+t₀时刻P_mus(t_s+t₀)＝0。

4.如权利要求3所述的呼吸力学参数检测的方法，其特征在于：通过约束优化的方法实现基于分段式用力呼吸模型的呼吸力学参数估计，所述的约束优化的方法是指呼吸力学参数是通过在有约束条件下使得代价方程最小的优化方法估计得到，代价方程的具体形式为：

约束条件为：

-a₁≤P_mus(t_k+1)-P_mus(t_k)≤0,k＝1,2,...,m-1，

0≤P_mus(t_k+1)-P_mus(t_k)≤a₁+a₂,k＝m,m+1,...,q-1，

-a₂≤P_mus(t_k+1)-P_mus(t_k)≤0,k＝q,q+1,...,s-1，

P_mus(t_k+1)-P_mus(t_k)＝0,k＝s,s+1,...,N-1，

0≤R_in≤100，

0≤R_ex≤100，

0≤E≤100，

-30≤P_mus(t_k)≤30，

以上公式中，k表示一个等间隔采样周期内的采样计数，N代表一个周期结束时的采样计数；

约束条件描述了正常生理参数的范围，保证参数估计具有生理意义，其中a₁和a₂表示自主用力呼吸的等效压力值，是基于大量样本实验得到的。