[发明专利]一种多参数自适应控制高流量湿化供氧装置

说明书

本发明涉及一种多参数自适应控制高流量湿化供氧装置。其包括湿化瓶、氧气进气管以及湿化氧气出气管；还包括氧气流量阀、湿化液加热装置、湿化温度传感器、血氧饱和度传感器、经皮二氧化碳分压传感器以及供氧控制器；供氧控制器根据所预设的血氧饱和度目标值、湿化温度传感器采集的湿化当前温度、血氧饱和度传感器采集的血氧饱和度当前值以及经皮二氧化碳分压传感器采集的二氧化碳分压当前值能实时调节氧气流量阀的开度、湿化液加热装置的加热功率，以使得利用湿化氧气出气管进行高流量湿化供氧时，血氧饱和度传感器所采集的血氧饱和度当前值与预设的血氧饱和度目标值匹配更为稳定和准确。本发明以适应复杂临床的供氧需求，智能化程度高。

技术领域

本发明涉及一种供氧装置，尤其是一种多参数自适应控制高流量湿化供氧装置，具体地说是一种以随机共振控制为特点的多参数自适应控制高流量湿化供氧装置。

背景技术

目前，氧疗是临床治疗各种急慢性疾病的常规治疗方案，能显著改善机体的缺氧症状，促进患者康复。临床上，常见的鼻导管吸氧通常采用开放式氧气湿化瓶，其能对氧气进行简单的加湿处理，提高氧气的湿度，经过湿化的氧气可以减小对人体呼吸道的刺激。但是这种开放式的加湿方式不能达到足够的湿度，也无法有效实现对对氧气的加热。高流量吸氧在临床上对于各种呼吸衰竭的病人具有一定的治疗作用，但是由于加温和加湿不够，因此，限制了临床上鼻导管的使用。

此外，绝大部分传统氧疗用装置和高流量吸氧装置均是针对湿化供氧进行固定参数的设置和控制，无法自适应的与病人实际生理状态匹配，更无法以病人血氧饱和度为优化目标进行调控供氧流量和温度；少数具备参数自动调整功能的供氧装置对复杂临床场景的适应性较低，难以满足实际医疗中的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多参数自适应控制高流量湿化供氧装置，其在自适应控制中引入随机共振因子，以病人血氧饱和度为优化目标进行调控供氧流量和湿化加热，能适应复杂临床的供氧需求，智能化程度高，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述多参数自适应控制高流量湿化供氧装置，包括用于盛放湿化液的湿化瓶、能将氧气通入所述湿化瓶内的氧气进气管以及能将湿化瓶内湿化后氧气输出的湿化氧气出气管；还包括能调节经由氧气进气管进入湿化瓶内氧气流量的氧气流量阀、能对湿化瓶内湿化液进行加热的湿化液加热装置、用于监测湿化瓶内温度状态的湿化温度传感器、用于采集血氧饱和度的血氧饱和度传感器、用于采集二氧化碳分压的经皮二氧化碳分压传感器以及用于控制供氧状态的供氧控制器；所述供氧控制器与氧气流量阀、湿化温度传感器、血氧饱和度传感器以及经皮二氧化碳分压传感器电连接；

在供氧控制器内预设血氧饱和度目标值，供氧控制器根据所预设的血氧饱和度目标值、湿化温度传感器采集的湿化当前温度、血氧饱和度传感器采集的血氧饱和度当前值以及经皮二氧化碳分压传感器采集的二氧化碳分压当前值能实时调节氧气流量阀的开度、湿化液加热装置的加热功率，以使得利用湿化氧气出气管进行高流量湿化供氧时，血氧饱和度传感器所采集的血氧饱和度当前值与预设的血氧饱和度目标值匹配。

供氧控制器调整氧气流量阀开度后，得到

其中，F(t)为调整氧气流量阀开度后经由氧气进气管进入湿化瓶内的气体流量，F₀(t)为氧气流量阀开度调整前经由所述氧气进气管进入湿化瓶内的气体流量，S(t)为血氧饱和度传感器采集的血氧饱和度当前值，S₀为血氧饱和度目标值，C(t)为经皮二氧化碳分压传感器采集的经皮二氧化碳分压当前值，t为当前时刻，N₂(t)为流量随机共振因子，N₂(t)＝d₂G(0,1)，G(0,1)是均值为0、方差为1的正态分布函数；

供氧控制器调整湿化液加热装置的加热功率后，得到