一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统的制作方法

本发明涉及呼吸设备安全气流预警与自动调节，尤其涉及一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统。

背景技术：

1、儿童呼吸支持设备在新生儿及婴幼儿的机械通气治疗中应用广泛，但由于儿童生理结构的特殊性，其呼吸管理仍面临诸多挑战，例如根据儿童的个体数据对呼吸设备中的安全数据进行设定，再例如在呼吸设备使用前进行自动自检模式等。现有技术中忽略了呼吸信号数据、血氧信号数据和二氧化碳信号数据的结合分析，仅凭借单一的数据对呼吸设备进行分析，同时缺少对数据采集设备的双重确认，无法降低因采集设备信号异常导致的误报或误调节风险，难以满足呼吸设备使用中对安全性、及时性和精准性的高要求。

技术实现思路

1、本发明提供一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其主要目的在于解决呼吸设备安全气流预警与自动调节的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，包括：设备自检模块，基于呼吸设备的硬件状态数据和附加监护设备的连接状态数据，对呼吸设备和监护链路进行自检，并在自检通过后生成设备就绪标志，基于儿童的基础生理参数计算初始通气参数。

3、增强型时序特征图谱构建模块，基于呼吸信号数据、血氧信号数据和二氧化碳信号数据，计算各呼吸周期的多维呼吸-监护融合特征向量，并构建增强型时序特征图谱。

4、指数生成模块，基于增强型时序特征图谱，分析得出安全风险指数集、调节控制参数集以及血氧-二氧化碳一致性验证指数。

5、风险分析模块，基于安全风险指数集，设定各风险指数对应的分级阈值，并进行风险分析。

6、显示终端，生成各呼吸周期的全流程历史数据集，并进行可视化。

7、在一个优选的实施方式中，所述呼吸设备的硬件状态数据包括流量传感器零点漂移值、比例电磁阀开度响应曲线和压力传感器基准值；附加监护设备的连接状态数据包括血氧仪探头连接状态、信号质量指数、二氧化碳分析仪预热状态和采样管路通畅性状态；儿童的基础生理参数数据包括年龄、体重和预设呼吸模式。

8、在一个优选的实施方式中，所述对呼吸设备和监护链路进行自检，并在自检通过后生成设备就绪标志，基于儿童的基础生理参数计算初始通气参数，包括：s301，基于硬件状态数据，对呼吸设备执行设备自检操作，生成呼吸设备自检结果；基于附加监护设备的连接状态数据，对监护链路执行链路自检操作，生成监护链路自检结果。

9、s302，当呼吸设备自检结果和监护链路自检结果均为通过状态时，生成设备就绪标志；当呼吸设备自检结果或监护链路自检结果为未通过状态时，进行故障处理操作。

10、s303，基于儿童的基础生理参数数据，分析得到初始通气参数集；并设定血氧饱和度低限报警阈值和二氧化碳分压高限报警阈值。

11、在一个优选的实施方式中，所述基于呼吸信号数据、血氧信号数据和二氧化碳信号数据，计算各呼吸周期的多维呼吸-监护融合特征向量，并构建增强型时序特征图谱，包括：s501，基于预处理后的呼吸信号数据，计算各呼吸周期的呼吸特征子向量；并基于预处理后的血氧信号数据和二氧化碳信号数据，计算各呼吸周期的血氧-二氧化碳特征子向量。

12、s502，将呼吸特征子向量与血氧-二氧化碳特征子向量进行拼接融合，以得到多维呼吸-监护融合特征向量；并将连续若干个呼吸周期的多维呼吸-监护融合特征向量按时间顺序排列，以构建增强型时序特征图谱。

13、在一个优选的实施方式中，所述血氧-二氧化碳特征子向量包括血氧饱和度均值、血氧饱和度下降幅度、呼气末二氧化碳分压、二氧化碳波形上升斜率和二氧化碳波形平台期特征值。

14、在一个优选的实施方式中，所述计算各呼吸周期的呼吸特征子向量，包括：s701，漏气量的计算公式如下：

15、

16、其中为漏气量，单位为毫升；为吸入潮气量，单位为毫升，表示一个呼吸周期内吸入气体的总体积；为呼出潮气量，单位为毫升，表示一个呼吸周期内呼出气体的总体积。

17、s702，波形上升斜率的计算公式如下：

18、

19、其中为波形上升斜率，单位为厘米水柱每秒；为峰值压力，单位为厘米水柱，表示一个呼吸周期内气道压力的最大值；为吸气起始压力，单位为厘米水柱，表示一个呼吸周期起点时刻的气道压力值；为吸气上升时长，单位为秒，表示从吸气起始达到峰值压力所经历的时长。

20、s703，吸入潮气量为呼吸周期内吸入瞬时流量对时长的积分值；呼出潮气量为呼吸周期内呼出瞬时流量对时长的积分值的绝对值；呼吸频率为60秒除以呼吸周期的时长的值；峰值压力为呼吸周期内气道压力的最大值；平均压力为呼吸周期内气道压力的算术平均值。

21、在一个优选的实施方式中，所述基于增强型时序特征图谱，分析得出安全风险指数集、调节控制参数集以及血氧-二氧化碳一致性验证指数，包括：将增强型时序特征图谱输入至预训练的卷积-循环混合神经网络模型中，以得到融合注意力特征向量，进而对融合注意力特征向量执行非线性映射，以得到安全风险指数集、调节控制参数集以及血氧-二氧化碳一致性验证指数。

22、在一个优选的实施方式中，所述生成各呼吸周期的全流程历史数据集，并进行可视化，包括：以各呼吸周期为记录单位，同步采集当前呼吸周期的增强型时序特征图谱、安全风险指数集中各风险指数值、调节控制参数集中各调节参数值、血氧-二氧化碳一致性验证指数值以及当前呼吸周期内触发的预警事件类型和事件时间戳，构成单周期呼吸事件记录，进而生成呼吸全流程历史数据集，从而生成多维波形趋势图。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、1.本发明提供的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，通过融合呼吸信号数据、血氧信号数据和二氧化碳信号数据，构建增强型时序特征图谱，综合多维度生理参数的异常趋势进行风险判断，在单一参数尚未超限但多个参数呈现异常趋势时提前识别风险，显著提高了预警的准确性；同时通过血氧-二氧化碳一致性验证指数实现双重确认，有效降低了因单一传感器信号异常导致的误报或误调节风险；在风险等级判断中引入血氧-二氧化碳双重确认机制，避免了因传感器故障导致的误调节，降低了吸呼设备使用的风险。

25、2.本发明通过对硬件状态和链路自检在儿童呼吸设备使用之前进行全面的检查，且均合格才可进行使用，进而提升呼吸设备使用的安全性，从而降低呼吸设备的使用风险；再通过安全风险指数集的分级预警机制和调节控制参数集的自适应调节，使儿童呼吸设备进行自动调节，数据调节更加准确，减少人工失误。

1.一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述系统包括：

2.如权利要求1所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述呼吸设备的硬件状态数据包括流量传感器零点漂移值、比例电磁阀开度响应曲线和压力传感器基准值；附加监护设备的连接状态数据包括血氧仪探头连接状态、信号质量指数、二氧化碳分析仪预热状态和采样管路通畅性状态；儿童的基础生理参数数据包括年龄、体重和预设呼吸模式。

3.如权利要求1所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述对呼吸设备和监护链路进行自检，并在自检通过后生成设备就绪标志，基于儿童的基础生理参数计算初始通气参数，包括：

4.如权利要求3所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述基于儿童的基础生理参数数据，分析得到初始通气参数集，包括：

5.如权利要求1所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述基于呼吸信号数据、血氧信号数据和二氧化碳信号数据，计算各呼吸周期的多维呼吸-监护融合特征向量，并构建增强型时序特征图谱，包括：

6.如权利要求5所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述呼吸特征子向量包括吸入潮气量、呼出潮气量、呼吸频率、峰值压力、平均压力、漏气量和波形上升斜率；血氧-二氧化碳特征子向量包括血氧饱和度均值、血氧饱和度下降幅度、呼气末二氧化碳分压、二氧化碳波形上升斜率和二氧化碳波形平台期特征值。

7.如权利要求5所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述计算各呼吸周期的呼吸特征子向量，包括：

8.如权利要求1所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述基于增强型时序特征图谱，分析得出安全风险指数集、调节控制参数集以及血氧-二氧化碳一致性验证指数，包括：

9.如权利要求1所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述基于安全风险指数集，设定各风险指数对应的分级阈值，并进行风险分析，包括：

10.如权利要求1所述的一种儿童呼吸设备安全气流预警与自动调节系统，其特征在于，所述生成各呼吸周期的全流程历史数据集，并进行可视化，包括：