家用呼吸机控制方法、系统及家用呼吸机与流程

本技术涉及家用呼吸机，尤其涉及一种家用呼吸机控制方法、系统及家用呼吸机。

背景技术：

1、现有家用呼吸机的开停机控制方案通常为：手动按键开机/停机；部分高端机型支持自动启动，即家用呼吸机处于待机状态时以极低功率运行风机，维持呼吸机本体与面罩之间的气流管路微正压（如0.5~1cmh2o），通过检测管路压力/流量是否达到设定阈值来判断面罩是否被佩戴；当检测到呼吸信号时自动开始治疗，当检测到持续无呼吸信号时自动停止。

2、这种基于单一阈值的开机/停机控制方案的灵敏度与误触发存在硬件矛盾：阈值较低则风吹管路、床伴翻身压管、宠物碰触面罩都可能触发开机；阈值较高则佩戴面罩后需要等待较长时间（如10~30s）才被识别，影响用户治疗体验。

技术实现思路

1、本技术提供了一种家用呼吸机控制方法、系统及家用呼吸机，用以解决现有家用呼吸机的自动佩戴检测不精准，导致自动开关机控制存在误触发的问题，本技术提供的技术方案如下：

2、一方面，本技术提供了一种家用呼吸机控制方法，包括：监测到在待机状态下流量传感器以第一采样频率采集的气流管路中的气流流量大于流量阈值时，控制流量传感器以第二采样频率采集气流管路中的气流流量；其中，第二采样频率高于第一采样频率；监测到流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量符合人体呼吸节律时，控制风机由待机状态下的最低占空比逐步提升至目标治疗压力对应的目标占空比以逐步进入治疗中状态。

3、上述方案通过两级识别机制，在待机时以低功耗的低采样率进行初筛，仅在检测到可能的人机交互时动态切换至高采样率进行精准的呼吸节律确认，从而在极低待机功耗和高检测精度之间取得平衡，显著降低了误触发率并加快了佩戴识别速度。

4、可选的，监测到流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量符合人体呼吸节律，包括：基于设定呼吸周期内的各个气流流量的自相关函数值中是否存在自相关峰值，检测气流管路中的气流流量在设定呼吸周期内是否具有周期性特征；基于在设定呼吸周期内的各个气流流量中的正向气流流量占比是否位于合理占比区间，检测气流管路中的气流流量在设定呼吸周期内是否具有双向性特征；基于在设定呼吸周期内的各个气流流量中的气流流量峰值是否位于合理峰值区间，检测气流管路中的气流流量在设定呼吸周期内是否具有合理峰值特征；若在第一数量个设定呼吸周期内，均检测到气流管路中的气流流量同时具备周期性特征、双向性特征和合理峰值特征，则确定气流管路中的气流流量符合人体呼吸节律。

5、上述方案通过对高采样率下的气流流量进行周期性、双向性和幅值合理性三个维度的复合逻辑判定，并将多周期一致性作为必要条件，从而在硬件层面准确区分了真实人体呼吸与管路抖动、外部碰触、宠物呼吸等非人呼吸干扰，大幅提升了佩戴确认的可靠性。

6、可选的，控制流量传感器以第二采样频率采集气流管路中的气流流量之后，还包括：基于流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量以及压力传感器以第三采样频率采集的气流管路中的气流压力，确定气流管路的等效阻抗；基于等效阻抗相对于基准等效阻抗的瞬时变化倍数是否大于倍数阈值，检测气流管路的等效阻抗是否存在阶跃性特征；若在第二数量个呼吸周期内，均检测到气流管路的等效阻抗存在阶跃性特征，则确定面罩佩戴完成。

7、上述方案通过增加管路等效阻抗阶跃辨识的快速通道，利用面罩佩戴瞬间管路末端从开放转为部分密封所引起的阻抗突变，实现了对佩戴事件的极速确认，有效将佩戴检测的延迟时间从常规的十数秒进一步缩短至数秒，提升了设备的即时响应体验。

8、可选的，控制风机由待机状态下的最低占空比逐步提升至目标治疗压力对应的目标占空比之后，还包括：在治疗中状态下，基于流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量以及压力传感器以第三采样频率采集的气流管路中的气流压力，监测是否发生中断事件；若监测到中断事件，则执行中断事件对应的中断响应策略。

9、上述方案使得系统在检测到呼吸信号消失等异常时，能够识别并分类处理不同的中断事件，为后续场景化的差异化响应提供决策入口。

10、可选的，中断事件包括大漏气事件、疑似脱落事件和有意摘除事件；基于流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量以及压力传感器以第三采样频率采集的气流管路中的气流压力，监测是否发生中断事件，包括：若监测到流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量不符合人体呼吸节律，压力传感器以第三采样频率采集的气流管路中的气流压力下降至低于第一压力阈值，且当前时间位于睡眠时间区间，则判定发生疑似脱落事件；若监测到流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量不符合人体呼吸节律，压力传感器以第三采样频率采集的气流管路中的气流压力下降至低于第一压力阈值，且当前时间位于非睡眠时间区间，则判定发生有意摘除事件；若监测到流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量不符合人体呼吸节律，压力传感器以第三采样频率采集的气流管路中的气流压力下降至不低于第二压力阈值且具有周期性特征，则判定发生大漏气事件；其中，第二压力阈值大于第一压力阈值。

11、上述方案通过引入时间因素对疑似脱落事件进行分类，将管路压力骤降和流量特征突变作为共同判定依据，并结合夜间和晨间的不同生活习惯，智能地区分出睡眠中的夜间脱落和清醒后的主动摘除，为后续执行差异化的等待和恢复策略提供了准确的决策输入。

12、可选的，执行中断事件对应的中断响应策略，包括：若中断事件为大漏气事件，则保持采用闭环控制策略动态调整风机的目标占空比，且同步执行漏气补偿操作，并提示用户检查面罩密封状态；若中断事件为疑似脱落事件或有意摘除事件，则控制风机由目标占空比降低至最低占空比，以及控制流量传感器由第二采样频率降低至第一采样频率。

13、上述方案通过场景化的差异化响应，避免了将大漏气误判为脱落而中断治疗，同时在确认脱落或摘除后立即执行降占空比和降采样率的节能安全动作，兼顾了治疗连续性、患者安全和系统功耗。

14、可选的，控制流量传感器由第二采样频率降低至第一采样频率之后，还包括：在中断等待窗口内，基于流量传感器以第一采样频率采集的气流管路中的气流流量以及压力传感器以第三采样频率采集的气流管路中的气流压力，监测是否发生重新佩戴事件；当监测到重新佩戴事件时，采用一阶指数恢复算法动态计算目标治疗压力，并基于动态计算得到的目标治疗压力，逐步调整风机的目标占空比，直至动态计算得到的目标治疗压力达到发生疑似脱落事件或有意摘除事件之前的目标治疗压力时进入治疗中状态。

15、上述方案通过设定中断等待窗口，并为快速恢复定义了一阶指数恢复算法，使得患者在短时离床并重新佩戴面罩后，能够在极短时间内平滑地恢复到中断前的治疗压力水平，避免了重新经历漫长升压过程带来的不适感，保障了治疗的连贯性和舒适度。

16、可选的，本技术提供的家用呼吸机控制方法还包括：当未监测到重新佩戴事件时，回退至待机状态；监测到待机状态的持续时长不低于时长阈值时，控制mcu切换至停机模式；其中，在停机模式下，主时钟与i2c时钟关闭，风机和流量传感器停止运行，保留adc周期性唤醒压力传感器采集气流管路中的气流压力；监测到气流管路中的气流压力跳变至大于人体呼吸压力阈值时，唤醒mcu，并控制流量传感器以第二采样频率采集气流管路中的气流流量；监测到流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量符合人体呼吸节律时，控制风机由待机状态下的最低占空比逐步提升至目标治疗压力对应的目标占空比以逐步进入治疗中状态。

17、上述方案构建了以压力检测为核心的低功耗唤醒逻辑，在长时间非佩戴状态下，主控制器进入超低功耗模式并关闭风机，仅以超低频率周期性捕捉管路末端的微小压力波动，实现了待机功耗的大幅降低；一旦捕捉到由呼吸动作引起的压力跃变，即刻唤醒系统全速运行并采用高采样率进行佩戴确认，兼顾了超长待机能力与佩戴检测的实时性。

18、此外，本技术还提供了一种家用呼吸机控制系统，包括：待机监测单元，用于监测到在待机状态下流量传感器以第一采样频率采集的气流管路中的气流流量大于流量阈值时，控制流量传感器以第二采样频率采集气流管路中的气流流量；其中，第二采样频率高于第一采样频率；风机升压单元，用于监测到流量传感器以第二采样频率采集的气流管路中的气流流量符合人体呼吸节律时，控制风机由待机状态下的最低占空比逐步提升至目标治疗压力对应的目标占空比以逐步进入治疗中状态。

19、另一方面，本技术提供了一种家用呼吸机，包括感知通道，执行通道，存储器，以及分别与感知通道和执行通道连接的控制运算器；存储器上存储有可在控制运算器上运行的计算机程序，控制运算器执行计算机程序时实现上述家用呼吸机控制方法。

20、本技术的有益效果如下：

21、（1）在佩戴检测方面：通过“流量rms初筛+呼吸节律三条件确认”的两级判定机制，并辅以管路阻抗阶跃快速通道，在硬件层面实现了对真实呼吸与各类环境干扰的精准区分，使得佩戴检测延迟被有效压缩，同时将误触发率抑制在极低水平。其原理在于：第一级利用低采样率下的流量幅值统计进行粗筛以控制有效数据窗口，第二级对高采样率数据执行自相关周期性、正负双向比例平衡性和峰值幅值合理性的复合逻辑与多周期一致性验证，从根本上过滤掉了管路抖动、外部接触、宠物呼吸等非人呼吸信号。

22、（2）在脱落响应方面：通过构建基于“压力归零度+rtc时间因素+流量特征突变”的三场景鉴别决策树，首次在硬件层面将大漏气、意外脱落和有意摘除三种临床工况区分开，并分别执行漏气补偿保持、短时节能等待与快速恢复、或直接结束会话等差异化动作。这使得治疗不再因翻身漏气或起夜而中断，也不因晨间摘除而无效等待，精准匹配了患者的真实行为意图。

23、（3）在起夜恢复方面：通过为短暂中断设定等待窗口并采用具有特定时间常数的一阶指数恢复算法，使得患者在起夜回床后能够在极短时间内平滑地恢复至中断前的治疗压力，避免了因重新开始完整升压程序而产生的延迟不适，显著提升了治疗的连贯性和舒适度。

24、（4）在系统能效方面：通过引入stop低功耗模式与基于压力跃变的adc间歇唤醒机制，并配合风机在非治疗中状态下的完全关停或最低速维持，将待机功耗降至显著低于现有微正压维持方案的水平，同时不牺牲对患者佩戴行为的即时感知能力，为电池供电场景下的整夜应用提供了续航保障。

25、（5）在数据管理方面：通过在非易失性存储器中动态维护“当夜会话区”并精细化记录各类中断事件的时间戳，使得整夜治疗数据得以按临床依从性标准进行准确分段与合并，即使发生多次短暂的起夜中断，也能保证最终生成的会话报告和治疗统计数据真实反映患者的实际使用情况。

26、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地可以从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中特别指出的结构来实现和获得。