一种基于脑氧与外周血氧双靶点协同监测的智能闭环氧疗系统的制作方法

本发明涉及一种临床吸氧治疗时使用的医疗器械，具体涉及一种以局部脑组织氧饱和度（rso2）为核心控制目标，融合外周血氧饱和度（spo2）作为安全参考边界，并同步监测额叶脑温进行多参数智能决策，动态调节氧气输出流量的闭环控制系统，属于医疗器械的自动控制领域。

背景技术：

1、吸氧治疗（简称“氧疗”）是医院最为常用的抢救或治疗手段之一，其目的是通过给患者吸氧，提高患者的动态血氧值并稳定保持在合理区间内，纠正各种原因造成的氧合不正常状态，维持机体生命活动。目前国内氧疗基本处于一种无章可循的状态，多数情况下氧疗无严格的医嘱，整个氧疗过程缺乏严密的监测和必要的流量调整措施。

2、近年来，以脉搏血氧饱和度（spo2）为目标的闭环供氧系统在一定程度上解决了全身性低氧的自动调节问题。然而，现有技术仍存在以下显著不足：

3、第一，全身氧合指标无法真实反映局部器官尤其是大脑的氧合状态。在休克、心肺转流术后、颅脑损伤等危重症场景下，即使患者外周血氧饱和度（spo2）显示正常（如98%-100%），大脑仍可能因局部微循环障碍、血管痉挛或灌注压不足而处于隐匿性缺氧状态。这种“脑氧与全身氧合脱节”的现象是导致术后认知功能障碍（pocd）、缺血缺氧性脑病甚至脑死亡的重要原因。以spo2为唯一目标的闭环系统无法解决这一临床痛点。

4、第二，脑氧监测与氧疗控制相互独立。虽然临床已有基于近红外光谱技术（nirs）的脑氧饱和度监护仪，但其功能仅限于数据监测与报警，并未与供氧设备形成控制闭环。当脑氧值发生偏移时，仍需依赖医护人员手动调节呼吸机或流量计，存在调节滞后、精度不足、难以持续维持脑氧稳态的缺陷。

5、第三，单一信号源控制存在固有风险。无论是仅依赖spo2还是仅依赖脑氧（rso2）进行闭环控制，都存在缺陷。单一信号易受探头移位、环境光干扰、患者运动等非生理因素影响，可能引发控制系统的误判和误动作。

6、第四，忽视脑温这一关键代谢参数。脑温是反映脑组织代谢水平和局部血流灌注的重要指标。在缺血缺氧或全身性感染等病理状态下，脑温的变化常早于血氧值的变化。现有氧疗系统均未将脑温监测纳入控制逻辑，错失了早期预警和干预的宝贵时机。

7、针对上述问题，本发明提出了一种基于脑氧与外周血氧双靶点协同监测的智能闭环氧疗系统，旨在实现从“全身供氧”向“精准脑保护”的技术跨越。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种更安全、更精准的基于脑氧与外周血氧双靶点协同监测的智能闭环氧疗系统，以解决背景技术中提出的问题。本发明通过将脑氧（rso2）作为核心控制靶点，外周血氧（spo2）作为安全参考边界，并引入额叶脑温监测作为多参数融合决策的依据，实现氧气的精准、安全、智能化输出。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于脑氧与外周血氧双靶点协同监测的智能闭环氧疗系统，主要由控制系统、脑氧监测模块、外周血氧监测模块、流量控制阀、流量计量模块、人机交互界面、通讯模块、电源管理模块以及控制算法组成；在此基础上，进一步可选脑温监测模块。其核心特征在于，所述控制系统中设有基于多参数融合的自适应分层控制算法，该算法以局部脑组织氧饱和度（rso2）为直接控制目标，以外周血氧饱和度（spo2）为安全参考边界，同时将额叶脑温作为辅助决策变量。

4、（一）各模块组成、结构关系与功能

5、1.控制系统（控制模块）

6、控制系统是本发明的中枢单元，基于采用可编程逻辑控制器（plc）或单片机（mcu）基础上开发而成的控制电路。优选的实施方案中，采用stm32f4系列（如stm32f407或stm32f429）微控制器作为主控芯片。该芯片具有以下技术特征：基于arm cortex-m4内核，工作频率最高可达168mhz，内置浮点运算单元（fpu），可满足多参数实时信号处理与复杂控制算法运行的计算需求；配备多个12位模数转换器（adc），采样率最高可达2.4msps，可满足多通道生理信号的高速同步采集；内置多个通用同步/异步收发器（usart）、串行外设接口（spi）、i2c接口，用于与各功能模块进行数据通信。

7、控制系统通过集成电路或导线分别与脑氧监测模块、外周血氧监测模块、脑温监测模块、流量控制阀、流量计量模块、人机交互界面、通讯模块联通，协同工作。具体连接方式为：脑氧监测模块、外周血氧监测模块和脑温监测模块通过spi或i2c总线与控制系统的微控制器连接，将采集的生理参数数字信号传输至控制系统；流量控制阀通过脉冲宽度调制（pwm）信号或4-20ma模拟信号接收控制系统的流量调节指令；流量计量模块通过spi接口将实时流量数据反馈至控制系统，形成闭环流量控制；人机交互界面通过并行总线或串口与控制系统连接；通讯模块通过usart接口与控制系统连接，实现监测数据的远程传输。

8、2.脑氧监测模块

9、脑氧监测模块是本发明核心感知部件，用于连续、无创地获取局部脑组织氧饱和度（rso2）。该模块主要由近红外光谱（nirs）传感器探头、光源驱动电路、光电检测电路、信号放大与滤波电路、模数转换电路及脑氧计算单元构成。

10、（1）nirs传感器探头：采用双波长近红外光谱传感技术。传感器探头贴附于患者前额叶部，内部集成以下核心元器件：

11、—近红外发光二极管（led）光源：采用两个不同波长的近红外led，波长分别为760nm和850nm。其中760nm波长的近红外光对脱氧血红蛋白（deoxy-hb）敏感，850nm波长的近红外光对氧合血红蛋白（oxy-hb）敏感。单波长输出功率＞15mw。

12、—光电探测器：采用pin型光电二极管或雪崩光电二极管（apd），用于接收经脑组织散射和吸收后返回的近红外光信号。apd探测器具有灵敏度高、暗电流小、噪声低的优点。

13、—光源与探测器的空间布局：采用反射式探测方式，光源与光电探测器之间的间距一般为3-5cm。此间距保证了近红外光能够穿透颅骨并达到脑组织浅层（约1-3cm深度），从而获取局部脑组织的氧合信息。

14、（2）光源驱动电路：采用恒流源驱动电路，为近红外led提供稳定、可调的驱动电流。驱动电路采用时分复用方式，使760nm和850nm两个波长的led按一定时间间隔（通常为毫秒级）交替发光。驱动电流的大小可调，以适配不同肤色、不同组织厚度的患者，确保接收端信号强度在最佳动态范围内。

15、（3）光电检测与信号处理电路：光电探测器接收到经脑组织散射后的近红外光信号，将其转换为微弱电流信号。该电流信号依次经过以下处理：

16、—跨阻放大电路（i-v转换）：采用集成跨阻放大器（tia）将光电探测器的微弱电流信号转换为电压信号。

17、—滤波电路：包括低通滤波器和带通滤波器。低通滤波器用于提取直流分量（反映组织基线吸收），带通滤波器用于提取交流分量（反映脉搏相关的吸收变化）。

18、—模数转换器（adc）：将模拟电压信号转换为数字信号，送入微控制器进行处理。

19、（4）脑氧计算单元：脑氧计算单元集成于控制系统的微控制器中，基于修正的朗伯-比尔定律（modified beer-lambert law）计算局部脑组织氧饱和度。具体算法为：根据760nm和850nm两个波长下测得的光强衰减值，分别计算脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的浓度变化，进而根据公式计算脑氧饱和度：

20、rso2=[oxy-hb]/([oxy-hb]+[deoxy-hb])×100%

21、系统首次启动时，自动测定并记录该患者的个体化脑氧基线值（rso2-base），即在患者平静状态下连续监测3-5分钟rso2值的算术平均值，并以此作为后续控制的核心参照。

22、3.外周血氧监测模块

23、外周血氧监测模块用于动态监测患者的动脉血氧饱和度（spo2）、脉率（pr）和灌注指数（pi）。该模块主要由外周血氧探头、血氧模拟前端电路和血氧计算单元构成。

24、（1）外周血氧探头：通常采用指夹式或指套式透射型血氧探头。

25、外周血氧探头内部包括：

26、—发光器件：两个发光二极管（led），发光波长分别为660nm（红光）和940nm（红外光），按一定时间间隔交替发光。

27、—光敏接收器件：采用pin型光电二极管，置于手指对侧，接收透射过手指组织的红光和红外光信号。

28、（2）血氧模拟前端电路：优选的实施方案中，采用ti公司生产的高性能集成血氧模拟前端芯片afe4490。afe4490芯片集成了以下功能模块：

29、—led传输通道：包含可编程led驱动电流控制，可分别驱动660nm红光led和940nm红外光led交替发光。

30、—接收器通道：包含跨阻放大器（i-v转换）、环境光消除电路、可编程增益放大器、低通滤波器和22位高精度模数转换器（adc）。

31、—诊断功能：包含传感器led故障检测、探头脱落检测等功能。

32、afe4490芯片通过spi接口与控制系统的微控制器通信，将采集并预处理后的光电容积脉搏波（ppg）数字信号传输至微控制器。

33、（3）血氧计算单元：集成于微控制器中，根据红光和红外光两个波长下的交直流分量比值，结合经验定标曲线计算spo2值。同时从ppg信号中提取脉率（pr）和灌注指数（pi）。

34、外周血氧监测模块的数据不直接参与常规状态下的氧气流量精细调节，而是作为安全边界校验和事件类型鉴别的核心参考。

35、进一步优选地，将外周血氧探头与脑氧监测模块的nirs传感器探头组合集成在一个监测单元中，贴敷在患者额叶，提升元器件的集成度，减少不同部位监测造成的线缆羁绊，提升用户友好性。

36、4.脑温监测模块（可选）

37、脑温监测模块用于连续监测患者额叶部体表温度，反映脑组织温度的变化趋势。该模块由高精度热敏电阻传感器（ntc）、信号调理电路和温度计算单元构成。

38、（1）ntc热敏电阻传感器：采用高精度医用级ntc（负温度系数）热敏电阻。该热敏电阻集成在nirs脑氧传感器贴片内，贴附于患者前额叶部体表。主要技术参数包括：

39、—测量精度：在人体体温区间（35℃-42℃）内精度达±0.1℃；

40、—热时间常数：≤1秒，保证快速响应温度变化；

41、—长期稳定性：年漂移量低于0.05℃；

42、—工作温度范围：0℃至70℃。

43、（2）信号调理电路：采用精密电阻与ntc热敏电阻构成分压电路，将温度变化引起的电阻变化转换为电压变化信号。电压信号经滤波放大后，由微控制器的adc模块进行模数转换。

44、（3）温度计算单元：集成于微控制器中，根据ntc热敏电阻的阻值-温度特性曲线（steinhart-hart方程）计算温度值。

45、5.流量控制阀

46、流量控制阀用于根据控制系统指令精确调节氧气输出流量的大小。本发明中采用电子流量比例阀。

47、优选的实施方案中，采用parker公司vso® lowpro微型比例阀或同类产品。该比例阀的技术参数如下：

48、—控制方式：电磁驱动，输入电压5vdc、12vdc或24vdc可选；

49、—响应时间：典型值10ms；

50、—流量范围：最大流量可达57slpm（标准升/分钟）；

51、—工作压力：最高100psig（约6.9巴）；

52、—阀门类型：两通常闭型（2-way, normally closed）；

53、—使用寿命：≥1亿次循环；

54、—功耗：典型值1.0w，最大值2.0w；

55、—密封材料：fkm（氟橡胶），适用于氧气介质；

56、—泄漏率：＜0.5sccm（标准立方厘米/分钟）。

57、比例阀的输入信号与输出流量成比例关系。控制系统通过pwm（脉冲宽度调制）信号或0-10v模拟电压信号控制比例阀的开度。当控制系统给出阀门开启、流量调整、阀门关闭等工作指令时，比例阀根据指令信号的大小线性调节阀门开度，实现氧气流量的无级精密调节。

58、6. 流量计量模块

59、流量计量模块用于实时监测和计量实际输出的氧气流量，形成闭环流量控制。该模块主要由热式质量流量传感器和信号处理电路构成。

60、（1）热式质量流量传感器：基于mems（微机电系统）热式原理。传感器内部集成了以下核心元件：

61、—加热电阻：位于传感器芯片中央，通电后产生热量；

62、—上游热电堆和下游热电堆：对称分布在加热电阻的两侧，用于检测温度差。

63、其工作原理为：当气体流过传感器时，流动的气体带走加热电阻的热量，使加热电阻两侧的温度分布不再对称。上下游热电堆测得的温度差与气体的质量流量成正比。由于热传递仅与气体质量和热容有关，因此传感器可直接测量气体的质量流量，无需进行温度和压力补偿。

64、优选的实施方案中，流量传感器的量程为0-15l/min（或0-10l/min），精度为±2%读数。传感器通过spi或i2c接口与控制系统的微控制器通信，将实时流量数字信号传输至控制系统。

65、（2）信号处理电路：集成于传感器内部或控制系统主板上，对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波和模数转换，最终输出数字化的流量值。

66、流量计量模块设置在流量控制阀下游位置的氧气输出管路中，实时监测比例阀实际输出的氧气流量，并将数据反馈至控制系统。控制系统将实际流量与目标流量进行比较，通过pid（比例-积分-微分）控制算法对流量控制阀进行闭环调节，确保输出流量的精确性。

67、7.人机交互界面

68、人机交互界面用于本发明的参数设置、操作控制和信息显示。采用液晶显示屏与功能键组合构成。

69、（1）液晶显示屏：优选的实施方案中采用5寸或7寸彩色tft液晶触摸屏，分辨率不低于800×480。显示屏用于实时显示以下信息：当前脑氧饱和度（rso2）数值及趋势图、当前外周血氧饱和度（spo2）数值、当前额叶脑温数值、当前氧气输出流量值、目标脑氧值及安全控制窗范围、系统工作状态、警示信息等。

70、（2）功能键：至少应包括以下设置键：

71、—电源开关：控制系统电源的开启与关闭；

72、—目标脑氧值设置键：用于设定目标脑氧值（rso2目标值），默认由系统自动测定基线值；

73、—医嘱流量/浓度设置键：用于设定初始氧气流量值（l/min）；

74、—吸氧时长设置键：用于设定本次氧疗的持续时间（h）。

75、各设置键可采用电子编码器制成，通过左右旋转编码器的方式快速调节与设定相关参数；也可采用触摸屏直接输入。

76、8.通讯模块

77、通讯模块用于将监测数据（rso2、spo2、脑温、流量、脉率等）、分析合成的监护信息、警示信息等远程发送到医学监护终端。

78、讯模块支持以下技术方式：

79、—有线传输：通过rs-232、rs-485或以太网接口，与医院中央监护系统连接；

80、—无线传输：支持蓝牙（bluetooth low energy，ble）、wifi（如qca9377芯片）或rf射频等技术方式。

81、通讯模块通过usart或spi接口与控制系统的微控制器连接。

82、9.电源管理模块

83、电源管理模块为整个系统提供稳定、可靠的电源供应。采用医用级电源适配器（输入ac 100-240v，输出dc 5v/3a或12v/2a）。电源管理模块内部包含：

84、—电压转换电路：将输入电压转换为各模块所需的不同电压等级（如3.3v、5v、12v等）；

85、—过压保护电路：防止电压异常升高损坏元器件；

86、—过流保护电路：防止电流异常增大；

87、—电磁兼容（emc）滤波电路：抑制电源线上的电磁干扰，满足医疗器械的电磁兼容要求。

88、（二）控制算法（智能决策核心）

89、控制系统内置的控制算法是本发明最具创新性的部分，其构建要素包括且不限于：目标脑氧值（rso2目标值）、脑氧安全控制窗、外周血氧参考阈值、额叶脑温参考范围、医嘱流量值、介入控制时间、流量修正区间、流量修正梯度、吸氧时长。控制算法采用 基于规则的分层决策架构，同时融合 pid闭环调节 与 有限状态机（fsm） 的控制策略。

90、控制算法的决策流程如下：

91、第一层：信号采集与预处理

92、控制系统以不低于1hz的采样频率实时采集以下信号：

93、—脑氧监测模块：rso2绝对值及变化趋势；

94、—外周血氧监测模块：spo2、脉率、pi；

95、—脑温监测模块：额叶脑温绝对值及变化趋势；

96、—流量计量模块：实时氧气输出流量值。

97、所有信号经数字滤波（如移动平均滤波或中值滤波）处理，去除高频噪声和偶发干扰后，进入决策逻辑层。

98、第二层：个体化目标定义

99、（1）核心目标值：即患者的个体化脑氧基线值（rso2-base）。系统启动后，在患者平静状态下连续监测3-5分钟，自动计算rso2的算术平均值作为基线值。

100、（2）脑氧安全控制窗：以基线值为基准，定义“绝对安全窗”。优选的方案是：安全控制窗定义为基线值±5%（例如基线值为65%，则安全控制窗为60%-70%）。安全控制窗写入控制算法中，作为氧气流量调节的 唯一直接控制目标。

101、（3）外周血氧安全边界：spo2低于88%时定义为“全身性低氧事件”的触发阈值。

102、（4）脑温参考范围：以患者基础体温为基准，额叶脑温较基础值升高＞1℃或降低＞1℃时触发辅助预警。

103、第三层：“真/伪”事件鉴别（状态机第一级）

104、当系统监测到rso2值发生显著偏移（例如偏离安全控制窗）时，控制系统不会立即调节氧气流量，而是首先进入事件鉴别程序。事件鉴别基于以下三条并行判定路径：

105、—路径a（真性局部缺血事件）：rso2低于安全控制窗下限，且spo2≥90%（无全身性低氧），且脑温无剧烈变化（较基础值变化＜1℃）。

106、—判定：局部脑灌注不足或脑氧供需失衡。

107、—动作：进入“分层干预”程序（第四层），启动氧气流量调节。

108、—路径b（伪迹或干扰事件）：rso2低于安全控制窗下限，但spo2信号稳定且≥90%，同时脑温数据无异常，且灌注指数（pi）出现剧烈波动（提示探头接触不良）。

109、—判定：nirs探头受到干扰（如移位、环境光变化、患者躁动）。

110、—动作：挂起所有氧气调节指令，在人机界面发出“请检查脑氧探头”的提示，氧气流量恢复至前一个稳定周期（3分钟前的平均流量值）的流量值。

111、—路径c（全身性低氧事件）：rso2低于安全控制窗下限，且spo2同步低于88%。

112、—判定：全身性严重低氧血症。

113、—动作：启动“安全覆盖模式”，不再执行脑氧精细调控，直接切换至抢救性高氧供（按医嘱流量上限值供氧），并发出最高优先级声光警报，同时通过通讯模块远程传输至护理终端。

114、第四层：分层干预与闭环调节（状态机第二级）

115、仅针对经鉴别为“真性局部缺血事件”的程序，启动以下分层调节：

116、（1）警戒区（rso2较基线下降5%-10%，但仍高于安全控制窗下限）：不调节氧气流量，增加监测频率至每10秒一次，在界面提示“脑氧轻度下降，密切观察”。

117、（2）干预区（rso2低于安全控制窗下限，即较基线下降＞10%）：系统启动 “试探性升氧” 程序。

118、调节方式采用pid（比例-积分-微分）控制算法与阶梯式步进调节相结合的策略：

119、— pid控制：以rso2目标值（基线值）为设定点（setpoint），以当前rso2实测值为过程变量（process variable），计算偏差值e(t) = rso2目标值- rso2实测值。pid控制器的输出u(t)按照以下公式计算：

120、u(t)=kp×e(t)+ki×∫e(t)dt+kd×de(t)/dt

121、其中kp、ki、kd分别为比例系数、积分系数和微分系数，通过临床预实验整定。优选的参数范围为：kp=0.5-2.0，ki=0.01-0.1，kd=0.1-0.5。

122、—阶梯式步进调节：为防止pid输出过激导致流量大幅度波动，将pid计算出的理论调节量转化为阶梯式步进调节。每个调节步进值为流量修正梯度（0.25-0.5l/min）。每次调节后，等待一个介入控制时间（增大流量时为0.5-1分钟，降低流量时为1-3分钟），观察rso2的响应。

123、—调节方向判定：

124、—若rso2低于安全控制窗下限→增大氧气输出流量；

125、—若rso2高于安全控制窗上限→降低氧气输出流量。

126、—调节范围限制：氧气流量的调节被严格限制在流量修正区间内。流量修正区间根据医嘱流量值自动匹配：

127、—低流量医嘱（医嘱流量值0.5-2l/min）→流量修正区间0.1-2l/min；

128、—中流量医嘱（医嘱流量值3-4l/min）→流量修正区间0.1-4l/min；

129、—高流量医嘱（医嘱流量值5-8l/min）→流量修正区间0.1-8l/min。

130、（3）难治性低氧区（rso2较基线下降＞15%或绝对值＜50%）：系统在流量修正区间内继续上调氧气流量至预设上限。若流量已达上限，且rso2在3分钟内仍无改善（回升小于2%），系统不再盲目增加氧流量，而是发出“脑氧持续不升，建议排查血压/心排/颅内压”的明确病因提示，并维持当前最高安全流量值，等待临床干预。

131、此外，针对“第三层”判定的“伪迹或干扰事件（路径b）”和“全身性低氧事件（路径c）”，系统设有明确的恢复与退出机制：

132、—路径b（伪迹事件）退出机制：当系统检测到信号质量恢复（如pi值稳定、rso2信号强度达标）并持续10秒以上后，自动解除“挂起”状态，重新进入正常氧疗监测与调节模式。

133、—路径c（全身性低氧事件）退出机制：在“安全覆盖模式”下，系统持续监测spo2。当spo2回升并稳定在≥90%且持续30秒以上后，系统自动退出“安全覆盖模式”，切换回以rso2为目标的精细调控模式。

134、第五层：智能撤氧与稳态维持（状态机第三级）

135、当rso2恢复并稳定在安全控制窗内（持续稳定3分钟以上），系统启动 “缓慢主动撤氧”程序：

136、—以每分钟降低0.25-0.5l/min的速率（即一个流量修正梯度/分钟），逐步下调氧气流量；

137、—每次下调后观察rso2的反应，若rso2稳定保持在安全控制窗内，则继续下调；

138、—若下调过程中rso2再次跌破安全控制窗下限，则立即停止撤氧，恢复至前一稳定流量值；

139、—直至降至初始医嘱流量或最低有效流量（使rso2稳定在安全控制窗内的最低流量值）。

140、此过程确保“缺氧即补，恢复即撤”，最大化规避氧中毒风险。

141、第六层：脑温辅助决策

142、在干预过程中，系统同步监测额叶脑温变化：

143、—若rso2下降伴随脑温异常升高（较基础值升高＞1℃），系统在提示信息中增加“注意感染或脑代谢增高”的辅助判断；

144、—若rso2下降伴随脑温异常降低（较基础值降低＞1℃），系统在提示信息中增加“注意灌注严重不足”的辅助判断；

145、—脑温数据不直接参与氧气流量的自动调节，仅作为辅助诊断信息供临床医生参考。

146、第七层：安全监控与故障处理

147、（1）血氧监测模块工作异常时（包括但不限于血氧探头从监测部位脱落、血氧探头损坏、血氧值无法正常获取等），控制系统自动将输出流量值恢复到初始设定的医嘱流量值，中止自动介入调节输出流量，避免发生安全隐患，并在人机交互界面发出“请检查血氧探头”的提示。

148、（2）脑氧监测模块信号质量下降时（如信号强度低于阈值），控制系统挂起所有调节指令，维持当前流量值，并发出“脑氧信号质量不佳，请检查探头”的提示。

149、（3）系统故障时（如微控制器死机、比例阀驱动异常等），硬件看门狗电路自动复位系统，同时流量控制阀恢复至常闭状态，切断氧气输出，确保患者安全。

150、第八层：呼吸频率学习功能（可选扩展）

151、作为可选扩展功能，控制算法可对患者呼吸频率具有学习功能。在动态监测患者呼吸频率过程中，记录患者吸气、呼气动作及动作的保持时间。控制算法根据该患者呼吸频率变化进行深度学习，并形成该患者的呼吸频率规律，使流量控制阀的氧气输出主动与患者呼吸动作同步。同时，呼吸频率传感器仍动态监测该患者的呼吸频率，如果该患者的呼吸频率规律发生改变，流量控制阀切换回根据呼吸频率实时响应模式，并开始新的学习。

152、（三）控制算法各要素的参数优选范围

153、

154、（四）本发明的工作方式

155、将控制算法各构建要素的具体参数预先写入控制系统中。在应用本发明氧疗时：

156、1.医护人员将nirs脑氧传感器及脑温探头贴于患者前额，将指脉氧探头夹于患者指端，连接氧气输入管路与输出管路。

157、2.开启电源，系统自动启动，自动测定患者的个体化脑氧基线值（rso2-base）并记录。

158、3.医护人员根据患者病情特征，在人机交互界面设定目标脑氧值（默认采用系统自动测定的基线值）、医嘱流量值、吸氧时长。

159、4.设定完成后，系统进入氧疗模式。

160、5.脑氧监测模块、外周血氧监测模块、脑温监测模块同步进行多参数动态监测。

161、6.控制系统的控制算法按照上述八层决策流程自动运行。

162、7.到达设定的吸氧时长后，流量控制阀自动关闭，本次氧疗结束。

163、（五）本发明的有益效果

164、1.精准脑保护：直接以脑氧饱和度为控制目标，解决了全身氧合正常下的“隐蔽性脑缺氧”问题。

165、2.双靶点协同，提升安全性：引入外周血氧作为参考边界，既能有效鉴别“全身性低氧”与“局部脑缺氧”，又能防止单一脑氧信号源因干扰产生的误调节。

166、3.多参数融合，提升诊断价值：创新性地引入额叶脑温监测，为系统判断脑缺血缺氧的病理生理状态提供了更丰富的维度。

167、4.智能化闭环管理：从“真/伪”事件鉴别，到分层干预，再到主动撤氧，实现了全流程的自动化、智能化管理。

168、5.pid精准控制：融合pid闭环控制算法与阶梯式步进调节策略，实现了氧气流量的平滑、精准、稳定输出，避免了流量突变对患者造成的不良刺激。