專利名稱：用于睡眠呼吸紊亂治療中的壓力治療的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及用于呼吸狀況治療的方法和設(shè)備，所述呼吸狀況例如為與阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合癥(OSHAS)或阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)相關(guān)的狀況。
背景技術(shù)：
患有OSA的患者在睡眠期間具有屢發(fā)的呼吸暫?；蚝粑蛔悖@種情況只能在患者醒來時(shí)才會停止。這些屢發(fā)事件引起了睡眠中斷及交感神經(jīng)系統(tǒng)的刺激。這會對患者產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，例如白天困倦(存在機(jī)動車輛事故的伴隨可能性)、心理狀態(tài)較差、記憶問題、抑郁和高血壓?；加蠴SA的患者還可能會大聲打鼾，因此也妨礙了其同室者的睡眠。對患有OSA的患者最佳的治療形式是由吹風(fēng)機(jī)(壓氣機(jī))經(jīng)連接軟管和面罩(患者接口)施加的持續(xù)性氣道正壓(constant positive airway pressure) (CPAP)。該正壓力避免了在吸氣過程中患者氣道的萎陷，從而防止了屢發(fā)的呼吸暫?；蚝粑蛔慵捌浜筮z癥?？梢砸栽S多形式傳送所述正氣道壓力。例如，正壓力級可以在患者呼吸周期的吸氣和呼氣階段中保持為近似恒定級別。作為替代，可以將壓力級調(diào)整為與患者呼吸周期同步地進(jìn)行改變。例如，為了使患者舒適，可以在吸氣過程中將壓力設(shè)定為一個(gè)級別，在呼氣過程中設(shè)定為另一較低級別。這種壓力治療系統(tǒng)可以稱為雙級別。作為替代，可以連續(xù)地調(diào)整壓力級，以便平滑地復(fù)制患者呼吸周期中的變化。在呼氣過程中的較低壓力設(shè)定通常稱為呼氣減壓。在提供這種壓力變化和/或檢測對治療壓力進(jìn)行調(diào)整的狀況時(shí)，有所幫助的是，獲得對患者呼吸流量(respiratory flow)的測量值。例如，患者呼吸流量的測量值可以用于檢測患者何時(shí)從吸氣變?yōu)楹魵?，以確定何時(shí)傳送呼氣壓力治療設(shè)定或吸氣壓力治療設(shè)定。類似的，為了進(jìn)行治療壓力的調(diào)整，可以利用所測量的患者呼吸流量信號來檢測患者流量限制。在美國專利No. 5，704，345的專利中說明了這種調(diào)整。出于這些目的，可以從流量傳感器，例如差壓轉(zhuǎn)換器或氣壓圖(pnuemotachograph)得到所測量的流量信號。希望研發(fā)用于估計(jì)流量的進(jìn)一步的方法和設(shè)備以改進(jìn)現(xiàn)有方法和設(shè)備，和/或研發(fā)新的壓力治療和檢測方法及設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)的各方面包括用于呼吸流量產(chǎn)生設(shè)備的多種方法。在一個(gè)方法中，確定了由呼吸流量產(chǎn)生設(shè)備所產(chǎn)生的壓力的測量值和呼吸流量產(chǎn)生設(shè)備的頻率的測量值。這個(gè)方法隨后導(dǎo)出患者呼吸流量的估計(jì)值，其是所述壓力測量值和所述頻率測量值的函數(shù)。在一些實(shí)施例中，所述頻率測量值可以是轉(zhuǎn)速。而且，所述估計(jì)值的推導(dǎo)還可以包括確定預(yù)期壓力，其是所述頻率測量值的函數(shù)；并且還可以包括計(jì)算在所述所確定的預(yù)期壓力與所述壓力測量值之間的差值?？梢栽O(shè)定或調(diào)整所述呼吸流量產(chǎn)生設(shè)備的壓力治療，其是所述所導(dǎo)出的呼吸流量估計(jì)值的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，該技術(shù)包含一種設(shè)備，用于產(chǎn)生呼吸流量。這個(gè)設(shè)備可選地包括患者接口，其用于將可吸入氣體傳送給患者。該設(shè)備還可以包括流量產(chǎn)生器，其耦合到所述患者接口，以產(chǎn)生穿過所述患者接口的所述可吸入氣體流。該設(shè)備還可以包括測量傳感器，諸如壓力變換器，其用于提供壓力信號，所述壓力信號表示在所述患者接口的一部分中的壓力，或者與所述流量產(chǎn)生器有關(guān)的壓力；以及轉(zhuǎn)速計(jì)，其用于提供速度信號，所述速度信號表示所述流量產(chǎn)生器的速度。該設(shè)備還可以具有控制器，其用于控制所述流量產(chǎn)生器。所述控制器耦合到所述壓力變換器，用于處理所述壓力信號，并且耦合到轉(zhuǎn)速計(jì)，用于處理所述速度信號。所述控制器可以被配置和調(diào)整為控制用于估計(jì)患者呼吸流量的方法，或者借助于在此所述的方法設(shè)置所傳送的治療壓力，例如通過用壓力信號來確定壓力的測量值，用速度信號來確定頻率的測量值，導(dǎo)出患者呼吸流量的估計(jì)值，其是所述壓力測量值和所 述頻率測量值的函數(shù)。在另一實(shí)施例中，一種用于將呼吸流量傳送給患者的系統(tǒng)包括接口單元，用于傳送可吸入氣體流。該系統(tǒng)還可以包括流量單元，其耦合到所述接口單元，用于產(chǎn)生所述可吸入氣體。該系統(tǒng)可以包括壓力檢測單元，用于測量壓力，并產(chǎn)生表示所述可吸入氣體的所述所測量壓力的壓力信號，以及頻率檢測單元，用于測量所述流量單元的頻率，并產(chǎn)生表示所述所測量頻率的頻率信號。該系統(tǒng)通常還會包括處理單元，用于處理所述壓力信號和所述頻率信號。所述處理單元可以被配置為或調(diào)整為處理用所述壓力信號確定壓力的測量值，用所述頻率信號確定頻率的測量值，并且導(dǎo)出患者呼吸流量的估計(jì)值，其是所述壓力測量值和所述頻率測量值的函數(shù)。所述處理單元還可以被配置為用所述流量單元控制壓力的產(chǎn)生，所述壓力是所述所導(dǎo)出的呼吸流量估計(jì)值的函數(shù)。在該系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，可以在沒有流量傳感器或不利用來自流量傳感器的信號的情況下，與患者的呼吸周期同步地傳送壓力治療的變化。在再另一實(shí)施例中，可以將該技術(shù)的方法作為軟件或固件而編碼在信息承載介質(zhì)上。例如，信息承載介質(zhì)可以包括處理器可讀信息或處理器控制指令。所述處理器可讀信息可以控制一種用于提供壓力治療療法的設(shè)備。所述處理器可讀信息或處理器控制指令可以包括以下步驟確定由流量產(chǎn)生器產(chǎn)生的壓力的測量值，確定所述流量產(chǎn)生器的頻率的測量值，以及導(dǎo)出患者呼吸流量的估計(jì)值，其是所述壓力測量值和所述頻率測量值的函數(shù)。由以下的詳細(xì)公開內(nèi)容、權(quán)利要求和附圖，該技術(shù)的更多實(shí)施例和特征會是顯而易見的。


借助于實(shí)例在附圖的圖中示出了本技術(shù)，但不是作為限制，其中相同的參考數(shù)字標(biāo)記指代相似的元件，包括圖I顯示了用于呼吸流量估計(jì)及基于呼吸流量估計(jì)的壓力治療的設(shè)備的實(shí)例部件；圖2是用于本技術(shù)的壓力治療或流量估計(jì)設(shè)備的方法的流程圖；圖3是用于實(shí)施流量估計(jì)技術(shù)的控制電路或處理器的說明性輸入/輸出圖示；圖4是由利用本流量估計(jì)技術(shù)的壓力治療設(shè)備所執(zhí)行的示例性壓力治療波形的曲線圖；以及圖5是示出利用了用于面罩的變化(swing)調(diào)整的流量估計(jì)技術(shù)的壓力治療設(shè)備的反饋控制回路的適合部件的圖示。
具體實(shí)施例方式參考圖1，可以用壓力治療傳送設(shè)備來實(shí)施本技術(shù)，該壓力治療傳送設(shè)備可以包括流量產(chǎn)生器，例如伺服控制的吹風(fēng)機(jī)102。吹風(fēng)機(jī)102通常會包括進(jìn)氣口和由電機(jī)(未示出)驅(qū)動的葉輪。 在圖I所示的實(shí)施例中，提供了頻率傳感器104。該傳感器可以用于測量吹風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。例如，轉(zhuǎn)速計(jì)可以測量吹風(fēng)機(jī)電機(jī)或吹風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的旋轉(zhuǎn)(RPM)。頻率傳感器104可以用于產(chǎn)生表示該傳感器的測量值的頻率信號f(t)。圖I的設(shè)備還包括壓力傳感器106，例如壓力轉(zhuǎn)換器。壓力傳感器106用于測量由吹風(fēng)機(jī)102產(chǎn)生的壓力。在這個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器106靠近吹風(fēng)機(jī)102，但按照需要，可以位于吹風(fēng)機(jī)的下游。壓力傳感器106產(chǎn)生表示壓力測量值的壓力信號P (t)。在圖I中僅是象征性的示出了壓力傳感器106和頻率傳感器104，這是因?yàn)榭梢岳斫?，可以利用其他結(jié)構(gòu)和其他部件來測量與吹風(fēng)機(jī)102有關(guān)的頻率和壓力。該壓力治療傳送設(shè)備通常還包括患者接口，例如送氣導(dǎo)管108和面罩110，用于向患者和/或從患者運(yùn)送空氣流或可吸入氣體流。可以將吹風(fēng)機(jī)102耦合到送氣導(dǎo)管108和面罩110，以便從吹風(fēng)機(jī)102供應(yīng)可吸入氣體?？梢詮幕颊呓涌诮?jīng)排氣裝置111排出用完的氣體?？梢詫㈩l率f(t)信號和壓力p(t)信號發(fā)送到控制器或處理器112。在從頻率傳感器和壓力傳感器提供的信號不是數(shù)字形式而控制器是數(shù)字控制器的情況下，可以利用可選的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器/采樣器(未單獨(dú)示出)?；趤碜赃@些傳感器和/或其他可選的傳感器的輸入信號，控制器可以進(jìn)而產(chǎn)生吹風(fēng)機(jī)控制信號。例如，控制器可以產(chǎn)生RPM請求信號，以便通過設(shè)定預(yù)期頻率或轉(zhuǎn)速設(shè)定值并將其與頻率傳感器的所測量狀況相比較，來控制吹風(fēng)機(jī)102的速度。作為替代，這種改變可以基于確定預(yù)期壓力設(shè)定值，并將其與壓力傳感器的所測量狀況相比較。通常，通過用伺服機(jī)構(gòu)基于所測定的在設(shè)定值與所測量狀況之間的差值，例如采用閉環(huán)反饋方式并將該差值變換為電流，增大或減小所提供的電機(jī)電流，從而完成這種對電機(jī)速度的改變。這樣，處理器112或控制器可以借助于吹風(fēng)機(jī)102對傳送給患者接口的壓力做出受控的改變。可選的，在保持相對恒定的吹風(fēng)機(jī)速度的同時(shí)，可以通過用機(jī)械放氣閥(未示出)增大或減小排放量來控制排放裝置，從而實(shí)現(xiàn)這種對壓力的改變?？刂破骰蛱幚砥?12通常被配置和調(diào)整為用于執(zhí)行特定的控制方法，例如在此詳細(xì)說明的方法。這樣，控制器可以包括集成芯片、存儲器和/或其他控制指令、數(shù)據(jù)或信息存儲介質(zhì)。例如，可以在設(shè)備存儲器中的集成芯片上編碼包含這個(gè)控制方法的經(jīng)編程指令，或者使用適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)將上述指令作為軟件或固件來裝入。借助于這種控制器或處理器，該設(shè)備通過調(diào)整用于設(shè)定吹風(fēng)機(jī)速度或壓力的壓力傳送等式，或者借助于放氣閥的排氣，可以用于許多不同壓力治療療法，例如前述的壓力治療。例如，基于這個(gè)結(jié)構(gòu)，即使沒有來自流量傳感器的流量信號，系統(tǒng)的實(shí)施例也可以測定或估計(jì)患者呼吸流量，并隨后基于從或用估計(jì)的流量信號所檢測的患者呼吸狀況，對由設(shè)備傳送的壓力治療進(jìn)行調(diào)整。雖然從軟管到面罩的流動特性也會影響壓力測定，但是這個(gè)流量估計(jì)模型可以基于這樣的前提在rpm受控的系統(tǒng)中，負(fù)荷擾動(S卩，患者呼吸流量)反映在設(shè)備的壓力輸出中。類似的，在壓力受控的系統(tǒng)中，負(fù)荷擾動會反映在設(shè)備的rpm輸出中。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，一起進(jìn)行的兩個(gè)測量，例如壓力和流量產(chǎn)生器系統(tǒng)頻率(例如吹風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，如RPM)，可以給出流量的測量值。在一個(gè)適合的患者流量估計(jì)中，可 以利用所測量的壓力和根據(jù)頻率測量值導(dǎo)出的預(yù)期壓力值兩者來導(dǎo)出作為它們的函數(shù)的流量。這可以用以下函數(shù)來示出流量=函數(shù)(Pm-Pkpm
.derived)在此Pm是所測量的壓力；Pkpm dOTived是在特定流量上的預(yù)期壓力，其是根據(jù)除壓力之外的所測量的系統(tǒng)變量，例如吹風(fēng)機(jī)的頻率或轉(zhuǎn)速(例如RPM)，而確定或計(jì)算的。根據(jù)流量產(chǎn)生器特性以及所需的精度，其也可以是固定值或校準(zhǔn)值。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過以下的靜態(tài)扇形曲線來確定或計(jì)算Pkpm dCTiTCd Prpm—derived_K2* W +K1* ω +K0在此ω是流量產(chǎn)生器的角頻率(其也可以被稱為角速度、徑向頻率和弧度頻率)；及K2、K1和Ktl可以是通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先確定的常數(shù)，其用于基于流量產(chǎn)生器或吹風(fēng)機(jī)的特定結(jié)構(gòu)特性(例如，葉輪設(shè)計(jì))，將所傳送壓力的實(shí)驗(yàn)性測量值與所測量的吹風(fēng)機(jī)角頻率相關(guān)聯(lián)?？蛇x的，在小常數(shù)的情況下，可以將常數(shù)統(tǒng)一按比例放大，以減小設(shè)備處理器或控制器上的小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算的運(yùn)算開銷。在一個(gè)實(shí)施例中，通過利用以下等式，可以將流量作為Pm與Pkpm d ivral之間差值的函數(shù)來確定流量 sAdxS+AdxS+Afx+A。在此X是按前述的Pm減去
PrPM—derived '及A3、AyA1和Atl可以是通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先確定的常數(shù)，其用于基于該系統(tǒng)的特定結(jié)構(gòu)特性，將流量的實(shí)驗(yàn)性測量值與一函數(shù)相關(guān)聯(lián)，該函數(shù)是所測量的吹風(fēng)機(jī)角頻率與所測量的壓力的函數(shù)。然而，假定32位處理的限制，就發(fā)現(xiàn)使用以上等式，為了達(dá)到預(yù)期的流量線性化的性能水平，計(jì)算復(fù)雜性是相當(dāng)高的。因此，在該技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例中，為了簡化該確定操作，可以基于以上等式預(yù)先形成查詢表。可以基于一系列頻率輸入測量值和一系列壓力輸入測量值，使用該公式預(yù)先計(jì)算適合的表。該表的輸出就會是基于如前所述的壓力的輸入瞬時(shí)測量值和頻率的輸入瞬時(shí)測量值的導(dǎo)出瞬時(shí)流量值。在該技術(shù)的再進(jìn)一步實(shí)施例中，可以根據(jù)所測量壓力與頻率導(dǎo)出的壓力之間的差值(即Pm-PmldCTivJ確定所述所導(dǎo)出流量值。這樣，可以通過以下等式更簡單地估計(jì)流量'2/1LJi. _Pm_PrPM—derived在此Pm是所測量壓力 ’及Pkpm dOTiTCd是預(yù)期壓力，其是借助前述任何方法，根據(jù)除壓力之外的所測量的系統(tǒng)變量，例如吹風(fēng)機(jī)的頻率或轉(zhuǎn)速(例如RPM或ω)，而確定或計(jì)算的。盡管這個(gè)特定估計(jì)不是線性化的，但可以給出對流量偏差的估計(jì)。因此，它非常適 用于依賴周期檢測的算法。在沒有進(jìn)一步的處理時(shí)，單就其而言不會非常適用于需要更精確的流量值或更精確的流動形態(tài)的算法。然而，其簡單性會使得其尤其適合作為用于減小系統(tǒng)處理器負(fù)載的硬件部件，或者適合作為用于系統(tǒng)處理器的固件/軟件。在采用結(jié)合患者呼吸流的連續(xù)系統(tǒng)排氣流或泄漏的系統(tǒng)中，可以借助適合的運(yùn)算，進(jìn)一步處理以上所確定的流量值，來將該系統(tǒng)或泄漏流量與患者呼吸流量分離，所述合適的運(yùn)算如由以下等式所示的呼吸流量=FLW-LPF(FLff)在此FLff是根據(jù)任何前述方法得到的連續(xù)或周期性確定的流量值；及LPF(FLff)是對該流量值進(jìn)行的低通濾波操作，對該濾波操作進(jìn)行選擇，以便去除流量中的與相對恒定的泄漏或系統(tǒng)流量有關(guān)的恒定成分。一個(gè)實(shí)例操作可以是具有10秒時(shí)間常數(shù)的低通濾波。圖3示出了針對控制器或處理器312的流量估計(jì)方法。將所測量的壓力值信號302 (p (t))和所測量的頻率值信號304(ω (t))輸入到流量估計(jì)算法306，用以導(dǎo)出估計(jì)的流量值信號308。該流量估計(jì)算法306是基于前述的任何計(jì)算或函數(shù)，例如一個(gè)或多個(gè)流量查詢表330。隨后，可以將借助于在此所述的任何方法所做出的流量估計(jì)值(例如，所估計(jì)的患者呼吸流量)用于通常由壓力治療設(shè)備做出的、任何適合的基于流量的確定操作。例如，所導(dǎo)出的流量估計(jì)值可以用于在患者呼吸周期的特征檢測時(shí)對壓力進(jìn)行改變。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，所導(dǎo)出的流量估計(jì)值可以用于觸發(fā)呼氣減壓。在這個(gè)實(shí)施例中，可以利用比例制的觸發(fā)閾值，例如作為峰值呼吸流量的函數(shù)的觸發(fā)閾值，來檢測呼氣的開始。利用這種具體與以上可能或多或少偏離于真實(shí)患者流量的任何流量估計(jì)值相結(jié)合的觸發(fā)，提供了更可靠或有彈性的呼吸周期檢測以及適當(dāng)?shù)膲毫憫?yīng)。在這個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)以下偽代碼來實(shí)現(xiàn)該技術(shù)if(RespiratoryFlow>PeakRespiratoryFlow/Y)or(EPR已經(jīng)持續(xù)超過I5秒)then關(guān)閉EPRelse if(RespiratoryFlow<0)then開啟EPR在此
RespiratoryFlow是借助前述任何方法導(dǎo)出的流量估計(jì)；PeakRespiratoryFlow是先前峰值的呼吸流量值,例如在先前呼吸周期中確定的峰值；Y是峰值呼吸流量的某個(gè)除數(shù)(例如4);及EPR是為了使患者舒適而減小所傳送的治療壓力設(shè)定的過程。在這個(gè)實(shí)施例中，可以產(chǎn)生兩級壓力治療療法，以便在患者呼氣過程中由EPR傳送減小的壓力級，在患者吸氣過程中傳送未經(jīng)EPR減小的較高治療壓力級。根據(jù)流量產(chǎn)生器的特性或設(shè)定，例如電機(jī)下降時(shí)間和上升時(shí)間，可以使在吸氣級與呼氣級之間的變化是漸進(jìn)的，從而可以實(shí)現(xiàn)吸氣壓力治療級與呼氣壓力治療級之間的更平滑的變化。在圖4的曲線圖中示出了可以根據(jù)本技術(shù)傳送的實(shí)例壓力波形。圖4包括患者模擬流量波形曲線圖402，其由患者流量模擬設(shè)備產(chǎn)生?；颊吡髁磕M設(shè)備耦合到實(shí)施在此所述的流量估計(jì)技術(shù)的壓力治療設(shè)備的患者接口。圖4還包括壓力波形曲線圖404，該波形曲 線圖404是使用在此所述的流量估計(jì)和觸發(fā)技術(shù)在壓力治療設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的。該曲線圖示出了該設(shè)備可以基于估計(jì)流量方法，與患者模擬流量波形402的周期同步地傳送壓力調(diào)整。壓力治療設(shè)備會受到由患者呼吸周期引入的系統(tǒng)中壓力變化的影響，在用于對到患者接口的面罩的壓力級進(jìn)行控制的傳感器位于流量產(chǎn)生器附近，而不是在患者接口的面罩附近的情況下，患者的呼吸會在面罩壓力中引入不想要的變化。可以利用該估計(jì)患者流量的技術(shù)，用控制器調(diào)整這些不想要的面罩壓力變化，以保持更穩(wěn)定的壓力級。例如，在另一個(gè)實(shí)施例中，壓力治療設(shè)備控制壓力，而不是控制電機(jī)rpm，且用于該控制的壓力傳感器位于流量產(chǎn)生器上或其附近。在該實(shí)施例中，對將要在用于壓力控制的反饋回路中使用的壓力測量值作為流量估計(jì)值的函數(shù)進(jìn)行調(diào)整。采用某種可預(yù)測的方式來實(shí)現(xiàn)這個(gè)調(diào)整，以致力于阻止由患者的呼吸周期引入的面罩變化。例如，可以根據(jù)以下方法來調(diào)整所測量的控制壓力 MeasuredPressureadJusted=MeasuredPressure-FlowFactor在此FlowFactor是由任何前述方法所確定的流量估計(jì)值的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)流量估計(jì)值的函數(shù)可以是將估計(jì)值乘以數(shù)值K，在此，K是對于正流量(例如患者吸氣)和對于負(fù)流量(例如患者呼氣)而言不同的值?？梢园凑招枰?，通過實(shí)驗(yàn)為正流量和負(fù)流量選擇K的數(shù)值，以確定用于減小變化的最佳值，其產(chǎn)生了響應(yīng)于患者呼吸的更穩(wěn)定的面罩壓力。然后，可以將經(jīng)調(diào)整的壓力測量值用于壓力控制反饋回路，例如實(shí)現(xiàn)如下偽微分反饋(HF)控制的控制回路Error=DesiredPressure - MeasuredPressureadjustedMotorCcrnimand=P*Error+T f Error在此DesiredPressure是所確定的治療壓力設(shè)定值,例如吸氣或呼氣治療壓力級；MeasuredPressureadjusted是如前所述的經(jīng)調(diào)整的壓力；P和I是為從壓力設(shè)定值到對被施加到流量產(chǎn)生器電機(jī)的電流的調(diào)整的變換而選擇的因子，這個(gè)調(diào)整用于基于電機(jī)特性而調(diào)整特定的電機(jī)速度。
在圖5中示出了用于這種變化補(bǔ)償控制的控制器部件。將所估計(jì)的流量值或信號與由壓力傳感器556所測量的壓力值或信號一起提供給所測量壓力調(diào)整器550。將壓力設(shè)定值或信號與經(jīng)調(diào)整的所測量壓力值或信號一起提供給伺服機(jī)構(gòu)552?；谶@些信號，伺服機(jī)構(gòu)調(diào)整電機(jī)電流，用以控制流量產(chǎn)生器的電機(jī)554的輸出或速度，從而調(diào)整由流量產(chǎn)生器設(shè)備傳送的壓力，以便可預(yù)測性地減小由患者呼吸引入的面罩壓力變化。在再進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以用該變化控制等式的修改形式來實(shí)現(xiàn)變化補(bǔ)償控制。在這個(gè)實(shí)施例中，通過將預(yù)期壓力設(shè)定值與來自壓力傳感器的測量值相比較，來控制在流量產(chǎn)生器處的壓力。換句話說，可以控制流量產(chǎn)生器，以使得壓力設(shè)定值等于從流量產(chǎn)生器處的壓力傳感器所測定的壓力測量值。然而，因?yàn)樵诹髁慨a(chǎn)生器處的壓力被控制為設(shè)定值，因此在面罩處的壓力波動是由于穿過患者接口或傳送通路所造成的與流量相關(guān)的壓力下降的結(jié)果。這可以用以下等式來表示
MaskPres=PresSetPoint-PresLossInDeIiveryCircuit在此MaskPres是患者面罩或患者接口中的壓力，PresSetPoint是預(yù)期壓力或目標(biāo)壓力，PresLossInDeliveryCircuit是傳送通路的阻礙(impedance)所造成的壓力損失。可以通過按前所述的如下修改經(jīng)測量的壓力，來減小面罩中的壓力波動 MeasuredPressureadJusted=PM-FlowFactor在此Pm是來自諸如壓力變換器之類的傳感器的壓力測量值。FlowFactor可以表示在傳送通路中的壓力下降，并可以假定為與流量估計(jì)值成比例。例如，F(xiàn)lowFactor=ImpedOfDeliveryCir*Flow在此ImpedOfDeliveryCir是傳送通路或患者接口的阻礙，F(xiàn)low是如前確定的流量的估計(jì)值。然而，由于可以將流量估計(jì)值看作是如前所述的流量產(chǎn)生器上的壓力下降的函數(shù)，于是就可以根據(jù)以下等式使該壓力下降近似為與流量估計(jì)值成比例Flow=PresDropAcrossTurbine/ImpdedanceOfTurbine ；在此PresDropAcrossTurbine是流量產(chǎn)生器上的壓力下降,例如如前所述的確定為是所測量壓力與導(dǎo)出壓力之間差值的壓力下降(例如Pm-Pkpm—，及ImpdedanceOfTurbine是流量產(chǎn)生器的阻礙,其取決于流量產(chǎn)生器的具體設(shè)計(jì)，并可以被預(yù)想確定和/或預(yù)先設(shè)置到系統(tǒng)的控制器的存儲器中。通過將先前的流量因子等式與以上剛剛所述的流量等式相結(jié)合，不必為變化補(bǔ)償做出對于前述流量估計(jì)值之一的明確計(jì)算。相反的，當(dāng)考慮到以下等式時(shí)可以隱含地執(zhí)行該確定操作
FlowFactor=PresDropAcrossTurbine*ImpedOfDeIiveryCir/ImpdedanceOfTurbine通過將這個(gè)FlowFactor應(yīng)用到用于經(jīng)調(diào)整的壓力測量值的等式，可以為測量壓力的調(diào)整獲得如下進(jìn)一步的表不
MeasuredPressureadJusted=PM - K*PresDropAcrossTurbine在此K 是兩個(gè)阻礙的比值,例如 ImpedOfDeliveryCir 除以 ImpdedanceOfTurbine。隨后，可以通過控制呼吸治療設(shè)備產(chǎn)生壓力，為本技術(shù)的壓力治療傳送設(shè)備中的變化補(bǔ)償控制執(zhí)行這個(gè)等式，以使得經(jīng)調(diào)整的壓力測量值滿足目標(biāo)或預(yù)期壓力設(shè)定值。在以上說明及附圖中提出了具體的術(shù)語、等式和附圖符號以提供對本技術(shù)的全面理解。在一些實(shí)例中，術(shù)語和符號可以暗示不是實(shí)現(xiàn)本技術(shù)所必需的具體細(xì)節(jié)。而且，盡管在此參考具體實(shí)施例說明了本技術(shù)，但應(yīng)明白，這些實(shí)施例僅是該技術(shù)的原理和應(yīng)用的說明。因此，應(yīng)明白，在不脫離該技術(shù)的精神和范圍的情況下，可以對這些說明性實(shí)施例做出許多修改，并且可以設(shè)計(jì)其它設(shè)置。例如，可以在用于檢測患者流量限制或?qū)毫χ委熢O(shè)備的傳送治療壓力做出其它調(diào)整的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)該流量估計(jì)技術(shù)。而且，可以在包含流量傳感器的系統(tǒng)中利用該流量估計(jì)值。在這種系統(tǒng)中，在用于基于流量的測定操作的流量傳感器故障的情況下，在此所述的流量估計(jì)技術(shù)可以充當(dāng)備份流量確定值。作為替代，流量數(shù)據(jù)的估計(jì)值可以與來自流量傳感器的數(shù)據(jù)相結(jié)合，產(chǎn)生組合的流量數(shù)據(jù)，以便將系統(tǒng)與來自流量傳感器的流量信號或在此所述的所導(dǎo)出的流量估計(jì)值中的更瞬時(shí)的誤差相隔離。
權(quán)利要求
1.一種以控制器自動控制壓力傳送設(shè)備中的壓力設(shè)定的方法，用以補(bǔ)償在患者接口處由外部引入的變化，所述方法包括所述控制器執(zhí)行的以下步驟 用壓力傳感器確定由流量產(chǎn)生器產(chǎn)生的壓力的測量值，所述壓力傳感器位于所述流量產(chǎn)生器的附近； 作為以下值的函數(shù)來調(diào)整所述壓力測量值(a)在所述流量產(chǎn)生器上的壓力下降的測量值，(b)耦合到所述流量產(chǎn)生器上的所述患者接口的阻礙的測量值，以及(C)所述流量產(chǎn)生器的阻礙的測量值；并且 控制所述流量產(chǎn)生器，以使得所調(diào)整的壓力測量值滿足目標(biāo)壓力設(shè)定值。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述函數(shù)將所述壓力下降測量值乘以所述患者接口的阻礙測量值與所述流量產(chǎn)生器的阻礙測量值之間的比值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，用所述壓力測量值減去所述函數(shù)的結(jié)果。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述壓力下降測量值是在壓力測量值與所導(dǎo)出的壓力測量值之間的差值，所導(dǎo)出的壓力測量值是所述流量產(chǎn)生器的頻率的已確定函數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述流量產(chǎn)生器的頻率的已確定函數(shù)的頻率是轉(zhuǎn)速。
6.一種壓力治療傳送設(shè)備，用于補(bǔ)償由患者引入的變化，包括 患者接口，用于將可吸入氣體流傳送到患者； 流量產(chǎn)生器，耦合到所述患者接口，用于產(chǎn)生穿過所述患者接口的所述可吸入氣體流； 壓力傳感器，用于提供表示與所述流量產(chǎn)生器有關(guān)的壓力的壓力信號； 處理器，用于控制所述流量產(chǎn)生器，所述處理器耦合到所述壓力傳感器，用于處理所述壓力信號，所述處理器被配置為控制 用所述壓力傳感器確定由流量產(chǎn)生器傳送的壓力的測量值，所述壓力傳感器位于所述流量產(chǎn)生器的附近； 作為以下值的函數(shù)來調(diào)整所述壓力測量值(a)在所述流量產(chǎn)生器上的壓力下降的測量值，(b)所述患者接口的阻礙的測量值，以及(C)所述流量產(chǎn)生器的阻礙的測量值；并且控制所述流量產(chǎn)生器，以使得所調(diào)整的壓力測量值滿足目標(biāo)壓力設(shè)定值。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述函數(shù)將所述壓力下降測量值乘以所述患者接口的阻礙測量值與所述流量產(chǎn)生器的阻礙測量值之間的比值。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，用所述壓力測量值減去所述函數(shù)的結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述壓力下降測量值是在壓力測量值與所導(dǎo)出的壓力測量值之間的差值，所導(dǎo)出的壓力測量值是所述流量產(chǎn)生器的頻率的已確定函數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述流量產(chǎn)生器的頻率的已確定函數(shù)的頻率是轉(zhuǎn)速。
11.一種壓力治療傳送系統(tǒng)，用于補(bǔ)償由患者引入的變化，包括 患者接口單元，用于將可吸入氣體流傳送給患者； 流量產(chǎn)生單元，耦合到所述患者接口，用于產(chǎn)生穿過所述患者接口的所述可吸入氣體流； 傳感器單元，用于提供表示與所述流量產(chǎn)生單元有關(guān)的壓力的壓力信號；及控制單元，耦合到所述傳感器單元和流量產(chǎn)生單元，用于確定由所述流量產(chǎn)生單元傳送的壓力的測量值；作為以下值的函數(shù)來調(diào)整所述壓力測量值(a)在所述流量產(chǎn)生單元上的壓力下降的測量值，(b)所述患者接口的阻礙的測量值，和(C)所述流量產(chǎn)生單元的阻礙的測量值；以及控制所述流量產(chǎn)生單元，以使得所調(diào)整的壓力測量值滿足目標(biāo)壓力設(shè)定值。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)將所述壓力下降測量值乘以所述患者接口的阻礙測量值與所述流量產(chǎn)生單元的阻礙測量值之間的比值。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，用所述壓力測量值減去所述函數(shù)的結(jié)果。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述壓力下降測量值是在壓力測量值與所導(dǎo)出的壓力測量值之間的差值，所導(dǎo)出的壓力測量值是所述流量產(chǎn)生單元的頻率的已確定函數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述流量產(chǎn)生單元的頻率的已確定函數(shù)的頻率是轉(zhuǎn)速。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，用于提供表示壓力的壓力信號的所述傳感器單元位于所述流量產(chǎn)生單元的附近。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)將所述壓力下降測量值乘以所述患者接口的阻礙測量值與所述流量產(chǎn)生單元的阻礙測量值之間的比值。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，用所述壓力測量值減去所述函數(shù)的結(jié)果。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述壓力下降測量值是在壓力測量值與所導(dǎo)出的壓力測量值之間的差值，所導(dǎo)出的壓力測量值是所述流量產(chǎn)生單元的頻率的已確定函數(shù)。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述流量產(chǎn)生單元的頻率的已確定函數(shù)的頻率是轉(zhuǎn)速。
21.一種用于在呼吸治療設(shè)備中設(shè)定所產(chǎn)生的壓力的變化的方法，包括 產(chǎn)生用以設(shè)定流量產(chǎn)生器提供的呼吸壓力治療的控制信號；所述呼吸壓力治療包括吸氣壓力和呼氣壓力，所述呼氣壓力是所述吸氣壓力的壓降； 確定由所述流量產(chǎn)生器產(chǎn)生的壓力的測量值； 確定可歸因于所述流量產(chǎn)生器的頻率的測量值；以及 作為以下兩個(gè)值之差值的函數(shù)來導(dǎo)出患者呼吸流量的估計(jì)值(a)所述流量產(chǎn)生器所產(chǎn)生的壓力的測量值，和(b)從所述流量產(chǎn)生器的頻率測量值導(dǎo)出的期望壓力值； 其中，所產(chǎn)生的控制信號設(shè)定所述吸氣壓力和呼氣壓力中的至少一個(gè)，作為所述患者呼吸流量的估計(jì)值的函數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述頻率測量值是轉(zhuǎn)速。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述患者呼吸流量的估計(jì)值的函數(shù)包括將所述患者呼吸流量的估計(jì)值與閾值進(jìn)行比較。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述閾值包括用以由所述患者呼吸流量的估計(jì)值檢測患者呼氣之開始的觸發(fā)值。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，當(dāng)所述患者呼吸流量超過所述閾值時(shí)，設(shè)定所述呼氣壓力。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，通過采用呼氣減壓函數(shù)，設(shè)定所述呼氣壓力。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述閾值還包括流量峰值的一部分。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述流量峰值包括在先前的呼吸周期中確定的峰值。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所產(chǎn)生的控制信號設(shè)定所述吸氣壓力和呼氣壓力，作為所述患者呼吸流量的估計(jì)值的函數(shù)。
30.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，當(dāng)所述患者呼吸流量的估計(jì)值低于所述閾值時(shí)，通過解除呼氣減壓函數(shù)來設(shè)定所述吸氣壓力。
31.一種為患者接口設(shè)定呼吸治療的變化的設(shè)備，其中所述患者接口將可呼吸氣流引導(dǎo)至患者，所述設(shè)備包括 流量產(chǎn)生器，用于與所述患者接口耦合，以產(chǎn)生通過所述患者接口的可呼吸氣流； 壓力變換器，用于提供表示與所述流量產(chǎn)生器有關(guān)的壓力的壓力信號； 轉(zhuǎn)速計(jì)，用于提供表示所述流量產(chǎn)生器的速度的速度信號；以及處理器，用于控制所述流量產(chǎn)生器，所述處理器耦合到所述壓力變換器，以處理所述壓力信號，并且耦合到所述轉(zhuǎn)速計(jì)，以處理所述速度信號，所述處理器被配置為控制 產(chǎn)生控制信號，以設(shè)定由所述流量產(chǎn)生器產(chǎn)生的呼吸壓力治療，所述呼吸壓力治療包括吸氣壓力和呼氣壓力，所述呼氣壓力是所述吸氣壓力的減壓；以及 作為以下兩個(gè)值之差值的函數(shù)來導(dǎo)出患者呼吸流量的估計(jì)值(a)來自所述壓力信號的壓力的測量值，和(b)從來自所述速度信號的頻率的測量值導(dǎo)出的期望壓力值； 其中，所產(chǎn)生的控制信號設(shè)定所述吸氣壓力和呼氣壓力中的至少一個(gè)，作為所述患者呼吸流量的估計(jì)值的函數(shù)。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所述頻率測量值是轉(zhuǎn)速。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述患者呼吸流量的估計(jì)值的函數(shù)包括所述患者呼吸流量的估計(jì)值與閾值的比較。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述閾值包括用以由所述患者呼吸流量的估計(jì)值檢測患者呼氣之開始的觸發(fā)值。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中，當(dāng)所述患者呼吸流量超過所述閾值時(shí)，設(shè)定所述呼氣壓力。
36.如權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，通過采用呼氣減壓函數(shù)，設(shè)定所述呼氣壓力。
37.如權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述閾值還包括流量峰值的一部分。
38.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中，所述流量峰值包括在先前的呼吸周期中確定的峰值。
39.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中，所產(chǎn)生的控制信號設(shè)定所述吸氣壓力和呼氣壓力，作為所述患者呼吸流量的估計(jì)值的函數(shù)。
40.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，當(dāng)所述患者呼吸流量的估計(jì)值低于所述閾值時(shí)，通過解除呼氣減壓函數(shù)來設(shè)定所述吸氣壓力。
41.一種在呼吸治療系統(tǒng)中將系統(tǒng)排氣泄漏流量與患者呼吸流量分離的方法，包括 由所測量的系統(tǒng)變量計(jì)算所述呼吸治療系統(tǒng)的壓力，其中所測量的系統(tǒng)變量不是所測量的壓力；測量所述呼吸治療系統(tǒng)中的壓力； 作為所測量的壓力和所計(jì)算的壓力的函數(shù)來確定流量值； 基于所述流量值確定被濾波的流量測量值，以確定所述系統(tǒng)排氣泄漏流量；以及將所述系統(tǒng)排氣泄露流量與所述流量值分離，以通過從所述流量值減去所述系統(tǒng)排氣泄漏流量來得到呼吸流量。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，通過低通濾波操作來得到所述被濾波的流量測量值。
43.如權(quán)利要求41或42所述的方法，其中，所測量的系統(tǒng)變量是所述呼吸治療系統(tǒng)的流量產(chǎn)生器的轉(zhuǎn)速。
44.如權(quán)利要求41至43中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述系統(tǒng)排氣泄漏流量與所述患者呼吸流量相分離，而不需要來自流量傳感器的測量值。
45.一種呼吸治療系統(tǒng)，用以將系統(tǒng)排氣泄漏流量與患者呼吸流量相分離，所述系統(tǒng)包括 流量產(chǎn)生器，被配置用于在具有連續(xù)的系統(tǒng)排氣泄漏流量的患者接口處，產(chǎn)生加壓的可呼吸的氣體； 壓力傳感器，被配置用于測量與所產(chǎn)生的壓力相關(guān)的壓力； 頻率傳感器，被配置用于測量系統(tǒng)變量；其中，所述系統(tǒng)變量不是壓力；以及 處理器，所述處理器與所述傳感器和所述流量產(chǎn)生器耦合，所述處理器被配置用于 從所測量的系統(tǒng)變量計(jì)算所述流量產(chǎn)生器的壓力； 作為所測量的壓力和所計(jì)算的壓力的函數(shù)來確定流量值； 基于所述流量值確定被濾波的流量測量值，以確定所述系統(tǒng)排氣泄漏流量；以及將所述系統(tǒng)排氣泄露流量與所述流量值分離，以通過從所述流量值減去所述系統(tǒng)排氣泄漏流量來得到呼吸流量。
46.如權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置用于通過低通濾波操作來確定所述被濾波的流量測量值。
47.如權(quán)利要求45或46所述的系統(tǒng)，其中，所測量的系統(tǒng)變量是所述流量產(chǎn)生器的轉(zhuǎn)速。
48.如權(quán)利要求45至47中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)排氣泄漏流量與所述患者呼吸流量相分離，而不需要來自流量傳感器的測量值。
全文摘要
一種用于呼吸壓力治療設(shè)備的控制器或處理器，基于與由流量產(chǎn)生器產(chǎn)生的流量有關(guān)的壓力的測量值和流量產(chǎn)生器的頻率的測量值，例如伺服機(jī)構(gòu)控制的吹風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，確定患者呼吸流量的估計(jì)值。可以在沒有來自流量傳感器的數(shù)據(jù)的情況下做出這個(gè)估計(jì)?？梢曰诹髁慨a(chǎn)生器的特性將頻率測量值轉(zhuǎn)換為預(yù)期壓力，并用所測量壓力減去該預(yù)期壓力，以確定流量估計(jì)值。在使用流量產(chǎn)生器的呼吸壓力治療的情況下可以實(shí)現(xiàn)該流量估計(jì)。例如，可以按照用所估計(jì)的流量信號所檢測的，利用流量估計(jì)值在患者呼氣過程中觸發(fā)呼氣減壓。
文檔編號A61M16/00GK102920543SQ20121035036
公開日2013年2月13日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
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