CN103124574B - 用于识别呼吸转换的系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据治疗方案向受试者的气道递送能呼吸气体的加压流。基于该治疗方案调整能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数。该治疗方案指定基于该受试者的呼吸状态做出这样的调整。无需依赖对受试者的气道处或附近的气流的测量或估计识别呼吸状态的转换。基于受试者的气道处或附近的气流的一阶时间导数的变化识别呼吸状态的转换。在一个实施例中，确定近似流量的二阶时间导数的努力参数。基于努力参数与动态阈值的比较，识别呼吸状态的转换。

Description

用于识别呼吸转换的系统和方法

本专利申请根据35U.S.C§119（e）要求2010年9月10日提交的美国临时申请61/381553的优先权权益，该专利申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及呼吸状态转换识别（例如，精确和/或系统检测受试者吸气或呼气的开始或结束）的问题。使用对呼吸状态转换的适当的同步的识别以根据治疗方案调整或启动向受试者气道递送的能呼吸气体的加压流。

背景技术

已知向受试者气道递送能呼吸气体的加压流的系统。在常规系统中，可以基于受试者的呼吸状态调整能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数。例如，公知在诸如压力支持系统的机器中，可以在吸气期间增加压力而在呼气期间减小压力。典型地，从连接到患者气道的导管中流量的测量或估计确定呼吸的转换（例如，从吸气到呼气和/或从呼气到吸气）。

用于测量和/或估计受试者气道处或附近流量的常规机制可能是昂贵的（硬件要求方面）、不准确的、不精确的并且使患者与压力发生器之间的接口复杂化。这样，与靠近患者的直接流量测量相关联的这些缺点损害了对受试者的呼吸中呼吸转换的识别。因此，可以在呼吸设备内或附近实施流体参数测量的方法并且执行患者处流体参数的估计。在这些估计中，为诸如泄漏流量的参数调整流体属性或为诸如患者回路内热交换或压力损失的损失补偿流体属性。这些估计和补偿的方法负担关于患者回路的物理特点的假设并且要求对泄漏和其他损失的精确估计。

典型地，基于上述的测量或估计检测呼吸转换并且其根据加压气体测量的患者流量的幅值和方向作出反应。人们普遍认为，当例如在有创应用中典型地无泄漏情况下靠近患者测量流量和压力时，呼吸状态的检测是简单直接的。但是，除了昂贵和笨重以外，此方法在存在泄漏时（例如，在气管造口袖带泄气时）失败。当在呼吸设备附近实施测量时，需要复杂的估计算法以补偿损失和泄漏。当这些损失不可预测或偏离用于流体参数估计的假设和模型时，例如当护理员向患者回路内施予诸如雾化气体流的呼吸处置或护理员从假定标准的患者回路添加或移除损耗分量时，这些方法失败。

发明内容

本发明的一方面涉及一种用于无需依赖对受试者气道处或附近的流量的测量或估计而识别呼吸状态的转换的系统和/或方法。能够基于受试者气道处或附近的流量的一阶时间导数的变化来识别呼吸状态的转换。在一些实施例中，确定近似流量的二阶时间导数的努力参数。基于努力参数与阈值的比较，识别呼吸状态的转换。阈值可以是动态的以降低对呼吸状态的转换的错误识别。

本发明的另一方面涉及一种被配置成根据治疗方案向受试者气道递送能呼吸气体的加压流的系统。在一个实施例中，该系统包括压力发生器、传感器、以及一个或多个处理器。该压力发生器被配置成生成能呼吸气体的加压流以用于递送到受试者的气道。该传感器被配置成生成指示能呼吸气体的加压流的流量的输出信号。该一个或多个处理器被配置成基于能呼吸气体的加压流的流量的一阶时间导数的变化识别呼吸状态的转换，并且控制该压力发生器以根据治疗方案调整能呼吸气体的加压流的流体参数。该治疗方案指定该流体参数根据呼吸状态而改变。

本发明的又一方面涉及一种根据治疗方案向受试者的气道递送能呼吸气体的加压流的方法。在一个实施例中，该方法包括生成能呼吸气体的加压流以用于递送到受试者的气道；生成指示能呼吸气体的加压流的流量的输出信号；基于由该输出信号指示的能呼吸气体的加压流的流量的一阶时间导数的变化识别呼吸状态的转换；以及根据治疗方案调整能呼吸气体的加压流的流体参数，其中，该治疗方案指定流体参数根据呼吸状态而改变。

本发明的另外的方面涉及一种被配置成根据治疗方案向受试者的气道递送能呼吸气体的加压流的系统。在一个实施例中，该系统包括用于生成能呼吸的气体的加压流以用于递送到受试者的气道的器件；用于生成指示能呼吸气体的加压流的流量的输出信号的器件；用于基于由该输出信号指示的能呼吸气体的加压流的流量的一阶时间导数的变化识别呼吸状态的转换的器件；以及用于根据治疗方案调整能呼吸气体的加压流的流体参数的器件，其中，该治疗方案指定该流体参数作为呼吸状态的函数变化。

本发明的这些和其他目标、特征和特点，以及操作的方法和相关结构元件的功能以及部件的组合和制造的经济性，将在考虑参考附图的说明书和权利要求书的基础上变得显而易见，附图形成说明书的一部分，其中，各幅图中相同的附图标记指代对应的部分。在本发明的一个实施例中，本文所阐明的结构部件按比例绘制。但是，应当理解，附图仅出于阐明和描述的目的而不作为本发明的限制。此外，应当领会，本文任一实施例所显示或描述的结构特征同样能够用于其他实施例。但是，应当清楚地理解，附图仅出于阐明和说明的目的而不应作为本发明的限制的定义。

附图阐明

图1示出了根据本发明的一个或多个实施例的被配置成向受试者的气道递送能呼吸气体的加压流的系统；

图2示出了根据本发明的一个或多个实施例的一组流量的样本；

图3示出了根据本发明的一个或多个实施例的表明努力参数和呼吸转换之间的关系的一组曲线；

图4示出了根据本发明的一个或多个实施例的表明动态阈值水平如何降低呼吸转换的错误检测的一组曲线；以及

图5示出了根据本发明的一个或多个实施例的识别受试者的呼吸中的呼吸转换的方法。

具体实施方式

如本文所用，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括多个指示物，除非上下文有明确说明。如本文所用，关于两个或更多个部分或部件“耦合”的陈述应指的是只要发生链接，各部分直接地或间接地（即，通过一个或多个中间部分或部件）连接在一起或一同操作。如本文所用，“直接耦合”指的是两个元件彼此直接接触。如本文所用，“固定耦合”或“固定”指的是两个部件耦合以便一致移动同时保持彼此相对的恒定取向。

如本文所用，词“单一的”指的是部件作为单一一件或单个单元创建。即，包括分别创建、然后耦合在一起作为单元的部件不是“单一的”部件或体。如本文所利用，彼此“接合”两个或更多部分或部件的陈述应指的是各部分直接或通过一个或多个中间部分或部件向彼此施加力。如本文所利用，术语“数量”应指的是一或大于一的整数（即，复数）。

本文所用的方向短语，例如但不限于，顶、底、左、右、上、下、前、后及其派生词，涉及附图所示的元件的取向，并不限制权利要求，除非权利要求中有明确记载。

图1示出了被配置成根据治疗方案向受试者12的气道递送能呼吸气体的加压流的系统10。基于受试者12的呼吸状态调整能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数。系统10无需依赖对受试者12的气道处或附近的流量的测量或估计而提供对呼吸转换的识别。在一个实施例中，系统10包括一个或多个压力发生器14、电子存储器16、用户接口18、一个或多个传感器20、处理器24，和/或其他部件。处理器24被配置成处理由传感器20生成的数据、确定受试者12的呼吸状态，并且根据治疗方案控制压力发生器14，该治疗方案基于受试者的呼吸状态改变能呼吸气体的加压流的一个或多个参数。

在一个实施例中，压力发生器14被配置成生成能呼吸气体的加压流以用于递送到受试者12的气道。该压力发生器可以出于治疗目的或出于其他目的而控制能呼吸气体的加压流的一个或多个参数（例如，流量、压力、容量、湿度、温度、气体成分等）。可以根据治疗方案（例如，如下所述）控制该一个或多个参数。该治疗方案可被配置成维持和/或以其他方式改善受试者12的生活质量。作为非限制性的示例，压力发生器14可被配置成控制能呼吸气体的加压流的压力以便处置呼吸功能不全或气道阻塞综合症。压力发生器14可包括被配置成向受试者12提供气道正压治疗的正压发生器。例如在美国专利US6105575中描述了这种设备，该专利全文以引用方式并入本文。

能呼吸气体的加压流经由受试者接口26被递送到受试者12的气道。受试者接口26被配置成向受试者12的气道运送由压力发生器14生成的能呼吸气体的加压流。这样，受试者接口26包括导管28和接口器具30。导管向接口器具30传送能呼吸气体的加压流，并且接口器具30向受试者12的气道递送能呼吸气体的加压流。接口器具30的一些示例可以包括例如气管内管、鼻套管、鼻罩、鼻/口罩、全面罩、总面罩，或与受试者的气道沟通气体流的其他接口器具。本发明并不限于这些示例，并且预见到可以使用任何受试者接口向受试者12递送能呼吸气体的加压流。

尽管图1示出了具有作为单肢被动系统的受试者接口26的系统10的配置，但是这并不意在进行限制。应当领会，本公开的范围包括其中受试者接口26形成为双肢系统的实施例，该双肢系统包括被配置成接收来自接口器具30的呼气的第二导管。该第二导管可以将这样的流体排至大气，可以将这样的流体传送给过滤器，和/或传送这样的流体给包括系统10内的部件的其他部件。

在一个实施例中，电子存储器16包括电子存储介质，该电子存储介质电子地存储信息。电子存储器16的电子存储介质可以包括与系统10集成提供的（即，基本不可移除的）系统存储器和/或例如经由端口（例如USB端口、火线端口等）或驱动器（例如光盘驱动器等）与系统10可移除地连接的可移除存储器中的一个或两个。电子存储器16可以包括光学可读存储介质（例如光盘等）、磁性可读存储介质（例如磁带、磁性硬盘驱动器、软盘等）、基于电荷的存储介质（例如EEPROM、RAM等）、固态存储介质（例如闪速驱动器等），和/或其他电子可读存储介质中的一个或多个。电子存储器16可以存储软件算法、由处理器24确定的信息、经由用户接口18接收的信息，和/或使系统10能够适当运转的其他信息。电子存储器16可以（整体或部分）是系统10内的分立部件，或者电子存储器16可以（整体或部分）与系统10的一个或多个其他部件（例如，发生器14、用户接口18、处理器24等）集成提供。

用户接口18被配置成提供系统10和一个或多个用户（例如，受试者12、护理员、研究人员、治疗决策者等）之间的接口，用户可以通过该接口向系统10提供信息并从其接收信息。这使得统称为“信息”的数据、提示、结果，和/或指令以及其他可沟通项能够在用户与压力发生器14、电子存储器16和/或处理器24中的一个或多个之间进行沟通。适于包括在用户接口18中的接口设备的示例包括按键、按钮、开关、键盘、旋钮、控制杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、指示灯、可听警报、打印机、触觉反馈设备，和/或其他接口设备。在一个实施例中，用户接口18包括多个分立接口。在一个实施例中，用户接口18包括与发生器14集成提供的至少一个接口。用户接口18可被配置成从受试者12接收输入以修改系统10的可调谐参数。例如，用户接口18可被配置成从受试者12接收输入以修改或选择呼吸状态检测的灵敏度或反应时间（例如可利用显示从1到10的刻度旋钮或数字接口调整呼吸状态转换检测的阈值水平以增加或减小灵敏度）。

应当理解，本发明也预见到硬线或无线的其他通信技术作为用户接口18。例如，本发明预见到用户接口18可与由电子存储器16提供的可移除存储接口集成在一起。在此示例中，信息可从可移除存储器（例如，智能卡、闪速驱动器、可移除磁盘等）载入到系统10中，这使得（一个或多个）用户能够定制系统10的实施方式。其他示范性的适于与系统10一起作为用户接口18使用的输入设备和技术包括但不限于RS-232端口、RF链路、IR链路，调制解调器（电话、电缆或其他）。简言之，本发明预见到用于与系统10沟通信息的任何技术作为用户接口18。

传感器20被配置成生成一个或多个输出信号，该输出信号传达与能呼吸气体的加压流的一个或多个参数相关的信息。例如，该一个或多个参数可包括流量、容量、压力、成分（例如一个或多个组分的浓度）、湿度、温度、加速度、速度、声学（参数）、指示呼吸的参数变化，和/或其他流体参数。在一个实施例中，传感器20是流量传感器和压力传感器。该传感器可包括（例如，通过与压力发生器14处或受试者接口26中的能呼吸气体的加压流的流体沟通）直接测量这种参数的一个或多个传感器。该传感器可包括间接生成与能呼吸气体的加压流的一个或多个参数相关的输出信号的一个或多个传感器。例如，一个或多个传感器20可基于压力发生器14和/或其他传感器的操作参数（例如，阀门驱动器或马达电流、电压、旋转速度和/或其他操作参数）生成输出。尽管传感器20被描述为靠近压力发生器14设置的两个分立传感器，但这并不意在进行限制。传感器20可包括被设置在例如压力传感器14内、导管28内（或与之沟通）、接口器具30内（或与之沟通），和/或其他位置的单一位置或多个位置中的一个或多个传感器。

在一些实施方式中，一个或多个传感器20被放置于系统10的外部并且临近受试者12。在这样的实施方式中，由外置传感器20生成的输出信号能够由有线和/或无线配置中继给处理器24。独立用户接口可被包括在外置传感器20中，以接收由传感器20生成的输出信号，处理执行本文所述的一些或全部技术的输出信号，和/或显示至少一些所确定的信息。

处理器24被配置成提供系统10中的信息处理能力。这样，处理器24可包括数字处理器、模拟处理器、被设计成处理信息的数字电路、被设计成处理信息的模拟电路、状态机，和/或用于电子处理信息的其他机制中的一个或多个。尽管图1中显示处理器24为单一实体，但是这仅出于说明目的。在一些实施方式中，处理器24可包括多个处理单元。这些处理单元可物理地位于相同设备（例如，压力发生器14）内，或者处理器24可代表协同操作的多个设备的处理功能。

通常，处理器24被配置成确定受试者12的呼吸状态。处理器24还被配置成控制压力发生器14对能呼吸气体的加压流的生成，从而使得根据治疗方案改变能呼吸气体的加压流的一个或多个参数，该治疗方案根据呼吸状态定义一个或多个参数。为了检测呼吸状态，处理器24可被配置成基于能呼吸气体的加压流的流量（和/或其他流体参数）的形状识别呼吸状态的转换。对呼吸状态的转换的识别可独立于感测和/或估计受试者12处或附近（例如接口器具30处）的流体参数。这样，可能并不需要精确的泄漏和/或损失估计。在一些实施方式中，处理器24可被配置成基于流量的一阶时间导数的变化识别呼吸状态的转换。

如图1所示，处理器24可被配置成执行一个或多个计算机程序模块。该一个或多个计算机程序模块可包括流体参数模块32、治疗模块34、努力模块36、转换模块38，和/或其他模块中的一个或多个。处理器24可被配置成利用软件、硬件、固件；软件、硬件和/或固件的一些组合；和/或用于配置处理器24的处理能力的其他机制执行模块32、34、36和/或38。

应当领会，尽管在图1中将模块32、34、46和38图示为共同位于单一处理单元中，但是在其中处理器24包括多个处理单元的实施方式中，模块32、34、36和/或38中的一个或多个可远离其他模块。下述由不同模块32、34、46和/或38提供的功能的描述出于说明目的，而并不意在进行限制，因为模块32、34、36和/或38中的任意个可提供与所述相比或多或少的功能。例如，可消除模块32、34、36和/或38中的一个或多个，并且可由模块32、34、36和/或38中的其他模块提供被消除模块的一些或全部功能。作为另一示例，处理器24可被配置成执行可实施下面属于模块32、34、36和/或38之一的一些或全部功能的一个或多个附加模块。

流体参数模块32被配置成确定能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数。流体参数模块32基于由传感器20生成的输出信号确定能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数。由呼吸参数模块32确定的一个或多个流体参数可包括流量、容量、压力、成分（例如一个或多个组分的浓度）、湿度、温度、加速度、速度、声学（参数）、指示呼吸的参数变化，和/或其他流体参数。

治疗模块34被配置成控制压力发生器14以根据治疗方案调整能呼吸气体的加压流的参数。该治疗方案可指定受试者12的呼吸转换应当对应于能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数的变化而触发。如本文所用，术语“呼吸参数”可以指的是吸气和呼气之间的转换和/或呼气和吸气之间的转换。对应于呼吸转换的能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数的变化可包括流量的变化（例如，吸气更高，呼气更少）、压力的变化（例如，吸气更高，呼气更少），和/或其他参数的其他变化。

一个这样的治疗方案的非限制性示例是双水平正气压治疗（）。在双水平正气压治疗中，向患者供应两个水平的正气压（HI和LO）。可预见到生成能呼吸气体的加压流的其他模式，例如C-Flex、Bi-Flex、自动滴定治疗，或他们的组合。通常，控制HI和LO水平压力的时序从而使得在吸气期间向受试者12递送HI水平的正气压（称之为吸气气道正压或IPAP）和在呼气期间向受试者12递送LO水平的压力（称之为呼气气道正压或EPAP）。可由治疗模块34确定根据治疗方案调整能呼吸气体的加压流的参数的时序。呼吸转换触发一个或多个流体参数的变化的治疗方案的另一非限制性示例是通气治疗方案，其中能呼吸气体的加压流机械地使受试者12通气。机械通气可辅助由受试者12提供的呼吸努力。

努力模块36被配置成确定呼吸努力参数。该努力参数可反映呼吸努力，并且用于识别呼吸转换。基于能呼吸气体的加压流的流量的一阶时间导数的变化计算努力参数。努力模块36被配置成使得根据给定时间点之后的能呼吸气体的加压流的流量的斜率（例如流量的一阶时间导数）与该给定时间点之前的能呼吸气体的加压流的流量的斜率之间的差别确定该给定时间点的努力参数。从流体参数模块32对流量的确定而确定能呼吸气体的加压流的流量的斜率，依次，流体参数模块32对流量的确定基于传感器20生成的输出信号。

作为说明，图2示出了早于正在被确定努力参数所针对的时间点42的能呼吸气体的加压流的流量的样本的序列40。应当领会，“时间点”可指的是时间上单一的离散点，或跨越一些相对小量时间的时间段。序列40中包括的流量的样本可代表在测量流量的传感器（例如图1中的传感器20）的输出信号中传达的信息和/或由处理器基于这样的输出信号进行的对流量的确定（例如图1中由流体参数模块32对流量的确定）。序列40包括第一系列样本44和第二系列样本46。第一系列样本44是早于时间点42的能呼吸气体的加压流的流量的样本，而第二系列样本46是时间点42后的能呼吸气体的加压流的流量的样本。基于第二系列样本46的斜率与第一系列样本44的斜率之间的差别确定努力参数。

能呼吸气体的加压流的流量的斜率或一阶时间导数是能呼吸气体的加压流的流量的变化率应当领会，受试者的呼吸引起对应于吸气（例如按照惯例增大流量）和呼气（例如按照惯例减小流量）的能呼吸气体的加压流的流量的变化，在吸气期间受试者的气道接收气体，在呼气期间受试者的气道排出气体。因而与此惯例一致，作为在过去的流量的斜率与将来的流量的斜率之间的差别而在给定时间点确定的努力参数在吸气的开始和呼气的峰值处增加。此外，努力参数在呼气的开始和吸气的峰值处减小。

第一系列样本44跨越早于时间点42的时间段。此时间段可小于或等于约100毫秒、小于或等于约150毫秒、小于或等于约210毫秒、小于或等于约300毫秒、小于或等于约1秒，和/或一些其他时间段。选定第一系列样本44的大小使得由样本44的第一时段跨越的时间段代表流量的平均稳定期。第二系列样本46可被选择以跨越与对应于第一系列样本44的时间段基本相同的时间段，或者可被选择以跨越更短的时间段。可将对应于第二系列样本46的时间段的长度选定为用于检测呼吸状态转换的适当反应时间。例如，可选择第二组样本46的大小以对应于小于或等于约150毫秒、小于或等于约100毫秒、小于或等于约90毫秒的时间段，和/或一些其他时间段。在一个实施例中，第二组样本46对应于约90毫秒的时间段。此时间段小到足以使得受试者不可察觉和/或没有干扰。但是，不应将此示例视为限制性的。

作为说明，图3描述了正向受试者的气道递送的能呼吸气体的加压流的流量的曲线48，和针对曲线48所代表的流量样本的努力参数的曲线50。如图3可见，曲线50中的第一尖峰52随着流量陡然增加发生在吸气的开始处或附近，而第二尖峰54发生在呼气的峰值处或附近。

回到图1，在常规系统中，典型地从对流量波形和/或样本的直接分析执行对呼吸转换的检测。在常规分析中，依赖于指示受试者12的气道处或附近（例如接口器具30处）的流量的被分析的波形和/或样本。但是，为了获得精确指示在受试者12处或附近的流量的波形和/或样本，常规系统将要么包括置于接口器具30处（或直接靠近其）的传感器，要么精确估计受试者接口26内的泄漏。与包括在接口器具30处的传感器相关联的花销通常使得人们不愿使用这样的传感器，而且常规泄漏估计技术证明多少有点不准确和/或不精确。与之相反，由努力模块36对努力参数的确定对泄漏不是过度灵敏，并且便于对呼吸参数进行可靠的检测而没有与位于受试者12的气道处或附近的传感器相关联的花销并且不依赖于泄漏估计。这不妨碍本公开实施例的范围，其中系统10执行泄漏估计和/或处于受试者12的气道处或附近的传感器。

在一个实施例中，努力模块36被配置成使用线性最小二乘法确定给定时间点之前的流量的斜率和给定时间点之后的流量的斜率。应当领会，这并不意在进行限制，因为可在不脱离本公开范围的情况下使用各种数学技术计算流量信号的斜率。回到图2，可通过线性最小二乘法确定第一系列样本44的斜率和第二系列样本46的斜率。能够将第一系列样本44表达为Q_b(n)，而将第二系列样本46表达为Q_a(m)。能够将Q_b(n)和Q_a(m)表达为如下的矩阵形式：

$Q_b=\left[\begin{array}{c}{Q}_{b1}\\ \·\\ \·\\ \·\\ \·\\ Q_{\mathrm{bn}-1}\\ Q_{\mathrm{bn}}\end{array}\right]$ 和 $Q_a=\left[\begin{array}{c}{Q}_{a1}\\ \·\\ \·\\ \·\\ \·\\ Q_{\mathrm{am}-1}\\ Q_{\mathrm{am}}\end{array}\right],$ 等式（1）

线性最小二乘法包括将这些样本拟合至线性模型：

Q_a=A₁+A₂·t_a或Q_a=At_a；以及

Q_b=β₁+β₂·t_b或Q_b=βt_b；等式（2）

其中t是等距时间矩阵：

$t_b=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 2\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ 1& n\end{array}\right]t_a=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 2\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ 1& m\end{array}\right],$ 等式（3）

使用最小二乘法：

(t_b ^Tt_b)β=t_b ^TQ_b；以及

(t_a ^Tt_a)A=t_a ^TQ_a。等式（4）

求解β和A给出：

β=(t_b ^Tt_b)^-1t_b ^TQ_b；以及

A=(t_a ^Tt_a)^-1t_a ^TQ_a。等式（5）

利用第二行中的值能够从β和A中提取第一系列样本44斜率m_a和第二系列样本46的斜率m_b。时间点42的努力参数(Q_e)然后计算如下：

Q_e=(m_a-m_b)·增益，等式（6）。

根据上述技术对努力参数的确定近似能呼吸气体的加压流的流量的二阶时间导数。应当领会，流量的二阶时间导数的任何数学近似都是此技术的合理变型，并且将落入本公开的范围内。

回到图1，努力模块36被配置成使得用于确定努力参数的增益（Gain）是恒定的或动态的。增益的动态确定可基于流量、时间、潮气量和/或其他参数中的一个或多个。增益的确定可分为两部分（例如，使用一个关系以确定流量阈值以上的增益并且使用不同的关系确定流量阈值以下的增益）。例如，努力模块36可被配置成根据下列关系确定增益：

应当领会，将10升每分钟（lpm）设定为流量阈值并不意在进行限制。等式（7）中所提供的常数值也不是限制性的。反而，这些值仅仅作为非限制性示例提供。

在一个实施例中，峰值增益是基于对于灵敏度和/或受试者12的潮气量的用户可选设置（例如经由用户接口18）确定的值。可经由用户选择（例如经由用户接口18）接收潮气量，基于传感器20的输出信号确定和/或以其他方式确定该潮气量。在一个实施例中，根据下列关系确定峰值增益：

其中，灵敏度是用户可调整的整数；V_ti代表受试者12的典型的吸气的潮气量，n最大容量代表期待的最大潮气量，并且k代表预先确定或通过用户接口18选择的任意常数。在一个实施例中，k被选定为65，n最大容量设定为2升。

转换模块38被配置成基于努力参数识别受试者12的呼吸中的呼吸转换。在一个实施例中，转换模块38被配置成将由努力模块36对努力参数的确定与阈值水平进行比较。响应于努力参数超过阈值水平，转换模块38被配置成识别呼吸转换，该呼吸转换依次触发治疗模块34以根据治疗方案调整能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数。

转换模块38被配置成使得基于预先确定水平、用户可选设置、噪声估计、根据自从先前识别的呼吸转换的时间、能呼吸气体的加压流的流体参数的测量，和/或其他参数中的一个或多个确定阈值水平。该预先确定水平可以是在制造时、在软件或固件更新时、通过校准，和/或其他时刻确定的水平。可经由用户接口18接收用户可选设置的选择。该用户可选设置可实施以调整预先确定水平。例如，用户可选的灵敏度设置1可导致用于努力参数的阈值水平被设置为预先确定水平加1，而用户可选的灵敏度设置2可导致用于努力参数的阈值水平被设置为预先确定水平加2，以此类推。

在一个实施例中，转换模块38被配置成使得努力参数的阈值水平被增加以考虑到努力参数的确定中的噪声估计水平。为了将受试者的努力与噪声区分开，阈值水平增加的量可包括由努力模块36对努力参数的新近确定的峰峰值的分数（例如，约1/4）、努力参数的最大连续下降的分数（例如，约1/3），和/或其他值。在一个实施例中，阈值水平增加的量是在先前600毫秒中努力参数的峰峰值的1/4或在相同时间段中努力参数的最大连续下降的1/3中较大者。

在一个实施例中，转换模块38被配置成向努力参数的阈值水平添加量，该量随远离对呼吸转换的先前识别的时间而衰减。该量可衰减到零。这可降低在已识别前面的呼吸转换之后错误地识别一个呼吸转换的差错。该衰减可以是线性的或指数的。可基于期望的受试者12的呼吸循环、用户可选设置和/或其他参数确定衰减的速率。

在系统10操作期间，能呼吸气体的加压流的流量的变化典型地来自两个源头之一：受试者12的呼吸和压力发生器14的操作。由压力发生器14的操作引起的流量的变化可引起在对努力参数的确定中与受试者12的呼吸不相关联的增加。通常，由压力发生器14引起的流量的增加会伴随有压力的增加。这样，转换模块38可被配置成根据能呼吸气体的加压流的压力改变阈值量。该压力可由转换模块38从传感器20的输出信号和/或从由流体参数模块32的确定获得。在一个实施例中，转换模块38根据压力的斜率改变努力参数的阈值水平。

在一个实施例中，转换模块38根据作为较为新近的压力（例如约70毫秒以前的）与不那么新近的压力（例如约200毫秒以前的）之间的差别改变努力参数的阈值水平。在对该差别的确定之前可利用低通滤波器对不那么新近的压力进行滤波。作为说明，图4描述了基于压力的变化（例如，如上所述）而调整的努力参数的阈值水平的曲线60、流量的曲线56、以及努力参数的曲线58。如图4中可见，对阈值水平的此调整使阈值水平移出由压力发生器的操作引起的噪声同时为由受试者引起的努力参数增加保持阈值水平低。此方法允许对受试者的呼吸状态的转换进行更精确的识别。

回到图1，在一个实施例中，转换模块38基于多个时间上接近的对努力参数超过阈值水平的确定识别呼吸转换。转换模块38可要求确定是连贯的，或转换模块38可要求在一定的时间段内做出该确定。数量可以是1或大于1。可基于持久（或半持久）的设置、基于用户可选设置，和/或其他参数确定该数量。

在一个实施例中，转换模块38被配置成降低称为“后端触发（back-endtriggering）”的现象的差错。后端触发发生在缺失从呼气到吸气的呼吸转换，并且误将呼气的峰处的努力参数的增加识别为吸气的开始时。这可能导致压力增加，由于受试者12试图呼气或根据治疗方案进行一些形式的不适当治疗。作为说明，在图3中，如果第一尖峰52没有被识别为吸气的开始，第二尖端54可被识别为吸气的开始。这将导致跟着第二尖峰54的不适当治疗。

回到图1，为了降低后端触发的差错，转换模块38可被配置使得响应于流量的斜率变为负的（例如，由用于确定努力参数的努力模块36确定的流量的斜率）和/或流量自身变为负的，取消该触发。该取消可保持一些预先确定的时间段。当该触发被取消时，努力参数超过阈值水平（例如在下呼气的峰处）的情况并不导致呼吸转换的识别。因而，能呼吸气体的加压流的流体参数将保持在呼气水平（例如，EPAP）直到取消该触发并且检测到努力参数中有指明下一吸气已经开始的尖峰。

图5示出了识别受试者的呼吸中的呼吸转换的方法62。下面给出的方法62的操作旨在作为说明性的。在一些实施例中，可利用一个或多个没有描述的附加操作，和/或不利用所讨论的一个或多个操作来实现方法62。此外，图5示出并且下文描述的方法62的操作的顺序并不意在进行限制。

在一个实施例中，可在一个或多个处理设备（例如，数字处理器、模拟处理器、被设计成处理信息的数字电路、被设计成处理信息的模拟电路、状态机，和/或用于电子处理信息的其他机制）中执行方法62。该一个或多个处理设备可包括响应于电子存储在电子存储介质上的指令而执行方法62的操作中的一些或全部的一个或多个设备。该一个或多个处理设备可包括通过为执行方法62的操作中的一个或多个而特别设计的硬件、固件和/或软件配置的一个或多个设备。

在操作64生成能呼吸的气体的加压流以用于递送到受试者的气道。在一个实施例中，由与（图1所示以及上述的）压力发生器14类似或相同的压力发生器实施操作64。

在操作66，生成传送与能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数相关的信息的一个或多个输出信号。在一个实施例中，由与（图1所示以及上述的）传感器20类似或相同的一个或多个传感器实施操作66。

在操作68，根据治疗方案调整能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数。该治疗方案指定受试者的呼吸转换应当对应于能呼吸气体的加压流的一个或多个流体参数的变化而触发。在一个实施例中，由受与（图1所示以及上述的）治疗模块34类似或相同的治疗模块控制的与压力发生器14类似或相同的压力发生器实施操作68。

在操作70，确定受试者呼吸确定的努力参数。基于在操作66处生成的输出信号确定努力参数。根据给定时间点后的流量的斜率与早于该给定时间点的流量的斜率之间的差别确定该给定时间点的努力参数。在一个实施例中，由与（图1所示以及上述的）努力模块36类似或相同的努力模块实施操作70。

在操作72，确定努力参数的阈值水平。可基于预先确定水平、用户可选设置、噪声估计、根据自从先前识别的呼吸转换的时间、能呼吸气体的加压流的流体参数的测量，和/或其他参数中的一个或多个确定阈值水平。在一个实施例中，由与转换模块38类似或相同的转换模块实施操作72。

在操作74，识别受试者的呼吸中的呼吸转换。基于努力参数识别呼吸转换。将努力参数与阈值水平进行比较。努力参数超过阈值水平产生对呼吸转换的识别。在一个实施例中，由与（图1所示以及上述的）转换模块38类似或相同的转换模块实施操作74。

尽管出于说明目的已经基于当前认为最实用和优选的实施例详细描述了本发明，但是应当理解，这样的细节仅出于该目的，本发明并不限于所公开的实施例，相反，本发明意在覆盖落在权利要求书的精神和范围内的变型和等同布置。例如，应当理解，本发明预见到在可能的程度上任意实施例的一个或多个特征可与任意其他实施例的一个或多个特征进行组合。

Claims (15)

1.一种被配置成根据治疗方案向受试者的气道递送能呼吸气体的加压流的系统(10)，所述系统包括：

压力发生器(14)，其被配置成生成加压流以用于递送到受试者的气道，其中，所述加压流包括能呼吸气体；

传感器(20)，其被配置成生成指示所述加压流的流量的输出信号；

一个或多个处理器(24)，其被配置成执行模块，所述模块包括：

流体参数模块(32)，其被配置成基于所述输出信号确定所述加压流的流体参数；

努力模块(36)，其被配置成确定努力参数，使得根据给定时间点之后的所述流体参数的第一斜率与所述给定时间点之前的所述流体参数的第二斜率之间的差别来确定所述给定时间点的努力参数；以及

转换模块(38)，其被配置成基于所述努力参数与动态阈值努力参数水平的比较来识别呼吸状态的转换，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成控制所述压力发生器以根据治疗方案调整能呼吸气体的所述加压流的一个或多个流体参数，其中，所述治疗方案指定所述一个或多个流体参数基于所识别的呼吸状态的转换而改变。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述转换模块(38)被进一步配置成基于在由所述努力模块对所述努力参数的确定中所估计的噪声水平来增加所述阈值努力参数水平。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转换模块被进一步配置成使所述阈值努力参数水平增加的量基于对所述努力参数的新近确定的峰峰值的分数。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转换模块被进一步配置成以随远离对呼吸转换的先前识别的时间而衰减的量来调整所述阈值努力参数水平。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转换模块被进一步配置成基于所测量的所述加压流的压力的水平来调整所述阈值努力参数水平。

6.一种识别受试者的呼吸状态的转换的方法，所述方法包括：

生成加压流以用于递送到所述受试者的气道(64)，其中，所述加压流包括能呼吸气体；

生成指示能呼吸气体的所述加压流的流量的输出信号(66)；

基于所述输出信号，确定努力参数(70)，使得根据给定时间点之后的所述加压流的第一斜率与所述给定时间点之前的所述加压流的第二斜率之间的差别来确定所述给定时间点的努力参数；以及

基于所述努力参数与动态阈值努力参数水平的比较来识别呼吸状态的转换(74)；以及

根据治疗方案调整能呼吸气体的所述加压流的流体参数(68)，其中，所述治疗方案指定所述流体参数基于所识别的呼吸状态的转换而改变。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

基于对所述努力参数的确定中所估计的噪声水平来增加所述阈值努力参数水平。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述阈值努力参数水平增加的量基于对所述努力参数的新近确定的峰峰值的分数。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括：

以随远离对呼吸转换的先前识别的时间而衰减的量来调整所述阈值努力参数水平。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括：

基于所测量的所述加压流的压力的水平来调整所述阈值努力参数水平。

11.一种被配置成根据治疗方案向受试者的气道递送能呼吸气体的加压流的系统(10)，所述系统包括：

用于生成加压流以用于递送到所述受试者的气道的器件，其中，所述加压流包括能呼吸气体；

用于生成指示能呼吸气体的所述加压流的流量的输出信号的器件；

用于基于所述输出信号确定所述加压流的流体参数的器件；

用于确定努力参数，使得根据给定时间点之后的所述流体参数的第一斜率与所述给定时间点之前的所述流体参数的第二斜率之间的差别来确定所述给定时间点的努力参数的器件；

用于基于所述努力参数与动态阈值努力参数水平的比较来识别呼吸状态的转换的器件；以及

用于根据治疗方案调整能呼吸气体的所述加压流的流体参数的器件，其中，所述治疗方案指定所述流体参数基于所识别的呼吸状态的转换而改变。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，用于识别呼吸状态的转换的所述器件被进一步配置成基于在对所述努力参数的确定中所估计的噪声水平来增加所述阈值努力参数水平。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，用于识别呼吸状态的转换的所述器件被进一步配置成使所述阈值努力参数水平增加的量基于对所述努力参数的新近确定的峰峰值的分数。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，用于识别呼吸状态的转换的所述器件被进一步配置成以随远离对呼吸转换的先前识别的时间而衰减的量来调整所述阈值努力参数水平。

15.根据权利要求11所述的系统，其中，用于识别呼吸状态的转换的所述器件被进一步配置成基于所测量的所述加压流的压力的水平来调整所述阈值努力参数水平。