CN107949411A - 机械吸气‑呼气 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及被配置用于在机械吸气‑呼气系统中进行咳嗽同步的方法和系统。所述系统被配置为通过检测例如在吸气阶段结束的患者的咳嗽努力来将从吸气模式到呼气模式的转变与患者发起的咳嗽进行同步(712)。对所述患者的咳嗽努力的所述检测基于与所述系统中的气体相关联的一个或多个参数。在检测到所述患者正在发起咳嗽时，所述系统将所述吸气模式自动切换到所述呼气模式，以辅助所述患者来生成有效咳嗽。

Description

机械吸气-呼气
技术领域
本公开内容涉及一种被配置为将患者发起的咳嗽与吸气周期到呼气周期的转换进行同步的机械吸气-呼气。
背景技术
US 2007/0199566公开了一种能够执行机械通气和/或机械吸气呼气的呼吸设备。所述呼吸设备能够包括机械医学通气机、传感器、显示器以及处理器。所述机械医学通气机随着呼吸周期辅助患者。所述传感器能够测量所述呼吸周期期间的胸内呼吸参数。所述显示器能够显示在所述呼吸周期期间实时地呼吸循环基于所述胸内呼吸参数而动态描绘的患者的肺部或胸腔中的至少一个的图形表示。所述处理器能够基于所述呼吸参数来实时更新所述显示器上的所述图形表示。所述处理器更新所述图形表示以描绘所述呼吸周期期间所述肺部或所述胸腔中的至少一个的扩张或收缩中的至少一个。吸气-呼气机用于模拟自然咳嗽以移除患者的肺部和气道中的分泌物。
US 2011/0220107公开了一种使对象吸气-呼气以实现监测和/或控制吸气/呼气期间的呼吸参数增强的集合的系统和方法。所述系统和/或方法可以包括向护理者自动触发和/或通知吸气-呼气。对象的吸气-呼气前面可以是分泌物疏松例程，所述分泌物疏松例程疏松对象的气道中的分泌物而不将经疏松的分泌物从气道上移。
US 2012/0111329公开了一种用于基于振荡压力来辅助咳嗽的设备。所述振荡压力引起肺部系统中的周期性振荡气流，并且所述周期性振荡气流包括振荡呼气气流和振荡吸气气流。所述设备包括控制单元，并且所述控制单元包括：第一确定单元，其用于确定所述肺部系统的吸气是否完成，以便控制要被关闭以将所述肺部系统与外部环境隔离的阀门；第二确定单元，其用于确定所述肺部系统中的内部气压是否大于预定义的压力阈值；以及检测单元，其用于检测所述振荡呼气气流的开始，以便控制要被打开以开始咳嗽的阀门。
机械吸气-呼气机(M I-E)是用于肺部紧要环境和/或重新居住环境中的侵入性和非侵入性分泌物管理的至关重要的工具。为了提高M I-E治疗效力和患者舒适度，临床医师指导具有完整的咳嗽反射反应的患者在M I-E设备从吸气阶段切换到呼气阶段时主动咳嗽。将患者的咳嗽努力与M I-E设备的转换进行同步的主要方法是语言指导，其中，临床医师指导患者在紧接M I-E设备准备好从吸气阶段切换到呼气阶段之前咳嗽。一些患者由于对要求生成有效咳嗽的喉部机动的慢的反射和/或变化的反射而艰难地遵从使咳嗽同步的言语指导。
当前没有使患者的咳嗽努力与M I-E设备从吸气阶段到呼气阶段的转换相同步的有效方法。大多数临床医师依赖于患者遵从言语命令的能力进行咳嗽，这常常会导致较少的成功或者不成功。一些M I-E设备在切换到呼气阶段之前提供可听蜂鸣声；然而，来自临床医师的反馈显示，由于患者不能协调喉部机动与可听蜂鸣声，这种可听蜂鸣声是无效的。
发明内容
因此，需要提供一种帮助患者在M I-E设备从吸气阶段切换到呼气阶段时立即咳嗽的改进的解决方案。独立权利要求定义了本发明。从属权利要求定义了有利实施例。
本公开内容涉及通过例如在吸气阶段期间和/或之后监测患者的咳嗽努力来将患者的咳嗽与M I-E设备从吸气阶段到呼气阶段的转换进行动态同步的方法和系统。除了根据固定间隔配置在吸气阶段与呼气阶段之间进行操作的能力以外，提供了咳嗽同步模式以在检测到患者的咳嗽努力时将M I-E设备从吸气阶段自动切换到呼气阶段。本发明的基于咳嗽触发的呼气因改善的同步性而提高了患者舒适度和治疗效力。
因此，本公开内容的一个或多个方面涉及一种被配置用于咳嗽同步的系统。所述系统包括压力生成器、对象接口、一个或多个传感器、以及一个或多个处理器。所述压力生成器被配置为生成可呼吸气体的加压流以用于递送到所述对象的气道，所述压力生成器被配置为在吸气模式和呼气模式中操作。所述对象接口被配置为将所述压力生成器放置为与所述对象的所述气道流体连通。所述一个或多个传感器被操作性地耦合到所述对象接口，并且被配置为生成与一个或多个参数有关的一个或多个输出信号，所述一个或多个参数与所述对象接口中的所述气体相关联。所述一个或多个处理器被操作性地连接到所述一个或多个传感器以接收所述输出信号，并且通过机器可读指令被配置为：将与所述对象接口中的所述气体相关联的所述一个或多个参数与指示由所述对象进行的咳嗽努力的一个或多个参考值进行比较；基于所述比较来确定由所述对象对咳嗽的发起；将所述压力生成器从所述吸气阶段到所述呼气阶段的转换与由所述对象对所述咳嗽的所述发起进行同步；并且控制所述压力生成器以生成所述可呼吸气体的加压流以用于递送到所述气道而使所述对象呼气。
本公开内容的另一方面涉及一种用于在系统中进行咳嗽同步的方法。所述系统包括压力生成器、对象接口、一个或多个传感器、以及一个或多个处理器。所述处理器包括控制部件、参数分析部件、决策部件以及同步部件。所述方法包括：利用所述压力生成器生成可呼吸气体的加压流以用于递送到所述对象的气道，所述压力生成器被配置为在吸气模式和呼气模式中操作；利用所述对象接口来将所述可呼吸气体的加压流与所述对象的所述气道连通；利用所述一个或多个传感器来生成与一个或多个参数有关的输出信号，所述一个或多个参数与所述对象接口中的气体相关联；利用所述一个或多个处理器运行机器可读指令，其中，所述机器可读指令包括：将与所述对象接口中的所述气体相关联的所述一个或多个参数与指示由所述对象进行的咳嗽努力的一个或多个参考值进行比较；基于所述比较来确定由所述对象对咳嗽的发起；将所述压力生成器从所述吸气阶段到所述呼气阶段的转换与由所述对象对所述咳嗽的所述发起进行同步；并且控制所述压力生成器以生成所述可呼吸气体的加压流以用于递送到所述气道而使所述对象呼气。
本公开内容的这些和其他目的、特征和特性，以及相关结构元件的操作方法和功能以及部件组合和制造经济性将在参考附图理解本发明和权利要求后变得更加明显，所有附图形成说明书的一部分，其中，各个附图中同样的附图标记指代对应的部件。然而，要明确理解，附图仅出于图示和说明的目的并且不旨在作为对本公开的限度的限制。
附图说明
图1图示了被配置为将对象的咳嗽与M I-E呼气循环进行同步的系统的示范性实施例；
图2图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的压力波形来进行咳嗽同步的示范性实施例；
图3图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的流量波形来进行咳嗽同步的示范性实施例；
图4图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的体积波形来进行咳嗽同步的示范性实施例；
图5图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的压力波形斜率来进行咳嗽同步的示范性实施例；
图6图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的流量波形斜率来进行咳嗽同步的示范性实施例；
图7图示了用于咳嗽同步的过程的示范性流程图；并且
图8图示了用于咳嗽同步的过程的另一示范性流程图。
具体实施方式
本文中使用的单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括多个指代物，除非上下文中明确地另行规定。本文中所用的两个或多个零件或部件被“耦合”的表述将意味着所述零件直接或间接地(即，通过一个或多个中间零件或部件，只要发生连接)被结合到一起或一起工作。
本文中采用的两个或多个零件或部件相互“接合”的表述将意味着所述零件直接地或通过一个或多个中间零件或部件而相互施加力。本文中采用的术语“数个”将意味着一或大于一的整数(即，多个)。
本文中使用的方向短语，例如但不限于，顶部、底部、左、右、上、下、前、后以及它们的派生词涉及附图中所示的元件的取向，并且不对权利要求构成限制，除非在权利要求中明确记载。
图1图示了被配置为将对象的咳嗽与M I-E呼气循环进行同步的系统10的示范性实施例。在一些实施例中，系统10包括压力生成器14、对象接口16、一个或多个传感器18、一个或多个处理器20、用户接口22、一个或多个电子存储设备24、和/或其他部件。系统10被配置为监测连通到对象12的气道的对象接口16中的气体，并且确定对象12是否试图咳嗽。系统10还被配置为在确定对象12的咳嗽努力时自动地从吸气模式切换到呼气模式以使对象12呼气。系统10被配置为在一个或多个治疗循环中控制咳嗽同步，而无需手动配置和/或重新配置加压流的一般设置，例如，压力幅度、频率范围和/或压力波形的其他参数。
压力生成器14被配置为在吸气模式和呼气模式中操作。在吸气模式中，压力生成器14生成用于递送到对象12的气道(即，流入对象12)的可呼吸气体的正压流。在呼气模式中，压力生成器14生成用于从对象12的气道抽吸气体(即，从对象12流出)的可呼吸气体的负压流。在一些实施例中，可以根据吸气-呼气治疗要求来配置针对吸气阶段和呼气阶段中的每个的持续时间。例如，针对吸气阶段的持续时间和针对呼气阶段的持续时间可以被配置为相同的时间段。在一些实施例中，可以将吸气阶段维持任意持续时间，直到确定对象12的咳嗽努力，所述对象12的咳嗽努力自动触发到呼气阶段的转换。压力生成器14可以被配置为使得与可呼吸气体的加压流相关联的额外于压力或除了压力之外的一个或多个参数是可调节的。所述一个或多个参数可以包括例如以下中的一个或多个：体积、流率、温度、气体成分、速度、加速度、和/或其他参数。
压力生成器14接收来自气体源的气体流并且提高接收到的气流的压力以用于递送到对象12的气道，所述气体源例如为但不限于环境空气(由图1的箭头A所指示)。压力生成器14可以包括能够提高接收到的气流以用于递送到对象12的气道的压力的任何设备，例如，泵、鼓风机、活塞或风箱。在一些实施例中，压力生成器14可以还包括用于控制压力、流率、流动方向、振荡频率和/或与接收到的气流相关联的其他参数的一个或多个阀门。本公开内容预想到例如单独地控制鼓风机的运行速度或者与一个或多个阀门和/或被包含在压力生成器14中的和/或在压力生成器14外部的其他设备相组合地控制鼓风机的运行速度，以便控制被提供给对象12的气体的压力和/或流量。例如，压力生成器14可以控制气流的压力方向在吸气阶段期间为正，使得气体被递送到对象12的气道，并且控制气流的压力方向在呼气阶段期间为负，使得气体从对象12的气道中被抽吸出。
压力生成器14可以控制气流的压力水平在吸气阶段期间处于第一压力水平。所述第一压力水平被设置为使得在吸气期间对象12的肺部被至少部分地充盈。在吸气阶段的结束，压力生成器14减小气流的压力水平并切换到呼气阶段。压力生成器14可以控制气流的压力水平在呼气阶段期间处于第二压力水平。所述第二压力水平低于所述第一压力水平，并且从所述第一压力水平到所述第二压力水平的压力下降的急剧度足以从对象12的气道和/或肺部移除粘液和/或其他残渣。所述第二压力水平可以是低于大气压的负压。压力生成器14可以在呼气阶段之后返回到零压力阶段，即，暂停模式，并且将气流的压力水平重置到所述第一压力水平以准备另一吸气-呼气治疗。压力生成器14可以根据治疗要求来执行一个或多个吸气-呼气循环。在一些实施例中，压力生成器14是专用于吸气-呼气的设备。在一些实施例中，压力生成器14是被配置为提供除了吸气-呼气之外和/或额外于了吸气-呼气的治疗的通气机和/或正压气道设备。
对象接口16被配置为与对象12的气道接口连接，并且提供压力生成器14与对象12的气道之间的流体连通。在一些实施例中，对象接口16包括导管30、接口器具32和/或其他部件。导管30被配置为形成用于将可呼吸气体的加压流递送到接口器具32的传输路径。接口器具32被配置为将接收到的气体递送到对象12的气道。导管30可以是灵活长度的软管或其他导管，其将接口器具32放置为与压力生成器14流体连通。接口器具32可以被可移除地耦合到导管30和/或其他导管和/或用于将呼吸治疗递送到对象12的其他接口器具。在一些实施例中，接口器具32是非侵入性的。这样，接口器具32非侵入性地接合对象12。非侵入性接合包括可移除地接合包围对象12的气道的一个或多个外部孔口的(一个或多个)区(例如，鼻孔或嘴)，以在对象12的气道与对象接口16之间传送气体。非侵入性接口器具32的一些范例可以包括吹管、鼻插管、鼻罩、鼻/口罩、全脸面罩、全罩式面罩和/或与对象的气道传送气流的其他接口器具。在一些实施例中，接口器具32是侵入性的。侵入性接口器具32的一些范例可以包括气管导管、气管切开插管和/或其他设备。本公开内容不限于这些范例，并且预想到使用任何借口器具将气流递送到对象。
尽管对象接口16在图1种被图示为用于将气体的加压流递送到对象12的气道的单肢接口，但这并不旨在进行限制。本公开内容的范围包括双肢配置，其中双肢配置中的一肢将气体的加压流提供到对象的气道，而双肢配置的另一肢从对象排出气体。
传感器18被配置为生成与一个或多个参数有关的输出信号，所述一个或多个参数与对象接口16中的气体相关联。传感器18被操作性地耦合到对象接口16，以收集与所述一个或多个参数的实时测量结果有关的数据。所述一个或多个参数可以包括流率、压力、体积、温度、湿度、速度、和/或其他气体参数。传感器18可以被配置为具有集成感测功能以收集针对一个或多个参数的实时测量结果。在一些实施例中，传感器18可以包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器中的每个执行涉及指定参数的感测功能。传感器18可以基于压力生成器14的操作参数(例如，电动机电流、电压、旋转速度和/或其他操作参数)来生成与一个或多个参数的实时测量结果有关的输出信号，所述一个或多个参数与对象接口16种的气体相关联，但是本公开内容并不旨在进行限制。尽管传感器18被图示在接口器具32与压力生成器14之间的导管30内(或与导管30相连通)的单个位置处，但是这并不旨在进行限制。传感器18可以包括被设置在多个位置中的传感器，例如，在压力生成器14内，在接口器具32内(或与接口器具32相连通)和/或在其他位置中。传感器18可以被配置有无线传输能力以传送输出信号。
处理器20被配置为接收来自传感器18的输出信号并处理与从所述输出信号读出的一个或多个参数有关的实时测量结果。处理器20可包括以下中的一个或多个：数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机、发射器、接收器和/或用于电子地处理信息的其他机构。虽然处理器20在图1中被示为单个实体，但是这仅出于说明目的。在一些实现方式中，处理器20包括一个或多个处理单元。所述一个或多个处理单元可以在物理上位于同一设备内，或者处理器20可表示协同操作的多个设备的处理功能。
如图1中所示，处理器20可以被配置为运行一个或多个计算机编程的部件。所述一个或多个计算机编程的部件可以包括控制部件40、参数分析部件42、决策部件50、同步部件52、数据处理部件26、通信部件28、参考部件34、和/或其他部件。参数分析部件42还可以包括流量分析部件44、压力分析部件46、以及体积分析部件48。处理器20可以被配置为通过软件，硬件，固件，软件、硬件和/或固件的某种组合和/或用于在处理器20上配置处理能力的其他机构来运行部件26、28、34、40、42、44、46、48、50以及52。
所述一个或多个计算机编程的部件中的每个包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以执行与吸气-呼气治疗、咳嗽同步和/或其他治疗有关的一个或多个操作的一组算法。例如，控制部件40包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以执行控制压力生成器14来生成气体的加压流的算法。参数分析部件42包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以分析与一个或多个参数的实时测量结果有关的信息的算法，所述一个或多个参数与对象接口16中的气体相关联。决策部件50包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以基于来自参数分析部件42的一个或多个比较结果来确定对象12是否发起咳嗽的算法。
同步部件52包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以基于从决策部件50接收的决策信号向控制部件40发送咳嗽同步信号的算法。数据处理部件26包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以接收来自传感器18的输出信号并处理从所述输出信号读出的数据的算法。通信部件28包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以执行处理器20的一个或多个部件内的通信、以及处理器20与系统10的其他部件和/或其他网络部件之间的通信的算法。参考部件34包括被实施在处理器20上的、向处理器20发出指令以定义用于确定对象12是否发起咳嗽的一个或多个参考值的算法。
应当意识到，尽管部件26、28、34、40、42、44、46,48、50以及52在图1中被图示为共同位于单个处理单元内，但是在处理器20包括多个处理单元的实施方式中，这些部件中的一个或多个可以被定位为远离其他部件。以下描述的由不同部件26、28、34、40、42、44、46,48、50以及52提供的功能的描述是出于说明目的，并不旨在进行限制，因为部件26、28、34、40、42、44、46,48、50以及52中的任一个可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，可以去除部件26、28、34、40、42、44、46,48、50以及52中的一个或多个，并且其功能中的一些或全部可以由部件26、28、34、40、42、44、46,48、50以及52中的其他部件来提供。作为另一示例，处理器20可以被配置为执行一个或多个额外的部件，其可以执行以下归属于部件26、28、34、40、42、44、46,48、50以及52中的一个的功能的一些或全部。
控制部件40被配置为控制压力生成器14根据吸气-呼气操作模式来生成气体的加压流。例如，控制部件40可以确定与压力波形有关的一个或多个初始参数，并且指示压力生成器14来生成用于递送到对象12的气道的气体的正压流，以开始吸气-呼气治疗循环。所述一个或多个初始参数可以是在制造期间确定的，基于在用户接口22出接收的实时输入来确定的，基于与由对象12接收的一个或多个先前的吸气-呼气治疗有关的历史信息来确定的，和/或通过其他方法来确定的。
控制部件40还被配置为基于来自决策部件50的输出来动态地调节一个或多个初始参数16，并且相应地向压力生成器14发送经更新的指令以生成气体的加压流。例如，如果来自决策部件50的输出指示对象12试图咳嗽，则控制部件40指示压力生成器14来调节压力波形的水平并切换到呼气阶段以辅助对象12生成有效的咳嗽。
在一些实施例中，控制部件42可以控制压力生成器14，使得经由气流被提供给对象的压力支持包括额外于吸气-呼气的治疗。额外于和/或代替吸气-呼气的治疗包括例如持续正压力通气(CPAP)、双水平正压通气、比率正压通气和/或其他类型的压力支持治疗。
参数分析部件42被配置为分析与一个或多个参数的实时测量结果有关的信息，所述一个或多个参数与对象接口16中的气体相关联。这样，参数分析部件42还可以包括流量分析部件44、压力分析部件46、以及体积分析部件48。流量分析部件44被配置为将与对象接口16中的气体相关联的流率与在吸气阶段的结束处的流率阈值进行比较，并且将比较结果发送给决策部件50。在一些实施例中，当确定出流率超过流率阈值时，决策部件50向同步部件52输出指示对象12发起咳嗽的决策信号。压力分析部件46被配置为将与对象接口16中的气体相关联的压力水平与在吸气阶段的结束处的压力水平阈值进行比较，并且将比较结果发送给决策部件50。在一些实施例中，当确定压力水平超过压力水平阈值时，决策部件50向同步部件52输出指示由对象12发起咳嗽的决策信号。体积部件48被配置为将与对象接口16中的气体相关联的体积与在吸气阶段的结束处的体积阈值进行比较，并且将比较结果发送给决策部件50。在一些实施例中，当确定体积水平超过体积水平阈值时，决策部件50向同步部件52输出指示由对象12发起咳嗽的决策信号。
在一些实施例中，压力分析部件46可以被配置为测量在吸气阶段的结束处的压力水平变化的速度，并且将压力水平变化的速度与压力波形斜率阈值进行比较。一旦压力水平变化的速度超过压力波形斜率阈值，就将比较结果发送给决策部件50。在一些实施例中，流量分析部件44可以被配置为测量吸气阶段的结束处的流率变化的速度，并且将流率变化的速度与流率波形斜率阈值进行比较。一旦流率变化的速度超过流率波形斜率阈值，比较结果就被发送给决策部件50。在一些实施例中，流量分析部件44可以测量在吸气阶段的结束处的观察到的流率变化的持续时间，并且将所述持续时间与时间阈值进行比较。
在一些实施例中，压力分析部件46可以测量在吸气阶段的结束处的观察到的压力水平变化的持续时间，并且将所述持续时间与时间阈值进行比较以确定对象是否发起咳嗽。在一些实施例中，体积分析部件48可以测量在吸气阶段的结束处的观察到的体积水平变化的持续时间，并且将所述持续时间与时间阈值进行比较。应当意识到，上述流量分析部件44、压力分析部件46和体积分析部件48的功能是出于说明目的，并且不旨在进行限制。流量分析部件44、压力分析部件46和体积分析部件48可以被配置为根据治疗要求来分析流率、压力水平和体积水平的所有方面。在一些实施例中，流量分析部件44、压力分析部件46和体积分析部件48可以被配置为在整个吸气阶段、在吸气阶段的结束处以及在吸气阶段之后连续监测与气体的一个或多个参数相关联的测量结果。
由参数分析部件42分析的一个或多个参数可以包括例如以下中的一个或多个：流率、压力、体积、湿度、温度、加速度、速度、呼吸率、潮气量和/或其他参数。应当意识到，参数分析部件42并不限于包括部件44、46和48；也可以包括被配置为分析与一个或多个其他参数的测量结果有关的信息的一个或多个其他部件，所述一个或多个其他参数与对象接口16中的气体相关联。尽管部件44、46和48在图1中被图示为单独的部件，但是这些部件可以被集成为能够对与对象接口16中的气体相关联的多个参数执行分析的一个功能部件。以上阐述的对部件44、46和48的功能的描述是出于说明目的，并且不旨在进行限制，因为部件44、46和48中的任一个可以提供比所描述的更多或更少的功能，并且可以被修改和/或被升级以包括新开发的功能。应当意识到，对象是否发起咳嗽并不限于基于一个单一的参数，例如，流率、压力水平、体积水平和/或与对象接口16中的气体相关联的其他参数；可以使用关于一个或多个参数的一个或多个比较结果的组合来确定对象12是否发起咳嗽。例如，基于来自流量分析部件44和压力分析部件46的比较结果来做出对象12是否发起咳嗽的决策。
决策部件50被配置为基于来自参数分析部件42的一个或多个比较结果来确定对象12是否发起咳嗽。决策部件50还可以考虑与对象接口16中的气体有关的一个或多个其他参数，以确定对象12是否发起咳嗽。决策部件50可以被配置为应用一种或多种策略来提高确定的准确性和/或降低错误警报率，这继而引起对象的有效咳嗽和/或对象的提高的舒适度。例如，如果与对象12过去接收的治疗有关的信息指示对象12对压力敏感且对压力触发的咳嗽同步具有更好的响应，那么决策部件50可以为压力水平比较分配比给流率比较分配的权重更高的权重。决策部件50所考虑的一种或多种策略和/或一个或多个参数可以在制造期间进行配置，基于在用户接口22处接收的输入进行配置，基于与对象12相关联的过去的治疗记录进行配置和/或基于其他因素进行配置。
同步部件52被配置为基于从决策部件50接收的决策信号来将咳嗽同步信号发送给控制部件40。例如，如果接收的决策信号为“1”(其指示对象12的咳嗽努力的正面的检测)，则同步部件52生成咳嗽同步信号，所述咳嗽同步信号指示控制部件40来控制压力生成器14从吸气模式立即切换到呼气模式。在一些实施例中，如果未从决策部件50接收到正决策信号，那么同步部件52与控制部件40周期性地通信以将压力生成器14维持在吸气阶段中。上述同步部件52的功能是出于说明目的，并且不旨在进行限制。同步部件52可以被配置为根据由决策部件50使用的一种或多种策略来生成一个或多个其他信号，以调节压力生成器14和/或系统10的其他部件的操作。
参考部件34被配置为定义用于确定对象12是否发起咳嗽的一个或多个参考值。在一些实施例中，所述一个或多个参考值是与一个或多个参数有关的测量阈值，所述一个或多个参数与对象接口16中的气体相关联。所述一个或多个参考值可以在制造时进行预先定义，关于指定的治疗或指定的对象进行配置，和/或根据被应用以改进治疗效力的其他则准进行配置。在一些实施例中，所述一个或多个参考可以由用户36基于与过去对多个对象的治疗有关的历史信息的分析进行配置。
数据处理部件26被配置为接收来自传感器18的输出信号并且处理从所述输出信号读出的数据，使得可靠的信息被转发给参数分析部件42。从传感器18收集的数据有时可以包括来自周围环境和/或来自影响从所述输出信号读出信息的准确性的其他源的一种或多种类型的噪声信号。例如，噪声信号可以放大在吸气阶段的结束处的测得的压力水平，由此比对象12的实际咳嗽更早地触发同步信号。这样，在对象12并未准备咳嗽时，从吸气阶段到呼气阶段的转换将空气从对象12的气道抽出，引起对象12的不适。数据处理部件26可以被配置为基于一种或多种算法来滤除添加的噪声信号，使得在滤波之后的数据提供与一个或多个参数的实时测量结果有关的更准确的信息。
通信部件28被配置为执行处理器20的一个或多个部件内的通信以及处理器20与系统10的其他部件和/或其他网络部件之间的通信。在一些实施例中，通信部件28与在远处连接到网络56的服务器38通信，并且从电子存储设备24下载一个或多个软件包以修改和/或升级处理器20的一个或多个部件的功能。在一些实施例中，通信部件28与在本地连接到处理器20或在远处连接到网络56的电子存储设备24通信，以检索与多个对象相关联的过去的治疗有关历史信息，并且向用户36提供所述历史信息以确定和/或调节与气体的加压流相关联的一个或多个参数。本公开内容预想到用于通信的任何技术，包括但不限于硬连线的通信和无线通信。
电子存储设备24被配置为将信息电子地存储在电子存储介质中。电子存储设备24可以包括以下中的一个或多个：光学可读存储介质(例如光盘等)、磁可读存储介质(例如磁带、磁硬盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的存储介质(例如EPROM、RAM等)，固态存储介质(例如闪速驱动器等)、和/或其他电子地可读的存储介质。电子存储设备24的电子存储介质可以包括与系统10一体地(即，基本上不可移除)提供的系统存储器和/或可经由例如端口(例如，USB端口，火线端口等)或驱动器(例如，磁盘驱动器等)可移除地可连接到系统10的可移除存储器中的一个或两者。电子存储设备24可以存储软件算法、由处理器20确定的信息、经由用户接口22接收到的信息、和/或使得系统10能够正确工作的其他信息。
用户接口22被配置为提供系统10与用户36之间的接口。这使得数据、结果和/或指令以及任何其他可通信项目(被统称为“信息”)能够在用户36与对象接口16、处理器20和/或系统10的其他部件中的一个或多个之间通信。例如，用户36可以输入针对咳嗽同步治疗周期的压力水平阈值，并且所输入的压力水平阈值被传输到处理器20以供进一步分析。在一些实施例中，通过用户接口22输入给系统10的信息可以包括吸气-呼气治疗初始冲击压力波形参数、频率范围、振荡流率幅度有效性阈值和/或其他信息。适合包括在用户接口22中的接口设备包括小键盘、按钮、开关、键盘、旋钮、控制杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、打印机和/或其他接口设备。在一些实施例中，用户接口22包括多个单独的接口。在一些实施例中，用户36包括对象12、临床医师、护士、感兴趣方和/或任何其他实体。
网络56被配置为在多个网络部件之间传输信息。例如，网络56在用户接口22处接收来自用户36的输入并将所述输入传输给处理器20以供进一步处理，所述输入与一个或多个参数的配置有关，所述一个或多个参数与用于治疗周期的气体相关联。在一些实施例中，在服务器38处经由网络56接收经由用户接口22输入的请求，以检索与对多个对象的过去的治疗有关的历史信息以用于分析。网络56转发来自服务器38的指令以从电子存储设备24检索与对多个对象的过去的治疗有关的请求的历史信息。网络56可以是单个网络或多个网络的组合。例如，网络56可以是局域网(LAN)、广域网(WAN)、公共网络、私人网络、专用网络、公共电话交换网(PSTN)、互联网、无线通信网络、虚拟网络和/或其任何组合。
图2图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的压力波形来进行咳嗽同步的示范性实施例。吸气循环在时间202处开始。相应地，与对象接口16中的气体相关联的压力水平开始增大并达到吸气周期的结束处的平顶。如果在吸气周期的结束处，在时间204处观察到压力水平增大(这可以指示到对象12的气道的短的流入)，则患者咳嗽检测自动开始。当压力水平增大以在时间206处超过压力水平阈值时，触发咳嗽同步并且图1中的压力生成器14自动切换到呼气循环以辅助患者的咳嗽。
图3图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的流量波形来进行咳嗽同步的示范性实施例。如图3中所图示的，在吸气周期的结束流率缓慢减小到接近零。如果在时间304处的吸气周期的结束处观察到快速减小(其可以指示在对象接口16中生成的流出)，那么患者咳嗽检测自动开始。当在时间306处流率减小的幅值超过流率阈值时，触发咳嗽同步并且压力生成器14自动切换到呼吸周期以辅助患者的咳嗽。
图4图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的体积波形来进行咳嗽同步的示范性实施例。如在图4中所图示的，与对象接口16中的气体相关联的总的体积水平在吸气周期的结束处接近最大值。如果在吸气周期的结束处在时间404处观察到体积水平下降(其可以指示对象做出咳嗽努力)，那么咳嗽检测自动开始。当体积水平在时间406处下降到低于体积水平阈值时，触发咳嗽同步并且压力生成器14自动切换到呼气循环以辅助患者的咳嗽。
图5图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的压力波形斜率来进行咳嗽同步的示范性实施例。如在图5中所图示的，在观察到压力水平增大时的时间504处开始患者咳嗽检测。系统10连续测量压力水平增大的速度。一旦在时间506处压力水平的速度超过压力波形斜率阈值，则自动触发咳嗽同步，并且开始呼吸周期。
图6图示了基于与连通到对象的气道的对象接口中的可呼吸气体相关联的流量波形斜率来进行咳嗽同步的示范性实施例。如在图6中所图示的，在观察到流率减小时的时间604处开始患者咳嗽检测。系统10测量流率减小的速度。一旦在时间506处流率的速度超过流量波形斜率阈值，则自动触发咳嗽同步。
图7图示了用于在系统10上实施的咳嗽同步的过程的示范性流程图。以下呈现的所图示的过程的操作旨在进行说明。在一些实施例中，所述过程可以利用一个或多个未描述的额外的操作来完成、或者在没有所讨论的操作中的一个或多个的情况下完成。额外地，在图7中所图示的和在下文描述的过程的操作的顺序并不旨在进行限制。
在操作702处，生成用于递送到对象的气道的可呼吸气体的加压流。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)压力生成器14相同或相似的压力生成器来执行操作702。
在操作704处，将可呼吸气体的加压流传送到对象的气道。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)对象接口16相同或相似的对象接口来执行操作704。
在操作706处，生成与一个或多个参数有关的输出信号，所述一个或多个参数与对象接口中的气体相关联。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)传感器18相同或相似的传感器来执行操作706。
在操作708处，将与对象接口中的气体相关联的一个或多个参数与指示由对象做出的咳嗽努力的一个或多个参考值进行比较。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)参数分析部件42相同或相似的参数分析部件来执行操作708。
在操作710处，基于所述比较来确定对象对咳嗽的发起。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)决策部件50相同或相似的决策部件来执行操作710。
在操作712处，将压力生成器从吸气模式到呼气模式的转换与对象对咳嗽的发起进行同步。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)同步部件52相同或相似的同步部件来执行操作712。
在操作714处，控制压力生成器来生成可呼吸气体的加压流以用于递送到气道而使对象呼气。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)控制部件40相同或相似的控制部件来执行操作714。
图8图示了用于咳嗽同步的过程的另一示范性流程图。应当意识到，以下呈现的所图示的过程的操作旨在是说明性的。在一些实施例中，所述过程可以利用一个或多个未描述的额外的操作来完成、或者在没有所讨论的操作中的一个或多个的情况下完成。额外地，在图8中所图示的和在下文描述的过程的操作的顺序并不旨在进行限制。
在操作802处，启用咳嗽同步模式。在一些实施例中，根据在与(在图1中示出并且在本文中描述的)用户接口22相同或相似的用户接口处接收的输入来执行操作802，并且由与(在图1中示出并且在本文中描述的)控制部件40相同或相似的控制部件来处理操作802。
在操作804处，选择触发方法和一个或多个预设值。在一些实施例中，根据在与(在图1中示出并且在本文中描述的)用户接口22相同或相似的用户接口处接收的输入来执行操作804，并且由与(在图1中示出并且在本文中描述的)控制部件40相同或相似的控制部件来处理操作802。
在操作806处，开始吸气周期。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)压力生成器14相同或相似的压力生成器来执行操作806。
在操作808处，在吸气周期的结束处强行施加500毫秒的时间间隔以防止对咳嗽同步的错误触发。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)控制部件40相同或相似的控制部件来执行操作808。
在操作810处，基于与对象接口中的气体相关联的压力水平与预设的压力水平值的比较来做出对象是否发起咳嗽的决策。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)压力分析部件46相同或相似的压力分析部件来执行操作810。
在操作812处，基于与对象接口中的气体相关联的流率与预设的流率值的比较来做出对象是否发起咳嗽的决策。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)流量分析部件44相同或相似的流量分析部件来执行操作812。
在操作814处，基于与对象接口中的气体相关联的体积水平与预设的体积水平值的比较来做出对象是否发起咳嗽的决策。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)体积分析部件48相同或相似的体积分析部件来执行操作814。
在操作816处，基于与对象接口中的气体相关联的压力水平与预设的压力水平值的比较以及对象接口中的气体相关联的流率与预设的流率值的比较来做出对象是否发起咳嗽的决策。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)压力分析部件46相同或相似的压力分析部件以及与流量分析部件44相同或相似的流量分析部件来执行操作816。
在操作818处，基于与对象接口中的气体相关联的压力波形斜率与预设的压力波形斜率值的比较来做出对象是否发起咳嗽的决策。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)压力分析部件46相同或相似的压力分析部件来执行操作810。
在操作820处，基于与对象接口中的气体相关联的流率斜率与预设的流量斜率值的比较来做出对象是否发起咳嗽的决策。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)流量分析部件44相同或相似的流量分析部件来执行操作812。
在操作822处，基于在与一个或多个参数有关的测量结果中观察到的变化的持续是否超过预设的时间值来做出对象是否发起咳嗽的决策，所述一个或多个参数与对象接口中的气体相关联。在一些实施例中，分别由与(在图1中示出并且在本文中描述的)流量分析部件44、压力分析部件46和体积分析部件48相同或相似的流量分析部件、压力分析部件和体积分析部件中的一个或多个来执行操作822。
在操作824处，开始吸气周期。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)压力生成器14相同或相似的压力生成器来执行操作806。
在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应被解释为对权利要求的限制。词语“包括”或“包含”不排除存在权利要求中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤。在枚举了若干器件的装置型权利要求中，这些装置中的若干个可以由相同的硬件项来实现。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定元件，但是这并不指示不能组合使用这些元件。
尽管以上提供的说明出于基于当前认为最优选和现实的实施例的提供了说明的目的的细节，但是应理解，这样的细节仅用于该目的并且本公开不限于明确公开的实施例，而是相反，旨在涵盖在随附权利要求书的范围之内的修改和等价布置。例如，应该理解，本公开预期，在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征能够与其他任意实施例的一个或多个特征组合。

Claims (10)

1.一种机械吸气-呼气系统(10)，所述系统包括：
压力生成器(14)，其被配置为生成可呼吸气体的加压流以用于递送到所述对象(12)的气道，所述压力生成器(14)被配置为在吸气模式和呼气模式中操作；
一个或多个传感器(18)，其被配置为生成与一个或多个参数有关的输出信号，所述一个或多个参数与所述系统中的气体相关联，并且所述系统的特征在于：
一个或多个处理器(20)，其被操作性地连接到所述一个或多个传感器以接收所述输出信号并且被配置为：
将与所述气体相关联的所述一个或多个参数与指示由所述对象进行的咳嗽努力的一个或多个参考值进行比较；
基于所述比较来确定由所述对象对咳嗽的发起；并且
将所述压力生成器从所述吸气模式到所述呼气模式的转换与由所述对象对所述咳嗽的所述发起进行同步。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器(20)还被配置(812)为：
将所述气体的流率与流率阈值进行比较；并且
当所述气体的所述流率超过所述流率阈值时确定所述对象发起咳嗽。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器(20)还被配置(810)为：
将所述气体的压力水平与压力水平阈值进行比较；并且
当所述气体的所述压力水平超过所述压力水平阈值时确定所述对象发起咳嗽。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器(20)还被配置(814)为：
将所述气体的体积水平与体积水平阈值进行比较；并且
当所述气体的所述体积水平小于所述体积水平阈值时确定所述对象发起咳嗽。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器(20)还被配置(816)为：
将所述气体的压力水平与压力水平阈值进行比较；
将所述气体的流率与流率阈值进行比较；并且
当所述气体的所述压力水平超过所述压力水平阈值并且所述气体的所述流率超过所述流率阈值时确定所述对象发起咳嗽。
6.一种在机械吸气-呼气系统(10)中进行咳嗽同步的方法，所述方法包括：
在吸气模式和呼气模式中生成(14、702)可呼吸气体的加压流以用于递送到对象的气道；
生成(18、706)与一个或多个参数有关的输出信号，所述一个或多个参数与所述系统中的气体相关联；
将与所述气体相关联的所述一个或多个参数与指示由所述对象进行的咳嗽努力的一个或多个参考值进行比较(20、708)；
基于所述比较来确定(20、710)由所述对象对咳嗽的发起；并且
将所述压力生成从所述吸气模式到所述呼气模式的转换与由所述对象对所述咳嗽的所述发起进行同步(20、712)。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
将所述气体的流率与流率阈值进行比较(812)；并且
当所述气体的所述流率超过所述流率阈值时确定所述对象发起咳嗽。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括：
将所述气体的压力水平与压力水平阈值进行比较(810)；并且
当所述气体的所述压力水平超出所述压力水平阈值时确定所述对象发起咳嗽。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：
将所述气体的体积水平与体积水平阈值进行比较(814)；并且
当所述气体的所述体积水平小于所述体积水平阈值时确定所述对象发起咳嗽。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括：
将所述气体的压力水平与压力水平阈值进行比较(816)；
将所述气体的流率与流率阈值进行比较；并且
当所述气体的所述压力水平超过所述压力水平阈值并且所述对象接口中的所述气体的所述流率超过所述流率阈值时确定所述对象发起咳嗽。
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