CN108837251A - 电离方法及装置 - Google Patents

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Abstract

提供控制可呼吸气体生成(例如用于呼吸治疗)和/或控制气体电离的方法的装置和系统。在一个实施例中，用呼吸治疗装置的控制器控制生成电离空气供给。所述装置可以包括气流发生器，以生成高于大气压的可呼吸气体气流。所述气流发生器可以适于与患者呼吸接口连接。所述装置还可以包括离子发生器，用于电离气流。所述控制器可以与所述离子发生器和气流发生器相连接，并用于控制所述离子发生器以编程方式来改变可呼吸气体的增压气流的电离水平。所述电离气体治疗可适用于帮助用户入睡，或提高呼吸氧吸收，且可以用于例如睡眠呼吸紊乱或慢性阻塞性肺疾病的患者。

Description

电离方法及装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年11月27日提交的美国临时申请61/730271和2013年3月12日提交的美国临时申请61/777022的优先权，此二申请的公开内容在此以引用方式并入本文。
技术领域
本申请的技术涉及用于治疗呼吸疾病(例如睡眠呼吸紊乱或呼吸不足，如慢性阻塞性肺病)的系统、方法和装置。更具体而言，本申请涉及电离发生，例如用于所述疾病的电离疗法。
背景技术
睡眠对良好的健康十分重要。睡眠期间的频繁干扰或睡眠断裂可能带来严重后果，包括白天疲倦(可能导致机动车辆事故)、精神状态不佳、记忆问题、抑郁或压力过高。例如，鼻塞患者的打鼾程度可能使其无法入睡。类似地，SDB患者也可能干扰其另一半的睡眠。SDB患者的有效治疗方式之一，是通过鼓风机(气泵或压缩机)经由连接管和患者接口施加鼻部持续气道正压(鼻部CPAP)。在某些形式下，所提供的正压气体输送到鼻部和口部。该正压可以充当“充气夹板”，从而防止患者气道在吸气时发生阻塞，由此在多种状态下防止例如打鼾、呼吸暂停或呼吸不足等情况，可有效治疗中枢性和混合性呼吸暂停。
所述正压气道压力可通过许多形式输送。例如，可以在患者呼吸循环的吸气和呼气水平间保持大致恒定水平的正压。可选地，气压水平可以调整为随着患者呼吸循环而同步变化。例如，为了患者的舒适，可以在吸气期间将压力设定为一种水平，而在呼气期间设定为另一较低水平。所述压力治疗系统可以称为双水平。可选地，所述气压水平可以连续调整，以随着患者呼吸循环平滑改变。呼气期间的气压设定低于吸气，通常可以称为呼气压力降低。自动调整装置可以对部分或完全上气道阻塞的迹象做出响应地增加治疗压力。参见美国专利5245995、6398739、6635021、6770037、7004908、7141021、6363933和5704345。
还有用于提供呼吸道治疗的其他已知装置。例如，Schroeder等人在2000年12月8日提交并转让给Vapotherm Inc公司的美国专利7314046中描述了用于向人类患者的呼吸道输送加热加湿空气的装置。类似地，Gener等人在2003年7月21日提交并转让给SeleonGmbH公司的美国专利7080645中公开了一种带压缩机和鼻部空气套管。
呼吸不足影响着数以百万计的人。就患者遭受的痛苦而言，肺部无法吸入足够的氧气或呼出足够的二氧化碳来达到患者身体细胞的需要。例如，慢性阻塞性肺病(COPD)影响约1400万美国人和1000万欧洲人。COPD这种疾病涉及对肺部的一些损伤。气道和肺泡可能失去其弹性，肺泡间壁可能被破坏或发炎。肺部气道还可能产生比平时多的粘液，从而阻碍气流。该损伤通常会带来某种呼吸上的困难，例如呼吸困难(dyspnea)。COPD患者通常会发生带粘液的咳嗽、呼吸不足、气喘并感觉胸腔发紧。肺气肿和慢性阻塞性支气管炎均可能是COPD的形式之一。慢性阻塞性支气管炎的特征之一可以是在肺部较大气道中引起炎症应答。肺气肿的特征之一可以使肺部组织被炎症应答所破坏。
尚不存在治愈COPD的方法，也不存在将COPD患者的气道和肺泡恢复到患病前水平的治疗方法。但是，疗法和生活方式的改变能够帮助COPD患者感觉更舒适，保持积极状态，并减缓疾病进程。
应当理解，本领域对改进的用于解决患者的SDB等呼吸疾病或COPD等呼吸不足的技术和装置存在需求。
发明内容
本发明的某些实施例所述的方面涉及用于控制、生成和/或提供呼吸治疗的方法和装置。
本发明的某些实施例所述的方面在于，实现了用于清洁用户呼吸系统并为其生成气流/推进和/或治疗的离子发生器。
本发明的某些实施例所述的又一方面涉及用于控制、生成和/或提供电离呼吸治疗的方法和装置。
本发明的某些实施例所述的又一方面涉及用于独立控制作为呼吸治疗的增压可呼吸气体的设定或生成并同时但独立地控制所述可呼吸气体的电离的设定或生成的方法和装置。
本发明的某些实施例所述的又一方面在于，一种装置的控制器，用于以编程方式控制改变用于生成作为呼吸治疗的加压可呼吸气体的设定，并控制改变用于电离所述可呼吸气体的设定。
本发明的某些实施例中，一种可以用于生成电离可呼吸气体受控供给的呼吸治疗装置。该装置可以包括：气流发生器，以生成高于大气压的可呼吸气体气流。所述气流发生器可以适于与患者呼吸接口连接。该装置还可以包括离子发生器，用于电离所述可呼吸气体气流至一个电离水平。该装置还可以包括控制器，例如包括处理器的控制器。所述控制器可以与所述离子发生器和气流发生器相连接。所述控制器可以用于控制所述离子发生器以根据编程来改变可呼吸气体的增压气流的电离水平，从而将所述水平设定为多个不同电离水平。
在一些情况下，所述控制器可以用于在经过一时间段后降低所述电离水平。所述控制器可以用于在经过一时间段后提高所述电离水平。所述控制器还可以进一步用于在经过一时间段后脉冲式改变所述电离水平。在一些情况下，所述控制器可以用于在唤醒时段结束后降低电离水平。
可选地，所述装置还可以包括连接在所述控制器上的传感器。所述传感器可以用于检测生理特征。所述控制器可以用于根据检测到的生理特征改变电离水平。在一些情况下，所述生理特征可以包括检测到的睡眠。可选地，所述控制器可以用于根据检测到的睡眠状态调整电离水平。例如，所述电离水平可以根据检测到的深度睡眠状态和/或快速眼动(REM)睡眠状态而降低。深度睡眠状态或慢波睡眠状态，也称为非快速眼动(Non-REM)睡眠阶段3和4，其形成睡眠循环较深的部分，期间大脑发射德尔塔波活动。所述生理特征可以包括检测到的呼吸事件。所述检测到的呼吸事件可以包括检测到的吸气循环。
可选地，在一些情况下，所述控制器可以进一步用于启动或关闭所述离子发生器，同时继续控制所述气流发生器以生成所述可呼吸气体气流。所述装置可以进一步包括用于从电离后的可呼吸气体气流中吸引带电荷杂质的过滤器。所述过滤器可以是驻极体过滤器。
可选地，所述离子发生器的位置可以靠近所述气流发生器。所述装置可以进一步包括次级离子发生器，所述次级离子发生器的位置可以靠近所述患者接口。所述双阶段或多阶段电离结构可以有益地允许初始离子发生器促进可呼吸气体的净化，并允许次级离子发生器促进电离气体的吸入。可选地，所述装置可以再包括加湿器。所述加湿器的气流输入可以气流连通至所述离子发生器的气流输出。
在一些情况下，所述离子发生器可以包括一离子发生器阵列。所述控制器可以用于选择性地激活所述阵列的不同部分。在一些情况下，所述处理器可以用于控制所述气流发生器，以通过编程方式将所述可呼吸气体气流设定为高于大气压的气压。所述控制器可以控制所述可呼吸气体气流以保持目标通气量。可选地，所述控制器可以控制所述可呼吸气体气流从而将压力设定为高于大气压，从而缓解睡眠呼吸紊乱事件。
在一些情况下，所述装置可以进一步包括离子传感器，以生成指示所述电离气体的电离水平的信号。所述控制器还可以用于控制离子生成器，以根据所述离子传感器的电离测量值来改变电离水平。
可选地，所述装置可以进一步包括连接在所述气流发生器和患者呼吸接口之间的输送管道。所述输送管道具有流动表面电荷状态可以排斥所述电离可呼吸气体材料。所述排斥力可以位于所述气体输送管道的壁或流动表面上或其沿线，以防止或降低电离气体对其的粘着或贴附，由此可以减小气体输送管道的阻力。这还可以当作气流通道边界上的切变力，令阻力降低。在一些情况下，所述输送管道可以进一步包括充电元件，以将所述输送管道(例如，其流动表面)的电荷状态设定为排斥所述电离可呼吸气体。
本发明的一些情况可以涉及用于生成电离可呼吸气体受控供给的呼吸治疗装置的控制方法。所述控制方法可以包括利用气流发生器生成压力高于大气压的可呼吸气体气流。该控制方法还可以进一步包括利用离子发生器电离所述可呼吸气体气流至一个电离水平。该控制方法还可以进一步包括利用处理器控制所述可呼吸气体气流的电离水平的变化，以将所述电离设定为多个不同电离水平。在该控制方法的一些情况下，所述电离水平的变化可以是在经过一时间段后降低所述电离水平。在该控制方法的一些情况下，所述电离水平的变化可以是在经过一时间段后提高所述电离水平。在该控制方法的另一些情况下，所述电离水平的变化可以包括在经过一时间段后脉冲式改变所述电离水平。
可选地，所述电离水平的变化可以是在唤醒时期结束后降低电离水平。
在一些情况下，该控制方法可以进一步包括用传感器检测生理特征。在所述情况下，可以是根据检测到的生理特征改变电离水平，所述生理特征例如是检测到的睡眠和/或呼吸事件，例如检测到的吸气循环。在一些所述情况下，所述电离水平的变化包括根据检测到的睡眠状态调整电离水平。例如，根据检测到的熟睡状态和/或眼速动(REM)睡眠状态而降低所述电离水平。
在某些情况下，该控制方法可以进一步启动或关闭所述离子发生器，同时继续控制所述气流发生器以生成所述可呼吸气体气流。此外，该方法可以进一步包括过滤电离后的可呼吸气体气流以从电离后的可呼吸气体气流中吸引带电荷杂质，所述过滤器例如为驻极体过滤器。在某些情况下，所述电离可以在靠近所述气流发生器的位置执行，且可以在靠近患者接口的位置执行次级电离。该方法可以进一步包括加湿所述电离可呼吸气体。
在某些所述方法中，所述离子发生器可以包括一离子发生器阵列，且所述方法可以选择性地激活所述阵列的不同部分。在任一所述情况下，所述处理器可以控制所述气流发生器以编程方式将可呼吸气体的气流设定为高于大气压的气压。所述处理器可以控制所述可呼吸气体的气流以保持目标通气量。所述处理器可以控制所述可呼吸气体的气流，从而将压力设定为高于大气压，以缓解睡眠呼吸紊乱事件。
在一些情况下，所述控制方法可以进一步包括，利用离子传感器生成表示电离气体的电离水平的信号。利用所述处理器,可以根据所述离子传感器的电离测量值，控制所述离子生成器改变电离水平。
在某些情况下，所述方法可以涉及利用输送管道排斥电离可呼吸气体。在某些所述情况下，所述输送管道可以用于连接在所述气流发生器和患者呼吸接口之间，且所述输送管道具有流动表面电荷状态可以排斥所述电离可呼吸气体的材料。所述材料可以沿着输送管道的流动表面或内壁设置。可选地，所述方法还可以包括利用充电元件对所述输送管道充电，由此将所述输送管道的电荷状态设定为排斥所述电离可呼吸气体。
本发明的某些实施例可以包括用于生成可呼吸气体受控供给的呼吸装置的固态气流发生器。所述气流发生器可以包括一离子发生器组，用于推进可呼吸气体的气流，所述离子发生器组设有用于连接用户呼吸接口的气流通道。所述气流发生器还可以包括与所述离子发生器组相连接的控制器。所述控制器可以用于选择性地激活所述离子发生器，以推进所述可呼吸气体的气流。
可选地，所述用于所述气流发生器中的离子发生器组，可以串行设置在所述气流通道中。此外，所述控制器可以选择性地激活递增数量的所述离子发生器，以增强对所述可呼吸气体的气流的推进。在一些情况下，所述离子发生器组可以由离子发生器板或网格构成。可选地，所述气流通道可以为螺旋状，且所述离子发生器组可以沿螺旋气流通道设置。
在一些情况下，所述电离气流发生器可以包括传感器，且所述控制器可以用于根据来自所述传感器的信号，激活所述离子发生器组的子组。例如，所述传感器可以是流量传感器，且所述控制器可以用于根据来自所述流量传感器的信号，激活所述离子发生器组的子组。又例如，所述传感器可以是压力传感器，所述控制器可以用于根据来自所述压力传感器的信号，激活所述离子发生器组的子组。
可选地，在一些情况下，所述气流发生器可以包括中和器。所述中和器可以用于为所述气流通道中被推进的可呼吸气体气流去电离。
可选地，所述离子发生器组可以包括多个碳纤维刷离子发生器。此外，可选地，所述离子发生器组可以包括多个蜂窝单元的离子发生器。
在一些情况下，所述气流通道可以包括分隔器。所述分隔器可以分隔两个或以上通道，且每个通道包括一离子发生器组。所述通道可以包括吸气通道和呼气通道。所述分隔器可以螺旋形地设置在圆柱形输送通道中。所述分隔器可以用作接地元件。所述分隔器可以可拆卸地连接在输送管道内。
通过考虑以下详细说明书、附图、摘要和权利要求书中的信息，可以清楚地理解本发明的所有附加特征。
本文所述的示例实施例中的任何方面和特征均可与其他实施例的方面相结合，以构成更多的实施方式。
附图说明
以下将通过引用附图进行非限制性的举例说明，其中相似的元件使用相似的标号，所述附图包括：
图1展示了用于受控生成呼吸电离治疗的电离治疗装置的示例元件。
图2是实施受控呼吸电离治疗的装置的示例方法。
图3展示了通过本发明呼吸电离治疗装置示例的控制器对电离水平做出受控改变的一个实施例。
图4展示了本发明呼吸电离治疗装置示例的控制器对电离水平做出受控改变的又一实施例。
图5展示了适用于本发明的某些实施例中的电离治疗装置的又一实施例。
图6是含有适用于实施本发明的控制方法的示例元件的呼吸电离治疗装置的控制器的方框图。
图7是电离治疗装置一个实施例的示意图，其中该装置带有可促进通过输送通道的气体传递的主动式充电元件。
图8是带有固态气流发生器的电离治疗装置的一个实施例的示意图
图9a和9b展示了采用碳刷离子发生器的气流发生器。
图10展示了带有蜂窝状离子发生器元件的气流发生器。
图11展示了形成螺旋流结构电离气流发生器的示例元件。
图12展示了图11所示发生器的元件组装后的示意图。
图13a和14a分别是一个集成有离子发生器的螺旋流发生器的实施例的第一和第二气流结构的正视图。
图13b和14b分别是图13a和14a的气流结构的顶视平面图。
图15展示了患者接口和含有包含离子发生器的双分支输送通道的气流发生器。
图16a和16b展示了一种包含输送通道的气流发生器，所述输送通道包含具有离子发生器的吸气通道、具有离子发生器的呼气通道和分隔器(例如板状结构的分隔器)。
图17展示了一种包含输送通道的气流发生器，所述输送通道包含具有离子发生器的吸气通道、具有离子发生器的呼气通道的输送通道和分隔器(例如螺旋状结构的分隔器)。
图18展示了一种包含输送通道的气流发生器，所述输送通道包含吸气通道、具有离子发生器的呼气通道的输送通道和分隔器。所述离子发生器可以设置在所述分隔器的两侧。
具体实施方式
本发明涉及用于呼吸电离治疗的方法和装置，例如提供带负电荷的空气。血红蛋白是红血球中含铁的氧运输金属蛋白。血红蛋白中的铁本质上是阳离子，因此带正电荷。由于血液的正价血红蛋白氧运输机制，因此向用户或患者提供包含负价氧成分的电离空气，可以提高血液吸收氧的能力。在某些情况下，该提高的氧亲和性可以降低对补充氧的次要来源的需求。所述治疗还可以协助消除可呼吸空气或患者肺部中的细菌和病毒感染，并可以减少肺部组织的退化或炎症或者肺部疾病。接收电离空气还可能改善睡眠期间的发作。但是，可能不宜在过长时间内提供过高电离水平。因此，本发明的一些装置可以提供电离空气的有控制输送，由此在治疗方案的适当时期中设定不同的电离水平。所述治疗可能适用于呼吸不足(RI)例如慢性阻塞性肺病(COPD)的患者。但是，所述疗法也可以适用于其他用户或呼吸组织，例如，睡眠呼吸紊乱、睡眠暂停或其他涉及提供可呼吸气体的呼吸治疗。
图1展示了实施本发明中用于呼吸电离治疗的装置的示例实施例之一。在此实施例中，电离治疗装置100生成带有离子的可呼吸气体(例如空气)，例如阴离子。该电离治疗装置100通常包含患者呼吸接口102、输送管道100、控制器104、离子生成器101和气流发生器(例如伺服控制风机105)。
所述患者呼吸接口，例如与输送管道110共同展示在图中的面罩108，通过患者口部和/或患者鼻孔向患者呼吸系统提供呼吸治疗。可选地，患者呼吸接口可以通过鼻罩、鼻/口罩、全面罩、鼻枕、鼻套管或气管造口管来实施。
通过气流发生器，电离治疗装置100还可以用于向患者呼吸接口或在患者呼吸接口中生成呼吸气流或压力治疗。所述气流或压力治疗的性质可以随着受治疗的用户或患者类型而改变。本文将详细叙述示例性的压力/气流治疗，但其可以是任何适当的呼吸治疗疗法。
电离治疗装置100还可以通常包括离子发生器101。该离子发生器可以位于用于生成流向患者呼吸接口的气流或患者呼吸接口中的压力的电离治疗装置100的气流通道中，所述离子发生器可以位于风机的上有或下游。如图1中的实施例所示，所述离子发生器位于风机下游。在此实施例中，该离子发生器上集成有气流发生器的气流通道。但是，该离子发生器也可以实现为附加的元件或模块，例如可以可拆卸连接在输送管道110和气流发生器外壳之间。在此情况下，该模块可以包括控制器和/或与气流发生器的控制器电气连接(例如通过通讯总线)。可选地，所述附加元件可以连接到风机105的入口。也可以实现为其他结构形态，例如本文引用图5详细叙述的结构。
离子发生器101通常用于电离由气流发生器生成的可呼吸气体。该离子发生器可以包含带静电的元件，以在风机生成的增压空气中生成带正电荷或负电荷的气态离子。在阴离子发生器的情况下，所述带静电的元件生成带负电荷的气态离子。在某些实施例中，该离子发生器可以是电离发生器(例如碳纤维刷)多离子电晕放电。但是，也可以实现为其他类型的离子发生器。负离子发生器的例子之一是如美国专利4102654所记载的用于生成负离子的离子发生器或装置，其公开以引用方式并入本文。
控制器104或处理器114通常与离子发生器101(电气)连接。在某些情况下，离子发生器101可以由控制器控制，例如通过适当的激活回路，选择性地增加或减少(或以其他方式门控)供应给离子发生器的生产元件(例如电极、阳极和/或二极管)操作的静电荷、电压和/或电流，以提高或降低电离水平。可选地，可以通过在适当时机启动或关闭离子发生器的整个或部分电源来进行控制。例如，在某些情况下，该离子发生器可以由一生产元件阵列(例如一组蜂窝阵列的电极或电极管段(阳极和/或阴极)，需电离的空气从其中经过)等组成，每个所述生产元件可以由控制器选择性地进行操作，以提高或降低离子发生器生成的电离水平。在某些所述情况下，所述阵列中激活的生产元件数目越多，生成的电离水平越高，而阵列中的激活的生产元件相对较少时，则生成的电离水平较低。
通常，在实践中，所述控制器对离子发生器的编程操作与该控制器对风机的呼吸气流治疗的压力/气流编程操作是相互独立的。换言之，无论所述控制器是否激活或关闭了整个或部分离子发生器电离可呼吸气体的功能，所述控制器均可以继续通过风机向患者或用户提供可呼吸气体治疗的增压气流。因此，该控制器对生成气体压力或气流的设定的变更，与该控制器对电离的设定的变更，可以是相对独立的。但通常而言，当离子发生器在电离气体时，控制器会控制风机生成气体压力/气流。
相应地，控制器104(例如包含一个或多个处理器114的控制器)可以用于实现特定编程控制方法，例如本文详述的气流/压力气体治疗控制算法和/或电离控制算法。因此，该控制器可以包含集成芯片、存储器和/或其他控制指令、数据或信息存储介质。例如，可以在所述装置的存储器的集成芯片中编码涵盖控制方法的编程指令。所述指令还可以，或可选地，作为软件或固件装载在适当的数据存储介质中。所述电离治疗装置除用于压力和/或气流控制的方法外，利用所述控制器或处理器，还可用于设定不同的离子水平，在某些时机设定或改变电离水平，和/或响应检测到的情况来设定或改变电离水平。因此，该处理器可以控制电离水平，例如，如本文引用图2、3、4所详细描述的实施例。
在某些情况下，所述电离治疗装置100还可以可选地装有一个或多个传感器。例如，其可以可选地包含流量传感器107和/或压力传感器106，所述传感器可以连接患者呼吸接口。所述流量传感器可以生成指示患者呼吸气流的信号。来自传感器的信号经处理后可以用于检测阻塞性或中枢性暂停、呼吸不足、通气不足、通气过度、心源性气流、呼吸速率、呼吸循环、呼吸阶段(例如，吸气和/或呼气)和来自传感器测量信号的其他呼吸相关参数。在一些实施例中，可以用呼吸速度描记器和压差传感器或类似装置(例如采用导管束或管道束)来得到气流信号f(t)，从而测量面罩或输送管道110附近的气流。可选地，压力传感器106可以实现为压力传感器。虽然图中所示的压力或流量传感器位于控制器104的外壳内，但可选地，其也可以位于更靠近患者的位置，例如在面罩或输送管道110内。还可以实施其他用于生成呼吸流量信号或压力信号的装置。例如，马达RPM传感器可用于根据系统特征来估计由气流发生器装置提供的压力或气流信息。此类示例之一记载于2008年10月30日提交的美国专利申请12/294975和PCT/AU05/01688，其全文以引用方式并入本文。
在某些情况下，本发明的电离装置100可以包括一个或多个离子传感器，例如离子计、阴离子传感器等。所述传感器可以位于，例如，靠近患者接口(如在面罩内或面罩上)和/或靠近每个离子发生器。所述控制器可以检测或测量根据一个或多个所述传感器的信号所生成的可呼吸气体的离子或阴离子水平。在一些情况下，所述控制器可以根据可用于指示电离水平的传感器信号，通过控制离子发生器，来增加或减少离子生成。例如，其可以控制电离，由此伺服控制所述测量，以满足所需或设定的电离目标水平。由此，可选地，可以借由闭路控制来控制离子发生器。
可选地，电离治疗装置100还可以包括附加的诊断传感器112，该传感器可用于设定本发明的疗法。例如，该装置可以包括血氧计。所述血氧计可以生成指示患者血氧水平的信号。可选地，所述血氧计或监控装置的适当示例可以是国际专利申请PCT/AU2005/001543(公开号WO/2006/037184)或国际专利申请PCT/AU1996/000218(公开号WO/1996/032055)中所公开的任何装置，其公开以交叉引用的方式并入本文。如所述援引PCT申请中所公开，该监控器可以充当诊断传感器，其还可以可选地提供血压和/或心律或脉搏监控，以测量患者的心律和/或血压。
例如，所述传感器可用于提供肺部阻力的指示。肺部阻力的测量值可以提供肺部炎症增加或减少的指示，以说明患者好转或恶化的水平。根据患者好转或恶化水平的指示，控制器可以对治疗做出调整。
在某些实施例中，所述诊断传感器还可以包括心电图(ECG)监控器。所述装置可以用于检测心脏相关特征，例如心律，还可以测定呼吸事件(例如中枢性或阻塞性呼吸暂停、呼吸不足等)。可选地，所述参数可以由控制器104根据传输到控制器的ECG数据进行分析算法来确定或者由监控器确定，并传输到控制器104。
在某些情况下，电离治疗装置可以包括用于检测睡眠的传感器，例如脑电图(EEG)传感器。其可以包括睡眠监控系统，例如2009年5月21日所公开的美国专利申请公开2009/0131803中所述的BiancaMed Limited的系统，其全部公开以引用方式并入本文。所述BiancaMed Limited系统是一种睡眠监控系统，包括分别监控心脏活动和生理(胸腔)呼吸的ECG装置和呼吸电感容积描记图。所述电离治疗装置还可以包括接触式或非接触式的生物医学传感器，例如记载于2008年11月26日提交的美国专利申请公开2009-0203972中的任一传感器，其全部公开以引用方式并入本文。所述非接触式监控传感器可以传导并处理所收到的反射射频信号，例如超宽带射频信号，从而检测身体运动、呼吸和/或心脏活动，以评估睡眠和睡眠过渡(例如检测熟睡和唤醒)以及呼吸时间(例如呼吸暂停、中枢性呼吸暂停、阻塞性呼吸暂停、呼吸不足等)。
在某些实施例中，所述诊断性传感器可以包括其他运动传感器。例如，可以实施胸骨上切迹传感器或胸带来生成表示患者呼吸努力的运动信号。其他适当传感器可以包括国际专利申请PCT/AU1998/000358(公开号WO1998/052467)中所公开的运动感应装置，其公开以交叉引用的方式并入本文。因此，该运动传感器可以提供患者努力和/或呼吸速率的测量值，且可以用作流量传感器的替代方式，或与其他传感器联用从而测定生理特征。
根据传感器信号，例如气流f(t)和/或气压p(t)信号，设有一个或多个处理器114的控制器104除生成电离控制信号外，还可以生成风机控制信号。例如，控制器可以生成需要的气压设定点，并通过比较设定点和压力传感器测量到的情况，伺服控制风机以达到该设定点。由此，控制器104可以控制改变风机105向患者接口输送的压力。可选地，可以通过控制机械释放阀(未显示)的排气，在保持相对恒定的风机速度的同时增加或减少排气，来实现所述对压力的改变。
利用所述控制器或处理器，所述装置可以用于许多不同的压力治疗疗法，例如用于睡眠呼吸紊乱、陈施氏呼吸、阻塞性睡眠呼吸暂停(例如CPAP(持续气道正压)、APAP(自动气道正压)、双水平CPAP、呼气卸压的CPAP)的压力疗法、鼻部高气体流量疗法(HFAT)等，或其通过调整适当压力或流量递送等式所得的组合。在一些实施例中，可以使用2011年8月25日公开的美国专利申请公开US-2011-0203588-A1中所记载的方法来递送用于睡眠呼吸紊乱的自动化压力调节疗法，其全文以引用方式并入本文。在又一例子中，本发明的电离治疗装置100可以通过美国专利6532957、6845773和6951217中所记载的压力治疗疗法来实施，其以引用方式并入本文。例如，如上述专利中所述，控制器和气流发生器可以用于通过比较通气测量值和目标通气量，来保证一个疗程期间向患者接口递送的特定或基本特定的目标通气量，例如分钟通气量、总肺泡通气量或肺泡通气量的递送；或通过比较潮气量的测量值和目标潮气量，来递送潮气量。要实现该目的，可以采用提供双水平的压力变化治疗形式或其他能够更顺利地复制患者呼吸循环变化的的压力变化治疗形式。
相应地，可以将传感器信号发送到控制器104。可选地，在传感器提供的信号并非数字模式，而控制器是数字控制器的情况下，可以采用模拟变数字(A/D)转换器/采样器(未分别显示)。根据传感器信号，所述控制器评估患者或用户的情况变化，以控制装置的设定。
可选地，所述控制器可以包括显示装置116，例如一个或多个警示灯(例如，一个或多个发光二极管)。该显示装置还可以实现为显示屏，例如LCD。通常由控制器来控制显示装置116的激活。显示装置可用于向电离治疗装置100的用户或临床医生或医生可视化展示信息，例如一个或多个疗程中的电离水平时间图表的历史档案，或向控制器输入数据以手动设定所述档案。显示装置116还可以展示图形用户接口，以操作该装置。用户、临床医生或医生对电离治疗装置100的运行的控制可以是基于输入开关118的操作，该操作可被控制器或处理器所感应。
可选地，所述控制器还可以包括用于电离治疗装置100接收和/或传输数据的通讯装置120。例如，该通讯装置可以是无线收发器，例如蓝牙或wifi收发器。该通讯装置还可以是网络通讯装置，例如电话调制解调器和/或网卡，且可以通过网络直接发送信息或通过检测装置所连接的电脑发送信息。一般而言，该通讯装置120可用于将信息或数据传输到其他的临床医生或医生可访问装置上，例如座位远程患者数据记录装置、允许医生查看电离治疗装置100数据的多患者监控系统。在所述系统中，可以提供数据库来记录历史电离数据，例如该装置在一定时间内提供的档案和电离水平。如本文详细说明，所提供的数据还可以涉及表示其他检测到的生理特征的时间数据(例如呼吸事件或睡眠状态)。临床医生或医生可以收到由电离治疗装置100记录的所述用途和事件数据的报告。
图2的流程图中展示了电离治疗装置100的控制器104或一个或多个处理器的一个示例方法或算法。在流程200中，电离治疗装置100可以生成可呼吸气体的加压气流。该可呼吸气体的加压气流还可以被导向患者接口，以输送给患者。如上所述，该处理器可以伺服控制气流生成器，从而，例如，输送满足目标通气量的压力支持治疗。可选地，所述治疗可以涵盖气道正压治疗(例如CPAP或双水平)，以治疗上呼吸道疾病，从而治疗睡眠呼吸紊乱。
在所述气流或压力治疗控制流程中的至少一个或多个部分期间，在流程202中，电离治疗装置100电离所述可呼吸气体气流以设定电离水平。例如，根据来自控制器104的一个或多个信号，离子发生器101在风机产生的可呼吸气体加压气流内产生负电荷气态离子，由此生成电离的可呼吸气体气流。
根据控制器104中所用的控制算法，电离治疗装置随后在流程204中控制改变可呼吸气体的电离水平。例如，控制器可以用于调节电离水平，从而促进睡眠。在一个所述实施例中，该控制器可以实施一个疗程(例如睡眠期间或夜间使用该装置)从而在疗程开始提供一个电离水平，或在患者或用户可能唤醒时提供电离水平而随后在患者或用户可能入睡时改变电离生成水平(例如增加、降低或停止)。所述控制方法可以通过各种方式编程实现。
在一个实施例中，所述控制器可以实施从电离治疗装置100的压力或气流治疗过程初始开始的定时唤醒时段，例如使用定时器或倒计时定时器或其他事件监测。可选地，所述定时唤醒时段可以从希望入睡或重新入睡的用户对用户接口控制(例如电离开始按钮)的激活开始。此外，其可以根据检测到的事件开始，例如从电离治疗装置100的一个或多个传感器的一个或多个信号中可检测到的事件，例如智能启动特征。在此情况下，治疗装置的控制器可用于通过分析(例如，将来自信号的测量值与阈值相比较)来自压力或流量传感器的信号，检测患者接口的压力或流量变化，从而检测患者将患者接口佩戴到面部后向该接口开始呼吸的时刻。一旦检测到该时刻，则控制器可以激活离子发生器，以开始预设水平的电离。
在定时唤醒时段内，可以输送第一水平的电离水平，例如初始高水平。例如，可以控制离子发生器，使得所有生产元件均以满负载运行和生产。当定时唤醒时段结束时，控制可以调整电离水平设定。例如，当定时唤醒时段的预设时长过去后(例如，控制器的计时器到达预设阈值或倒计时器到达零)，控制器可以自动改变电离水平(例如，将电离水平降低到不同的第二水平或自动中止该电离水平或开始电离水平振荡)。例如，该控制器可以中止离子发生器的生产元件的一个子组，但保留其他元件的激活，和/或降低部分或所有生产元件的电压水平，从而产生出较少离子。
所述定时唤醒时段的持续时间(例如，时间长度)和/或电离设定(例如，定时唤醒时段的第一水平(例如，100％生产量)和定时唤醒时段结束后的第二水平(例如，25％生产量))可以由临床医生或医生进行预设。通常，该定时唤醒时段的持续时间可以是患者或用户从开始使用所述装置到入睡时的时间。在一些所述情况下，该持续时间可以在约30至60分钟的时间范围内，或某些其他适当的时间。
在一些情况下，可以根据检测到的事件，例如由控制器从电离治疗装置100的一个或多个传感器的一个或多个信号中检测到的事件，来结束定时唤醒时段的持续时间。例如，可以根据检测到的一个或多个患者呼吸循环结束定时唤醒时段。例如，其持续时间可以是由对传感器信号的信号分析所决定的呼吸循环计数。在一些所述情况下，控制器通过分析来自气流或压力传感器的信号，可以检测患者或用户吸气(例如，任何已知循环检测方法)。一些所述检测到的吸气循环事件可以看作是在定时唤醒时段开始时开始。当计数到达预设阈值数字时，控制器可以结束定时唤醒时段并调整离子发生器产生的电离水平设定(例如增加、振荡、减少或停止)。在一些所述情况下，其持续时间可以是约360至720个循环之间的计数范围，或其他适当的循环计数。
在一些情况下，定时唤醒时段的检测结束可以是其他呼吸分析。例如，通过检测来自传感器(例如流量传感器)、应力传感器或其他非接触式传感器的信号，控制器可以决定呼吸速率。当呼吸速率降低至预设阈值速率(例如代表睡眠的阈值速率)以下，且可选地在预设时长内(例如约5至10分钟)维持在该速率以下时，则控制器可以结束定时唤醒时段，并改变离子发生器的设定(例如，降低或停止电离水平)。在一些情况下，该阈值呼吸速率可以自动确定。例如，控制器可以确定装置初始使用时期(例如约2至5分钟)内的平均呼吸速率，该速率可用作改变电离的阈值速率。
在一些实施例中，控制器可以根据检测到的睡眠状态来建立定时唤醒时段。例如，可以利用连接所述装置的控制器的任意传感器来实施任何已知的睡眠监测、唤醒检测或睡眠状态监测方法。所述检测方法可以包括，例如，2008年11月26日提交的美国专利申请公开2009-0203972，该全部公开内容在此以引用方式并入本文。所述检测方法的其他实施例，记载于2012年1月10日提交的美国专利申请13/383341中，其全部公开内容在此以引用方式并入本文。在一些所述实施例中，所述定时唤醒时段可以在检测到从睡眠中醒觉或清醒睡眠状态时开始或重新开始。类似地，所述定时唤醒时段可以在检测到睡眠状态(例如REM或非REM睡眠状态)时由控制器结束。例如，在检测到深度睡眠状态，例如第3或4阶段非REM睡眠，和/或检测到REM睡眠时，可以降低或结束电离水平。在检测到唤醒状态和/或轻度睡眠状态，例如第1阶段非REM睡眠状态和/或第2阶段非REM睡眠时，可以提高或重新启动电离水平。
在一些情况下，可以根据其他检测到的生理事件或状态来控制电离气体的供给。例如，作为对血氧计信号分析的响应，控制器可以在压力/气流呼吸治疗控制期间激活或关闭离子发生器或提高或降低电离水平。在一些所述情况下，血氧水平分析，例如基于阈值比较的分析，可以用来触发控制器改变离子发生器提供的电离水平设定。例如，若血氧水平降低到阈值以下，则控制器可以启动或提高电离水平设定。可以在预设时长内提供所述电离水平。在又一个示例中，若血氧水平提高到阈值以上，则控制器可以结束或降低离子发生器提供的电离水平设定。所述检测还可以用于终止本文所述的任何电离治疗时期。
类似地，该控制器可以用于检测睡眠呼吸紊乱事件(SDB)，包括例如呼吸暂停、呼吸不足和/或通气不足，例如通过分析流量传感器的信号来进行检测。所述检测方法的例子公开于2010年5月17日提交的美国专利申请12/781070和2012年3月15日提交的PCT专利申请PCT/AU2012/000270中，其全部公开内容以引用方式并入本文。作为对其的响应，或对检测到预设数量的所述SDB事件的响应，所述控制器可以类似地在一段时间内控制电离水平提高，或启动电离。
在一些情况下，分析气流和/或压力传感器的信号可以用来停止离子发生器的运行。例如，通过比较压力信号和阈值，可以决定低压状态的存在，从而得知用户或患者不再佩戴患者接口或面罩。在所述检测情况下，控制器可以停止离子发生器。类似地，如果控制器在一段时间后，不再检测到患者呼吸循环，例如基于对气流发生器的气流信号的分析，则控制器可以类似地停止离子发生器。
为了保证离子发生器的受限运行，在一些实施例中，控制器可以而外地实施安全最大使用限值，该限值能够覆写受控的定时唤醒时段或离子发生器的其他受控启动。例如，虽然可以控制离子发生器来提供某些水平的电离气体治疗，并根据分析一个或多个传感器的信号而检测到的事件或根据用户激活按钮的启动来进行这一控制，但所述控制器还可以进一步监控运行时间和/或离子发生器的运行水平。若在使用所述装置进行的某一治疗时期(例如，一夜的使用)中，离子发生器超过了任一预设运行最大安全时间限值或某电离水平的预设最大时间，则控制器可以自动关闭离子发生器，并自动防止离子发生器的进一步或继续运行，直至经过预设关闭时间限值(例如，经过12小时的时间等)。当控制器执行所述关闭事件时，气流发生器的控制器仍然可以继续运行，从而继续控制风机向患者或用户提供气流或压力呼吸治疗，但不再允许离子发生器对该可呼吸气体进行电离。
图3展示了电离治疗装置100的离子发生器的控制运行示例的信号图表。电离治疗装置100的运行可以在时间T0处开始，例如该装置从风机产生加压可呼吸气体和/或以一个或多个传感器检测状态。在此期间，离子发生器101可以由控制器来停止，或如图所示，离子发生器可以初始低水平启动。在时间T1处，控制器可以提高(或启动)电离，例如通过提高电离水平。这可以对应于定时唤醒时段的开始或如上所述的其他用于启动或提高电离的检测情况。该控制器随后可以继续控制离子发生器以一个电离水平(例如最大水平)运行，直至时间T2。时间T2可以对应于定时唤醒时段的结束，或如上所述的其他用于降低电离水平的检测情况。此时，控制器可以逐渐改变电离水平，例如通过斜降电离水平在时间T3时到较低水平，时间T3时的较低电离水平可以与时间T0时的电离水平相同或不相同。控制器随后可以继续以较低水平运行离子发生器直至时间T4，T4可以对应于所述装置治疗疗程的结束(例如夜晚结束)或控制器决定已达到安全最大使用限值。虽然在附图展示中，时间T1和T2之间的电离水平平滑斜降，且时间T0和T1之间为单一步骤，但可选地，控制器可用于通过多个步骤来控制对所述电离水平的每一改变，以及本文所述的其他改变。而且，时间T0到T1之间的改变可以包括斜升至预定电离水平，而不是图3所示的通过单一步骤增加到时间T1时的电离水平。
图4展示了离子发生器的控制运行的又一实施例的信号图表。该图表展示了控制器控制下的电离水平受控振荡。在此实施例中，可以控制电离水平进行正弦脉冲。但是，也可以实施电离水平的其他变化，例如方波脉冲等。在所述情况下，电离振荡可以在较高电离水平和较低电离水平之间变化。由此一来，控制器可以在一段时间内改变所述水平，例如在一夜疗程中。可选地，该振荡可以在脉冲峰值的电离水平和脉冲低谷的无电离(例如离子发生器关闭)之间变化。所述脉冲可以在定时唤醒时段完成时启动。可以根据任何需要的电离水平脉冲时序来设定每种波的周期。在一些情况下，所述脉冲可以与检测到的呼吸同步生成。例如，电离水平可以在吸气期间增加(例如达到第一电离水平)并在呼气期间降低(例如达到第二电离水平，或可选地，可以被关闭，从而在呼气期间不提供电离)。在此情况下，控制器可以通过分析来自流量传感器的信号来检测吸气，并对此做出响应地触发电离水平的提高，且可以通过信号分析来检测呼气，并对其做出响应地降低电离水平。在其他一些实施例中，所述脉冲可以不与患者呼吸同步。例如，脉冲可以持续若干呼吸循环(例如持续超过一个、二个或以上呼吸循环的峰值电离水平)。
在一些结构中，电离治疗装置100可以实现为位于该装置的可呼吸气体气流通路FP的不同部分中的多个离子发生器101。电离治疗装置100可以包括一离子发生器阵列，例如2、3、4或更多离子发生器，所述离子发生器可根据不同情况，在控制下同时或分别电离可呼吸气体气流。图5中展示了所述实施例之一。图中示意性地展示了电离治疗装置100的气流通路(FP)。就此而言，电离治疗装置100可以具有与图1所示装置类似的元件。可以利用伺服控制的风机105通过进口吸入环境空气，所述进口可以可选地包含过滤器520，例如空气颗粒物过滤器或高效空气颗粒物(HEPA)过滤器，以从空气中移除颗粒物从而清洁空气。风机105随后可以将加压空气排出到同样受控于控制器(未显示)的第一离子发生器101-A的通路中。然后，店里空气可以通过或越过接地元件522，例如接地过滤器或驻极体过滤器。然后，可以利用接地元件522来捕获被离子发生器101-A加上电荷的所有剩余污染物或杂质，从而净化空气并由此防止带电荷的污染物进入用户或患者的呼吸系统。在一些情况下，离子发生器的充电会破坏轻体，例如细菌或病毒，其随后被接地元件过滤器(例如阴极或阳极)所捕获。所述接地元件可以是阵列、网格或筛网过滤器，其可以是可拆卸的，以便于维护(例如，常规洗涤，以除去捕获的颗粒物)。可选地，清洁和净化后的电离空气可以通过加湿器524，以加热和加湿该空气。在一些情况中，接地元件522可以整合在加湿器上，由此加湿器的元件之一可充当接地元件。然后，加压加湿的清洁/净化电离空气可以通过通向面罩或其他患者呼吸接口的输送管道110。可选地，所述加湿清洁电离空气气流可以通过补充或次级离子发生器，例如离子发生器101-B，其可以位于靠近面罩或患者接口108或居于其内的位置。所述补充离子发生器，更为靠近用户，可以帮助保证患者吸入的气体携带电荷(例如负电荷)。
在一些情况下，气流发生器的输送通道或输送管道110可用于促进供患者吸气的带电气体的流动(例如，降低流动阻力)，且可以由此帮助用户/患者吸入带电空气。例如，该管道的材料可选择为，令管道的流动表面(例如，管道内壁)可以具有排斥带电治疗气体的切变力。例如，管道壁的组成材料可以具有与带电治疗气体相同的电荷，从而排斥该带电治疗气体，并降低其经过管道的阻力。在阴离子气体治疗的情况下，该管道的组成材料可以带有负电荷。例如，该输送管道可以由聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯基(pvc)、硅、聚四氟乙烯和/或硅酮(例如硅酮橡胶)构成。
使用令所述管道壁带电的材料，还防止了带电治疗气体贴附或依附在管道壁上。该结构可以允许次级离子发生器101-B的位置更靠近气流发生器，例如位于通道的气流发生器端。
此外，在一些情况下，该输送管道可以使用一个或多个元件来更积极地令管道带电，以排斥带电气体，令其不会贴附管道壁，从而降低流动阻力。例如，对于阴离子气体治疗，输送管道110，例如图7所示的实施例，可以使用一个或多个管板阳极711，例如围绕输送管道表面的外部或内部圆柱形地设置的阳极。所述管板阳极可以沿管道长度串行设置，以令气流通路的管道表面带负电荷。
在所有其他方面中，图7所示的装置100与图5所示的装置相似。该装置可以包括可选的过滤器520、受到控制器(未显示)的控制的风机105和第一离子发生器101-A，接地元件522(例如接地过滤器或驻极体过滤器)，以及可选地包括加湿器524，以加热和加湿空气。在一些情况中，接地元件522可以整合在加湿器上，如上所述。所述加压、加湿、电离、清洁/净化的空气可以随后经过通向面罩或其他患者呼吸接口的包含一个或多个管板阳极711的输送管道110。可选地，加湿、净化的空气气流可以通过补充或次级离子发生器，例如离子发生器101-B，其可以位于面罩或患者接口108附近或内部。
如上所述，电离治疗装置100可用于生成通向患者呼吸接口的多种不同治疗形式(例如，高流量质量、CPAP、双水平压力治疗等)的呼吸气流或压力治疗。在一些所述情况下，可以不需要风机即可实施。例如，一个或多个离子发生器可用作固态气流发生器(FG)，以推进可呼吸气体气流。在所述情况下，控制器可以控制离子发生器的运行，以调节或控制(例如，提高或降低)由离子发生器的阳极或阴极处或其附近的气体电离诱导的气体的流量或压力水平。由此一来，呼吸装置的气流发生器可以无需移动元件便可充分实施。此外，所述装置的能源消耗通常可以低于采用典型风机(例如，马达和叶轮)的气流发生器。例如，当所述装置用于高流量空气治疗(HFAT)时，与采用典型风机的气流发生器相比，其能源消耗要低得多。类似地，当所述装置用于连续气道正压(CPAP)时，与采用典型风机的气流发生器比，其能源消耗良好/较低。通常来说，与传统风机控制回路结构比较，所述固态气流发生器可以通过显著较低的电流使用电路达到降低能耗，虽然潜在使用电压较高。所述较低能耗可以包括，与使用传统风机的气流发生器的能源使用相比，降低超过50％,60％,70％,80％or 90％的能源消耗。
在一些情况下，所述电离治疗装置可配置为便携形式，例如适用于患者穿戴或携带。由于所述电离治疗装置消耗的能量可以低于使用传统风机的气流发生器，其可以尤为适用于便携形式。在便携结构的一种配置中，所述电离治疗装置可以包括一次性接地元件。在一种配置中，所述一次性接地元件可以与输送管道一体化构建，形成一次性输送管道。可选地，所述一次性接地元件可以从电离治疗装置可拆卸，例如可以从所述输送管道可拆卸，或者从电离治疗装置的主体可拆卸，由此可以根据要求更换所述一次性接地元件。
所述电离治疗装置的运行期间，所述一次性元件/组件上可能累积颗粒物或污染物，因此需要在定周期时段更换。在一些形式下，所述电离治疗装置可以包括指示器，以提高对需要更换的一次性元件的辨识，例如一次性接地元件或一次性输送管道。一种所述指示器可以包括色彩元素以增加一次性元件的状态之间的对比(例如，“新”状态和“需更换”状态的一次性元件之间的对比)。例如，所述一次性接地元件可以包括患者或护理人员可视的指示器表面，该表面着色鲜艳，例如黄色。所述电离治疗装置运行期间，颗粒物在所述指示器表面的积累可以改变其外观，以指示改一次性接地元件需要更换。在一些情况下，所述电离治疗装置还可以包括颜色参考指南，以供患者用于与指示器表面对比。可选地，指示器可以包括用于决定所述一次性元件状态的光传感器。在一种形式中，所述光传感器可以用于从光源接收从一次性元件表面反射的光线。该光传感器所接收到的光线量级或质量可以根据一次性元件的状态改变。在一种配置中，随着一次性元件(例如一次性接地元件)收集污染物，光传感器捕捉到的光线量可能降低，而这可能反映为光传感器捕捉到的光线勒克斯水平的降低。在另一种配置中，光传感器所捕获的光线可以颜色改变，例如从“新”接地元件捕获的红光改变为从“需更换”接地元件捕获到的大致苍白光线。在所述配置中，光传感器可用于输出表示捕获的光线量和/或一次性元件状态的信号。还可以结合使用控制器，用于从光传感器接收信号并向患者指示一次性元件可能需要更换。
可选地，在一些情况下，可以在呼吸装置的显示器(例如，LCD)上显示需要更换一次性元件的提醒。例如，可以为用户显示可视化信息，以表示接地元件必须更换。所述信息可以由该装置的处理器触发，例如通过利用计时器或倒数计时器对气流发生器进行计时使用(或对离子发生器进行计时使用)，并在预定时间长度过去后触发该提醒。所述计时器可以由用户在安装替换元件后手动重置。在一些情况下，所述重置可以由该呼吸装置在检测到更换部件(例如，接地元件)后自动触发。例如，所述装置可以通过检测识别标签(例如射频识别标签)来检测所述接地元件的安装。在一些情况下，所述元件可以由美国专利7913689中所记载的任一识别技术来检测，该专利的全部公开内容以交叉引用方式并入本文。可选地，该提醒的显示还可以，或可选地，如上所述地根据对光传感器的分析来触发。
图8展示了气流发生器的气流通路示例，如图中所示，该气流通路可以包括串行的两个或以上离子发生器。可以控制所述离子发生器的选择性激活或关闭，来增加或降低该气流通路中产生的可呼吸气体气流。例如，单一离子发生器的激活可以推进低流量或低压力水平的可呼吸气体。通过增加该通路沿线的发生器激活数量，能够在该通路的各连续发生器之间形成压力锁，则该气流(以及压力)推进力可以提高，由此实现级联加速效果。
如图所示，图8中的装置100还可以包括一种或多种可选的过滤器520、接地元件522、加湿器524、管板阳极711和/或次级离子发生器101-B，其配置于图5和/或图7中所述的配置类似。该装置用于向面罩或患者接口108输送加压并可选地加湿的电离气体。
所述离子发生器可以连接到加热元件上，以向用户提供加热电离气体。所述加热元件和离子发生器可以被芯吸材料包围，所述芯吸材料用于保持由加热元件加湿所得的一定量水分，从而向用户提供加湿加热的电离空气气流。所述芯吸加热元件的形式可以是加热带，如2010年1月10日提交的美国专利申请公开2010/0206308，其全部公开内容以引用方式并入本文。
可以使用闭路或开路控制结构，控制离子发生器进行所述气流和/或压力生成。例如，通过激活离子发生器所生成的气流可以响应一个或多个传感器890所测量的系统或患者特征，例如上述任意传感器，或例如进行流量和/或压力测量的闭路回路中的流量和/或压力传感器。在一些所述情况下，控制器888所激活的离子发生器数量可以增加或减少，直到测得的特征(例如测得的流量信号或测得的压力信号)达到目标(例如，设定或期望的目标流量值或压力值)。可以根据任何已知流量或压力治疗控制方案，基于测得的患者特征，例如患者呼吸流量信号分析所得的特征，改变所述流量或压力。在一些所述实施例中，所述气流发生器可以通过选择性激活不同数目的离子发生器，选择性生成不同流量或压力水平。但是，在一些实施例中，可以通过改变排气面积(例如利用气流发生器或呼吸接口的机电排气孔或阀)并同时保持离子发生器激活相对恒定，来改变离子发生器组生成的对呼吸接口的气流推动力。
图9a、9b和10中展示了电离气流发生器的一些串行实施示例。图9a中，碳纤维刷离子发生器101-CF可以充当气流发生器(FG)。在本发明的又一实施例中，每个碳纤维刷离子发生器101-CF可以进一步与对应的接地层101-GP匹配，如图9b所示。在此配置下，碳纤维刷离子发生器101-CF和对应的接地层101-GP之间的方向可以限定电离的方向。该配置可以允许提高电离方向一致性，从而提高对电离空气推进方向的控制。
优选地，接地层101-GP足够接近对应的离子发生器，例如101-CF，以允许电离发生。相反地，接地层101-GP应当足够原理任一其他离子发生器101-CF，以避免任何其他成对的接地层和离子发生器之间发生任何有害电离。接地层101-GP的适当配置的示例之一，可以是导体板，例如由含铁金属制成的导体板，但其他材料和配置也可以使用。在一些情况下，接地层101-GP可以连接到气流发生器FG的金属元件(例如外壳)上，或与其一体成型。
图10中，蜂窝离子发生器101-HC组可用作气流发生器(FG)。通过选择性地增加气流管道中离子发生器的激活数量(例如通过控制器)，可以使得气流通道(FP)中的流量增加。在一些情况下，纤维刷或蜂窝离子发生器101-HC可以形成于气流通道(例如管道1010)内部或沿线。例如，如图9a所示，初始刷组可以分组，从而包围可以生成空气气流的气流通路。额外刷组可以进一步沿气流通路(FP)箭头方向沿气流通路串行设置。图10所示实施例中，个体蜂窝单元沿气流通路串行排列。但是，在某些情况下，每个所述单元可以由可生成电离空气气流的离子发生器单元蜂窝阵列组成。
图11至图14所示的离子发生器/气流发生器实施例中，可以在具有螺旋形或盘旋形流结构的网格或板状结构中设置一串离子发生器。所述结构可以通过多个离子发生器延长气流通道长度，进行气流加速，同时令布局空间最小化。例如，每个离子发生器101可以设有阳极和阴极，以在特定方向(例如电离方向)上加速可呼吸气体气流。例如，如图11所示，一个或多个为多个离子发生器101设有气流通道的离子发生器板1101，可以连接在第一气流结构和第二气流结构之间，例如气流模块1103-1、1103-2。所述气流模块可以采用管道或气流通路来依序通过离子发生器板1101的多个离子发生器进行气流流通。例如，所述第一气流结构和第二气流结构的气流通道或通路可以在离子发生器板1101背面结合，如图12所示，从而形成依序通过每个离子发生器101的螺旋或盘选气流通道(FP)。虽然图中的离子发生器板1101显示为分离的元件，但在一些实施例中，一个或多个离子发生器板1101可以与所述两个模块结构或其中之一整合，例如在其表面上，例如图13A、13B、14A和14B的实施例所示。类似地，在一些情况下，可以沿螺旋或盘旋状的气流通路，螺旋地设置离子发生器，而不是设置在所述板的公共平面上。此外，虽然图中展示的是模块结构的螺旋气流通道，应当理解，所述通路可以实施为与离子发生器适当串联连接的简单通道或管道。
本发明的又一种配置中，离子发生器可以用在包含多个管道的输送通道中，例如图15所示的双分支空气输送通道。图15所示的空气输送通道包括含有沿一个方向设置的碳纤维刷离子发生器101-CF的吸气分支1510，以及含有沿相反方向设置的碳纤维刷离子发生器101-CF的呼气分支1520。所述碳纤维刷离子发生器可以设置为沿期望方向推进吸气气流或呼气气流。
在又一种配置中，离子发生器可用于管道中包含多个通道的空气输送通道中，如图16a至图18所示。图16a和图16展示了以配置为带分隔器DIV的管道1610的通道。在一些情况下，分隔器DIV可以插入管1610并与其密封结合，以形成两条或以上的通道，例如吸气通道1620和呼气通道1630。在其他实施例中，分隔器DIV可以与管道1610一体成型。
吸气通道1620和/或呼气通道1630可以包含一组离子发生器形成的离子发生器组，例如碳纤维刷离子发生器101-CF，如图16a和16b所示。离子发生器101-CF可用于在期望方向上加速气流，如上所述。在一些配置中，分隔器DIV可用作吸气通道1620和/或呼气通道1630的接地元件或其部分，其潜在有益效果在于，降低了所述装置的复杂性，并还可能降低生产成本。在一些情况下，分隔器DIV可以可拆卸地连接到管道1610上，以便于维护，如上所述。
图17展示了本发明的一种配置，其中分隔器DIV螺旋状设置在圆柱形输送管道110中。在此配置中，离子发生器，例如碳纤维刷离子发生器101-CF，可以沿壁设置，并与螺旋状分隔器DIV共同配合形成螺旋管，所述螺旋管可以进一步提高气流速度，例如通过利用螺旋形分隔器DIV作为接地元件或其部分。
应当理解，可以改变输送管道或通道的数目，及其流动方向，也能够达成本发明的有益效果。例如，根据需要，图17所示的空气输送通道和分隔器配置，可用于提供仅沿一个方向流动的可呼吸气体气流。
在一些情况下，气流发生器FG可以进一步包含加湿器。在一种配置中，气流发生器FG可以进一步包括芯，以加湿吸气气流。所述分隔器可设置为包含一个或多个芯吸带和辅助元件，例如类似于PCT申请公开WO/2009/015410中记载的实施例，该申请的全部内容以引用方式并入本文。此外，所述输送管道可设置为包含任意设置数目的离子发生器。例如，如图18所示，离子发生器101-CF可以设置在分隔器DIV的两侧，且管道1810可以用作接地元件。在又一实施例中，整个或部分分隔器DIV也可以包含热量和/或水分交换器，例如PCT申请PCT/AU2012/001382中所公开的内容，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
虽然本文所述的固态离子发生器气流实施例可用于生成用于输送给患者或用户呼吸系统作为电离空气治疗的电离空气气流，但是在一些实施例中，所生成的电离空气气流可中和后输送给基本未进行例子治疗的患者或用户。例如，可以在离子流发生器的气流输出端或其后采用接地元件或其他中和元件，以对可呼吸气体去离子化。例如，在阴离子气流发生器的情况下，可以在阴离子发生器阵列的末尾包含一个或多个阴极，以中和空气供患者或用户吸入。因此，固态离子流发生器可用于向患者或用户提供压力或气流治疗而非向其提供显著电离空气治疗。
系统架构示例
图6的方框图中展示了适用于实施本压力/气流和/或电离治疗技术的控制器的系统架构示例。如图中所示，用于电离治疗装置100的控制器601可以包括一个或多个处理器608。所述装置还可以包括显示接口610，以在例如显示器或LCD面板上输出压力、事件和/或电离图表(例如，时间-呼吸事件曲线，时间-流量和/或压力曲线，或时间-电离水平曲线，如图3、图4等所示)，如本文所述。还可以提供用户控制/输入接口612，例如键盘、触摸板、控制按钮、鼠标等，以激活或修改本文所述方法的控制参数或设定。例如，其可用于输入电离时间、电离水平、安全限值等的设定，和/或在患者或用户使用所述装置进行疗程期间决定入睡或重新入睡时激活启动一个或多个定时唤醒时段。所述装置还可以包括传感器或数据接口614，例如总线，用于接收/传输数据，例如编程指令、流量数据、电离数据、压力数据、电离水平调制设定等。所述装置还可以通常包括包含前述方法控制指令的记忆/数据存储器620元件(例如，图2至图4)，其可以包括用于在622处进行传感器信号处理(例如生理特征检测(例如循环检测、呼吸阶段检测、睡眠检测、唤醒检测、睡眠/唤醒状态检测、血氧饱和度监测、呼吸事件检测、呼吸暂停检测、呼吸不足检测、通气不足检测等)、预处理方法、过滤器等)的处理器控制指令，如本文详细记述。其还可以包括用于在626处进行电离调制(例如电离水平调整等式、函数和逻辑，触发阈值，事件阈值，斜坡函数，改变阈值，计时器，计时阈值等)的处理器控制指令。最后，其还可以包括用于例如压力数据、流量数据、电离数据、睡眠数据、呼吸事件数据、函数、表格、店里设定、阈值、定时时期、安全限值、其他设定等的方法的存储数据628，例如历史使用数据。
在一些实施例中，用于控制上述方法的所述处理器控制指令和数据，可以作为软件包含在电脑可读存储介质中，以供通用电脑使用，由此所述通用电脑可在载入所述软件后，用作本文所述任一方法的专门性电脑。
本发明的有益效果在于，提供了一种能够通过电离和过滤步骤在甚至污染的环境中也能提供干净空气供给的装置。此外，能够通过进一步电离空气，向患者提供干净、无菌、含离子的空气。由此，所述装置可在污染空气中使用，以提供至少干净空气，无论是否提供其他治疗。所述装置还可以使用低能耗提供干净空气供给。
***
上述说明书和附图中，使用了特定术语、等式和附图标记来提供对本发明的深入理解。在一些情况下，所述术语和标记可能暗示着实施本发明所不必要的具体细节。例如，虽然本文中使用了术语“第一”和“第二”，但除非另有说明，该用语并不特指任何特定顺序，但仅仅用于帮助解释本发明的不同元件。此外，虽然附图中以某一顺序展示了检测方法中的流程步骤，所述顺序并非必要。本领域技术人员能够理解，所述顺序可以进行改变，和/或其方面可以平行或同步进行。此外，虽然本文所述特征可以独立采用，但在呼吸压力治疗装置中，所述特征可以进行各种组合。在不脱离本发明的思路和范围的前提下，还可以构成其他变形方式。

Claims (16)

1.呼吸装置的固态气流发生器，用于生成受控供给的压力高于大气压的可呼吸气体以缓解睡眠呼吸紊乱事件，所述气流发生器包括：
离子发生器组，用于推进压力高于大气压的可呼吸气体的气流，所述离子发生器组设有用于连接用户呼吸接口的气流通道；以及
与所述离子发生器组相连接的控制器，所述控制器用于选择性地激活所述离子发生器，以推进所述压力高于大气压的可呼吸气体的气流以缓解睡眠呼吸紊乱事件。
2.根据权利要求1所述的气流发生器，其特征在于，所述离子发生器组串行设置在所述气流通道中，且所述控制器选择性地激活递增数量的所述离子发生器，以增强对所述可呼吸气体的气流的推进。
3.根据权利要求1或2所述的气流发生器，其特征在于，所述离子发生器组包括离子发生器层。
4.根据权利要求1所述的气流发生器，其特征在于，所述气流通道为螺旋状，且所述离子发生器组沿螺旋气流通道设置。
5.根据权利要求1所述的气流发生器，其特征在于，进一步包括传感器，其中所述控制器用于根据来自所述传感器的信号，激活所述离子发生器组的子组。
6.根据权利要求5所述的气流发生器，其特征在于，所述传感器为流量传感器，且所述控制器用于根据来自所述流量传感器的信号，激活所述离子发生器组的子组。
7.根据权利要求5所述的气流发生器，其特征在于，所述传感器为压力传感器，所述控制器用于根据来自所述压力传感器的信号，激活所述离子发生器组的子组。
8.根据权利要求1所述的气流发生器，其特征在于，进一步包括中和器，所述中和器用于为所述气流通道中被推进的可呼吸气体气流去电离。
9.根据权利要求1所述的气流发生器，其特征在于，所述离子发生器组包括多个碳纤维刷离子发生器。
10.根据权利要求1所述的气流发生器，其特征在于，所述离子发生器组包括多个蜂窝单元的离子发生器。
11.根据权利要求1所述的气流发生器，其特征在于，所述气流通道包括分隔器。
12.根据权利要求11所述的气流发生器，其特征在于，所述分隔器分隔两个或以上通道，且每个通道包括一组离子发生器。
13.根据权利要求12所述的气流发生器，其特征在于，所述通道包括吸气通道和呼气通道。
14.根据权利要求12所述的气流发生器，其特征在于，所述分隔器螺旋形地设置在圆柱形输送通道中。
15.根据权利要求12所述的气流发生器，其特征在于，所述分隔器被配置为接地元件。
16.根据权利要求12所述的气流发生器，其特征在于，所述分隔器可拆卸地连接在输送管道内。
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