CN109152693A - 具有数字听诊的胸壁振荡系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种被配置为使用户的胸部振荡的可穿戴设备。所述可穿戴设备可以包括胸壁振荡器、声音探测器以及用于基于来自所述声音探测器的声音来控制所述胸壁振荡器的操作的控制器。所述胸壁振荡器可以被安装在所述用户的胸部上以使所述用户的胸部振荡。所述声音探测器可以在所述胸壁振荡器的操作之前、期间和/或之后探测来自所述用户的胸部的声音。取决于对来自所述声音探测器的声音的分析，所述控制器可以改变所述胸壁振荡器的振荡的频率、强度或持续时间中的一项或多项。

Description

具有数字听诊的胸壁振荡系统

相关申请的交叉引用

本专利申请依据35 U.S.C.§119(e)主张要求于2016年5月11日提交的美国临时申请No.62/334476的优先权权益，在此通过引用将其内容并入本文。

背景技术

使用药理学用药和高频胸壁振荡(HFCWO)设备(也被称为高频胸壁按压(HFCC)设备)的治疗已知减轻了受限的气道清除。使用HFCWO设备的治疗已知移除了在肺中聚集的过量粘液和痰液并且处置各种疾病，诸如囊性纤维化、肺气肿、哮喘、血氧不足、高碳酸血、神经肌肉状况、支气管扩张、慢性支气管炎、肺炎以及其他肺部疾病。胸部振荡治疗可以被指定用于急性病例，包括改善器官移植患者中的支气管引流以及处置重症监护和术后单元中的易感染肺炎的患者。

一些HFCC设备能够由用户(例如，患者)或呼吸治疗师(例如，内科医师)来设定以改变例如按压的频率和/或强度。对于在治疗处置中所使用的设置的优化而言，呼吸治疗师通常选择在默认设置下或者通过遵循制造商的指南来使用胸壁振荡器。由于对胸壁振荡器的次优的使用，因而用户继续受到传染病、呼吸问题和肺的其他并发症的困扰。

发明内容

本公开总体涉及一种经改进的HFCC或HFCWO装置以及一种用于操作该装置的方法。所述经改进的HFCC或HFCWO装置可以是可穿戴设备，所述可穿戴设备可以被配置为使用户的胸部振荡。在一些实施例中，所述可穿戴设备可以包括胸壁振荡器、声音探测器、控制器、电源、远程设备和衣物。

所述胸壁振荡器可以被配置为被安装在所述用户的胸部上并且使所述用户的胸部振荡。所述胸壁振荡器可以包括一个或多个振荡元件。

所述声音探测器可以被配置为探测来自所述用户的胸部的声音并且输出与所述声音相对应的信号。所述声音探测器可以包括多个声音探测元件。所述声音探测元件可以被定位为与所述用户的胸部的不同区域相接触。

所述控制器可以被配置为接收来自所述声音探测器的所述输出信号，并且所述控制器还可以被配置为基于来自所述声音探测器的所述输出信号来生成输出信号。所述控制器的所述输出信号可以被传送到所述胸壁振荡器以控制以下中的一项或多项：由所述胸壁振荡器输出的振荡的频率、振荡的强度和治疗的持续时间。

本公开的一个或多个实施例的又一方面是提供一种改善胸壁振荡器(例如，HFCC或HFCWO设备)的有效性的方法。所述方法可以包括用于探测在所述胸壁振荡器的声音探测器处的胸部声音的过程。所述方法还可以包括用于在所述胸壁振荡器的一个或多个处理器处表征所探测到的胸部声音的过程。所述方法还可以包括用于基于所表征的胸部声音来控制所述胸壁振荡器的振荡的频率、强度或持续时间中的一项或多项的过程。

本公开的一个或多个实施例的又一方面是提供一种可穿戴设备，所述可穿戴设备被配置为使用户的胸部振荡，并且所述可穿戴设备包括：胸壁振荡单元(means)，其用于使所述用户的胸部振荡；声音探测单元，其用于探测来自所述用户的胸部的声音并且输出与所探测到的声音相对应的信号；以及控制单元，其用于接收来自所述声音探测单元的所述输出信号。所述控制单元可以包括处理单元，所述处理单元用于基于来自所述声音探测单元的所述输出信号来生成输出信号，所述处理单元的所述输出信号被传送到所述胸壁振荡单元以控制以下中的一项或多项：由所述胸壁振荡单元输出的振荡的频率、振荡的强度或者治疗的持续时间。

附图说明

图1图示了根据一些实施例的被安装在用户身上以用于向用户提供振荡的可穿戴设备的透视视图；

图2是根据一些实施例的具有嵌入式胸壁振荡器和示范性听诊系统的可穿戴设备的透视视图；

图3图示了在其可以由控制器和电源驱动时的具有利用四个振荡元件的胸壁振荡器的可穿戴设备的范例实施例；

图4图示了根据一些实施例的可穿戴设备的示意图；

图5图示了其中远程设备被硬连线到可穿戴设备的控制器的可穿戴设备的范例实施例；

图6是根据一些实施例的从可穿戴设备的远程设备正在被显示的示范性状态的透视视图；

图7是根据一些实施例的可穿戴设备、包括其外部接口中的一些外部接口的控制器的范例框图；

图8是根据一些实施例的操作可穿戴设备的远程设备的描绘；

图9是根据一些实施例的用于描述使用可穿戴设备的范例方法的流程图；

图10是回顾指示高肺结核风险的趋势肺部声音参数并且讨论关于用于预防性处置的患者的分析结果的临床医师的描绘；并且

图11是根据一些实施例的接收用于可穿戴设备的胸壁振荡器的手动操作的指令的用户的描绘。

具体实施方式

下文将参考在其中示出一些范例实施例的附图更充分地描述各种范例实施例。然而，本公开可以以许多种不同的形式来实现并且不应当被解读为限于在本文中所阐述的范例实施例。这些示范性实施例仅是——范例——并且不要求在本文中所提供的细节的许多实施方案和变型是可能的。还应当强调，本公开提供了备选范例的细节，但是备选方案的这样的列表不是穷尽的。此外，各种范例之间的细节的任何一致性不应当被解释为要求这样的细节——列出针对在本文中所描述的每个特征的每种可能的变型是不切实际的。

权利要求的语言应当在确定本发明的要求时进行参考。在附图中，为了清晰起见，可以放大各层和区域的大小和相对大小。相似的附图标记自始至终指代相似的元件。

将理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中被用于描述各种元件，但是这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语被用于将一个元件与另一元件进行区分。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，下文所讨论的第一元件可以被称为第二元件。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列表项中的一项或多项的任意项以及其所有组合。

将理解，当元件被称为被“连接”、“接触”或“耦合”到另一元件时，其能够被直接地连接或耦合到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为被“直接地连接”或“直接地耦合”到另一元件时，不存在中间元件。被用于描述各元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解读(例如，“在……之间”对比“直接地在……之间”、“邻近的”对比“直接地邻近的”等)。

在本文中所使用的术语仅仅是出于描述特定范例实施例的目的，而并不旨在作为对本公开的限制。如在本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还将理解，当用在本说明书中时，术语“包括(comprises)”、“包含(includes)”、“包含(including)”和/或“包括(comprising)”指定所阐述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。

除非另外定义，否则在本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还将理解，除非在本文中明确地这样定义，否则术语(诸如在常用的词典中所定义的那些)应当被解读为具有与其在相关领域的上下文中的意义一致的意义并且将不以理想化或过度正式的意义来解读。

图1是穿戴根据本公开的一个实施例的可穿戴设备1的用户7的透视视图。图1还描绘了远程控制器10，其被配置为控制可穿戴设备1。

图2描绘了图示根据本公开的实施例的可穿戴设备1的各种部件的视图。具体地，图2图示了胸壁振荡器2(例如，HFCWO设备)、声音探测器3、控制器4、电源5、衣物6和远程控制器10。胸壁振荡器2可以被安装在用户7的胸部上。

可穿戴设备1的控制器4可以接收来自一个或多个肺部声音探测器3的输出信号从而控制胸壁振荡器2的操作设置。当由电源5驱动时并且根据控制器4的配置，胸壁振荡器2将一个或多个力(例如，按压、振动和/或叩诊)施加到身体的胸部区域。远程控制器10可以在可穿戴设备1的外部并且被配置为接收从控制器4输出的数据。远程控制器10还可以被配置为对控制器4进行控制。

可穿戴设备1可以适合于用在医院或健康护理设施中或者用于在家的门诊患者。可穿戴设备1还可以适合于流动使用。可穿戴设备1的衣物6可以是医学背心、围裙或其他适合的衣服。衣物6可以包括各种口袋8和小袋(未示出)以至少暂时地或永久地包含一个或多个各种元件，诸如胸壁振荡器2、声音探测器3、控制器4、电源5和远程控制器10。衣物6还可以包括各种皮带、拉链、衬里、孔口(例如，为了通风)和层，并且其可以是能通过用于安全适配到身体的躯干(例如，以紧密保持在胸部和背部周围)的一个或多个扣子9来调节的。衣物6可以由耐用的适合的织物制成并且抑制气味和/或细菌生长。

在一些实施例中，可穿戴设备1的胸壁振荡器2可以被定位在衣物6(例如，背心)前方以使之与用户的胸壁直接接触。在其他实施例中，所述胸壁振荡器2可以与用户的背部相互作用。然而，在其他实施例中，具有振荡元件的胸壁振荡器(下文所描述的)可以被提供在背心6的前方和后方。胸壁振荡器2可以完全地或者至少大部分地将力传送到用户的身体(例如，到肺的特定肺叶)。在一些实施例中，力的方向可以基本上垂直于用户的身体。用户可以是人类或其他动物。

在一些实施例中，可穿戴设备1的胸壁振荡器2可以包括多个振荡元件。在非限制性范例中，可以使用四个振荡元件100、101、102和103，如在图3和图4中所示的。每个振荡元件(例如，100、101、102或103)可以是球囊(例如，充气的)、致动器、螺线管、压电机构、电致动锤或者可以向用户的胸部提供振荡的其他按压或冲击设备。

所述振荡元件的振荡可以由控制器4和电源5的组合来驱动，如在图3和图4中所示的。电源5可以是用于至少促进控制器4的操作的电源。另外，电源5可以通过另一源接收电力(例如，气动地，通过具有旋转阀的常规设备或者通过任何其他适合的单元)。在一些实施例中，用于振荡的控制器4和电源5可以被包含在衣物6内，如在图2中所示的，并且在一些实施例中，任一者或者这两者可以被包含在衣物6的外部，如在图3中所示的。例如，在其中振荡元件是充气球囊的实施例中，电源5的部分可以是外部按压器、空气脉动发生器或鼓风机。

在其中电源5的部分或全部在可穿戴设备1外部的实施例中，电源5可以通过连接器31连接到可穿戴设备1。在这些范例实施例中，电源的部分(例如，按压器5)可以被安装到可穿戴设备1的后方或者其可以是独立的外部单元(例如，在车轮上滚动的、固定的、或者能够由手携带)。在范例实施例中，其中，每个振荡元件是螺线管、致动器或者其他电冲击设备，电源5可以是完全电气的。在其中振荡元件被电气驱动的范例实施例中，电源5可以是可再充电电池，并且另外地或备选地，电源5可以来自在具有大约50-60Hz的频率的大约100-265VAC处操作的标准出口。

胸壁振荡器2的振荡或振动可以被驱动为重复的聚焦搏动或者在用户的身体上的按压。控制器4可以个体地将胸壁振荡器2的每个振荡元件配置为在不同的频率下(例如，在0Hz与25Hz之间、在5Hz与20Hz之间等)、在不同的强度下并且针对不同的持续时间来振动。如在图3中所示的，控制器4可以利用不同的(或者基本上相似的)脉动来驱动针对每个振动元件(例如，振荡元件100、101、102和103)的每个连接线。电源5还可以被个体地连接到控制器4和每个振荡元件。在其中振荡元件被电气地供电的实施例中，线110、111、112和113可以是接线或光纤通道。在其中振荡元件由按压器驱动的实施例中，线110、111、112和113可以是管或软管。

在一些实施例中，可以存在来自胸壁振荡器2的振荡元件的反馈信号。例如，可以存在关于电阻量、压力改变或者由一个或多个振动元件(例如，螺线管、致动器或空气球囊)在其冲程期间所施加的力的一些反馈，其被发送到控制器4。因此，控制器4可以知道是否存在未向用户7的胸部施加恰当的力(例如，未与胸部恰当地接触)的振荡元件。控制器4可能能够基于改变来自声音探测器3的声音和/或由每个振荡元件所施加的力来确定每个元件的有效性，从而然后要么手动地要么以算法进行调节。

可穿戴设备1整体上可以有效地用在考虑用户的肺部声音的综合治疗方法中。呼吸音可能在用户的气道或肺的特定病理状况中是异常的。例如，喘息在支气管炎、哮喘和肺气肿中是典型的。

哮鸣可能是通常在呼气和吸气时都听到音乐般的高音调的咝咝声。哮鸣音可以通过各种参数来表征，所述参数诸如是其在肺中的位置、强度、音调、呼吸周期中的持续时间以及其与呼吸相位的关系)。喘息的主频率通常在80Hz与500Hz之间，并且持续时间通常比100毫秒(ms)更长。

爆裂音是更通常在吸气时听到的非音乐的并且简单的声音。其可以被分类为精细的或粗糙的。爆裂音还可以通过各种参数来表征，所述参数诸如是其响度、音调、持续时间、数量、呼吸周期中的计时、位置、从呼吸到呼吸的模式以及咳嗽之后的改变或者位置的移动。爆裂音有时可以在最大呼气之后或者在长时间的伏卧之后在前肺底部处听到。

可穿戴设备1的声音探测器3可以被配置为在低频带(例如，100Hz到300Hz)、中频带(例如，300Hz到600Hz)和高频带(例如，600Hz到1200Hz)中在吸气和呼气两者上最佳地感测所有偶发的肺部声音。声音探测器3可以感测附加音，其能够是连续的(例如，哮鸣)和不连续的(例如，爆裂音)。声音探测器3还可以探测其他偶发的肺部声音，诸如鼾音、喘鸣、胸膜摩擦音和纵隔嗄扎音，因为这些声音通常也可以指示呼吸系统疾病。

在一些实施例中，声音探测器3可以是多个声音探测元件，如在图2和图4中所示的。可穿戴设备1的声音探测器3(例如，麦克风和/或听诊器)可以探测胸壁振荡治疗的功效。例如，隔膜的前端和电容式麦克风可以朝向用户的胸部来放置。因此，所述声音探测元件的前端可以被紧密地定位到用户的每个肺的特定区域。在非限制性范例中，声音探测器3可以包括五个声音探测元件50、51、52、53、54和55，如在图2和图4中所示的。在这些范例中，声音探测元件50可以被耦合到右上叶，声音探测元件51可以被耦合到左上叶，声音探测元件52可以被耦合到右中叶，声音探测元件53可以被耦合到右下叶，并且声音探测元件54可以被耦合到用户的左下叶。所述声音探测元件的数量和位置因此可以变化以覆盖更多或更少的肺形状，这取决于由实施计算机辅助肺部声音分析(CALSA)的控制器4所需要的精度的水平。例如，可以使用超过一打或甚至100个声音探测元件。

声音探测器3提供针对可穿戴设备的控制器4的听诊功能。在一些实施例中，声音探测器3可以是数字的。在这些或其他实施例中，声音探测器3的声音探测元件可以包括一个或多个听诊器和/或麦克风。在使用麦克风的情况下，一个或多个麦克风可以是以下中的一项或多项(或者组合)：隔膜和电容式麦克风、动态麦克风、带式麦克风、碳麦克风、压电麦克风、光纤麦克风、激光麦克风、液体麦克风或微机电系统(MEMS)麦克风。声音探测器3可以任选地伴随有放大器以放大由控制器4所使用的探测到的声音。

当使用数字声音探测器时，在一些实施例中，探测器的输出信号可以被转换为等效模拟信号。在这些实施例中，模数(A/D)转换器可以对用于实施计算机辅助肺部声音分析的控制器中的处理器的模拟信号进行数字化。在一些实施例中，可以自始至终数字地维持所述信号，并且在其他实施例中可以使用模拟听诊系统。计算机辅助肺部声音分析(CALSA)技术可以在数字化肺部声音上被用于量化、表征和分析各种偶发的肺部声音以给呼吸治疗师提供大量的临床上有用的信息。例如，可以计算和分析每呼吸周期的爆裂音的数量(nBC)和2周期偏转宽度(2CD)。

声音探测器3可以被嵌入到可穿戴设备1中，如在图2中所示的。在一些实施例中，声音探测器3的放置可以使得没有来自可穿戴设备1的操作的噪声(例如，蜂鸣声)或者没有任何背景噪声被声音探测器3拾取。在这些或其他实施例中，控制器4还可以实施将肺部声音与胸壁振荡器2的操作隔离和/或滤除背景噪声的滤波器(例如，高通滤波器、带通滤波器或低通滤波器)。在一些实施例中，远程控制器10可以控制声音探测器3的灵敏度设置(例如，麦克风的灵敏度)以提高探测的质量。

除了偶发的肺部声音被探测之外，从肺内发出的这些声音可以通过实施CALSA技术的控制器4来分析。声音探测器3因此将与探测到的声音相对应的信号输出到控制器4。控制器4可以接收输出信号并且执行分析以确定治疗的有效性。在本文中所公开的可穿戴设备1的实施例中的CALSA的实施方案可以提供对各种参数的分析，诸如从用户的胸部发出的声音的波形、数量、分布、计时和音调以及声音探测器之中的相间特性。

对肺部声音的改变的连续的每日监测给呼吸治疗师提供了患者的肺健康改变的早期指示，这给呼吸治疗师提供了用于早期预防介入以改善总体临床结果和患者管理的机会。偶发的肺部声音(例如，爆裂音和哮鸣)可以在胸壁振荡处置之前、期间和之后来监测。肺部声音探测和分析可以在可穿戴设备1的控制器4中完成，并且对胸壁振荡器2的操作设置的改变可以由控制器4单独地或者结合远程控制器10来配置。

再次参考图1，在其中所图示的是用户7将远程控制器10储存到可穿戴设备1的口袋8中。在一些实施例中，远程控制器10可以被电气地或电磁地(即，无线地)连接到可穿戴设备1的控制器4。换言之，从远程控制器10到控制器4的连接可以是硬连线或无线的，但是本公开不是这样受限制的。在其中其被硬连线的实施例中，电缆或绳索30可以被用于将远程控制器10连接到可穿戴设备1，如在图5中所示的。远程控制器10可以被用于控制胸壁振荡器2的更特定的操作，即，通过基于如由声音探测器3探测并且由控制器4分析的肺部声音的状态来控制其操作设置。

图6是远程控制器10的透视视图，其能用作可穿戴设备1的任选的远程部分。远程控制器10可以是个人计算机(PC)、智能电话、平板电脑、膝上型电脑、机顶盒(STB)或者个人数字助理(PDA)等，并且其可以使用任何硬连线标准或无线标准(例如，蓝牙、WiFi、近场通信(NFC)等)与可穿戴设备1通信。

根据一些实施例，基于来自声音探测器3的输出的输出信号的CALSA来显示范例肺沉积状态指示器12的图6中示出了远程控制器10。肺沉积状态指示器12的显示可以被绘制在状态窗口11中。远程控制器10的状态窗口11可以形成较大的用户接口显示器13(例如，触摸屏)的部分。状态窗口11可以特别地基于由声音探测器3探测并且如由控制器4分析的声音来显示针对每个肺的一个或多个区域的肺沉积状态指示器12。例如，肺沉积状态指示器12可以采取肺的图形表示的形式，如在图6中所示的。在这样的实施例中，对CALSA参数的解读可以转化到在状态指示器12的肺的图形表示上描绘的肺沉积的较亮或较暗的阴影区域。例如，每呼吸周期的较高数量的爆裂音(nBC)和/或宽的2周期偏转(deflection)宽度(2CD)可以被显示为较暗的区域17，如在图6中所示的，然而，较亮的区域可以证明相对健康的肺。

本公开不是这样受限的，并且不同的符号、形状、阴影、字母、图形和/或颜色可以被用于根据下文所描述的各种CALSA参数来构成肺状态指示器。另外地或备选地，图形状态指示器12上的黑圆圈18的大小或形状可以指示向用户的胸部的特定区域所施加的力的水平。波形、振动或振荡可以指示针对基于CALSA和推测的肺沉积特性的特定肺区域最佳的频率水平。许多或其他类型的符号可以被用于在远程设备10的用户接口上示出振荡控制的操作设置。

在一些实施例中，状态窗口11可以包含返回到下文所讨论的操作屏幕20的按钮19(例如，在触摸板屏幕上)，以及交替地解析CALSA参数的另一按钮16(例如，以图形而不是图形肺沉积状态指示器12表示)。因此，经分析的声音可以由控制器4(或者在远程控制器10中)解读，使得其可以在胸壁振荡器2的初始操作之前并且额外地在一个或多个治疗会话期间或之后有益地表示肺上的沉积(粘液和/或痰液)。换言之，在治疗会话之前、期间或之后，状态窗口11可以基于CALSA参数中的一个或多个CALSA参数来视觉地示出肺分析的状态。CALSA参数根据肺部声音来表征。

计算机辅助分析在其客观地区分并且量化地测量不同呼吸音模式的能力是有利的。在一些实施例中，来自肺的呼吸音模式可以被记录并且存储在控制器4的存储介质中。例如，肺部声音和/或所得到的分析参数可以被存储在随机存取存储器(RAM)41中或者被存储在非易失性存储器(NVRAM)42中(诸如固态闪存设备和/或磁盘驱动器)，如在图7中所示的。记录的声音的计算机化声学分析是有利的并且当与通过模拟听诊器人工监听时改善了对所有肺部声音的探测的可靠性，人工监听取决于由人耳造成的可变感知、听诊器自身的声学限制和主观描述。

可穿戴设备1的控制器4可以不仅提供用于客观测量的单元而且提供评价和确定治疗的有效性的单元。为了实现这一点，控制器4可以包括接收来自声音探测器3的输出信号、分析所述输出信号并且对所述分析做出响应的一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)40，如在图7中所示的)。对所述分析的响应可以是对操作设置的选择以及与所选择的操作设置相对应的信号的输出。控制器4将这些输出信号传送给胸壁振荡器2，如在图4中所示的。在一些实施例中，远程控制器10可以被配置为接收来自控制器4的另一组输出信号并且基于所述另一组输出信号来控制被传送给胸壁振荡器2的控制器4的输出信号。因此，选择自身例如可以通过操作远程设备10的用户7手动地或者如通过正在由控制器4的处理器(例如，CPU 40)运行的软件程序所确定的更自动地引导。可穿戴设备1可以然后再次使用所选择的操作设置来操作。

CALSA参数可以由控制器4确定并且被用于调节和优化后续治疗设置。因此，可穿戴设备1可以针对每位用户来个性化以实现最大临床结果。根据本公开的实施例，被个性化的治疗可以使处置和用户舒适度的功效最大化。例如，控制器4可以连续地监测其内部生成的CALSA参数并且针对早期介入预防地警报临床医师(诸如对治疗的设置的调节)。在一些实施例中，可以以自动化的方式来自动地进行调节。例如，调节可以基于呼吸治疗师的预定协议并且因此基于被编程到控制器4的存储器中的特定操作参数。所述预定协议可以形成一种或多种算法的部分，并且所述算法可以被编程到软件中，其可以被存储在非瞬态存储器(例如，NVRAM 42)中并且由控制器4的一个或多个处理器(例如，CPU 40)来访问。因此，最佳治疗设置可以基于CALSA参数由控制器4以算法来识别。这些操作设置可以被显示在远程控制器10上并且能在远程控制器10上控制。

图8图示了根据一些实施例的显示操作屏幕20的可穿戴设备1的远程控制器10。远程控制器10上的用户接口(例如，触摸板屏幕)可以包括字段21和用于特别地操作可以控制胸壁振荡器2的控制器4的激活按钮22。远程控制器10的操作屏幕20可以能操作用于经由在操作屏幕20上示出的字段21对治疗的操作设置的定制调节。例如，由振荡元件所生成的脉冲的强度(幅度)、振荡的频率、振荡的持续时间和/或针对每个肺的每个区域的其他参数可以被调节以个体地控制每个振荡元件。例如，振荡的持续时间、频率和强度中的每个可以增加、减少、以相同的水平继续，或者治疗可以被终止。

可以个体地对每个振荡元件、个体地针对每个操作设置或者在某种优选的组合中做出对胸壁振荡器2的操作参数的调节。响应于所生成的CALSA参数，可以优选地和最佳地由控制器4进行定制调节。对操作参数的调节可以由用户7通过改变操作屏幕20上的每个字段20而在控制器4处被配置。此后，可穿戴设备1的操作可以通过选择操作屏幕20上的按钮(例如，激活按钮2)来开始，如在图8中所描绘的。因此，远程设备可能能够通过激活按钮来激活(例如，接通)或者去激活(例如，关断)可穿戴设备1。如果例如频率、持续时间或强度对于用户而言太大并且因此不舒适，则用户可以去激活可穿戴设备1的振荡。

可穿戴设备1的操作参数的自动改变可以在预定的(例如，编程的)时间段上。例如，在自动化模式中，用户能够以针对胸壁振荡治疗的期望的开始频率和/或强度而开始，并且基于CALSA参数，在预定的(例如，编程的)时间段期间自动地逐渐将频率和/或强度增加到期望的最大频率和强度。

在图7中所示的控制器4的处理器40可以传送功效数据(例如，下文所描述的CALSA参数)并且通过用户接口(例如，远程控制器10的触摸板上的字段21)接收用于通过控制器4的收发器43控制胸壁振荡器2的操作的操作设置。收发器43可以是无线收发器。远程控制器10中的处理器60可以类似地具有到收发器61(例如，无线收发器)的接口，如在图7中所示的。

控制器4的存储器部件(例如，RAM 41和/或NVRAM 42)或者远程控制器10的存储器部件62可以存储治疗的先前设置。所述存储器部件可以存储一个或多个预编程的治疗模式以允许根据被存储在存储器部件中的多个预编程的治疗模式中的任意治疗模式将胸壁振荡治疗递送给用户。所述模式可以个体地指定针对每个振荡元件的频率、强度、持续时间或其他参数。每个振荡元件可以与其他振荡元件同步地(例如，同相)振动或者与其他振荡元件异步地(例如，异相)振动。所述振荡可以具有不同的波形类型，诸如方波、正弦、三角形或者其他脉冲形状。

控制器4可以被配置为以非可读的方式或者可读的方式(诸如图形、表或其他适合的图表)输出(例如，无线地或有线地)偶发的肺部声音的描述和计算。因此，CALSA可以增强对肺部声音的解读并且帮助对经受不同肺疾病的用户的诊断和管理。例如，所述肺部声音可以被记录、测量、以图形显示、分析并且相对于经分析的结果而处置用户。对所述结果的分析和对操作设置的后续推荐可以由呼吸治疗师或者由控制器4自动地(例如，由一个或多个编程算法的实施方案)执行。

胸部振荡器的呼吸评估和实施治疗设置的最佳选择的算法可以基于CALSA参数中的一个或多个。CALSA参数中的一个或多个可以客观地表征，例如在图形和表中数值地表示或者经由一些视觉表示来表征，如在图6中所示的。客观表征可以表示一个或多个CALSA参数。所述CALSA参数至少是计算的呼吸率(例如，每分钟的呼吸次数)、nBC、2CD、爆裂音的持续时间(例如，以毫秒为单位测量的)、具有爆裂音的区域的数量以及爆裂音的强度(例如，以分贝为单位测量的)。例如，基于所述表征，如果其远低于平均值、低于平均值、高于平均值并且远高于平均值，得分可以被分配给这些CALSA参数中的每个CALSA参数。在一些实施例中，低得分可以是优选的，但是在其他实施例中，高得分可以是优选的。可穿戴设备1的控制器4或远程控制器10可以做出得分确定。

例如，如果呼吸率低于每分钟12次呼吸，那么可以给出最低得分(例如，2)，否则如果呼吸率低于每分钟12到14次呼吸的范围，那么可以给出稍微较高得分(例如，3)，否则如果呼吸率高于每分钟15到18次呼吸之间的范围，那么可以给出较高得分(例如，4)，或者如果呼吸率远高于具有每分钟20次或更多次呼吸的平均值，那么可以给出最高得分(例如，5)。

类似地，得分可以针对每呼吸周期的测量到的爆裂音的数量来分配。例如，最低得分(例如，2)可以被分配用于每呼吸小于1个爆裂音，稍微较高得分(例如，3)可以被分配用于每呼吸2到5个爆裂音，较高得分(例如，4)可以被分配用于每呼吸6到9个爆裂音，并且最高得分(例如，5)可以被分配用于每呼吸10个或更多个爆裂音。

类似地，得分可以被分配用于被确定为具有爆裂音的肺的区域的数量。例如，最低得分(例如，2)可以被分配用于具有爆裂音的小于1个区域，稍微较高得分(例如，3)可以被分配用于2到3个区域，较高得分(例如，4)可以被分配用于每呼吸4到5个爆裂音，并且最高得分(例如，5)可以被分配用于具有爆裂音的6个或更大的区域。

类似地，得分可以被分配用于爆裂音的强度测量结果。例如，最低得分(例如，2)可以被分配用于小于1的强度值，稍微较高得分(例如，3)可以被分配用于2与4之间的强度值，较高得分(例如，4)可以被分配用于5与8之间的强度值，并且最高得分(例如，5)可以被分配用于大于9的强度值。

由控制器的控制可以基于评估得分点数、个体地仅一个参数或者多个参数的组合。取决于评估得分，频率、强度或持续时间可以在后续治疗中变化。例如，治疗可以被驱动15分钟一天一次、15分钟一天两次、30分钟一天两次、或者30分钟一天四次，这取决于如由控制器4(或者远程控制器10)表征的(例如，测量的、分析的和计算的)一个或多个CALSA参数。在该范例中，持续时间增量地增加，但是在其他范例中，频率和/或强度还可以或者备选地基于一个或多个CALSA参数而增加。在另一非限制性范例中，取决于CALSA参数(例如，取决于呼吸率、nBC数量、2CD宽度、爆裂音的持续时间、具有爆裂音的区域的数量或者爆裂音的强度中的一个或多个)，治疗可以首先在10Hz的频率处、针对5分钟的持续时间并且在10分之6的强度处被驱动(这可以是任何强度设置并且可以在制造时确定)。在治疗之后，所述CALSA参数然后可以再次生成并且然后可以驱动第二治疗。例如，第二治疗可以在15Hz的增加的频率处、针对10分钟的增加的持续时间并且在10分之8的增加的强度处被驱动。如已经说明的，并非所有操作设置需要被改变。亦即，基于CALSA参数，这些操作设置中的任何一个或多个操作设置可以针对每个治疗会话而改变。没有设置必然需要改变，但是由于在一些实例中控制器(或远程设备)或呼吸治疗师可以基于肺部声音确定具有操作设置的第二治疗会话保持恒定是适当的。

图9是根据一些实施例的用于描述使用可穿戴设备的范例方法的流程图。下文所呈现的方法的过程旨在是说明性的。在一些实施例中，所述方法可以利用未描述的一个或多个额外的操作和/或在没有所讨论的过程中的一个或多个过程的情况下完成的。另外，在图9中图示并且在下文描述的方法的过程的次序并不旨在是限制性的。在一个实施例中，下文所描述的过程由与可穿戴设备1相似或相同的设备来执行。在过程200中，肺声音可以使用一个或多个声音探测器来探测。在下一过程201中，所述肺部声音可以通过计算CALSA参数中的一个或多个CALSA参数来表征。

在过程200中，可以确定CALSA参数中的一个或多个CALSA参数的一个或多个阈值。例如，针对所述一个或多个CALSA参数的一个或多个阈值可以在最低、低、高或最高值处个体地设定，这取决于呼吸治疗师的目标或者如被编程(以算法)到控制器4中。例如，继续其中4的高得分被给出用于每呼吸周期6到9个爆裂音的以上给定范例，预定阈值将是每呼吸周期6到9个爆裂音的范围。在一些实施例中，确定以及与阈值的比较可以是不太特定的。例如，所述阈值通常可以涵盖响应于治疗的改变的程度(诸如改变的速率、改变的方向、改变的速度等)，并且因此可以相对于胸壁振荡器做出决策。

在过程203中，胸壁振荡器2的一个或多个振荡元件可以被控制为针对第一治疗以第一频率、第一强度和第一持续时间来振荡。接下来，在过程204中，在第一治疗完成之后(例如，在第一持续时间的结尾处)或者在治疗自身期间，肺部声音可以再次被检测。然后，在过程205中，可以再次表征肺声音。

在过程206中，新表征的CALSA参数可以与期望的(预定的)(一个或多个)阈值相比较。例如，如果期望的阈值被设定在高(或低、最低或最高)nBC值处，那么能够基于结果做出决策。亦即，继续以上范例，如果实际的nBC值不低于每呼吸周期6到9次爆裂音的阈值(即，低于高阈值)，那么在过程206中重复在过程203处开始的周期的第二治疗可以被确定必须执行。在该第二治疗中，操作设置(频率、强度或持续时间)中的一个或多个操作设置可以从初始第一治疗改变(例如，增加)。如果一个目标CALSA参数或者目标CALSA参数的组合(例如，点数)曾经或者现在期望地低于阈值，那么在过程206中可以做出决策来完成治疗207。换言之，对于在有或没有对一个或多个操作设置的改变的情况下运行另一治疗会话的决策可以基于一个阈值、阈值的组合来做出，或者如由计点数的评估得分所确定的。

关于在控制器4中所生成的肺部声音的数据可以在被输出到用于计算机辅助分析的视觉表示的远程控制器10之前被存储在控制器4的存储器(41或42)中。在与用于初始或后续分析的呼吸治疗师共享之前，所述数据还可以被存储在远程控制器10的存储器62中，如在图7中所示的。从远程控制器10将CALSA参数数据传输到呼吸治疗师(例如，通过因特网)(和/或从控制器到远程控制器10)可以使用适合的加密安全地完成。

图10是根据一些实施例的回顾趋势呼吸评估数据(诸如咳嗽的数量和爆裂音32的数量，包括在大约数天、数周或数月的时间段期间的任何肺沉积改变)并且为可穿戴设备1的手动操作提供指令的临床医师70的描绘。所述呼吸治疗师可以基于从远程控制器10被发送给他或她的共享信息来提供指令，包括操作设置。在呼吸治疗师70的计算机71处接收到的共享数据可以包括设置数据34，其和与治疗相关联的各种操作设置(例如，针对每个振荡元件的先前治疗的频率和强度设置)有关并且还可以包括与治疗的日期和时间相关联的信息。各种CALSA参数的数值表示可以证明治疗的临床有效性，包括图形和表32，诸如呼吸率、nBC、2CD、爆裂音的持续时间、具有爆裂音的区域的数量和爆裂音的强度。呼吸治疗师的计算机71还可以解读数据以表示在窗口31中的远程控制器10中示出的肺的相同的视觉肺沉积状态指示器12。远程控制器10还可以与呼吸治疗师70的计算机71共享经历胸壁振荡处置的用户的个人信息33。

图11是根据一些实施例的接收用于可穿戴设备1的手动操作的指令的用户的描绘。控制器4的操作设置的控制可以由用户经由远程控制器10来执行，并且在一些实施例中，如由呼吸治疗师引导的。

返回图7，图7是控制器4的框图，这图示了控制器4可以被装备有处理器40、RAM41、非易失性RAM 42、总线45、存储器控制器44、收发器43、到电源5的接口和远程控制器10。远程控制器10可以类似地被装备有处理器、RAM、非易失性存储器、总线、存储器控制器、电源和收发器，但是额外地具有外部用户接口(例如，触摸板屏幕)，如在图6和图8中所示的。

相对于控制器4和远程控制器10在本文中所描述和所图示的各种操作和特征可以由软件、硬件或者其任何组合来实现。更特别地，在本文中所描述和所图示的过程和流程可以通过将与所述过程相对应的逻辑安装到介质(诸如集成电路、易失性存储器、非易失性存储器、磁盘或光学存储装置)中来实现。在本文中所描述和所图示的过程和流程还可以以计算机程序的形式安装并且由一个或多个处理器运行。

可穿戴设备1的控制器4和/或远程控制器10可以完全地由分别在处理器40和/或处理器60上运行的软件来驱动。在一些实施例中，在本文中所描述的方法可以是完全或部分硬件实施的。例如，硬件实施的模块可以包括由可编程逻辑配置并且与在由处理器实施的情况下的功能基本上相似的专用电路或逻辑。在这些实施例中，硬件电路可以是专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。

Claims (20)

1.一种被配置为使用户的胸部振荡的可穿戴设备，包括：

胸壁振荡器，其被配置为被安装在所述用户的所述胸部上并且使所述用户的所述胸部振荡；

声音探测器，其被配置为探测来自所述用户的所述胸部的声音并且输出与所述声音相对应的信号；以及

控制器，其被配置为接收来自所述声音探测器的输出信号，所述控制器被配置为基于来自所述声音探测器的所述输出信号来生成输出信号，所述控制器的所述输出信号被传送到所述胸壁振荡器以控制以下中的一项或多项：由所述胸壁振荡器输出的振荡的频率、振荡的强度和治疗的持续时间。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述胸壁振荡器包括一个或多个螺线管、致动器或球囊。

3.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述胸壁振荡器包括多个振荡元件，所述多个振荡元件中的每个振荡元件在不同的频率或强度中的一个或多个频率或强度下个体地操作。

4.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述声音探测器包括一个或多个听诊器和/或麦克风。

5.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述声音探测器包括五个声音探测元件，所述五个声音探测元件被定位为分别与所述用户的右上叶、左上叶、右中叶、右下叶和左下叶相接触。

6.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述控制器包括一个或多个处理器。

7.根据权利要求1所述的可穿戴设备，还包括可穿戴背心，所述可穿戴背心被配置为承载所述胸壁振荡器和所述声音探测器。

8.根据权利要求7所述的可穿戴设备，其中，所述可穿戴背心还被配置为承载所述控制器和电源。

9.根据权利要求8所述的可穿戴设备，其中，所述电源是电池。

10.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其中，所述一个或多个处理器表征所述声音探测器的所述输出信号，所述表征包括对以下中的一项或多项进行量化：每呼吸周期的爆裂音的数量(nBC)、2周期偏转宽度(2CD)、爆裂音的持续时间、具有爆裂音的区域的数量或者爆裂音的强度。

11.根据权利要求10所述的可穿戴设备，其中，所述控制器还被配置为：如果所量化的nBC数量、2CD宽度、爆裂音的持续时间、具有爆裂音的区域的数量或者爆裂音的强度中的一项或多项大于预定阈值，则分别根据初始频率、强度和/或持续时间来增加以下中的一项或多项：控制的频率、强度或持续时间。

12.根据权利要求1所述的可穿戴设备，还包括远程控制器，所述远程控制器被配置为：接收来自所述控制器的另一组输出信号，并且基于所述另一组输出信号来控制所述控制器的所述输出信号。

13.一种用于改善胸壁振荡器的有效性的方法，包括：

探测在所述胸壁振荡器的声音探测器处的胸部声音；

在所述胸壁振荡器的一个或多个处理器处表征所探测到的胸部声音；并且

基于所表征的胸部声音来控制以下中的一项或多项：所述胸壁振荡器的振荡的频率、强度或持续时间。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述胸壁振荡器包括多个螺线管、致动器或球囊，所述多个螺线管、致动器或球囊中的每个能在不同的频率或强度下操作。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述声音探测器包括多个声音探测元件，所述多个声音探测元件探测来自所述用户的所述胸部的不同区域的胸部声音。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，由电池对以下中的一项或多项供电：对所述胸部声音的所述探测、对探测到的肺部声音的表征或者对所述胸壁振荡器的所述控制。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，对所述胸壁振荡器的所述控制部分地或完全地由远程控制器来执行。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述表征包括对以下中的一项或多项进行量化：每呼吸周期的爆裂音的数量(nBC)、2周期偏转宽度(2CD)、爆裂音的持续时间、具有爆裂音的区域的数量或者爆裂音的强度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，对所述胸壁振荡器的所述振荡的所述频率、所述强度或所述持续时间中的所述一项或多项的所述控制包括：如果所量化的nBC数量、2CD宽度、爆裂音的持续时间、具有爆裂音的区域的数量或者爆裂音的强度中的一项或多项大于预定阈值，则分别根据初始频率、强度和/或持续时间来增加以下中的一项或多项：所述频率、所述强度或者所述持续时间。

20.一种被配置为使用户的胸部振荡的可穿戴设备，包括：

胸壁振荡单元，其用于使所述用户的所述胸部振荡；

声音探测单元，其用于探测来自所述用户的所述胸部的声音并且输出与探测到的声音相对应的信号；

控制单元，其用于接收来自所述声音探测单元的输出信号，所述控制单元包括处理单元，所述处理单元用于基于来自所述声音探测单元的所述输出信号来生成输出信号，所述处理单元的所述输出信号被传送到所述胸壁振荡单元以控制以下中的一项或多项：由所述胸壁振荡以下中的一项或多项单元输出的振荡的频率、振荡的强度或者治疗的持续时间。