CN111818893B - 高频胸壁振荡器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种被配置为确定对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统。所述系统包括被配置为向对象的肺的一个或多个部分提供振动的可穿戴服装。所述可穿戴服装包括：振动激励元件，其配置为产生振动；以及传感器，其被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与肺的一个或多个部分对振动的响应有关的信息。所述系统包括控制单元，所述控制单元被配置为确定针对由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的声音的频率和能量密度信息，所述频率和能量密度信息是基于输出信号来确定的；并且基于所述频率和能量密度信息来确定所述胸壁振荡治疗的一个或多个参数。

Description

高频胸壁振荡器

相关申请的交叉引用

本专利申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2018年3月6日提交的美国临时申请US62/638999的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于确定对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统和方法。

背景技术

高频胸壁振荡(HFCWO)治疗的施予通常是主观的，并且基于临床医师的技能和多年的经验来准确评估患者。一些临床医师只是为他们所有的患者规定一套治疗设置(频率和强度)。一些临床医师规定了一种协议，所述协议可以以固定的持续时间(例如，每个频率设置2分钟)从低到中到高频率设置扫描频率设置的整个范围(从低、中到高)，希望这些设置中的一种可以对患者产生最佳的治疗效果。本公开至少克服了现有技术系统中的这些缺陷。

WO2017/194713 A1公开了一种具有数字听诊的胸壁振动系统。

US2017/007494 A1公开了一种HFCC治疗系统，其提供患者干预以改善依从性。

US2013/267877 A1公开了一种高频胸壁振荡装置。

发明内容

因此，本公开的一个或多个方面涉及一种系统，所述系统被配置为确定对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数。所述系统包括被配置为向对象的肺的一个或多个部分提供振动的可穿戴服装。所述可穿戴服装包括：(i)一个或多个振动激励元件，其被配置为产生所述振动，所述振动包括所述对象的邻近肺的一个或多个部分的胸壁的机械脉动；以及(ii)一个或多个传感器，其被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的肺的一个或多个部分对所述振动的响应有关的信息，所述响应包括由所述振动引起的由所述肺的一个或多个部分产生的声音。所述系统包括控制单元，所述控制单元可操作地耦合到所述一个或多个振动激励元件，并且所述一个或多个传感器被配置为(a)使所述一个或多个振动激励元件产生所述机械脉动(b)确定针对由所述振动引起的由所述肺一个或多个部分产生的声音的频率和能量密度信息，其中，频率和能量密度信息是基于输出信号来确定的，并且(c)基于所述频率和能量密度信息来确定胸壁振荡治疗的一个或多个参数。

本公开的另一方面涉及一种用于利用一种系统来确定针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的方法，所述系统包括可穿戴服装和控制单元，所述可穿戴服装被配置为向对象的肺的一个或多个部分提供振动。所述方法包括利用所述可穿戴服装中的一个或多个振动激励元件来产生所述振动，所述振动包括对所述对象的邻近肺的一个或多个部分的胸壁进行机械脉动；利用所述可穿戴服装中的一个或多个传感器来生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的肺的一个或多个部分对所述振动的响应有关的信息，所述响应包括由所述振动引起的由所述肺的一个或多个部分产生的声音；利用所述控制单元，确定针对由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的声音而确定频率和能量密度信息，所述频率和能量密度信息基于所述输出信号而被确定；并且利用所述控制单元基于所述频率和能量密度信息来确定所述胸壁振荡治疗的一个或多个参数。

本公开的另一方面涉及一种系统，所述系统被配置用于确定对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数。所述系统包括用于向对象的肺的一个或多个部分提供振动的单元。用于提供振动的所述单元包括：(i)用于产生所述振动的单元，所述振动包括对对象的邻近肺的一个或多个部分的胸壁进行机械脉动；以及(ii)用于生成输出信号的单元，所述输出信号传达与所述对象的所述肺的一个或多个部分对所述振动的响应有关的信息，所述响应包括由所述振动引起的由所述肺的一个或多个部分产生的声音。所述系统包括用于确定针对由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的声音的频率和能量密度信息的单元，所述频率和能量密度信息是基于所述输出信号来确定的；以及用于基于所述频率和能量密度信息来确定所述胸壁振荡治疗的一个或多个参数的单元。

本发明的这些和其他目的、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，所有附图均形成说明书的一部分，其中，在各个附图中，相同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是根据一个或多个实施例的被配置为确定对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统的示意图；

图2图示了根据一个或多个实施例的被配置为确定针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统的示例；

图3图示了根据一个或多个实施例的针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统的示例；并且

图4图示了由根据一个或多个实施例的被配置为确定针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统执行的操作的示例。

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。如本文所用，术语“或”表示“和/或”，除非上下文另外明确指出。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。本文中所用的“直接耦合”意指两个元件彼此直接接触。本文中所用的“固定耦合”或“固定”意指两个部件被耦合以作为一体移动，同时维持相对于彼此的固定取向。

本文中所用的词语“一体的”意指部件被创建为单件或单个单元。亦即，包括单独创建并然后被耦合到一起成为单元的多件的部件不是“一体的”部件或体。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“若干”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、后以及它们的衍＝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是根据一个或多个实施例的被配置为确定对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统10的示意图。当与其他技术(例如，听诊、触诊和影像学)结合使用时，振动可作为一种基本的临床评估工具。临床振动通常被描述为敲击(例如，例如事先用振动锤或手指进行)以确定在该振动之下的区域是空气填充的、流体填充的还是固体。这些信息可以更好地了解潜在的疾病过程。振动可能是评估患有慢性分泌物滞留问题且需要每天进行气道清除疗法的患者(例如囊性纤维化和支气管扩张患者)的分泌清除需求的宝贵工具。

当前，针对这些患者组的气道清除疗法的主要选择是高频胸壁振荡(HFCWO)。HFCWO设备可以被配置为以适用于整个肺部的频率和强度设置向患者的胸部递送脉动式空气振动治疗。频率通常可以设置为5Hz至20Hz，并且强度通常使用1至10的刻度进行调整。通常基于患者的舒适度和耐受性来调节强度水平。但是，对于每个患者理想的频率设置较不清楚，并且了解甚少。

通常，成功施予HFCWO治疗仍然是主观的，并且要基于临床医师的技能和多年的经验来准确评估患者。许多临床医师只是为所有患者规定一套治疗设置(频率和强度)，或者规定一种协议，所述协议可以以固定的持续时间(例如，每个频率设置2分钟)从低到中到高频率设置扫描频率设置的整个范围，希望这些设置中的一个可以为患者带来最佳的治疗效果。

本发明的系统10通过识别针对肺的特定区域的最佳治疗设置，使用振动声分析来优化气道清除治疗(例如，HFCWO治疗)。系统10被配置为使得来自诊断振动的特定共振频率响应可以揭示理想的自然频率设置以最大化气道的振动，从而优化气道中保留的分泌物的运动。系统10促进了诊断振动方法，所述方法在肺部的多个位置上提供了“轻敲和听”的方法。肺部振动区域的每个区域可以提供不同的共振响应，因此可以针对肺部的不同区域提供不同的最佳频率。该方法允许针对肺的每个区域(例如，肺的每个叶)进行更有针对性的频率设置，这允许更有效的治疗。

在一些实施例中，诊断振动系统10可以被集成到(或结合使用)气道清除系统。例如，集成可以是可穿戴设备或服装的形式。这样的组合系统能够基于振动声分析来提供诊断振动并针对肺的每个区域优化治疗设置，可以显著改善患者气道清除治疗的总体功效。

在一些实施例中，系统10包括(一个或多个)振动激励元件16、传感器18、控制单元20、电子存储设备22、(一个或多个)客户端计算设备24、外部资源14和/或其他部件中的一个或多个。在图1中，(一个或多个)振动激励元件16、(一个或多个)传感器18、控制单元20、电子存储设备22、外部资源14和客户端计算设备24被示为单独的实体。在一些实施例中，系统10的一些或所有部件和/或其他部件可以被分组为一个或多个单个设备(例如，可穿戴设备、可穿戴服装、医学设备或其他用户设备)。

在一些实施例中，一种可穿戴设备可以包括：壳体，一个或多个传感器(例如，(一个或多个)传感器18)，处理器(例如，控制单元20)，振动激励元件(例如，振动激励元件16)，或其他部件。在一些实施例中，可穿戴设备可以是被穿戴的或者与对象的任何身体部分完全或部分接触的任何设备。在一些实施例中，可穿戴设备可以被配置为在壳体内包括一个或多个传感器、一个或多个控制单元以及一个或多个振动激励元件。在一些实施例中，可穿戴设备可以被配置为包括一个或多个传感器，以及壳体内的一个或多个振动激励元件以及壳体外的一个或多个控制单元。在一些实施例中，可穿戴设备可以被配置为包括壳体内的一个或多个控制单元和一个或多个振动激励元件以及壳体外的一个或多个传感器。这样的传感器、控制单元、振动激励元件以及可穿戴设备的其他部件，无论是容纳在外壳内还是外壳外，都可以通过有线或无线连接彼此通信。应当注意，尽管本文针对执行某些操作的可穿戴设备描述了一些实施例，但是一个或多个这样的操作可以由一个或多个其他部件(例如，一个或多个服务器、客户端设备等)来执行。作为示例，这样的其他部件(例如，一个或多个服务器，客户端设备等)可以包括与以下描述的部件30-34相同或相似的一个或多个处理器部件。

振动激励元件16被配置为产生临床振动。在一些实施方案中，临床振动包括对象的胸壁的机械脉动。例如，振动激励元件可以包括一个或多个鼓，圆柱体或其他机械元件，其被配置为提供对象的胸壁的机械脉动。在一些实施例中，(一个或多个)振动激励元件16可以被配置为敲击邻近对象的肺的一个或多个部分的胸壁。在一些实施例中，由振动激励元件提供的振动可产生一个或多个振动声音。振动声可能指示对象的气道中存在空气、液体或固体。例如，(一个或多个)振动激励元件16可产生谐振、超谐振、石质沉闷和/或沉闷声音。通常，较闷的声音指示气道中存在固体物质，而谐振声则表示不存在固体物质。例如，可以用不同的振动声概况来识别气道中不同量的粘液积聚。在敲打时，由于粘液堵塞而导致的气道阻塞可被描述为超谐振声。由于局部固化而导致的粘液堵塞或气道完全阻塞可以提供沉闷的声音。由于粘液而部分阻塞的气道会基于气腔产生特定的谐振声。

振动激励元件的操作可以被机械地、电气地、磁性地、热力地和/或气动地致动。例如，在一些实施例中，系统10可以包括一个或多个致动器，所述一个或多个致动器被配置为控制(一个或多个)振动激励元件16以产生振动。在一些实施例中，所述一个或多个致动器可以包括机械、电气和/或磁致动器。在一些实施例中，所述一个或多个致动器可以包括液压致动器，所述液压致动器被配置为使用液压动力来移动振动激励元件。在一些实施例中，所述一个或多个致动器可以包括气动致动器，所述气动致动器被配置为使用压缩空气来控制所述振动激励元件。

在一些实施例中，可以调节由所述一个或多个振动激励元件16产生的临床振动的一个或多个参数。例如，振动的类型、机械脉动之间的时间间隔、脉动的强度、频率和/或振动的其他参数可以通过来自用户、对象、系统10内或系统10外的一个或多个部件的输入来调节。在一些实施例中，对临床振动的一个或多个参数(例如、振动的类型、时间间隔、强度、频率等)的调整可以基于来自个体对象、来自个体用户(例如，医学保健专业人员、护理人员等)、制造商设置的信息和/或其他信息。例如，可以在上限和下限之间调整临床振动的一个或多个参数。可以基于先前的诊断(或者可以基于对象之间的相似性)来针对每个对象确定参数的上限和下限。例如，设置给定对象的上限和下限阈值可以基于对象的健康状况、耐受性、舒适度等。在一些实施例中，可以基于一个或多个其他对象对临床振动的响应来设置临床振动的参数(例如，上限和下限阈值)。所述一个或多个对象可以与所述对象具有一个或多个相似性(例如，人口统计学信息、生命体征信息、医学/健康状况信息、治疗历史信息、相似的期望结果和/或其他相似性)。

(一个或多个)传感器18被配置为产生输出信号，所述输出信号传达与所述对象的肺的一个或多个部分对振动的响应有关的信息。在一些实施例中，所述响应包括由所述振动引起的由肺的一个或多个部分产生的声音。在一些实施例中，所述一个或多个传感器被配置为将声音转换为电信号。在一些实施例中，(一个或多个)传感器18可以包括一个或多个麦克风，所述一个或多个麦克风被放置在振动激励元件附近并且被配置为检测由振动引起的声音。例如，所述一个或多个麦克风可以包括微机电系统(MEMS)麦克风。在一些实施例中，一个或多个麦克风可以包括压电、动态、电容、光学、光纤和/或其他类型的麦克风。在一些实施例中，由对象的肺的一个或多个部分产生的声音可以以原始(unadulterated)的形式经由声音输出端口直接输出到临床医师以支持临床决策。

(一个或多个)传感器18可以包括生成输出信号的一个或多个传感器，所述输出信号传达与所述对象有关的生命体征和/或生理信息。例如，(一个或多个传感器)18可以包括心率传感器、呼吸传感器、运动传感器、血压传感器等。在一些实施例中，传感器连续地并且独立于系统10的其他部件的操作来产生一个或多个输出信号。虽然(一个或多个)传感器18被示出在对象12附近的单个位置处，但这并不旨在进行限制。(一个或多个)传感器18可以包括设置在多个位置中的传感器，例如，与对象所穿的衣服(以可移除的方式)耦合，由对象所穿的(例如，作为对象所穿的物品的一部分)，直接耦合到对象的身体部位(例如，胶带粘上，胶水粘上等)，定位为指向对象同时对象(例如，相机、麦克风等)和/或在其他位置。

在一些实施例中，(一个或多个)振动激励元件16和(一个或多个)传感器18可以是可穿戴服装12的一部分。图2图示了根据一个或多个实施例的被配置为确定针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统10的示例。在这些实施例中，可穿戴服装12包括(一个或多个)振动激励元件16和(一个或多个)传感器18。在一些实施例中，系统10的其他部件可以包括在可穿戴服装12中(例如，控制单元20、电子存储器22、外部资源14和(一个或多个)客户端计算设备24和/或其他部件)。在一些实施例中，可穿戴服装12可包括与对象的任何身体部位接触或部分接触的任何服装或服装的一部分。在一些实施例中，可穿戴衣服12可以包括衣服、衣服的一部分、背心、衬衫、衣服、覆盖物、缚带、环带、管等。在一些实施例中，可穿戴服装12可以被穿着在气道清除设备(例如，HFCWO背心)下面。在一些实施例中，可穿着服装12可与气道清除设备成一体(或部分成一体)。

控制单元20被配置为控制系统10的一个或多个部件的操作。在一些实施例中，控制单元20可以包括被配置为在系统10中提供信息处理能力的一个或多个处理器。这样，控制单元20可以包括一个或多个数字控制单元、逻辑控制单元、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的逻辑电路、状态机、和/或用于电子地处理信息的其他机制。虽然控制单元20在图1中被示为单个实体，但是这仅出于说明目的。在一些实施例中，控制单元20可包括多个处理单元。这些处理单元可以物理地位于同一设备(例如，服务器)内，或者控制单元20可以表示协同操作的多个设备的处理功能(例如，一个或多个服务器、与用户相关联一个或多个计算设备24、医学设备、可穿戴服装12、(一个或多个)振动激励元件16、(一个或多个)传感器18、一个医院装备、作为外部资源14的一部分的设备、电子存储设备22和/或其他设备)。

如图1中所示，控制单元20被配置为执行一个或多个计算机程序部件。一个或多个计算机程序部件可以包括控制部件30、响应部件32、确定部件34和/或其他部件。控制单元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/或其他用于在控制单元20上配置处理能力的机制来执行部件30、32、34和/或其他部件。

应当理解，尽管部件30、32和/或34在图1中示出为共同定位于单个处理单元中，但是在控制单元20包括多个处理单元的实施例中，部件30、32和/或36中的一个或多个可以被定位为远离其他部件。以下描述的不由同部件30、32、34和/或其他部件提供的功能仅用于说明的目的，并不旨在作为限制，因为部件30、32、和/或34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30、32和/或34中的一个或多个，并且其功能的一些或全部可以由其他部件30、32和/或34提供。作为另一示例，控制单元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30、32和/或34中的一个的功能的一些或全部。

控制部件30可以被配置为控制系统10的一个或多个部件。在一些实施例中，控制部件30可以被配置为控制(一个或多个)振动激励元件16。在一些实施例中，控制部件30可以被配置为开始、暂停和/或停止临床振动。在一些实施例中，控制部件30可以基于用户选择(例如，经由用户接口24和/或一个或多个按钮)来控制(一个或多个)振动激励元件16。在一些实施例中，控制部件30可以基于从(一个或多个)传感器18接收的输出信号来控制(一个或多个)振动激励元件16。例如，在一些实施例中，响应于接收到生命体征或来自传感器的生理信息，控制部件30可以暂停或停止临床振动，所述生命体征或生理信息指示对象正在经历困难(例如，呼吸困难、低心率，等等。)在一些实施例中，控制部件30可以被配置为响应于从(一个或多个)传感器18接收到指示对象处于稳定状态(例如，正常生命体征)生命体征或生理信息而恢复振动激励元件的操作。

在一些实施例中，控制部件30可以被配置为调整临床振动的一个或多个参数。例如，振动的类型、机械脉动之间的时间间隔、脉动的强度、频率和/或振动的其他参数。在一些实施例中，控制部件可以被配置为基于来自用户、对象和/或系统10内或系统10外的一个或多个部件的输入来调整临床振动的一个或多个参数。在一些实施例中，对临床振动的一个或多个参数(例如、振动的类型、时间间隔、强度、频率等)的调整可以基于来自个体对象、来自个体用户(例如，医学保健专业人员、护理人员等)、制造商设置的信息和/或其他信息。例如，可以在上限和下限之间调整临床振动的一个或多个参数。可以基于对象和/或基于用户确定的其他参数(例如，医学保健专业人员、护理人员等)和/或系统内或系统外的一个或多个部件来确定上阈值和下阈值10。

响应部件32被配置为接收来自传感器18的输出信号，所述输出信号指示对象的肺的一个或多个部分对临床振动的响应。在一些实施例中，所述响应包括声音和/或电信号，其表示由对象的肺的一个或多个部分产生的声音。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为在确定响应的一个或多个参数之前处理接收到的响应。例如，在一些实施例中，响应部件32可以被配置为以原始声音波形的形式从(一个或多个)传感器18接收声音，将声音波形转换成数字信号格式(例如，通过使其经过信号调节电路)、降低环境噪声、对信号进行滤波和/或将信号转换为频谱。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为确定响应的一个或多个参数。在一些实施例中，响应的一个或多个参数(例如，声音)可以包括由振动引起的由肺的一个或多个部分产生的声音的频率和相应的能量密度信息。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为确定肺的一个或多个部分中的每个的峰值共振频率。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为经由声音输出端口将原始的振动声音直接输出给用户(例如，临床医师)以支持用户的决定。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为经由用户接口40输出包括声音参数(例如，频率和能量密度)的视觉信息(如下所述)。在一些实施例中，输出可以是声音参数的图形、数字、文本和/或其他表示格式的形式。

在一些实施例中，响应部件32可以被配置为记录由对象的肺的一个或多个部分产生的声音(例如，在系统10内和/或系统外的响应部件32、存储器22、外部资源14和/或内部的其他部件中)。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为在预定时间段(例如，大约0.5s)内记录接收到的声音。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为连续记录接收到的声音。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为周期性地记录接收到的声音。在一些实施例中，声音可以以原始波形格式记录。在一些实施例中，声音可以以处理或部分处理的格式记录。在一些实施例中，响应部件32可以被配置为记录声音(和/或声音的一个或多个参数)以及产生声音的肺部的一个或多个部分(例如，右上前叶，左上前叶，右下前叶，右下前叶，右上后叶，左上后叶，右下后叶，右下后叶等)。图3示出了肺的一个或多个部分(肺值220中的位置)以及相应的峰值共振频率值230的示例。例如，对象的肺的右上前叶具有133Hz的峰值共振频率。

确定部件34被配置为基于对象的肺的一个或多个部分对振动的响应来确定要被递送至对象的治疗的一个或多个参数。在一些实施例中，一个或多个治疗参数可包括频率、强度、持续时间、治疗之间的时间间隔等中的一个或多个。例如，确定部件34可以被配置为基于从肺的一个或多个部分接收的声音信号的频率和相应的能量密度信息来确定治疗的参数。例如，可以应用诸如傅立叶变换和频谱分析的时频变换来确定振动的频率和能量成分。在一些实施例中，可以部署低通滤波器以消除其他生理伪影，例如心跳或其他伪影。例如，可以部署20Hz至400Hz之间的带通滤波器以改善信号质量。可以使用其他有源噪声消除技术来消除可能的环境噪声。在一些实施例中，振动声的峰值共振频率可以用于确定治疗的最佳频率设置。通常，肺的典型共振频率范围在约20Hz至约400Hz之间。在一些实施例中，用于治疗的最佳频率设置可以基于具有较低能量密度的二次频率分量。

在一些实施例中，治疗可以包括气道清除治疗和/或胸壁振荡治疗(例如，HFCWO)。通常，HFCWO治疗用于处置患有慢性分泌物滞留问题且需要每天进行气道清除治疗的患者(例如，囊性纤维化和支气管扩张患者)。可以设置HFCWO设备，以针对肺部不同区域的不同频率和强度设置，向患者的胸部提供脉动空气振动疗法。频率可以在5Hz到20Hz之间设置，强度可以在1到10范围内调节。在一些实施例中，针对肺部的每个区域(的振动声)的峰值共振频率可以用于针对确定HFCWO设备(针对肺部的每个区域)的最佳频率设置。肺部受振动的每个区域可能会提供不同的共振响应。可以确定针对肺的不同区域的不同的最佳频率。该方法允许针对肺的每个区域(例如，肺的每个叶)进行更有针对性的频率设置，这允许更有效的治疗。

在一些实施例中，可以选择在5Hz和25Hz之间的较低自然频率设置，以在肺通常共振的较高频率范围内实现谐波频率响应。例如，右上叶的前侧的峰值共振频率响应在133Hz被记录。19Hz方波振动振动可能会在7次谐波频率上产生133Hz共振。图3示出了峰值共振频率振动的示例，示出了肺的一个或多个部分(肺值220中的位置)以及相应的峰值共振频率值230，相应的HFCWO频率设置240和波形的类型250的示例。

在一些实施例中，系统10可以用作诊断设备，所述诊断设备被配置为检测肺中充满空气、流体和/或固体的区域。系统10可以还被配置为确定对象的气道中的粘液积累量。在一些实施例中，系统10可以被配置为基于肺中检测到的肺区域(例如，充满液体和/或粘液)基于对象的气道中的积聚的量(例如，粘液积聚)来确定要在对象上使用的治疗设备的最佳设置。在一些实施例中，系统10可以与治疗设备结合使用。例如，系统10可以被佩戴在胸壁振荡治疗设备下方。在一些实施例中，系统10可以与治疗设备(例如，胸壁振荡治疗设备)集成在一起。在一些实施例中，治疗设备可以包括高频胸壁振荡(HFCWO)设备。例如，可穿戴的HFCWO服装。

在一些实施例中，系统10可以包括被配置为获得(和/或确定)对象特定信息的一个或多个部件。通过使用个性化诊断工具(系统10)和个性化治疗设备(设备的个性化设置)，这可以改善系统10和/或治疗设备的性能。在一些实施例中，可以基于来自传感器18的输出信号来确定与对象有关的信息。在一些实施例中，与对象有关的信息可以包括履历信息。例如，履历信息可以包括人口统计学信息(例如，性别、种族、年龄等)、生命体征信息(例如，心率、温度、呼吸频率、体重、BMI等)、医学/健康状况信息(例如疾病类型、疾病严重程度、疾病阶段、疾病分类、症状、行为、再入院率、复发等)、治疗史信息(例如治疗类型、治疗时间、当前和过去用药等)、和/或其他信息。

在一些实施例中，系统10可以包括一个或多个部件，所述一个或多个部件被配置为获得(和/或确定)与其他对象有关的信息。例如，对象具有相似的诊断信息、人口统计信息、生命体征信息、医学/健康状况信息、治疗历史信息、治疗目标信息和/或与对象的其他相似性。应该指出，以上描述的对象信息并不旨在进行限制。根据一些实施例，可能存在与对象有关的大量信息，并且可以与系统10一起使用。例如，用户可以选择定制系统10并且包括他们认为相关的任何类型的对象数据。在一些实施例中，可以从一个或多个数据库(例如，包括在电子存储装置22、外部资源14、一个或多个医学设备、其他内部或内部数据库和/或其他信息源中)获得/提取(与对象相关和/或与其他对象相关的)对象信息。

在一些实施例中，确定部件34可以被配置为基于来自对象以及来自与对象具有一个或多个相似性(例如，类似的诊断信息、人口统计学信息、生命体征信息、医学/健康状况信息、治疗历史信息、治疗目标和/或与对象的其他相似性)的对象的信息，确定系统10的操作设置(例如，振动递送的参数)和/或治疗装置的最佳设置。

在一些实施例中，确定部件34可以包括一个或多个模型，其被配置为基于历史数据(例如，来自对象或其他对象的对象信息)来确定系统10和/或治疗设备的操作设置。这些模型可以包括一个或多个神经网络(例如，深度神经网络、人工神经网络或其他神经网络)、其他机器学习模型或其他模型。在一些实施例中，一个或多个模型(例如，深度神经网络或其他机器学习模型)可以使用结构化和/或非结构化数据进行学习。在一些实施例中，数据可以包括从(一个或多个)传感器18接收的数据。例如，原始声音、图形信号、一幅或多幅图像、符号、视频、音频、文本和/或其他结构化数据中的一个或多个。在一些实施例中，学习可以是有监督的或无监督的。

外部资源14包括患者和/或其他信息的来源。在一些实施例中，外部资源14包括患者和/或其他信息的来源，例如数据库、网站等、参与系统10的外部实体(例如，为患者的群体存储病历信息的医学保健提供者的病历系统)、系统10外部的一个或多个服务器，网络(例如，互联网)、电子存储设备、与Wi-Fi技术相关的装备、与技术相关的设备、数据输入设备、传感器、扫描器和/或其他资源。在一些实施例中，本文中归属到外部资源14的功能中的一些或全部可以由包括在系统10中的资源来提供。外部资源14可以被配置为经由有线和/或无线连接、经由网络(例如，局域网和/或互联网)、经由蜂窝技术、经由Wi-Fi技术和/或经由其他资源来与控制单元20、计算设备24、电子存储设备22和/或系统10的其他部件通信。

电子存储设备22包括电子地存储信息的电子存储设备介质。电子存储设备22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22可以(整体地或部分地)是系统10内的分开的部件，或者电子存储设备22可以(整体地或部分地)与系统10的一个或多个其他部件(例如，计算设备24、控制单元20等)被集成提供。在一些实施例中，电子存储设备22可以与控制单元20一起定位于服务器中，定位于作为外部资源14的一部分的服务器中，定位于计算设备24中，和/或定位于其他位置。电子存储设备22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)、磁性可读存储介质(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(例如闪存驱动器等)、和/或其他电子地可读的存储介质。电子存储器22可以存储软件算法，由控制单元20确定的信息，经由计算设备24和/或图形用户接口40和/或其他外部计算系统接收的信息，从外部资源14、(一个或多个)振动激励元件16、(一个或多个)传感器18接收的信息、和/或使系统10能够如本文所述地起作用其他信息。

计算设备24被配置为在护理人员(例如，医师、护士、朋友、家庭成员等)、患者和/或其他用户与系统10之间提供接口。这使得数据、提示、结果、说明、建议和/或任何其他可通信项目(统称为“信息”)能够在用户(例如，对象、医师、护理人员和/或其他人)与一个或多个振动激励元件16、控制单元20、电子存储器22和/或系统10的其他部件之间进行通信。例如，客户端计算设备24可以显示来自传感器18的给用户的输出信号(例如，原始声音信号、图形信号、数字信号、数字数据、视频、音频、文本等)的表示。在一些实施例中，一个或多个客户端计算设备24包括至少一个接口，所述至少一个接口与控制单元20、(一个或多个)振动激励元件16、(一个或多个)传感器18、和/或系统10的其他部件一体地提供。在一些实施例中，在台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话和/或与个体护理者、患者和/或其他用户相关联的其他计算设备中可以包括个体计算设备24。在一些实施例中，单独的计算设备24被和/或被包括在医院、医师办公室和/或患者的其他医学设施中使用的装备；测验装备；用于处置患者的装备；数据输入装备；和/或其他设备中。

计算设备24被配置为向护理者、患者和/或其他用户提供信息和/或从护理者、患者和/或其他用户接收信息。在一些实施例中，计算设备24可以被配置为经由声音输出端口将原始的振动声音直接输出给用户(例如，临床医师)以支持用户的决定。在一些实施例中，计算设备24被配置为向看护者呈现图形用户接口40，以便于数据分析和/或其他信息的显示表示。例如，计算设备24可以被配置为经由用户接口40输出包括声音参数(例如，频率和能量密度)的视觉信息。在一些实施例中，输出可以是声音参数的图形、数字、文本和/或其他表示格式的形式。在一些实施例中，图形用户接口40包括与计算设备24、控制单元20和/或系统10的其他部件相关联的多个单独的接口；被配置为向护理人员、患者和/或其他用户传达信息和/或从其接收信息的多个视图和/或域；和/或其他接口。

在一些实施例中，计算设备24被配置为向系统10提供图形用户接口40、处理能力、数据库和/或电子存储设备。这样，计算设备24可以包括控制单元20、电子存储设备22、外部资源14和/或系统10的其他部件。在一些实施例中，计算设备24被连接到网络(例如，互联网)。在一些实施例中，计算设备24不包括控制单元20、电子存储设备22、外部资源14和/或系统10的其他部件，而是经由网络与这些部件通信。与网络的连接可以是无线的或有线的。例如，控制单元20可以位于远程服务器中，并且可以无线地使图形用户接口40显示给计算设备24上的护理者。

如上所述，在一些实施例中，个人计算设备24是膝上型计算机、个人计算机、智能电话、平板计算机和/或其他计算设备。适合包含在个人计算设备24中的接口设备的示例包括触摸屏、小键盘、触敏和/或物理按钮、开关、键盘、旋钮、控制杆、显示器、扬声器、麦克风、指示灯、听觉警报、打印机和/或其他接口设备。本公开还预期个人计算设备18包括可移除存储接口。在该示例中，信息可以从可移动存储设备(例如，智能卡、闪存驱动器、可移动磁盘)加载到计算设备24中，该可移动存储设备使得护理者、患者和/或其他用户能够定制计算设备24的实现方式。适于与计算设备24一起使用的其他示例性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，电缆等)和/或其他设备。

在一些实施例中，系统10的全部或某些部件可以经由网络通信地耦合。该网络可以包括互联网和/或其他网络，例如局域网、蜂窝网络、内部网、近场通信、频率(RF)链路、蓝牙^TM、Wi-Fi^TM和/或任何(一个或多个)类型的(一个或多个)有线或无线网络。这样的示例并非旨在进行限制，并且本公开的范围包括以下实施例，其中外部资源14、振动激励元件16、传感器18、控制单元20、电子存储器22和/客户端计算设备24或客户端计算设备24经由一些其他通信介质可操作地链接。

图4示出了用于利用系统来确定对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的方法400。该系统包括可穿戴服装，所述可穿戴服装包括一个或多个振动激励元件，以及一个或多个传感器。该系统还包括控制单元和/或其他部件。控制单元包括被配置为执行一个或多个计算机程序部件的一个或多个处理器。一个或多个计算机程序部件可以包括控制部件30、响应部件32、确定部件34和/或其他部件。以下提出的方法400的操作旨在是说明性的。在一些实施例中，方法400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。另外，在图4中图示并且在以下描述的方法400的操作的顺序不旨在限制。

在一些实施例中，方法400可以在一个或多个处理设备(例如，数字处理器、逻辑处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的逻辑电路、状态机、和/或用于电子地处理信息的其他机构)中实施。所述一个或多个处理设备可以包括响应于电子地存储在电子存储设备介质中的指令来执行方法400的操作中的一些或全部的一个或多个设备。所述一个或多个处理设备可以包括通过硬件、固件、和/或软件被专门设计为执行方法400的操作中的一个或多个而被配置的一个或多个设备。

在操作402，产生振动。在一些实施例中，振动包括对象的邻近肺的一个或多个部分的胸壁机械脉动。在一些实施例中，操作402由与(在图1中所示并且在本文中描述的)(一个或多个)振动激励元件16相同或相似的一个或多个振动激励元件来执行。

在操作404处，产生输出信号，所述输出信号传达与对象的肺的一个或多个部分对振动的响应有关的信息。在一些实施例中，所述响应包括由所述振动引起的由肺的一个或多个部分产生的声音。在一些实施例中，操作404由与(在图1中所示并且在本文中描述的)(一个或多个)传感器18相同或相似的一个或多个传感器来执行。

在操作406，可以确定由振动引起的由肺的一个或多个部分产生的声音的频率和能量密度信息。在一些实施例中，可以基于输出信号来确定频率和能量密度信息。在一些实施例中，操作406由与(在图1中所示并且在本文中描述的)控制单元20相同或相似的一个或多个控制单元来执行。

在操作408，可以确定胸壁振荡治疗的一个或多个参数。在一些实施例中，可以基于频率和能量密度信息来确定一个或多个参数。在一些实施例中，操作408由与(在图1中所示并且在本文中描述的)控制单元20相同或相似的一个或多个控制单元来执行。

在操作410，可以输出与由一个或多个肺部产生的声音的频率和能量密度信息有关的视觉信息以供显示。在一些实施例中，操作410由与(在图1中所示并且在本文中描述的)控制单元20相同或相似的一个或多个控制单元来执行。

在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应构成对权利要求的限制。词语“包括”或“包含”不排除存在多于权利要求中列出的那些之外的元件或步骤的存在。在枚举了若干器件的装置型权利要求中，这些器件中的若干个可以由相同的硬件项来实现。元件前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。在枚举了若干器件的任何装置型权利要求中，这些器件中的若干个可以由同一硬件项来实现。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有利地使用这些元件的组合。

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精神和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可以与任何其他实施例的一个或多个特征相组合。

Claims (12)

1.一种被配置为确定针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统(10)，所述系统包括：

(a)可穿戴服装(12)，其被配置为向对象的肺的一个或多个部分提供临床振动，所述可穿戴服装包括：

(1)一个或多个振动激励元件(16)，其被配置为产生所述振动，所述振动包括所述对象的邻近所述肺的所述一个或多个部分的胸壁的机械脉动，以及

(2)一个或多个传感器(18)，其被配置为生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的所述肺的所述一个或多个部分对所述振动的响应有关的信息，所述响应包括由所述振动引起的由所述肺的一个或多个部分产生的声音；以及

(b)控制单元(20)，其被操作地耦合至所述一个或多个振动激励元件以及所述一个或多个传感器，所述控制单元被配置为：

(1)使所述一个或多个振动激励元件产生所述机械脉动，

(2)确定针对由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音的频率和能量密度信息，所述频率和能量密度信息是基于所述输出信号来确定的并且包括峰值共振频率，并且

(3)基于所述频率和能量密度信息来确定所述胸壁振荡治疗的所述一个或多个参数，

其中，所述控制单元被配置为使得基于与所述一个或多个振动激励元件中的振动激励元件相关联的所述肺的一部分的所述峰值共振频率来确定针对所述振动激励元件的所述胸壁振荡治疗的频率值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括一个或多个MEMS麦克风，所述一个或多个MEMS麦克风被配置为检测由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元被配置为使得所述一个或多个参数包括所述胸壁振荡治疗的所述频率值和强度值。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还被配置为输出与由所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音的所述频率和能量密度信息有关的视觉信息以进行显示。

5.一种存储介质，其存储指令，当由处理器执行时，该指令用于执行利用系统(10)来确定针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的方法，所述系统包括可穿戴服装(12)以及控制单元(20)，所述可穿戴服装包括一个或多个振动激励元件(16)和一个或多个传感器(18)，所述方法包括：

利用所述一个或多个振动激励元件来产生临床振动，所述振动包括所述对象的邻近所述对象的肺的一个或多个部分的胸壁的机械脉动；

利用所述一个或多个传感器来生成输出信号，所述输出信号传达与所述对象的所述肺的所述一个或多个部分对所述振动的响应有关的信息，所述响应包括由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的声音；

利用所述控制单元，确定针对由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音的频率和能量密度信息，所述频率和能量密度信息是基于所述输出信号来确定的并且包括峰值共振频率；并且

利用所述控制单元基于所述频率和能量密度信息来确定所述胸壁振荡治疗的所述一个或多个参数，

其中，基于与所述一个或多个振动激励元件中的振动激励元件相关联的所述肺的一部分的所述峰值共振频率来确定针对所述振动激励元件的所述胸壁振荡治疗的频率值。

6.根据权利要求5所述的存储介质，其中，所述一个或多个传感器包括一个或多个MEMS麦克风，所述一个或多个MEMS麦克风被配置为检测由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音。

7.根据权利要求5所述的存储介质，其中，所述控制单元被配置为使得所述一个或多个参数包括所述胸壁振荡治疗的所述频率值和强度值。

8.根据权利要求5所述的存储介质，其中，所述控制单元还被配置为输出针对与由所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音的所述频率和能量密度信息有关的视觉信息以进行显示。

9.一种被配置用于确定针对对象的胸壁振荡治疗的一个或多个参数的系统(10)，所述系统包括：

(a)用于向对象的肺的一个或多个部分提供临床振动的单元(12)，所述的用于提供振动的单元包括：

(1)用于产生所述振动的单元(16)，所述振动包括所述对象的邻近所述肺的所述一个或多个部分的胸壁的机械脉动，以及

(2)用于生成输出信号的单元(18)，所述输出信号传达与所述对象的所述肺的所述一个或多个部分对所述振动的响应有关的信息，所述响应包括由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的声音；

(b)用于确定针对由所述振动引起的由所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音的频率和能量密度信息的单元，所述频率和能量密度信息是基于所述输出信号来确定的并且包括峰值共振频率；以及

(c)用于基于所述频率和能量密度信息来确定所述胸壁振荡治疗的所述一个或多个参数的单元，

其中，基于与所述一个或多个振动激励元件中的振动激励元件相关联的所述肺的一部分的所述峰值共振频率来确定针对所述振动激励元件的所述胸壁振荡治疗的频率值。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述的用于生成输出信号的单元包括一个或多个MEMS麦克风，所述一个或多个MEMS麦克风被配置为检测由所述振动引起的由所述肺的一个或多个部分产生的所述声音。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述一个或多个参数包括所述胸壁振荡治疗的所述频率值和强度值。

12.根据权利要求9所述的系统，还包括：用于输出针对与所述肺的所述一个或多个部分产生的所述声音的所述频率和能量密度信息有关的视觉信息以进行显示的单元。