CN113226169A - 具有动态校准的模块化振量装置 - Google Patents

Abstract

用于具有振荡流源的类型的振量系统的模块，该模块包括适于可释放地连接至振量系统的核心组件的封装壳。封装壳限定适于与振荡流源流体连通的呼吸流径。用户端口在呼吸流径的第一端处，该用户端口配置用于接收用户的呼吸。针对于模块的校准文件依据于呼吸流径被编程且配置为被振量系统用来为用户评估呼吸参数。

Description

具有动态校准的模块化振量装置

技术领域

本申请涉及通过振量法测量呼吸力学的装置，该装置也被称为强迫振荡技术(FOT)。

背景技术

振量法FOT是例如在哮喘或慢性阻塞性肺病(COPD)的情况下、在常规安静的呼吸过程中评估肺功能的已知方法。与测量肺功能的传统技术、诸如肺活量测定或峰流量不同，振量法不依靠患者的自愿努力来执行特定的动作。

为了获取振量法测量值，将在患者的安静呼吸上叠加由机器产生的振荡，该振荡通常包含范围从5至大约40Hz的一个或多个频率。使用装置记录进入和流出患者肺部的气流以及靠近于气道开口的压力，且使用诸如傅立叶变换或时频分析的计算算法来由振荡部件计算呼吸参数，诸如呼吸系统输入阻抗(Zrs)。

理想地，将在装置与患者气道之间的接口处准确记录用于计算Zrs的压力和流量信号。这样的患者接口可以是吹嘴、覆盖于口和/或鼻子上的面罩、气管内导管、插管、或气管切开插管、喉罩等。因此，以吹嘴为例，将在常规操作的过程中在位于患者口内的吹嘴的末梢处准确测量压力和流量。这样，从原始压力和流量信号计算出的原始阻抗(Z0)将对应于Zrs，而无需进一步处理或变换。

然而，实际上，出于几个原因，需要进一步的努力来精确确定Zrs。首先，换能器的物理尺寸以及它们对患者体热和/或体液的敏感性，使得在装置和患者之间的接口(可能靠近于患者身体或甚至在患者体内)处准确测量压力和流量变得不切实际。其次，出于卫生原因，患者接口部件(诸如，如上所述的吹嘴、面罩或管)通常是一次性的，并通过防止患者之间交叉污染的细菌/病毒过滤器与传感器以及系统的其余部分分开。由此，振量系统可能通常包含在患者接口与压力和流量测量部位之间的大量管件、管道、导管、过滤器和/或膜。最后，用于捕获小幅度振荡压力和流量波动的敏感传感器、以及它们与呼吸导管的附接方式通常都具有制造公差，使得各个装置都可能具有不同的特点。而且，作为振量装置的例程现场维护的一部分，可以改变各个特点。

测量品质的另一个重要决定因素是大气端口的阻抗，即，大气端口是这样的开口，患者吸气和呼气的呼吸气流通过该开口分别进入和离开装置。必须为每个患者最佳选择此端口阻抗，以优化测量的信噪比，而又不会使患者呼吸过度加载和/或不适。

因此，测量系统、测量系统与患者接口之间的路径、以及大气端口具有重要的动态特性，这些动态特性可能在各个装置和配置之间变化。为了提高Zrs的确定精度，可能需要进行单独的动态表征和补偿。

在不失一般性的前提下，可以说这样的动态校准至少包含两个阻抗，即，一个阻抗Za捕获沿测量部位和患者接口之间的导管的主要阻力性和惯性损耗，且第二阻抗Zb主要捕获此类导管的气体压缩和壁刚度，如图1所示。

振量系统可能具有有限的测量精度，尤其是在代表患病和/或较小的儿科肺部的较高负载下。这种不精确性可能是由于上述问题，即，动态特性和校准不够准确或不够针对于手头的具体应用和配置。

上述问题在振量设备的设计中造成了两难选择：一方面，装置配置必须被严格控制且单独表征，以实现并保持测量精度；另一方面，不同的应用和市场需要灵活的系统配置、定制和现场维护，这造成的风险是可能会使此类单独的校准无效并损害测量精度。

发明内容

本申请的目的是提供一种具有动态校准的模块化振量装置，其解决了与现有技术有关的问题。

因此，根据本申请的第一实施方式，提供了一种用于具有振荡流源的类型的振量系统的模块，该模块包括：适于可释放地连接至振量系统的核心组件的封装壳，该封装壳限定了适于与振荡流源流体连通的呼吸流径，在呼吸流径的第一端处的用户端口配置用于接收用户的呼吸；针对于该模块的校准文件，该校准文件依据于呼吸流径被编程，且配置用于被振量系统用来为用户评估呼吸参数。

进一步根据第一实施方式，例如，保护元件在呼吸流径中。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，保护元件是过滤器。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，流量计在封装壳中且与呼吸流径流体连通。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，流量计包括具有压差换能器的呼吸速率计阻力式筛网。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，呼吸速率计阻力式筛网由聚醚醚酮制成。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，压力计(或更多压力计)可以在封装壳中且与呼吸流径流体连通。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，压力计的端口位于与用户端口的中心线的任一侧至多成75度的弧形段中。

仍然根据第一实施方式，例如，大气端口在封装壳中且与呼吸流径流体连通。

仍然根据第一实施方式，例如，呼吸流径从包括用户端口的轴向部分弯曲到包括大气端口的径向部分。

仍然根据第一实施方式，例如，调流网可以在呼吸流径的弯曲部中或附近。

仍然根据第一实施方式，例如，柔性管道可以连接至封装壳且限定呼吸流径的一部分。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，偏流源可以与呼吸流径流体连通。

仍然根据第一实施方式，例如，处理单元可以在封装壳中，并且非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括能够由处理单元执行的计算机可读程序指令，校准文件被编程到非暂时性计算机可读存储器中。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，模块化振量系统包括：具有振荡流源的核心组件；以及上文限定的模块。

仍然进一步根据第一实施方式，例如，核心组件具有包括非暂时性计算机可读存储器的处理模块，该非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括计算机可读程序指令，该计算机可读程序指令能够由处理单元执行以使用校准文件来评估用户的呼吸参数。

仍然根据第一实施方式，例如，可以包括用于显示数据的在核心组件上的用户界面。

仍然根据第一实施方式，例如，振荡流源是连接至线性致动器的活塞。

仍然根据第一实施方式，例如，振荡流源是扬声器。

根据本申请的第二实施方式，提供了一种用于计算至少一个呼吸参数的系统，该系统包括：处理单元；通信地耦合至处理单元的非暂时性计算机可读存储器，该非暂时性计算机可读存储器包括计算机可读程序指令，该计算机可读程序指令能够由处理单元执行以：控制模块的呼吸流径上的振荡流；在模块的呼吸流径中接收来自至少一次呼吸的压力和/或流量数据；获取校准文件，所述校准文件代表针对于该模块的呼吸流径的动态特性；以及使用压力和/或流量数据以及校准文件来计算和输出该至少一个呼吸参数。

进一步根据第二实施方式，例如，该系统获取模块中的另一个的另一校准文件，以及使用压力和/或流量数据以及该另一校准文件来计算和输出该至少一个呼吸参数。

根据本申请的第三实施方式，提供了一种模块化振量系统，其中，各个动态校准被封装于装置的针对于应用和/或现场可维护的部分，从而重新配置于和适应于新应用的灵活性可以与所有配置中的最佳测量精度共存。因此，根据本申请，提供了一种振量装置，包括：具有振荡流源的核心组件，处理模块和用户界面，以及可释放地连接至该核心组件的封装模块，该封装模块具有与振荡流源流体连通的呼吸流径，该呼吸流径适于接收患者的呼吸，封装模块包括振量装置的针对于应用和/或现场可维护的部分，其中，各个动态校准被封装在封装模块中。

附图说明

图1是示意使用动态校准从原始阻抗Z0计算呼吸系统输入阻抗Zrs的框图；

图2是根据本申请的实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的框图的示意图；

图3是根据本申请的另一实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的框图的示意图；

图4是根据本申请的另一实施方式的模块化振量系统的模块与核心组件之间的示例性接口的透视图；

图5是根据本申请的另一实施方式的模块中的流量端口与压力端口的相对角位置的透视图；

图6是根据本申请的另一实施方式的包括调节网的流径的示例性几何形状的透视图；

图7是根据本申请的又另一实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的示意图；

图8是根据本申请的又另一实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的示意图；

图9是根据本申请的又另一实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的示意图；

图10是根据本申请的又另一实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的示意图；

图11是根据本申请的又另一实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的示意图；以及

图12是根据本申请的又另一实施方式的具有封装的动态校准的模块化振量系统的示意图。

具体实施方式

参照附图，且更具体地参照图2，根据本申请，示出了模块化振量系统10，其由两个子组件构成，即核心组件11和模块12。在不失一般性的前提下，可以说核心组件11相对独立于应用并且是永久性的，而模块12更针对于应用并且可以不时更换，例如以给不同的应用或患者群体重新配置系统，或作为常规现场维护的一部分。根据一个实施方式，相同的核心组件11可以与不同的模块12一起使用。模块12可以与核心组件11可释放地拆卸，使得不同的模块12可以与核心组件11一起使用。

核心组件11包含振荡流源20。根据一个实施方式，图2所示的振荡流源20是线性致动器21，该线性致动器21连接至在壳体23中移动的活塞22。在其中一个实施方式中，振荡流源20可以是膜，该膜由线性振荡器、扬声器、旋转风扇、泵或连接至压缩空气源的阀等驱动。

核心组件11还可以包含具有所有所需电子设备的处理模块24，所有所需电子设备包括：带有用于数据存储的存储器的一个或多个处理器；通信设施；外围设备，诸如A/D和D/A转换器、信号放大器、过滤器、以及振荡器驱动器。处理模块24可以进一步包括非暂时性计算机可读存储器，该非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括由处理单元可执行的计算机可读程序指令。核心组件11还可以具有附加传感器25，以测量附加信号，附加信号诸如为相对于重力的装置定向、温度或活塞22的位移等。核心组件11可以进一步包括用户界面模块26，该用户界面模块26本身可以包括：向用户输出信息的指示器，诸如灯、显示器、扬声器或蜂鸣器等；以及从用户接收命令的输入，诸如按钮、触摸界面、指针装置或滚轮等。核心组件11还可以包含：能量源27，诸如电源、电源线、感应传输元件、电池或太阳能电池板等；以及附接接口28，例如凹口、夹具、托架或螺钉等，该附接接口28例如通过将系统10附接至支架、支撑臂、三脚架、机架、座架、轮椅或类似物品上而允许系统10在物理上受支持。这样的部件中的任何一个或任何组合可以集成到核心组件11的单个壳体或封装壳中、或包括核心组件11的单个壳体或封装壳，如图2中的点划线11所示。替代地，核心组件11不必在单个封装壳中，因为例如处理单元、用户界面模块26、能量源27可以在单独的装置中，诸如可以在便携式装置(例如，平板电脑，阅读器，电话)中或在膝上型电脑中。

模块12具有与核心组件11的封装壳分开的模块自身的封装壳(又称为本体、壳体)。根据一个实施方式，模块12可以封装或限定呼吸流径30或其一部分(例如，呼吸流径30的一部分可能在封装壳之外)，该呼吸流径30由导管31构成，该导管31可选地经由诸如细菌/病毒过滤器的保护元件32附接至患者接口部件33，该患者接口部件33被示为吹嘴。患者接口部件33还可以是覆盖于用户的口和/或鼻子上的面罩、气管内导管、插管、或气管切开插管、或喉罩等。患者接口部件33的近端形成患者端口34，该患者端口34可以代表截止点，将从该截止点测量呼吸系统阻抗Zrs和/或其他呼吸参数。在本文中使用表述“患者端口”34，但也使用表述“用户端口”34。为明确起见，系统10的用户，即，将被评估其呼吸系统的人，不一定是患者和/或可能没有医疗状况或病理，因此表述“患者”应被视为路径30的末端的称呼且被用在被测人身上。此外，所报告的Zrs值必须包括位于患者端口34下游的所有呼吸系统元件的贡献，但是不应包括位于患者端口34上游的设备部件的贡献，其中，在吸气流的方向上限定了下游和上游。

流径30的另一部分是大气端口35，在吸气期间空气通过该大气端口进入导管31，并且在呼气期间空气从导管31排出。如上所述，可以选择在振荡波形的频率范围内的大气端口35的阻抗，以在避免过多的患者加载的同时优化测量的信噪比。如下所述，大气端口35可以是核心组件11的一部分，路径30由核心组件11和模块12同时限定。

在一个实施方式中，流量计40(又称为流量表)可以与导管31流体连通，以测量流入和流出患者气道开口的气流。流量计40被示为具有压差换能器的呼吸速率计阻力式筛网。可以使用其他类型的流量计，诸如蜂窝式、超声波式、皮托管式、可变孔口式或文丘里管式等呼吸速率计。

由于呼出的空气被调节到例如37摄氏度和100％的相对湿度的体温和湿度，所以可能会在流径30的自然较冷(例如，在室温下)的部分上发生凝结。这会影响某些类型的流量计40，例如，网或蜂窝类型的流量计。这样的流量计可能依赖于它们结构的气流阻力的线性和稳定性，且凝结会改变这些结构的预期线性和气流阻力。可以将这样的流量计加热到接近于呼出的空气温度的温度，以防止发生凝结。在一个实施方式中，可以使用由疏水材料、诸如聚醚醚酮(PEEK)制成的流量计部件，因为该流量计部件可以减少凝结物在流量计阻力式网上的积聚。

模块12还可以包括与导管13流体连通的压力计41，以测量导管31中的压力。在一个实施方式中，压力计41位于流量计40的侧部上，即，压力计41朝向患者，尽管其他布置也是可能的。流量计40和压力计41连接至处理模块42，该处理模块42可以包括：一个或多个处理器；用于数据存储的存储器；外围设备，诸如A/D和D/A转换器、信号放大器、以及过滤器。处理模块42可以进一步或可以不进一步包括非暂时性计算机可读存储器，该非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括由处理单元可执行的计算机可读程序指令。在另一实施方式中，来自模块12的部件、诸如流量计40和/或压力计41的信号可以由核心组件11中的处理模块24处理。资源库43或类似的数据库被连接至或被包含在处理模块42中，其中，针对于模块的信息(诸如，标识符、电子数据表)、以及重要的是用于该模块12的动态校准数据(例如，校准文件)被存储在非易失性存储器(例如，闪存)中。资源库43或其一部分也可以被包含在核心组件11或另一个位置、例如在线“云”资源库中。

模块12可以通过模块接口50连接至核心组件11。在振荡器20和导管31之间可以存在密封件51或类似的密封或不透气的布置，使得空气流可以流过流径30，即，从大气端口35流至患者端口34且反之亦然而没有明显的损失。模块接口50还可以包括通信链路52，该通信链路52允许核心组件11上的处理模块24与模块12上的处理模块42(如果存在)进行通信。通信链路52可以经由有线连接、诸如

光学编码、磁性编码或RFID标签的无线连接等解决方案来实现。接口50可以包括用于将模块12物理地固定至核心组件11的装置53，该装置53可以包括一个或多个螺钉、夹具、卡口或磁性附件、卡扣配合连接件等。

当模块12被安装至核心组件11时，振量系统10具有产生振荡、记录压力和流量测量所需的所有部件。测量可以由系统10或远程于系统10处理，以计算Zrs和/或其他相关的呼吸参数。

在一个实施方式中，处理模块24包括通信装置，该通信装置用于将这样的记录传输到诸如计算机、平板电脑、智能电话、远程医疗服务器或中央数据库等的外部计算设备。在这种情况下，处理模块24还可以与处理模块42(如果存在的话)通信，以检索被包含在资源库43中或与模块12相关联的针对于模块的信息和校准因子。针对于模块的信息和校准因子然后可以被包含于测量数据中，以便在外部计算装置上运行的分析模块可以访问计算Zrs和/或其他相关呼吸参数所需的所有信息。

在类似的实施方式中，处理模块24和处理模块42两者均具有如此与外部计算装置(但不一定与彼此)直接通信的通信装置，以允许外部计算装置同步且匹配来自两个来源的数据和元数据，以根据需要精确计算Zrs和/或其他相关的呼吸参数。

在另一实施方式中，处理模块24和42可以具有使用被包含在资源库43中的校准因子直接计算Zrs的处理能力。如果系统10中存在用户界面模块26，则可以在原位显示结果。同时，系统10可以如上所述将中间结果和/或最终结果传输到外部计算装置或数据库，以进行存储、可视化和进一步分析。

根据要求，被包含在模块化振量系统10中的模块12可以被替换，作为现场维护的一部分或使系统适于不同的应用。在后一种情况下，可能需要重新配置，例如使先前用于成人受试者的系统适应于儿童或婴儿，在这种情况下，可能需要不同的路径尺寸和测量灵敏度、和/或净化在高传染性的患者组中使用的模块12、和/或出于采购原因而切换到不同类型的细菌/病毒过滤器32、和/或优化患者舒适度等。处理模块24、处理模块42和/或外部计算系统(视情况而定)可以访问模块12特有的信息(诸如被包含在资源库43中)。因此，处理模块24、处理模块42和/或外部计算系统可以通过使用针对于模块12的动态校准数据来调整它们的评估，以便从重新配置的系统10计算Zrs，而无需用户干预或调整和/或原位校准。换句话说，针对于模块12的校准数据/文件可以是模块12的指纹，即，呼吸流径30是如何通过其自身独特的几何形状和特点(例如，影响每个路径30的流动流的表面摩擦、部件位置等)就个人地影响流动流。可以通过模块12的台架测试来获取校准文件，以便获取为每个模块12编程的单独的校准文件。

在图3所示的另一实施方式中，保护元件32和患者接口部件33可以通过在导管31的患者端处的端口36与模块12物理分离并从外部例如以可释放的方式可拆卸地附接至模块12。例如，有用的是保护元件32和患者接口部件33被实现为单次使用的一次性用品，出于卫生原因，单次使用的一次性用品是必须的或期望的。而且，在不失一般性的情况下，保护元件32和患者接口部件33可以被制造为单个部件，例如，具有集成式吹嘴的细菌/病毒过滤器、或具有集成式细菌/病毒过滤器的面罩等。保护元件32和患者接口部件33可以通过任何适当的布置(诸如，螺纹接合、过盈配合和/或密封件等)可释放地连接至模块12的封装壳。

对于图3中示出的实施方式，动态校准数据(例如，被包含在资源库43中)代表整个流径30的动态特性，整个流径30包括用户可更换的部件，即，保护元件32和患者接口部件33。因此，如果动态特性被视为随用户可更换的部件而变化，则包含针对于用户可更换的部件的类型的各个动态校准因子的专用模块12可以用于增强保护元件32和患者接口部件33的每个被允许组合的精度。例如，被包含在资源库43中并通过链路52通信的信息可用于例如通过在用户界面模块26上的显示或通过外部计算设备等来通知用户所需类型的部件。此外，为了确保仅使用正确的一次性用品，独特的键特征37可以被包括端口36中。独特的键特征37可以提供机械干扰，以阻止不兼容的一次性物品。替代地或附加地，连接至处理模块42的检测器44可以用于从位于保护元件32上的标签45读取类型标识符，以确保存在一次性用品并仅使用允许的一次性用品。在一个实施方式中，资源库43可以包含用于不同兼容类型的一次性用品的多个校准文件，并且从检测器44和标签45获取的类型信息可以被用于从资源库43自动选择已经由用户附接的允许的一次性用品的正确校准文件。

在图4中示出了类似实施方式的更详细的视图。在该实施方式中，核心组件11和模块12之间的接口被示为压缩机构74，该压缩机构74由诸如螺钉、螺栓或类似物的紧固件构成。紧固件的拧紧将模块12压靠在核心组件11上。通过均匀地压缩例如顺应性的、可重复使用的密封剂，可以在针对于应用的和/或现场可维护的部分模块12与核心组件11之间形成气密性联接。密封剂部件75可以是任何合适类型的密封件，诸如闭孔泡沫。顺应性材料的使用允许使用相对低力/低压的紧固机构，例如，少量的螺钉、手动闩锁、翼形螺钉、磁体等。在一个实施方式中，密封剂部件75位于一平面内，其中，压缩方向的矢量垂直于密封剂部件75的该平面。在另一实施方式中，不存在密封剂部件75，该系统替代地依赖于互补表面或特征。

根据另一实施方式，如图5和6所示，大气端口35可以相对于患者端口34和流量计40的轴线沿大致径向方向定向。换句话说，作为路径30是笔直的流通通道(也根据本申请如图7和8所示)的替代，路径30可以朝向大气端口35弯折。路径30可以具有在患者端口34处的笔直部分，其中，径向部分远离于患者端口34。表述“径向部分”用于指示路径沿径向方向远离于笔直部分的中心轴线地弯折或弯曲。在一个实施方式中，弯折部或弯曲部是渐变的，例如像拐杖糖或拐杖糖的一部分。这样做的优点是，例如当系统10由操作员手持时，患者的呼出空气就不会被引向附近的操作员。这导致非笔直的复杂流径30。在这种配置中，压力计41的端口可以在大气端口35的侧部上位于与穿过大气端口35和患者端口34的中心线的任一侧至多成75度的弧形段中。在这种布置中，在流径30的最不可能发生气流湍流的部分中测量压力。然而，可以考虑其他布置。当所使用的流量计40的类型涉及压差的测量时，例如在使用网式呼吸速率计的情况下，相同的考虑因素可应用于流量计40的压差端口的布置。在弯折的流径30中，可以在流动流中的不同位置处对压力进行采样，选择沿路径30的位置，在平均流量处、或高于平均流量或低于平均流量处采样压降。在一个实施方式中，平均压力可以是合适的，但是用于平均压力的相关位置不一定在弯折路径的中心中。因此，压力端口的位置可以基于在测试台中通过实验确定的理论测试负载阻抗的精确再现。因此，可以得到图5中示出的配置，即，压力计41的端口在大气端口35的侧部上位于与穿过大气端口35和患者端口34的中心线的任一侧成75度的弧形段中。校准文件可以例如通过添加对阻抗估计的其他影响(诸如，湍流)的一些补偿而将位置考虑在内。

在一个实施方式中，如图6所示，可以如此增强非笔直流径配置的测量精度，即，在流量计40和过渡区域之间放置附加的调流网46，在过渡区域处，流动流在流径30弯曲部中从轴向过渡至径向方向。该调流网46可以减少湍流，以在流量计40的部位处保持流动层流。

如针对以上实施方式所讨论的，大气端口35的径向定向仅仅是许多可能的配置中的一种。在图7中显示的替代实施方式中，大气端口35与患者端口34和流量计40布置在同一轴线上，而朝向振荡器20的接口50布置在与该轴线横向或正交定位的侧端口中。在图8中示出的又另一实施方式中，大气端口35被实现为插入活塞22中的插件，从而当振荡器20处于活动状态时(“振荡网”配置)，向大气提供终端阻抗的阻力元件随活塞面一起移动。

在图9所示的另一实施方式中，可以将柔性管60插入导管31和保护元件32之间的流径30中(或者替代地但未在图中示出地，在保护元件32和患者接口部件33之间)，以允许系统10相对于患者的灵活放置，且反之亦然。这对于测量身体固定和/或无法接近于系统10的患者(诸如，坐在轮椅上的身体有残障的患者，躺在床上的仰卧患者，或躺在婴儿床中的儿童或婴儿等)、以及从可能容易受到振荡器振荡干扰的患者(诸如，睡眠中的受试者，尤其是睡眠中的婴儿)获取测量值可能非常有用。

在某些情况下，柔性管60的增加可能会使流径30内的死空间增加到超过允许的水平。在这种情况下，偏流源61可被包括在系统10中，且经由路径62连接至侧端口63，该路径62必须具有足够高的阻抗以分流由振荡器20产生的振荡流。偏流率必须为足以冲洗掉被包含在大气端口35和偏流端口63之间的流径30中的体积，从而该体积不再对通气设备的死空间有贡献。

在图10所示的另一实施方式中，流量计40和压力计41被实现为测量头64的一部分，该测量头64被插入在柔性管60和保护元件32之间。该方法在一些应用中可以有助于优化信噪比。图9和图10所示的偏流源61和偏流端口63的布置仅是示例性的。例如，偏流端口也可以集成在保护元件32中或患者接口部件33中，或者位于保护元件32和患者接口部件33之间。类似地，偏流源61可以是被包含在模块12中的泵、被包含在核心组件11中的泵。

图11所示的另一实施方式可用于获取接收机械通气的患者的振量法测量值。在该实施方式中，导管31和被包含在其中的大气端口35被成形为使得可以将标准通气机Y形件70连接至大气端口35。然后，吸气路径71和呼气路径72可以被连接至典型的机械通气机，以便为患者提供通气支持。在这样的实施方式中，优化大气端口35的阻抗以增加由振荡器20产生的振荡流到达患者肺部的比例，并且优化测量的信噪比，同时避免呼吸回路的过多负载。

再次，如果应用需要将振荡器与患者物理地分开，例如以避免通气机管件的过度振荡，则可以再次将柔性管60附接至导管31，如图9所示。具有三个端口(诸如，T形件或Y形件)的歧管73被附接至柔性管60的另一侧。测量头64如先前所详述地被附接至该歧管的第二端口，保护元件32进一步连接至测量头64，或通向患者接口部件33，且最终通向患者。歧管73的第三个也是最后一个端口是大气端口35，该大气端口35如在先前的实施方式中那样连接至通气机管件。

在所有实施方式中，针对于手头的模块12的校准因子被嵌入到资源库43中，或可供系统10用于计算，从而在交换模块12之后提高了测量精度。例如，系统10可以上传或获取针对于模块12的校准文件(例如，使用独特标识符等)，以执行评估。此外，附加传感器或诸如按钮的用户输入可以被包括在给定类型的模块中，以实现人体工程学操作。

模块12通常可以被描述为用于具有振荡流源的类型的振量系统的模块。模块12具有适于可释放地连接至振量系统10的核心组件11的封装壳，该封装壳限定了适于与振荡流源20流体连通的呼吸流径30。在呼吸流径30的第一端处的用户端口34可以配置用于接收用户的呼吸。为了为用户评估呼吸参数，针对于模块12的校准文件依据于呼吸流径被编程，且配置为由振量系统10在评估中使用。

系统10通常可以被描述为用于计算一个或多个呼吸参数，包括上述阻抗Zrs。系统10可以包括：一个或多个处理单元，诸如24和/或42；以及非暂时性计算机可读存储器，该非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括计算机可读程序指令，该计算机可读程序指令能够由处理单元执行以：控制在模块的呼吸流径上的振荡流；在模块的呼吸流径中接收来自至少一次呼吸的压力和/或流量数据；获取校准文件，该校准文件代表针对于该模块的呼吸流径的动态特性；以及使用压力和/或流量数据和校准文件来计算和输出至少一个呼吸参数。系统10可以获取模块中的另一个的另一校准文件，并且使用压力和/或流量数据以及另一校准文件来计算和输出至少一个呼吸参数。

Claims (21)

1.一种用于具有振荡流源的类型的振量系统的模块，所述模块包括：

适于可释放地连接至振量系统的核心组件的封装壳，所述封装壳包括适于与振荡流源流体连通的呼吸流径，在呼吸流径的第一端处的用户端口配置用于接收用户的呼吸；

针对于所述模块的校准文件，所述校准文件依据于呼吸流径被编程且配置为被振量系统用来为用户评估呼吸参数。

2.根据权利要求1所述的模块，其中，保护元件在呼吸流径中。

3.根据权利要求2所述的模块，其中，保护元件是过滤器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块，其中，流量计在封装壳中且与呼吸流径流体连通。

5.根据权利要求4所述的模块，其中，流量计包括具有压差换能器的呼吸速率计阻力式筛网。

6.根据权利要求5所述的模块，其中，呼吸速率计阻力式筛网由聚醚醚酮制成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的模块，还包括在封装壳中且与呼吸流径流体连通的压力计。

8.根据权利要求7所述的模块，其中，压力计的端口位于与用户端口的中心线的任一侧至多成75度的弧形段中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的模块，其中，大气端口在封装壳中且与呼吸流径流体连通。

10.根据权利要求9所述的模块，其中，呼吸流径从包括用户端口的轴向部分弯曲到包括大气端口的径向部分。

11.根据权利要求10所述的模块，还包括在呼吸流径的弯曲部中或附近的调流网。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的模块，包括柔性管道，所述柔性管道连接至封装壳且限定呼吸流径的一部分。

13.根据权利要求12所述的模块，包括与呼吸流径流体连通的偏流源。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的模块，包括：封装壳中的处理单元；以及非暂时性计算机可读存储器，所述非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括能够由处理单元执行的计算机可读程序指令，校准文件被编程到非暂时性计算机可读存储器中。

15.一种模块化振量系统，包括：

具有振荡流源的核心组件；和

根据权利要求1至14中任一项所述的模块。

16.根据权利要求15所述的模块化振量系统，其中，核心组件具有包括非暂时性计算机可读存储器的处理模块，所述非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令能够由处理单元执行以使用校准文件评估用户的呼吸参数。

17.根据权利要求15和16中任一项所述的模块化振量系统，包括用于显示数据的在核心组件上的用户界面。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的模块化振量系统，其中，振荡流源是连接至线性致动器的活塞。

19.根据权利要求15至17中任一项所述的模块化振量系统，其中，振荡流源是扬声器。

20.一种用于计算至少一个呼吸参数的系统，包括：

处理单元；

非暂时性计算机可读存储器，所述非暂时性计算机可读存储器通信地耦合至处理单元且包括计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令能够由处理单元执行以：

控制模块的呼吸流径上的振荡流，

在模块的呼吸流径中接收来自至少一次呼吸的压力和/或流量数据，

获取校准文件，所述校准文件代表针对于模块的呼吸流径的动态特性，以及

使用压力和/或流量数据以及校准文件来计算和输出所述至少一个呼吸参数。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述系统获取用于模块中的另一个的另一校准文件，以及使用压力和/或流量数据以及所述另一校准文件来计算和输出所述至少一个呼吸参数。

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