CN117042686A - 自动化氧气疗法装置及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种用于向患者施用氧气疗法的装置包含：气体吸入阀；将所述气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，所述主流动路径包含被配置成调整通过所述主流动路径的第一流率的流量控制器，其中所述流量控制器与处理器和存储器进行电子通信；通信地耦合到所述处理器的至少一个生理传感器，所述至少一个生理传感器执行包含以下步骤的方法：接收目标氧气饱和度水平；从所述至少一个生理传感器接收至少一个测量的生理参数；分析所述至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平；以及用所述流量控制器调整所述第一流率以使所述预测的氧气饱和度水平在所述目标氧气饱和度水平的阈值内。

Description

自动化氧气疗法装置及相关方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年3月26日提交的美国临时申请第63/166,453号的优先权权益，该申请的公开内容通过引用整体并入本文。

引用参考

在本说明书中提及的全部公开案和专利申请通过引用整体并入本文，如同每个单独的公开案或专利申请均具体并且单独地指示为通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及医疗器械领域，并且更具体地涉及医用气体递送系统领域。本文描述了用于向患者施用氧气疗法的系统和方法。

背景技术

氧气疗法，也称为氧气滴定，是针对各种病状的主要治疗。在医院环境中，使用鼻插管或类似装置通过具有医院气体供应的壁挂式系统或通过单独的供应罐向患者提供医用级氧气。为了调整通向患者的气体的流率，在家庭使用布置期间，医疗从业者或患者必须手动操作物理或数字控制。尽管各种医疗传感器可以安装到患者并且可以通知如何调整流率，但是这些简单的系统需要人的交互来执行改变。由于患者对医用氧气的需要可以根据各种患者的具体情况和环境条件而相当快速地改变，所以这种对手动控制的需求会成为持续施用正确的治疗剂量的障碍。由于许多医院和家庭护理布置缺乏足够的资源来提供对患者的氧气供应的严格个人监测，此类系统有时会导致流率过高(因此浪费宝贵的医疗用品)或过低(即使没有实际伤害，但至少使患者感到不舒适)。大量氧气施用导致医院获得性肺炎率和感染率增加，慢性高碳酸血症患者的呼吸动力降低，血管收缩导致重要组织(诸如大脑和冠状动脉结构)的下游灌注减少，以及氧气中毒的全身效应。低氧血症或低血氧水平在住院患者中也是特别有害的，会导致伤口愈合不良、末端器官灌注减少和中枢神经系统功能障碍。目前显然需要一种允许根据患者的波动生理状态和需求来自动化地调整流率的适应性和自动化氧气疗法系统。

发明内容

需要一种新的且有用的系统和方法，用于向患者施用氧气疗法。具体地，需要分析测量的生理参数来预测患者的氧气饱和度水平并经由流量控制器触发对流率的调整以使预测的氧气饱和度水平在目标氧气饱和度水平的阈值内的系统、装置和方法。

在各个实施例中，本文的公开内容包括用于向患者施用氧气疗法的装置，该装置包含：气体吸入阀，将该气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，该主流动路径包含被配置成调整通过主流动路径的第一流率的流量控制器，其中该流量控制器与处理器和存储器进行电子通信，至少一个生理传感器通信地耦合到该处理器，其中该存储器存储机器可读指令，该机器可读指令在由处理器执行时使处理器执行包括以下步骤的方法：接收目标氧气饱和度水平，从该至少一个生理传感器接收至少一个测量的生理参数，分析该至少一个测量的生理参数以在第一时间窗口内确定患者的预测的氧气饱和度水平，以及基于该至少一个生理参数的分析，用流量控制器调整第一流率以使预测的氧气饱和度水平在目标氧气饱和度水平的阈值内。

在一些实施例中，该装置进一步包含将气体吸入阀连接到气体输出连接器的旁路流动路径，其中该旁路流动路径包含手动流率调整器。在一些实施例中，主流动路径和旁路流动路径包含流量计。在其它实施例中，主流动路径和旁路流动路径包含共有的流量计，并且其中主流动路径和旁路流动路径在共有的流量计的上游合并。在一些实施例中，该装置被配置成在第一操作条件下通过主流动路径递送气体并在第二操作条件下通过旁路流动路径递送气体，其中该装置被配置成当检测到或输入了旁路标准时从该第一操作条件改变到该第二操作条件。

在一些实施例中，该装置进一步包含旁路开关，其中该旁路标准选自由以下组成的组：装置电源断开、系统错误或用户选择紧急旁路开关。在一些实施例中，该装置被配置成通过用户输入从第二操作条件改变到第一操作条件。

在一些实施例中，氧气吸入阀是电磁阀。在一些实施例中，手动流率调整器是气体调节器。在一些实施例中，流量计是索尔佩(Thorpe)管流量计。在一些实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约5％至约0.5％。在其它实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约0.5％。

在一些实施例中，该至少一个生理传感器选自由以下组成的组：SpO2传感器、EtCO2传感器、加速度计、压力传感器、麦克风、心率监测器、背压监测器、SpO2波形监测器和EKG。在进一步的实施例中，该至少一个测量的生理参数选自由以下组成的组：氧气饱和度水平、氧气饱和度水平的变化速率、EtCO2水平、EtCO2水平的变化速率、呼吸速率、呼吸速率的变化速率、心率、心率的变化速率、患者的运动、患者的活动水平、患者呼吸的音频信号、循环背压和胸部起伏监测。

在一些实施例中，该装置进一步包含至少一个内部传感器。在进一步的实施例中，该至少一个内部传感器选自由以下组成的组：湿度传感器和压力传感器。

在一些实施例中，第一时间窗口为约1秒至约5小时。在其它实施例中，第一时间窗口为约1秒至约2.5小时。在又其它实施例中，第一时间窗口为约1秒至约1小时。在进一步的实施例中，第一时间窗口为约1分钟至约1小时。在又进一步的实施例中，第一时间窗口为约1分钟至约10分钟。在另外的实施例中，第一时间窗口为约1分钟至约5分钟。在又附加的实施例中，第一时间窗口为约5分钟至约1小时。在进一步的附加的实施例中，其中第一时间窗口为约5分钟至约30分钟。

在一些实施例中，接收最小氧气饱和度水平进一步包含接收最小氧气饱和度水平的用户输入。在其它实施例中，接收目标氧气饱和度水平进一步包含接收目标氧气饱和度水平的用户输入。在进一步的实施例中，接收目标氧气饱和度水平进一步包含：接收一个或多个用户输入，以及基于该一个或多个用户输入来确定目标氧气饱和度水平。

在一些实施例中，由处理器执行的方法进一步包含将目标氧气饱和度水平或第一流率中的至少一者在第二时间窗口内降低到无辅助生理水平。

在一些实施例中，该装置进一步包含警报器，其中该至少一个测量的生理参数包含测量的氧气饱和度水平，并且其中该方法进一步包含：将测量的氧气饱和度水平与最小氧气饱和度水平进行比较，以及当测量的氧气饱和度水平小于最小氧气饱和度时触发该警报器。

在一些实施例中，该装置进一步包含警报器，并且其中该方法进一步包含：用至少一个与使用相关的传感器测量第一呼吸速率，用至少一个与使用无关的传感器测量第二呼吸速率，将该第一呼吸速率与该第二呼吸速率进行比较，以及其中当第一呼吸速率和第二呼吸速率不在呼吸比较阈值内时，触发警报器或指令条件中的至少一者。

在各个实施例中，本文的公开内容包括用于向患者施用氧气疗法的装置，该装置包含：气体吸入阀，将该气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，该主流动路径包含被配置成调整通过主流动路径的第一流率的流量控制器，其中该流量控制器与处理器和存储器进行电子通信，将气体吸入阀连接到气体输出连接器的旁路流动路径，其中该旁路流动路径包含：手动流率调整器、与流量控制器和手动流率调整器进行流体连通并位于流量控制器和手动流率调整器的下游的至少一个流量计、通信地耦合到处理器的至少一个生理传感器、至少一个听觉或视觉警报器，其中处理器和存储器存储机器可读指令，该机器可读指令在由处理器执行时使处理器执行包含以下步骤的方法：接收目标氧气饱和度水平，接收最小氧气饱和度水平，从该至少一个生理传感器接收至少一个测量的生理参数，其中该至少一个测量的生理参数包含测量的氧气饱和度水平，分析该至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平，将测量的氧气饱和度水平与最小氧气饱和度水平进行比较并且当测量的氧气饱和度水平小于最小氧气饱和度时触发该警报器，以及用流量控制器调整第一流率以使预测的氧气饱和度水平在目标氧气饱和度水平的阈值内，其中该装置被配置成在第一操作条件下通过主流动路径递送氧气气体，其中该装置被配置成在第二操作条件下通过旁路流动路径递送氧气气体，并且其中该装置被配置成当检测到或输入了紧急标准时从该第一操作条件改变到该第二操作条件。

在各个实施例中，本文的公开内容包括用于向患者递送氧气疗法的方法，该方法包含：提供一种装置，该装置包含：气体吸入阀，将该气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，该主流动路径包含被配置成调整通过主流动路径的第一流率的流量控制器，以及至少一个生理传感器；接收目标氧气饱和度水平；从该至少一个生理传感器接收至少一个测量的生理参数；分析该至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平；用流量控制器调整第一流率以使预测的氧气饱和度水平在目标氧气饱和度水平的阈值内。

在一些实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约5％至约0.5％。在其它实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约0.5％。

在一些实施例中，目标氧气饱和度水平或第一流率中的至少一者在第二时间窗口内降低到无辅助生理水平。

在一些实施例中，该至少一个生理传感器选自由以下组成的组：SpO2传感器、EtCO2传感器、加速度计、压力传感器、麦克风、心率监测器、背压监测器、SpO2波形监测器和EKG。在进一步的实施例中，该至少一个测量的生理参数选自由以下组成的组：氧气饱和度水平、氧气饱和度水平的变化速率、EtCO2水平、EtCO2水平的变化速率、呼吸速率、呼吸速率的变化速率、心率、心率的变化速率、患者的运动、患者的活动水平、患者呼吸的音频信号、循环背压和胸部起伏监测。

在一些实施例中，该装置进一步包含警报器，其中该至少一个生理参数包含测量的氧气饱和度水平，并且其中该方法进一步包含：接收最小氧气饱和度水平，将测量的氧气饱和度水平与最小氧气饱和度水平进行比较，以及当测量的氧气饱和度水平小于最小氧气饱和度时触发该警报器。

在一些实施例中，第一时间窗口为约1秒至约5小时。在其它实施例中，第一时间窗口为约1秒至约2.5小时。在又其它实施例中，第一时间窗口为约1秒至约1小时。在进一步的实施例中，第一时间窗口为约1分钟至约1小时。在又进一步的实施例中，第一时间窗口为约1分钟至约10分钟。在另外的实施例中，第一时间窗口为约1分钟至约5分钟。在又附加的实施例中，第一时间窗口为约5分钟至约1小时。在进一步的附加的实施例中，第一时间窗口为约5分钟至约30分钟。

在一些实施例中，接收目标氧气饱和度水平进一步包含接收目标氧气饱和度水平的用户输入。在进一步的实施例中，接收最小氧气饱和度水平进一步包含接收最小氧气饱和度水平的用户输入。在其它实施例中，接收目标氧气饱和度水平进一步包含：接收一个或多个用户输入，以及基于该一个或多个用户输入来确定目标氧气饱和度水平。

在一些实施例中，该装置进一步包含警报器，并且其中该方法进一步包含：用至少一个与使用相关的传感器测量第一呼吸速率，用至少一个与使用无关的传感器测量第二呼吸速率，将该第一呼吸速率与该第二呼吸速率进行比较，以及其中当第一呼吸速率和第二呼吸速率不在呼吸比较阈值内时，触发警报器或指令条件中的至少一者。

附图说明

上述内容是概述，因此，必须对其进行详细限制。下文结合各个实施例，参考附图描述本发明技术的上文所提及方面以及其它方面、特征和优点。

图1绘示了用于施用氧气疗法的装置的一个实施例。

图2绘示了与较大的医院信息系统通信的用于施用氧气疗法的装置的另一实施例。

图3绘示了用于施用氧气疗法的装置的正视图。

图4A至4C描绘了在一些实施例中可以在装置的显示器上显示的各种示例性图形用户界面(GUI)。

图5A至5D描绘了在一些实施例中可以在装置的显示器上显示的各种示例性GUI。

图6描绘了在一些实施例中可以在装置的显示器上显示的示例性GUI。

图7描绘了用于向患者施用气体疗法的方法的一个实施例的流程图。

所绘示的实施例仅仅是实例，并不旨在限制本公开。绘制示意图用于说明特征和概念且不必按比例绘制这些示意图。

具体实施方式

上述内容是概述，因此，必须对其进行详细限制。现在将结合各个实施例来描述本技术的上文所提及方面以及其它方面、特征和优点。包括以下实施例并非旨在将本公开限制于这些实施例，而是旨在使本领域的任何技术人员能够制造和使用所设想的发明。可以利用其它实施例，并且可以在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下作出修改。如本文所描述和说明的，本公开的各方面可以以各种不同的构想形式来布置、组合、修改和设计，所有这些都明确设想过并形成本公开的一部分。

本文公开了用于向患者施用气体疗法的装置和方法。本文描述的装置和方法可以作为气体疗法在医院环境中、在家庭环境中施用，用于间歇性使用，用于长期使用，用于治疗睡眠呼吸暂停，用于治疗阻塞性呼吸障碍，用于与无创通气装置(例如CPAP和BiPAP)一起使用，用于与机械通气装置(例如用于医院、ICU、手术或家庭环境的通气机)一起使用等。

本文公开了用于向患者施用氧气疗法的装置和方法。通过结合用户输入和测量的生理数据，该装置和相关方法能够提供优良的适应性氧气疗法方案。在各个实施例中，这部分地通过装置的预测和响应能力来实现。如本文所述，该装置和相关系统的组件允许对接收到的输入和/或测量的生理参数进行自动化分析，使得该装置可以预测需要调整氧气流率的患者病状的即刻变化，并且优先执行该调整，以及对导致需要调整氧气流量的病状的任何意外变化做出响应。这表明相比于需要手动输入来实现变化的当前护理标准以及使用自动化系统仅在出现波动时才响应的那些，这是一种明显的改进。此类系统使患者面临上面提及的风险，因为它只能在变化发生时立即做出调整，从而剥夺了健康护理提供者在必要时更早干预的机会。至少以这些方式，本文描述的装置和方法为需要氧气疗法的患者提供了对护理效率和标准的显著改进。

附加地，本文描述的装置提供自动断绝功能。不再需要氧气疗法的患者必须缓慢断绝补充氧气(取决于他们的病状在几分钟至几小时内)，以便避免过早终止疗法的潜在健康危害。管理此类患者以缓慢减少他们的供应，同时监测他们的氧气饱和度和其它参数以确保健康的断绝过程，这会给医院和健康护理提供者带来相当大的管理负担。在各个实施例中，本文描述的装置可以使这种操作自动化，从而保持或改进针对停止使用氧气疗法的患者的护理标准，而不会增加医院或健康护理提供者的负担。

此外，如本文描述的装置以医用氧气的次级旁路流动路径的形式提供了改进的安全特征。在“正常”操作条件下，气体可以流动通过主流动路径，其流率由本文描述的各种机构调节。然而，当该装置检测到错误时，系统断电，或者通过旁路开关的手动输入，该装置重新引导医用氧气流通过旁路流动路径。该旁路流动路径可以包含流率调节器机构，该流率调节器机构可调整并且可用手操作而不需要电力，因此使得能够在出现一些干扰情况时可靠地递送医用氧气。

此外，如本文描述的装置可以预防低氧血症或低血氧病状，或者降低患者逐渐处于低氧血症状态的可能性。如本文所述，一个或多个装置组件可以检测患者的一个或多个生理参数并相应地调整氧气递送。在正常系统操作程序中，气体递送可以是自动的。在其它实施例中，通过本文描述的系统，气体递送可以是手动的或至少部分手动的。

如本文所使用的，“用户”可以包括患者、医师、护士、健康护理提供者、照顾者、呼吸治疗师等，使得由装置呈现的系统、方法和图形用户界面是直观的和/或易于使用的。

系统和装置

该装置用作向患者施用氧气疗法。该装置用于医疗治疗，其中医用级氧气的递送是有利的，但可以附加地或替代地用于任何合适的应用，临床应用或其它应用。尽管本文所包含的大部分语言涉及医用级氧气气体的递送，但在其它实施例中，该装置可以适于提供任何其它气体(例如，二氧化碳、分子态氮、挥发性麻醉剂等)，并且因此，本文的公开内容不应必然限于医用级氧气。

如图1所示，用于向患者递送气体疗法的装置100的一个实施例包含气体吸入阀102和气体输出连接器104。在许多实施例中，气体吸入阀102适于接收来自气体供应源(例如，气瓶或医院内部供应系统)的医用级气体的进入供应。在一些实施例中，压力调节器可以在气体吸入阀102之前。气体输出连接器104被配置成附接到各种医疗装置，以用于将气体直接递送到患者，包括但不限于连接到文丘里(venturi)面罩、非再呼吸型面罩、麻醉面罩、帕蒂尔-锡拉丘兹(Patil-Syracuse)面罩、内窥镜检查面罩、鼻插管、简单面罩和哈德逊(Hudson)面罩的软管或管。

主流动路径110和旁路流动路径120将气体吸入阀102流体地连接到气体输出连接器104。如本文所述，主流动路径110和旁路流动路径120可以彼此不同(即，除了起始气体吸入阀102和结束气体输出连接器104之外不共有组件)，或者它们可以共有其路径的某些长度和其内的某些组件(例如，如图1的实施例中所示)。在一些实施例中，如本文所述，气体吸入阀102适于阻塞气体进入系统的任何通道，在第一操作条件期间沿着主流动路径110递送气体，以及在第二操作条件期间沿着旁路流动路径120递送气体。在其它实施例中，气体吸入阀102仅适于沿着主流动路径110或旁路流动路径120引导气体，因此需要另一元件，诸如流量控制器112，以在需要时完全阻塞气体通道。在一些实施例中，气体吸入阀102是电磁阀。在一些实施例中，气体吸入阀102是三通电磁阀。在其中主流动路径110和旁路流动路径120相交以共有其长度的一部分的某些实施例中，在它们的相交处可以存在闸控阀以便防止目前未使用的路径的回填。在各个实施例中，该闸控阀可以是一个或多个闸阀、多端口球阀或本领域技术人员所了解的任何其它阀。

在许多实施例中，主流动路径110包含与处理器132进行电子通信的流量控制器112，该处理器具有存储可由如本文所述的处理器执行的机器可读指令的存储器134。当从处理器132接收到流率命令时，流量控制器112铰接其机械组件以调整通过第一流动路径110的氧气气体的流率。在各个实施例中，流量控制器112可以采用各种机械组件来产生调整，包括但不限于针阀、夹管阀、球形阀、蝶形阀、隔膜阀或本领域技术人员所了解的任何其它控制阀。

在许多实施例中，旁路流动路径120包含手动流率调整器122，该手动流率调整器适于通过容易受用户的物理输入影响的机构来机械地控制通过旁路流动路径120的流率。如图2所示，手动流率调整器122易于从装置100的外部接近，以便于用户输入。在一些实施例中，手动流率调整器122是气体调节器。在其它实施例中，手动流率调整器122是标准压力调节器。在进一步的实施例中，手动流率调整器122是手动可调整的针阀。

回到图1，在许多实施例中，主流动路径110和旁路流动路径120各自包含流量计106。在一些实施例中，每个流动路径包含特有的流量计106。在其它实施例中，诸如图1的实施例，主流动路径110和旁路流动路径120在流量计106的前面合并，因此共有流量计106。在许多实施例中，流量计106是机械流量计。以机械流量计为特征的实施例呈现出不依赖电源而确认通过装置100的气体的目前流率的附加装置的优点。在其它实施例中，主流动路径110和旁路流动路径120不共有流量计106，使得通过每个路径的流率可单独地确定。在一些实施例中，流量计106是转子流量计或索尔佩管流量计或流率的另一形式的模拟显像。在其它实施例中，流量计106是数字流量计，该数字流量计可以类似地用于确认主流动路径110和旁路流动路径120中的一者或两者中的实际流率。在其中主流动路径110和旁路流动路径120各自包含特有的流量计106的一些实施例中，流动路径中的一个的流量计106可以是机械流量计，而另一流动路径的流量计可以是数字流量计。在进一步的实施例中，除了共有的流量计106之外，主流动路径110和旁路流动路径120中的一者或两者可以包含特有的流量计106。例如，装置100的实施例可以包含具有特有的流量计和共有的流量计的主流动路径110。在该实例中，主流动路径110的特有的流量计只能测量通过主流动路径110的流率，而共有的流量计可以定位在主流动路径110和旁路流动路径120之间的汇合点的下游，以便能够测量通过流动路径110和120两者的流率。在各个实施例中，一个或多个流量计106可以适于验证流动路径110和120中的一者或两者中的实际流率；以在校准装置100期间提供参考流率数据；以及间歇性地对通过旁路流动路径120的流率进行采样。

在各个实施例中，除了与流量控制器112通信之外，处理器132还可以与旁路开关135、至少一个生理传感器170、显示器140、用户输入/输出装置150和/或警报器160通信。在进一步的实施例中，处理器132可以与至少一个内部传感器180和至少一个外部电子患者记录数据库190通信。装置100还可以连接到电源供应器(未示出)，并且可以进一步包含诸如可再充电电池的电源储备器(未示出)，该可再充电电池允许装置100在来自电源供应器的电源断开的情况下继续操作。

在许多实施例中，装置100进一步包含旁路开关135。在第一操作条件(“正常”操作条件)下，医用气体流动通过主流动路径110。在第二操作条件下，气体吸入阀102改为引导医用气体通过旁路流动路径120。此外，装置100被配置成当检测到或输入了旁路标准时从第一操作条件改变到第二操作条件。在许多实施例中，旁路标准可以包括但不限于装置电源断开、系统错误或用户选择紧急旁路开关135。在各个实施例中，旁路标准的识别可以由用于各种旁路标准的机械硬件或软件系统独立地实现。例如，在系统电源断开时，装置100的硬件可以适于自动地切换气体吸入阀102(例如电磁阀)的状态，使得装置100进入其第二操作条件，将气体向下引导到旁路流动路径120。在进一步的实例中，如果装置100上实现的软件确定各个实施例中的各种组件(例如，流量控制器112、流量计106、一个或多个生理传感器170等)之间的差异或故障，则该装置上实现的软件可以检测系统错误旁路标准。在又一实例中，在各个实施例中，可以数字地或机械地执行紧急旁路开关135的用户选择。在一些实施例中，紧急旁路开关135可以是当切换时引发装置的硬件进入第二操作条件的物理开关。在其它实施例中，紧急旁路开关135可以是在装置100的显示器140上的图形用户界面上对用户显示的可交互元件。在这些实施例中，当数字紧急旁路开关135进行切换时，软件系统引发进入第二操作条件的变化。在一些实施例中，装置100可以包括物理和数字紧急旁路开关135。在许多实施例中，装置100将根据适当的用户输入返回到第一操作条件。在一些实施例中，该用户输入可以是紧急旁路开关135的切换。

如本文所述，各种生理传感器170可以被装置100采用，从而允许装置100测量接受气体疗法的患者的生理参数。在许多实施例中，这些测量的生理参数影响装置100做出的自动调整以提供改进的气体疗法，如本文所述。示例性生理传感器170可以包括但不限于SpO2传感器、EtCO2传感器、加速度计、麦克风、心率监测器、背压监测器、SpO2波形监测器、EKG或其组合。在各个实施例中，由一个或多个上述传感器获取的测量的生理参数可以包括但不限于氧气饱和度水平、氧气饱和度水平的变化速率、EtCO2水平、EtCO2水平的变化速率、呼吸速率、呼吸速率的变化速率、心率、心率的变化速率、患者的运动、患者的活动水平、患者呼吸的音频信号、循环背压、胸部起伏监测或其组合。

在一些实施例中，患者的呼吸速率可以由多个生理传感器170独立地监测。一些生理传感器170可以测量本质上取决于患者从装置100吸入医用氧气的呼吸速率(即，“与使用相关的”传感器)。与使用相关的生理传感器170的实例可以包括但不限于记录二氧化碳描记数据的EtCO2监测器，以及在将气体输出连接器104连接到患者的管内执行循环背压监测的压力传感器。其它生理传感器170可以测量不取决于患者从装置吸入医用氧气的呼吸速率(即，“与使用无关的”传感器)。与使用无关的生理传感器170的实例可以包括但不限于脉搏血氧计、检测患者呼吸的音频信号的麦克风、测量患者胸壁运动的加速度计、氧气传感器、二氧化碳传感器、测量心电图信号的一个或多个电极，和/或其任何组合。在一些实施例中，装置100可以将由一个或多个与使用相关的传感器测量的呼吸速率与由一个或多个与使用无关的传感器测量的呼吸速率进行比较。如果检测到两种呼吸速率之间的差异，则装置100可以触发如本文描述的警报条件、指令条件或旁路标准。

通过将第一呼吸速率和第二呼吸速率进行比较来查看它们是否在呼吸比较阈值内，可以确定由与使用相关的传感器测量的第一呼吸速率和由与使用无关的传感器测量的第二呼吸速率之间的差异。在某些实施例中，呼吸比较阈值为第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约5％至约0.5％。在其它实施例中，呼吸比较阈值为第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约2.5％至约0.5％。在进一步的实施例中，呼吸比较阈值为第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约1％至约0.5％。在一些实施例中，呼吸比较阈值为第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约5％。在其它实施例中，呼吸比较阈值为第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约2.5％。在进一步的实施例中，呼吸比较阈值为第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约1％。在又进一步的实施例中，呼吸比较阈值为第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约0.5％。在附加的实施例中，呼吸比较阈值小于第一呼吸速率或第二呼吸速率中的一者的约0.5％。

在许多实施例中，呼吸速率差异的检测可以指示装置100的“不正确”使用(即，装置100的用户没有充分配备和/或实现如本文描述的装置100的各种特征，从而阻止装置100检测和/或影响患者SpO2的变化到装置100能够实现的程度)。

在一些实施例中，装置100包括显示器140和用户输入/输出装置150。显示器140可以允许装置100向用户(例如，健康护理提供者、患者等)呈现关于装置100的操作及其设置(例如，当前流率等)的信息。输入/输出装置150可以允许用户输入信息并对装置做出选择或决策(即，用户输入)。在某些实施例中，用户输入可以包括但不限于目标氧气饱和度水平或最小氧气饱和度水平中的一者或多者。在一些实施例中，诸如图2的实施例，输入/输出装置150以触摸屏的形式与显示器140合并。在其它实施例中，输入/输出装置150可以是用户可访问的装置100的表面上的物理按钮或旋钮。在又其它实施例中，装置100可以适于与用户携带的便携式电子装置(未示出)，诸如蜂窝电话或平板电脑通信。本领域的技术人员将了解的是，可以采用各种网络协议，包括但不限于蓝牙、Wi-Fi和蜂窝网络来将便携式电子装置连接到装置100。在这些实施例中，便携式电子装置可以用于向装置呈递用户输入。在这些实施例的一些中，装置100可以放弃其自身的显示器，将所有相关信息传送到便携式电子装置上的显示器。

在一些实施例中，输入/输出装置150可以包含扬声器。在一些实施例中，当装置检测到指令条件时，该扬声器可以向用户播放预先录制的语音消息。指令条件可以包括但不限于放错位置的生理传感器170的检测、呼吸速率差异的检测(如本文所述)和装置校准。例如，如果装置100的处理器132检测到生理传感器170正在记录不正确的数据或空数据，则该装置可以认为这是放错位置的生理传感器指令条件。在该实施例中，然后该装置可以播放预先录制的音频消息，该音频消息指导用户重新调整、修正或确认生理传感器170的正确放置。作为另一实例，如果处理器132检测到呼吸速率差异指令条件，则该装置可以播放预先录制的音频消息，该音频消息指导用户调整一个或多个设置(例如，提供新的目标氧气饱和度水平)或者重新调整、修正或确认一个或多个生理传感器的正确放置。附加地或替代地，装置100的显示器140可以提供提示、推送或其它消息或警示，该其它消息或警示包括指令条件和用于指令条件的一个或多个解决方法或解决方案。在附加的实施例中，当生理传感器170附接到患者时或在装置100的操作期间的任何时间，装置100可以采用扬声器来播放指导用户执行某一任务(例如，移动身体部位、有意改变呼吸速率等)的预先录制的音频消息，以便校准生理传感器170。在这些实施例中，该操作可以被认为是装置校准指令条件。

在一些实施例中，装置100进一步包含警报器160。在各个实施例中，警报器160可以是听觉、视觉或基于消息的警报中的一者或全部。听觉警报的实例可以包括但不限于振铃、嘟嘟声、蜂鸣等。在一些实施例中，可以采用输入/输出装置150的扬声器来使听觉警报扩及远处。视觉警报的实例可以包括但不限于彩色光或闪烁光。示范性基于消息的警报被配置成在装置的显示器140上显示消息和/或向另一装置(例如，用户的移动电话，诸如医院的计算机系统等的另一计算机系统)发送电子消息。基于消息的警报可以允许周到地告知相关方，包括不在物理装置100附近的那些。在一些实施例中，基于消息的警报可以触发物理上未附接到装置100的次级视觉或听觉警报(未示出)(例如，位于医院护士站的警报)。在各个实施例中，装置100可以出于各种目的触发警报器160。在一个实施例中，当测量的氧气饱和度水平(由生理传感器170获取)低于接收的最小氧气饱和度水平(由用户输入获取)时，装置100可以触发警报器160。在另一实施例中，当检测到呼吸速率差异时，装置100可以触发警报器160。在一些实施例中，装置100可以具有针对特有的情况(在本文中称为警报条件)而触发的多个警报。

在许多实施例中，多个警报条件可以同时出现。在一些实施例中，特有的警报器160可以触发以指示警报条件的特定组合。例如，特有的彩色光可以用作视觉警报以指示特定的一组警报条件。在其它实施例中，可以采用混合的警报类型(例如，视觉，听觉和基于消息的)。例如，所有警报条件都可以触发单一的听觉警报，但是特有的基于消息的警报可以显示在装置100的显示器140上以指示一个或多个触发警报条件。本文考虑了警报类型的各种组合，并且在不脱离本公开的范围的情况下可以采用各种警报类型。

在一些实施例中，装置100进一步包含至少一个内部传感器180。在许多实施例中，该至少一个内部传感器180位于装置100的壳体302(参见图3)下方，以更精确地检测装置100的组件的各种状况。在某些实施例中，该至少一个内部传感器180中的一个或多个可以集成到主流动路径110和旁路流动路径120中的一者或两者中，以检测流动通过装置100的医用氧气的状况或质量。在一些实施例中，该至少一个内部传感器180可以包括但不限于湿度传感器或压力传感器。例如，湿度传感器可以检测装置100内的湿度何时超过预定基线容限，并且在一些实施例中，可以触发警报器160(经由湿度警报条件)和/或建立系统错误的旁路标准。在某些实施例中，内部湿度增加可以指示装置100的故障。在另一实例中，压力传感器可以检测装置100内的空气压力水平何时超过预定基线容限，并且在一些实施例中，可以触发警报器160(经由压力警报条件)和/或建立系统错误的旁路标准。在某些实施例中，内部压力增加可以指示主流动路径110和旁路流动路径120中的一者或两者的泄漏或故障。在另一实施例中，压力传感器可以检测主流动路径和旁路流动路径中的一者或两者内的气体压力，并且当气体压力下降到预定基线以下时，该压力传感器可以触发警报器160和/或建立系统错误的旁路标准，指示装置100中的泄漏或故障或进入气体供应的耗尽。

在一些实施例中，装置100可以与至少一个外部电子患者记录数据库190通信。患者记录数据库190可以存储在外部计算机或计算系统(例如，云计算系统)上，并且数据库190可以存储关于装置100的用户或患者的各种医疗信息。在一些实施例中，装置100可以适于检索相关的用户信息以用于施用自动化气体疗法，如本文所述。该用户信息可以包括但不限于履历/人口统计信息、过去和/或目前的诊断、过去和/或目前的药物治疗、医疗测试分数等。在进一步的实施例中，装置100可以适于将信息写入数据库190。在各个实施例中，各种信息可以被写入数据库190。在一些实施例中，装置100写入由至少一个生理传感器170记录的测量的生理参数的至少一个子集。在一些实施例中，装置100写入事件历史，该事件历史包含警报器160的任何触发、旁路标准或用户输入的变化的时间戳日志。在一些实施例中，装置100写入预测的氧气饱和度水平的时间戳日志(如本文所述，参见下文)。在一些实施例中，数据库190是电子健康记录数据库。在其它实施例中，数据库190是电子医疗记录数据库。在进一步的实施例中，数据库190是个人健康记录数据库。为了快速识别和检索相关患者信息，装置100可以进一步包含光学扫描仪(未示出)，诸如识别数据库190中的患者记录的能够读取关于患者本人的适当代码(例如由医院提供的腕带)的条形码或QR码扫描仪。

图2描绘了集成到较大的医院信息系统200中并与之通信的用于管理气体疗法的装置100。在许多实施例中，装置100可以与多个生理传感器170、171和172以及与用户移动装置210通信。在一些实施例中，用户移动装置210(例如，平板电脑、蜂窝装置、智能手表等)可以用于向装置100呈递用户输入(例如，目标氧气饱和度水平等)。在进一步的实施例中，装置100和用户移动装置210可以与一个或多个用户移动传感器212和214通信。在许多实施例中，这些用户移动传感器212和214是由患者佩戴的第三方生理传感器，有时集成到用户移动装置210中(例如，患者的智能手表上的电极)。在其它实施例中，用户移动传感器212和214是与用户移动装置210在物理上不同的装置。在各个实施例中，这些用户移动传感器212和214可以包括但不限于SpO2传感器、EtCO2传感器、加速度计、麦克风、心率监测器、背压监测器、SpO2波形监测器、EKG或其组合。装置100可以直接或经由用户移动装置210与这些一个或多个用户移动传感器212和214通信，以扩展可用的生理传感器的总数。

在各个实施例中，装置100还与如本文描述的电子患者记录的数据库190通信。此外，在其中装置100存在于医院中的实施例中，装置100可以与医院管理网络192通信。在各个实施例中，医院管理网络192包含维持患者位置和状态的逻辑记录的一个或多个计算机。通过与医院管理网络192通信，装置100可以向健康护理提供者(例如，医生、护士等)呈现测量的生理参数，以及从健康护理提供者接收用户输入(例如，目标氧气饱和度水平)，而无需健康护理提供者亲自在装置100处呈现。可以采用各种网络协议来维持装置100和生理传感器170、171和172之间、用户移动装置210和其一个或多个用户移动传感器212和214之间、数据库190和医院管理网络192之间的通信，该各种网络协议包括但不限于有线因特网协议、无线因特网协议(Wi-Fi)、蜂窝网络、蓝牙和本领域技术人员所了解的任何其它通信协议。

图3描绘了用于向患者施用气体疗法的装置100的一个实施例的外部视图。在该图中，主流动路径110和旁路流动路径120的许多内部组件被壳体302遮蔽，然而，在该实施例中可以看到气体吸入阀102、气体输出连接器104和流量计106。手动流率调整器122也是可以看到的，并且充分地位于壳体302的外部，以允许用户容易地调整其物理控制。装置100还呈现显示示范性图形用户界面(GUI)320的任选的显示器140。在图2的实施例中，显示器140和输入/输出装置150被集成为以触摸屏形式存在的一个元件。装置100还可以包含可接入电源开关310和旁路开关135。在一些实施例中，装置100不包括显示器140，使得显示器在便携式装置或其它计算装置上。在此类实施例中，来自装置100的数据被无线地或经由有线连接传输到便携式装置或计算装置。

图4A至4C、图5A至5D和图6描绘了在各个实施例中可以在装置或便携式装置的显示器140上显示的各种示范性图形用户界面(GUI)。在图4A至4C、图5A至5D和图6的实施例中，GUI适于在触摸屏显示器上显示。在缺少触摸屏的其它实施例中，GUI可以修改为或适于其它更方便的方式来接收用户输入。在一些实施例中，附加的示例性GUI可以包括用于输入患者信息的那些。

图4A描绘了装置100的示范性“主页屏幕”410，该主页屏幕呈现了一系列可由用户选择的使装置100能够在各种模式下操作的模式按钮412。在一些实施例中，模式按钮412可以包括如本文描述的“固定流量”模式、“自动控制”模式和“断绝”模式。在替代实施例中，可以显示其它模式。主页屏幕410还可以包括紧急旁路按钮元件414，该紧急旁路按钮元件可以输入如本文描述的旁路标准。各个实施例中的许多GUI可以包括紧急旁路按钮元件414，以在所有时间向用户提供对该功能的方便访问。

图4B描绘了当装置100在第二操作条件下操作时(即，当医用气体正被递送通过旁路流动路径120时)显示的示例性GUI 420。GUI 420可以提供指示装置100正在第二操作条件下操作的明确消息422。可以存在一个或多个导航按钮424以使用户返回到其它GUI，诸如图4A的主页屏幕GUI实例。在一些实施例中，选择一个或多个导航按钮424可以将装置100复位到第一操作条件。在其它实施例中，可以要求用户切换紧急旁路按钮(未示出)，诸如机械紧急旁路开关，以便使装置100返回到第一操作条件。

图4C示出了当装置处于“固定流量模式”时显示的示例性GUI 430。如本文所使用的，当装置100处于“固定流量模式”时，装置100简单地以由用户输入确定的静态流率向患者施用医用气体流。在许多实施例中，如本文描述的第一操作条件和第二操作条件可以在固定流量模式期间应用。用于固定流量模式的示例性GUI 430可以包含当前流率432的显示以及用于增加或降低流率的可选择的元件433a和433b。在各个实施例中，GUI 430还可以包括当前测量的生理参数434。在图4C的实施例中，GUI 430包括测量的SpO2以及测量的心率，但是其它生理参数可以显示在替代实施例中。GUI 430还可以包括至少一个导航按钮436，当被选择时，该导航按钮将用户引导到另一GUI，诸如图4A的主页屏幕GUI。在一些实施例中，当导航按钮436被选择时，装置100终止固定流量模式。在其它实施例中，装置100将维持固定流量模式直到引发另一操作模式。在许多实施例中，GUI 430包括紧急旁路按钮元件438，该紧急旁路按钮元件可以向如本文描述的装置100输入旁路标准。在许多实施例中，紧急旁路按钮元件438的选择会将用户引导到另一GUI，诸如图4B的GUI。

图5A至5D描绘了当在“自动控制”模式下操作时显示的一系列示例性GUI。在各个实施例中，示范性GUI可以在不脱离本公开的范围的情况下以各种子集或顺序显示。在一些实施例中，在选择自动控制模式时(例如，诸如在图4A的主页屏幕GUI上)，将提示用户目标和/或最小氧气饱和度水平。在图5A中，示例性GUI 510请求用户输入目标氧气饱和度水平。除了用于增加或降低目标氧气饱和度水平值512的可选择的元件513a和513b之外，还可以显示目标氧气饱和度水平值512。可存在至少一个导航按钮514以在被选择时将用户引导到其它GUI。在其它实施例中，类似于图5A的GUI的GUI可以用于输入最小氧气饱和度水平。

在图5B中，示例性GUI 520请求用户确认备份流率(即，在次级操作条件期间由手动流率调整器确定的流率)。备份流率值522可以与指导用户确认手动流率调整器上的值的消息524一起呈现在GUI 520上。在一些实施例中，可以显示附加或替代消息524。在许多实施例中，可选择的启动按钮526可以如本文所述引发医用气体朝患者自动流动。在许多实施例中，启动按钮526的选择会将用户引导到附加的GUI，诸如图5C或5D的自动控制模式GUI。至少一个导航按钮528可以将用户引导到其它GUI。

图5C示出了在如本文描述的自动控制模式的操作期间显示的GUI 530的一个实例。GUI 530可以包含在有或没有用于增加或降低目标SpO2值532、一个或多个测量的值534的可选择的元件、紧急旁路按钮元件538和至少一个导航按钮536的情况下的目标SpO2值532。在图5C的实施例中，所显示的测的量值534包括当前气体流率，以及测量的氧气饱和度水平和心率的生理参数。在替代实施例中，可以显示其它测量值534。至少一个导航按钮536可以将用户引导到其它GUI。在一些实施例中，GUI 530可以包含“显示图表”按钮537，该“显示图表”按钮可以将用户引导到显示某些值的图表的另一GUI，诸如图5D的GUI。

图5D示出了在如本文描述的自动控制模式的操作期间显示的GUI 540的一个实例。类似于图5C的实例，GUI 540可以包含显示的目标氧气饱和度水平542、测量值544的显示、紧急旁路按钮元件548和至少一个导航按钮546。在许多实施例中，GUI 540进一步包含显示各种值(例如，测量的氧气饱和度水平、流率、最小氧气饱和度水平等)的图表541。在许多实施例中，这些值随时间绘制。在一些实施例中，GUI 540进一步包含“生成报告”按钮543，该“生成报告”按钮指导装置100将包含这些值的至少一个子集的治疗概要记录和/或传输到患者医疗记录数据库(诸如图1的数据库190)。在一些实施例中，该治疗概要包含风险分层分析。

图6描绘了在装置的“断绝”模式期间显示的示例性GUI 600。如本文所描述的，装置100的“断绝”模式或“自动断绝”允许目标氧气饱和度水平或流率中的至少一者缓慢降低以引入无辅助生理水平。在该操作期间，示例性GUI 600可以包含在有或没有用于增加或降低最小氧气饱和度水平、一个或多个显示值604的可选择的元件、至少一个导航按钮606、图表601和紧急旁路按钮元件608的情况下的最小氧气饱和度水平602。在一些实施例中，至少一个导航按钮606可以包括将装置转换到如本文描述的固定流量模式的按钮。在一些实施例中，GUI 600可以包括“生成报告”按钮603，该“生成报告”按钮指导装置100将包括这些值的至少一个子集的治疗概要记录和/或传输到患者医疗记录数据库(诸如图1的数据库190)。在一些实施例中，该治疗概要包含风险分层分析。

方法

如图7所示，一个实施例的用于向患者递送氧气疗法的方法700包括：在框S702中提供用于递送氧气疗法的装置；在框S704中接收目标氧气饱和度水平；在任选的框S706中任选地接收最小氧气饱和度水平；在框S708中接收至少一个测量的生理参数；在框S710中分析该至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平；用流量控制器调整第一流率以使预测的氧气饱和度水平在目标氧气饱和度水平的阈值内S712，在任选的框S714中任选地将测量的氧气饱和度水平与最小氧气饱和度水平进行比较，以及在框S716中当测量的氧气饱和度水平小于最小氧气饱和度水平时任选地触发警报器。该方法用作向患者递送气体疗法。在一些实施例中，该方法用作根据患者的需要向患者自动地递送适应性气体疗法。

在框S702处，方法700包括向患者提供用于递送氧气疗法的装置。在许多实施例中，该装置包含气体吸入阀、将该气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，该主流动路径包含被配置成调整通过主流动路径的第一流率的流量控制器，以及至少一个生理传感器。在各个实施例中，该至少一个生理传感器可以包括但不限于SpO2传感器、EtCO2传感器、加速度计、麦克风、心率监测器、背压监测器、SpO2波形监测器和EKG。在一些实施例中，该装置进一步包含警报器。在进一步的实施例中，该装置是图1至3的装置。

在框S704处，方法700包括接收目标氧气饱和度水平。该目标氧气饱和度水平可以是方法700通过施用气体疗法在患者中维持的期望的氧气饱和度水平。在许多实施例中，在装置处接收目标氧气饱和度水平。在一些实施例中，目标氧气饱和度水平由用户经由显示器辅助的输入/输出装置的输入来接收。在一些实施例中，用户输入指定患者期望的精确目标氧气饱和度水平。在其它实施例中，用户输入表示关于患者的各种履历、人口统计和/或医疗信息，目标氧气饱和度水平根据其来计算。在又进一步的实施例中，相关的用户履历、人口统计和/或医疗信息从如本文描述的患者医疗记录的数据库中检索。

在任选的框S706处，方法700任选地包括接收最小氧气饱和度水平。最小氧气饱和度水平可以是允许方法700通过施用气体疗法在患者中维持的最低氧气饱和度水平。在许多实施例中，在装置处接收最小氧气饱和度水平。在一些实施例中，最小氧气饱和度水平由用户经由显示器辅助的输入/输出装置的输入来接收。

在框S708处，方法700包括接收至少一个测量的生理参数。在各个实施例中，该至少一个测量的生理参数可以包括但不限于氧气饱和度水平、氧气饱和度水平的变化速率、EtCO2水平、EtCO2水平的变化速率、呼吸速率、呼吸速率的变化速率、心率、心率的变化速率、患者的运动、患者的活动水平、患者呼吸的音频信号、循环背压、胸部起伏监测或其组合。在许多实施例中，该至少一个测量的生理参数由装置的至少一个生理传感器收集。

在不同的实施例中，可以以各种速度接收表示该至少一个测量的生理参数的数据。在一些实施例中，可以约每分钟一次至约每半秒一次地接收表示该至少一个测量的生理参数的数据。在其它实施例中，可以约每三十秒一次至约每半秒一次地接收表示该至少一个测量的生理参数的数据。在进一步的实施例中，可以约每五秒一次至约每半秒一次地接收表示该至少一个测量的生理参数的数据。在又进一步的实施例中，可以约每秒一次至约每半秒一次地接收表示该至少一个测量的生理参数的数据。在附加的实施例中，可以约每分钟一次、约每三十秒一次、约每五秒一次、约每秒一次、约每半秒一次地接收表示该至少一个测量的生理参数的数据，并且和生理传感器能够进行记录一样快，这对于许多传感器来说是相当于每秒发生多次的“实时”更新。在接收多于一个测量的生理参数的进一步的实施例中，可以以相同或不同的速率接收表示每个生理参数的数据。

在框S710处，方法700包括分析该至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平。当患者的病状改变时(如表示测量的生理参数的接收到的数据和信号中所表示的)，患者对医用氧气的即刻需要可以相应地改变，并且当前流率可能不足或过多。在一些情况下，如由加速度计所记录的活动水平所表示的身体活动增加可以指示对医用氧气的即刻需要增加，因为患者更快速地消耗当前存储在其血液中的氧气。相反，在一些实施例中，患者呼吸速率的细微变化可以指示新的基线氧气消耗量，在该新的基线氧气消耗量下，医用氧气的当前流率不必要地充足并因此造成浪费。

在一些实施例中，分析包含从接收到的测量的生理参数的传感器信号中提取一个或多个特征。例如，该一个或多个特征可以包括信号的幅度、复杂度、信号的周期性、开始速率、衰减速率、斜率等。该一个或多个特征可以用于确定或计算在第一时间窗口处或期间的患者的预测的氧气饱和度水平。在一些实施例中，分析可以进一步包括伪影去除，例如从呼吸信号或速率中去除患者运动伪影。在一些实施例中，分析可以包括为给定的测量的生理参数生成基线生理参数值，并且将稍后时间的至少一个测量的生理参数与基线生理参数进行比较以确定例如变化速率。在其它实施例中，分析可以包括关联多个测量的生理参数以确定或计算在第一时间窗口处或期间的患者的预测的氧气饱和度水平。

在许多实施例中，第一时间窗口是方法700考虑预测的氧气饱和度水平的将来预计时间点。在一些实施例中，第一时间窗口为约1秒至约2.5小时、约1秒至约1小时、约1分钟至约1小时、约1分钟至约10分钟、1分钟至约5分钟、约5分钟至约1小时；为约5分钟至约30分钟。在一些实施例中，同时考虑并维持多个预计时间点。

在一些实施例中，分析该至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平可以包括分析患者的毛细血管氧气饱和度。例如，可以从在第一时间窗口之前和/或期间捕获数据的氧气传感器(例如，脉搏血氧计)接收氧气饱和度数据。在一些实施例中，可以存储氧气数据以用于将来的比较、计算和/或分析。在一些实施例中，所存储的氧气数据可以作为与对应于在先前时间窗口(例如，第一时间窗口)期间进行的测量的数据相关联的分析的输入来提供。

在一些实施例中，测量的生理数据可以是毛细血管氧气饱和度数据。此类数据可以包括与测量的生理参数(例如，测量的毛细血管氧气饱和度数据)相关联的患者特异性历史值(和/或历史趋势)。患者特异性历史值可以包括或以其它方式对应于历史氧气饱和度范围、历史氧气饱和度波动度、历史氧气饱和度响应性、历史上实现和/或维持目标氧气饱和度水平所需的氧气补充量、历史上实现和/或维持目标氧气饱和度水平所需的氧气补充量随时间的变化、历史上实现和/或维持与一个或多个生命体征(例如呼吸速率、心率等)成比例的目标氧气饱和度水平所需的氧气补充量，和/或其任何组合。在一些实施例中，该分析可以进一步包括执行分析以评估先前的氧气疗法。可以使用所收集的数据来执行波形分析以确定该数据是否具有高于预定义的数据质量阈值的质量。

在一些实施例中，该分析可以进一步包括使用加速度计传感器或其它活动监测器来分析患者的运动(例如，活动)，该加速度计传感器或其它活动监测器随时间测量运动且将活动分类并且将此类运动存储为活动数据。此类活动数据可以由施用氧气疗法的装置接收。活动数据可以包括对应于患者活动水平的连续跟踪的活动数据或跟踪的活动数据的窗口。该分析可以包括将接收到的活动数据与后续氧气需求变化相关联。该相关性可以用于确定患者的治疗和患者的响应之间的关系。该相关性和/或关系确定可以用于开始、调整或结束患者的氧气治疗。

在一些实施例中，测量的生理数据可以是心电描记数据。生理数据的分析可以包括评估与患者相关联的心电描记数据。例如，一个或多个电极传感器可以放置在患者身上以测量心电图(ECG)信号来监测、跟踪和/或存储心脏节律/活动信号。或者，心电描记数据可以从现有的数据捕获源馈送到该装置。该分析可以包括确定ECG信号(例如，心率)中的变化与后续度量变化(包括毛细血管氧气饱和度和随时间的氧气疗法需求量)之间的相关性和/或关系。在一些实施例中，该分析可以包括确定所提供的补充氧气的量和对补充氧气的心率响应性之间的相关性和/或关系。该相关性和/或关系确定可以用于开始、调整或结束患者的氧气治疗。

在一些实施例中，测量的生理数据可以是呼气末二氧化碳(ETCO2)监测数据(例如二氧化碳测定数据)。例如，患者可以通过管接收氧气。在管内或连接到该管，可以安装二氧化碳传感器以评估从患者呼出气流中吸入的气体样品。可以分析该气体样品以测量二氧化碳产生和清除(例如，通风)。该分析可以包括确定气体样品和提供给患者的氧气水平之间的相关性和/或关系。该相关性和/或关系确定可以用于开始、调整或结束患者的氧气治疗。

在非限制性实例中，毛细血管饱和度数据可以由该至少一个生理传感器(例如，脉搏血氧计、检测患者呼吸的音频信号的麦克风、以及测量患者胸壁运动的加速度计、氧气传感器、二氧化碳传感器、测量心电图信号的一个或多个电极，和/或其任何组合)接收。可以使用一个或多个预定义的质量阈值来验证数据的质量。在确定该数据的至少一部分超过该一个或多个预定义的质量阈值后，可以将该数据的超过该一个或多个质量阈值的该部分与预定义的目标数据集进行比较。该目标数据集可以涉及目标氧合方案、目标氧气饱和度水平、目标心率、目标二氧化碳水平、目标呼吸速率或其任何组合。该分析可以进一步包括验证呼吸速率，以确保在没有器械错误、操作者错误等的情况下正在向患者递送和施用氧气疗法。在一些实施例中，还可以评估辅助数据(例如，心率、呼气末CO2、活动监测器、呼吸速率等)，以基于特定患者的历史值和/或历史趋势来确定在没有治疗变化的情况下当前毛细血管饱和度点将偏离当前值的可能性。该分析可以进一步包括确定预测的氧气饱和度值并将该预测的氧气饱和度值与目标氧气饱和度值进行比较。此外，可以测量和/或验证当前氧气流率。响应于确定患者的当前氧气流率不在目标氧气流率的预定义的阈值量内，可以基于预测的氧气饱和度值(例如，正值或负值)和当前氧气流率来确定新的(例如，更新的)目标氧气流率。然后可以调整当前流率以满足新的目标氧气流率。然后可以通过测量新的当前氧气流率来验证新的目标氧气流率。

在框S712处，方法700包括用流量控制器调整第一流率以使预测的氧气饱和度水平在目标氧气饱和度水平的阈值内。在一些实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约5％至约0.5％。在其它实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约2.5％至约0.5％。在进一步的实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约1％至约0.5％。在一些实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约5％。在其它实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约2.5％。在进一步的实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约1％。在又进一步的实施例中，阈值为目标氧气饱和度水平的约0.5％。在附加的实施例中，阈值小于目标氧气饱和度水平的约0.5％。

在许多实施例中，框S708、S710和S712可以在如由用户输入确定的气体疗法的持续时间内连续重复。在各个实施例中，上述框可以约每分钟重复一次至约每半秒重复一次。在其它实施例中，它们可以约每三十秒重复一次至约每半秒重复一次。在进一步的实施例中，它们可以约每五秒重复一次至约每半秒重复一次。在又进一步的实施例中，它们可以约每秒重复一次至约每半秒重复一次。在附加的实施例中，它们可以约每分钟重复一次、约每三十秒重复一次、约每五秒重复一次、约每秒重复一次、约每半秒重复一次，或者能够与装置的处理器一样快，这对于现代计算装置来说是每秒许多次并且相当于“实时”更新。

在任选的步骤S714处，方法700任选地包括将测量的氧气饱和度水平(如从诸如SpO2传感器的生理传感器接收到的)与最小氧气饱和度水平进行比较。在氧气疗法期间可以连续重复该框。在各个实施例中，上述框可以约每分钟重复一次至约每半秒重复一次。在其它实施例中，其可以约每三十秒重复一次至约每半秒重复一次。在进一步的实施例中，其可以约每五秒重复一次至约每半秒重复一次。在又进一步的实施例中，其可以约每秒重复一次至约每半秒重复一次。在附加的实施例中，其可以约每分钟重复一次、约每三十秒重复一次、约每五秒重复一次、约每秒重复一次、约每半秒重复一次，或者能够与装置的处理器和生理传感器一样快，这对于现代计算装置来说是每秒许多次并且相当于“实时”更新。

在任选的框S716处，方法700包括当测量的氧气饱和度水平小于最小氧气饱和度水平时触发警报器。于是警报器警示用户(例如，患者或健康护理提供者)患者的氧气饱和度水平已经滑过输入的最小氧气饱和度水平并且需要进一步的帮助和护理。

在一些实施例中，当患者不再需要氧气疗法时，缓慢地使其断绝补充氧气可能是有利的。在这些实施例中，方法700可以任选地进一步包含在第二时间窗口内降低目标氧气饱和度水平或流率中的至少一者以引入无辅助生理氧气饱和度水平的步骤。在许多实施例中，通过单独调整目标氧气饱和度水平，方法700将自动地调整第一流率，以便使预测的氧气饱和度水平在如本文描述的新的目标氧气饱和度水平的阈值内。在其它实施例中，一旦已经达到目标氧气饱和度水平，方法700可以进一步降低流率，以进一步促进氧气的无辅助生理摄取。在许多这些实施例中，如果有必要将患者维持在预先确定的最小氧气饱和度水平或高于预先确定的最小氧气饱和度水平，方法700可以再次增加流率。该过程可以被认为是“自动断绝”或“断绝模式”过程。在许多实施例中，各种警报条件可以在自动断绝过程期间触发警报器。在一些实施例中，存在自动断绝过程特有的警报条件。

在一些实施例中，第二时间窗口可以为从约二十四小时至约五分钟。在其它实施例中，第二时间窗口可以为从约二十四小时至约十分钟。在其它实施例中，第二时间窗口可以为从约二十四小时至约十五分钟。在进一步的实施例中，第二时间窗口可以为约二十四小时至约三小时。在又进一步的实施例中，第二时间窗口可以为从约十二小时至约三小时。在附加的实施例中，第二时间窗口可以为约十二小时至约六小时。在又附加的实施例中，第二时间窗口可以为约六小时至约三小时。在一些实施例中，第二时间窗口可以为约三小时至约五分钟。在其它实施例中，第二时间窗口可以为从约一小时至约五分钟。在进一步的实施例中，第二时间窗口可以为从约三十分钟至约五分钟。在又进一步的实施例中，第二时间窗口可以为约十五分钟。

优选实施例及其变体的系统和方法可以至少部分地体现和/或实施为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。该指令优选地由计算机可执行组件执行，该计算机可执行组件优选地与系统和装置上的处理器的一个或多个部分集成。计算机可读介质可以存储在任何合适的计算机可读介质上，诸如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学装置(例如CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适的装置。计算机可执行组件优选地是通用或专用处理器，但是任何合适的专用硬件或硬件/固件组合可以替代地或附加地执行指令。

如在说明书和权利要求书中所使用的，单数形式“一个/一种(a/an)”和“所述(the)”包括单数提及物和复数提及物两者，除非上下文另外明确指示。例如，术语“传感器”可以包括并且设想其包括多个传感器。有时，权利要求和公开内容可以包括诸如“多个”、“一个或多个”或“至少一个”的术语；然而，此类术语不存在并不意味着并且也不应被解释为意味着没有构想过多个。

当在数字标识或范围(例如，以定义长度或压力)之前使用时，术语“约”或“大约”指示可以变化(+)或(-)5％、1％或0.1％的近似值。本文提供的所有数值范围包括所叙述的开始值和结束值。术语“基本上”指示大部分(即大于50％)或基本全部的装置、物质或组合物。

如本文所使用的，术语“包含(comprising)”或“包含(comprises)”旨在意味着装置、系统和方法包括所列举的元件，并且可以附加地包括任何其它元件。“基本由……组成”应意味着装置、系统和方法包括所列举的元件，并且排除对用于所述目的的组合具有重要意义的其它元件。因此，基本由如本文所限定的元件组成的系统或方法不排除不会实质上影响所要求保护的公开内容的基本和新颖特征的其它材料、特征或步骤。“由……组成”应意味着装置、系统和方法包括所列举的元件，并且排除除了不重要或无关紧要的元件或步骤之外的任何内容。由这些过渡术语中的每一个限定的实施例都落在本公开的范围内。

本文包括的实例和说明通过说明而非限制的方式示出了可以在其中实践主题的具体实施例。可以利用其它实施例并从中导出其它实施例，从而使得可以在不脱离本公开的范围的情况下做出结构和逻辑替代和变化。本文中可以单独地或共同地通过术语“发明”提及本发明主题的此类实施例，这仅仅是为了方便起见，并且在实际上公开了多于一个发明或发明概念的情况下不旨在有意将本申请的范围限制于任何单个发明或发明概念。因此，尽管本文已经对具体实施例进行了说明和描述，但是任何适于实现相同目的的布置都可以替代所示的特定实施例。本公开旨在覆盖各个实施例的任何和所有修改或变化。在阅读以上说明书后，以上实施例的组合以及本文未具体描述的其它实施例对本领域技术人员将是明显的。

Claims (50)

1.一种用于向患者施用氧气疗法的装置，所述装置包含：

气体吸入阀；

将所述气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，所述主流动路径包含被配置成调整通过所述主流动路径的第一流率的流量控制器，其中所述流量控制器与处理器和存储器进行电子通信；

通信地耦合到所述处理器的至少一个生理传感器；

其中所述存储器存储机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行包含以下步骤的方法：

接收目标氧气饱和度水平；

从所述至少一个生理传感器接收至少一个测量的生理参数；

分析所述至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平；以及

基于所述至少一个生理参数的所述分析，用所述流量控制器调整所述第一流率以使所述预测的氧气饱和度水平在所述目标氧气饱和度水平的阈值内。

2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含：

将所述气体吸入阀连接到所述气体输出连接器的旁路流动路径，其中所述旁路流动路径包含手动流率调整器。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述手动流率调整器是气体调节器。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述主流动路径和所述旁路流动路径包含流量计。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述流量计是索尔佩管流量计。

6.根据权利要求2所述的装置，其中所述主流动路径和所述旁路流动路径包含共有的流量计，并且其中所述主流动路径和所述旁路流动路径在所述共有的流量计的上游合并。

7.根据权利要求2所述的装置，其中所述装置被配置成在第一操作条件下通过所述主流动路径递送气体并在第二操作条件下通过所述旁路流动路径递送气体，其中所述装置被配置成当检测到或输入了旁路标准时从所述第一操作条件改变到所述第二操作条件。

8.根据权利要求7所述的装置，其进一步包含旁路开关，其中所述旁路标准选自由以下组成的组：装置电源断开、系统错误或用户选择紧急旁路开关。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述装置被配置成通过用户输入从所述第二操作条件改变到所述第一操作条件。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述氧气吸入阀是电磁阀。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述阈值为所述目标氧气饱和度水平的约5％至约0.5％。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述阈值为所述目标氧气饱和度水平的约0.5％。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个生理传感器选自由以下组成的组：SpO2传感器、EtCO2传感器、加速度计、压力传感器、麦克风、心率监测器、背压监测器、SpO2波形监测器和EKG。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个测量的生理参数选自由以下组成的组：氧气饱和度水平、氧气饱和度水平的变化速率、EtCO2水平、EtCO2水平的变化速率、呼吸速率、呼吸速率的变化速率、心率、心率的变化速率、所述患者的运动、所述患者的活动水平、患者呼吸的音频信号、循环背压和胸部起伏监测。

15.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含至少一个内部传感器。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述至少一个内部传感器是湿度传感器和压力传感器。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一时间窗口为约1秒至约5小时。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一时间窗口为约1秒至约2.5小时。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述第一时间窗口为约1秒至约1小时。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述第一时间窗口为约1分钟至约1小时。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述第一时间窗口为约1分钟至约10分钟。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述第一时间窗口为约1分钟至约5分钟。

23.根据权利要求20所述的装置，其中所述第一时间窗口为约5分钟至约1小时。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述第一时间窗口为约5分钟至约30分钟。

25.根据权利要求1所述的装置，其中接收最小氧气饱和度水平进一步包含接收所述最小氧气饱和度水平的用户输入。

26.根据权利要求1所述的装置，其中接收所述目标氧气饱和度水平进一步包含接收所述目标氧气饱和度水平的用户输入。

27.根据权利要求1所述的装置，其中接收所述目标氧气饱和度水平进一步包含：

接收一个或多个用户输入；以及

基于所述一个或多个用户输入来确定所述目标氧气饱和度水平。

28.根据权利要求1所述的装置，其中由处理器执行的所述方法进一步包含将所述目标氧气饱和度水平或第一流率中的至少一者在第二时间窗口内降低到无辅助生理水平。

29.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包含警报器，其中所述至少一个测量的生理参数包含测量的氧气饱和度水平，并且其中所述方法进一步包含：

将所述测量的氧气饱和度水平与最小氧气饱和度水平进行比较；以及

当所述测量的氧气饱和度水平小于所述最小氧气饱和度时触发所述警报器。

30.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包含警报器，并且其中所述方法进一步包含：

用至少一个与使用相关的传感器测量第一呼吸速率；

用至少一个与使用无关的传感器测量第二呼吸速率；以及

将所述第一呼吸速率与所述第二呼吸速率进行比较；

其中当所述第一呼吸速率和所述第二呼吸速率不在呼吸比较阈值内时，触发警报器或指令条件中的至少一者。

31.一种用于向患者施用氧气疗法的装置，所述装置包含：

气体吸入阀；

将所述气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，所述主流动路径包含被配置成调整通过所述主流动路径的第一流率的流量控制器，其中所述流量控制器与处理器和存储器进行电子通信；

将所述气体吸入阀连接到所述气体输出连接器的旁路流动路径，其中所述旁路流动路径包含手动流率调整器；

与所述流量控制器和所述手动流率调整器进行流体连通并位于所述流量控制器和所述手动流率调整器的下游的至少一个流量计；

通信地耦合到所述处理器的至少一个生理传感器；

至少一个警报器；

其中所述处理器和存储器存储机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行包含以下步骤的方法：

接收目标氧气饱和度水平；

接收最小氧气饱和度水平；

从所述至少一个生理传感器接收至少一个测量的生理参数，其中所述至少一个测量的生理参数包含测量的氧气饱和度水平；

分析所述至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平；

将所述测量的氧气饱和度水平与所述最小氧气饱和度水平进行比较，并且当所述测量的氧气饱和度水平小于所述最小氧气饱和度时触发所述警报器；以及

基于所述至少一个测量的生理参数的所述分析，用所述流量控制器调整所述第一流率以使所述预测的氧气饱和度水平在所述目标氧气饱和度水平的阈值内；

其中所述装置被配置成在第一操作条件下通过所述主流动路径递送氧气气体；

其中所述装置被配置成在第二操作条件下通过所述旁路流动路径递送氧气气体；并且

其中所述装置被配置成当检测到或输入了紧急标准时从所述第一操作条件改变到所述第二操作条件。

32.一种用于向患者递送氧气疗法的方法，其包含：

提供装置，所述装置包含：

气体吸入阀；

将所述气体吸入阀连接到气体输出连接器的主流动路径，所述主流动路径包含被配置成调整通过所述主流动路径的第一流率的流量控制器；以及

至少一个生理传感器；

接收目标氧气饱和度水平；

从所述至少一个生理传感器接收至少一个测量的生理参数；

分析所述至少一个测量的生理参数以确定患者在第一时间窗口内的预测的氧气饱和度水平；以及

用所述流量控制器调整所述第一流率以使所述预测的氧气饱和度水平在所述目标氧气饱和度水平的阈值内。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述阈值为所述目标氧气饱和度水平的约5％至约0.5％。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述阈值为所述目标氧气饱和度水平的约0.5％。

35.根据权利要求32所述的方法，其中所述目标氧气饱和度水平或第一流率中的至少一者在第二时间窗口内降低到无辅助生理水平。

36.根据权利要求32所述的方法，其中所述至少一个生理传感器选自由以下组成的组：SpO2传感器、EtCO2传感器、加速度计、压力传感器、麦克风、心率监测器、背压监测器、SpO2波形监测器和EKG。

37.根据权利要求32所述的方法，其中所述至少一个测量的生理参数选自由以下组成的组：氧气饱和度水平、氧气饱和度水平的变化速率、EtCO2水平、EtCO2水平的变化速率、呼吸速率、呼吸速率的变化速率、心率、心率的变化速率、所述患者的运动、所述患者的活动水平、患者呼吸的音频信号、循环背压和胸部起伏监测。

38.根据权利要求32所述的方法，其中所述装置进一步包含警报器，其中所述至少一个生理参数包含测量的氧气饱和度水平，并且其中所述方法进一步包含：

接收最小氧气饱和度水平；

将所述测量的氧气饱和度水平与所述最小氧气饱和度水平进行比较；以及

当所述测量的氧气饱和度水平小于所述最小氧气饱和度时触发所述警报器。

39.根据权利要求32所述的方法，其中所述第一时间窗口为约1秒至约5小时。

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述第一时间窗口为约1秒至约2.5小时。

41.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一时间窗口为约1秒至约1小时。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述第一时间窗口为约1分钟至约1小时。

43.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一时间窗口为约1分钟至约10分钟。

44.根据权利要求43所述的方法，其中所述第一时间窗口为约1分钟至约5分钟。

45.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一时间窗口为约5分钟至约1小时。

46.根据权利要求45所述的方法，其中所述第一时间窗口为约5分钟至约30分钟。

47.根据权利要求32所述的方法，其中接收所述目标氧气饱和度水平进一步包含接收所述目标氧气饱和度水平的用户输入。

48.根据权利要求32所述的方法，其中接收最小氧气饱和度水平进一步包含接收所述最小氧气饱和度水平的用户输入。

49.根据权利要求32所述的方法，其中接收所述目标氧气饱和度水平进一步包含：

接收一个或多个用户输入；以及

基于所述一个或多个用户输入来确定所述目标氧气饱和度水平。

50.根据权利要求32所述的方法，其中所述装置进一步包含警报器，并且其中所述方法进一步包含：

用至少一个与使用相关的传感器测量第一呼吸速率；

用至少一个与使用无关的传感器测量第二呼吸速率；

将所述第一呼吸速率与所述第二呼吸速率进行比较；以及

其中当所述第一呼吸速率和所述第二呼吸速率不在呼吸比较阈值内时，触发警报器或指令条件中的至少一者。