CN117136084A - 确定呼吸流治疗系统中的吸气和呼气参数 - Google Patents

确定呼吸流治疗系统中的吸气和呼气参数 Download PDF

Info

Publication number
CN117136084A
CN117136084A CN202280023156.4A CN202280023156A CN117136084A CN 117136084 A CN117136084 A CN 117136084A CN 202280023156 A CN202280023156 A CN 202280023156A CN 117136084 A CN117136084 A CN 117136084A
Authority
CN
China
Prior art keywords
respiratory
flow
parameter
data
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280023156.4A
Other languages
English (en)
Inventor
A·K·古利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Original Assignee
Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fisher and Paykel Healthcare Ltd filed Critical Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Publication of CN117136084A publication Critical patent/CN117136084A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022—Control means therefor
    • A61M16/024—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022—Control means therefor
    • A61M16/024—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
    • A61M16/026—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor specially adapted for predicting, e.g. for determining an information representative of a flow limitation during a ventilation cycle by using a root square technique or a regression analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816—Measuring devices for examining respiratory frequency
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0051—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes with alarm devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0057—Pumps therefor
    • A61M16/0066—Blowers or centrifugal pumps
    • A61M16/0069—Blowers or centrifugal pumps the speed thereof being controlled by respiratory parameters, e.g. by inhalation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/04—Tracheal tubes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • A61M16/0666—Nasal cannulas or tubing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1045—Devices for humidifying or heating the inspired gas by using recovered moisture or heat from the expired gas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1075—Preparation of respiratory gases or vapours by influencing the temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/14—Preparation of respiratory gases or vapours by mixing different fluids, one of them being in a liquid phase
    • A61M16/16—Devices to humidify the respiration air
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/04—Tracheal tubes
    • A61M16/0465—Tracheostomy tubes; Devices for performing a tracheostomy; Accessories therefor, e.g. masks, filters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/105—Filters
    • A61M16/106—Filters in a path
    • A61M16/107—Filters in a path in the inspiratory path
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/208—Non-controlled one-way valves, e.g. exhalation, check, pop-off non-rebreathing valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0015—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0027—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure pressure meter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter
    • A61M2016/0033—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter electrical
    • A61M2016/0036—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter electrical in the breathing tube and used in both inspiratory and expiratory phase
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter
    • A61M2016/0033—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter electrical
    • A61M2016/0039—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter electrical in the inspiratory circuit
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1005—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement
    • A61M2016/102—Measuring a parameter of the content of the delivered gas
    • A61M2016/1025—Measuring a parameter of the content of the delivered gas the O2 concentration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2202/00—Special media to be introduced, removed or treated
    • A61M2202/02—Gases
    • A61M2202/0208—Oxygen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/18—General characteristics of the apparatus with alarm
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3334—Measuring or controlling the flow rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3365—Rotational speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3546—Range
    • A61M2205/3553—Range remote, e.g. between patient's home and doctor's office
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3576—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver
    • A61M2205/3584—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver using modem, internet or bluetooth
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3576—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver
    • A61M2205/3592—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver using telemetric means, e.g. radio or optical transmission
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A61M2205/502—User interfaces, e.g. screens or keyboards
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2206/00—Characteristics of a physical parameter; associated device therefor
    • A61M2206/10—Flow characteristics
    • A61M2206/14—Static flow deviators in tubes disturbing laminar flow in tubes, e.g. archimedes screws
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2209/00—Ancillary equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/005—Parameter used as control input for the apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40—Respiratory characteristics
    • A61M2230/42—Rate
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/17—Function evaluation by approximation methods, e.g. inter- or extrapolation, smoothing, least mean square method
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis

Abstract

本披露涉及一种呼吸设备，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗。该设备具有：流发生器，其可操作以产生气体流；以及控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速。控制器被配置成在操作期间：接收指示或表示气体流的流速的流速数据；处理流速数据以从流速数据中提取或产生指示或表示患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；以及处理呼吸数据以计算代表针对患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个呼吸参数比率。

Description

确定呼吸流治疗系统中的吸气和呼气参数
技术领域
本披露涉及用于向患者提供呼吸流治疗的方法和系统。特别地，本披露涉及在患者使用未密封呼吸设备(即，开放式呼吸设备)期间确定一个或多个吸气和/或呼气参数。
背景技术
呼吸辅助设备在各种环境(比如，医院、医疗设施、住院护理或家庭环境)中用于向用户或患者递送气体流。呼吸辅助或呼吸治疗设备(统称为“呼吸设备”或“呼吸装置”)可以用于随气体流来递送补充氧气或其他气体，和/或是用于递送加热和加湿的气体的加湿设备。呼吸设备可以允许对气体流的特性进行调整和控制，这些特性包括流速、温度、气体浓度、湿度、压力等。传感器(比如，流量传感器和/或压力传感器)用于测量气体流的特性。
发明内容
呼吸装置可以监测和确定与患者使用该装置相关的各种参数。参数数据可以告知临床医生患者的健康状况、呼吸装置的使用和/或该患者的呼吸功能的进展。该数据还可以用于改善该呼吸装置本身的功能性。
通过使用呼吸装置的患者的吸气和呼气可能会影响装置中的气体流。这是因为，当患者通过患者接口(比如，面罩或鼻插管)吸气时，对患者接口中的气体流的阻力降低；当患者呼气时，对患者接口中的气体流的阻力增加。一些参数(比如，呼吸速率)是通过监测流动参数信号中由于吸气和呼气所致的变化来确定的。
在密封系统中，这种吸气和呼气相对容易测量。密封系统使用基本上密封的面罩(例如，全面罩或鼻罩)，并且用于提供如CPAP(持续气道正压)治疗或双水平压力治疗的治疗。然而，在未密封系统(比如，经鼻高流量系统)中，由于系统的开放性质，更难以确定患者吸气和呼气。
本披露提供了用于针对使用经由未密封患者接口(例如，鼻插管)递送经鼻高流量治疗的呼吸设备(例如，经鼻高流量设备)的患者来执行气体流参数的分析以确定涉及吸气时间、呼气时间、总呼吸时间的一个或多个呼吸参数估计值或比率的方法和过程。未密封接口的使用使得呼吸设备成为“开放式”呼吸设备，这意味着，由于患者接口的未密封性质所致，在患者接口处存在显著的泄漏。在一种配置中，呼吸参数估计值和/或代表性参数或比率是从在呼吸设备的操作期间确定的被感测或代表性流速信号或流速数据导出的。
呼吸参数估计值、参数和/或比率的确定结果可以被馈送到呼吸设备和/或相关联的患者监测装置的其他控制功能，以数字、图形或其他方式向患者或临床医生显示，用于触发通知和/或警报，和/或用于反馈和/或分析以确定治疗的功效(比如，治疗期间患者的呼吸参数或呼吸功能的短期和长期趋势信息)，或提示临床医生或用户调整治疗参数或设定以改善治疗结果。
当患者接口是非密封装置(比如，经鼻高流量治疗中的鼻插管)或经由未密封气管接口来提供气管高流量治疗时，可以使用本文所披露的过程。经鼻高流量和气管高流量统称为“高流量治疗”。
在一个方面，本披露涉及一种呼吸设备，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速，其中，该控制器被配置成在操作期间：接收指示或表示气体流的流速的流速数据；处理流速数据以从流速数据中提取或产生指示或表示患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；以及处理呼吸数据以计算代表针对患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个呼吸参数比率。
在配置中，控制器可以被配置成通过从流速数据中至少去除可归因于流发生器或由流发生器引起的不想要的分量来从流速数据中提取或产生呼吸数据。
在配置中，流发生器可以包括驱动叶轮以产生气体流的马达，并且控制器被配置成通过从流速数据中去除可归因于流发生器的马达或由流发生器的马达引起的不想要的分量来从流速数据中提取或产生呼吸数据。
在配置中，控制器可以进一步被配置成确定流速数据的质量是否适合于供处理以提取或产生呼吸数据，并且使得仅从被确定为适合于供处理的流速数据中提取呼吸数据。
在配置中，控制器可以进一步被配置成处理气体流的参数的数据以去除噪声。在配置中，控制器被配置成去除涉及马达对气体流的参数的作用的噪声。在配置中，控制器被配置成接收关于马达转速的数据，并且如果马达转速低于预设阈值，则弃用气体流的参数。在配置中，控制器被配置成在控制器确定气体流的参数质量不足的情况下弃用气体流的参数。在配置中，气体流的参数质量不足是因为它包括大的瞬态峰值。
在配置中，控制器可以被配置成通过以下方式处理呼吸数据以产生该一个或多个呼吸参数比率：将函数或线拟合到呼吸数据的选定部分、以及至少部分地基于定义该拟合函数或线的一个或多个参数来计算该一个或多个呼吸参数比率。
在配置中，控制器可以被配置成通过以下方式处理呼吸数据以产生该一个或多个呼吸参数比率：将函数或线拟合到呼吸数据的选定部分、至少部分地基于定义拟合函数或线的一个或多个参数来计算呼吸参数值、以及基于呼吸参数值的滚动平均值来确定呼吸参数比率中的一个或多个。
在配置中，呼吸参数值可以是基于定义拟合函数或线的一个或多个参数计算或确定的布尔值或分类值或数据类型。
在配置中，控制器可以被配置成通过以下方式处理呼吸数据以产生该一个或多个呼吸参数比率：基于呼吸参数数据来计算呼吸参数值、以及基于呼吸参数值的滚动平均值来确定呼吸参数比率中的一个或多个。
在配置中，呼吸参数值可以是基于定义拟合函数或线的一个或多个参数计算或确定的布尔值或分类值或数据类型。
在配置中，控制器可以进一步被配置成在确定该一个或多个呼吸参数比率的过程期间应用一个或多个噪声校正和/或噪声清除和/或噪声滤波过程。在配置中，控制器可以基于信噪函数或变量来应用噪声校正和/或噪声清除和/或噪声滤波。
在配置中，控制器可以进一步被配置成确定并产生信号质量指标，该信号质量指标表示或指示所确定的该一个或多个呼吸参数比率的质量。在一种示例配置中，信号质量指标可以基于与呼吸参数比率相关联的方差值来确定或者基于呼吸参数比率来计算。在一种示例配置中，信号质量指标可以基于与呼吸参数比率相关联的标准偏差值来确定或者基于呼吸参数比率来计算。在一种示例配置中，信号质量指标可以基于将所确定的该一个或多个呼吸参数比率与预定的上阈值和/或下阈值进行比较来确定。
在配置中，控制器可以进一步被配置成：接收或计算表示或指示患者的呼吸速率的呼吸速率数据、以及基于最初计算的(多个)主要呼吸参数比率和呼吸速率数据来计算一个或多个附加的呼吸参数比率和/或呼吸参数。
在配置中，所计算的该一个或多个附加的呼吸参数比率可以包括以下呼吸参数中的两个的任何组合或排列之间的任何附加比率：吸气时间、呼气时间和总呼吸时间。
在配置中，所计算的该一个或多个附加的呼吸参数可以包括以下各者中的任何一个或多个：吸气时间、呼气时间和/或总呼吸时间。
在配置中，呼吸速率数据可以从操作性地连接至呼吸设备的装置或传感器来接收或检索。
在配置中，控制器可以被配置成根据从流速数据中提取的呼吸数据来计算呼吸速率数据。
在配置中，控制器可以被配置成至少部分地基于分析或确定呼吸数据中的主频率分量来计算呼吸速率数据。
在配置中，控制器可以被配置成基于所计算的(多个)呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个来实施一个或多个功能。
在配置中，控制器可以被配置成在设备的显示器上显示所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个。
在配置中，控制器可以被配置成以数字方式和/或作为图形、绘图或图表来显示所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个。
在配置中，控制器可以被配置成基于分析所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数来触发警报和/或通知以便显示在呼吸设备上。
在配置中，控制器可以被配置成将趋势分析应用于所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个、以及基于趋势分析和可配置的趋势阈值来触发警报和/或通知以进行显示。
在配置中，控制器可以被配置成基于所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数来修改或更改操作和/或治疗设定。
在配置中，呼吸设备可以被配置成或可操作以经由未密封接口将高流量治疗递送到患者。
在配置中，呼吸设备可以进一步包括被配置成加热和/或加湿气体流的加湿器，并且其中，流发生器和加湿器集成在公共主壳体内或设置在公共主壳体中。
在配置中，流速数据可以是从主壳体中的一个或多个流速传感器接收的。
在配置中，流速数据可以是从一个或多个流速传感器接收的，该一个或多个流速传感器被配置成感测主壳体的流动路径中的气体流的流速。
在另一个方面，本披露涉及一种控制呼吸设备的方法，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速，其中，该方法可由控制器执行或实施并且包括：接收指示或表示气体流的流速的流速数据；处理流速数据以从流速数据中提取或产生指示或表示患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；以及处理呼吸数据以计算代表针对患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个呼吸参数比率。
在另一个方面，本披露涉及一种呼吸设备，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速，其中，该控制器被配置成在操作期间：接收指示或表示气体流的流速的流速数据；处理流速数据以从流速数据中提取或产生指示或表示患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；接收呼吸速率数据或至少部分地基于从流速数据中提取的呼吸数据来计算呼吸速率数据，该呼吸速率数据指示患者的呼吸速率；以及处理呼吸数据和呼吸速率数据以计算指示患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间的一个或多个呼吸参数。
在另一个方面，本披露涉及一种控制呼吸设备的方法，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速，其中，该方法可由控制器执行或实施并且包括：接收指示或表示气体流的流速的流速数据；处理流速数据以从流速数据中提取或产生指示或表示患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；接收呼吸速率数据或至少部分地基于从流速数据中提取的呼吸数据来计算呼吸速率数据，该呼吸速率数据指示患者的呼吸速率；以及处理呼吸数据和呼吸速率数据以计算指示患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间的一个或多个呼吸参数。
在另一个方面，本披露涉及一种呼吸系统，该呼吸系统被配置成向患者递送呼吸治疗，该系统还被配置成提供与患者的呼吸相关的信息，该系统包括：包括控制器的呼吸装置，其中，该控制器被配置成：接收气体流的第一参数的数据或代表装置的部件的性能的数据，该第一参数指示患者的呼吸；基于第一参数的数据来确定表示吸气时间和/或呼气时间的一个或多个呼吸参数、和/或代表以下呼吸参数中的两个的任何组合或排列之间的任何比率的呼吸参数比率：针对患者的呼吸循环的吸气时间、呼气时间和总呼吸时间。
在配置中，第一参数的数据可以包括第一参数的绝对值。
在配置中，第一参数的数据可以包括第一参数的变化。
在配置中，该变化可以通过从第一参数的测量值中减去第一参数的目标值来确定。
在配置中，该变化可以通过从第一参数的测量值中减去第二参数的估计作用来确定。
在一个示例中，第一参数可以是流速。
在一个示例中，第二参数可以是马达转速。
在一个示例中，系统是利用未密封患者接口的非密封系统。未密封患者接口是包括大量泄漏的接口，即，由患者呼出的空气(或气体)在接口周围和/或通过接口自由泄漏。
在配置中，系统可以包括患者接口，其中，该患者接口包括鼻插管或气管造口术接口。鼻插管和气管造口术接口是未密封接口。
在配置中，系统可以被配置成递送经鼻高流量治疗。
在配置中，系统可以包括被配置成对流到患者的气体流进行加湿的加湿器。
在配置中，系统可以包括显示器，该显示器被配置成从控制器的一个或多个处理器接收并显示与所确定的呼吸参数和/或呼吸参数比率相关的信息。
在配置中，控制器可以被配置成：基于第一参数的数据来产生流动参数变化数据；选择流动参数变化数据的一部分；以及至少部分地基于流动参数变化数据的选定部分来产生该一个或多个呼吸参数和/或比率。
在配置中，控制器可以进一步被配置成将一个或多个函数拟合或应用到流动参数变化数据的选定部分、以及至少部分地基于定义该一个或多个拟合函数的一个或多个参数来产生该一个或多个呼吸参数和/或比率。
在配置中，控制器可以被配置成执行最小二乘拟合以将该一个或多个函数拟合到流动参数变化数据的选定部分。
在配置中，由该一个或多个函数产生的曲线可以是直线。
在配置中，由该一个或多个函数产生的曲线可以是水平线。
在配置中，该一个或多个函数可以是代数函数。
在配置中，该一个或多个函数可以是超越函数。
在配置中，该一个或多个函数可以产生最佳拟合线。
在配置中，第一参数可以指示流速或者是流速。
在配置中，流速可以是总流速。
在配置中，流动参数变化数据可以通过从第一参数的测量值中减去第一参数的目标值来产生。
在配置中，控制器可以进一步被配置成接收气体流的第二参数的数据或者代表装置的第二部件的性能的数据，并且其中，流动参数变化数据是通过从第一参数的测量值中减去第二参数的估计作用产生的。
在配置中，第二参数可以指示马达转速或者是马达转速。
在配置中，流动参数变化数据可以通过从第一参数的第二平均值中减去第一参数的第一平均值来产生。
在配置中，第二平均值可以基于第一参数的测量值。
在配置中，第一参数的第一平均值可以通过将持续的滤波器应用于第一参数来确定。
在配置中，流动参数变化数据的该部分可以包括涉及在预定义时间段内的时间段的数据。
在配置中，流动参数变化数据的该部分可以表示时间长度。
在配置中，时间长度可以使得从呼吸参数和/或比率中滤除信号噪声。
在另一个方面，本披露涉及一种呼吸设备，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸设备包括：壳体；定位在壳体内的流发生器，该流发生器可操作以产生气体流；显示器；以及控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速，该控制器操作性地连接至显示器并且可操作以控制显示器上的信息显示，其中，该控制器被配置成在操作期间：接收指示或表示气体流的流速的流速数据；以及处理流速数据以确定代表针对患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个呼吸参数比率。
在配置中，控制器可以被配置成将该一个或多个呼吸参数比率传输到显示器，并且显示器被配置成在显示器上显示该一个或多个呼吸参数比率。
在一个示例中，呼吸参数比率可以与吸气和/或呼气参数相关。
在配置中，控制器可以被配置成确定该一个或多个呼吸参数比率的趋势，控制器被配置成将该一个或多个呼吸参数的趋势传输到显示器，并且显示器被配置成显示该一个或多个呼吸参数比率的趋势。
在配置中，趋势可以指示该一个或多个呼吸参数比率在一定时间段内的变化。
在配置中，呼吸设备可以是高流量治疗设备。高流量治疗设备可以被配置成递送高流量治疗。该设备可以包括导管和未密封接口，该导管将流发生器流体地联接至该未密封接口。可选地，高流量治疗设备包括加湿器。
在配置中，控制器可以被配置成确定或接收呼吸速率数据，并且控制器可以进一步被配置成基于呼吸速率数据来确定附加的呼吸参数。
在另一个方面，本披露涉及一种高流量治疗设备，该高流量治疗设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；加湿器，其与流发生器流体连通；流量传感器；显示器；以及控制器，该控制器操作性地联接至流发生器、加湿器、流量传感器和显示器，该控制器被配置成控制流发生器、加湿器和显示器的操作，该控制器进一步被配置成：从流量传感器接收指示或表示气体流的流速的流速数据，该控制器被配置成确定一个或多个呼吸参数比率和/或呼吸参数，并且该控制器被配置成基于所确定的呼吸参数比率和/或呼吸参数来执行一个或多个动作和/或功能。
在配置中，呼吸参数比率可以代表针对患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率。
在配置中，该一个或多个动作和/或功能可以包括以下各者中的任何一个或多个：将该一个或多个呼吸参数比率和/或呼吸参数传输到显示器，使得在显示器上显示这些比率和/或参数；基于该一个或多个呼吸参数比率和/或呼吸参数来控制流发生器；和/或基于该一个或多个呼吸参数比率和/或呼吸参数来控制加湿器。
在另一个方面，本披露涉及一种由软件代码或编码指令定义的电子实施方法，这些软件代码或编码指令可由计算机、处理器或控制器执行或实施以实施上文所描述的方法或方面中的任何一个或多个。
在另一个方面，本披露涉及一种非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质上存储有计算机可执行指令，当在一个或多个处理装置上执行时，这些指令引起该一个或多个处理装置执行上文所描述的方法或方面中的任何一个或多个。
在另一个方面，本披露涉及一种呼吸设备，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸设备包括：壳体；壳体中的入口；壳体中的出口；流发生器，其定位在壳体内；加湿器，其与流发生器流体连通；气体路径，其从入口延伸穿过流发生器和加湿器到达出口，该气体路径允许气体从入口流到出口；流量传感器，其定位在气体路径中并且被配置成测量指示或代表气体流的流速的流速数据；用户接口，其定位在壳体的面上或嵌入壳体中，该用户接口包括显示器和/或用于输入数据的一个或多个输入元件；以及控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速，其中，该控制器被配置成在操作期间：从流量传感器接收指示或表示气体流的流速的流速数据；处理流速数据以从流速数据确定指示或表示患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据，其中，指示或表示患者的呼吸的数据是通过对流速数据的选定部分使用适当的函数来对流速数据进行滤波以提供经滤波的流速数据而确定的；以及处理呼吸数据以计算代表针对患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个呼吸参数比率，处理流速数据以基于确定经滤波的流速数据中的主频率来确定用户的呼吸速率，或者，经由用户接口来接收用户的呼吸速率的输入，确定吸气时间、呼气时间、总呼吸时间、吸气时间与呼气时间的比率、或呼气时间与吸气时间的比率、或呼气时间与总呼吸时间的比率、或吸气时间与总呼吸时间的比率中的一个或多个，以及将所确定的参数中的一个传输到用户接口并在显示器上显示所确定的参数中的一个或多个。
在一种配置中，呼吸设备是被配置成经由未密封接口提供经鼻高流量治疗的高流量设备。呼吸设备可以被配置成用于在医院环境中使用，或者可以被配置成用于医院外环境(例如，家庭护理或临终关怀医院等)。
在一种配置中，控制器被配置成用阈值参数检查该一个或多个所确定的参数，并且控制器进一步被配置成基于所确定的参数与阈值之间的差值经由入口来控制流发生器调整所递送的流速和/或控制被接收到气体路径中的补充气体的量。该阈值可以由临床医生或其他授权方手动输入。
附图说明
参考某些实施例的附图来描述本披露内容的这些和其他特征、方面和优点，这些附图旨在示意性地展示某些实施例而不是限制本披露内容。
图1示意性地示出了被配置成向患者提供呼吸治疗的呼吸系统。
图2是具有处于适当位置中的加湿室和提起的手柄/杆件的示例呼吸装置的前视图。
图3是对应于图2的俯视图。
图4是对应于图2的右侧视图。
图5是对应于图2的左侧视图。
图6是对应于图2的后视图。
图7是对应于图2的左前立体图。
图8是对应于图2的右前立体图。
图9是对应于图2的仰视图。
图10示出了呼吸装置的空气和氧气入口布置结构的示例配置。
图11示出了呼吸装置的空气和氧气入口布置结构的另一种示例配置。
图12是示出图11的空气和氧气入口布置结构的进一步细节的横向剖视图。
图13是示出图11的空气和氧气入口布置结构的进一步细节的另一个横向剖视图。
图14是示出图11的空气和氧气入口布置结构的进一步细节的纵向剖视图。
图15是呼吸装置的主壳体的上机壳部件和下机壳部件的分解视图。
图16是主壳体的下机壳的左前侧视立体图，其示出了用于接收马达/传感器模块子组件的壳体。
图17是呼吸装置的主壳体的第一底侧立体图，其示出了在用于马达/传感器模块子组件的壳体内部的凹部。
图18是呼吸装置的主壳体的第二底侧立体图，其示出了用于马达/传感器模块子组件的凹部。
图19A展示了控制系统的框图，该控制系统与呼吸系统的部件交互和/或向呼吸系统的部件提供控制和指导。
图19B展示了示例控制器的框图。
图20展示了马达和传感器模块的框图。
图21展示了示例马达和传感器模块的感测室。
图22示出了处于第一配置的呼吸参数确定过程的实施例的概要流程图。
图23示出了处于第二配置的呼吸参数确定过程的实施例的详细流程图。
具体实施方式
尽管下文描述了某些示例，但本领域技术人员将了解，本披露内容扩展超出具体披露的示例和/或用途以及其明显的修改和等效物。因此，意图是本文中所披露的本披露内容的范围不应受到下文所描述的任何特定示例的限制。
1.示例呼吸设备的概述
确定涉及或指示吸气时间、呼气时间和/或总呼吸时间的呼吸参数估计值和/或比率的方法和过程将在示例呼吸设备10的上下文中进行描述，该呼吸设备被配置成或可操作以经由未密封患者接口提供经鼻高流量治疗。这旨在作为非限制性示例。将了解，这些方法和过程可以应用于其他呼吸设备和/或其他操作模式和/或由此类设备递送的治疗模式。
图1中提供了示例呼吸设备10的示意性表示。
呼吸设备10(或‘呼吸系统’)包括用于提供高流量气体31的流源50，高流量气体为比如空气、氧气、与氧气共混的空气、或空气和/或氧气与一种或多种其他气体的混合物。替代性地，呼吸辅助设备可以具有用于联接至流源的连接件。因而，流源可能被认为形成设备的一部分或与设备分离(取决于上下文)，或甚至流源的一部分形成设备的一部分，且流源的一部分不属于设备。简而言之，取决于配置(一些部件可以是可选的)，系统可以包括选自以下各者的部件的组合：
·流源
·用于对气体流进行加湿的加湿器，
·导管(例如，干燥管线或加热的呼吸管)，
·患者接口，
·止回阀
·过滤器
将更详细地描述设备或系统。
流源可以是入墙式氧气源、氧气罐50A、其他气体罐和/或具有流发生器50B的高流量设备。图1示出了流源50，其具有流发生器50B、具有可选的空气入口50C和经由截止阀和/或调节器和/或其他气体流控件50D到O2源(比如，罐或O2发生器)50A的可选连接件，但这仅是一个选项。流发生器50B可以使用一个或多个阀来控制递送到患者56的流，或者可选地，流发生器50B可以包括鼓风机。如所描述的，流源可以是流发生器50B、O2源50A、空气源50C中的一者或组合。流源50被示为设备10的一部分，不过在外部氧气罐或入墙式源的情况下，它可以被认为是单独的部件，在这种情况下，设备具有连接器端口以连接至此类流源。流源提供可以经由递送导管16和患者接口51递送到患者的(优选地高)气体流。
患者接口51可以是启封的(非密封)接口(例如，当用于高流量治疗时)(比如，非密封鼻插管)，或者是密封的(密封)接口(例如，当用于CPAP时)(比如，鼻罩、全面罩或鼻枕)。在一些实施例中，患者接口51是非密封患者接口，这将例如有助于防止气压伤(例如，由于相对于大气的压力差所致而对肺或呼吸系统的其他器官造成的组织损伤)。在一些实施例中，患者接口51是与患者的鼻子和/或嘴巴密封的密封罩。患者接口可以是具有歧管和鼻叉管的鼻插管、和/或面罩、和/或鼻枕罩、和/或鼻罩、和/或气管造口术接口、或任何其他合适类型的患者接口。流源可能提供介于例如0.5升/分钟与375升/分钟之间或在该范围内的任何范围或甚至具有更高或更低极限值的范围的基础气体流速。稍后将描述流速的范围和性质的细节。
加湿器52可以可选地设置在流源50与患者之间以对递送的气体提供加湿。一个或多个传感器53A、53B、53C、53D(比如，流量、氧气分数、压力、湿度、温度或其他传感器)可以贯穿系统放置和/或放置在患者56之处或之上或附近。替代性地或附加地，可能使用从中可以导出此类参数的传感器。另外或替代性地，传感器53A至53D可以是用于感测患者生理参数的一个或多个生理传感器，生理参数为比如心率、氧饱和度、血液中的氧分压、呼吸速率、血液中的CO2分压。替代性地或附加地，可能使用从中可以导出此类参数的传感器。其他患者传感器可以包括EEG传感器、用以检测呼吸的躯干带、以及任何其他合适的传感器。在一些配置中，加湿器可以是可选的，或者由于加湿气体有助于维持气道状况的优点所致而为优选的。传感器中的一个或多个可能形成设备的一部分，或者可能在设备外部，其中设备具有用于任何外部传感器的输入。传感器可以联接至控制器19或将它们的输出发送到该控制器。
在一些配置中，呼吸系统10可以包括用于测量患者吸入的空气的氧气分数的传感器14。在一些示例中，传感器14可以放置在患者接口51上，以测量或以其他方式确定极接近患者的嘴巴和/或鼻子(在患者的嘴巴和/或鼻子处/接近/靠近患者的嘴巴和/或鼻子)的氧气分数。在一些配置中，传感器14的输出被发送到控制器19，以辅助控制呼吸系统10相应地更改操作。控制器19联接至流源50、加湿器52和传感器14。在一些配置中，控制器19控制如本文所描述的呼吸系统10的这些和其他方面。在一些示例中，控制器可以操作流源50来以期望的流速提供递送的气体流，该流速足够高以满足或超过用户的(即，患者的)吸气需求。所提供的流速足以使得在用户(即，患者)吸气时不会夹带环境气体。在一些配置中，传感器14可以将患者嘴巴和/或鼻子处的氧气分数的测量值输送到用户，该用户可以将信息输入到呼吸系统10/控制器19。
可选的止回阀23可以设置在呼吸导管16中。一个或多个过滤器可以设置在流发生器50B的一个和/或多个空气入口50C处，以在传入的气体被加压成到流发生器50B的高流量气体31之前对它们进行过滤。
呼吸辅助设备10可以是一体的或单独的基于部件的布置结构(通常在图1中的虚线框100中示出)。在一些配置中，设备或系统可以是部件的模块化布置结构。此外，设备或系统可能仅包括所示的部件中的一些，不一定全部都是必要的。而且，导管和患者接口不一定是系统的一部分，并且可能被认为是单独的。在下文，它将被称为呼吸辅助设备或呼吸系统，但这不应被认为是限制性的。呼吸辅助设备和呼吸系统将在本文被广泛地认为包括向患者提供一定流速的气体的任何东西。一些此类设备和系统包括检测系统，该检测系统可以用于确定气体的流速是否满足吸气需求。
呼吸设备10可以包括主装置壳体100。主装置壳体100可以包含可以呈马达/叶轮布置结构形式的流发生器50B、可选的加湿器或加湿室52、控制器19以及输入/输出I/O用户接口54。用户接口54可以包括显示器和(多个)输入装置，输入装置为比如(多个)按钮、触摸屏(例如，LCD屏幕)、触摸屏和(多个)按钮的组合等。控制器19可以包括一个或多个硬件和/或软件处理器，并且可以被配置或编程为控制系统的部件，包括但不限于：操作流发生器50B以形成气体流以用于递送到患者、操作加湿器或加湿室52(如果存在)以加湿和/或加热气体流、从用户接口54接收用户输入以便进行重新配置和/或呼吸设备10的用户定义的操作、以及(例如，在显示器上)向用户输出信息。用户可以是患者、保健专业人员或其他人。
继续参考图1，患者呼吸导管16可以联接至呼吸设备10的主装置壳体100中的气体流出口(气体出口或患者出口端口)21，并且联接至患者接口17(比如，像具有歧管和鼻叉管的鼻插管的非密封接口)。患者呼吸导管16也可以是气管造口术接口、或其他启封的接口。
气体流可以由流发生器50B产生，并且可以被加湿，之后通过患者接口51经由患者呼吸导管16递送到患者。控制器19可以控制流发生器50B以产生期望的流速的气体流，和/或控制一个或多个阀以控制空气和氧气或其他可呼吸气体的混合。控制器19可以控制加湿室52(如果存在)中的或与之相关联的加热元件，以将气体加热到期望的温度，该期望的温度实现用于递送到患者的期望的温度和/或湿度水平。患者呼吸导管16可以具有加热元件(比如，加热线)，以加热穿行到患者的气体流。加热元件也可以受控制器19的控制。
设备的加湿器52被配置成与气体流组合或将湿度引入到气体流中。可以采用各种加湿器52配置。在一种配置中，加湿器52可以包括可移除的加湿室。例如，加湿室可以部分地或完全地从流动路径和/或设备移除或断连。举例来说，加湿室可以被移除，以用于例如重新填充、清洁、更换和/或修理。在一种配置中，加湿室可以由设备的加湿隔室或隔间(bay)接收和固位或者被接收和固位在设备的加湿隔室或隔间内，或者可以以其他方式联接到设备的壳体上或壳体内。
加湿器52的加湿室可以包括气体入口和气体出口，以使得能够连接到设备的气体流动路径中。例如，来自流发生器50B的气体流在被加热和/或加湿之后经由其气体入口被接收到加湿室中并且经由其气体出口离开该室。
加湿室包含一定容积的液体，典型地为水或类似物。在操作中，加湿室中的液体由与该室相关联的一个或多个加热器或加热元件可控地加热以产生水蒸气或蒸汽，从而增加流过该室的气体的湿度。
在一种配置中，加湿器是逾越式(Passover)加湿器。在另一种配置中，加湿器可以是非逾越式加湿器。
在一种配置中，加湿器可以包括加热板，例如与加湿隔间(室就座于该加湿隔间上)相关联或在加湿隔间内以进行加热。室可以在室的基表面或其他表面中设置有热传递表面(例如，金属插入物、板或类似物)，该热传递表面与加湿器的加热板对接或接合。
在另一种配置中，加湿室可以在室内部或室内包括一个或多个内部加热器或加热器元件。该一个或多个内部加热器或加热器元件可以一体地安装或设置在室内部，或者可以是可从室移除的。
加湿室可以是任何合适的形状和/或大小。室的气体入口和气体出口的位置、数量、大小和/或形状可以根据需要而改变。在一种配置中，加湿室可以具有基表面、从基表面向上延伸的一个或多个侧壁、以及上表面或顶表面。在一种配置中，气体入口和气体出口可以定位在室的同一侧上。在另一种配置中，气体入口和气体出口可以在室的不同表面上，比如在相对的侧部或位置上，或在其他不同的位置上。
在一些配置中，气体入口和气体出口可以具有平行的流轴线。在一些配置中，气体入口和气体出口可以定位在室上的同一高度处。
设备10可以使用与控制器19通信的(多个)超声换能器、(多个)流量传感器(比如，热敏电阻流量传感器)、(多个)压力传感器、(多个)温度传感器、(多个)湿度传感器、或其他传感器，以监测气体流的特性和/或以提供合适治疗的方式来操作系统10。气体流特性可以包括气体浓度、流速、压力、温度、湿度或其他特性。传感器53A、53B、53C、53D、14(比如，压力传感器、温度传感器、湿度传感器和/或流量传感器)可以放置在主装置壳体100、患者导管16和/或患者接口51中的各种位置中。控制器19可以从传感器接收输出以辅助其以提供合适治疗的方式来操作呼吸设备10，以便确定气体流的合适的目标温度、流速和/或压力。提供合适治疗可以包括满足或超过患者的吸气需求。在所展示的实施例中，传感器53A、53B和53C定位在设备的壳体中，传感器53D定位在患者导管16中，且传感器14定位在患者接口51中。
设备10可以包括一个或多个通信模块以使得能够通过数据或通信链路或数据网络(无论是有线、无线或其组合)与一个或多个外部装置或服务器进行数据通信或连接。例如在一种配置中，设备10可以包括无线数据发射器和/或接收器或者收发器15，以使得控制器19能够以无线方式从操作传感器接收数据信号和/或控制系统10的各种部件。收发器15或者数据发射器和/或接收器模块可以具有如图所示的天线15a。在一个示例中，收发器可以包括Wi-Fi调制解调器。附加地或替代性地，数据发射器和/或接收器15可以将数据递送到远程患者管理系统(即，远程服务器)或实现对系统10的远程控制。系统10可以包括有线连接(例如，使用电缆或电线)，以使得控制器19能够从操作传感器接收数据信号和/或控制设备10的各种部件。设备10可以包括一个或多个无线通信模块。例如，设备可以包括蜂窝通信模块，比如例如3G、4G或5G模块。模块15可以是或可以包括调制解调器，该调制解调器使得设备能够使用适当的通信网络与远程患者管理系统(图中未展示)通信。该远程管理系统可以包括在云计算网络中实施的单个服务器或多个服务器或多个计算装置。该通信可以是设备与患者管理系统(例如，服务器)或其他远程系统之间的双向通信。设备10还可以包括其他无线通信模块，比如例如蓝牙模块和/或Wi-Fi模块。蓝牙和/或WiFi模块允许设备将信息无线地发送到另一个装置(比如例如，智能手机或平板电脑)，或通过LAN(局域网)或无线LAN(WLAN)操作。设备可以附加地或替代性地包括近场通信(NFC)模块以允许数据传递和/或数据通信。
例如，测得的患者呼吸参数数据(例如，吸气、呼气和/或总呼吸时间的比率)可以被传达到远程患者管理系统(即，远程服务器)。远程患者管理系统可以是单个服务器或服务器网络或云计算系统或用于操作远程患者管理系统的其他合适的架构。远程患者管理系统(即，远程服务器)进一步包括存储器，该存储器用于存储接收到的数据和被执行以执行多种功能的各种软件应用程序或服务。然后，例如远程患者管理系统(即，远程服务器)可以至少部分地取决于接收到的数据将信息或指令传达到系统10。例如，接收到的数据的性质可以触发远程服务器(或在远程服务器上运行的软件应用程序)以将警告、警报或通知传达到系统10。远程患者管理系统可以进一步存储接收到的数据以供由授权方(比如，临床医生或患者或另一个授权方)进行访问。远程患者管理系统可以进一步被配置成响应于来自授权方的请求而产生报告，并且呼吸参数数据(例如，吸气、呼气和/或总呼吸时间的比率)可以被包括到所产生的报告中。报告可以进一步包括其他患者呼吸参数(例如，呼吸速率或SpO2)和/或装置参数(例如，流速、湿度水平)。
呼吸设备10可以包括高流量治疗设备。如本文所讨论的高流量治疗旨在被给予如本领域技术人员所理解的其典型的普通含义，其通常指代呼吸系统，该呼吸系统经由有意启封的患者接口以通常旨在满足或超过用户的吸气流量的流速来递送目标流量的加湿的呼吸气体。典型的患者接口包括但不限于鼻或气管患者接口。成人的典型流速的范围常常为但不限于从约15升/分钟到约60升/分钟或更大。小儿用户(比如，新生儿、婴儿和儿童)的典型流速的范围常常为但不限于从每千克用户体重每分钟约一升到每千克用户体重每分钟约三升或更大。
高流量治疗还可以可选地包括气体混合物成分，这些气体混合物成分包括补充氧气和/或施用治疗药物。
高流量治疗常常指代经鼻高流量(NHF)、加湿高流量鼻插管(HHFNC)、经鼻高流量氧疗(HFNO)、高流量治疗(HFT)或经气管高流量(THF)以及其他常用名称。例如，在一些配置中，对于成人患者，‘高流量治疗’可以指代以以下流速将气体递送到患者：大于或等于每分钟约10升(10LPM)，比如在约10LPM与约100LPM之间、或在约15LPM与约95LPM之间、或在约20LPM与约90LPM之间、或在约25LPM与约85LPM之间、或在约30LPM与约80LPM之间、或在约35LPM与约75LPM之间、或在约40LPM与约70LPM之间、或在约45LPM与约65LPM之间、或在约50LPM与约60LPM之间。在一些配置中，对于新生儿、婴儿或儿童患者，‘高流量治疗’可以指代以以下流速将气体递送到患者：大于1LPM，比如在约1LPM与约25LPM之间、或在约2LPM与约25LPM之间、或在约2LPM与约5LPM之间、或在约5LPM与约25LPM之间、或在约5LPM与约10LPM之间、或在约10LPM与约25LPM之间、或在约10LPM与约20LPM之间、或在约10LPM与15LPM之间、或在约20LPM与25LPM之间。对于成人患者、新生儿、婴儿或儿童患者的高流量治疗设备可以以在约1LPM与约100LPM之间的流速或以在上文概述的子范围中的任一者中的流速将气体递送到患者。
高流量治疗可以有效地满足或超过患者的吸气需求、提高患者的氧合和/或减少呼吸功。附加地，高流量治疗可以在鼻咽中产生冲洗效果，使得上气道的解剖学无效腔被传入的高气体流冲洗。冲洗效果可以形成可供用于每次呼吸的新鲜气体的储器，同时最小化对二氧化碳、氮气等的再呼吸。由于呼气期间的压力所致，高流量治疗还可以增加患者的呼气时间。这进而降低了患者的呼吸速率。
用于高流量治疗中的患者接口可以是非密封接口以防止气压伤，气压伤可以包括由于相对于大气的压力差所致而对肺或患者的呼吸系统的其他器官造成的组织损伤。患者接口可以是具有歧管和鼻叉管的鼻插管、和/或启封的气管造口术接口、或任何其他合适类型的患者接口。
图2至图18示出了具有主壳体100的呼吸设备10的示例呼吸装置。主壳体100具有主壳体上机壳102和主壳体下机壳202。主壳体上机壳102具有外围壁布置结构106(见图15)。外围壁布置结构限定加湿器或加湿室隔间108以用于接收可移除加湿室300。可移除加湿室300包含合适的液体(比如，水)以用于对可以递送到患者的气体进行加湿。
在所示的形式中，主壳体上机壳102的外围壁布置106可以包括：基本上竖直的左侧外壁110，其在主壳体100的前后方向上定向；基本上竖直的左侧内壁112，其在主壳体100的前后方向上定向；以及互连壁114，其在左侧外壁110的上端与左侧内壁112的上端之间延伸并且互连这些上端。主壳体上机壳102可以进一步包括：基本上竖直的右侧外壁116，其在主壳体100的前后方向上定向；基本上竖直的右侧内壁118，其在主壳体100的前后方向上定向；以及互连壁120，其在右侧外壁116的上端与右侧内壁118的上端之间延伸并且互连这些上端。互连壁114、120朝向主壳体100的相应外边缘成角度，但可以替代性地是基本上水平的或向内成角度。
主壳体上机壳102可以进一步包括基本上竖直的后外壁122。主壳体上机壳102的上部分可以包括向前成角度的表面124。表面124可以具有用于接收显示器和用户接口模块54的凹部126。显示器可以被配置成实时地显示(多种)感测到的气体的特性。系统可以显示患者接口的患者检测状态。如果没有检测到患者，则控制器可能不输出或者可以停止输出(多个)呼吸速率值和/或其他参数以供显示。在框2708处，控制器还可以可选地输出没有检测到患者的信息以供显示。该消息的示例可以是“--”图标。互连壁128可以在后外壁122的上端与表面124的后边缘之间延伸并且互连该上端与该后边缘。
基本上竖直的壁部分130可以从表面124的前端向下延伸。基本上水平的壁部分132可以从壁部分130的下端向前延伸以形成凸缘。基本上竖直的壁部分134可以从壁部分132的前端向下延伸并且终止于加湿室隔间108的基本上水平的底板部分136处。左侧内壁112、右侧内壁118、壁部分134以及底板部分136一起可以限定加湿室隔间108。加湿室隔间108的底板部分136可以具有凹部138以接收用于加热加湿室300中的液体以供在加湿过程期间使用的加热器布置结构(比如，加热板140或其他合适的(多个)加热元件)。
主壳体下机壳202可以是可通过合适的紧固件抑或一体的附接特征(比如，例如夹持件)附接至上机壳102的。主壳体下机壳202可以包括：基本上竖直的左侧外壁210，其在主壳体100的前后方向上定向并且与上机壳102的左侧外壁110毗连；以及基本上竖直的右侧外壁216，其在主壳体100的前后方向上定向并且与上机壳102的右侧外壁116毗连。主壳体下机壳202可以进一步包括：基本上竖直的后外壁222，其与上机壳102的后外壁122毗连。
壳体下机壳202可以具有唇缘242，该唇缘与壳体上机壳102的唇缘142毗连并且还形成用于接收杆件500的手柄部分506的凹部的一部分。下唇缘242可以包括指向前方的突起243，该突起充当杆件500的手柄部分506的固位件。代替杆件500的是，系统可以具有弹簧加载的防护件，以将加湿室300固位在加湿室隔间108中。
壳体下机壳202的底侧可以包括底壁230。相应的互连壁214、220、228可以在基本上竖直的壁210、216、222与底壁230之间延伸并且互连这些壁与该底壁。底壁230可以包括具有多个孔口的格栅232以使得能够在从加湿室300泄露(例如，由于溢出)的情况下排出液体。底壁230附加地可以包括长形的前后定向的槽234。槽234可以附加地使得能够在从加湿室300泄露的情况下排出液体，而不使液体进入电子器件壳体。在所展示的配置中，槽234相对于格栅232的孔口可以是宽的和长形的，以最大化液体的排出。
如图17至图18中所示，下机壳202可以具有用于接收马达和传感器模块的马达凹部250。马达和传感器模块可以是不可从主壳体100移除的。马达和传感器模块可以是可从主壳体100移除的，如图17至图18中所展示的。可以在底壁230中邻近其后边缘设置凹部开口251，以用于接收马达/传感器模块。连续的、气体不可渗透的、未中断的外围壁252可以与下机壳202的底壁230一体地形成，并且从开口251的外围向上延伸。外围壁252的后部部分254具有第一高度，并且外围壁252的前部部分256具有第二高度，该第二高度大于该第一高度。外围壁252的后部部分254终止于基本上水平的台阶258处，该台阶进而终止于外围壁252的上辅助后部部分260处。外围壁252的前部部分256和上辅助后部部分260终止于顶板262处。除了气体流道，所有壁和顶板262都可以是连续的、气体不可渗透的且未中断的。因此，除了气体流道，整个马达凹部250可以是气体不可渗透的且未中断的。
马达和传感器模块可以是可插入到凹部250中和可附接至下机壳202的。在将马达和传感器模块插入到下机壳202中后，气体流道管264即可以延伸穿过向下延伸管133并且被软密封件密封。
加湿室300可以如下流体地联接至设备10：加湿室300从壳体100的前部处的位置在朝向壳体100后部的方向上进入室隔间108中的在向后方向上的线性滑入运动。气体出口端口322可以与马达流体连通。
如图8中所示的气体入口端口340(加湿的气体返回)可以包括可移除的L形弯管。可移除弯管可以进一步包括患者出口端口344以用于联接至患者导管16以便将气体递送到患者接口。气体出口端口322、气体入口端口340以及患者出口端口344可以各自具有软密封件(比如，O形环密封件或T形密封件)，以便在设备10、加湿室300以及患者导管16之间提供密封的气体通路。
加湿室气体入口端口306可以与气体出口端口322互补，并且加湿室气体出口端口308可以与气体入口端口340互补。那些端口的轴线可以彼此平行，以使得加湿室300能够以线性运动插入到室隔间108中。
呼吸装置可以具有与马达流体连通的空气和氧气(或替代性辅助气体)入口，以使得马达能够将空气、氧气(或替代性辅助气体)或其混合物递送到加湿室300，并且从而递送到患者。如图10中所示，装置可以具有组合的空气/氧气(或替代性辅助气体)入口布置结构350。这种布置结构可以包括通入壳体100中的组合的空气/氧气端口352、过滤器354、以及具有铰链358的盖356。气体管还可以可选地侧向地或在另一个适当的方向上延伸，并且与氧气(或替代性辅助气体)源流体连通。端口352可以与马达402流体地联接。例如，端口352可以经由端口352与马达和传感器模块400中的入口孔口或端口(该入口孔口或端口进而将通向马达)之间的气体流道而与马达/传感器模块400联接。
装置可以具有图11至图14中所示的布置结构以使得鼓风机能够将空气、氧气(或替代性辅助气体)或其合适的混合物递送到加湿室300并由此递送到患者。这种布置可以包括位于壳体100的下机壳202的后壁222中的空气入口356’。空气入口356’包括具有孔口和/或槽构成的合适的格栅布置结构的刚性板。消音泡沫可以邻近该板设置在该板的内侧上。空气过滤箱354’可以邻近空气入口356’定位在主壳体100的内部，并且包括空气出口端口360以经由马达/传感器模块400中的空气入口端口404将经过滤的空气递送到马达。空气过滤箱354’可以包括过滤器，该过滤器被配置成从气体流中去除微粒(例如，灰尘)和/或病原体(例如，病毒或细菌)。软密封件(比如，O形环密封件)可以设置在空气出口端口360与空气入口端口404之间，以便在这些部件之间进行密封。装置可以包括邻近壳体100的一侧定位在该壳体的后端处的单独的氧气入口端口358’，氧气端口358’用于从氧气源(比如，管输氧气的槽或源)接收氧气。氧气入口端口358’与阀362流体连通。阀362可以适当地是螺线管阀，该螺线管阀使得能够控制添加到被递送到加湿室300的气体流的氧气量。氧气端口358’和阀362可以与其他辅助气体一起使用，以控制其他辅助气体到气体流的添加。其他辅助气体可以包括对于气体治疗有用的若干种气体中的任何一种或多种，包括但不限于氦氧混合气和一氧化氮。
如图13至图16中所示，壳体下机壳202可以包括合适的电子器件板，比如感测电路板。电子器件板可以邻近壳体下机壳202的相应外侧壁210、216定位。电子器件板可以包含合适的电气部件或电子部件或可以与合适的电气部件或电子部件电连通，这些电气部件或电子部件为比如但不限于微处理器、电容器、电阻器、二极管、运算放大器、比较器以及开关。传感器可以与电子器件板一起使用。电子器件板的部件(比如但不限于，一个或多个微处理器)可以充当设备的控制器19。
电子器件板中的一者或两者可以与设备10的电气部件(包括显示单元和用户接口54、马达、阀362以及加热板140)电连通，以操作马达来提供气体的期望的流速、操作加湿室300来将气体流加湿并加热到适当的水平、并且向该气体流供应适当量的氧气(或适当量的替代性辅助气体)。
电子器件板可以与从壳体上机壳102的后壁122突出的连接器布置结构274电连通。连接器布置结构274可以联接至警报器、脉搏血氧仪端口和/或其他适合的配件。电子器件板还可以与还可以设置在壳体上机壳102的后壁122中的电连接器276电连通，以向装置的部件提供干线电力或电池电力。
如上文所提到的，操作传感器(比如，流量、温度、湿度和/或压力传感器)可以放置在呼吸装置、患者呼吸导管16和/或插管51中的各种位置(比如，图1中所示的位置)中。电子器件板可以与那些传感器电连通。来自传感器的输出可以由控制器19接收，以辅助控制器19以提供最佳治疗(例如，控制到设定的流速)的方式来操作呼吸设备10。可以选择该设定的流速，使得它提供对患者上气道的冲洗和/或满足或超过患者的吸气需求)和/或提供本文所描述的高流量治疗的其他优点。在所展示的实施例中，这些传感器定位在定位于壳体内的电子器件板上。这些传感器被封装在壳体内。
如上文概述的，电子器件板以及其他电气和电子部件可以与气体流动路径气动隔离以改善安全性。密封还防止水进入。
1.1控制系统
图19A展示了示例控制系统920(其可以是图1中的控制器19)的框图900，该示例控制系统可以检测患者状况并控制包括气体源的呼吸系统的操作。控制系统920可以管理流过呼吸系统的气体在这些气体被递送到患者时的流速。例如，控制系统920可以通过控制鼓风机(下文也称为“鼓风机马达”)930的马达转速的输出或共混器中的阀932的输出来增加或减小流速。控制系统920可以自动地确定针对特定患者的流速的设定值或个性化值，如下文所讨论的。流速可以由控制系统920优化以改善患者的舒适度和治疗。
控制系统920还可以产生音频和/或显示/视觉输出938、939。例如，流量治疗设备可以包括显示器和/或扬声器。显示器可以向医生指示由控制系统920产生的任何警告或警报。显示器还可以指示医生可以调整的控制参数。例如，控制系统920可以自动地推荐针对特定患者的流速。控制系统920还可以确定患者的呼吸状态，包括但不限于产生患者的呼吸速率，并将其发送到显示器，这将在下文更详细地描述。
控制系统920可以改变加热器控制输出，以控制加热元件中的一个或多个(例如，以维持递送到患者的气体的温度设定点)。控制系统920还可以改变加热元件的操作或占空比。加热器控制输出可以包括(多个)加热板控制输出934和(多个)加热的呼吸管控制输出936。
控制系统920可以基于一个或多个接收到的输入901至916来确定输出930至939。输入901至916可以对应于由控制器600(在图19B中示出)自动地接收到的传感器测量值。控制系统920可以接收传感器输入，包括但不限于(多个)温度传感器的输入901、(多个)流速传感器的输入902、马达转速输入903、(多个)压力传感器的输入904、(多种)气体的(多个)分数传感器的输入905、(多个)湿度传感器的输入906、(多个)脉搏血氧仪(例如，SpO2)传感器的输入907、(多个)已存储或用户参数908、占空比或脉冲宽度调制(PWM)输入909、(多个)电压的输入910、(多个)电流的输入911、(多个)声学传感器的输入912、(多个)功率的输入913、(多个)电阻的输入914、(多个)CO2传感器的输入915、和/或肺活量计输入916。控制系统920可以从存储器624(在图19B中示出)中的用户或已存储参数值接收输入。控制系统920可以在患者的治疗时间内针对患者动态地调整流速。控制系统920可以连续地检测系统参数和患者参数。基于本文的披露内容，本领域普通技术人员将了解，任何其他合适的输入和/或输出都可以与控制系统920一起使用。
1.2控制器
图19B展示了控制器600(其可以是图1中的控制器19)的实施例的框图。控制器600可以包括用于检测输入条件和控制输出条件的编程指令。编程指令可以存储在控制器600的存储器624中。编程指令可以对应于本文所描述的方法、过程和功能。编程指令可以由控制器600的一个或多个硬件处理器622执行。可以用C、C++、JAVA或任何其他合适的编程语言来实施编程指令。可以在专用电路系统628(比如，ASIC和FPGA)中实施编程指令的一些或全部部分。
控制器600还可以包括用于接收传感器信号的电路628。控制器600可以进一步包括显示器630以用于传输患者和呼吸辅助系统的状态。显示器630还可以示出警告和/或其他警报。显示器630可以被配置成实时地或以其他方式显示(多种)感测到的气体的特性。控制器600还可以经由用户接口(比如，显示器630)接收用户输入。用户接口可以包括(多个)按钮和/或(多个)拨号盘。用户接口可以包括触摸屏。
1.3马达和传感器模块
本文所描述的呼吸系统的任何特征(包括但不限于，加湿室、流发生器、用户接口、控制器、以及被配置成将呼吸系统的气体流出口联接至患者接口的患者呼吸导管)可以与本文所描述的任何传感器模块组合。
图20展示了马达和传感器模块2000的框图，该马达和传感器模块可以由呼吸装置(在图17和图18中示出)中的凹部250接收。马达和传感器模块可以包括鼓风机2001，该鼓风机带走室内空气以递送到患者。鼓风机2001可以是离心鼓风机。
可以使用一个或多个传感器(例如，霍尔效应传感器)来测量鼓风机马达的马达转速。鼓风机马达可以包括无刷DC马达，无需使用单独的传感器即可从中测量马达转速。例如，在无刷DC马达的操作期间，可以从马达的未通电绕组测量反EMF，从中可以确定马达位置，其又可以用于计算马达转速。另外，马达驱动器可以用于测量马达电流，该马达电流可以与测得的马达转速一起用于计算马达转矩。鼓风机马达可以包括低惯性马达。
室内空气可以进入室内空气入口2002，该室内空气入口通过入口端口2003进入鼓风机2001。入口端口2003可以包括阀2004，加压气体可以通过该阀进入鼓风机2001。阀2004可以控制氧气进入鼓风机2001中的流动。阀2004可以是任何类型的阀，包括比例阀或二位阀。在一些实施例中，入口端口不包括阀。
鼓风机2001可以以大于1,000RPM且小于30,000RPM、大于2,000RPM且小于21,000RPM或在任何前述值之间的马达转速操作。鼓风机2001的操作混合通过入口端口2003进入鼓风机2001的气体。使用鼓风机2001作为混合器可以降低否则在具有单独混合器(比如，包括挡板的静态混合器)的系统中将发生的压降，因为混合需要能量。
混合的空气可以通过导管2005离开鼓风机2001并进入传感器室2007中的流动路径2006。具有传感器2008的感测电路板可以定位在传感器室2007中，使得感测电路板至少部分地浸入气体流中。感测电路板上的传感器2008中的至少一些可以定位在气体流内以测量流内的气体性质。在穿过传感器室2007中的流动路径2006之后，气体可以离开2009到达加湿室。
将传感器2008定位在组合的鼓风机与混合器2001下游可以提高测量的准确性(比如，气体分数浓度(包括氧气浓度)的测量)，从而胜过将传感器定位在鼓风机和/或混合器上游的系统。此类定位可以给出可重复的流动剖面。进一步地，将传感器定位在组合的鼓风机与混合器下游避免了否则将发生的压降，因为在鼓风机之前进行感测的情况下，在入口与感测系统之间需要单独的混合器(比如，具有挡板的静态混合器)。混合器会在混合器两端引入压降。将传感器定位在鼓风机之后可以允许鼓风机成为混合器，而静态混合器将降低压力，相比之下，鼓风机增加压力。而且，将感测电路板和传感器2008的至少一部分浸入流动路径中可以提高测量的准确性，因为传感器浸入流中意味着它们更可能在气体流动时经受相同的条件(比如，温度和压力)且因此提供气体流特性的更好表示。
参考图21，离开鼓风机的气体可以进入传感器室400中的流动路径402，该传感器室可以定位在马达和传感器模块内并且可以是图20的传感器室2007。流动路径402可以具有弯曲形状。流动路径402可以被配置成具有无急弯的弯曲形状。流动路径402可以具有弯曲端部，其中在这些弯曲端部之间具有较直区段。曲线的流动路径形状可以通过部分地使测量区域与流动路径重合以形成流动路径的测量部分来减小气体流中的压降而不降低流量测量的灵敏度。
具有传感器(比如，声学发射器和/或接收器、湿度传感器、温度传感器、热敏电阻等)的感测电路板404可以定位在传感器室400中，使得感测电路板404至少部分地浸入流动路径402中。将感测电路板和传感器的至少一部分浸入流动路径中可以提高测量的准确性，因为浸入流动路径中的传感器更可能在气体流动时经受相同的条件(比如，温度和压力)，且因此提供气体流特性的更好表示。在穿过传感器室400中的流动路径402之后，气体可以离开到达加湿室。
可以使用至少两个不同类型的传感器来测量气体流速。第一类型的传感器可以包括热敏电阻，从而可以通过监测气体流与热敏电阻之间的热传递来确定流速。当气体在热敏电阻周围流动并经过该热敏电阻时，热敏电阻流量传感器可以使热敏电阻以流内的恒定目标温度运行。传感器可以测量将热敏电阻维持于目标温度所需的电量。目标温度可以被配置成高于气体流的温度，使得在较高的流速下需要更多的功率来将热敏电阻维持在目标温度下。
热敏电阻流速传感器还可以在热敏电阻上维持多个(例如，两个、三个或更多个)恒定温度，以避免目标温度与气体流温度之间的差值过小或过大。该多个不同的目标温度可以允许热敏电阻器流速传感器跨越气体的大温度范围而准确。例如，热敏电阻电路可以被配置成能够在两个不同的目标温度之间切换，使得气体流的温度将总是落在相对于这两个目标温度之一的一定范围内(例如，不太近也不太远)。热敏电阻电路可以被配置成在约50℃至约70℃或约66℃的第一目标温度下操作。第一目标温度可以与介于约0℃至约60℃之间或约0℃与约40℃之间的期望的流温度范围相关联。热敏电阻电路可以被配置成在约90℃至约110℃或约100℃的第二目标温度下操作。第二目标温度可以与介于约20℃至约100℃之间或约30℃与约70℃之间的期望的流温度范围相关联。
控制器可以被配置成通过连接或绕过热敏电阻电路内的电阻器来调整热敏电阻电路以在至少第一目标温度模式与第二目标温度模式之间改变。热敏电阻电路可以布置作为包括第一分压器臂和第二分压器臂的惠斯通电桥配置。热敏电阻可以位于分压器臂中的一个上。热敏电阻流速传感器的更多细节在2017年9月3日提交的PCT申请公布号WO2018/052320中进行描述，该申请通过引用以其整体并入本文。
第二类型的传感器可以包括声学传感器组件。包括声学发射器和/或接收器的声学传感器可以用于测量声学信号的飞行时间以确定可以用于流量治疗设备中的气体速度和/或成分。在一种超声感测(包括超声发射器和/或接收器)拓扑中，驱动器引起第一传感器(比如，超声换能器)在第一方向上产生超声脉冲。第二传感器(比如，第二超声换能器)接收此脉冲并且提供该脉冲在第一超声换能器与第二超声换能器之间的飞行时间的测量值。使用此飞行时间测量值，气体流在超声换能器之间的声速可以通过呼吸系统的处理器或控制器来计算。第二传感器可以在与第一方向相反的第二方向上发射脉冲并且第一传感器可以接收该脉冲，以提供飞行时间的第二测量值，从而允许确定气体流的特性(比如，流速或流速度)。在另一种声学感测拓扑中，由声学发射器(比如，超声换能器)发射的声脉冲可以由声学接收器(比如，麦克风)接收。声学流速传感器的更多细节在2016年12月2日提交的PCT申请公布号WO2017/095241中进行描述，该申请通过引用以其整体并入本文。
该一个或多个流速传感器或者包括一个或多个流速传感器的传感器组件可以位于呼吸设备中的和/或沿着气体流动路径的各种位置中。在一种配置中，一个或多个流速传感器或者传感器组件可以位于或布置在流发生器50B后面，即，传感器被配置或布置成感测或测量在流发生器50B后面的流动路径中的气体的流速。在这种配置中，由一个或多个流速传感器产生的流速信号或流速数据可以表示流发生器输出的流速信号或数据，即，从流发生器50B输出的气体流的流速。
在一种示例配置中，一个或多个流速传感器或者传感器组件可以位于主装置壳体100中并在加湿器52(如果存在)前面或后面。例如，流速传感器可以布置或配置在主装置壳体100中以感测在流发生器50B与加湿器52之间的位置处的流动路径中的气体的流速，或者感测在加湿器后面的流动路径中的位置处的气体的流速。在另一种示例配置中，一个或多个流速传感器或者传感器组件可以位于呼吸导管16和/或患者接口51中或沿着该呼吸导管和/或该患者接口。在这种配置中，传感器或传感器组件被配置成感测或测量包括呼吸导管16和/或患者接口51或由该呼吸导管和/或该患者接口形成的流动路径(即，跟随主装置壳体100的气体流出口21的流动路径)中的气体流的流速。在另一种示例配置中，设备可以包括所提到的一个或多个流速传感器或者传感器组件配置或位置的任何组合。例如，设备可以包括在沿着气体流动路径的任何一个或多个位置中的一个或多个流速传感器或者传感器组件的任何组合，无论是在主装置壳体100中还是在呼吸导管16和/或患者接口51中。
在一些配置中，可以组合来自第一类型的传感器和第二类型的传感器两者的读数来确定更准确的流量测量值。例如，先前确定的流速和来自这些类型中的一种类型的传感器的一个或多个输出可以用于确定预测的当前流速。然后可以使用来自第一类型和第二类型中的另一类型的传感器的一个或多个输出来更新预测的当前流速，以便计算最终的流速。
2.呼吸参数确定过程的示例实施例
确定涉及或指示吸气时间、呼气时间和/或总呼吸时间的呼吸参数估计值和/或比率的方法和过程将在上文所描述的示例呼吸设备10的上下文中进行描述，该呼吸设备被配置成或可操作以经由未密封患者接口提供经鼻高流量治疗。如早前所解释的，这些方法和过程也可以应用于其他呼吸设备和/或其他操作模式和/或由此类设备递送的治疗模式。
本披露涉及一种呼吸设备，该呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；控制器，其操作性地连接至流发生器并且可操作以通过控制流发生器来控制气体流的流速，其中，该控制器被配置成在操作期间：接收指示或表示气体流的流速的流速数据；处理流速数据以从流速数据中提取或产生指示或表示患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；以及处理呼吸数据以计算代表针对患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个主要呼吸参数比率。呼吸参数比率中的一个或多个可以呈现在图形用户接口上。比率可以以图形的方式绘制，或者可以是呈现在图形用户接口上的字母数字值。
2.1呼吸参数确定过程的概要
参考图22，示出了处于第一配置的呼吸参数过程或算法700的实施例的概要流程图。算法700在呼吸设备10的操作期间(即，当它将高流量治疗递送到患者时)进行操作或执行。
在步骤701处，算法700例如从呼吸设备的一个或多个流速传感器接收或检索流动参数数据(比如但不限于，‘原始’流速信号或流速数据)，该流动参数数据表示或指示递送到患者的气体流或气流的流速。在该示例中，算法在新流速数据到达时对其进行连续地操作，并按以下方式处理到达的数据。
在步骤702处，对原始流速数据进行预处理(例如，滤波或以其他方式处理)，以去除不想要的信号分量(比如，存在的来自流发生器马达的信号分量)。预处理的输出是代表或指示患者呼吸数据(具有一些残余噪声分量)的信号。在一种配置中，经预处理的信号可以呈流动参数变化数据的形式。可选地，该预处理步骤702可以包括在进一步预处理之前评定传入的原始流速数据的质量的初步阶段。例如，质量良好的原始流速数据可以被进一步预处理为流动参数变化数据并传递到下一步骤，但质量差的数据则可能被弃用。
在步骤703处，处理经预处理的流动参数变化数据以确定或计算表示吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间的比率的新的或更新的主要呼吸参数比率。呼吸参数比率可以可选地被计算为进行求和的滚动平均值。该比率可以被求和并存储。呼吸参数比率的所存储的滚动平均值可以呈现在显示器(即，图形用户接口)上。
在步骤704处，算法700可以可选地要么接收指示当前呼吸速率的数据，要么基于来自步骤702的经预处理的数据来计算表示当前呼吸速率的呼吸速率数据。步骤704处的确定呼吸速率可以在步骤703之前实施、并行实施或之后实施。
在步骤705处，算法700可以可选地基于来自步骤703的所计算的呼吸参数比率和来自步骤704的呼吸速率数据来确定一个或多个附加的呼吸参数和/或比率。
如上文所提到的，当新流速数据到达时，算法继续执行并更新正在计算的参数，使得参数和/或比率在呼吸设备处于操作中并递送高流量治疗时实时更新。
在步骤706处，算法700可以基于来自步骤703的所计算的或更新的主要呼吸参数比率和/或来自步骤705的附加的呼吸参数来执行一个或多个动作和/或功能。仅举例来说，为了分析、监测、显示、警报、存储和/或通知的目的，在呼吸设备的操作期间由算法产生的呼吸参数数据可以连续地被馈送到设备的其他控制功能。
2.2呼吸参数确定过程的详细概述
参考图23，示出了处于第二配置的呼吸参数过程或算法800的实施例的详细流程图。算法800以与算法700的概要类似的方式操作。
在步骤801处，算法800接收或检索新流动参数数据。举例来说，流动参数数据可以是流速信号数据或者指示或代表呼吸设备中的气流总流速的数据。如将了解，可以从呼吸设备的气体流动路径中的一个或多个流速传感器或者传感器组件接收或检索流动参数数据。如先前在上文所描述的，呼吸设备的流速传感器或传感器组件可以是任何合适类型的流速传感器，包括但不限于热敏电阻流速传感器和/或基于声学或超声波的流速传感器或传感器组件。在实施例中，流速传感器被定位或配置成感测在呼吸设备的鼓风机或流发生器后面的流动路径中的气体流的流速。
在步骤802处，评估或评定传入的新流动参数数据以确定它是否具有足够的质量以进行进一步处理。例如，如果数据包含大的信号变化(例如，比如由例如患者调整其接口(例如，鼻插管)引起的大的瞬态峰值)，则对于进一步处理而言数据将是质量差的。如果数据是质量差的，则算法弃用该数据并返回到开始801以处理下一个新的传入的流动参数数据。如果数据是质量良好的，则算法前进到下一步骤803。控制器评定传入的流动参数数据的质量。替代性地，控制器可以使用流导的变化来评定流动参数数据的质量。
在步骤803处，对‘质量良好的’流动参数数据进行预处理以去除不想要的信号分量(比如，由流发生器产生的信号分量)并产生流动参数变化数据，该流动参数变化数据代表患者的呼吸数据(和残余噪声)。
在一种配置中，在步骤804处，算法将函数或线拟合到在步骤803处产生的流动参数变化数据。例如，算法将函数或线拟合到流动参数变化数据的选定部分。在步骤805处，算法然后基于拟合函数或线来计算呼吸参数值(m+)。
在另一种配置中，算法不执行步骤804，而是行进以在步骤805处直接从表示患者的呼吸的流动参数变化数据来计算呼吸参数值(m+)。
在步骤805中产生的呼吸参数值(m+)是表示或指示患者当前是正在吸气还是呼气的值。在该实施例中，呼吸参数值(m+)是取决于患者的呼吸(即，他们是正在吸气还是呼气)而变化的布尔值或真值。在该示例配置中，呼吸参数值(m+)是表示或指示患者当前是否正在吸气的布尔值。例如，在该实施例中，控制器被配置成在患者正在吸气的情况下指派值1(即，对于患者吸气来说，(m+)为1)，并且控制器被配置成当患者呼气时指派0(即，对于患者呼气来说，(m+)为0)。取决于配置，基于来自步骤804的流动参数变化数据的拟合函数或线或者直接从流动参数变化数据来确定吸气和呼气。稍后将进一步详细地解释被应用来确定呼吸参数值的数据处理以及相关联的标准或(多个)阈值。
在步骤806处，算法计算从先前步骤计算得到的呼吸参数值(m+)的滚动平均值或移动平均值或滤波后的平均值。该滚动平均值代表或指示患者的呼吸或呼吸循环的吸气时间(Ti)与总呼吸时间(Ttot)的当前呼吸参数比率(Ti/Ttot)。可选地，在一些配置中，该步骤806可以包括或涉及一个或多个附加的过程或处理阶段。如将进一步解释的，此类可选的附加阶段可以例如包括：噪声校正和/或噪声清除和/或噪声滤波过程；和/或信号或数据质量确定或处理。
在步骤807处，算法被配置成接收、检索或计算表示或指示患者的当前呼吸速率的实时值或参数。可以从其他源或传感器接收呼吸速率数据，或替代性地，可以从流动参数数据或流动参数变化数据计算呼吸速率数据。
在步骤808处，算法可以基于表示Ti/Ttot的呼吸参数比率和呼吸速率数据来计算一个或多个附加的呼吸参数或比率。此类附加的呼吸参数或比率可以包括例如吸气时间(Ti)、呼气时间(Te)、总呼吸时间(Ttot)、吸气时间与呼气时间的比率(Ti/Te)、呼气时间与吸气时间的比率(Te/Ti)、和/或呼气时间与总呼吸时间的比率(Te/Ttot)。
如将了解，当新流速数据到达并由算法800处理时，算法继续更新正在计算的呼吸参数，使得参数和/或比率在呼吸设备处于操作中并递送治疗时实时更新。呼吸参数数据可以被馈送到控制器的其他功能或操作，如下文进一步解释的。
在步骤809处，算法可以基于所计算的或更新的呼吸参数数据来执行一个或多个动作和/或功能，比如但不限于监测数据中的趋势、在设备的显示器上呈现或显示数据、基于数据来触发警报、基于数据来呈现或显示通知、呈现或显示对治疗参数或设定改变的建议或提示(例如，‘增加流速’)、和/或基于数据来更新或自动改变设备操作或治疗设定(例如，流速)。
在该示例配置中，将由算法800产生和/或输出的传入的数据和经处理的数据根据需要随时间存储在存储器中，包括比如但不限于以下各者的数据：例如，传入的流动参数数据、流动参数变化数据、拟合函数或线数据、呼吸参数值(m+)、(多个)呼吸参数比率或呼吸参数(例如，Ti/Ttot、Te/Ttot、Ti/Te、Te/Ti、Ti、Te、Ttot)和呼吸速率数据。此类数据或从算法的任何阶段接收或产生的原始或经处理的数据的至少所需部分可以作为时间序列数据存储在存储器中，因为这使得数据变量能够被跟踪和/或根据一个或多个函数来进一步处理或滤波这些数据变量或数据参数中的任何一个或多个和/或基于所存储的时间序列数据的至少一部分来产生一个或多个统计参数，比如移动或移动平均值等。
现在将在以下章节2.3-2.7下进一步详细地解释示例算法800的步骤801-809中的每一个。就算法700具有相同或类似的步骤或过程而言，在一些实施例中，关于算法800的解释也可以适用于算法700。将了解，算法800是用于导出呼吸参数数据的一种示例配置。然而，可以取决于应用要求对算法做出变化或修改。并非所有的过程步骤在算法的所有变型中都是必需的，具体取决于所需的呼吸参数数据和算法的应用。在其他实施例中，取决于要求，算法的步骤和/或阶段中的一个或多个可以进行组合或者进一步分离、重新排序、省略和/或修改以适合设计要求。所讨论和解释的流程图是为了辅助解释算法过程和原理。
2.3流速信号或流速数据的预处理
算法800的步骤801-803涉及接收和预处理新流动参数数据，并且下文将进一步详细地解释示例过程。
当患者通过他或她的鼻子向呼吸设备的患者接口呼吸时，由于吸气和呼气引起的流动阻力变化所致，在流速或其他流动参数中检测到呼吸信号。
可以通过一个或多个预处理步骤(例如，802、803)来馈送流速或其他气体流参数信号。这个或这些步骤可以允许控制器决定气体流参数数据是否适合用于确定患者呼吸参数，和/或从流动参数中去除某些特征，使得被馈送到剩余的呼吸参数确定过程中的流动参数信号可以更多地代表患者的呼吸对气体流参数(比如，流速、压力或其他)所具有的任何作用。
如上文所描述的，假设如果患者附接至呼吸系统并通过患者接口进行呼吸，则经预处理的流速或其他流动参数数据中的波动由随机不相关噪声和患者所产生的相关呼吸信号构成。
如上文所讨论的，可能难以确定未密封系统(比如，经鼻高流量系统)中的流数据。系统的开放性质导致信噪比非常低。由(多个)传感器测得的任何流数据均可能包括各种不规则性和噪声，这些不规则性和噪声会模糊告知装置和/或患者呼吸流的流数据并且必须予以解决以准确地确定期望的测量值。
为了从任何获得的流数据中去除噪声和其他不规则性，可以通过一个或多个预处理步骤(例如，802、803)来馈送流信号。预处理可以允许控制器从流动参数中去除某些失真，使得用于确定呼吸参数的流动参数信号可以更好地反映患者治疗中使用的气体流参数对患者的呼吸所具有的作用。
如果患者附接至呼吸系统并通过患者接口进行呼吸，则在开放系统中获得的经预处理的流速或其他流动参数数据中的波动由随机不相关噪声(其来自各种源，而不是来自患者)和患者所产生的相关呼吸信号构成。对数据的预处理可以以控制器接收流动参数数据(比如，未处理的数据)开始，如步骤801处所示的。然后，控制器可以执行初始预处理步骤，例如通过确定流动参数数据是否良好或适合使用，如步骤802处所示的。如果数据不适合使用，则控制器可以弃用数据，并返回到步骤801等待下一个新流动参数数据，如图所示。
在确定数据的适合性时，控制器可以接收与第一流动参数数据不同类型的第二流动参数数据。第二流动参数数据被假设为与第一参数具有某种相关性。第二流动参数数据可以包括例如马达转速、压力、和/或氧气流速或浓度或可能对气体流速有作用或提供气体流速的指示的任何其他参数，该作用与患者的呼吸对气体流速的作用分开。控制器可以被配置成确定第二流动参数数据是否能用作与第一流动参数数据的相关性参数。例如，如果第二流动参数数据满足阈值水平，则第二流动参数数据可以是有用的相关性度量。如果第二流动参数数据不满足阈值水平，则假设第二流动参数数据与第一流动参数数据不相关。因而，第二流动参数数据可以被忽略或扔掉。如果存在不足的第二流动参数数据，则控制器可以确定它没有足够的数据来使用第一流动参数数据并且可以弃用第一参数数据。如果第二流动参数数据满足最小阈值水平，则控制器可以确定第一参数数据适合使用。
作为示例，第二流动参数数据可以表示马达转速。为了在第一流动参数数据中识别患者的呼吸，马达需要以足够的速度操作。如果马达转速太低，则可能无法准确地预测马达转速对流数据(比如，流速)的作用或相关性。因此，在控制器已接收到马达转速数据之后，控制器可以将马达转速与最小马达转速阈值进行比较。如果马达转速低于阈值，则控制器可以认为第一流动参数数据不合适并且可以弃用第一流动参数数据的一部分或全部。然而，如果马达转速高于阈值，控制器可以计算马达转速的最近变化。马达转速的变化可能导致第一流动参数数据的变化，这使得更难以在第一流动参数数据中识别患者的呼吸。虽然可以在某种程度上从第一流动参数数据中去除马达转速的作用，但马达转速的较大变化可能使数据对于识别患者的呼吸来说太不可靠。因此，控制器可以将运行滤波器应用于马达转速的相对变化，以便产生表示马达转速的最近相对变化的第一值。然后，控制器可以将第一值与第一阈值进行比较。如果第一值高于第一阈值，则控制器可以认为流动参数数据不合适，并且可以弃用流数据点。如果第一值低于第一阈值，则控制器可以认为流动参数数据适合使用。
作为另一个示例，第二流动参数数据可以表示来自补充气体源的补充气体的浓度。第一流动参数数据(比如，流速)可能受到来自补充气体源的补充气体的流速或浓度的影响。控制器可以接收氧气流速数据或氧气浓度数据。控制器可以计算氧气流速或氧气浓度的最近变化。如果氧气的流速或浓度改变，则总流速的所得变化可能使得更难以在流速信号或其他流动参数信号中识别患者的呼吸。因此，控制器可以将运行滤波器应用于气体的氧气浓度或氧气流速的变化，以便产生表示氧气浓度或流速的最近变化的第二值。控制器可以将第二值与第二阈值进行比较。如果第二值高于第二阈值，则控制器可以确定第一流动参数数据不合适，并且可以弃用第一流动参数数据点。然而，如果第二流动参数数据低于阈值，则控制器可以认为流动参数数据是合适的。
如上文所描述的，如果控制器认为数据是合适的，则第一流动参数数据(或任何其他流动参数数据)也可以被修改或进一步预处理以去除马达(或其他因素，比如氧气浓度或流速)的作用，如步骤803处所示的，从而产生流动参数变化数据。修改第一流动参数数据可以涉及从第一流动参数数据(比如，马达转速)中去除其他变量的假设作用。只有在气体流参数数据满足某些标准的情况下，这种假设作用才有效。如上文所描述的，如果不满足这些标准，则可以弃用数据。
该过程可以修改第一流动参数数据以去除马达转速的作用。可以使用马达转速和流导来估计马达的作用。控制器可以测量瞬时流导。在一种配置中，可以使用以下等式来确定经滤波的流导：
其中C是经滤波的流导，filt()是滤波函数(优选地，低通滤波器)，Q是流动参数数据(可选地/优选地，由装置流量传感器产生的流速信号)，并且ω马达是马达转速。流导随时间而大约恒定，且因此可以使用低通滤波器进行估计。控制器使用当前马达转速和测得的流速来测量每次迭代时的瞬时流导。控制器可以对瞬时流导进行滤波以便确定经滤波的流导。
控制器可以将瞬时流导与经滤波的流导进行比较，以查看差值是否显著不同。如果差值显著，则可能是某物改变了物理系统，比如插管被附接或分开。通过取两个变量的差值并将其与最小或最大阈值进行比较，可以将瞬时流导与经滤波的流导进行比较。如果差值超过阈值或降到阈值以下，则认为差值是显著的，并且控制器可以重置经滤波的流导。控制器还可以基于瞬时流导与经滤波的流导之间的差值来改变经滤波的流导计算中的滤波函数的滤波系数。这允许经滤波的流导在流导的方差高时(比如，当插管首次被附接时)变化得更快。
如果瞬时流导与经滤波的流导之间的差值不超过阈值，则认为差值不显著，并且控制器可以估计马达对流速的作用。控制器可以使用经滤波的流导和马达转速来输出该作用的值。可以从流速数据中减去或以其他方式去除该值，以获得经预处理的流速数据(例如，流动参数变化数据)。经预处理的流速数据可以更多地指示患者的呼吸流(不过经预处理的流速数据仍然可能包括信号噪声)。
2.4从经预处理的流速信号或流速数据确定主要呼吸参数比率
算法800的步骤804-806涉及接收经预处理的流动参数数据并对其进行进一步处理以获得更新的实时主要呼吸参数比率，其直接或间接地表示或指示患者的相对于总呼吸时间的当前吸气时间或相对于呼气时间的当前吸气时间。在所展示的方法步骤804-806中，获得更新的实时主要呼吸参数比率，其表示或指示患者的相对于患者总呼吸时间的当前吸气时间。现在将在下文进一步详细地解释步骤804-806的示例过程。
算法800中的步骤804涉及将函数或线拟合到从算法中的先前预处理步骤或阶段801-803产生或输出的传入的流动参数数据的选定部分。
如先前所描述的，参考步骤801-803，算法以控制器在步骤801处接收流动参数的数据(其可以包括第一参数或第二参数的未处理的数据)开始。流动参数可以是流速或指示流速的参数。在配置中，流速可以指代总流速，包括呼吸流速、补充气体流速或其他。在配置中，流速可以指代设备或装置流速，其表示离开设备(例如，在气体出口端口或患者接口处)的总气体流的流速和/或在流发生器下游的流动路径中的总气体流的流速。在配置中，流动参数可以是气体流的直接量度。流动参数可以是压力(例如，在沿着设备或系统的流动路径的一个或多个位置处测量或感测)、马达转速、或本文所披露的其他类型的参数。流动参数可以是压力、马达转速或本文所披露的其他类型的参数的量度或是指示以上各者的参数。流动参数可以代表装置的部件的性能。优选地，所使用的流动参数是装置流速。装置流速可以由被配置成测量气体的流速的流量传感器来确定。替代性地，装置流速可以基于测得的马达转速或基于如上文所描述的气体压力来确定。
在决策步骤802处，控制器可以执行预处理步骤，比如通过确定流动参数数据是否良好或适合使用。如果数据不适合使用，则控制器可以在该步骤处弃用数据并返回到步骤801。
在步骤803处，控制器可以产生流动参数变化数据。流动参数变化数据可以通过从流动参数数据的测量值中减去流动参数数据的目标值来确定。流动参数变化数据可以通过从第一参数的测量值中减去第二参数的估计作用来确定。在配置中，第一流动参数或第一参数是装置输出的气体流速或指示气体流速的参数。在配置中，第二流动参数或第二参数是压力、马达转速或另一个流量的量度，或是指示以上各者的参数。第二参数对第一参数的估计作用可以是流速变化，该流速变化可以基于第二参数的当前值(比如，当前马达转速)来预计。这种估计作用可以假设没有噪声或患者交互。可以使用第二参数的当前值(比如，当前马达转速)以及马达转速与流速之间的关系的移动平均值来计算估计作用，该移动平均值可以用于表征第一流动参数与第二流动参数之间的关系。在配置中，流动参数变化数据可以通过从流动参数数据的第二平均值中减去流动参数数据的第一平均值来确定。第一平均值可以在时间上晚于第二平均值。第一平均值也可以基于比第二平均值更长的数据窗口。在配置中，第二平均值可以基于比第一平均值更长的数据窗口。数据窗口可以在时间上互斥或在时间上重叠。数据窗口可以涉及相同的时间长度或不同的时间长度。流动参数数据的第一平均值可以通过将滤波器或持续的滤波器应用于流动参数数据来确定。流动参数数据的第一平均值可以被恒定地或连续地更新。第二平均值可以是基于测量值。在一种配置中，可以在确定流动参数数据适合使用(例如，在步骤802处)之后计算流动参数变化数据(例如，在步骤803处)，如图23中所示。在另一种配置中，可以在确定流动参数数据是否适合使用之前计算流动参数变化数据。
在步骤804处，控制器选择流动参数变化数据的一部分来进行分析。流动参数变化数据的所选择的部分可以是上一次测得的流动参数变化数据，或者是与分析同时或在时间上接近而测得的流动参数变化数据。流动参数变化数据的该部分可以涉及预定义时间段内的时间段。可以选择该部分以获得表示或涉及特定时间长度的数据集。与选择经处理的流动参数数据的涉及较短时间段的部分相比，选择经处理的流动参数数据的涉及较长时间段的部分可能导致从经处理的流动参数数据中可靠地滤除更多噪声。例如，如果分析更宽的数据窗口，则瞬态噪声/波动可能对流动参数数据具有较小的影响，因为噪声可能具有‘平均化’作用。然而，与选择经处理的流动参数数据的涉及较短时间段的部分相比，选择经处理的流动参数数据的涉及较长时间段的部分可能导致滤除具有较高频率的呼吸信号。因此，当选择经处理的流动参数数的表示时间长度的部分时，在滤波噪声与检测或捕获瞬时变化之间可能存在折衷。在配置中，选择经处理的流动参数数据的表示小于呼吸周期的时间长度的部分可以是有利的。在配置中，选择经处理的流动参数数据的表示在0.5-2秒范围内的部分可以在针对大多数预计的呼吸频率(以及说话、咳嗽等)检测患者交互或附接方面提供可靠性，同时该长度使得不太可能由于随机噪声所致而产生对患者附接或交互的错误确定。在配置中，经处理的流动参数数据的选定部分可以小于0.5、0.5-1、1-1.5、1.5-2、2-2.5、2.5-3、3-3.5、3.5-4、4-4.5、4.5-5、5-5.5、5.5-6或超过6秒。
在一种配置中，控制器(或在控制器上执行的算法)在步骤803处产生流动参数变化数据之前选择经处理的流动参数数据的一部分。在另一种配置中，控制器选择经处理的流动参数数据的涉及特定时间长度的一部分(或窗口)，使得从下文所描述的瞬时患者通气量的量度中滤除信号噪声。在配置中，控制器选择经处理的流动参数数据的涉及特定时间长度的一部分，使得预计的呼吸频率(其可以包括所有预计的呼吸频率)导致瞬时患者通气量的量度增加。
在步骤804处，算法将一个或多个函数拟合到流动参数变化数据的选定部分。该一个或多个函数可以是代数函数，比如多项式(例如，常数、线性、非线性、二次、三次等)、有理函数、根函数和/或其他函数。该一个或多个函数可以是超越函数，比如指数函数、双曲线函数、对数函数、幂函数、周期函数(例如，三角函数等)和/或其他函数。控制器可以执行多种线和/或曲线拟合技术以将该一个或多个函数拟合到流动参数变化数据的选定部分，这些线和/或曲线拟合技术可以包括回归分析、内插、外推、线性最小二乘法、非线性最小二乘法、总体最小二乘法、简单线性回归、稳健简单线性回归、多项式回归、正交回归、戴明回归、线性分段回归、回归稀释和/或其他的非限制性示例技术。该一个或多个函数(其至少包括上文的那些函数)可以产生曲线。曲线可以是一条线。本文所描述的线或曲线可以包括多条曲线、顶点和/或其他特征。本文所描述的线可以是直的、有角度的和/或水平的。本文所描述的线可以是最佳拟合线。
在配置中，在步骤804处，算法可以执行线的最小二乘拟合，其可以包括将线性函数(比如，直线)拟合到流动参数变化数据的选定部分。例如，直线可以由下式表示：
其中m是线的平均值，s是斜率，且t*是线性增加的归一化时间参数。在配置中，t*可以是线性增加的归一化时间参数，其在所使用的最早数据点处等于-1并且在所使用的最近数据点处等于1。在另一种配置中，控制器可以将水平线拟合到流动参数变化数据的选定部分。该水平线可以是表示或涉及选定部分的流动参数变化数据的平均值。例如，该水平线可以由下式表示：其中m是平均值。在配置中，m是拟合线在流动参数变化数据的特定数量的离散数据点上的平均值。所需要或使用的离散数据点的特定数量取决于每次迭代中要处理的流动参数变化数据的选定或期望的部分或窗口以及与传入的流动参数数据相关联的采样率或频率。例如，在一种配置中，捕获并处理20个数据点，以便基于20Hz采样率将线拟合应用于流动参数变化数据的1秒窗口。
在第一配置中，在步骤805处，算法基于针对流动参数变化数据的当前部分或选择所确定的拟合函数或线来计算呼吸参数值m+。在该第一配置的一种形式中，呼吸参数值m+可以是如下计算的布尔值或二进制值或变量或布尔数据类型：
在该第一配置的另一种形式中，呼吸参数值m+可以是代表在离散数据点(例如，在以上示例中的20个数据点)的选定的窗口或部分上拟合线高于或低于零的时间的百分比和/或比率的值。例如，呼吸参数值m+可以是如下计算的分类值或变量或分类数据类型：
其中|S|是拟合线的斜率的绝对值，且|m|是拟合线平均值的绝对值。在第二配置中，在步骤805处，算法基于或直接从表示患者的呼吸的经预处理的流动参数变化数据upp来计算呼吸参数m+值，并且步骤804的函数或线拟合从该过程中被省略。在该第二配置中，呼吸参数值m+是基于每个传入的瞬时经预处理的流动参数变化数据值upp来确定的。例如，呼吸参数值m+可以是如下计算的布尔值或二进制值或变量或布尔数据类型：
算法800可以使用以上计算或方法中的任一种以基于传入的流动参数变化数据来计算更新的呼吸参数值m+。在以上配置中，呼吸参数m+可以被认为表示患者吸气与患者呼气。
在算法800的替代性配置中，将了解，可以使用其他函数以基于流动参数变化数据或基于呼吸参数值m+来产生其他合适的呼吸参数值。例如，在一种替代性配置中，可以产生呼吸参数值，其表示患者吸气的滚动平均值。滚动平均呼吸参数值可以基于累积吸气值来产生，每当根据布尔呼吸参数值m+确定患者正在吸气时，该累积吸气值就递增1(例如，针对每次算法迭代将累积吸气值递增1，其中m+为1，这在患者吸气时发生)。通过将累积吸气值除以累积算法迭代次数来确定每次迭代的滚动平均呼吸参数值。在该示例中，滚动平均呼吸参数值代表吸气与总呼吸的比率。
在步骤806处，算法基于呼吸参数比率m+的滚动平均值或移动平均值来计算表示吸气时间相对于总呼吸时间的呼吸参数比率Ti/Ttot。在一种配置中，算法使用指数滤波器来计算在一段时间内呼吸参数m+的平均值。在该示例中，滤波时间段可以是45秒，但是它可以是任何其他合适的时间段，例如1分钟或2分钟的流数据。替代性地，可以使用在至少一个呼吸周期内求平均值的具有低通性质的任何滤波器。滤波器的输出是平均呼吸参数m+，其表示Ti/Ttot比率。如下文进一步解释的，该呼吸参数比率可以被馈送或输出到与监测、显示数据、警报、通知和/或控制操作或治疗设定相关的其他控制器功能或过程，比如步骤808和/或809。
在一些配置中，算法的步骤806可以可选地包括一个或多个附加过程。例如，在一些配置中，产生呼吸参数比率Ti/Ttot的过程可以可选地包括一个或多个附加的处理阶段(比如但不限于，噪声校正处理和/或噪声清除过程和/或噪声滤波)和/或信号或数据质量确定阶段。在步骤806的以下进一步替代性配置中提供了这些可选过程的示例。
在步骤806的该替代性配置中，算法可以通过使用噪声函数和滤波函数执行噪声校正来进一步处理呼吸参数值m+。例如：
其中σ是信噪函数，其性质是，当信噪比(SNR)为零(即，完全是噪声，不存在信息信号)时，该信噪函数为0，并且当SNR无穷大或接近无穷大(即，零噪声)时，该信噪函数为1。在该示例中，函数σ可以与2020年3月4日提交的PCT申请公布号WO 2020/178746中所描述的函数相同，该申请通过引用以其整体并入本文。举例来说，σ可以由下式表示：
函数filt()可以是如先前在上文关于步骤806所描述的任何合适的函数，比如但不限于例如指数滤波器。
一旦获得值，它就可以通过又一噪声滤波器以进行清除：
因此，可以获得呼吸参数比率的最终合适的值。
为了评定所获得的呼吸参数比率值的质量，可以估计方差数。可以使用方差数估计值来估计标准偏差。
在配置中，取决于所估计的方差或标准偏差的大小，所获得的呼吸参数比率值可以被认为是良好的、可接受的或不可接受的(不良)。例如，可以根据以下分段函数来定义可接受性标准：
附加地，在一种配置中，如果(不是其方差或标准差)大于0.5或小于0.1，则信号质量也可以被认为是不可接受的。例如，在一些实施例中，这些值在系统中是物理上不可能的，且因此必须是由于显著的噪声或错误所致才出现。
在这种配置中，步骤806的输出再次是表示Ti/Ttot的呼吸参数比率，并且可选地是信号质量指标。附加地或替代性地，算法可以被配置成基于具有不可接受的质量的呼吸参数比率数据的相关联的信号质量指标来弃用该呼吸参数比率数据，即，质量不良或低的呼吸参数比率数据可以被弃用和/或不传递到算法的进一步处理阶段。在一种配置中，步骤806中产生的不良数据未通过步骤808和/或809在算法中进行进一步处理。在一种示例配置中，仅具有‘可接受的’或‘良好的’质量指标的呼吸参数比率数据或替代性地仅具有‘良好的’质量指标的数据才可以被传递以便输出和/或在算法800的剩余阶段中进行进一步处理。
2.5从经预处理的流速信号或流速数据确定呼吸速率
在算法800的该示例配置中，在步骤807处，算法可选地接收或检索表示或指示使用呼吸设备的患者的当前呼吸速率的呼吸速率数据。
在一种配置中，可以从与呼吸设备相关联或操作性地连接至呼吸设备的呼吸速率检测装置、监测器或传感器接收呼吸速率数据。
在另一种配置中，可以通过在控制器中操作的另一个过程或功能基于来自呼吸设备的或操作性地连接至呼吸设备的相关传感器或装置的其他数据或输入来计算呼吸速率数据。
在另一种配置中，可以通过算法从分别来自阶段801和/或803的新流动参数数据或流动参数变化数据来计算呼吸速率数据。举例来说，可以通过将频域分析应用于流动参数数据或流动参数变化数据来产生表示或指示呼吸速率的值。例如，算法可以实施多种技术，比如在2018年11月22日提交的PCT申请公布号WO2019/102384中所公开的技术，该申请特此通过引用以其整体并入本文。在一种示例配置中，算法在步骤807处可以将频率分析应用于流动参数或流动参数变化数据以确定或识别数据中的主频率，并且基于所识别的主频率来产生呼吸速率值。在一种配置中，呼吸速率值可以呈每分钟呼吸次数(BPM)或任何其他合适的度量的形式。
2.6从主要呼吸参数比率和呼吸速率确定附加的呼吸参数
可选地，在步骤808处，算法800可以被配置成或可操作以基于从步骤806产生或输出的主要呼吸参数比率Ti/Ttot和/或来自807的呼吸速率数据来产生一个或多个附加的呼吸参数或比率。举例来说，此类呼吸参数和/或比率可以包括以下各者中的任何一个或多个：吸气时间Ti、呼气时间Te、总呼吸时间Ttot(Ti+Te)、吸气时间与呼气时间的比率Ti/Te、呼气时间与吸气时间的比率Te/Ti、呼气时间与总呼吸时间的比率Te/Ttot。在以下等式中概述了可以如何导出这些参数和/或比率的示例：
其中RR是以每分钟呼吸次数为单位来提供的。
Ti＝(Ti/Ttot)x Ttot
Te/Ttot＝1-(Ti/Ttot)
Te＝(Te/Ttot)x Ttot
2.7基于所确定的呼吸参数数据的应用、动作和/或功能
在步骤809处，算法可以基于所计算的或更新的呼吸参数数据和/或比率中的任何一个或多个来执行一个或多个动作和/或功能。在一些配置中，算法800可以从步骤806输出主要呼吸参数比率(Ti/Ttot)，然后对该主要呼吸参数比率进行监测、分析、显示和/或用于触发警报、通知或修改呼吸设备的操作或治疗设定(例如，流速设定或其他设定)。在其他配置中，算法可以输出在步骤808处计算的附加的呼吸参数值或比率中的一个或多个以便进行类似的此类功能，例如监测、分析、显示、警报、通知、控制操作和/或治疗设定。
下文仅通过非限制性示例来解释所计算的呼吸参数和/或比率的各种示例应用和使用。还解释了一些配置和/或实施例的一些潜在益处和/或优点。
第一示例应用
在该示例应用中，呼吸参数的估计值可能是治疗功效的有价值的指标，如果患者对当前治疗参数没有做出积极响应，则其提示用户或健康专业人员调整治疗参数，比如装置流速或患者接口的类型。调整治疗参数的提示可以视觉地呈现在装置显示器上。
第二示例应用
在该示例应用中，呼吸参数确定算法可以能够向呼吸设备控制器提供对治疗期期间患者的呼吸行为和治疗功效的更深入理解。这可以通过算法估计算法上新的呼吸参数和/或比率(包括并且基于吸气时间、呼气时间和/或总呼吸时间)来提供。由算法产生的呼吸参数可以用于视觉地呈现趋势数据(例如，呼吸参数和/或比率中的一个或多个的一个或多个时间序列图)，并且在一些配置和/或实施例中用于基于某些阈值向用户或临床医生提供警报、提示或通知。如描述的呼吸参数确定算法是有利的，因为设备提供了指示患者呼吸健康状况或患者呼吸状况的附加参数。例如，如果吸气时间与总呼吸时间之比可以指示患者呼吸窘迫或其呼吸健康状态。如描述的所确定的呼吸参数(即，特定比率)可以指示高流量疗法是否在患者中有效。所确定的呼吸参数的趋势可以指示患者的呼吸健康状况的改善或患者的呼吸健康状况的恶化。
在一些配置和/或实施例中，呼吸设备控制器可以取决于呼吸参数和/或比率是否超过某些阈值来自动调整治疗参数(例如，流速)。例如，在此类配置和/或实施例中，如果比率低于由临床医生配置(即，设定)的某个阈值，则呼吸设备控制器可以自动增加设备输出的流速。例如，临床医生可以经由装置显示器来设定吸气时间与总呼吸时间或者吸气时间与呼气时间的设定比率。呼吸设备控制器被配置成确定该比率并与设定比率进行比较，并且基于差值来控制流发生器自动增加流量或减少流量以达到设定比率。
第三示例应用
在该示例应用中，在经鼻高流量治疗(NHF)的背景下，算法可以提供吸气Ti和呼气Te时间/周期及其比率的准确估计值。
对于健康的成年患者，Te应大约等于3Ti(即，Te≈3Ti或或常规地)。随着健康状况的恶化，呼吸努力增加并且Te的值趋向于Ti的值(即，Te→Ti或)。
已知的是，有效的NHF治疗将增加患者的Te，从而增加死腔冲刷并允许患者呼出更多的气体，由此增加其潮气量。如果Ti大约恒定并且Te在NHF期间不断增加/增加，则比率将降低。这将指示治疗是有效的。相反，不断增加的/>比率将指示患者状况恶化或治疗无效——在任一情况下，都可能需要调整治疗。还可以监测/>比率朝向下阈值和/或上阈值的趋势，因为过高或者过低的比率可能指示治疗无效和/或不利的患者状况。
因为Ti、Te、Ttot、是生理参数的度量，因此虽然它们准确，但它们可能趋向于波动并且在患者间也是高度主观的。因此，在一些配置中，警报或通知的触发可以更多地基于参数的趋势分析，而不是直接将参数与阈值进行比较。例如，任何这些参数中的基于时间的趋势都可以以视觉格式(例如，绘图、图表或图形)显示以供临床医生监测，和/或例如，可以基于趋势分析阈值来自动触发警报或通知，例如长期显著的上升或下降趋势。
在一些配置和/或实施例中，呼吸设备控制器可以取决于呼吸参数比率和/或其趋势是否超过某些阈值来自动调整治疗参数(例如，流速)。控制器可以基于呼吸参数比率和/或其相对于临床医生设定的阈值的趋势的关系来自动控制流速。例如，在此类配置和/或实施例中，如果存在一致的下降趋势(即，/>趋向于1)，则呼吸设备控制器可以自动增加设备输出的流速。趋势阈值可以由临床医生配置。
第四示例应用
在该示例应用中，算法可以提供确定和监测呼吸参数数据(例如，Ti、Te、Ttot的呼吸时间)及其各种比率的方法，以允许改善治疗控制。当使用来自典型NHF治疗期的操作数据时，确定Ti和Te的算法计算不太受到存在的不可避免的误差源的影响。
算法将附加的呼吸参数提供给控制器并促进在NHF的背景下调整患者治疗的附加手段，其中由于未密封患者接口所致，估计呼吸参数非常困难。
估计比率可以提供一种稳健的方法来确定NHF治疗功效和患者的呼吸性能的指标。与监测呼吸参数(比如，潮气量、或甚至每分钟通气量和峰值吸气流量)相比，/>比率受到使用未密封鼻插管所固有的误差源的影响要小得多。
已知的一个主要问题是用户或健康专业人员在NHF装置上设定的流速不足。如果控制器基于由算法确定的呼吸参数来确定治疗功效对于患者状况而言不足，则算法可以通过提供反馈提示以调整流速来缓解这个问题。
在一些应用中，警报/通知/指标可以被配置成基于与由算法产生和/或计算的呼吸参数相关的某些阈值来触发。在治疗期期间，用户或健康专业人员将被提供有关于患者健康状况和NHF治疗功效的附加信息，并且这可能鼓励更准确地调整治疗参数，从而导致改善患者结果。
3.术语
除非上下文清楚地另外要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等将在包含性的意义上解释，而不是在排他性或穷举的意义上，也就是说，在“包含但不限于”的意义上解释。
尽管本披露内容已在某些实施例和示例的上下文中描述，但本领域技术人员将理解，本披露内容超出具体披露的实施例而扩展至其他替代性实施例和/或用途以及显而易见的修改及其等效物。另外，虽然已详细示出和描述了本披露内容的实施例的若干变化，但在本披露内容的范围内的其他修改对于本领域技术人员将是显而易见的。还预期可以进行实施例的特定特征和方面的各种组合或子组合并且其仍落入本披露内容的范围内。例如，上文结合一个实施例所描述的特征可以与本文所描述的不同实施例一起使用，并且组合仍落入本披露内容的范围内。应理解，所披露实施例的各种特征和方面可以彼此组合或取代以便形成本披露内容的实施例的变化模式。因此，意图是本文的披露内容的范围不应受到上文所描述的特定实施例的限制。因此，除非另外陈述或除非明显地不兼容，否则本发明的每一实施例除了本文所描述的其基本特征外还可以包括来自本文所披露的本发明的每一其他实施例的如本文所描述的一个或多个特征。
结合特定方面、实施例或示例描述的特征、材料、特性或组将被理解为适用于本部分或本说明书中别处所描述的任何其他方面、实施例或示例，除非与其不兼容。在本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中披露的所有特征、和/或如此披露的任何方法或过程的所有步骤均可以以任何组合来组合，除了此类特征和/或步骤中的至少一些是相互排斥的组合之外。保护范围不限于任何前述实施例的细节。保护范围扩展至本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中所披露的特征中的任何新颖特征或任何新颖组合，或扩展至如此披露的任何方法或过程的步骤中的任何新颖步骤或任何新颖组合。
此外，在本披露内容中，在单独的实施方式的上下文中所描述的某些特征还可以在单个实施方式中以组合进行实施。相反，在单个实施方式的上下文中所描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合实施。此外，尽管某些特征在上文可能被描述为以某些组合起作用，但是在一些情况下，可以从所要求保护的组合中去除来自该组合的一个或多个特征，并且该组合可以作为子组合或子组合的变型被要求保护。
此外，虽然操作可以以特定次序描绘于附图中或描述于说明书中，但此类操作无需以所示的特定次序或以顺序次序执行，或无需执行所有操作以达到所期望的结果。未描绘或描述的其他操作可以并入示例方法和过程中。例如，可以在所描述操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。进一步地，操作可以在其他实施方式中重新布置或重新排序。本领域技术人员将了解，在一些实施例中，所展示和/或披露的过程中采取的实际步骤可能不同于各图中所示的那些步骤。取决于实施例，可以移除上文所描述的某些步骤，可以添加其他步骤。此外，可以以不同方式组合上文所披露的特定实施例的特征和属性以形成附加实施例，以上所有实施例都落入本披露内容的范围内。而且，不应将上文所描述的实施方式中的各种系统部件的分离理解为在所有实施方式中都要求此类分离，并且应理解，所描述部件和系统可以通常一起集成在单个产品中或封装成多个产品。
出于本披露内容的目的，本文描述某些方面、优点和新颖特征。未必所有此类优点都可以根据任何特定实施例来达到。因此，例如，本领域技术人员将认识到，可以以达到如本文所教导的一个优点或一组优点而未必达到如本文可能教导或建议的其他优点的方式来体现或实施本披露内容。
除非另外明确陈述，或另外在如所使用的上下文内理解的，否则条件性语言(比如，“可以”、“可能”“也许”或“可能”)一般旨在传达：某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，此类条件性语言通常不旨在暗示：特征、元件、和/或步骤是一个或多个实施例无论如何都需要的，或者一个或多个实施例必然地包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或步骤是否被包括在任何特定实施例中或是将在任何特定实施例中执行的逻辑。
本文所使用的程度语言(比如，如本文所使用的术语“大约”、“约”、“总体上”和“基本上”)表示接近于所陈述的值、量或特性的值、量或特性仍执行期望功能或达到期望结果。例如，术语“大约”、“约”、“总体上”和“基本上”可以指代在所陈述量的小于10％以内、小于5％以内、小于1％以内、小于0.1％以内以及小于0.01％以内的量。
本披露内容的范围并不旨在受本部分中或本说明书中别处的实施例的特定披露内容的限制，并且可以由如本部分中或本说明书中别处所呈现或如在未来呈现的权利要求书限定。权利要求书的语言将基于权利要求书中所使用的语言来广泛地解译，并且不限于在本说明书中或在本申请的审查期间所描述的示例，这些示例将被解释为是非排他性的。

Claims (59)

1.一种呼吸设备，所述呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，所述呼吸设备包括：
流发生器，其可操作以产生气体流；
控制器，其操作性地连接至所述流发生器并且可操作以通过控制所述流发生器来控制所述气体流的流速，其中，所述控制器被配置成在操作期间：
接收指示或表示所述气体流的流速的流速数据；
处理所述流速数据以从所述流速数据中提取或产生指示或表示所述患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；以及
处理所述呼吸数据以计算代表针对所述患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个呼吸参数比率。
2.根据权利要求1所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成通过从所述流速数据中至少去除能够归因于所述流发生器或由所述流发生器引起的不想要的分量来从所述流速数据中提取或产生所述呼吸数据。
3.根据权利要求2所述的呼吸设备，其中，所述流发生器包括驱动叶轮以产生所述气体流的马达，并且所述控制器被配置成通过从所述流速数据中去除能够归因于所述流发生器的马达或由所述流发生器的马达引起的不想要的分量来从所述流速数据中提取或产生所述呼吸数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器进一步被配置成确定所述流速数据的质量是否适合于供处理以提取或产生呼吸数据，并且使得仅从被确定为适合于供处理的流速数据中提取呼吸数据。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成通过以下方式处理所述呼吸数据以产生所述一个或多个呼吸参数比率：
将函数或线拟合到所述呼吸数据的选定部分，以及
至少部分地基于定义所述拟合函数或线的一个或多个参数来计算所述一个或多个呼吸参数比率。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成通过以下方式处理所述呼吸数据以产生所述一个或多个呼吸参数比率：
将函数或线拟合到所述呼吸数据的选定部分，
至少部分地基于定义所述拟合函数或线的一个或多个参数来计算呼吸参数值，以及
基于所述呼吸参数值的滚动平均值来确定所述呼吸参数比率中的一个或多个。
7.根据权利要求6所述的呼吸设备，其中，所述呼吸参数值是基于定义所述拟合函数或线的一个或多个参数计算或确定的布尔值或分类值或数据类型。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成通过以下方式处理所述呼吸数据以产生所述一个或多个呼吸参数比率：
基于所述呼吸参数数据来计算呼吸参数值，以及
基于所述呼吸参数值的滚动平均值来确定所述呼吸参数比率中的一个或多个。
9.根据权利要求8所述的呼吸设备，其中，所述呼吸参数值是基于定义所述拟合函数或线的一个或多个参数计算或确定的布尔值或分类值或数据类型。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器进一步被配置成：
接收或计算表示或指示所述患者的呼吸速率的呼吸速率数据，以及
基于最初计算的(多个)呼吸参数比率和所述呼吸速率数据来计算一个或多个附加的呼吸参数比率和/或呼吸参数。
11.根据权利要求10所述的呼吸设备，其中，所计算的所述一个或多个附加的呼吸参数比率包括以下呼吸参数中的两个的任何组合或排列之间的任何附加比率：吸气时间、呼气时间和总呼吸时间。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的呼吸设备，其中，所计算的所述一个或多个附加的呼吸参数包括以下各者中的任何一个或多个：吸气时间、呼气时间和/或总呼吸时间。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的呼吸设备，其中，所述呼吸速率数据是从操作性地连接至所述呼吸设备的装置或传感器接收或检索的。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成根据从所述流速数据中提取的所述呼吸数据来计算所述呼吸速率数据。
15.根据权利要求14所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成至少部分地基于分析或确定所述呼吸数据中的主频率分量来计算所述呼吸速率数据。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成基于所计算的(多个)呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个来实施一个或多个功能。
17.根据权利要求16所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成在所述设备的显示器上显示所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个。
18.根据权利要求17所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成以数字方式和/或作为图形、绘图或图表来显示所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成基于分析所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数来触发警报和/或通知以便显示在所述呼吸设备上。
20.根据权利要求19所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成将趋势分析应用于所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数中的一个或多个、以及基于所述趋势分析和可配置的趋势阈值来触发警报和/或通知以进行显示。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的呼吸设备，其中，所述控制器被配置成基于所计算的呼吸参数比率和/或呼吸参数来修改或更改操作和/或治疗设定。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的呼吸设备，其中，所述呼吸设备被配置成或可操作以经由未密封接口将高流量治疗递送到患者。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的呼吸设备，其中，所述呼吸设备进一步包括被配置成加热和/或加湿所述气体流的加湿器，并且其中，所述流发生器和所述加湿器集成在公共主壳体内或设置在公共主壳体中。
24.根据权利要求23所述的呼吸设备，其中，所述流速数据是从所述主壳体中的一个或多个流速传感器接收的。
25.根据权利要求24所述的呼吸设备，其中，所述流速数据是从一个或多个流速传感器接收的，所述一个或多个流速传感器被配置成感测所述主壳体的流动路径中的气体流的流速。
26.一种控制呼吸设备的方法，所述呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，所述设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；控制器，其操作性地连接至所述流发生器并且可操作以通过控制所述流发生器来控制所述气体流的流速，其中，所述方法能够由所述控制器执行或实施并且包括：
接收指示或表示所述气体流的流速的流速数据；
处理所述流速数据以从所述流速数据中提取或产生指示或表示所述患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；以及
处理所述呼吸数据以计算代表针对所述患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间与总呼吸时间之间的比率的一个或多个呼吸参数比率。
27.一种呼吸设备，所述呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，所述呼吸设备包括：
流发生器，其可操作以产生气体流；
控制器，其操作性地连接至所述流发生器并且可操作以通过控制所述流发生器来控制所述气体流的流速，其中，所述控制器被配置成在操作期间：
接收指示或表示所述气体流的流速的流速数据；
处理所述流速数据以从所述流速数据中提取或产生指示或表示所述患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；
接收呼吸速率数据或至少部分地基于从所述流速数据中提取的所述呼吸数据来计算呼吸速率数据，所述呼吸速率数据指示所述患者的呼吸速率；以及
处理所述呼吸数据和所述呼吸速率数据以计算指示所述患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间的一个或多个呼吸参数。
28.一种控制呼吸设备的方法，所述呼吸设备被配置成向用户提供气体流以进行呼吸治疗，所述设备包括：流发生器，其可操作以产生气体流；控制器，其操作性地连接至所述流发生器并且可操作以通过控制所述流发生器来控制所述气体流的流速，其中，所述方法能够由所述控制器执行或实施并且包括：
接收指示或表示所述气体流的流速的流速数据；
处理所述流速数据以从所述流速数据中提取或产生指示或表示所述患者的呼吸或呼吸作用的呼吸数据；
接收呼吸速率数据或至少部分地基于从所述流速数据中提取的所述呼吸数据来计算呼吸速率数据，所述呼吸速率数据指示所述患者的呼吸速率；以及
处理所述呼吸数据和所述呼吸速率数据以计算指示所述患者的呼吸循环的吸气时间和/或呼气时间的一个或多个呼吸参数。
29.一种呼吸系统，所述呼吸系统被配置成向患者递送呼吸治疗，所述系统还被配置成提供与所述患者的呼吸相关的信息，所述系统包括：
控制器的呼吸装置，其中，所述控制器被配置成：
接收气体流的第一参数的数据或代表所述装置的部件的性能的数据，所述第一参数指示所述患者的呼吸，
基于所述第一参数的数据来确定表示吸气时间和/或呼气时间的一个或多个呼吸参数、和/或代表以下呼吸参数中的两个的任何组合或排列之间的任何比率的呼吸参数比率：针对所述患者的呼吸循环的吸气时间、呼气时间和总呼吸时间。
30.根据权利要求29所述的呼吸系统，其中，所述第一参数的数据包括所述第一参数的绝对值。
31.根据权利要求29或权利要求30所述的呼吸系统，其中，所述第一参数的数据包括所述第一参数的变化。
32.根据权利要求31所述的呼吸系统，其中，所述变化是通过从所述第一参数的测量值中减去所述第一参数的目标值来确定的。
33.根据权利要求31所述的呼吸系统，其中，所述变化是通过从所述第一参数的测量值中减去第二参数的估计作用来确定的。
34.根据权利要求29至33中任一项所述的呼吸系统，其中，所述第一参数是流速。
35.根据权利要求33或权利要求34所述的呼吸系统，其中，所述第二参数是马达转速。
36.根据权利要求29至35中任一项所述的呼吸系统，其中，所述系统是非密封系统。
37.根据权利要求36所述的呼吸系统，其进一步包括患者接口，其中，所述患者接口包括鼻插管或气管造口术接口。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的呼吸系统，其中，所述系统被配置成递送经鼻高流量治疗。
39.根据权利要求29至38中任一项所述的呼吸系统，其包括加湿器，所述加湿器被配置成对流到患者的所述气体流进行加湿。
40.根据权利要求29至39中任一项所述的呼吸系统，其包括显示器，所述显示器被配置成从所述控制器的一个或多个处理器接收并显示与所确定的呼吸参数和/或呼吸参数比率相关的信息。
41.根据权利要求29至40中任一项所述的呼吸系统，其中，所述控制器被配置成：
基于所述第一参数的数据来产生流动参数变化数据；
选择所述流动参数变化数据的一部分；以及
至少部分地基于所述流动参数变化数据的选定部分来产生所述一个或多个呼吸参数和/或比率。
42.根据权利要求41所述的呼吸系统，其中，所述控制器进一步被配置成将一个或多个函数拟合或应用到所述流动参数变化数据的选定部分、以及至少部分地基于定义所述一个或多个拟合函数的一个或多个参数来产生所述一个或多个呼吸参数和/或比率。
43.根据权利要求42所述的呼吸系统，其中，所述控制器被配置成执行最小二乘拟合以将所述一个或多个函数拟合到所述流动参数变化数据的选定部分。
44.根据权利要求42或权利要求43所述的呼吸系统，其中，由所述一个或多个函数产生的曲线是直线。
45.根据权利要求42至44中任一项所述的呼吸系统，其中，由所述一个或多个函数产生的曲线是水平线。
46.根据权利要求42至45中任一项所述的呼吸系统，其中，所述一个或多个函数是代数函数。
47.根据权利要求42至46中任一项所述的呼吸系统，其中，所述一个或多个函数是超越函数。
48.根据权利要求42至47中任一项所述的呼吸系统，其中，所述一个或多个函数产生最佳拟合线。
49.根据权利要求41至48中任一项所述的呼吸系统，其中，所述第一参数指示流速或者是流速。
50.根据权利要求49所述的呼吸系统，其中，流速是总流速。
51.根据权利要求41至50中任一项所述的呼吸系统，其中，所述流动参数变化数据是通过从所述第一参数的测量值中减去所述第一参数的目标值产生的。
52.根据权利要求41至51中任一项所述的呼吸系统，其中，所述控制器进一步被配置成接收所述气体流的第二参数的数据或者代表所述装置的第二部件的性能的数据，并且其中，所述流动参数变化数据是通过从所述第一参数的测量值中减去所述第二参数的估计作用产生的。
53.根据权利要求52所述的呼吸系统，其中，所述第二参数指示马达转速或者是马达转速。
54.根据权利要求41至53中任一项所述的呼吸系统，其中，所述流动参数变化数据是通过从所述第一参数的第二平均值中减去所述第一参数的第一平均值产生的。
55.根据权利要求54所述的呼吸系统，其中，所述第二平均值是基于所述第一参数的测量值。
56.根据权利要求54或权利要求55所述的呼吸系统，其中，所述第一参数的第一平均值是通过将持续的滤波器应用于所述第一参数来确定的。
57.根据权利要求41至56中任一项所述的呼吸系统，其中，所述流动参数变化数据的所述部分包括涉及在预定义时间段内的时间段的数据。
58.根据权利要求41至57中任一项所述的呼吸系统，其中，所述流动参数变化数据的所述部分表示时间长度。
59.根据权利要求58所述的呼吸系统，其中，所述时间长度使得从所述呼吸参数和/或比率中滤除信号噪声。
CN202280023156.4A 2021-02-05 2022-02-04 确定呼吸流治疗系统中的吸气和呼气参数 Pending CN117136084A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163146184P 2021-02-05 2021-02-05
US63/146,184 2021-02-05
PCT/IB2022/050967 WO2022167982A1 (en) 2021-02-05 2022-02-04 Determining inspiratory and expiratory parameters in respiratory flow therapy systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117136084A true CN117136084A (zh) 2023-11-28

Family

ID=82741032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280023156.4A Pending CN117136084A (zh) 2021-02-05 2022-02-04 确定呼吸流治疗系统中的吸气和呼气参数

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240082521A1 (zh)
EP (1) EP4288134A1 (zh)
CN (1) CN117136084A (zh)
AU (1) AU2022216903A1 (zh)
WO (1) WO2022167982A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023152712A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Fisher & Paykel Healthcare Limited Patient gas delivery systems and methods

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7717110B2 (en) * 2004-10-01 2010-05-18 Ric Investments, Llc Method and apparatus for treating Cheyne-Stokes respiration
WO2011089491A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Automatically controlled ventilation system
WO2015136405A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 Koninklijke Philips N.V. Reducing hypercapnic respiratory failure during mechanical ventilation
EP3902587A1 (en) * 2018-12-24 2021-11-03 Koninklijke Philips N.V. Pressure support system and method of providing pressure support therapy to a patient
JP2022533144A (ja) * 2019-05-16 2022-07-21 レスメド・プロプライエタリー・リミテッド 医療デバイスにおける双方向通信

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022167982A1 (en) 2022-08-11
US20240082521A1 (en) 2024-03-14
AU2022216903A1 (en) 2023-08-17
EP4288134A1 (en) 2023-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111432866B (zh) 用于呼吸流治疗系统的呼吸速率监测
US20210178107A1 (en) Humidification of respiratory gases
US20220134028A1 (en) Patient attachment detection in respiratory flow therapy systems
US20240082521A1 (en) Determining inspiratory and expiratory parameters in respiratory flow therapy systems
US20230022107A1 (en) Alarm for respiratory therapy system
CN117295449A (zh) 呼吸流治疗系统中的经鼻每分钟通气量和峰值吸气流量
WO2024089654A1 (en) Determining work of breathing in respiratory flow therapy systems
CN220110217U (zh) 呼吸辅助设备
JPWO2020178746A5 (zh)
EP4346970A1 (en) System and method for determining leak in respiratory flow therapy systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination