CN118045261A - 呼吸装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及呼吸装置和控制方法。一种呼吸装置，该呼吸装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗。流量发生器可操作以生成气体流。控制器可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制提供给该用户的气体流的一个或多个属性。该控制器被配置为接收一个或多个输入治疗设置，该一个或多个输入治疗设置表示在治疗期期间生成气体流所需的一个或多个属性。该控制器至少部分地基于(多个)输入治疗设置和该装置的热模型，预测该装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值。该控制器可以响应于该预测，生成警报和/或启动警报响应应对控制措施，以降低该装置超过该高温状况阈值的风险。

Description

呼吸装置和控制方法
本申请是2022年3月10日提交的、名称为“呼吸装置和控制方法”的发明专利申请202280020460.3的分案申请。
技术领域
本披露涉及用于使用气体流提供呼吸支持和/或治疗的装置和控制方法。
背景技术
呼吸装置在比如医院、医疗设施、居家护理或家庭环境等各种环境中用于将气体流输送到用户或患者。呼吸装置(例如流量治疗装置)可以包括用以允许与气体流一起输送补充氧气的氧气入口、和/或用以输送经加热和加湿的气体的加湿装置。流量治疗装置可以允许调节和控制气体流的特性，包括流量、温度、气体浓度(比如氧气浓度)、湿度、压力等。
发明内容
在第一方面，本披露涉及一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸支持装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制该气体流的流量，其中，该控制器被配置为：接收表示设定流量的输入，在该设定流量下，该装置将为期望的治疗期生成该气体流；至少部分地基于生成该设定流量所需的电机速度，预测该装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值；以及如果基于该预测超过了该高温状况阈值，则生成预测高温状况信号。
在一种配置中，预测该稳态温度是否将超过该高温状况阈值是基于确定所需电机速度是否超过最大可允许电机速度进行的，其中，该最大可允许电机速度表示对于该设定流量，该装置在该稳态温度不超过该高温状况阈值的情况下能够维持的最高电机速度。
在一种配置中，该最大可允许电机速度基于预定热模型，或者是预定热模型的函数。
在一种配置中，该热模型表示由该流量发生器生成的作为该流量和该电机速度的函数的热量。
在一种配置中，该热模型表示由该流量发生器生成的作为该流量和该电机速度的函数的热量以及由一个或多个非流量发生器热源生成的热量。
在一种配置中，该热模型被配置为用相应的预设值表示该一个或多个非流量发生器热源，这些预设值表示在操作期间可以由该一个或多个非流量发生器热源中的每一个生成的最大热量的估计值。
在一种配置中，该热模型被配置为用一个或多个相应的预定或可配置安全值来表示该一个或多个非流量发生器热源，这些安全值表示预测由这些相应热源在期望的治疗期内生成的最大热量。
在一种配置中，流量范围内的最大可允许电机速度由绘制在电机速度与流量曲线图上的预定阈值线表示或限定，其中，该阈值线上方的区域表示高温状况区。
在一种配置中，预测该稳态温度是否将超过该高温状况阈值是基于确定所需电机速度和设定流量的组合是否在该高温状况区中来进行的。
在一种配置中，预测该稳态温度是否将超过该高温状况阈值是基于以下操作进行的：根据所需电机速度和设定流量来预测该稳态温度；以及确定所预测的稳态温度是否超过该高温状况阈值。
在一种配置中，预测该稳态温度包括根据预定热模型确定估计值。
在一种配置中，该热模型表示由该流量发生器生成的作为该流量和该电机速度的函数的热量。
在一种配置中，该热模型表示由该流量发生器生成的作为该流量和该电机速度的函数的热量以及由一个或多个非流量发生器热源生成的热量。
在一种配置中，该热模型被配置为用相应的预设值表示该一个或多个非流量发生器热源，这些预设值表示在操作期间可以由该一个或多个非流量发生器热源中的每一个生成的最大热量的估计值。
在一种配置中，该热模型被配置为用一个或多个相应的预定或可配置安全值来表示该一个或多个非流量发生器热源，这些安全值表示预测由这些相应热源在期望的治疗期内生成的最大热量。
在一种配置中，该控制器被配置为通过以下操作预测该装置的稳态温度是否将超过该高温状况阈值：确定所需电机速度是否超过该设定流量的最大可允许电机速度，该最大可允许电机速度表示该高温状况阈值。
在一种配置中，该设定流量的最大可允许电机速度是基于预定热模型来确定的，或者是预定热模型的函数。
在一种配置中，该热模型是表示设定流量范围内的最大可允许电机速度的函数或阈值线，并且其中，该热模型至少部分地基于该高温状况阈值生成。
在一种配置中，该控制器被配置为通过以下操作预测该装置的稳态温度是否将超过该高温状况阈值：基于或根据预定热模型、该设定流量和所需电机速度来预测该稳态温度；以及确定所预测的稳态温度是否超过该高温状况阈值。
在一种配置中，该热模型至少基于该设定流量和所需电机速度生成表示所预测的稳态温度的温度变量，使得该热模型至少基于由该流量发生器生成的热量。
在一种配置中，该热模型至少基于该设定流量、所需电机速度和一个或多个其他参数来生成表示所预测的稳态温度的温度变量，该一个或多个其他参数表示该装置的或与该装置相关联的将对该装置的稳态温度有贡献的非流量发生器热源。
在一种配置中，该控制器被配置为确定表示所预测的稳态温度的温度变量是否超过该高温状况阈值。
在一种配置中，该热模型表示该装置的或与该装置相关联的一个或多个热源，至少包括将由该流量发生器生成的热量表示为电机速度和流量的函数。
在一种配置中，该热模型进一步表示由该装置的或与该装置相关联的将对该装置的稳态温度有贡献的一个或多个非流量发生器热源生成的热量。
在一种配置中，该热模型至少部分地基于该装置的理论热模型。
在一种配置中，该热模型至少部分地基于与该装置的操作相关联的实验热数据。
在一种配置中，该热模型至少部分地基于一个或多个预定的或可配置的安全值。
在一种配置中，该控制器被配置为确定该流量发生器生成该设定流量所需的电机速度。
在一种配置中，该控制器被配置为通过增加或改变该电机速度直到该流量发生器生成该设定流量来确定生成该设定流量所需的电机速度。
在一种配置中，该控制器被配置为在该期望的治疗期开始之前当该装置处于启动或待机状态该流量发生器停止或以非治疗速度空转时，接收用于该期望的治疗期的设定流量输入。
在一种配置中，该控制器被配置为在该装置已经以第一流量在当前治疗期中操作时接收该设定流量输入，并且该设定流量输入是与新的期望治疗期相关的不同的第二流量。
在一种配置中，该控制器被配置为至少部分地基于所需电机速度通过以下操作来预测该装置的稳态温度是否将超过该高温状况阈值：估计第一热量值，该第一热量值表示由一个或多个非流量发生器热源对该稳态温度贡献的热量；估计该流量发生器的与表示由该流量发生器对该稳态温度贡献的热量的第二热量值相对应的最大可允许电机速度，使得该第一热量值和该第二热量值的总和不会导致该稳态温度超过该高温状况阈值；将该流量发生器的电机速度增加或改变到该流量发生器生成该设定流量所需的电机速度，从而确定该设定流量所需的电机速度；以及如果所确定的所需电机速度高于所估计的最大可允许电机速度，则预测该装置的稳态温度将超过该高温状况阈值。
在一种配置中，该控制器被配置为至少部分地基于所需电机速度通过以下操作来预测该装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值：将该流量发生器的电机速度增加或改变到该流量发生器生成该设定流量所需的电机速度，从而确定该设定流量所需的电机速度；估计第一稳态温度值，该第一稳态温度值表示由该流量发生器对该稳态温度贡献的热量；估计第二稳态温度值，该第二稳态温度值表示由一个或多个非流量发生器热源对该稳态温度贡献的热量；通过对该第一稳态温度值和该第二稳态温度值进行汇总来预测该装置的稳态温度；以及评估所预测的稳态温度是否超过该高温状况阈值。
在一种配置中，该一个或多个非流量发生器热源包括该装置的、连接到该装置的或与该装置相关联的以下非流量发生器部件或变量中的任何一个或多个：装置周围环境的环境温度、电池或电源、加湿器的加热板、患者接口导管的加热丝、电子电路系统或部件、印刷电路板(PCB)、图形用户界面和/或显示屏。
在一种配置中，该稳态温度可配置为表示该装置的、该装置内的或与该装置相关联的任何可预测的感兴趣的温度。
在一种配置中，该稳态温度表示持续的和/或稳定的温度参数，而不是瞬态温度参数。
在一种配置中，该稳态温度表示在该装置在该期望的治疗期中以该设定流量操作至少预定的最小时间段之后的预测温度参数，使得该稳态温度表示持续的和/或稳定的温度参数。
在一种配置中，该装置的稳态温度表示在该装置的气体流动路径内的指定区域或位置处该装置中的气体流的预测温度。
在一种配置中，该装置的稳态温度表示该装置的主壳体的特定位置或区域内的预测温度。
在一种配置中，该装置的稳态温度表示该呼吸支持装置的特定部件或元件部分的区域处或中的预测温度。
在一种配置中，该装置的稳态温度表示基于该装置和/或该装置的或与该装置相关联的一个或多个感兴趣的热源的热模型预测出的与该装置相关联的一般整体温度参数。
在一种配置中，该高温状况阈值是可配置温度参数。
在一种配置中，该高温状况阈值是温度值。
在一种配置中，该高温状况阈值是基于该装置的特性和/或所预测的稳态温度的具体类型而预定或选择的温度参数。
在一种配置中，该稳态温度表示与该装置内的指定区域或位置处的气体流的温度相关的预测温度参数，并且该高温状况阈值被配置为表示气体温度安全阈值或值，高于该温度安全阈值或值，故障操作风险、装置损坏风险和/或用户安全风险就会增加。
在一种配置中，该稳态温度表示与该装置的主壳体的特定位置或区域相关的预测温度参数，并且该高温状况阈值被配置为表示壳体温度安全阈值或值，高于该壳体温度安全阈值或值，故障操作风险、装置损坏风险和/或用户安全风险就会增加。
在一种配置中，该控制器被配置为在生成预测高温状况信号时生成警报。
在一种配置中，该警报包括以下类型的警报中的任何一个或多个：听觉警报、视觉警报、触感警报和/或触觉警报。
在一种配置中，该警报包括在该装置的显示屏或用户界面上的警报消息或指示。
在一种配置中，该控制器被配置为在生成该警报时拒绝该设定流量并禁用该电机或将该电机降低至空转速度。
在一种配置中，该控制器被配置为将该电机速度的上限设定为最大可允许电机速度，并且在生成警报时在该装置的显示屏或用户界面上生成警报消息或指示，并且其中，该最大可允许电机速度表示对于该设定流量，该装置在该稳态温度不超过该高温状况阈值的情况下能够维持的最高电机速度。
在一种配置中，该控制器被配置为在生成该警报时降低施加到该装置的一个或多个非流量发生器部件的功率或禁用一个或多个非流量发生器部件的操作，以降低其热输出。
在一种配置中，该控制器被配置为在生成该警报时降低施加到加湿器的加热板和/或患者接口导管的加热丝的功率和/或禁用该加热板和/或该加热丝。
在一种配置中，该控制器被配置为在生成该警报时降低或禁用与该装置的电池相关联的充电电路系统。
在一种配置中，该稳态温度和该高温状况阈值是参考温度指标或热能(thermalor heat energy)指标来表示和确定的。
在一种配置中，该流量发生器包括一个或多个热敏电阻器，该一个或多个热敏电阻器定位于该流量发生器的壳体内或者与该流量发生器或该流量发生器的电机热连通，并且其中，该(多个)热敏电阻器被配置为感测该流量发生器和/或该流量发生器的电机的温度或者与该流量发生器和/或该流量发生器的电机相关的温度，并且生成(多个)代表性温度信号。
在一种配置中，该装置进一步包括加湿器。
在一种配置中，该加湿器包括加湿腔室(例如，加湿水腔室)。在一种配置中，该加湿腔室可以从该装置上移除。
在一种配置中，该加湿器包括被配置为加热该腔室中的水的加热板或加热器部件或加热器元件。
在一种配置中，该装置进一步包括主壳体。在一种配置中，该主壳体包括流量发生器和加湿器。在一个示例中，该流量发生器和该加湿器可以集成到或设置在同一或公共主壳体中。例如，该加湿器可以包括加湿腔室和加热板。
在一种配置中，该装置的主壳体包括流量发生器和加湿器(例如，加湿腔室和加热板)，以及该装置的一个或多个其他热源。例如，该一个或多个其他热源可以包括以下各项中的任何一项或多项或全部：电池或电源、加热丝、电子电路系统或部件、一个或多个印刷电路板(PCB)、图形用户界面和/或显示系统。在一种配置中，该主壳体包括或提供流量发生器、加湿器、电池或电源以及该装置的所有其他热源。例如，所有发热部件可以被设置或集成到公共主壳体中。
在第二方面，本披露涉及一种控制呼吸支持装置的方法，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制气体流的流量，其中，该方法可由该控制器执行或实施，并且包括：接收表示设定流量的输入，在该设定流量下，该装置将为期望的治疗期生成该气体流；至少部分地基于生成该设定流量所需的电机速度，预测该装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值；以及如果基于该预测超过了该高温状况阈值，则生成预测高温状况信号。
在第三方面，本披露涉及一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸支持装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制提供给该用户的气体流的一个或多个属性，其中，该控制器被配置为：接收一个或多个输入治疗设置，该一个或多个输入治疗设置表示在治疗期期间提供给用户的生成气体流所需的一个或多个属性；至少部分地基于该一个或多个输入或治疗设置以及该装置的热模型来预测一个或多个电机速度极限，这些电机速度极限将防止该装置的稳态温度超过高温状况阈值；以及控制该流量发生器在(多个)电机速度极限内进行操作的同时尽可能地根据或基于这些输入治疗设置来提供气体流。
在一种配置中，该(多个)输入治疗设置包括设定流量，该设定流量指示提供给该用户以用于流量治疗期的期望气体流量。
在一种配置中，该(多个)输入治疗设置包括与提供给该用户以用于气道正压治疗期的气体流的期望压力相关的一个或多个压力设置。
在一种配置中，该控制器控制该流量发生器在该(多个)电机速度极限内进行操作的同时以完全符合这些治疗设置的方式输送气体流。
在一种配置中，由于在该(多个)电机速度极限内进行操作，该控制器控制该流量发生器以相对于这些输入治疗设置降低的水平来输送气体流。
在第四方面，本披露涉及一种控制呼吸支持装置的方法，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制提供给该用户的气体流的一个或多个属性，其中，该方法可由该控制器执行或实施，并且包括：接收一个或多个输入治疗设置，该一个或多个输入治疗设置表示在治疗期期间提供给用户的生成气体流所需的一个或多个属性；至少部分地基于该一个或多个输入或治疗设置以及该装置的热模型来预测一个或多个电机速度极限，这些电机速度极限将防止该装置的稳态温度超过高温状况阈值；以及控制该流量发生器在(多个)电机速度极限内进行操作的同时尽可能地根据或基于这些输入治疗设置来提供气体流。
在第五方面，本披露涉及一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸支持装置包括：
流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制提供给该用户的气体流的一个或多个属性，其中，该控制器被配置为：接收一个或多个输入治疗设置，该一个或多个输入治疗设置表示在治疗期期间提供给用户的生成气体流所需的一个或多个属性；至少部分地基于该一个或多个输入或治疗设置以及该装置的热模型来预测一个或多个电机速度极限，这些电机速度极限将防止该装置的稳态温度超过高温状况阈值；控制该流量发生器根据这些输入治疗设置来提供气体流；以及如果该流量发生器的电机速度以超过这些电机速度极限的速度操作了预定的时间段，则发出警报和/或启动警报响应应对控制措施，以防止或降低该装置超过该高温状况阈值的风险。
在第六方面，本披露涉及一种控制呼吸支持装置的方法，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制提供给该用户的气体流的一个或多个属性，其中，该方法可由该控制器执行或实施，并且包括：接收一个或多个输入治疗设置，该一个或多个输入治疗设置表示在治疗期期间提供给用户的生成气体流所需的一个或多个属性；至少部分地基于该一个或多个输入或治疗设置以及该装置的热模型来预测一个或多个电机速度极限，这些电机速度极限将防止该装置的稳态温度超过高温状况阈值；控制该流量发生器根据这些输入治疗设置来提供气体流；以及如果该流量发生器的电机速度以超过这些电机速度极限的速度操作了预定的时间段，则发出警报和/或启动警报响应应对控制措施，以防止或降低该装置超过该高温状况阈值的风险。
在第七方面，本披露涉及一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸支持装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制提供给该用户的气体流的一个或多个属性，其中，该控制器被配置为：接收一个或多个输入治疗设置，该一个或多个输入治疗设置表示在治疗期期间提供给用户的生成气体流所需的一个或多个属性；至少部分地基于这些输入治疗设置和该装置的热模型中的一项或多项，预测该装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值；以及响应于该预测，生成警报和/或启动警报响应应对控制措施，以防止或降低该装置超过该高温状况阈值的风险。
在一种配置中，该(多个)输入治疗设置包括设定流量，该设定流量指示提供给该用户以用于流量治疗期的期望气体流量。
在一种配置中，该(多个)输入治疗设置包括与提供给该用户以用于气道正压治疗期的气体流的期望压力相关的一个或多个压力设置。
在第八方面，本披露涉及一种控制呼吸支持装置的方法，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制提供给该用户的气体流的一个或多个属性，其中，该方法可由该控制器执行或实施，并且包括：接收一个或多个输入治疗设置，该一个或多个输入治疗设置表示在治疗期期间提供给用户的生成气体流所需的一个或多个属性；至少部分地基于这些输入治疗设置和该装置的热模型中的一项或多项，预测该装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值；以及响应于该预测，生成警报和/或启动警报响应应对控制措施，以防止或降低该装置超过该高温状况阈值的风险。
在第九方面，本披露涉及一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸支持装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器被配置为通过控制该流量发生器的电机速度来控制该流量发生器，其中，该控制器被配置为：接收表示设定流量的输入，在该设定流量下，该装置为治疗期生成该气体流；确定与达到该设定流量相对应的该流量发生器的电机速度；以及如果针对该设定流量所确定的该流量发生器的电机速度被预测会导致该装置的稳态温度超过预定的高温状况阈值，则激活视觉和/或听觉警报。
在一种配置中，该视觉警报作为警报通知或消息呈现在该装置的显示屏上。
在一种配置中，该稳态温度是对在未来该装置的温度或该装置内的温度的预测，并且其中，该稳态温度是至少部分地基于所确定的电机速度来计算或预测的。
在一种配置中，该稳态温度是基于所确定的电机速度和该装置的热模型来预测的。
在一种配置中，该热模型定义了由在该装置中运行的一个或多个所选非流量发生器热源部件导致的该装置的稳态温度的预测温度升高。
在一种配置中，该热模型定义了由以所确定的电机速度运行的流量发生器和在该装置中运行的一个或多个所选非流量发生器热源部件导致的该装置的稳态温度的预测温度升高。
在第十方面，本披露涉及一种控制呼吸支持装置的方法，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器被配置为通过控制该流量发生器的电机速度来控制该流量发生器，其中，该方法可由该控制器执行或实施，并且包括：接收表示设定流量的输入，在该设定流量下，该装置为治疗期生成该气体流；确定与达到该设定流量相对应的该流量发生器的电机速度；以及如果针对该设定流量所确定的该流量发生器的电机速度被预测会导致该装置的稳态温度超过预定的高温状况阈值，则激活视觉和/或听觉警报。
在第十一方面，本披露涉及一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该呼吸支持装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制该气体流的流量，其中，该控制器被配置为：接收表示设定流量的输入，在该设定流量下，该装置将为期望的治疗期生成该气体流；确定生成该设定流量所需的该流量发生器的电机速度；以及发出与该装置的潜在未来高温状况相关联的警报，该警报在预定时间内和/或在该装置的实际稳态温度超过该设定流量的温度阈值或极限之前发出。
在一种配置中，该预定时间小于治疗期的持续时间。
在一种配置中，该预定时间小于从治疗期开始起的30分钟。
在一种配置中，该预定时间小于从治疗期开始起的15分钟。
在一种配置中，该预定时间小于从治疗期开始起的几秒钟。
在一种配置中，该预定时间包括在该装置的实际稳态温度超过该温度阈值或极限之前的预设时间段之前的时间，使得该控制器被配置为在该装置的实际稳态温度超过该温度阈值或极限之前的至少预设时间段的时间发出警报。
在一种配置中，该控制器被配置为在治疗期开始时将该流量发生器的电机速度增加或斜升至该设定电机速度，并且其中，用于发出警报的预定时间包括电机速度斜升至该设定电机速度的时间段或该电机速度已经达到该设定电机速度之后的时间段。
在一种配置中，该控制器被配置为在该装置的实际稳态温度以将导致该装置的潜在未来高温状况的方式升高时发出警报。
在一种配置中，该控制器被配置为：至少部分地基于生成该设定流量所需的电机速度，预测该装置的稳态温度是否将超过该温度阈值或极限；以及在该装置的预测稳态温度超过该温度阈值或极限时发出警报。
在一种配置中，该控制器被配置为当发出警报时，在该装置的显示器上呈现警报通知或消息。
在一种配置中，该警报通知包括指示当前设定流量将导致该装置的实际稳态温度超过温度阈值或极限的消息。
在一种配置中，该控制器被配置为：基于热模型和至少该设定流量所需的电机速度来预测该装置的最大稳态温度；将该装置的预测最大稳态温度与该温度阈值或极限进行比较；以及在该预测最大稳态温度超过该温度阈值或极限时发出警报。
在一种配置中，该热模型表示由该流量发生器生成的作为该流量和该电机速度的函数的热量。
在一种配置中，该热模型表示由该流量发生器生成的作为该流量和该电机速度的函数的热量以及由一个或多个非流量发生器热源生成的热量。
在一种配置中，该控制器被配置为预测该装置在预定时间内的最大稳态温度。
在一种配置中，如果发出警报，该控制器被配置为执行以下动作中的任何一个或多个：关闭该流量发生器；降低施加到该装置的加湿器的加热板的功率；降低施加到该装置的或连接到该装置的患者回路导管的加热丝的功率；降低施加到该加热板和该加热丝的功率；和/或在该装置的显示器上呈现听觉和/或字母数字或视觉消息。
在第十二方面，本披露涉及一种控制呼吸支持装置的方法，该呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，该装置包括：流量发生器，该流量发生器可操作以生成气体流；控制器，该控制器操作性地连接到该流量发生器，并且可操作以通过控制该流量发生器的电机速度来控制气体流的流量，其中，该方法可由该控制器执行或实施，并且包括：接收表示设定流量的输入，在该设定流量下，该装置将为期望的治疗期生成该气体流；确定生成该设定流量所需的该流量发生器的电机速度；以及发出与该装置的潜在未来高温状况相关联的警报，该警报在预定时间内和/或在该装置的实际稳态温度超过该设定流量的温度阈值或极限之前发出。
在第十三方面，本披露涉及一种非暂态计算机可读介质，该非暂态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设备上执行时，这些指令使得该一个或多个处理设备执行本披露的前述方面中的任一方面的方法。
关于以上本披露的一个方面所提及的任何一个或多个特征和/或配置可以应用于以上本披露的任何一个或多个其他方面。
定义、术语或短语
短语‘计算机可读介质’应当被认为包括单个介质或多个介质。多个介质的实例包括集中式或分布式数据库和/或相关联的缓存。这些多个介质存储一组或多组计算机可执行指令。短语‘计算机可读介质’还应当被认为包括能够存储、编码或携带一组指令以供计算设备的处理器执行并且致使该处理器执行本文所描述的任何一种或多种方法的任何介质。该计算机可读介质还能够存储、编码或携带由这些指令集使用或与这些指令集相关联的数据结构。短语‘计算机可读介质’包括固态存储器、光学介质和磁性介质。
如在本说明书和权利要求中所使用的，术语“包括(comprising)”是指“至少部分地由……组成”。在解释本说明书和权利要求中的包括术语“包括”的每一个表述时，还可以存在除了以该术语作为开端的那个特征或那些特征之外的特征。相关的术语(比如，“包括(comprise)”和“包括(comprises)”)将以相同的方式进行解释。
除非上下文另有说明，否则在本说明书和权利要求中使用的短语‘呼吸装置’旨在意指任何类型或形式的装置、机器、系统或设备，其被配置为向用户提供和/或生成气体流以用于呼吸支持、呼吸治疗的目的，并且包括提供一种或多种不同操作模式和支持或治疗类型的装置，无论是流控制的、压力控制的还是其他的，并且包括被配置为或可操作以提供流量治疗、高流量治疗、氧气治疗、气道正压通气(PAP)治疗的装置，这些治疗比如但不限于持续气道正压通气(CPAP)治疗或双水平CPAP(BiPAP)治疗，并且根据上下文，短语‘流量治疗装置’、‘呼吸治疗装置’、‘呼吸支持装置’、‘呼吸辅助装置’可以用于指代一种类型的‘呼吸装置’。
除非上下文另有说明，否则在本说明书和权利要求中使用的短语‘流量发生器’旨在意指被配置为生成加压气体流的任何设备、系统、部件或配置，包括但不限于具有由电机驱动的叶轮的鼓风机、压缩机或其他加压气体源。
除非上下文另有说明，否则本说明书和权利要求中使用的短语‘温度’旨在意指表示热量或热能的度量或参数，并且可以用摄氏度(C)、华氏度(F)或开尔文(K)或任何等效物来表示，并且还旨在捕获与温度相关的任何间接相关联的度量或指标，比如热量或热能的直接度量(以比如英国热量单位(Btu)或焦耳或类似单位等指标为单位)，使得在本披露的预测性警报的上下文中以及如权利要求所述，对‘温度’的提及旨在涵盖直接温度指标和/或热量或热能指标。例如，可以基于温度指标或热量或热能指标来确定温度是否超过阈值，使得预测性警报可以在温度指标域或能量指标域中实施。另外地，在该上下文中，对‘热模型’的提及不必限于基于热量或热能的模型，而是可以被认为还包括或等效于基于温度指标或类似指标的‘温度模型’。同样，短语‘超温’和‘过热’或其变体可以互换使用。
除非上下文另有说明，否则本说明书和权利要求书中使用的短语‘治疗期’旨在意指呼吸装置的操作时间段，其可以具有开始时间和结束时间。治疗期可以具有预设或预定的时间段或由预设或预定的时间段定义，或者可以具有由时间指标定义的可配置时间段。例如，每个时间段可以由小时和/或分钟来定义。另外地或替代性地，治疗期可以具有开始时间和/或结束时间，其由感测到的设备的操作参数或感测到的用户的生理参数测量或评估的目标目的或指标定义。治疗期还可以是随机或任意持续时间的临时期。‘治疗期’通常旨在意指使用呼吸装置进行特定、指定或规定的呼吸治疗和/或使用该装置进行一般呼吸支持或其他一般用途的一段时间。
除非上下文另有说明，否则本说明书和权利要求中使用的短语“预测”旨在意指直接或间接确定或计算与装置的参数、变量和/或方面的或与该参数、变量和/或方面相关联的未来状态、状况和/或值相关的估计或期望，该的估计或期望。除非上下文另有说明，否则短语、术语和/或描述符“预测性(predictive)”、“预测(predicting)”和“预测的(predicted)”以相同的一般意义使用。
现有技术
在本说明书中参考了专利说明书、其他外部文件、或其他信息来源，这通常是为了提供用于讨论本发明的特征的背景。除非另外明确声明，否则对这些外部文件的参考不应当被解释为承认这些文件、或这些信息来源在任何辖区内是现有技术或形成了本领域公共常识的一部分。
数值范围
对本文中披露的数字范围(例如，1至10)的提及旨在也包括提及这个范围内的全部有理数(例如，1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9和10)，以及这个范围内的任何有理数范围(例如，2至8、1.5至5.5和3.1至4.7)，并且因此，特此明确地披露本文中所明确披露的全部范围的全部子范围。这些仅仅是具体意图披露的内容的示例，并且所枚举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合都应当被认为在本申请中以类似方式明确陈述。
如本文所使用，术语“和/或”是指“和”或“或”或者这两者。
如本文所使用，名词之后的“(多个)”是指名词的复数和/或单数形式。
本披露包括前述内容，并且还设想了多种构造，下文仅给出其示例。
附图说明
图1A以图解形式示出了流量治疗装置；
图1B示出了感测电路板，该感测电路板包括可以用于流量治疗装置中的流量传感器；
图2是示出了本披露的预测性超温警报的过程的概述的流程图；
图3是示出了根据第一实施例的本披露的预测性超温警报的过程概述的流程图；
图4A是电机速度与流量的曲线图，并且展示了在第一实施例的上下文中基于仅鼓风机热模型的最大可允许电机速度曲线；
图4B示出了图4A的曲线图，以及在第一实施例的上下文中基于更完整的替代性热模型的替代性最大可允许电机速度曲线，该更完整的替代性热模型考虑了鼓风机热源和一个或多个其他非鼓风机热源；
图4C是示出了由第一实施例的预测性超温警报实施的决策树的流程图；
图5是示出了根据第二实施例的本披露的预测性超温警报的过程概述的流程图；
图6A是电机速度与流量的曲线图，并且展示了电机速度-流量组合的稳态温度与第二实施例的上下文中使用的热模型的阈值曲线的比较；以及
图6B是示出了由第二实施例的预测性超温警报实施的决策树的流程图。
具体实施方式
在以下说明中，给出了具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。例如，可以以框图示出软件模块、功能、电路等，以免不必要的细节模糊实施例。在其他实例中，可以不详细示出熟知的模块、结构和技术，以免模糊实施例。
同样，应注意，实施例可以描述为描绘为流程图表(flowchart)、流程图(flowdiagram)、结构图或框图的过程。尽管流程图表可以将操作描述为顺序过程，但许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新布置操作的顺序。当过程的操作完成时，该过程终止。过程可以对应于计算机程序中的方法、函数、规程、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止对应于该函数返回到调用函数或主函数。
1.概述
呼吸装置和设备在某些状况下会过热。这种过热可能是由装置或设备内的各部件生成的热量导致的，这些部件比如但不限于：流量发生器(例如，鼓风机)、比如电池等电源、加湿器的加热元件或加热板、患者接口导管的加热丝、电子电路系统和/或部件(包括设置在印刷电路板(PCB)上的部件)、显示屏和/或图形用户界面、以及其他这样的部件。替代性地或另外地，呼吸设备中的过热可能由其他热源引起，比如周围环境和流过该设备的经加热和/或加湿气体。
一些呼吸装置具有感测一个或多个部件的温度的温度传感器。如果一个或多个部件的感测或测量的温度或提供给患者的气体的温度超过阈值，则装置发出警报。这种现有温度警报的一个问题与治疗期开始至装置发出警报之间的时间相关。在常见用例中，护士(或患者或其他用户)将某个接口(例如，面罩或插管)连接到患者和装置，输入某些设备设置，并开始治疗期。在医院的背景下，然后护士将继续执行其他任务，而温度警报仅会在一段时间(例如，数分钟或者甚至超过一小时)后激活。然后，护士不得不返回到患者身边，对装置设置进行更改，并重新开始治疗期。不得不回到已经完成部分治疗期的患者身边不仅会让护士感到沮丧(他们通常时间不够)，还会让经历了呼吸治疗或支持中断的患者感到沮丧。家庭护理背景也存在类似的问题。例如，患者或用户可以在家中开始或启动呼吸装置上的治疗期，然后通常可以开始或继续其他任务，比如阅读、观看设备上的媒体和/或其他娱乐活动或基于家庭的任务。如果温度警报在数分钟或一小时或更长时间后触发，则用户或患者的治疗和娱乐或其他活动会被中断，然后需要重新配置并重新开始治疗期，这会让人感到沮丧。进一步地，如果温度警报在医院或家庭护理环境中被激活，护士和/或患者可能需要等待装置冷却以再次允许可接受的操作，并且这可能导致重新开始呼吸治疗或支持的进一步延迟。现有温度警报的另一个问题是，直到感测到的温度超过阈值温度时才触发警报，并且这使得设备和/或设备的特定部件暴露于或允许其经历一定水平的高温或加热，这可能损坏部件和/或降低其使用寿命和/或影响其准确度或操作能力。
本披露提供了一种具有控制系统的呼吸装置以及方法，该控制系统和方法实施了预测性最大设备温度警报(本文也被称为‘预测性超温警报’)，如果在治疗期开始时装置的输入或操作治疗设置将可能导致装置的稳态温度超过高温状况阈值，则该警报激活。预测性最大设备温度警报可以周期性地、持续地操作，或者可以在治疗期期间响应于操作条件的改变(例如，用户或患者或护士或临床医生更改输入或操作设置)而启动，以重新检查或检查当前的、新的或更改的输入或操作设置是否将可能导致装置的稳态温度超过高温状况阈值。
在医院或临终关怀环境的背景下，预测性警报可以被配置为在治疗期开始时或开始后不久激活，这可能是在护士离开患者之前，和/或在用户或患者开始娱乐活动或上文所讨论的性质的其他任务之前。因此，预测性警报可以使护士不必等到设备实际超过其最大稳态温度时才发出警报，从而降低了他们不得不返回到已经完成部分治疗期的患者身边的可能性。在用户或患者在家中使用呼吸装置的家庭护理环境的背景下，预测性警报可以在治疗期的早期(例如，选择治疗设置之后的几秒或几分钟)发出警报，以警告用户所选择的治疗设置或操作条件将导致呼吸装置超过高温状况阈值(即，过热状况)。然后，用户或家庭护理患者可以响应于预测性警报来更改或修改治疗设置，从而最小化在治疗期期间由装置的过热导致的潜在的未来中断或超温警报。
另外地，本披露的预测性警报进一步保护设备和/或其部件免于过高温度或过热的影响，因为警报是基于设备的或与该设备相关联的预测的未来稳态温度超过高温状况阈值而触发的，因此在设备和/或部件暴露于不期望的高温或过热之前触发。
本披露的预测性超温警报的实施例将主要在下文进一步解释的类型的流量治疗装置的形式的呼吸装置的上下文中进行描述。还将在压力治疗装置的上下文中描述预测性超温警报的实施例。然而，将理解的是，预测性超温警报可以适配于和实施在被配置为向用户输送气体流以进行呼吸治疗或支持的任何合适的呼吸装置中，其中，该装置包括或暴露于可能导致不安全的超温状况的热源。预测性警报可以应用于输送任何一种或多种类型的呼吸治疗和/或支持的任何呼吸装置，这些呼吸治疗和/或支持包括但不限于流量治疗、高流量治疗、氧气治疗、气道正压(PAP)治疗，比如持续气道正压(CPAP)或双水平气道正压(BiPAP)等。这种呼吸装置通常包括可控流量发生器(例如，鼓风机或压缩机)和可选地加湿器。根据所提供的特定呼吸治疗或支持，呼吸装置可以根据设定输入流量或压力值或设置并经由密封或非密封接口(例如，全脸面罩、鼻罩、口罩、鼻插管等)来输送气体流。例如，预测性超温警报可以被适配为基于或根据适用于所提供的特定类型的呼吸治疗或支持的输入或治疗设置来预测超温状况，无论是流量设置、压力水平设置、和/或任何其他相关治疗设置(比如但不限于治疗持续时间段、加湿设置、气体温度设置、氧气浓度设置)。
将理解的是，预测性超温警报可以应用于能够输送多于一种类型的呼吸治疗和/或以多于一种治疗模式进行操作的呼吸装置。在一个示例中，呼吸装置可以可操作以根据启动的操作模式来输送流量治疗(例如，高流量治疗)或压力治疗(例如，双水平压力治疗或CPAP治疗)。如将理解的，这种呼吸装置的控制器可以在提供流量治疗或支持时控制气流的流量，并且可以在提供压力治疗或支持时控制压力。对于流量治疗，通常所生成的气流通过包括导管或管和未密封的接口(例如，鼻插管)的患者回路输送到患者。对于压力治疗，通常气流通过包括导管或管和密封的接口(例如，全脸面罩或鼻罩)的患者回路输送到患者。在一些配置中，相同类型的导管或管可以用于流量治疗模式和压力治疗模式两者。患者回路可以连接到呼吸装置或呼吸装置的一部分。
2.呼吸装置
仅通过示例的方式，将在以下流量治疗装置的上下文中描述预测性超温警报的各种实施例，但是警报的应用不限于如上文所解释的这种配置和装置。下文所描述的流量治疗装置是为了提供用于进一步理解预测性超温警报的实施方式和操作的上下文。将理解的是，流量治疗装置是可以应用预测性警报的一种类型或形式的呼吸装置，并且仅通过示例的方式进行解释。
图1A中示出了流量治疗装置10。装置10可以包括主壳体100，该主壳体容纳呈电机/叶轮布置形式的流量发生器11(例如，鼓风机)、可选的加湿器12、控制器13、以及用户接口14(包括例如显示器和比如(多个)按钮、触摸屏等(多个)输入设备)。控制器13可以被配置或编程为控制装置的操作。例如，控制器可以控制装置的部件，包括但不限于：操作流量发生器11以产生用于输送到患者的气体流(各气体的流)；操作加湿器12(如果存在的话)以对生成的气体流进行增湿和/或加热；控制进入流量发生器鼓风机中的氧气流；从用户接口14接收用户输入以对装置10进行重新配置和/或用户定义的操作；以及向用户输出信息(例如，在显示器上)。用户可以是医院患者、家庭护理患者或用户、保健专业人员(例如，护士、临床医生、医生)或对使用或操作该装置感兴趣的任何其他人。如本文中所使用的，除非上下文另有说明，否则“气体流”可以指代可以在呼吸辅助或呼吸设备中使用的任何气体流，比如环境空气的流、包括基本上100％氧气的流、包括环境空气和氧气的某种组合的流等。
如上文所解释的，该装置的加湿器是优选的，但不是必需的。增加气流的湿度提高了治疗的舒适性，并且改善了患者对治疗的依从性，并防止或最小化了患者气道的干燥。对于高流量治疗，加湿器可能特别有利，因为没有湿度的高流量会使气道干燥并降低肺的功能，例如降低粘膜纤毛运输作用。湿度有助于通过保持肺部温暖和湿润来提高舒适度，并且改善/维持健康的粘膜纤毛运输作用。湿度还可以有助于维持受损气道的生理稳定性，并且可以有助于改善对治疗的依从性。
患者呼吸导管16在一端联接到流量治疗装置10的壳体100中的气体流出口21。通过示例的方式，患者呼吸导管可以在一端设置有导管连接器，该导管连接器联接到流量治疗装置的壳体100上的电/气动连接器。患者呼吸管的导管连接器具有气动联接器和电连接器，该气动联接连接器便于气体从装置流向导管。电连接器将呼吸导管的加热丝联接到流量治疗装置的电路系统和/或控制器。患者呼吸导管16的另一端联接到患者接口17，比如具有歧管19和鼻叉18的非密封的鼻插管。另外地或替代性地，患者呼吸导管16可以联接到面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管内管、气管造口接口等。由流量治疗装置10生成的气体流可以被加湿，并且经由患者导管16通过插管17被输送到患者。患者导管16可以具有加热丝16a以便加热穿过到达患者的气体流。加热丝16a可以受控制器13的控制。患者导管16和/或患者接口17可以被认为是流量治疗装置10的一部分、或替代性地在该流量治疗装置的外围。流量治疗装置10、呼吸导管16以及患者接口17可以一起形成流量治疗系统。
控制器13可以控制流量发生器11以生成具有期望流量的气体流。通过示例的方式，在一种配置中，控制器被配置为通过控制鼓风机的电机速度来控制期望的流量。在这种配置中，控制器接收目标或设定流量。控制器然后计算对应于目标流量的设定电机速度。在一种配置中，可以基于目标或设定流量以及模型或等式/函数或查找表来计算设定电机速度。通过示例的方式，该模型或等式/函数或查找表可以使流量生成与设定电机速度相关。在另一种配置中，可以基于函数、模型或等式输入以及一个或多个传感器输入(例如，电机速度传感器和/或流量传感器和/或其他传感器)来计算设定电机速度。控制器13还可以控制补充氧气入口以允许输送补充氧气，加湿器12(如果存在)可以对气体流加湿和/或将气体流加热到适当的水平，等等。在这种配置中，加湿器12包括气体所流过的水或加湿腔室部件，以及被配置为加热该腔室中的水的加热板或加热器部件。气体流通过患者导管16和插管17被引出到达患者。控制器13还可以控制加湿器12中的加热元件(例如气体所流过的水或加湿腔室的加热板)和/或患者导管16中的加热元件16a，以将气体加热到期望的温度来实现患者的期望的治疗水平和/或舒适水平。控制器13可以被编程有气体流的合适目标温度或可以确定气体流的合适目标温度。
氧气入口端口28可以包括阀，加压气体可以穿过该阀进入流量发生器或鼓风机。该阀可以控制进入流量发生器(例如，鼓风机)中的氧气流。该阀可以是任何类型的阀，包括比例阀或二位阀。在一种配置中，该阀优选地为比例型阀，以允许该装置控制各种浓度的氧气。通过阀供应的氧气可以是高压氧气源。可选地，该装置可以包括附加氧气入口，以允许低压氧气被引入到呼吸装置中。在氧气空气水分被加湿之前，高压和/或低压氧气与通过一个或多个环境空气入口吸入到装置中的环境空气混合。氧气源可以是氧气罐或医院氧气供应源。医疗级别的氧气的纯度通常在95％与100％之间。也可以使用较低纯度的氧气源。在其他配置中，可以用任何其他合适的补充气体(比如但不限于氮气、氦氧混合气、一氧化二氮)增强大气空气。此外，补充气体入口端口可以具有可控阀以控制补充气体的流量或供应，从而允许控制输送到最终用户或患者的气流或气体流中的气体浓度和/或组分。
流量治疗装置10可以测量和控制被输送到患者的气体的氧气含量，且因此测量和控制由患者吸入的气体的氧气含量。在高流量治疗期间，所输送的气体的高流量典型地接近、处于或高于患者的峰值吸气需求。这意味着，在吸气期间由设备输送到患者的气体的体积满足或超过在吸气期间由患者吸入的气体的体积。因此，高流量治疗有助于防止在患者吸入时夹带环境空气，并且冲洗掉患者气道中的呼出气体。只要输送的气体的流量满足或超过患者的峰值吸气需求，就能防止夹带环境空气，并且由设备输送的气体与患者吸入的气体基本上相同。因而，在设备中测得的氧气浓度(输送氧气分数(FdO2))将与用户呼吸的氧气浓度(吸入氧气分数(FiO2))基本上相同，并且因而此类术语可以被视为等效的。
操作传感器3a、3b、3c(比如流量传感器、温度传感器、湿度传感器和/或压力传感器)可以放置在流量治疗装置10中的各个位置中。附加传感器(例如，传感器20、25)可以放置在患者导管16和/或插管17上的各个位置中(例如，可以在吸气管的端部处或附近存在温度传感器29)。来自传感器的输出可以由控制器13接收，以辅助控制器以提供合适治疗的方式来操作流量治疗装置10。在一些配置中，提供合适的治疗包括满足患者的峰值吸气需求(例如，以接近、处于或高于患者的峰值吸气需求的流量输送气体)。装置10可以具有发射器和/或接收器15或通信模块，以使得控制器13能够从传感器接收信号8和/或控制流量治疗装置10的各种部件，包括但不限于流量发生器11、加湿器12和加热丝16a或者与流量治疗装置10相关联的附件或外围设备。另外地或替代性地，发射器和/或接收器15或通信模块可以将数据输送到远程服务器或实现装置10的远程控制，或者可以将数据发射到任何其他远程设备或系统，比如但不限于外部监测设备或系统。在一些配置中，发射器和/或接收器15可以是或可以包括以下各项中的任何一项或多项：调制解调器、Wifi模块、蓝牙模块、红外模块和/或NFC模块。在一个示例配置中，呼吸装置包括调制解调器、Wifi模块、蓝牙模块、红外模块、NFC模块和/或任何其他无线通信模块中的至少一项或多项，以允许数据通信(例如，通过无线通信链路或无线数据链路)，这些数据比如但不限于使用情况数据、依从性数据和/或装置相关的数据。通过示例的方式，装置相关的数据可以包括以下数据，比如但不限于与已经触发的警报相关的警报数据、传感器数据、或可以用于对装置执行诊断的其他数据。该装置相关的数据可以被发射或发送到外部服务器或处理系统，其中，该服务器或系统可以处理该数据以基于装置相关的数据识别故障或执行其他诊断。这种处理允许基于来自诊断分析的输出数据来修理和/或维护装置。
在氧气和环境空气已完成混合之后，可以通过放置一个或多个气体组分传感器(比如超声波换能器系统，也称为超声波传感器系统)来测量氧气。该测量可以在设备、输送导管、患者接口内或在任何其他合适的位置处进行。通过示例的方式，气体组分传感器(例如，氧气浓度传感器)可以定位在鼓风机与加湿器之间。鼓风机将进入的氧气供应与环境空气混合，以生成或形成富氧气流。氧浓度传感器可以定位在装置的大宗气体流动路径(即，从入口通过鼓风机、加湿器并到达出口的主气体流动路径)内，或者传感器可以定位成与大宗气体流动路径相邻或与其分开，比如在采样通道或分支路径中，或者以其他方式与大宗气体流动路径气动连接或流体连通。
流量治疗装置10可以包括患者传感器26(比如，脉搏血氧仪或患者监测系统)，以测量患者的一个或多个生理参数(比如，患者的血氧饱和度(SpO2)、心率、呼吸速率、灌注指数)并提供信号质量的度量。传感器26可以通过有线连接或通过经由传感器26上的无线发射器进行的通信来与控制器13通信。传感器26可以是被设计成连接到患者手指的一次性粘性传感器。传感器26可以是非一次性传感器。针对不同年龄组设计并且将连接至患者身上的不同位置的传感器是可获得的，这些传感器可以与流量治疗装置一起使用。脉搏血氧仪将附接到用户(典型地在其手指处)，但其他位置(比如耳垂)也是一个选项。脉搏血氧仪将连接到设备中的处理器，并且将不断地提供指示患者的血氧饱和度的信号。患者传感器26可以是可热插拔的设备，其可以在流量治疗装置10的操作期间被附接或互换。例如，患者传感器26可以使用USB接口或使用无线通信协议(例如，近场通信(NFC)、WiFi或)连接到流量治疗装置10。当患者传感器26在操作期间断开连接时，流量治疗装置10可以在其先前的操作状态下继续操作限定的时间段。在限定的时间段之后，流量治疗装置10可以触发警报、从自动模式转变到手动模式、和/或完全退出控制模式(例如，自动模式或手动模式)。患者传感器26可以是床旁监测系统或通过物理或无线接口与流量治疗装置10通信的其他患者监测系统。
流量治疗装置10可以包括高流量治疗装置。除非上下文另有说明，否则如本文所讨论的高流量治疗旨在被赋予其本领域技术人员所理解的典型普通含义，其通常是指经由有意未密封的患者接口以总体上旨在满足或超过患者的吸气量的流量来输送目标流量的经加湿的呼吸气体的呼吸辅助系统。典型的患者接口是未密封的接口，并且包括但不限于鼻接口(例如，插管)、气管接口或口腔接口。成人的典型流量的范围通常在(但不限于)每分钟约十五升(LPM)到每分钟约七十升或更大。小儿患者(比如新生儿、婴儿和儿童)的典型流量的范围通常在(但不限于)每千克患者体重每分钟约一升至每千克患者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组合物，这些气体混合物组分包括补充氧气和/或治疗药物的施用。
仅通过示例的方式，高流量治疗常常是指经鼻高流量(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。仅通过示例的方式，用于达到“高流量”的流量可以是以下列出的流量中的任一者。例如，在一些配置中，对于成人患者，‘高流量治疗’可以是指以以下流量向患者输送气体：大于或等于约10升/分钟(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75LPM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’可以指代以以下流量将气体输送到患者：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与约15LPM之间或在约20LPM与约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装置可以以在约1LPM与约100LPM之间的流量或以在上文所概述的子范围中的任一个中的流量将气体输送到患者。
流量治疗装置10可以以约1LPM与约100LPM之间的任何流量输送高达100％的任何浓度的氧气(例如，FdO2)。在一些配置中，这些流量中的任一者都可以与约20％-30％、21％-30％、21％-40％、30％-40％、40％-50％、50％-60％、60％-70％、70％-80％、80％-90％和90％-100％的氧气浓度(FdO2)相组合。在一些组合中，流量可以在约25LPM与75LPM之间并与约20％-30％、21％-30％、21％-40％、30％-40％、40％-50％、50％-60％、60％-70％、70％-80％、80％-90％和90％-100％的氧气浓度(FdO2)相组合。在一些配置中，流量治疗装置10在以手动模式操作时可以包括安全阈值，这些安全阈值防止用户向患者输送太多氧气。
高流量治疗可以施用到用户的鼻孔和/或口腔、或经由气管造口接口来施用。高流量治疗可以以处于或超过预期用户的峰值吸气流量要求的流量向用户输送气体。高流量治疗可以在鼻咽中生成冲洗效果，使得上气道的解剖学死腔被进入的高气体流冲洗。这可以产生出可供用于每次呼吸的新鲜气体储备，同时最小化对氮气和二氧化碳的再呼吸。另外地，当试图控制患者的FdO2时，满足吸气需求和冲洗气道是重要的。高流量治疗可以利用非密封患者接口(比如，鼻插管)来输送。鼻插管可以被配置为以超过预期用户的峰值吸气流量要求的流量向用户的鼻孔输送呼吸气体。
除非上下文另有说明，否则如本文中所使用的，短语“非密封的患者接口”或“未密封接口”可以指代在患者的气道与不完全堵塞患者的气道的气体流源(比如来自流量发生器11)之间提供气动链路的接口。在一种配置中，非密封的气动链路可以包括小于患者的气道的约95％的堵塞。在另一种配置中，非密封的气动链路可以包括小于患者的气道的约90％的堵塞。在另一种配置中，非密封的气动链路可以包括在患者的气道的约40％与约80％之间的堵塞。气道可以包括患者的鼻孔或口部中的一个或多个。对于鼻插管，气道穿过鼻孔。
流量发生器或鼓风机11可以包括环境空气入口端口27以将环境室内空气夹带到鼓风机中。流量治疗装置10还可以包括通向阀的氧气入口端口28，加压气体可以穿过该氧气入口端口进入流量发生器或鼓风机11。阀可以控制进入流量发生器鼓风机11中的氧气流。该阀可以是任何类型的阀，包括比例阀或二位阀。
鼓风机可以在大于约1,000RPM且小于约30,000RPM、大于约2,000RPM且小于约21,000RPM、大于约4,000RPM且小于约19,000RPM、或上述任何值之间的电机速度下操作。鼓风机的操作可以混合通过入口端口进入鼓风机的气体。使用鼓风机作为混合器可以降低在具有单独混合器(比如包括挡板的静态混合器)的系统中会发生的压降，因为混合需要能量。具有静态混合器还可以增大阀与气体组分传感器之间的气体流动路径的体积，这可以进一步增大阀流发生变化的时间与测量到对应的氧气浓度变化的时间之间的延迟。
基于用户输入和由特定设备提供的治疗，控制器可以确定鼓风机的目标输出参数。控制器可以接收目标输出参数的测量值，并且基于确定的流量与测得流量之差，控制器可以调节鼓风机的速度。
目标输出参数可以是流量。目标流量可以是恒定值(例如，鼻高流量)。目标流量可以是波动的值。在一些配置中，控制器可以基于目标流量控制鼓风机电机速度，并且基于患者的呼吸周期额外地增大或减小电机速度。目标流量不一定改变，但是控制器可以被配置为控制电机速度进行波动，以便给瞬时流量增加振荡，使得流量与患者的呼吸同步。这种系统在名称为“Flow Path Sensing for Flow Therapy Apparatus[用于流量治疗装置的流动路径感测]”的国际申请PCT公开号WO/2017/200394中有所描述，该申请通过援引以其全文并入本文中。
目标输出参数替代性地可以是压力。目标压力可以是恒定值，例如持续气道正压(CPAP)。替代性地，目标压力可以是潜在地随着呼吸而即时波动的值，例如双水平压力治疗。在这两种情况下，总流量都不可能是恒定的。
额外参考图1B，示出了可以在流量治疗装置10中实施的感测电路板2200。感测电路板2200可以定位于传感器腔室中，使得感测电路板2200至少部分地浸入气体流中。气体流可以通过导管离开鼓风机11并进入传感器腔室中的流动路径。感测电路板2200上的传感器中的至少一些传感器可以定位在气体流内以测量流内的气体属性。在穿过传感器腔室中的流动路径之后，气体可以离开而到达上文所描述的加湿器12。
感测电路板2200可以是印刷感测电路板(PCB)。替代性地，可以利用连接电子部件的电线来构建板2200上的电路，而不是将该电路印刷在电路板上。感测电路板2200的至少一部分可以安装在气体流之外。气体流可以由上文所描述的流量发生器11生成。感测电路板2200可以包括超声波换能器2204。感测电路板2200可以包括热敏电阻器2205中的一个或多个。热敏电阻器2205可以被配置为测量气体流的温度。感测电路板2200可以包括热敏电阻器流量传感器2206。感测电路板2200可以包括其他类型的传感器，比如湿度传感器(包括要与单独的温度传感器一起使用的仅湿度传感器、以及组合的湿度传感器和温度传感器)、用于测量大气压力的传感器、用于测量压差的传感器、和/或用于测量表压的传感器。热敏电阻器流量传感器2206可以包括热线式流量计，比如铂丝和/或热敏电阻器(比如负温度系数(NTC)热敏电阻器、或正温度系数(PTC)热敏电阻器)。加热式温度感测元件的其他非限制性示例包括玻璃或环氧气树脂包封的热敏电阻器、或者非包封的热敏电阻器。热敏电阻器流量传感器2206可以被配置为通过被供应恒定功率来测量气体的流量，或者维持在恒定传感器温度或维持在传感器与气体流之间的恒定温差。在呼吸装置的一个示例配置中，感测电路板被定位在或位于鼓风机与加湿器之间(即，在鼓风机与加湿器之间延伸的气体流动路径附近、部分地在气体流动路径内或与气体流动路径相邻的位置)。这是有利的，因为在入口气体(例如，环境空气和氧气和/或其他补充气体)已经混合之后，气流中的气体参数或气体特性由感测电路板的一个或多个传感器感测。此外，在加湿器之前对气体参数或特性进行感测确保了被加湿的气体不会与传感器接触或相互作用，并且这降低了传感器冷凝或传感器内冷凝的机会。此外，在加湿之前对气流进行感测提供了更准确和/或更可靠的传感器测量结果。
感测电路板2200可以包括第一部分2201和第二部分2202。第一部分2201可以定位成在气体的流动路径内，而第二部分2202可以定位成在气体的流动路径之外。气体流的方向在图1B中由箭头2203指示。气体流的方向可以是直线的，或者如图1B中所示的曲线。
将热敏电阻器2205和/或热敏电阻器流量传感器2206中的一者或多者定位在组合的鼓风机和混合器的下游可以将供应到来自鼓风机的气体流的热量考虑在内。而且，将基于温度的流量传感器浸入流动路径中可以提高测量的准确度，因为浸入流中的传感器更可能经受与气体流相同的状况(比如温度)，并且因此提供气体特性的更好表示。
感测电路板2200可以包括感测电路板的超声波换能器、收发器或传感器以测量气体流的气体属性，比如气流内的一种或多种气体的气体组分或浓度。如应当理解，任何合适的换能器、收发器或传感器都可以安装到感测电路板2200。在这种配置中，感测电路板包括超声波换能器系统(也称为超声波传感器系统)，其采用超声波或声波来确定气体浓度。如将理解的，超声波换能器可以用于气体组分感测系统中，用于通过发射和接收超声波束或脉冲来感测通过气流的声速。
超声波换能器系统可以确定气体流中的两种或更多种气体的相对气体浓度。超声波换能器系统可以被配置为测量大宗气流中的氧气分数，该大宗气流由用补充氧气增强的大气空气组成，大气空气基本上是氮气(N2)和氧气(O2)的二元气体混合物。还将了解，超声波换能器系统可以被配置为测量已与气流中的大气空气共混的其他增强气体(包括氮气(N2)和二氧气化碳(CO2))的气体浓度。超声波换能器可以以相对高的频率来确定气体流中的气体的气体浓度。例如，超声波换能器可以以传感器的最大采样率或以比最大采样率更低的频率来输出测得的FdO2值，该更低的频率比如在约1Hz与200Hz之间、在约1Hz与100Hz之间、在约1Hz与50Hz之间、以及在约1Hz与25Hz之间。
在一些配置中，流量治疗装置还可以设置有湿度传感器，该湿度传感器定位于流动路径中并且被配置为生成湿度信号，该湿度信号指示流过传感器组件的气流的湿度。在这样的实施例中，可以通过感测到的声速以及感测到的温度和/或感测到的气流湿度来确定气体组分。湿度传感器可以是相对湿度传感器或绝对湿度传感器。在一些实施例中，可以基于感测到的声速以及感测到的湿度来确定气体组分，而无需温度传感器。
超声波换能器系统可以用于测量气体组分中任何两种已知气体的相应比率。超声波换能器系统可以确定与补充氧气共混的空气混合物中的相对气体浓度，该混合物基本上等效于氮气/氧气混合物。在此类二元气体混合物中，通过监测声速并将温度考虑在内，可以确定气体的平均分子量，并且因此可以确定两种气体的相对浓度。根据这个比率，可以推断出气流的氧气分数或氮气分数。
在一些配置中，如名称为“Thermistor Flow Sensor Having MultipleTemperature Points[具有多个温度点的热敏电阻器流量传感器]”的国际申请公开号WO/2018/052320(该申请通过援引以其全文并入本文中)中所描述的，流量治疗装置可以使用流量珠来测量气体的总流量。流量珠可以具有提供更准确的流量度量的优点，但是它对流量的突然变化(比如高频振荡)反应较慢。超声波换能器可以测量流量的突然变化，但是总体测量值可能不太准确。在一些配置中，控制器可以通过将来自流量珠和超声波换能器的输入进行组合来生成总流量的最终测量值，从而允许流量的度量既准确又能够检测流量的突然变化。
流量治疗装置的一些示例在名称为“Flow Path Sensing for Flow TherapyApparatus[用于流量治疗装置的流动路径感测]”的国际申请公开号WO/2017/095241以及名称为“Breathing Assistance Apparatus[呼吸辅助装置]”的国际申请公开号WO/2016/207838中进行了披露，这些申请通过援引以其全文并入本文中。
3.预测性超温警报和控制方法的概述
仅通过示例的方式，现在将在上文所描述的类型的流量治疗装置的形式的呼吸装置的上下文中更具体地解释预测性超温警报的一些示例实施例。该流量治疗装置提供高流量治疗，并且从而提供呼吸支持。如先前所讨论的，警报也可以被适配于其他类型的呼吸装置，包括能够以多种模式操作和/或能够输送多种治疗的呼吸装置。在一个示例中，根据所选操作模式，该警报可以应用于能够输送高流量治疗和压力治疗两者的呼吸装置，并且该警报可以与治疗或操作模式一起发挥作用。在一种配置中，装置的控制器可以被配置有适合于由该装置提供的不同的相应操作模式或治疗的警报算法的不同变型和/或版本，并且可以自动应用或实施适合于要由该装置输送的当前或所选择的操作模式或治疗的警报算法版本。
预测性超温警报是在装置的操作期间由呼吸装置的主控制器或子控制器进行或执行的算法、方法或过程。预测性超温警报可以被配置为预测在治疗期期间应用于呼吸装置的输入设置或参数中的至少一个是否可以在设备的稳态温度不超过预定高温状况的情况下应用或维持，该预定高温状况可以是例如最大温度或阈值参数。如将理解的，治疗期通常是装置的操作期或时间段，其中，用户从该装置接收具有一个或多个特定流特性的气体流(例如，通常为加湿气体)。
在该示例中，呼吸装置是流量治疗装置，在该流量治疗装置中，主要输入设置或参数是流量设置，该流量设置确定在治疗期期间输送到用户的气体流的流量。在该示例配置中，预测性超温警报被配置为预测是否可以在设备的稳态温度不超过预定的最大温度或阈值的情况下达到并维持期望的、当前的或新的治疗期的设定流量。更具体地，设定流量对应于鼓风机的电机速度，并且控制器确定(对于设定流量)所需的电机速度是否会导致稳态温度升高到预设的高温状况阈值以上。
在该示例配置中，除了预测性超温警报之外，该装置还可以具有内部设备高温警报。如果装置的内部温度超过由一个或多个内部温度传感器测量的阈值，则触发或发出高温警报。一个或多个温度传感器可以包括感测电路板上的温度传感器，或者可以是位于装置的壳体中其他地方的温度传感器，比如但不限于装置的出口中的温度传感器或者邻近或靠近用户界面的显示屏的温度传感器。如果基于感测到的温度触发了内部设备高温警报，这表明内部装置温度是危险的，因为它可能导致其他传感器或电子设备或其他部件损坏。
控制器可以被配置为在内部设备高温警报被触发时自动采取一个或多个动作或警报响应。下文提供了一个或多个动作或警报响应的各种示例。如果内部设备高温警报被触发，则控制器可以触发或采取以下动作或警报响应中的一个或多个的任意组合：
·控制器可以自动将鼓风机的电机速度(以及因此所输送或生成的流量)降低到将使内部装置温度降低的水平。
·控制器可以指示或通知用户改变患者接口的大小。例如，如果接口是插管或气管接口，则控制器可以提示或通知用户更改为更大的插管或更大的气管接口，因为当前插管或气管接口的大小对流量产生了太大的阻力，并且因此导致电机速度对于设定流量来说太高，从而导致超温状况。
·控制器可以被配置为当感测到的装置温度冷却到低于阈值(该阈值可以与警报阈值温度相同或不同)时，清除或重置内部设备高温警报。
·控制器可以被配置为降低加湿器的加热板温度设定点。该警报响应可以导致降低气体流的湿度输出，但通常也可以降低从加热板输出到装置中的热能，并且因此可以有助于降低热能和在装置内产生的温度。
·控制器可以经由用户界面显示器向用户呈现消息或通知，以检查气体流回路内的堵塞，这可能是造成或导致超温状况的原因。
·控制器可以使鼓风机反向驱动，以抽取热气体并将它们排出装置以冷却该装置。
·控制器可以在装置的显示器上向用户呈现指示已经触发了内部设备高温警报的一般消息或通知。
·控制器可以关闭装置并停止当前操作或治疗。
参考图2，将描述由呼吸装置的控制器实施的预测性超温警报过程流程或预测性警报方法200的概要。如202处所示，预测性警报方法200通过接收输入数据开始，该输入数据表示与要开始的期望的或新的治疗期相关的一个或多个输入设置或参数。通过示例的方式，输入设置可以是设定流量，其指示在治疗期期间要输送到装置的用户的气体流的期望流量。然后，预测性警报方法200进行到基于(多个)输入设置和/或与(多个)输入设置相关的一个或多个相关联的操作参数来预测呼吸装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值，如204处所示。通过示例的方式，控制器可以被配置为基于设定流量输入和/或生成设定流量所需的鼓风机的电机速度来预测呼吸装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值。如果预测的稳态温度超过预定的高温状况阈值，则基于该预测生成或触发预测的高温警报或警报信号，如206处所示。可选地，响应于生成的警报或警报信号，控制器可以被配置为启动或激活一个或多个警报响应，如208处所示。
在步骤204处，预测性警报方法200涉及至少部分地基于预定的或动态的热模型来预测装置的稳态温度或与装置相关联的稳态温度。热模型表示装置的或与装置相关联的一个或多个热源。更具体地，热模型可以在由部件生成的热能方面来表示由装置的一个或多个部件(热源)生成的热量，该热量造成或导致由预测性超温警报确定的装置稳态温度的升高。在一种配置中，热模型至少将由流量治疗装置的鼓风机生成的热量表示为电机速度和流量的函数。在另一种配置中，该热模型进一步表示由该装置的或与该装置相关联的将对该装置的稳态温度有贡献的一个或多个非鼓风机热源生成的热量。仅通过示例的方式，该一个或多个非鼓风机热源可以包括但不限于该装置的、连接到该装置或与该装置相关联的以下非鼓风机部件或环境变量中的任何一个或多个：电池或电源、加湿器的加热板、患者接口导管的加热丝、电子电路系统或部件、印刷电路板(PCB)、图形用户界面、显示屏和/或装置周围环境的环境条件(比如但不限于环境温度和/或环境湿度)。如将理解的，热模型可以被配置为以温度指标(比如摄氏度或华氏度或类似)和/或热能指标(比如但不限于焦耳或其他能量SI单位)来对热源进行建模。
在第一形式中，该热模型可以至少部分地基于该装置的理论热模型。例如，该理论热模型可以是计算机或数学或科学模型，或者是装置中或与装置相关联的一个或多个热源对装置的稳态温度的贡献的计算。在第二形式中，该热模型可以至少部分地基于该装置的实验热模型，该实验热模型基于与该装置的操作相关联的实验热数据，例如经由实验测试。该实验热数据可以基于记录或存储的温度数据，该温度数据是在例如使用中或实验测试中在装置的一个或多个操作范围、状况和/或治疗期内测量或感测到的。在第三形式中，该热模型可以至少部分地基于一个或多个预定的或可配置的安全值。例如，热模型可以考虑一个或多个热源，如环境温度或由加热器元件或这样的部件生成的热量，并且可以为这些参数或部件分配安全热量值，该安全热值表示它们各自可能对操作中的装置的稳态温度贡献的最大热量的可能或实际上限。任何上述热模型可以存储或保存在装置的控制器的存储器中。如将理解的，热模型可以表示为数学函数、查找表或任何其他合适的可计算格式。
在步骤204处，基于热模型来预测装置的稳态温度或与装置相关联的稳态温度涉及：控制确定生成治疗期的输入设定流量目标所需的鼓风机的电机速度，以及使用该确定的电机速度作为热模型的输入或变量来生成装置的预测稳态温度。在一些装置配置中，控制器被配置为基于或通过从所存储的电机速度与流量的已知关系或模型或函数提取或估计数据来确定生成设定流量所需的电机速度。
在其他配置中，控制器被配置为通过增加或改变鼓风机的电机速度直到生成设定流量来确定生成输入设定流量所需的电机速度，使得针对特定装置和当前操作变量实时或动态地确定所需的电机速度。所需电机速度的这种实时或动态确定使得控制器能够考虑个人用户的当前装置配置特性和/或参数，比如正在使用的患者接口的类型和配置、正在使用的患者接口导管的类型和特性、和/或操作中的装置的可能对电机速度与所生成的流量之间的关系有影响的任何其他参数或特性。
每当用户接收到新的设定流量输入时(这通常发生在为用户开始新的治疗期时，或者在治疗期期间更改或修改设定流量时)，控制器就实施预测性警报方法200。流量治疗装置可以从启动或待机模式(其中，鼓风机停止或以非治疗速度空转)开始新的治疗期，也可以在该装置已经在当前的治疗期内运行时切换到新的期望的治疗期或修改的或新的设定流量。在任一情况下，预测性警报方法200由控制器响应于以下操作来实施：接收与期望的治疗期相关联的新的或更新的设定流量输入、并且基于与新的期望的治疗期相关联的这些(多个)新的或更新的输入设置和/或参数来确定装置的预测稳态温度是否将超过高温状况阈值。
预测性警报方法200可以被配置为预测或确定装置的、装置内的或与装置相关联的感兴趣的未来稳态温度。感兴趣的稳态温度的类型或性质可以取决于警报所需的目的或目标。预测性警报被配置为预测稳态温度，该稳态温度表示持续的和/或稳定的温度参数，而不是瞬态温度参数。例如，预测性警报旨在预测装置的温度方面是否将在不期望的和/或不安全的时间段内维持在不期望的或不安全的超温区，而不是预测温度方面是否可能在未来短暂地飙升到不安全区。预测性警报主要是针对在预测到装置、装置内的区域、装置的部件、或与装置或其操作相关的参数将经历以某种方式对装置和/或用户造成损害的一段持续高热期(例如，过热状态或超温状况)时发出的警报，具体取决于感兴趣的稳态温度。
通过示例的方式，在一种配置中，预测性警报可以被配置为使得通过警报方法预测的稳态温度表示在装置已经以设定流量操作了至少预定的最小时间段之后该装置的预测温度参数。换言之，在一种配置中，通过该警报方法确定的预测稳态温度表示装置的可能稳定温度或长期平均温度。该时间段可以使得稳态温度表示持续的和/或稳定的温度参数，例如装置已经进入相对稳定的操作条件，而不是处于‘启动’条件，在该启动条件下，至少一些部件可能尚未达到它们的长期操作温度和/或治疗期状况。
如上文所讨论的，预测性警报可以被配置为使得警报的感兴趣的稳态温度是呼吸装置的、呼吸装置内的或与呼吸装置相关联的任何期望的温度参数。
在一种配置中，预测性警报的稳态温度可以被配置为表示在装置的气体流动路径内的指定区域或位置处该装置中的气体流的预测温度。例如，在这种配置中，稳态温度可以表示加湿器之后和/或连接到患者接口导管的装置的出口处或附近的气体流的预测温度，或者装置的一个或多个传感器和/或感测电路或PCB的区域中的气体流的预测温度。
在另一种配置中，预测性警报的稳态温度可以被配置为表示装置的主壳体的特定位置或区域内的预测温度，或者在装置的特定部件或元件部分的区域处或中的预测温度。仅通过示例的方式，该装置可以被配置为使得稳态温度可以被配置为表示在以下所选位置或区域中的任一个位置或区域处的预测温度：
·在装置的壳体的中心区域或中心区内，
·靠近装置的鼓风机的位置或区域，
·靠近装置的电子电路系统或PCB的位置或区域，
·靠近装置的显示屏或用户界面元件部分的位置或区域，
·靠近装置的加湿器或加湿器的部件的位置或区域，或者
·靠近特定元件部分(比如传感器或感测电路系统)的位置或区域。通过示例的方式，传感器或感测电路系统可以包括以下各项中的任何一项或多项：流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、超声波传感器等，这些传感器的准确度或灵敏度可能对温度敏感，或者这些传感器可能只在特定的操作温度范围内可靠地工作。
在另一种配置中，预测性警报的稳态温度可以被配置为表示基于该装置和/或该装置的或与该装置相关联的一个或多个感兴趣的热源的热模型预测出的与该装置相关联的一般整体温度参数。例如，在这种配置中，稳态温度可以表示理论或整体温度参数，其不特定于装置的特定位置、区域或部件，而是表示装置或设备中或与装置或设备相关联的总温度或热量的一般温度参数。
通常，预测性超温警报的目的是预测将导致装置中温度升高(或高热)的高温状况(即，提前确定未来状况)。换言之，预测性警报被配置为预测装置的期望操作(例如，治疗设置)是否将在未来导致设备的稳态温度超过高温阈值。持续的高热状况可能导致传感器出错或发生故障，或者可能导致传感器损坏。另外地或替代地，高温可能导致气流的温度或焓升高，这对最终用户来说可能是不安全的。在一些情况下，如果温度过高，可能导致装置的部件损坏。例如，持续的高温可能损坏鼓风机或通过装置的气体流动路径(即，管、连接件、联接器和/或密封件)。
预测性警报方法200将预测的稳态温度与预定的高温状况阈值进行比较。高温状况阈值可以是存储在与控制器相关联的存储器中的数据值或变量。高温状况阈值可以是可配置的温度参数，比如温度值。该高温状况阈值可以是基于该装置的特性和/或为警报预测的稳态温度的具体类型而预定或选择的温度参数。例如，高温状况阈值可以取决于预测的稳态温度所表示的特定温度参数。例如，针对表示气体流的温度的预测稳态温度的阈值可以与针对表示装置的壳体的特定位置中的温度的预测稳态温度的阈值相比不同(更高或更低)。
通过进一步示例的方式，在一种配置中，稳态温度表示与装置内指定区域或位置处的气体流的温度相关的预测温度参数。在这种配置中，高温状况阈值可以被配置为表示气体温度安全阈值或值，高于该气体温度安全阈值或值，与该气体流过热相关或由气体流过热导致的故障操作风险、装置损坏风险和/或用户安全风险就会增加。在另一种配置中，该稳态温度可以被配置为表示与该装置的主壳体内的特定位置或区域相关的预测温度参数，并且该高温状况阈值可以被配置为表示壳体温度安全阈值或值，高于该壳体温度安全阈值或值，与主壳体的该位置或区域中的过热相关或由该过热导致的故障操作风险、装置损坏风险和/或用户安全风险就会增加。
在步骤206处，预测性警报方法200被配置为在预测的稳态温度超过高温状况阈值时生成警报信号或预测高温状况信号。在步骤208处，预测性警报方法200被配置为响应于警报信号或高温状况信号触发或激活一个或多个警报或警报响应。
在一种配置中，警报响应可以包括生成警报通知。该警报通知可以是以下类型的警报中的任何一个或多个警报：听觉警报、视觉警报、触感警报和/或触觉警报。通过示例的方式，该警报通知可以包括控制器在装置的显示屏或用户界面上显示警报消息、通知或指示。
在一些配置中，控制器被配置为在生成该警报时拒绝设定流量并禁用电机或将该电机降低至空转速度。
在一些配置中，该控制器被配置为将电机速度的上限设定为最大可允许电机速度或将电机速度降低到最大可允许电机速度，并且在生成警报时在装置的显示屏或用户界面上生成警报消息、通知或指示。在这种配置中，最大可允许电机速度可以表示对于设定流量，装置在稳态温度不超过高温状况阈值的情况下可以维持的最高电机速度。
在一些配置中，该控制器被配置为在生成该警报时降低施加到该装置的一个或多个非鼓风机部件的功率或禁用一个或多个非鼓风机部件的操作，以降低其热输出。在一个示例中，该控制器可以被配置为在生成该警报时降低施加到加湿器的加热板和/或患者接口导管(例如，呼吸管)的加热丝的功率和/或禁用该加热板和/或该加热丝。在另一个示例中，该控制器被配置为在生成该警报时降低或禁用与该装置的电池相关联的充电电路系统。
将理解的是，控制器可以响应于警报信号来激活上述示例警报响应中的任何一个或多个。如将理解的，警报响应不需要总是触发警报通知(例如，视觉、触感和/或听觉警报)。如上文所描述的，由控制器执行的警报响应可以以特定方式控制装置，以解决和/或避免预测的未来超温状况，比如改变或修改操作设置或参数，如上文所讨论。这可以单独完成，或者与生成警报通知相结合来完成。
预测性超温警报200的算法或过程的步骤的上述一般性描述通常适用于以下第一示例实施例和第二示例实施例，这些示例实施例提供了整体警报方法200的示例实施方式和/或配置。第一示例实施例和第二示例实施例展示了评估或预测装置的稳态温度是否将超过预定高温状况阈值的直接和间接实施方法。
如将理解的，预测性超温警报算法和/或过程由装置的控制器或处理器实施。警报算法和/或过程可以被编程为可由装置的控制器或处理器执行的软件或计算机可读指令。如将理解的，控制器可以检索或接收警报算法所使用的任何所需的输入信号和/或数据(例如，传感器信号、和/或操作或治疗设置、和/或对装置的用户控制输入)。同样，由警报算法生成的任何输出或警报响应可以由控制器经由控制信号或类似信号来实施。还将理解的是，警报算法所利用的任何相关热模型可以存储在控制器可访问的电子存储器中并从中检索，和/或可以编码在软件算法中。
4.第一示例实施例——基于电机速度评估的预测性超温警报
概述
参考图3至图4C，将进一步详细描述预测性超温警报300的第一示例实施例。该第一实施例中的预测性超温警报300基于将治疗期的设定流量输入所需的电机速度与估计的最大可允许电机速度进行比较来利用间接警报预测，该估计的最大可允许电机速度表示将有很大风险会使装置的稳态温度超过预定高温状况的速度。简言之，控制器或处理器确定最大可允许电机速度值(对于当前设定流量)，高于该最大可允许电机速度值，该控制器或处理器预测出将有很大风险会使装置的稳态温度超过预定最大值。
在一种配置中，警报算法通过允许装置的控制器使用如先前所描述的闭环反馈控制来控制鼓风机的电机速度以生成设定流量，从而确定或提取设定流量所需的电机速度。一旦知道了生成设定流量所需的电机速度，就将其与预测的最大可允许值进行比较。如果所需的电机速度超过该最大可允许值(才能达到当前设定流量)，则处理器将立即激活警报响应，而不必等待装置实际升温并超过其预定的最大稳态温度。在一个实施例中，所启动的警报响应是控制器将电机速度的上限设定回通过预测性超温警报算法确定的最大可允许电机速度极限。然后这样就会将气体流的流量限制在目标设定流量以下，从而可以触发‘流量低于目标’警报。在其他实施例中，警报算法可以实施先前所描述的其他警报响应中的任何一个或多个。
在另一种配置中，预测性超温警报被配置为针对治疗期的设定流量输入，确定或预测最大可允许电机速度值，高于该最大可允许电机速度值，该预测性超温警报预测出将有很大风险会使装置的稳态温度超过预定最大值或阈值。在这种配置中，预测性超温警报使控制器将鼓风机的电机速度的上限设定为在治疗期期间该设定流量输入设置的预测的最大可允许电机速度极限或限制在该预测的最大可允许电机速度极限内，使得在鼓风机的闭环反馈控制期间电机速度永远不会超过极限，而不是随后确定设定流量所需的电机速度并将其与预测极限进行比较。在这种配置中，预测性超温警报作为控制算法进行操作，或者向鼓风机控制提供极限输入，使其不会超过最大可允许电机速度。
在该实施例中，该控制器被配置为基于确定设定流量输入所需的电机速度是否超过最大可允许电机速度来预测稳态温度是否将超过高温状况阈值。该控制器确定最大可允许电机速度，并且这表示对于设定流量，装置在稳态温度不超过高温状况阈值的情况下可以维持的最高电机速度。在该实施例中，该最大可允许电机速度基于预定热模型，或者是预定热模型的函数。实际上，对于设定流量，最大可允许电机速度表示高温状况阈值。
在该实施例中，该热模型是表示设定流量范围内的最大可允许电机速度的函数或阈值，并且其中，该热模型至少部分地基于该高温状况阈值生成。如将理解的，阈值可以由根据或基于电机速度和/或流量定义极限或阈值的等式或函数来定义，并且该阈值可以被编码在控制器或控制器可访问的存储器中的软件代码中。阈值可以在绘图或曲线图上以图形方式表示为线(直线或曲线)，比如后面在图4A和图4B中描绘和描述的。
在一种配置中，该热模型表示由该鼓风机生成的作为流量和电机速度的函数的热量。在另一种配置中，该热模型表示由鼓风机生成的作为流量和电机速度的函数的热量以及由一个或多个非鼓风机热源生成的热量。在一种形式中，该热模型可以被配置为用相应的预设值表示该一个或多个非鼓风机热源，这些预设值表示在操作期间可以由该一个或多个非鼓风机热源中的每一个实际生成的最大热量。在另一种形式中，该热模型可以被配置为用一个或多个相应的预定或可配置安全值来表示该一个或多个非鼓风机热源，这些安全值表示预测由这些相应热源在期望的治疗期内生成的最大热量。
在一种配置中，该热模型被配置为对由装置内的一个或多个热源导致的热量(能量)和/或温度上升进行建模。特别地，该热模型被配置为对由装置中的一个或多个热源产生的热量进行建模，然后对由于装置中的热量和/或流过该装置的热量而导致的装置中将发生或可能发生的温度上升进行建模。根据热模型确定针对设定流量输入的最大可允许电机速度可以被认为是对热模型的重新布置。在一种配置中，热模型涉及或包括基于对装置内的一个或多个热源的热能进行建模来计算温度上升。
在该实施例的一种配置中，流量范围内的最大可允许电机速度由绘制在电机速度与流量曲线图上的预定阈值线来表示或定义。阈值线之上的区域表示高温状况区。在这种配置中，该控制器被配置为通过确定所需电机速度和设定流量的组合是否在该高温状况区中来预测稳态温度是否将超过高温状况阈值。
示例实施方式过程
现在将描述第一实施例预测性超温警报300的实施方式的更详细示例。
参考图3，由装置的控制器实施的预测性警报过程通过接收或检索新的或期望的治疗期的设定流量输入开始，或者接收当前治疗期的更新或更改的设定流量输入或设置，如302处所示。如先前所描述的，在该实施例中，预测性警报算法被实施为软件代码，比如可由装置内的控制器或处理器执行的计算机可读指令。
控制器然后估计表示由一个或多个非鼓风机热源对稳态温度贡献的热量的第一热量值，如304处所示。通过示例的方式，控制器估计在装置内的一个或多个预定或所选择的非鼓风机部件(例如，备用电池、加湿器的加热板)的温度升高到它们的实际最大值、和/或来自环境源(例如，周围空气)的热量升高到它的实际最大值时将增加到装置的热量。在一种形式中，警报算法存储与一个或多个非鼓风机部件相关联的固定的单独最大热量或温度上升值，以供热模型使用。在一些配置中，预测性警报300可以被配置为考虑装置中的和/或与装置相关联的所有或至少大部分非鼓风机热源。将理解的是，预测性警报300不一定需要考虑来自每个非鼓风机部件和/或环境变量的热能，但是可以考虑在操作期间将向装置贡献大部分热量的至少一个或多个重要的非鼓风机热源。
在替代性实施例中，对于一些非鼓风机热源，算法可以使用实时确定的温度和/或操作值用于在整个治疗期期间被认为是稳定的这些非鼓风机热源，而不是使用固定的预定实际最大值。例如，以下实时值中的任何一个或多个可以用于表示热模型中的非鼓风机热源：装置中的实时温度传感器值、加湿器的加热板功率或电流、加热的呼吸管功率或电流、和/或电池功率或电流，这取决于在热模型中使用的非鼓风机部件。通过进一步的解释，该装置可以具有一个或多个温度传感器，比如环境温度传感器，并且一些非鼓风机部件(例如，加湿器的加热板、加热的呼吸管、电池)可以具有与其相关联的温度传感器，以感测它们的温度。在一些配置中，这些感测到的温度可以被实时地馈送到预测性警报算法中，作为使用热模型中的一个或多个非鼓风机部件的预定最大温度值的热模型的替代方案。
接下来，控制器估计鼓风机的与表示由鼓风机对稳态温度贡献的热量的第二热量值相对应的最大可允许电机速度，使得第一热量值和第二热量值的总和不会导致稳态温度超过高温状况阈值，如306处所示。通过示例的方式，在一种配置中，电机速度-流量组合与可能由鼓风机生成的热量之间的关系对于装置是已知的，并且存储在存储器中或可由控制器访问。通常，达到给定设定流量所需的电机速度越高，鼓风机生成的热量越多。使用这种已知并已存储的关系，控制器估计在由鼓风机生成的热量(第二热量值)和由非鼓风机部件和环境变量生成的热量(第一热量值)之和不会导致稳态设备温度超过其最大值(预定的高温状况阈值)的情况下可以维持的最大电机速度(对于当前设定流量)。
在另一种配置中，步骤304和306可以组合。特别地，警报算法可以使用存储的热模型(例如，等式或函数)，该热模型表示对于设定流量输入由鼓风机和一个或多个非鼓风机部件导致的热能和/或温度上升的合并或组合模型。如上所述，可以在模型中假设非鼓风机部件的最大热量值或温度上升，也可以将其可以表示为其热量生成或温度上升基于设定流量输入而变化的单独或组合变量。
一旦确定了最大电机速度，控制器就被配置为将鼓风机的电机速度提高或更改为鼓风机生成或达到设定流量所需的电机速度，如308处所示。特别地，控制器使用闭环控制利用流量传感器和/或电机速度传感器来改变电机速度以达到设定流量。这使得控制器能够动态地确定设定流量输入所需的电机速度。如将理解的，根据装置配置和/或所使用的部件(例如，患者接口的类型)，生成设定流量所需的特定电机速度可能因装置或因用户而异，因此实时动态确定的电机速度更加准确。在替代性配置中，将理解的是，电机速度与流量之间的关系的模型或估计可以存储在控制器中，并且该模型可以用于提取设定流量输入所需的电机速度，而不是动态地确定所需的电机速度，但是模型输出将是估计值。
一旦确定(无论是动态确定还是估计)了所需的电机速度，控制器就基于所确定的最大可允许电机速度和所确定的所需电机速度来预测装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值，如308处所示。特别地，在310处，如果所需的电机速度超过最大可允许电机速度，则预测该装置的稳态温度将在某个阶段超过预定高温状况阈值，并且触发警报。如先前所解释的，控制器可以响应于警报被触发而启动一个或多个警报响应，以应对或避免预测的超温状况。
热模型
参考图4A至图4C，现在将通过示例的方式进一步详细地解释在第一实施例预测性超温警报300中使用的热模型配置。
如所描述的，在新的治疗期开始时，或者在治疗期期间，如果更改设定流量，或者如果在治疗期期间停止然后重新启动装置，则控制器实施预测性超温算法，以预测是否可以在装置的稳态温度不超过预定最大值(高温状况阈值)的情况下达到并维持新的或更新的设定流量。
预测性警报300算法使得控制器能够针对任何给定流量来估计电机速度值ωmax，高于该电机速度值时，鼓风机将生成足够的热量以导致装置的稳态温度超过其最大值(Tmax)，该最大值表示可配置的高温状况阈值。通常，达到给定流量所需的电机速度越高，鼓风机生成的热量越多。在该实施例中，用于确定ωmax的等式或热模型的一个示例形式是：
其中，k是与装置的流动路径几何形状相关的常数。当在流量-电机速度曲线图或绘图上可视化时，ωmax可能如图4A所示。如图4A所示，ωmax的值随着设定流量的变化而变化，并且表示流量范围内的ωmax的曲线上方区域是过热或超温区。在热模型的一种配置中，如果设定流量所需的电机速度(即，电机速度和流量的组合)处于过热区，则将触发预测性警报。在热模型(1)的这种配置中，鼓风机被认为是唯一的热源。然而，如以下所解释的，在其他配置中，使用了更完整的热模型，该热模型还考虑了其他非鼓风机热源中的至少一些或全部，比如其他装置部件(例如，电池、加湿器的加热板等)和/或环境(例如，环境温度)条件。
如上文所讨论的，不仅仅是来自鼓风机的热量可能造成装置的稳态温度超过Tmax。例如，来自电池电源和周围环境的热量，以及被认为或被选择为重要的并且被包括在热模型中的任何其他热源也可能造成上述情况。随着电池、周围环境和其他所选热源的温度升高，在超过Tmax之前，鼓风机生成的热量会减少。因此，用于确定ωmax的更完整形式的等式或热模型的示例是：
其中，T环境是周围环境的温度，T电池是装置内电池的温度(如果存在的话)，并且T其他热源表示装置内对感兴趣的稳态温度有大量贡献的一个或多个其他所选热源所贡献的温度。在该热模型(2)的一种配置中，一个或多个非鼓风机热源变量的值可以是预设的或预定的。例如，可以将T环境、T电池、…T其他热源的值预设为其最大实际值，以便获得ωmax的最坏情况的保守值。参考图4B，当在流量-电机速度曲线图或绘图上可视化时，用更完整的热模型(2)计算的ωmax曲线低于用不太完整的仅鼓风机热模型(1)计算的ωmax曲线。
参考图4C，由控制器实施的预测性警报算法基于或根据热模型来确定设定流量输入ωmax。该算法然后确定该设定流量所需的或当前的电机速度是否高于热模型的ωmax曲线，如320处所示。如果所需的电机速度高于ωmax曲线，则控制器预测在治疗期期间设备的稳态温度将超过装置的Tmax，并且触发警报，如322处所示。如果所需的电机速度等于或低于ωmax曲线，则控制器预测在治疗期期间装置的稳态温度将不会超过装置的Tmax，并且不会触发警报，如324处所示。
将理解的是，包括在更完整的热模型(2)中的非鼓风机热源的值可以是如上文所描述的固定的预定值，或者替代性地在其他配置中可以是实时确定的动态变量，以在操作期间更新热模型。例如，在一些配置中，可以实时确定一些分量和/或变量，特别是那些可以被认为在整个治疗期期间更有可能保持稳定的分量和/或变量。通过示例的方式，T环境的值可以由装置的环境温度传感器或者操作性地连接到装置的环境温度传感器来确定，并且如果该环境温度在整个治疗期期间可能相对稳定，则感测到的环境温度可以用于热模型中，这可能是在气候受控的房间或环境中使用该装置的使用场景的情况。同样，热模型中装置的其他非鼓风机热源部件可能可以由与装置的部件相关联的温度传感器实时确定，以在装置的操作期间更新热模型。
上文所描述的更完整的热模型(2)是仅通过示例的方式提供的，该热模型考虑了鼓风机热源以及装置的或与装置相关联的一个或多个其他非鼓风机热源。应当理解，热模型可以被配置为考虑装置的或与装置相关联的非鼓风机热源或部件中的任何期望的一个或多个。在一种配置中，热模型可以被配置为对与预测性警报所感兴趣的稳态温度相关的所有或至少大部分重要热源进行建模，并且在其他配置中，热模型可以被配置为考虑一个或多个所选热源。可以基于各种因素定制和/或配置热模型，这些因素包括但不限于以下各项中的一项或多项：装置的具体配置和特性、装置的操作模式、连接到装置的外围部件(比如患者接口导管和/或接口(插管、面罩等))、和/或预测性警报所需的期望灵敏度和/或安全系数。
5.第二示例实施例——确定装置的预测稳态温度是否超过高温状况阈值
概述
参考图5至图6B，将进一步详细描述预测性超温警报400的第二示例实施例。该第二实施例中的预测性超温警报400利用直接警报预测，其中，预测装置的稳态温度并将其与最大设备温度(高温状况阈值)进行比较。在该第二实施例中，控制器或处理器预测在给定当前设定流量和达到该设定流量所需的电机速度的情况下该装置可以达到的最高稳态温度。如果该预测的稳态温度高于预定的最高温度(高温状况阈值)，控制器将立即激活警报，而不必等待装置实际升温并超过其最高稳态温度。
在该实施例中，控制器被配置为基于预测作为所需电机速度和设定流量的函数的稳态温度并且确定所预测的稳态温度是否超过高温状况阈值来预测稳态温度是否将超过高温状况阈值。
在该实施例中，预测该稳态温度包括从预定热模型中提取估计值。在一种配置中，该热模型表示由该鼓风机生成的作为流量和电机速度的函数的热量。在另一种配置中，该热模型表示由鼓风机生成的作为流量和电机速度的函数的热量以及由一个或多个非鼓风机热源生成的热量。在一种形式中，该热模型可以被配置为用相应的预设值表示该一个或多个非鼓风机热源，这些预设值表示在操作期间可以由该一个或多个非鼓风机热源中的每一个实际生成的最大热量。在另一种形式中，该热模型可以被配置为用一个或多个相应的预定或可配置安全值来表示该一个或多个非鼓风机热源，这些安全值表示预测由这些相应热源在期望的治疗期内生成的最大热量。
在该实施例中，该控制器被配置为通过基于或根据预定热模型、设定流量和所需电机速度预测稳态温度来预测装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值。在此之后，控制器确定所预测的稳态温度是否超过高温状况阈值。在一种配置中，该热模型可以至少基于该设定流量和所需电机速度生成表示所预测的稳态温度的温度变量，使得该热模型至少基于由该鼓风机生成的热量。在另一种配置中，该热模型至少基于该设定流量、所需电机速度和一个或多个其他参数生成表示所预测的稳态温度的温度变量，该一个或多个其他参数表示该装置的或与该装置相关联的将对该装置的稳态温度有贡献的非鼓风机热源。在任一种配置中，该控制器被配置为确定表示所预测的稳态温度的温度变量是否超过高温状况阈值，并且如果超过该阈值，则生成警报。
示例实施方式过程
现在将描述第二实施例预测性超温警报400的实施方式的更详细示例。
参考图5，由装置的控制器实施的预测性警报过程通过接收或检索新的或期望的治疗期的设定流量输入开始，如402处所示。
接下来，控制器然后将鼓风机的电机速度提高或更改为鼓风机生成或达到设定流量所需的电机速度，如404处所示。该步骤类似于关于第一实施例在308处描述的步骤，并且相同的选项和配置适用于该实施例。
一旦为设定流量确定了所需的电机速度，控制器就被配置为估计表示仅由鼓风机对稳态温度的贡献的热量的第一稳态温度值或分量，如406处所示。通过示例的方式，电机速度-流量组合与可能由鼓风机生成的热量之间的关系对于装置是已知的，并且存储在控制器的或可由控制器访问的存储器中。通常，达到给定设定流量所需的电机速度越高，鼓风机生成的热量越多。使用这种已知并存储的关系，以及当前的电机速度流量组合，控制器估计在唯一的热源是鼓风机的情况下装置将达到的稳态温度。
接下来，控制器被配置为估计表示由一个或多个非鼓风机热源对稳态温度的贡献的热量的第二稳态温度值或分量，如408处所示。通过示例的方式，控制器估计在一个或多个非鼓风机热源(例如，加湿器的加热板、备用电池、环境空气)增加到它们的实际最大值时装置的稳态温度可以增加到什么程度(比在406处从第一稳态温度值估计的温度高多少)。将理解的是，预测性警报400不一定需要考虑来自每个非鼓风机部件和/或环境变量的热能，但是可以考虑在操作期间将向装置贡献大部分热量的至少一个或多个重要的非鼓风机热源。在替代性实施例中，对于一些非鼓风机热源，算法可以使用实时确定的温度值用于在整个治疗期期间被认为是稳定的这些非鼓风机热源，而不是使用固定的预定实际最大值。
该控制器通过对第一稳态温度值和第二稳态温度值进行汇总或求和来预测该装置的稳态温度，如410处所示。在此之后，如果预测的稳态温度超过高温状况阈值，则控制器触发预测性警报，如412处所示。如先前所解释的，控制器可以响应于警报被触发而启动一个或多个警报响应，以应对或避免预测的超温状况。
热模型
参考图6A和图6B，现在将通过示例的方式进一步详细地描述在第二实施例预测性超温警报400中使用的热模型配置。
考虑到流量与电机速度(ω1)之间的已知关系以及由鼓风机生成的热量，预测性警报400使控制器估计在治疗期期间唯一的热源是鼓风机的情况下装置将达到的稳态温度(T1)，并且这由下式表示：
参考图6A，设定流量和达到该流量所需的电机速度(ω1)的组合表示为422处所示的第一稳态温度值T1，并且表示仅由鼓风机生成的热量。如果由流量-电机速度组合表示的该T1422处于高温状况阈值线422之上的过热区中，则预测性警报可以立即触发警报。替代性地，如果仅来自鼓风机的初始稳态温度值T1低于高温状况阈值线422(即，在过热区之外)，则预测性警报400进行到下一步骤，即评估由非鼓风机热源贡献的热量，如下文进一步描述的。
预测性警报400使得控制器能够预测在治疗期期间装置的稳态温度可以增加到比第一稳态温度T1高多少(在流量或电机速度没有任何变化的情况下)。这种温度增加(ΔT)可能是由其他非鼓风机热源导致的，比如但不限于电池和环境空气，或者先前所讨论的任何其他非鼓风机热源。这样，热模型可以将与非鼓风机热源相关联的该第二稳态温度值表示为：
ΔT＝f(T环境，T电池，...T其他热源) (4)
在一种配置中，如先前所描述的，预测性警报算法400将T环境、T电池、…T其他热源的值预设为其最大实际值，以便获得ΔT的最坏情况的保守值。
一旦确定了T1和ΔT，该算法使得控制器能够将其总和与最大可允许的装置温度Tmax(高温状况阈值)进行比较，该总和表示在治疗期期间装置可以达到的预测的最高稳态温度(假定在热模型中考虑了所有可能的热源)。参考图6B，预测性警报算法400比较由T1和ΔT的总和表示的稳态温度预测是否大于高温状况阈值Tmax，如430处所示。如果控制器确定预测的稳态温度大于阈值，则控制器触发警报，如432处所示。如果控制器确定预测的稳态温度不会超过阈值，则不触发警报，如434处所示。
6.第三示例实施例——具有预测性超温警报的压力治疗装置
上述实施例描述了在呼吸装置的上下文中预测性超温警报的实施方式，该呼吸装置是流量治疗装置或者可在流量治疗模式下操作。如上所述，预测性超温警报的原理也可以在其他类型的呼吸装置或不同的治疗模式中实施。
通过示例的方式，现在将描述在呈压力治疗装置的形式的呼吸装置或在压力治疗模式下进行操作的呼吸装置的上下文中的预测性超温警报的实施方式。通过示例的方式，这种压力治疗模式可以包括但不限于持续气道正压(CPAP)、双水平气道正压(BiPAP)、气泡CPAP(BCPAP)、无创通气(NIV)。将理解的是，如下文进一步解释的，先前实施例描述的理论和操作原理可以应用和适配于压力治疗装置。
在压力治疗装置中(或当呼吸装置在压力治疗模式下操作时)，用户选择或输入与在治疗期中经由密封的患者接口(比如全脸面罩)输送给用户的气流的压力相关的一个或多个目标压力设置。例如，在CPAP治疗的上下文中，一个或多个压力设置可以是单一压力设置，或者在BiPAP治疗的上下文中，可以是吸气压力设置和呼气压力设置。控制器实施预测性超温警报，然后确定达到一个或多个设定压力水平所需的鼓风机的电机速度或电机速度范围。使用先前在前述实施例中描述的任何热模型，预测性警报算法然后预测是否会出现超温状况(在这种情况下，装置的稳态温度将超过高温阈值状况)，并且如果预测到当前压力或操作设置将导致阈值在未来的某个点被超过，则启动一个或多个警报响应。
在一种配置中，预测性超温警报基于热模型和压力设置来计算最大可允许电机速度或电机速度范围。高于该可允许电机速度或电机速度范围，装置的稳态温度被预测为超过高温阈值状况。然后，控制器将所确定的可允许电机速度或电机速度范围视为阈值或极限，并且在压力治疗期期间限制鼓风机的电机速度不超过可允许的电机速度阈值或极限，以避免装置中的过热状况。
在另一种配置中，预测性超温警报可以基于如上所述的热模型和压力设置来计算最大可允许电机速度或电机速度范围，然后如果在预定时间段内测量或感测到的鼓风机的电机速度超过最大可允许电机速度极限，则发出警报或启动警报响应。预定时间段可以被选择或确定为对应于稳态温度可能超过高温阈值状况的时间。
将理解的是，呼吸装置可以被配置并且可在一种或多种治疗模式下操作。例如，呼吸装置可以选择性地操作以提供流量治疗，比如鼻高流量治疗，和/或替代性地压力治疗，例如CPAP、BiPAP或BPAP。在这样的装置中，预测性超温警报可以在这些治疗模式中的任何一种或多种或全部治疗模式中实施。
7.呼吸装置中的超温检测系统
在呼吸装置的任何上述示例实施例中，无论是流量治疗、压力治疗还是这两者，该装置还可以被配置有用于在操作期间检测实际超温状况的系统。该实际超温检测系统是对预测性超温警报算法的补充，并且独立于预测性超温警报算法。
通过示例的方式，呼吸装置的超温检测系统被配置为经由装置中的一个或多个温度传感器来监测内部装置温度。如果任何一个或多个温度传感器超过相关的超温状况阈值，则将触发或激活警报。在一种配置中，警报将使通知或消息生成并且呈现在装置的显示屏上。在流量治疗期的上下文中，警报通知可以指示目标流量过高，并且这指示装置在当前流量设置下的操作已经导致内部装置温度超过安全阈值或高温状况。仅通过示例的方式，如果温度被感测为在第一时间段内处于或超过第一温度阈值，或者在第二时间段内处于或超过第二温度阈值，则可以触发警报，其中，该第一温度阈值低于该第二温度阈值，并且该第一时间段长于该第二时间段。例如，警报可以被配置为在感测到的温度持续60秒为70摄氏度或者持续10秒超过85摄氏度时触发。将理解的是，可以存在多个级联温度阈值和对应的时间段，其中较高的阈值具有较短的时间段。
在一种配置中，如果警报被触发，则可以向用户呈现警报消息，该警报消息指示用户应当降低流量设置、和/或降低加湿器加热板的功率、和/或降低加热的呼吸管功率。替代性地，控制器可以自动降低或控制加湿器加热板和/或加热的呼吸管的流量和/或功率，以冷却装置。一旦由一个或多个温度传感器感测或测量到设备已经充分冷却，超温警报就可以被清除或重置。
在一些配置中，呼吸装置可以包括在鼓风机模块中的一个或多个温度传感器，比如热敏电阻器。鼓风机模块中的热敏电阻器监测鼓风机的温度。在这样的配置中，如果感测到的鼓风机的温度超过温度阈值，则鼓风机的电机速度被降低到较低的速度，或者鼓风机的电机被停止一段时间，直到鼓风机的温度基于阈值充分降低到可接受的水平。在这种配置中，鼓风机的热敏电阻器被用作安全特征，以确保在鼓风机中的实际温度超过阈值时，降低鼓风机的电机速度或者停止或关闭电机，以防止鼓风机损坏。
8.综述
此外，实施例可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码或其任何组合来实施。当以软件、固件、中间件或微代码实施时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在比如存储介质或(多个)其他存储装置等机器可读介质中。处理器可以执行必要的任务。代码段可以表示规程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容而耦合到另一个代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以经由任何合适的方式传递、转发或发射，包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。
在前文中，存储介质可以表示用于存储数据的一个或多个设备，该一个或多个设备包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储器设备、和/或其他用于存储信息的机器可读介质。术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”包括但不限于便携式或固定存储设备、光学存储设备和/或能够存储、包含或携带(多条)指令和/或数据的各种其他介质，包括非暂态介质。
结合本文所披露的示例所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路、元件和/或部件可以用以下各项来实施或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑部件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件、或被设计为执行本文所描述的功能的其任何组合。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，该处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、电路和/或状态机。处理器也可以被实施为计算部件的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP核的组合、或者任何其他这种配置。
结合本文所披露的示例描述的方法或算法可以以处理单元、编程指令或其他指示的形式直接在硬件、可由处理器执行的软件模块、或两者的组合中体现，并且可以被包含在单个设备中或分布在多个设备中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。存储介质可以联接至处理器，使得处理器可以从存储介质中读取信息以及向存储介质写入信息。在替代方案中，存储介质可以与处理器成一体。
在不脱离本发明的情况下，附图中展示的一个或多个部件和功能可以被重新布置和/或组合成单个部件或体现在若干部件中。在不脱离本发明的情况下，还可以添加附加元件或部件。另外地，本文所描述的特征可以用软件、固件、硬件和/或其任何组合来实施。
在其各方面，本发明可以在计算机实施的过程、机器(比如电子设备或通用计算机或提供计算机程序可以在其上执行的平台的其他设备)、由这些机器执行的过程、或制品中体现。这样的制品可以包括计算机程序产品或数字信息产品(其中，计算机可读存储介质包含存储在其上的计算机程序指令或计算机可读数据)，以及创建和使用这些制品的过程和机器。
示例实施例的前述描述包括示例形式和配置。在不脱离本披露和/或所附权利要求的范围的情况下，可以进行修改。

Claims (1)

1.一种呼吸支持装置，所述呼吸支持装置被配置为向用户提供气体流以进行呼吸治疗，所述呼吸支持装置包括：
流量发生器，所述流量发生器能够操作以生成气体流；
控制器，所述控制器操作性地连接到所述流量发生器，并且能够操作以通过控制所述流量发生器的电机速度来控制所述气体流的流量，其中，所述控制器被配置为：
接收表示设定流量的输入，在所述设定流量下，所述装置将为期望的治疗期生成所述气体流；
至少部分地基于生成所述设定流量所需的电机速度，预测所述装置的稳态温度是否将超过高温状况阈值；以及
如果基于所述预测超过了所述高温状况阈值，则生成预测高温状况信号。
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