确定呼吸流治疗系统中的吸气和呼气参数的制作方法

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：

1、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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”。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

17、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。

18、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。

19、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。

20、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。

21、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。

22、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。

23、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。

24、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。

25、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。

26、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。

27、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。

28、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。

29、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。

30、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。

31、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。

32、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。

33、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。

34、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。

35、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。

36、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。

37、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。

38、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。

39、在配置中，第一参数的数据可以包括第一参数的绝对值。

40、在配置中，第一参数的数据可以包括第一参数的变化。

41、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。

42、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。

43、在一个示例中，第一参数可以是流速。

44、在一个示例中，第二参数可以是马达转速。

45、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。

46、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。

47、在配置中，系统可以被配置成递送经鼻高流量治疗。

48、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。

49、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。

50、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。

51、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。

52、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。

53、在配置中，由该一个或多个函数产生的曲线可以是直线。

54、在配置中，由该一个或多个函数产生的曲线可以是水平线。

55、在配置中，该一个或多个函数可以是代数函数。

56、在配置中，该一个或多个函数可以是超越函数。

57、在配置中，该一个或多个函数可以产生最佳拟合线。

58、在配置中，第一参数可以指示流速或者是流速。

59、在配置中，流速可以是总流速。

60、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。

61、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。

62、在配置中，第二参数可以指示马达转速或者是马达转速。

63、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。

64、在配置中，第二平均值可以基于第一参数的测量值。

65、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。

66、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。

67、在配置中，流动参数变化数据的该部分可以表示时间长度。

68、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。

69、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。

70、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。

71、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。

72、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。

73、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。

74、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。

75、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。

76、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。

77、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。

78、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。

79、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。

80、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。

81、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。

82、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)。

83、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。