用于壓力治療調(diào)節(jié)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】呼吸壓力治療設(shè)備，包括用于在患者呼吸的吸氣階段或呼氣階段控制壓力調(diào)節(jié)的自動化方法。壓力的改變導(dǎo)致了不同的壓力波形，所述壓力波形可適于治療患有呼吸功能不全例如慢性阻塞性肺病的患者。在一個示例的實施例中，可使用線性、三次和/或四次函數(shù)來在患者呼氣期間控制壓力上升或壓力增加，所述線性、三次和/或四次函數(shù)用作處理器中控制氣流發(fā)生器的控制參數(shù)。一個或多個函數(shù)可選擇地用作控制參數(shù)，以控制呼氣期間的壓力上升和隨后的呼氣期間壓力下降。在某些實施例中，這種函數(shù)還可在患者吸氣期間進(jìn)一步控制壓力的下降，例如，在中段吸氣之前的下降。
【專利說明】用于壓力治療調(diào)節(jié)的方法和設(shè)備
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求了 2012年5月2日提交的，專利申請?zhí)枮?1/641,504的美國臨時專 利作為優(yōu)先權(quán)，該申請所公開的內(nèi)容在此參考引入。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于控制呼吸治療，例如呼吸功能不全的治療的設(shè)備。尤其地，某 些實施例涉及呼吸功能不全，例如慢性阻塞性肺病的壓力控制治療的方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0004] 身體的呼吸系統(tǒng)促進(jìn)氣體交換。鼻子和嘴巴形成了患者氣道的入口
[0005] 氣道包括了一系列的分支管，這些分支管隨著更深入肺部而變得更窄，更短和剛 多。肺部的主要功能是氣體交換，使得氧氣從空氣中進(jìn)入靜脈血以及排出二氧化碳。氣管分 成右邊和左邊的主支氣管，其進(jìn)一步最終分成終末細(xì)支氣管。該支氣管組成了傳導(dǎo)氣管，而 不參與氣體交換。氣道可進(jìn)一步劃分成呼吸性細(xì)支氣管，以及最終的肺泡。肺部的肺泡區(qū)域 是氣體交換的地方，并稱為呼吸區(qū)域。請見參考文獻(xiàn)[West,RespiratoryPhysiology-the essentials]〇
[0006] 一系列的呼吸系統(tǒng)紊亂的存在。
[0007] 阻塞性睡眠呼吸暫停（0SA)是一種睡眠障礙性呼吸（SDB)的一種形式，其特征是 上氣道在睡眠中阻斷或阻塞。這是睡眠中的異常的小上氣道和舌頭上肌肉張力的正常損 失，軟腭和口咽后壁的結(jié)合而導(dǎo)致的。這種狀況導(dǎo)致受影響的患者停止呼吸長達(dá)30-120秒 期間的循環(huán)，有時在一個晚上能達(dá)到200-300次。其會引起白天過多的嗜眠，以及引起心血 管病和腦損傷。這種癥狀是普遍的失調(diào)，尤其對于中年的超重男性來說，盡管受影響的患者 沒有意識到這個問題。請見美國專利：4, 944, 310 (Sullivan)。
[0008] 潮式呼吸（CSR)是一種患者呼吸控制器的疾病，其中存在有節(jié)奏的消長通氣的更 替，引起動脈血的去氧合和再氧合。CSR很可能因為重復(fù)的缺氧而有害。在一些與重復(fù)睡眠 喚醒有關(guān)的CSR患者中，會引起嚴(yán)重的睡眠打擾，增加了交感神經(jīng)活動，并增加了后負(fù)荷。 請見美國專利 6, 532, 959 (Berthon-Jones) 〇
[0009] 過度換氣綜合征（OHS)被定義為過度肥胖和清醒慢性高碳酸血癥，沒有其它已知 的換氣原因。其癥狀包括有呼吸困難，晨起頭痛，白天過度嗜睡。
[0010] 慢性阻塞性肺疾?。–0PD)包括任何一組具有某些共同特征的下氣道疾病。這些 包括對空氣流動增加阻力，延長的呼吸呼氣階段，和肺部正常彈性的喪失。coro的例子是肺 氣腫和慢性支氣管炎。coro是由長期吸煙（首要危害因素），職業(yè)接觸，空氣污染和遺傳因 素導(dǎo)致的。其癥狀包括：勞力性呼吸困難，慢性咳嗽，咳痰。
[0011] 神經(jīng)肌肉疾?。∟MD)是一個廣義的術(shù)語，其涵蓋許多直接通過內(nèi)在肌病變，或間 接通過神經(jīng)病理學(xué)來損害肌肉功能的疾病和病癥。有些NMD患者的特點是進(jìn)行性肌肉損 傷，導(dǎo)致下地活動的損失，成為坐輪椅，吞咽困難，呼吸肌無力，并最終死于呼吸衰竭。神經(jīng) 肌肉疾病可分為快速進(jìn)展和緩慢進(jìn)展：（i)快速進(jìn)展性疾?。浩涮攸c是數(shù)月內(nèi)惡化的肌肉 損傷，并導(dǎo)致在幾年內(nèi)死亡（如肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS)和青少年的杜氏肌營養(yǎng)不 良癥（DMD)) ;(ii)變量或緩慢進(jìn)展性疾病：其特點是數(shù)年內(nèi)惡化的肌肉損傷，僅輕度減少 壽命（如肢帶型，面肩肱型和肌強直性肌營養(yǎng)不良）。NMD中呼吸衰竭的癥狀包括：增加的 全身無力，吞咽困難，勞力性呼吸困難和休息，疲勞，嗜睡，晨起頭痛，和集中困難以及情緒 變化。
[0012] 胸壁疾病是一組會導(dǎo)致呼吸肌和胸廓之間低效率耦合的胸椎畸形。該疾病通常有 一個限制性的缺陷，并共享潛在的長期呼吸衰竭。脊柱側(cè)彎及/或脊柱后側(cè)凸引起嚴(yán)重呼 吸衰竭。呼吸衰竭的癥狀包括：勞力性呼吸困難，血管神經(jīng)性水腫，端坐呼吸，反復(fù)肺部感 染，晨起頭痛，疲5?，睡眠質(zhì)莖差和食欲不振。
[0013] 其它健康的人群可利用這種系統(tǒng)和裝置來防止呼吸疾病的發(fā)生。
[0014] CSR的診斷通常需要進(jìn)行一項睡眠研宄和分析所得到的多導(dǎo)睡眠圖（"PSG"）的數(shù) 據(jù)。在一個完整的PSG研宄中，監(jiān)控到一系列的生物學(xué)參數(shù)這些生物學(xué)參數(shù)包括鼻流信號， 呼吸運動的度量值，脈搏血氧飽和度，睡眠姿勢，并包括：腦電圖（"EEG")，心電圖（"ECG")， 肌電圖（"EMG"）和眼電流描記法（"EOG"）。呼吸特點還通過視覺特征來判別，而使得臨 床醫(yī)生可在睡眠中估計呼吸功能并評估CSR的存在。雖然醫(yī)生的檢查是涵蓋面最廣的方 法，但其過程昂貴，并很大程度上取決于臨床經(jīng)驗和理解。
[0015] 呼吸功能不全影響了數(shù)百萬人?；加羞@種病的患者，他們的肺是無法激發(fā)足夠的 氧氣或排出足夠的二氧化碳來滿足病人的身體的細(xì)胞的需要。例如，慢性阻塞性肺疾病 ("COPD"）影響大約1300萬美國人和千萬歐洲人。COPD是一種涉及損傷肺部的疾病。氣 道壁和肺部中的氣泡壁可失去其彈性能力。在肺泡之間的壁可被破壞或發(fā)炎，肺部中的氣 道壁可壁平時產(chǎn)生更多的粘液，這些粘液可限制氣流。這種損傷一般表現(xiàn)出來是難以呼吸： 如呼吸困難。COPD患者一般經(jīng)歷咳嗽，有排出的痰液，呼吸急促，喘息和胸悶的感覺。肺氣 腫和慢性阻塞性支氣管炎可被認(rèn)為是COPD的一種形式。慢性阻塞性支氣管炎的特點是肺 部較大氣道的炎癥反應(yīng)。肺氣腫的特點是炎癥反應(yīng)影響下肺部組織被破壞。這種肺部的改 變會導(dǎo)致一些已知的問題，例如動態(tài)肺過度充氣（DH)和內(nèi)源性呼氣末正壓（PEEPi)。
[0016] 抽煙被認(rèn)為是COPD的主要原因。具有coro的大多數(shù)人有抽煙史。過多的肺部刺 激，例如，空氣污染或化學(xué)煙霧可導(dǎo)致COPD。
[0017] coro的發(fā)展可為緩慢，而癥狀隨著時間惡化。COPD是殘疾的主要原因。COPD可使 人難以進(jìn)行物理活動，例如走路或鍛煉。最初，癥狀在劇烈活動的時候最明顯。然而，隨著 病情發(fā)展，癥狀可在叫溫和的活動甚至在休息期間都變得明顯。coro可導(dǎo)致死亡。coro在 美國是第四位導(dǎo)致死亡的疾病。
[0018] 目前對COPD沒有已知的療法。沒有可恢復(fù)COPD患者的氣道和肺部肺泡至疾病前 狀態(tài)的治療。然而，治療和生活方式的改變可幫助coro患者感到舒服些，可保持活力并阻 礙疾病的發(fā)展。
[0019] 應(yīng)當(dāng)理解現(xiàn)在需要一種技術(shù)和裝置來治療遭受呼吸功能不全或COPD的患者的狀 況，這些治療或者可改善結(jié)果或?qū)δ壳暗募夹g(shù)有一個替代。
[0020] 本發(fā)明的背景
[0021] 治療
[0022] 經(jīng)鼻持續(xù)氣道正壓通氣（CPAP)療法已被用于治療阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA)。有 一種說法是用作氣動夾板的持續(xù)氣道正壓通氣可通過向前推壓軟腭和舌頭并遠(yuǎn)離后口咽 壁向前和遠(yuǎn)離口咽后壁來防止上氣道阻塞。
[0023] 現(xiàn)已使用無創(chuàng)通氣（NIV)來治療CSR，OHS,COPD，MD和胸壁疾病。在某些NIV的例 子中，壓力治療可通過測量潮氣量或每分鐘的通氣來進(jìn)行控制以實行目標(biāo)通氣，例如，并控 制通氣度量值來滿足目標(biāo)通氣。通氣度量值的伺服-控制可用作抵制CSR的治療，這例如可 通過比較瞬間通氣度量值和長期通氣度量值來獲得。在某些情況下，由設(shè)備輸送的壓力治 療的形式可為壓力支持通氣。這種壓力治療一般提供了吸氣期間的更高壓力水平（例如： IPAP)以及呼吸階段的更低壓力水平（例如：EPAP)。
[0024] 患者接口
[0025] 通過使用患者接口可促進(jìn)將正壓氣體提供至患者氣道的入口，這種患者接口例如 為鼻罩，全臉面罩或鼻枕。已知的有一系列的患者接口裝置，然而其中的某些受到一個或多 個障礙，不美觀，安裝不好，難以使用，而且特別在佩戴長時間之后或患者不熟悉系統(tǒng)的情 況下感到不舒服。作為個人保護(hù)裝備的只為飛行員設(shè)計的面罩，或作為麻醉劑的服用可在 最初使用時被容忍，但在佩戴長時間之后，例如在睡覺期間則感到不舒服。
[0026] 系統(tǒng)
[0027] 一種用于治療睡眠呼吸障礙的產(chǎn)品為ResMed生產(chǎn)的S9睡眠治療系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0028] 本發(fā)明的一些實施例涉及用于呼吸功能不全的呼吸壓力治療設(shè)備中的自動控制 方法。
[0029]PAP裝置
[0030] 正壓氣體一般通過PAP裝置，例如電機(jī)鼓風(fēng)機(jī)來提供至患者的氣道。鼓風(fēng)機(jī)的出 口通過柔性輸送導(dǎo)管如上所述地連接到患者接口處。
[0031] 中樞起因的循環(huán)性呼吸疾病，例如，潮式呼吸可連同上氣道阻塞一起發(fā)生。中樞驅(qū) 動對呼吸肌肉組織的振蕩可與對上氣道肌肉組織驅(qū)動的振蕩有關(guān)，加重了上氣道阻塞的任 何趨勢。任何通過向患者通氣的嘗試抵消呼吸驅(qū)動中自持振蕩的方法在嘗試輸送通氣輔助 時需要上氣道基本打開，其中在低的患者努力期間比高的患者努力期間一般需要更多的通 氣驅(qū)動，否則在某種程度上來說，通氣輔助在低的或零患者努力期間完全無效，并因此不能 穩(wěn)定患者的通氣。保持上氣道打開的需要一般通過設(shè)置氣道正壓呼氣（EPAP)來解決，使得 上氣道一直保持打開。這可通過在稱為滴定的過程中，觀察不同EPAP水平時的氣道通暢的 指示器來反復(fù)調(diào)整該EPAP。滴定是技術(shù)性并一般昂貴的操作，優(yōu)選地在睡眠實驗中進(jìn)行，并 可能不產(chǎn)生足夠的EPAP來克服上氣道阻塞（UA0)。這方面的原因包括有UA0-般是姿勢性 的，而患者從來不會在滴定的夜晚表現(xiàn)出產(chǎn)生最嚴(yán)重的UA0的姿勢，這種最差的UA0姿勢一 般為仰臥。鎮(zhèn)靜劑和其它藥物會變化地影響上氣道。這是心臟衰竭的程度通過上氣道水腫 來影響上氣道阻塞的程度的證據(jù)。因此，心臟衰竭可惡化該上氣道阻塞到在滴定夜晚不可 期待的程度。
[0032] 本發(fā)明的一些實施例可涉及一種呼吸壓力治療設(shè)備。所述設(shè)備包括氣流發(fā)生器， 以在患者接口處產(chǎn)生可呼吸的氣流。所述設(shè)備還包括測量所述可呼吸氣流的傳感器。所述 設(shè)備還可包括控制器，所述控制器用于控制所述氣流發(fā)生器，以在患者接口處輸送可呼吸 氣流。所述可呼吸氣流可調(diào)整為呼吸循環(huán)檢測的函數(shù)。所述可呼吸氣流可包括吸氣部分 和呼氣部分，其中的呼氣部分的壓力一般低于吸氣部分期間的壓力，且每個所述呼氣壓力 部分可包括壓力上升。所述控制器還可通過多項式函數(shù)來控制所述呼氣壓力部分的壓力上 升。
[0033] 可選擇地，在某些這種情況下，所述多項式函數(shù)可包括時間或階段的函數(shù)。所述多 項式函數(shù)可為線性，所述多項式函數(shù)可為三次函數(shù)。所述多項式函數(shù)可為二次函數(shù)。所述 多項式函數(shù)可包括系數(shù)組與輸入?yún)?shù)的乘積之和，所述輸入?yún)?shù)可為呼吸氣流，呼吸階段 和呼吸時間的至少其中之一的度量值。系數(shù)組可選擇為檢測的呼吸階段的函數(shù)。可選擇 地，第一系數(shù)組可選擇為用于較早的呼氣部分，而第二系數(shù)組可選擇為用于較晚的呼氣部 分。所述控制器可進(jìn)一步設(shè)置為在呼氣部分控制壓力下降，使得所述壓力下降在壓力上升 之后。所述壓力下降可通過多項式函數(shù)來控制?？蛇x擇地，所述控制器可包括內(nèi)呼氣循環(huán) 點設(shè)置，其中的控制器可將壓力下降控制為內(nèi)呼氣循環(huán)點設(shè)置的函數(shù)。所述控制器可利用 至少三次的多項式函數(shù)來控制吸氣部分。該吸氣部分的壓力控制可在患者吸氣期間減少壓 力。該吸氣部分的壓力的減少可跟隨吸氣部分的壓力增加。所述壓力上升的控制可為最大 壓力支持設(shè)定值的進(jìn)一步函數(shù)。根據(jù)某些實施例的另一個方面，本發(fā)明為壓力的自動控制， 以在患者吸氣和/或患者呼氣部分期間提供調(diào)制的波形。
[0034] 在某些實施例中，不同波形的自動控制可通過壓力模板來實行，所述壓力模板例 如為來自一個或多個線性，三次或二次函數(shù)的模板。
[0035] 在一些實施例中，呼氣壓力調(diào)制的自動控制可通過內(nèi)呼氣循環(huán)閾值來實施。
[0036] 在某些實施例中，吸氣壓力調(diào)制的自動控制可通過內(nèi)-吸氣循環(huán)閾值來實施。
[0037] 本發(fā)明的某些實施例涉及一種控制呼吸壓力治療裝置的方法。所述方法可包括在 患者的接口處產(chǎn)生可呼吸氣流。所述可呼吸氣流可調(diào)節(jié)成呼吸循環(huán)檢測的函數(shù)。這樣可呼 吸氣流可包括吸氣壓力部分和呼氣壓力部分，其中在呼氣壓力部分的可呼吸氣體要比在吸 氣壓力部分的可呼吸氣體的壓力一般要低，且所述每個呼氣壓力部分包括壓力上升。所述 方法還可包括利用多項式函數(shù)來控制呼氣壓力部分的壓力上升。
[0038] 可選擇地，所述多項式函數(shù)可包括時間或階段的函數(shù)。所述多項式函數(shù)可為線性。 例如，可為經(jīng)過的呼吸時間的線性函數(shù)。所述多項式函數(shù)可為三次函數(shù)。所述多項式函數(shù) 可為二次函數(shù)。所述多項式函數(shù)可包括系數(shù)組與輸入?yún)?shù)的乘積之和，所述輸入?yún)?shù)可為 呼吸氣流，呼吸階段和呼吸時間的至少其中之一的度量值。該系數(shù)組可選擇為檢測呼吸階 段的函數(shù)?？蛇x擇地，第一系數(shù)組可選擇為用于較早的呼氣部分，而第二系數(shù)組可選擇為用 于較晚的呼氣部分。在這種實施例下，所述方法還可包括在呼氣部分控制氣壓下降，所述氣 壓下降在壓力上升之后，所述壓力下降可通過多項式函數(shù)來控制。所述壓力下降控制可為 內(nèi)呼氣循環(huán)點設(shè)置值的函數(shù)。在某些實施例中，所述方法還包括利用至少三次的多項式函 數(shù)來控制吸氣壓力部分?？蛇x擇地，該吸氣壓力部分的壓力控制可在患者吸氣期間減少壓 力。該吸氣壓力部分的壓力的減少可跟隨吸氣部分的壓力增加?？蛇x擇地，所述壓力上升 的控制可成為最大壓力支持設(shè)置值的進(jìn)一步函數(shù)。
[0039] 當(dāng)然，上述方面的部分可形成本發(fā)明的子方面。同樣，不同的子方面可與不同的方 式來結(jié)合，并構(gòu)成本發(fā)明的其它方面或子-方面。
[0040] 通過以下附圖和【具體實施方式】，本發(fā)明的技術(shù)將詳細(xì)闡明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 本申請以非限制性的實施例的方式，通過附圖來說明，在附圖中相同的附圖標(biāo)記 代表相似的元件：
[0042] 治療系統(tǒng)
[0043] 圖la展示了與本申請有關(guān)的系統(tǒng)。佩戴患者接口3000的患者1000接收來自PAP 裝置4000提供的正壓氣體。來自PAP裝置的氣體在加濕器5000中加濕，并穿過氣體回路 4170到達(dá)患者1000處。
[0044] 治療
[0045] 呼吸系統(tǒng)
[0046] 圖2a為人類呼吸系統(tǒng)的整體圖，所述人類呼吸系統(tǒng)包括鼻腔和口腔，喉，聲帶，食 道，氣管，支氣管，肺，肺泡囊，心臟和隔膜。
[0047] 圖2b展示了人類上氣道，所述上氣道包括鼻腔，鼻骨，側(cè)鼻軟骨，大翼軟骨，鼻孔， 上唇，下唇，喉，硬腭，軟腭，咽部，舌頭，會厭，聲帶，食道和氣管。
[0048] 患者接口
[0049] 圖3a展示了傳統(tǒng)的面罩類型的患者接口。
[0050] PAP裝置
[0051] 圖4a為根據(jù)本發(fā)明的PAP裝置的分解圖。
[0052] 圖4b為圖4a的PAP裝置的一個實施例的氣動回路圖，其指明了上游和下游的方 向。
[0053] 圖4c為圖4a的PAP裝置的示例電氣部件的簡要圖。
[0054] 加濕器
[0055] 圖5a展示了根據(jù)本發(fā)明一個方面的傳統(tǒng)的加濕器。
[0056] 壓力治療調(diào)制系統(tǒng)
[0057] 圖6展示了根據(jù)本發(fā)明呼吸壓力治療裝置的示例部件。
[0058] 圖7為氣流和壓力相對于時間的圖，展示了在幾個呼吸循環(huán)中的典型的雙-水平 壓力治療。
[0059] 圖8為呼氣壓力調(diào)制的控制方法的一個示例。
[0060] 圖9展示了一種示例壓力波形，其具有根據(jù)圖3的線性呼氣調(diào)制。
[0061] 圖10為呼氣壓力調(diào)制的控制方法的另一個示例。
[0062] 圖11展示了基于本發(fā)明圖5方法的基于呼氣調(diào)制的具有潮氣量的示例壓力波形。
[0063] 圖12為本發(fā)明呼氣壓力調(diào)制的控制方法的另一個實施例。
[0064] 圖13展示了根據(jù)圖12示例方法的具有三次函數(shù)調(diào)制的壓力波形的示例。
[0065] 圖14展示了根據(jù)圖12示例方法的具有三次曲線呼氣上升的壓力波形的另一個實 施例。
[0066] 圖15展示了根據(jù)圖12示例方法的具有形式為呼氣上升和下降的三次曲線呼氣調(diào) 制的壓力波形的另一個實施例。
[0067] 圖16展示了根據(jù)圖12示例方法的具有四次曲線呼氣調(diào)制的壓力波形的另一個實 施例。
[0068] 圖17展示了根據(jù)圖12示例方法的具有四次曲線呼氣調(diào)制的壓力模板的另一個實 施例；以及
[0069] 圖18為本發(fā)明示例控制器結(jié)構(gòu)的方塊圖。

【具體實施方式】
[0070] 在詳細(xì)說明本發(fā)明之前，要說明本申請不限于所列舉的特定實施例。在本發(fā)明所 使用的術(shù)語僅限于描述特定實施例，而并非用于限制本發(fā)明。
[0071] 治療系統(tǒng)
[0072] 根據(jù)圖1，本發(fā)明包括用于治療呼吸疾病的設(shè)備。所述設(shè)備包括氣流發(fā)生器或鼓 風(fēng)機(jī)，用于通過導(dǎo)向至患者接口 3000的氣體輸送管提供加壓的呼吸氣體（例如：PAP裝置 4000)，例如空氣至患者1000。
[0073] 例如，本申請涉及一種用于例如具有呼吸功能不全或COPD患者的壓力治療調(diào)制 的方法和裝置。尤其地，本發(fā)明的目的在于通過在呼氣期間提供上升的壓力模塊來緩解內(nèi) 源性呼氣未正壓（PEEPi)的問題，以此保持氣道打開并使得肺泡縮小。在本發(fā)明實施的一 個這種呼吸壓力治療設(shè)備102被認(rèn)為是圖6或PAP裝置4000。在圖6的實施例中，所述裝 置包括控制器104,以根據(jù)一個或多個控制方法來調(diào)制在吸氣或呼氣階段或吸氣和呼氣階 段的治療壓力。所述設(shè)備102-般包括氣流發(fā)生器，例如伺服-控制鼓風(fēng)機(jī)110。所述設(shè)備 可用于與患者接口連接，所述患者接口例如為輸送管112和面罩108。所述面罩可選擇地為 鼻罩，鼻部或口罩，全面罩或鼻枕或其它提供與患者呼吸系統(tǒng)密封的裝置，以便在一個或多 個高于大氣壓或環(huán)境壓力的壓力下提供壓力治療。可選擇地，患者接口可包括氣管導(dǎo)管。
[0074] 所述設(shè)備102還可包括傳感器，例如壓力傳感器105和/或氣流傳感器106。在這 種實施例中，壓力傳感器105,例如壓力變換器可測量由鼓風(fēng)機(jī)110產(chǎn)生的壓力，并產(chǎn)生指 示壓力度量值的壓力信號P(t)，例如面罩壓力或估計的面罩壓力。相似地，氣流傳感器產(chǎn)生 代表患者呼吸氣流的信號，例如，可使用呼吸速度描記器和差壓變換器或類似裝置來測量 接近患者接口或傳感管（未圖示）的氣流，所述類似裝置例如為利用一束管或?qū)Ч軄慝@得 氣流信號f(t)的裝置。其它傳感器可用于產(chǎn)生氣流或壓力的數(shù)據(jù)，用于設(shè)備的控制方法。
[0075] 基于所述氣流f(t)和氣壓p(t)的信號，所述具有一個或多個處理器的控制器104 產(chǎn)生鼓風(fēng)機(jī)控制信號。例如，所述控制器可產(chǎn)生理想的壓力目標(biāo)，并通過將目標(biāo)和壓力傳感 器度量值的狀況進(jìn)行對比來伺服-控制該鼓風(fēng)機(jī)。因此，所述控制器104可通過鼓風(fēng)機(jī)110 來對輸送到患者接口的壓力進(jìn)行控制改變?？蛇x擇地，這種對壓力的控制可通過控制機(jī)械 釋放閥（未圖示）的排氣來實施，以此在保持相對穩(wěn)定的鼓風(fēng)機(jī)速率時來增加或減少排氣。 這種壓力的改變可基于患者呼吸循環(huán)的檢測，如此處所詳細(xì)討論的，例如通過分析來自傳 感器的流量信號或壓力信號的數(shù)據(jù)。有了這種控制器或處理器，所述設(shè)備可根據(jù)編程壓力 輸送功能或確定壓力設(shè)定點的等式來用于許多不同的壓力治療療法。
[0076] 因此，所述控制器104將一般地包括處理器，所述處理器用于實施如此處所述的 運算的特定控制方法。因此，所述控制器可包括集成芯片，內(nèi)存和/或其它控制指令，數(shù)據(jù) 或信息存儲介質(zhì)。例如，包含這種控制方法的所述編程指令可在裝置內(nèi)存的集成芯片上進(jìn) 行編碼。這種指令還可或可替代地通過合適的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)來當(dāng)作軟件或固件來下載。
[0077] 療法
[0078] 因此，在一種形式中，本申請包括一種通過患者接口將正壓施加到患者氣道入口 來治療呼吸疾病的方法，所述方法例如通過PAP裝置4000來完成。
[0079]患者接口3000
[0080] 圖3a展示了傳統(tǒng)面罩-類型的非侵入式患者接口 3000。其一般包括以下的功能 方面：密封-形成結(jié)構(gòu)3100,氣動殼3200,定位和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)3300,通風(fēng)孔3400和用于連接 氣體回路4170的連接端口 3600。在某些形式中，一種功能方面可由一個或多個物理部件來 提供。在某些形式中，一個物理部件可提供一種或多種功能方面。在使用中，所述密封-形 成結(jié)構(gòu)3100設(shè)置為向外圍繞著患者的氣道，來促進(jìn)氣體以正壓提供至氣道。通過這樣，夕卜 部密封形成在患者的皮膚上。
[0081] PAP裝置4000
[0082] 根據(jù)本發(fā)明一個方面的PAP裝置4000包括機(jī)械和氣動部件4100,電氣部件4200， 并編程來執(zhí)行一個或多個運算。所述PAP裝置具有外部殼4010。所述外部殼4010形成兩 個部分，外部殼4010的上部4012和外部殼4010的下部4014。在可替代的形式中，所述外 部殼4010可包括一個或多個板4015。所述PAP裝置4000具有支撐一個或多個所述PAP裝 置400內(nèi)部部件的底盤4016。在一個形式中，氣動塊4020通過底盤4016來支撐，或成為所 述底盤4016的一部分。所述PAP裝置4000可包括把手4018。
[0083] 所述PAP裝置4000的氣動道包括進(jìn)氣過濾器4112,進(jìn)氣消聲器4122,可控制壓力 裝置4140,所述可控制壓力裝置4140可以提供正壓的氣體（優(yōu)選為鼓風(fēng)機(jī)4142)，以及出 氣消聲器4124。在氣動道上包括有一個或多個壓力變換器4272和氣流變換器4274。
[0084] 氣動塊4020包括一部分的氣動道，所述一部分的氣動道位于外部殼4010之內(nèi)。
[0085] 所述PAP裝置4000具有電氣電源4210, 一個或多個輸入裝置4220,中心控制器， 治療裝置控制器4240,治療裝置4245, 一個或多個保護(hù)電路4250,內(nèi)存4260,變換器4270， 數(shù)據(jù)通信界面4280和一個或多個輸出裝置4290。電氣部件4200可安裝在單一印刷電 路板組件（PCBA) 4202上。在一個可替換的形式中，所述PAP裝置4000可包括多于一個 PCBA4202。PAP裝置4000的中心控制器，例如控制器104可進(jìn)行編程來執(zhí)行一個或多個算 法模塊，包括一個實施中的預(yù)處理模塊，治療發(fā)動模塊，壓力控制模塊和錯誤狀態(tài)模塊。
[0086] 以下，PAP裝置4000被互換地稱為通風(fēng)器。
[0087] PAP裝置的機(jī)械/氣動部件4100
[0088] 氣體過濾器4110
[0089] 根據(jù)本發(fā)明一個形式的PAP裝置可包括氣體過濾器4110,或多個氣體過濾器 4110〇
[0090] 在一種形式中，所述進(jìn)氣過濾器4112位于鼓風(fēng)機(jī)4142的上游的氣動道的開始部 分，見圖4b。
[0091] 在一種形式中，所出氣過濾器4114,例如一種細(xì)菌過濾器，位于氣動塊4020的出 口和患者接口 3000之間，見圖4b。
[0092]消聲器 4120
[0093] 在本申請的一種形式中，所述進(jìn)氣消聲器4122位于鼓風(fēng)機(jī)4142上游的氣動道中。 見圖4b。
[0094] 在本發(fā)明的一種形式中，所述出氣消聲器4124位于鼓風(fēng)機(jī)4142和患者接口 3000 之間的氣動道上。見圖4b。
[0095] 壓力裝置4140
[0096] 在本發(fā)明的一個形式中，用于產(chǎn)生正壓氣流的壓力裝置4140為可控制的鼓風(fēng)機(jī) 4142。例如，所述鼓風(fēng)機(jī)可包括具有一個或多個螺旋形設(shè)置的葉輪的無刷直流電機(jī)4144。 所述鼓風(fēng)機(jī)可以例如約120升/分鐘來輸送提供的氣流，其正壓在約4cmH20至約20cmH20 的范圍內(nèi)，或以其它達(dá)到約30cmH20的形式
[0097] 所述壓力裝置4140在治療裝置控制器4240的控制下。
[0098]變換器4270
[0099] 在本發(fā)明的一種形式中，一個或多個變換器4270位于所述壓力裝置4140的上游。 所述一個或多個變換器4270設(shè)置并用于測量氣動道上該點的氣體性質(zhì)。
[0100] 在本發(fā)明的一個形式中，一個或多個變換器4270位于所述壓力裝置4140的下游， 以及氣體回路4170的上游。所述一個或多個變換器4270設(shè)置并用于測量在氣動道該點的 氣體性質(zhì)。
[0101] 在本發(fā)明的一種形式中，該一個或多個變換器4270位于接近患者接口 3000之處。
[0102] 防回流閥4160
[0103] 在本發(fā)明的一個形式中，在加濕器5000和氣動塊4020之間設(shè)有防回流閥。所述 防回流閥設(shè)置并用于減少水從加濕器5000向上游地流向例如電機(jī)4144的風(fēng)險。
[0104] 氣體回路4170
[0105] 根據(jù)本發(fā)明的氣體回路4170設(shè)置并用于使得氣動塊4020和患者接口3000之間 的氣體或可呼吸氣體的流動。
[0106] 氧氣輸送
[0107] 在本發(fā)明的一個形式中，提供的氧氣4180輸送到氣動道的點處。
[0108] 在本發(fā)明的一個形式中，所提供的氧氣4180進(jìn)行氣動道上游地輸送。
[0109] 在本發(fā)明的一個形式中，所提供的氧氣4180輸送到氣體回路4170處。
[0110] 在本發(fā)明的一個形式中，所提供的氧氣4180輸送到患者接口3000處。
[0111] PAP裝置的電氣部件4200
[0112] 電源 4210
[0113] 在本發(fā)明的一個形式中，電源4210在所述PAP裝置4000的外部殼4010的內(nèi)部。 在本發(fā)明的另一個形式中，所述電源4210位于所述PAP裝置4000的外部殼4010的外部。
[0114] 在本發(fā)明的一個形式中，所述電源4210僅提供到PAP裝置4000的電力。在本發(fā) 明的另一個形式中，所述電源4210提供電力至PAP裝置4000和加濕器5000。
[0115] 輸入裝置4220
[0116] 在本發(fā)明的一個形式中，所述PAP裝置4000包括一個或多個輸入裝置4220,所述 輸入裝置4220以按鈕，開關(guān)或撥號的形式，使人可與裝置互動。所述按鈕，開關(guān)或撥號可為 物理裝置，或可通過觸屏進(jìn)入的軟件裝置。所述按鈕，開關(guān)或撥號的一種形式可物理地與外 部殼4010連接，或以另一種形式與接收器無線通信，所述接收器與中心控制器電連接。
[0117] 在本發(fā)明的一種形式中，所述輸入裝置4220可被設(shè)置并用于允許使用者去選擇 數(shù)值和/或菜單選擇。
[0118] 中心控制器或處理器4230
[0119] 在本發(fā)明的一個形式中，所述中心控制器（如圖所示的處理器4230)可為適于控 制PAP裝置4000的處理器，例如為X86INTEL處理器。
[0120] 適用于根據(jù)本發(fā)明的另一個形式來控制PAP裝置4000的所述處理器4230可 包括基于來自ARMHoldings的ARMCortex-M處理器的處理器。例如，可使用來自ST MICROELECTRONICS的STM32系列的微處理器。
[0121] 根據(jù)本發(fā)明另一種替代形式的適用于控制PAP裝置4000的另一個處理器4230包 括選自ARM9-基32-位RISCCPUs家族的部件。例如，可使用來自STMICROELECTRONICS 的STR9系列微處理器。
[0122] 在本發(fā)明的一個可替代的實施例中，可使用16-位RISCCPU作為PAP裝置4000 的處理器4230。例如可使用由來自TEXASINSTRUMENTS生產(chǎn)的微控制器MSP430家族的處 理器。
[0123] 所述處理器4230用于接收來自一個或多個變換器4270,以及一個或多個輸入裝 置4220的輸入信號。
[0124] 所述處理器4230用于將提供信號至一個或多個輸出裝置4290,治療裝置控制器 4240,數(shù)據(jù)通信界面4280和加濕器控制器5250。
[0125] 所述處理器4230,或多個所述處理器可用于實施一個或多個在此所述的方法，例 如表達(dá)成存儲在內(nèi)存4260中的計算機(jī)程序的一個或多個算法4300。在某些情況下，如前所 述，這種處理器可集成到PAP裝置4000中。然而，在某些裝置中，例如為了進(jìn)行在此所述的 任何方法而并非直接地控制呼吸治療的輸送時，所述處理器可從PAP裝置的氣流發(fā)生部件 中離散地實施。例如，為了通過分析如來自在此所述的任何傳感器的存儲數(shù)據(jù)來確定通氣 或其它呼吸有關(guān)事件的控制設(shè)定時，這種處理器可進(jìn)行在此所述的任何方法。
[0126]時鐘4232
[0127] 所述PAP裝置優(yōu)選地包括與所述處理器4230連接的時鐘4232。
[0128] 治療裝置控制器4240
[0129] 在本發(fā)明的一個形式中，所述治療裝置控制器4240為壓力控制模塊4330,所述壓 力控制模塊4330形成由所述處理器4230執(zhí)行的部分的算法4300。
[0130] 在本申請的一種形式中，所述治療裝置控制器4240為電機(jī)控制專用集成電路。例 如，可使用由0NSEMI生產(chǎn)的無刷直流電機(jī)控制器的MC33035的一種形式。
[0131] 保護(hù)電路4250
[0132] 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的所述PAP裝置4000包括一個或多個保護(hù)電路4250。
[0133] 根據(jù)本發(fā)明的一種形式的保護(hù)電路4250為電氣保護(hù)電路。
[0134] 根據(jù)本發(fā)明的一種形式的保護(hù)電路4250為溫度或壓力安全電路。
[0135]內(nèi)存4260
[0136] 根據(jù)本發(fā)明的一個形式，所述PAP裝置4000包括內(nèi)存4260,優(yōu)選為非易失性內(nèi)存。 在某些形式中，所述內(nèi)存4260包括電池驅(qū)動的靜態(tài)隨機(jī)存儲器（RAM)。在某些形式中，內(nèi)存 4260包括易失性RAM。
[0137] 優(yōu)選地，所述內(nèi)存4260位于PCBA4202。內(nèi)存4260的形式可以為EEPR0M或NAND 閃存。此外或可替代地，所述PAP裝置4000包括內(nèi)存4260的可去除形式，所述內(nèi)存例如為 根據(jù)安全數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)制成的內(nèi)存卡。
[0138]變換器4270
[0139] 所述變換器可在PAP裝置的內(nèi)部，或PAP裝置的外部。外部變換器可例如位于如患 者接口的氣體輸送回路處，或形成所述患者接口的氣體輸送回路的部分。所述外部變換器 可為非接觸式傳感器的形式，例如傳輸或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)至PAP裝置的多普勒雷達(dá)運動傳感器。
[0140] 氣流
[0141] 根據(jù)本發(fā)明的氣流變換器4274可基于壓差變換器，例如：來自SENSIRION的 SDP600系列的壓差變換器。所述壓差變換器與氣動回路為流體連通，所述每個壓力變換器 的其中之一與各自的流體限制元件中的第一和第二點連接。
[0142] 在使用中，來自流量變換器4274的信號或總的流量Qt信號通過處理器4230來接 收。然而，可使用其它傳感器來產(chǎn)生這種流量信號或估計流量。例如，在某些實施例中可使 用質(zhì)量流量傳感器，例如：熱線式質(zhì)量流量傳感器來產(chǎn)生流量信號?？蛇x擇地，可從在此所 述的其它傳感器中的一個或多個信號來估計流量，例如，根據(jù)美國專利申請12/192, 247所 描述的方法來估計流量，該申請的內(nèi)容在此參考引用。
[0143] 壓力
[0144] 根據(jù)本發(fā)明的壓力變換器4272與氣動回路流體連通。一種合適的壓力變換器的 例子是來自HONEYWELLASDX系列的傳感器。可替代的合適的壓力變換器是來自GENERAL ELECTRIC的NPA系列的傳感器。
[0145] 在使用中，來自壓力變換器4272的信號通過處理器4230來接收。在一種形式中， 來自壓力變換器4272的信號在被所述處理器4230接收之前經(jīng)過過濾。
[0146] 電機(jī)速率
[0147] 在本發(fā)明的一種形式中可產(chǎn)生電機(jī)速率信號4276。所述電機(jī)速率信號4276可優(yōu) 選地通過治療裝置控制器4240來提供。所述電機(jī)速率可例如通過速率傳感器，例如霍爾效 應(yīng)傳感器來產(chǎn)生。
[0148] 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
[0149] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的形式中，提供了一種與所述處理器4230連接的數(shù)據(jù)通信 界面4280。所述數(shù)據(jù)通信界面4280優(yōu)選地可與遠(yuǎn)程外部通信網(wǎng)絡(luò)4280連接。所述數(shù)據(jù) 通信界面4280優(yōu)選地可與本地外部通信網(wǎng)絡(luò)4284連接。優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程外部通信網(wǎng)絡(luò) 4282可與遠(yuǎn)程外部裝置4286連接。優(yōu)選地，所述本地外部通信網(wǎng)絡(luò)4284可與本地外部裝 置4288連接。
[0150] 在一種形式中，所述數(shù)據(jù)通信界面4280為處理器4230的一部分。在另一種形式 中，所述數(shù)據(jù)通信界面4280是與所述處理器4230分開的集成電路。
[0151] 在一種形式中，所述遠(yuǎn)程外部通信網(wǎng)絡(luò)4282為因特網(wǎng)。所述數(shù)據(jù)通信界面4280 可用有線通信（例如：通過以太網(wǎng)或光線）或無線協(xié)議來與因特網(wǎng)連接。
[0152] 在一種形式中，所述本地外部通信網(wǎng)絡(luò)4284利用一個或多個通信標(biāo)準(zhǔn)，例如藍(lán) 牙，或消費者紅外協(xié)議。
[0153] 在一種形式中，所述遠(yuǎn)程外部裝置4286為一個或多個計算機(jī)，例如一串網(wǎng)絡(luò)計算 機(jī)。在一種形式中，所述遠(yuǎn)程外部裝置4286可為虛擬計算機(jī)，而不是實體計算機(jī)。無論在 哪種情況下，這種遠(yuǎn)程外部裝置4286可由合適的授權(quán)人進(jìn)入，例如：醫(yī)生。
[0154] 優(yōu)選地，所述本地外部裝置4288為個人計算機(jī)，手機(jī)，平板電腦或遠(yuǎn)程控制。
[0155] 輸出裝置4290包括可選擇的顯示器，警報
[0156] 根據(jù)本發(fā)明的輸出裝置4290的形式可為視覺，聲音和觸覺單元的一個或多個形 式。視覺顯示器可為液晶顯示器（IXD)或發(fā)光二極管（LED)顯示器。
[0157] 顯示器驅(qū)動4292
[0158] 顯示器驅(qū)動4292接收用于在顯示屏4294顯示的字符，符號或圖片，并將其轉(zhuǎn)換成 指令，使得所述顯示器4294顯示那些字符，符號或圖片。
[0159]顯示器 4294
[0160] 顯示器4294用于視覺上顯示字符，符號或圖片來回應(yīng)從顯示器驅(qū)動4292接收到 的指令。例如，顯示器4294可為8段顯示器，這種情況下的顯示器驅(qū)動4292將每個字符或 符號，例如圖"〇"轉(zhuǎn)換成8個邏輯信號，所述邏輯信號指示8個分別的段是否被啟動以顯示 特定的字符或符號。
[0161] 治療裝置4245
[0162] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的形式中，所述治療裝置4245在控制模塊4330的控制下來 輸送治療至在此所述的患者1000。
[0163] 優(yōu)選地，所述治療裝置4245為氣體正壓裝置和/或加濕治療裝置。
[0164] 加濕器 5000
[0165] 在本發(fā)明的一種形式中提供了一種加濕器5000,所述加濕器5000包括蓄水池和 加熱板5240。這種加濕器可提供空氣中的水蒸氣。
[0166] 壓力調(diào)制控制
[0167] 在某些實施例中，這種控制器用于產(chǎn)生雙-水平壓力治療，例如如美國專利 7, 128, 069中所述的具有呼氣減壓的壓力治療，該專利在此參考引入。因此，可對每個吸氣 設(shè)置治療壓力，并通過選擇呼氣減壓（EPR)的減少水平來減少壓力。所述EPR水平可使得 患者呼吸更舒服。
[0168] 圖7展示了來自雙水平壓力治療裝置的壓力傳感器的典型的壓力信號200,其以 普通的時間比例展示了在來自流量傳感器的流量信號204。某些情況下，這種壓力信號200 包括氣道正壓吸氣（IPAP)，所述氣道正壓吸氣（IPAP)進(jìn)行輸送并在患者吸氣期間保持基 本恒定（如圖7的"INSP"所示），并包括氣道正壓呼氣（EPAP)，所述氣道正壓呼氣（EPAP)經(jīng) 過輸送并在患者呼氣期間保持基本恒定（如圖7的"EXP"所示）?？蛇x擇地，可用在EPAP和 IPAP之間的可調(diào)節(jié)的上升和下降時間來實施所述壓力治療，如圖7中的特定情況所示。所 述壓力治療還包括可調(diào)節(jié)的循環(huán)比例或觸發(fā)靈敏度。具有現(xiàn)有的基于來自傳感器數(shù)據(jù)的已 知方法來檢測患者吸氣階段（被稱為"觸發(fā)"的開始）和呼氣階段（被稱為"循環(huán)"的開始）。 這種方法可利用呼吸循環(huán)來使IPAP和EPAP的壓力改變同步進(jìn)行。其它的階段檢測方法包 括如
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