專利名稱：壓力支持系統(tǒng)中的感應(yīng)系數(shù)補償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種為由于壓力支持系統(tǒng)中的動態(tài)流造成的壓降提供壓力補償?shù)姆椒ê脱b置。
背景技術(shù)：
諸如連續(xù)氣道正壓(CPAP)設(shè)備之類的提供呼吸輔助的設(shè)備中普遍使用正壓通氣操作模式。通常由醫(yī)生對正壓設(shè)備進(jìn)行編程以提供指定的壓力，并且常常提供不同的吸氣壓和呼氣壓?？商娲?，可以在體積控制模式中使用正壓設(shè)備，在該體積控制模式中，醫(yī)生對在給定呼吸時將輸送的體積進(jìn)行編程。為了提供規(guī)定的壓力或體積，壓力計通常測量設(shè)備出口附近的壓力和流量，并且然后對正提供給患者氣道的壓力和體積進(jìn)行估計?；颊呋芈饭艿谰哂杏绊戄斔徒o患者的壓力和流量的特性。該設(shè)備通常對壓力和流量上的如此影響進(jìn)行估計以提供適當(dāng)量的壓力。用于患者管道的補償對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是已知的。例如，存在對患者回路管道的流阻進(jìn)行補償?shù)脑O(shè)備，該設(shè)備例如使用“自動導(dǎo)管補償”，其中患者回路上的壓降被估計為與流速的平方和由用戶輸入定義的比例常數(shù)成比例。還存在對輸送給患者的體積由于氣動順度(pneumatic compliance)導(dǎo)致的不足進(jìn)行補償?shù)脑O(shè)備。對患者回路上的壓降量進(jìn)行估計，從而可以向患者提供精確或適當(dāng)量的壓力。規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)要求正壓設(shè)備滿足動態(tài)流條件下的特定精度標(biāo)準(zhǔn)。盡管典型的壓力支持設(shè)備可能能夠提供對于患者而言充分舒適的水平下的壓力，并能夠在不對因動態(tài)流導(dǎo)致的壓降進(jìn)行補償?shù)那闆r下滿足規(guī)章要求，但迄今為止通常使用的管道都具有相對大的直徑。如果要使用較小直徑的管道，則在較小管道中由動態(tài)流導(dǎo)致的壓降會導(dǎo)致壓力支持系統(tǒng)具有更不理想的壓力“擺幅”。因此，提供給患者的壓力可能較不舒適，并且可能不能滿足規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)。例如，導(dǎo)管中空氣的感應(yīng)系數(shù)(inductance) L被定義為L = pJi 1騎，等式 I. I
Am-E其中L是以CHiH2O/(升/sec2)為單位的導(dǎo)管感應(yīng)系數(shù)，P s氣是空氣密度，克/升，I導(dǎo)管是以cm為單位的導(dǎo)管長度，A導(dǎo)管是導(dǎo)管的截面面積，cm2，以及g 是重力常數(shù)，98lcm/sec2。因此，對于用于非侵入性壓力治療的、長度為6ft并且內(nèi)徑為22mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸導(dǎo)管，標(biāo)稱的感應(yīng)系數(shù)值可能是O. 0775cmH20/(升/sec2)。在正常呼吸期間，由感應(yīng)效應(yīng)(inductive effect)造成的總壓力擺幅可能僅約為峰-峰O. 2-0. 3CmH2O0該小的瞬時誤差對患者來說常常不足以檢測到。如果六英尺管道的直徑小到15mm、11mm，或者也許甚至更小，貝1J可能會導(dǎo)致問題。例如，在Ilmm管道的情況下，感應(yīng)系數(shù)值可能高達(dá)O. 3IOcmH2O/(升/sec2)，并且峰-峰壓力誤差可能達(dá)到I. 2cmH20,這可能給患者帶來不適。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種克服常規(guī)壓力支持系統(tǒng)的缺點的壓力支持系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，這個目的是通過提供一種用于向患者氣道輸送氣體流的壓力支持系統(tǒng)t來實現(xiàn)的，該系統(tǒng)t包括產(chǎn)生氣體流的氣流發(fā)生器和患者回路?；颊呋芈否詈系綒饬靼l(fā)生器并且包括適于向患者氣道傳送氣體流的管。該系統(tǒng)還包括與氣流發(fā)生器和/或患者回路相關(guān)聯(lián)的傳感器，該傳感器被配置成測量患者回路中的氣體流并且基于測量的流量產(chǎn)生流量信號。該系統(tǒng)還包括與氣流發(fā)生器和傳感器操作性連接的控制器?？刂破鞅慌渲贸蓪μ峁┙o患者的氣體流的壓力進(jìn)行控制?？刂破鹘邮諄碜詡鞲衅鞯牧髁啃盘枺?且確定提供給患者的氣體的流量中的變化率。如果提供給患者的氣體的流量中的變化率超過閾值量，則該控制器對提供給患者的氣體流的壓力進(jìn)行修改或補償。另一方面提供一種向患者通氣或輸送氣體流的方法。該方法包括從氣體源經(jīng)由患者回路向患者氣道輸送氣體流?；颊呋芈钒ㄟm于向患者氣道傳送氣體流的管。該方法還包括測量氣體流并基于對流量的測量來產(chǎn)生流量信號。該方法還包括通過如下方式控制提供給患者的氣體流的壓力1)接收流量信號并確定提供給患者的氣體的流量中的變化率，以及2)如果提供給患者的氣體的流量中的變化率超過閾值量，則對提供給患者的氣體流的壓力進(jìn)行修改或補償。另一方面提供了一種用于對患者進(jìn)行通氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于從氣體源經(jīng)由患者回路向患者氣道輸送氣體流的模塊。患者回路包括適于向患者氣道傳送氣體流的管。該系統(tǒng)還包括用于測量流速并基于所測量的患者回路中氣體流量產(chǎn)生流量信號的模塊。該系統(tǒng)還包括通過如下方式控制提供給患者的氣體流的壓力的模塊I)接收流量信號并且確定提供給患者的氣體的流量中的變化率，以及2)如果提供給患者的氣體的流量中的變化率超過閾值量，則對提供給所述患者的氣體流的壓力進(jìn)行修改或補償。參考附圖考慮以下描述和所附權(quán)利要求之后，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和特性，以及相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的操作方法和功能，以及部分的組合和制造的經(jīng)濟(jì)性，將變得更加清楚，所有附圖都形成本說明書的一部分，其中在各幅圖中類似的附圖標(biāo)記指示對應(yīng)的部分。在本發(fā)明的一個實施例中，可以認(rèn)為本文例示的結(jié)構(gòu)部件是按比例繪制的。不過應(yīng)當(dāng)清楚理解的是，附圖僅僅為了例示和描述的目的，而并非意在作為對本發(fā)明界限的限定。如說明書和權(quán)利要求中所用的那樣，單數(shù)形式的“一個” “一種”和“該”包括多個指示物，除非上下文明確地另有說明。


圖I是適于實施根據(jù)本發(fā)明原理的壓力支持治療的正氣道壓力支持系統(tǒng)的功能框圖2A-2D是根據(jù)實施例的患者回路管道的流量、壓降、流量微分和壓降估計誤差的波形；圖3A-3D是根據(jù)實施例的患者回路管道的流量、壓降、流量微分和壓降估計誤差的波形；以及圖4為流程圖，該流程圖示出了用于實施本發(fā)明的壓力支持模式的過程的一部分。
具體實施例方式圖I示意性示出了根據(jù)本發(fā)明原理的適于向患者提供改進(jìn)的可變正氣道壓力模式的壓力支持的氣道壓力支持系統(tǒng)10。通過輸送管56，向任何已知構(gòu)造的呼吸面罩或患者接口 58輸送來自氣體流量/壓力發(fā)生器52、總的由箭頭D表示的加壓氣體流，該呼吸面罩或患者接口 58通常由患者54佩戴或以其他方式附著于患者54，以向該患者的氣道傳送氣體流。輸送管56也通常被稱為患者回路。在一些實施例中，輸送管56可以包括柔性管道·100。在一些實施例中，患者回路的管道100直徑為15mm或更小。如上所述，管道100具有可能影響提供給患者的氣體的壓力和流量的特性。例如，管道可能引起影響提供給患者的氣體壓力或流量的流阻和感應(yīng)系數(shù)。為了向患者提供適當(dāng)量的氣體壓力或流量，系統(tǒng)10對從動態(tài)氣體流量導(dǎo)致的患者回路中的壓降進(jìn)行補償。壓力支持系統(tǒng)10基于對患者管道的影響，來修改或補償提供給患者的氣體流的壓力。具體而言，壓力支持系統(tǒng)確定提供給患者的氣體流量的變化率，并且如果提供給患者的氣體流量的變化率超過閾值量，則對提供給患者的氣體流的壓力進(jìn)行修改或補償。圖2A-2D示出了直徑為22mm并且長度為6英尺的患者管道100的患者流量、壓降、流量微分(flow differential)和壓降估計誤差的示例性波形。作為對比，圖3A-3D示出了直徑為15mm并且長度為6英尺的患者管道100的患者流量、壓降、流量微分和壓降估計誤差的示例性波形。如圖2A和圖2D以及圖3A和圖3D所示，在不補償感應(yīng)性壓降的情況下的壓降的估計誤差在吸氣開始時并且從吸氣到呼氣隨著流量下降，迅速上升(spike)。如圖2D和圖3D所示，在直徑為15mm的患者管道100 (參見圖3D)中，在不補償感應(yīng)性效應(yīng)的情況下的壓降估計誤差比在直徑為22mm的患者管道(參見圖2D)中的更大。因此，系統(tǒng)10能夠補償動態(tài)流的感應(yīng)效應(yīng)?？梢詫⑦@用于任何直徑或長度的管道，但對于直徑較小或長度較大的管道(其中經(jīng)歷更多感應(yīng))可能是特別有益的。再參考圖1，壓力支持系統(tǒng)10包括氣體流量/壓力發(fā)生器52，氣體流量/壓力發(fā)生器52例如是常規(guī)CPAP或雙水平壓力支持設(shè)備中使用的風(fēng)機(jī)，活塞，波紋管(bellow)，壓縮機(jī)，或接收來自任何適當(dāng)?shù)膩碓吹目傮w由箭頭C表示的氣體的任何其他設(shè)備，該任何適當(dāng)來源例如是氧氣或空氣的加壓罐、環(huán)境大氣或其組合。氣體流量/壓力發(fā)生器52產(chǎn)生氣體流(該氣體例如是空氣、氧氣或其混合物)用于以相對較高和較低壓力輸送給患者54的氣道。系統(tǒng)10可以被配置成根據(jù)一種或多種模式產(chǎn)生可呼吸氣體的加壓流。一種這樣的模式的非限制性示例是連續(xù)正氣道壓力(CPAP)。CPAP已經(jīng)被使用了很多年，并且已經(jīng)被證明在促進(jìn)規(guī)則呼吸方面很有幫助。壓力支持治療的另一種模式是雙水平治療。在雙水平正氣壓模式中，向患者供應(yīng)兩個或更多水平的正氣壓。本發(fā)明還預(yù)期提供一種自動滴定式(auto-titration)的連續(xù)或雙水平治療,其中壓力基于所監(jiān)測的變量(例如患者是否正經(jīng)歷呼吸暫停)而改變。在一實施例中，正氣道壓力支持系統(tǒng)10實質(zhì)上充當(dāng)雙水平壓力支持系統(tǒng)，并且因此，包括在這樣的系統(tǒng)中所必要的所有能力，以便向患者提供獨立的IPAP水平和EPAP水平。這包括通過輸入命令、信號、指令或信息來接收必要的參數(shù)以用于提供雙水平壓力，該參數(shù)例如是最大和最小的IPAP設(shè)置和EPAP設(shè)置。還向壓力支持過程提供來自流量傳感器62的流量信號Q3w，該壓力支持過程控制壓力控制器以輸出期望的吸入波形和呼出波形。典型地，執(zhí)行壓力支持操作包括基于流量信號Q3w來估計或確定實際患者流量1 #，判斷患者是處于呼吸周期的吸入階段還是呼出階段并且提供表示患者呼吸狀態(tài)的Ι/E狀態(tài)信號，并且觸發(fā)壓力支持系統(tǒng)并使壓力支持系統(tǒng)循環(huán)工作。圖I中所示的壓力支持系統(tǒng)10是單支(single-limb)系統(tǒng),這意味著患者回路僅包括將患者連接到壓力支持設(shè)備的輸送管56。這樣一來，在輸送管中提供排氣孔57，以用于如箭頭E所示從系統(tǒng)排出呼出的氣體。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以在輸送管之外的其他位置或 替代輸送管來提供排氣孔，例如在患者接口設(shè)備中。還應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)要從壓力支持系統(tǒng)排出氣體的期望方式，排氣孔可以具有各種這樣的配置。本發(fā)明還預(yù)期了可變正氣道壓力支持系統(tǒng)可以是雙支(two-limb)系統(tǒng)，該雙支系統(tǒng)具有連接到患者的輸送管和排氣管。在圖示的示例性實施例中，患者接口 58是鼻/ 口面罩。不過,要理解的是,患者接口 58可以包括鼻面罩、鼻枕、氣管導(dǎo)管、氣管內(nèi)導(dǎo)管或提供氣流傳送功能的任何其他設(shè)備。而且，出于本發(fā)明的目的，短語“患者接口”可以包括輸送管56和將加壓氣體源連接到患者的任何其他結(jié)構(gòu)。可以在患者回路中設(shè)置各種部件或?qū)⒏鞣N部件耦合到患者回路。例如，可以將濾菌器、壓力控制閥、流量控制閥、傳感器、儀表、壓力過濾器、增濕器和/或加熱器設(shè)置于患者回路中或附著于患者回路。同樣地，可以在氣體流量/壓力發(fā)生器52的入口或閥門60的出口處設(shè)置諸如消音器和過濾器之類的其他部件。在圖示的實施例中，可變正氣道壓力支持系統(tǒng)10包括設(shè)置于輸送管56中的形式為閥門60的壓力控制器。閥門60控制從氣體流量/壓力發(fā)生器52輸送給患者的氣體流的壓力。出于當(dāng)前目的，將氣體流量/壓力發(fā)生器52和閥門60統(tǒng)稱為“壓力發(fā)生系統(tǒng)”，這是因為它們協(xié)調(diào)行動以控制輸送給患者的氣體的壓力和/或流量。應(yīng)當(dāng)清楚的是，本發(fā)明預(yù)期了用于控制由氣體流量/壓力發(fā)生器輸送給患者的壓力的其他技術(shù)，該其他技術(shù)例如是單獨地或者與壓力控制閥組合地改變風(fēng)機(jī)速度。因此，根據(jù)用于控制輸送給患者的氣體流的壓力的技術(shù)，閥門60是可選的。如果去掉閥門60，壓力發(fā)生系統(tǒng)單獨對應(yīng)于氣體流量/壓力發(fā)生器52，并且，例如通過控制氣體流量/壓力發(fā)生器52的電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制患者回路中的氣體壓力。壓力支持系統(tǒng)10還包括流量傳感器62,流量傳感器62測量輸送管56之內(nèi)的氣體流量。根據(jù)圖I中所示的實施例，將流量傳感器62置于輸送管56中，例如閥門60的下游。壓力支持系統(tǒng)10還可以包括用于測量從系統(tǒng)輸送的氣體壓力的壓力傳感器63。如圖I所示，也可以將壓力傳感器63置于輸送管56的回路中，例如閥門60的下游。不過，所預(yù)期的是，傳感器62、63可以位于系統(tǒng)10中的任何適當(dāng)位置。在一些實施例中，壓力傳感器34位于氣體出口處或附近?？梢远ㄎ粔毫鞲衅?3以測量進(jìn)入管56的氣體流壓力。本發(fā)明預(yù)期了用于測量患者的患者流量的其他技術(shù)。所預(yù)期的是，可以在沿輸送管56的其他位置測量流量。而且，已知的是通過監(jiān)測流量/壓力發(fā)生器52的操作來測量壓力和/或流量。設(shè)置用戶接口 66用于設(shè)置由壓力支持系統(tǒng)10使用的各種參數(shù)，還用于向用戶(例如臨床醫(yī)師或護(hù)理人員)顯示和輸出信息和數(shù)據(jù)。這使得能夠在患者和系統(tǒng)10之間傳送數(shù)據(jù)、結(jié)果和/或指令和任何其他可傳送的項目(統(tǒng)稱為“信息”)。適于包括在用戶接口 66的接口設(shè)備的示例包括小型鍵盤、按鈕、開關(guān)、鍵盤、旋鈕、手柄、顯示屏、觸摸屏、揚聲器、麥克風(fēng)、指示燈、可聽警報、打印機(jī)和/或其他接口設(shè)備。在一個實施例中，用戶接口 66包括多個獨立接口。在一個實施例中，用戶接口 66包括與包含壓力支持系統(tǒng)部件的外殼整體設(shè)置的至少一個接口。還預(yù)期了，可以設(shè)置輸入/輸出終端，以便能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制由壓力支持系統(tǒng)收集的操作信息和數(shù)據(jù)。 控制器64可以是處理器或微處理器，如下文詳細(xì)所述的那樣，該處理器或微處理器能夠?qū)嵤┖蛨?zhí)行用于監(jiān)測患者呼吸特性并且在此基礎(chǔ)上控制氣體流量的例程。這樣一來，控制器可以包括數(shù)字處理器、模擬處理器、被設(shè)計成處理信息的數(shù)字電路、被設(shè)計成處理信息的模擬電路、狀態(tài)機(jī)和/或其他用于以電子方式處理信息的機(jī)構(gòu)中的一種或多種。此外，控制器64包括存儲器65或存儲器陣列，用于存儲和緩存實施在此討論的技術(shù)所必需的信息。應(yīng)當(dāng)理解的是，控制器64可以是單個處理部件，或者可以由協(xié)同工作以實施在此所討論的技術(shù)的多個部件(存儲器、處理器、陣列、邏輯電路等)構(gòu)成?？刂破?4可以被配置成通過軟件；硬件；固件；軟件、硬件和/或固件的某種組合；和/或用于在處理器24上構(gòu)造處理能力的其他機(jī)構(gòu)來實施圖4中所示并將稍后詳細(xì)描述的過程400。在實施例中，控制器64控制氣體流量/壓力發(fā)生器52、閥門60或兩者，以向患者54的氣道輸送壓力波形。在本發(fā)明的示例性實施例中，壓力波形實質(zhì)上是在IPAP水平和EPAP水平之間交替的雙水平壓力波形。在一些實施例中，如下所討論的那樣，IPAP水平是處于控制器64操縱下的變量。從用戶通過輸入設(shè)備66向控制器提供最大和最小的IPAP水平(IPAPmax、IPAPmin)?？商娲鼗蚋郊拥?，EPAP水平是處于控制器64操縱下的變量。在這樣的實施例中，從用戶通過輸入設(shè)備66向控制器提供最大和最小的IPAP水平(EPAPmax、EPAPmin)。應(yīng)當(dāng)理解的是，最大和最小的IPAP/EPAP水平也可以是預(yù)先建立并且存儲在控制器中作為默認(rèn)參數(shù)或代替來自系統(tǒng)操作員的輸入?yún)?shù)。控制器64可以包括存儲陣列和緩存，以實時計算參數(shù)并且存儲活動窗口中的結(jié)果?？刂破?4可以確定要在吸氣期間提供給患者的壓力量。控制器可以確定由于患者管道100的阻性效應(yīng)(resistive effect)和感應(yīng)效應(yīng)(inductive effect)導(dǎo)致的總壓降。然后將總壓降加到在下次吸氣期間提供給患者的壓力。圖4為流程圖，該流程圖示出了在一些實施例中系統(tǒng)10用于補償患者回路管道100的效應(yīng)的過程或算法400。在步驟402中，系統(tǒng)10獲得流量傳感器62的輸出。在一些實施例中，以諸如100個樣本/秒之類的采樣速率對該輸出進(jìn)行采樣。過程400然后前進(jìn)到步驟404和步驟412。在步驟404中，可以利用濾波器67對步驟402中獲得的流量信號進(jìn)行濾波以減少或消除流量信號中的噪聲?？赡苄枰獙α髁啃盘栠M(jìn)行濾波以使系統(tǒng)10能夠提供更精確的壓力補償。濾波器67可以是低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器中的一個或組合。在一些實施例中，濾波器67可以包括數(shù)據(jù)存儲能力，以存儲流量信號的歷史。在一些實施例中，可以使流量信號通過低通濾波器，低通濾波器衰減高頻噪聲并在輸出上產(chǎn)生干凈的總空氣流量信號。來自濾波器的所得輸出可以是噪聲減小的患者流量信號。過程400然后前進(jìn)到步驟406。在步驟406中，系統(tǒng)10區(qū)分先前的樣本與當(dāng)前樣本以獲得微分流量或流量的變化率。在該步驟406中可以使用高通濾波器。在一個實施例中，可以利用帶通濾波器來執(zhí)行步驟404和步驟406?？梢匀芜x地在控制器64中進(jìn)行比較?？梢栽诖鎯ζ?5或任何其他存儲設(shè)備中存儲差分流量值。也可以在存儲器65或任何其他存儲設(shè)備中存儲反映濾波后的流量信號的流量值。在步驟408中，將步驟406中獲得的差分流量與低閾值和高閾值進(jìn)行比較?？梢栽诳刂破?4中實施該比較。系統(tǒng)10可以任選地包括AD轉(zhuǎn)換器，以轉(zhuǎn)換流量信號，供控制 器64處理。在一些實施例中，可以使用閾值對差分流量值進(jìn)行“調(diào)理”。即使信號已經(jīng)被濾波，流量信號和差分流量信號仍然可能有噪聲。然而，增加更多濾波器可能導(dǎo)致延遲。因此，可以使用閾值(多個閾值)來防止系統(tǒng)提供假的壓力補償量并且沒有增大的延遲。在步驟408中，過程400基于差分流量值是否高于低閾值和/或低于高閾值來判斷是否利用差分流量值進(jìn)行補償。在一些實施例中，僅僅作為示例，低閾值可以是30(L/min) /sec。在一些實施例中,僅僅作為示例，高閾值可以是200 (L/min) /sec?？商娲鼗蚋郊拥?，可以對差分流量信號進(jìn)行附加濾波。如果差分流量值超過低閾值并低于高閾值，則過程400前進(jìn)到步驟410。在一些實施例中，如果差分流量低于低閾值，則過程400可以前進(jìn)到步驟414，并且將差分流量設(shè)置為零，從而可以僅利用阻性壓降來確定總壓降。如果差分流量超過高閾值，則過程400可以前進(jìn)到步驟414，并且將差分流量設(shè)置為高閾值的值，使得總壓降是高閾值的值的函數(shù)。在將差分流量與閾值進(jìn)行比較時，可以使用差分流量的絕對值。此外，低閾值和高閾值的值可以是正的和負(fù)的。例如，在低閾值為30(L/min) /sec的一個實施例中，如果差分流量介于-30 (L/min) /sec和30 (L/min) /sec之間，則將差分流量設(shè)置為O。在一個實施例中，如果差分流量低于-200(L/min)/sec (高閾值的值)，則將差分流量設(shè)置為-200 (L/min) /sec。在步驟410中，控制器64將步驟408中獲得的差分流量值乘以感應(yīng)系數(shù)?？梢詫⑾禂?shù)C定義為管道100的直徑、管道100的長度和氣體的密度的函數(shù)。在一些實施例中，可以由用戶設(shè)置系數(shù)C的值?？梢栽诖鎯ζ?5中或在任何其他存儲設(shè)備中存儲C。在步驟412中，系統(tǒng)10確定阻性壓降?？梢岳靡阎姆椒?，例如根據(jù)以下等式來確定阻性壓降Pdrop=A · Q2+B · Q, 等式 I. 2其中A是紊流阻力系數(shù)，B是層流阻力系數(shù)，而Q被定義為流速?？梢杂捎脩糨斎雭矶x系數(shù)A和B?？商娲?，也可以利用鄰近患者的壓力傳感器來自動確定A常數(shù)和B常數(shù)。在一些實施例中，可以針對給定患者管道100，憑借經(jīng)驗來確定系數(shù)A、B和C或可以基于壓力反饋來確定系數(shù)A、B和C。在一些實施例中，可以執(zhí)行校準(zhǔn)測試以確定A、B和C的值。可以將A、B和C的值存儲在存儲器65、RFID (射頻識別)設(shè)備或其他存儲設(shè)備中。在步驟414中，系統(tǒng)10計算并補償患者回路上由于動態(tài)流導(dǎo)致的總壓降，例如由于變化的流量導(dǎo)致的壓降。在該步驟中，控制器64將步驟410中獲得的感應(yīng)壓降的值加到步驟412中獲得的阻性壓降的值上。因此，可以將管道上的壓降估計為P— = 3· 2+方等式 1.3其中A是紊流阻力系數(shù)，B是層流阻力系數(shù)，C是感應(yīng)系數(shù)，Q被定義為流速一是流量變化率的近似，或也稱為流量微分?？刂破?4可以在壓力補償期間使用等式L 3來補償由于通過管道100的動態(tài)流的阻性效應(yīng)和感應(yīng)效應(yīng)導(dǎo)致的壓降。在吸氣開始時控制器64可以基于步驟414中計算的壓降來提供壓力補償。在一些實施例中，替代如上文所討論的對流量信號進(jìn)行微分或除了如上文所討論的對流量信號進(jìn)行微分之外，可以將固定值用作流量微分。例如，在一些實施例中，系統(tǒng)10判斷流速何時增大并且在壓力補償期間提供固定值用作流量微分。系統(tǒng)10還可以判斷流速何時減小并且在壓力補償期間提供另一固定值用作流量微分。如果系統(tǒng)10判定流速相·對穩(wěn)定，則系統(tǒng)10可以在壓力補償期間提供第三固定值用作流量微分。固定值可以由用戶設(shè)置或可以由系統(tǒng)確定。盡管提供的壓力補償量可能不如利用通過過程400獲得的流量微分那樣精確，但是利用固定值仍然可以有效補償由于動態(tài)流導(dǎo)致的感應(yīng)壓降。也可以使用流量微分(如利用圖4所示算法來確定的)來補償壓力支持系統(tǒng)10的感測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中的延遲。流量傳感器可以具有固有延遲和信號調(diào)節(jié)。對來自流量傳感器的信號進(jìn)行處理的電子設(shè)備可能增加額外的延遲。因此，這種延遲可能導(dǎo)致對電路上壓降的估計的誤差。可以通過利用如上所述獲得的微分流量值提供補償來消除這些誤差中的一些。當(dāng)向患者提供規(guī)定的壓力時，控制器64可以使用在步驟414中計算的總壓降。可以用總壓降減去測量的壓力來估計正提供給患者的實際壓力。控制器64可以判斷其是否處于呼吸周期的吸氣階段。這可以利用在吸氣和呼氣之間進(jìn)行區(qū)分的任何常規(guī)技術(shù)來完成。在一實施例中，每當(dāng)患者處于吸氣時，就設(shè)置標(biāo)記。在吸氣期間設(shè)置標(biāo)記的實施例中，如果患者處于呼吸周期的吸氣階段中，則控制器64使得氣體流量/壓力發(fā)生器開始向患者輸送吸氣壓力，該吸氣壓力補償在過程400的步驟414中計算的總壓降?？刂破魅缓罂梢钥刂圃诤粑芷谄陂g或之內(nèi)輸送給患者的壓力。控制器判斷輸送給患者的壓力支持是否足夠。該系統(tǒng)可以連續(xù)實施過程400以確保向患者提供適當(dāng)且精確的壓力量。在一些實施例中，可以在單次吸氣或呼氣階段之內(nèi)的不同時間實施該過程，從而能夠在單個呼吸周期中計算氣體流量的變化率。例如，可以在硬件、固件、軟件或其各種組合中進(jìn)行本發(fā)明的實施例(例如控制器、微處理器或處理器)。也可以將本發(fā)明實施為機(jī)器可讀介質(zhì)上存儲的指令，可以利用一個或多個處理設(shè)備讀取并執(zhí)行該指令。在一個實施例中，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括用于以可以由機(jī)器(例如計算設(shè)備)讀取的形式存儲和/或傳輸信息的各種機(jī)構(gòu)。例如，機(jī)器可讀存儲介質(zhì)可以包括只讀存儲器、隨機(jī)存取存儲器、磁盤存儲介質(zhì)、光存儲介質(zhì)、閃存設(shè)備和用于存儲信息的其他介質(zhì)，并且機(jī)器可讀傳輸介質(zhì)可以包括傳播信號(包括載波)、紅外信號、數(shù)字信號和用于傳輸信息的其他介質(zhì)的形式。盡管可以在以上公開中依照執(zhí)行特定動作的具體示例性方面和實施例來描述固件、軟件、例程或指令，但顯然這樣的描述僅僅是為了方便，并且這樣的動作實際上來自計算設(shè)備、處理設(shè)備、處理器、控制器或執(zhí)行固件、軟件、例程或指令的其他設(shè)備或機(jī)器。可以明白的是，實施例不限于上述具體時間周期、百分?jǐn)?shù)和常數(shù)。相反，只要維持本發(fā)明的一般原理，可以使用這些量的其他值。此外，這些量未必是固定的。反而，可以由控制器64基于監(jiān)測的患者狀況來動態(tài)改變它們。例如，如果患者不對當(dāng)前處置方法做出響應(yīng)，可以這樣做以更積極地治療他們，反之亦然。盡管出于例示的目的基于當(dāng)前被認(rèn)為是最實際的實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣的細(xì)節(jié)僅僅是為了該目的，并且本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是相反，本發(fā)明意在涵蓋處于所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的變型和等同布置。例如，應(yīng)當(dāng)理 解的是，本發(fā)明預(yù)期了，在可能的范圍內(nèi)，可以將任何實施例的一個或多個特征與任何其他實施例的一個或多個特征組合。
權(quán)利要求
1.一種用于向患者的氣道輸送氣體流的系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括 產(chǎn)生氣體流的氣流發(fā)生器(52)； 患者回路(56)，其耦合到所述氣流發(fā)生器，并且所述患者回路(56)包括適于向患者的氣道傳送所述氣體流的管(100)； 傳感器(62)，其與所述氣流發(fā)生器和/或所述患者回路相關(guān)聯(lián)，并且所述傳感器(62)被配置成測量所述氣體流的速率并且基于所測量的流的速率產(chǎn)生流量信號；以及 控制器(64)，其與所述氣流發(fā)生器和所述傳感器操作性連接，所述控制器被配置成對提供給所述患者的所述氣體流的壓力進(jìn)行控制，其中，所述控制器接收來自所述傳感器的所述流量信號并且確定提供給所述患者的所述氣體的所述流量的變化率，并且其中，所述控制器根據(jù)所述氣體的所述流量的所述變化率來對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行修改或補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，根據(jù)所述氣體流的所述變化率對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行修改或補償包括確定 (a)提供給所述患者的所述氣體流的所述變化率是否超過閾值量，或者 (b)提供給所述患者的所述氣體流的所述變化率是否低于高閾值量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括濾波器，所述濾波器接收來自所述傳感器的所述流量信號并且所述濾波器被配置成對所述信號進(jìn)行濾波以供所述控制器處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述濾波器是低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述管包括直徑小于15mm的導(dǎo)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行補償包括補償所述患者回路的阻性效應(yīng)或所述患者回路的感應(yīng)效應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，確定所述氣體流的所述變化率包括確定當(dāng)前流量值和先前流量值之間的差異。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行補償包括確定感應(yīng)系數(shù)，所述感應(yīng)系數(shù)是導(dǎo)管的直徑、氣體密度、導(dǎo)管長度或其任意組合的函數(shù)。
9.一種對患者進(jìn)行通氣的方法，包括 從氣體源經(jīng)由患者回路向患者的氣道輸送氣體流，所述患者回路包括適于向所述患者的所述氣道傳送所述氣體流的管； 測量所述氣體流的速率并且基于所測量的流的速率產(chǎn)生流量信號； 通過如下方式來控制提供給所述患者的所述氣體流的壓力1)接收所述流量信號并且確定所述氣體的所述流量的變化率，以及2)根據(jù)所述氣體的所述流量的所述變化率來對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行修改或補償。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，根據(jù)所述氣體流的所述變化率對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行修改或補償包括判斷(a)提供給所述患者的所述氣體流的所述變化率是否超過閾值量，或者(b)提供給所述患者的所述氣體流的所述變化率是否低于高閾值量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括對所述信號進(jìn)行濾波以供所述控制器處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，由低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器來執(zhí)行 所述濾波。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括對反映所述流量信號的流量值求微分以確定所述氣體流的所述變化率。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述管包括導(dǎo)管，并且其中，對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行補償包括確定感應(yīng)系數(shù)，所述感應(yīng)系數(shù)是所述導(dǎo)管的直徑、氣體密度、導(dǎo)管長度或其任意組合的函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，確定所述氣體流的所述變化率包括確定當(dāng)前流量值與先前流量值之間的差異。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行補償包括補償所述患者回路的阻性效應(yīng)或所述患者回路的感應(yīng)效應(yīng)。
17.—種用于對患者通氣的系統(tǒng)(10),包括 用于從氣體源經(jīng)由患者回路(56、58)向患者的氣道輸送氣體流的模塊(52)，所述患者回路包括適于向所述患者的所述氣道傳送所述氣體流的管(100)； 用于測量所述氣體流的速率并且基于對流的速率的所述測量產(chǎn)生流量信號的模塊(62)； 用于通過如下方式對提供給所述患者的所述氣體流的壓力進(jìn)行控制的模塊(64):1)接收所述流量信號并且確定所述氣體的所述流量中的變化率，以及2)根據(jù)所述氣體流中的所述變化率對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行修改或補償。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，根據(jù)所述氣體流的所述變化率對提供給所述患者的所述氣體流的所述壓力進(jìn)行修改或補償包括確定提供給所述患者的所述氣體流的所述變化率是否超過閾值量。
全文摘要
一種用于向患者(54)的氣道輸送氣體流的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括氣流發(fā)生器(52)和患者回路(56)，患者回路(56)包括向患者傳送氣體流的管(100)。傳感器(62)被配置成測量氣體流的速率并基于測量的流的速率產(chǎn)生流量信號?？刂破?64)與氣流發(fā)生器(52)和傳感器(62)操作性連接并且被配置成控制提供給患者的氣體流的壓力?？刂破?64)從傳感器(62)接收流量信號，確定氣體流中的變化率，并且如果提供給患者的氣體流中的變化率超過閾值量，則對提供給患者的氣體流的壓力進(jìn)行修改或補償。
文檔編號A61M16/00GK102892449SQ201180023283
公開日2013年1月23日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者B·I·謝利, P·查特吉, P·D·希爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司