確定通氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】在每次呼吸的基礎(chǔ)上估計(jì)受試者的通氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和方法。所述吸入氧氣的分?jǐn)?shù)可以基于呼出的潮氣量、受試者接口內(nèi)的死區(qū)體積、泄漏的呼氣量以及隨后吸入的潮氣量和泄漏的吸氣量。
【專利說(shuō)明】確定通氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求于2012年5月11日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申 請(qǐng)NO. 61/645825的優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容通過(guò)引用并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本公開(kāi)涉及在每次呼吸的基礎(chǔ)上確定和/或估計(jì)受試者的通氣期間的吸入氧氣 的分?jǐn)?shù)的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 用于對(duì)患者進(jìn)行通氣的各種系統(tǒng)是已知的。呼吸/通氣系統(tǒng)內(nèi)，具體而言，受試者 接口和/或受試者接口器具內(nèi)的死區(qū)的概念是已知的。眾所周知，呼出空氣與吸入空氣相 比具有提高的二氧化碳的摩爾分?jǐn)?shù)和降低的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)。用于從呼吸/通氣系統(tǒng)中排 除呼出二氧化碳的各種系統(tǒng)是已知的。眾所周知，在呼吸期間長(zhǎng)時(shí)間暴露于呼吸氣流內(nèi)的 升高的二氧化碳的水平或降低的氧氣的水平對(duì)于患者來(lái)說(shuō)至少是不舒服的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)方面涉及一種通氣機(jī)。所述通氣機(jī)包括：壓力發(fā)生器， 其被配置為生成用于遞送到受試者的氣道的能呼吸氣體的加壓流；受試者接口，其被配置 為將所述能呼吸氣體的加壓流引導(dǎo)到所述受試者的所述氣道，其中，所述受試者接口包括 死區(qū)體積；一個(gè)或多個(gè)傳感器，其被配置為生成傳達(dá)與所述受試者接口中的流率和/或壓 力相關(guān)的信息的輸出信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)處理器，其被配置為運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序模塊。所述 計(jì)算機(jī)程序模塊包括：控制模塊，其被配置為控制所述壓力發(fā)生器來(lái)生成所述能呼吸氣體 的加壓流以至少部分地對(duì)所述受試者進(jìn)行機(jī)械通氣；參數(shù)確定模塊以及估計(jì)模塊。所述參 數(shù)確定模塊被配置為基于在呼氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定呼出的潮氣量和泄漏的呼氣 量，并且基于在隨后的吸氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定吸入的潮氣量和泄漏的吸氣量。所 述估計(jì)模塊被配置為基于所述呼出的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的呼氣量的組合 的第一比較，并且還基于所述吸入的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的吸氣量的組合的 第二比較來(lái)估計(jì)所述隨后的吸氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)。
[0006] 本公開(kāi)的又一方面涉及一種向受試者提供通氣的方法。所述方法包括：生成用于 遞送到受試者的氣道的能呼吸氣體的加壓流；將所述能呼吸氣體的加壓流通過(guò)死區(qū)體積引 導(dǎo)到所述受試者的所述氣道；由一個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)生成傳達(dá)與所述能呼吸氣體的加壓流 的流率和/或壓力相關(guān)的信息的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)；控制所述能呼吸氣體的加壓流以至 少部分地對(duì)所述受試者進(jìn)行機(jī)械通氣；基于在呼氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定呼出的潮氣 量和泄漏的呼氣量；基于在隨后的吸氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定吸入的潮氣量和泄漏的 吸氣量；并且基于所述呼出的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的呼氣量的組合的第一比 較，并且還基于所述吸入的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的吸氣量的組合的第二比較 來(lái)估計(jì)所述隨后的吸氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)。
[0007] 本公開(kāi)的再一方面涉及一種被配置用于向受試者提供通氣的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包 括：用于生成用于遞送到受試者的氣道的能呼吸氣體的加壓流的單元；用于將所述能呼吸 氣體的加壓流通過(guò)死區(qū)體積引導(dǎo)到所述受試者的所述氣道的單元；用于生成傳達(dá)與所述能 呼吸氣體的加壓流的流率和/或壓力相關(guān)的信息的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的傳感器單元；用 于控制壓力單元以至少部分地對(duì)所述受試者進(jìn)行機(jī)械通氣的控制單元；用于基于在呼氣期 間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定呼出的潮氣量和泄漏的呼氣量的單元；用于基于在隨后的吸氣期 間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定吸入的潮氣量和泄漏的吸氣量的單元；以及用于基于所述呼出的 潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的呼氣量的組合的第一比較，并且還基于所述吸入的潮 氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的吸氣量的組合的第二比較來(lái)估計(jì)所述隨后的吸氣期間 的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)的估計(jì)單元。
[0008] 在參考附圖考慮以下描述和權(quán)利要求書(shū)后，本公開(kāi)的這些與其他目的、特征和特 性，以及操作的方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的功能以及各部分的組合以及制造的經(jīng)濟(jì)性將變得更 加顯而易見(jiàn)，所有附圖形成了本說(shuō)明書(shū)的一部分，其中，類似的附圖標(biāo)記在各個(gè)附圖中指代 對(duì)應(yīng)部分。然而，應(yīng)當(dāng)明確理解，附圖僅是出于說(shuō)明和描述的目的，并不旨在作為對(duì)本公開(kāi) 的限制的限定。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1示意性地圖示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的被配置為對(duì)受試者進(jìn)行通氣的系 統(tǒng)；并且
[0010] 圖2圖示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的向受試者提供通氣的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 如在本文中所使用的，單數(shù)形式的"一"、"一個(gè)"和"該"包括多個(gè)指代，除非在上 下文中清楚地另有指定。如在本文中所使用的，兩個(gè)或更多部分或部件被"耦合"的表述應(yīng) 意指所述部分被直接或間接地（即，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間部分或部件）結(jié)合在一起或一起 運(yùn)行，只要發(fā)生鏈接。如在本文所使用的，"直接耦合"意指兩個(gè)元件直接彼此接觸。如在本 文所使用的，"固定地耦合"和"固定的"意指兩個(gè)部件被耦合從而作為一體移動(dòng)，同時(shí)維持 相對(duì)于彼此的恒定取向。
[0012] 如在本文中所使用的，詞語(yǔ)"單式"意指將部件創(chuàng)建為單件或單元。也就是說(shuō)，包 括單獨(dú)創(chuàng)建并之后耦合在一起作為單元的多個(gè)件的部件不是"單式"部件或體。如在本文 中所采用的，兩個(gè)或更多個(gè)部分或部件彼此"接合"的表述意指所述部分直接地或通過(guò)一個(gè) 或多個(gè)中間部分或部件而對(duì)彼此施力。如在本文中所采用的，術(shù)語(yǔ)"數(shù)量"應(yīng)意指一或大于 一的整數(shù)（即，多個(gè)）。
[0013] 本文中所使用的方向性用語(yǔ)，例如，通過(guò)舉例而非限制性的，頂部、底部、左、右、 上、下、前、后以及由此衍生詞，涉及附圖中示出的元件的取向，并非限制權(quán)利要求，除非其 中明確記載。
[0014] 圖1示意性地圖示了對(duì)受試者106進(jìn)行通氣的系統(tǒng)10的示范性實(shí)施例。系統(tǒng)10 包括壓力發(fā)生器140、用戶接口 120、遞送線路180、電子存儲(chǔ)器130、一個(gè)或多個(gè)傳感器142、 一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183、一個(gè)或多個(gè)處理器110、控制模塊111、參數(shù)確定模塊112、估計(jì)模 塊113和/或其他部件中的一個(gè)或多個(gè)。
[0015] 圖1中的系統(tǒng)10的壓力發(fā)生器140可以與通氣機(jī)系統(tǒng)集成、組合或連接。壓力發(fā) 生器140可以被配置為提供用于例如經(jīng)由遞送線路180遞送到受試者106的氣道的能呼吸 氣體的加壓流來(lái)實(shí)行對(duì)受試者106的機(jī)械通氣和/或來(lái)提供其他治療益處。通常，機(jī)械通 氣被提供給由于呼吸肌無(wú)力、神經(jīng)肌肉疾病、萎縮和/或功能失調(diào)而造成的不能正常呼吸 的受試者。受試者106可以啟動(dòng)或可以不啟動(dòng)呼吸的一個(gè)或多個(gè)相位。例如，一個(gè)或多個(gè) 實(shí)施例可以包括在吸氣期間的主動(dòng)通氣和在呼氣期間的被動(dòng)通氣。
[0016] 在吸氣期間，能呼吸氣體的加壓流的壓力可以被調(diào)節(jié)到一個(gè)或多個(gè)吸氣壓力水平 以引發(fā)、支持和/或控制受試者106的吸氣。備選地和/或額外地，在呼氣期間，能呼吸氣 體的加壓流的壓力可以被調(diào)節(jié)到一個(gè)或多個(gè)呼氣壓力水平以引發(fā)、支持和/或控制受試者 106的呼氣。壓力發(fā)生器140被配置為調(diào)節(jié)能呼吸氣體的加壓流的壓力水平、流率、濕度、速 度、加速度和/或其他參數(shù)中一個(gè)或多個(gè)。
[0017] 能呼吸氣體的加壓流從壓力發(fā)生器140經(jīng)由遞送線路180被遞送到受試者106的 氣道。遞送線路180可以被配置為有選擇地控制到受試者106的氣道的能呼吸氣體和/或 來(lái)自受試者106的氣道的能呼吸氣體的方向和/或流量。遞送線路180可以被稱為受試者 接口 180。遞送線路180可以被配置為允許氣體通過(guò)遞送線路180和/或任何其組成部件 從受試者106的氣道排出，例如排到環(huán)境大氣中。
[0018] 遞送線路180可以包括管道182、一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183、受試者接口器具184 和/或其他組成部件。遞送線路180和/或任何其組成部件可以單獨(dú)地和/或共同地包括 死區(qū)體積。例如，在一些實(shí)施例中，受試者接口器具184內(nèi)的體積中的至少一些可以是前面 提到的死區(qū)體積的一部分。該死區(qū)體積可以被稱為V ds。
[0019] 管道182包括單支配置或多支配置中的柔性長(zhǎng)度的軟管或其他管道，所述配置將 受試者接口器具184放置為與壓力發(fā)生器140流體連通。管道182形成能呼吸氣體（例如， 空氣）的加壓流通過(guò)其在受試者接口器具184與壓力發(fā)生器140之間連通的流動(dòng)路徑。在 一些實(shí)施例中，管道182內(nèi)的體積中的至少一些可以是前面提到的死區(qū)體積V ds的一部分。
[0020] 形成在遞送線路180中的一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183被配置為提供遞送線路180的 內(nèi)部的至少一部分與環(huán)境大氣之間的流體連通以方便機(jī)械通氣。泄漏端口可以被稱為呼氣 口、泄漏設(shè)備或呼氣設(shè)備。通過(guò)一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183的機(jī)械通氣可以是被動(dòng)的。通過(guò)泄 漏端口的流體連通可以是有意的，例如以方便從系統(tǒng)10移除呼出氣體。在一些實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183充分大以允許氣體足夠快地逸出，使得能呼吸氣體的加壓流的壓 力的降低引發(fā)呼氣。盡管在圖1中描繪了兩個(gè)泄漏端口 183,但無(wú)論如何該示范性描繪不旨 在限制。在一些實(shí)施例中，泄漏端口可以包括孔口、開(kāi)口、可有選擇地關(guān)閉的開(kāi)口、可部分關(guān) 閉的開(kāi)口、流體連接器和/或在遞送線路180的內(nèi)部與環(huán)境大氣之間流體連通以方便機(jī)械 通氣的其他方式中的一個(gè)或多個(gè)。盡管在圖1中將泄漏端口 183描繪為集成在受試者接口 器具184內(nèi)，但無(wú)論如何該實(shí)施例是示范性的而不旨在限制。例如，泄漏端口可以被設(shè)置在 遞送線路180和/或系統(tǒng)10中的其他地方。
[0021] 圖1中的系統(tǒng)10的受試者接口器具184被配置為將能呼吸氣體的加壓流遞送到 受試者106的氣道。因此，受試者接口器具184可以包括適合于該功能的任何器具。在一 些實(shí)施例中，壓力發(fā)生器140是專用通氣設(shè)備，并且受試者接口器具184被配置為可移除地 與被用來(lái)將呼吸治療遞送到受試者106的另一接口器具耦合。例如，受試者接口器具184 可以被配置為與氣管內(nèi)導(dǎo)管、氣管切開(kāi)入口和/或其他接口器具接合和/或被插入到氣管 內(nèi)導(dǎo)管、氣管切開(kāi)入口和/或其他接口器具中。在一個(gè)實(shí)施例中，受試者接口器具184被配 置為在沒(méi)有介入器具的情況下與受試者106的氣道接合。在該實(shí)施例中，受試者接口器具 184可以包括氣管內(nèi)導(dǎo)管、鼻套管、氣管切開(kāi)導(dǎo)管、鼻罩、鼻/ 口罩、全臉面罩、全面罩和/或 將氣體的氣流與受試者的氣道連通的其他接口器具中的一個(gè)或多個(gè)。本公開(kāi)不限于這些范 例，并且預(yù)見(jiàn)到使用任何受試者接口的能呼吸氣體的加壓流到受試者106的遞送。
[0022] 圖1中的系統(tǒng)10的電子存儲(chǔ)器130包括電子地存儲(chǔ)信息的電子存儲(chǔ)介質(zhì)。電子存 儲(chǔ)器130的電子存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括與系統(tǒng)10整體提供的（S卩，基本上不可移除的）系統(tǒng)存 儲(chǔ)器和/或經(jīng)由例如端口（例如，USB端口、火線端口等）、插槽（例如，SD卡插槽等）或驅(qū) 動(dòng)器（例如，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等）可移除地可連接到系統(tǒng)10的可移除存儲(chǔ)器之一或兩者。電子 存儲(chǔ)器130可以包括以下中的一種或多種：光學(xué)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，光盤(pán)等）、磁性可讀 存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，磁帶、硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等）、基于電荷的存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，EPROM、 EEPROM、RAM等）、固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，閃存驅(qū)動(dòng)器等）和/或其他電子可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。電 子存儲(chǔ)器130可以存儲(chǔ)軟件算法、由處理器110確定的信息、經(jīng)由用戶接口 120接收的信息 和/或使得系統(tǒng)10能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的其他信息。例如，電子存儲(chǔ)器130可以記錄或存儲(chǔ)（如 本文在其他地方所討論的）涉及吸入氧氣的分?jǐn)?shù)突破預(yù)定的最小氧氣閾值的發(fā)生的信息， 和/或其他信息。電子存儲(chǔ)器130可以是系統(tǒng)10內(nèi)的單獨(dú)的部件，或者電子存儲(chǔ)器130可 以與系統(tǒng)10的一個(gè)或多個(gè)其他部件（例如，處理器110)集成地提供。
[0023] 圖1中的系統(tǒng)10的用戶接口 120被配置為提供系統(tǒng)10與用戶（例如，用戶108、 受試者106、護(hù)理者、治療決策制定者等）之間的接口，用戶能夠通過(guò)該接口向系統(tǒng)10提供 信息并從系統(tǒng)10接收信息。這使得統(tǒng)稱為"信息"的數(shù)據(jù)、結(jié)果和/或指令以及任何其他 可通信項(xiàng)能夠在用戶與系統(tǒng)10之間通信?？梢员粋鬟_(dá)給用戶108的信息的范例是當(dāng)在通 氣期間吸入氧氣的分?jǐn)?shù)突破預(yù)定的最小氧氣閾值時(shí)的警告。適合于包括在用戶接口 120中 的接口設(shè)備的范例包括小鍵盤(pán)、按鈕、開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)、旋鈕、控制桿、顯示屏、被配置為顯示信息 的電子顯示器、觸摸屏、揚(yáng)聲器、擴(kuò)音器、指示燈、聲音警報(bào)以及打印機(jī)?？梢酝ㄟ^(guò)用戶接口 120向用戶108或受試者106提供聽(tīng)覺(jué)信號(hào)、視覺(jué)信號(hào)、觸覺(jué)信號(hào)和/或其他感官信號(hào)形式 的信息。
[0024] 應(yīng)理解，硬接線或無(wú)線的其他通信技術(shù)也被本文預(yù)見(jiàn)為用戶接口 120。例如，在一 個(gè)實(shí)施例中，用戶接口 120可以與由電子存儲(chǔ)器130提供的可移除存儲(chǔ)接口集成。在該范 例中，可以將信息從可移動(dòng)存儲(chǔ)器（例如，智能卡、閃存驅(qū)動(dòng)器、可移除磁盤(pán)等）加載到系統(tǒng) 10中，使得（一個(gè)或多個(gè)）用戶能夠定制系統(tǒng)10。適于與系統(tǒng)10 -起使用作為用戶接口 120的其他示范性輸入設(shè)備和技術(shù)包括但不限于RS-232端口、RF鏈路、IR鏈路、（電話、線 纜、以太網(wǎng)、因特網(wǎng)或其他）調(diào)制解調(diào)器。簡(jiǎn)言之，用于與系統(tǒng)10通信信息的任何技術(shù)被預(yù) 見(jiàn)為用戶接口 120。
[0025] 圖1中的系統(tǒng)10的一個(gè)或多個(gè)傳感器142被配置為生成傳達(dá)與氣體參數(shù)相關(guān)的 測(cè)量結(jié)果的輸出信號(hào)。這些氣體參數(shù)可以包括流率、（氣道）壓力、濕度、速度、加速度和/ 或其他氣體或呼吸參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。這些參數(shù)可以涉及通過(guò)壓力發(fā)生器140提供的能 呼吸氣體的加壓流的和/或在受試者106的氣道處或附近（例如遞送線路180內(nèi)）的氣流 的一個(gè)或多個(gè)氣體水平。一個(gè)或多個(gè)傳感器142可以與管道182和/或受試者接口器具 184流體連通。
[0026] 對(duì)包括圖1中的兩個(gè)構(gòu)件的傳感器142的圖示不旨在限制。對(duì)在受試者接口器 具184處或附近的傳感器142的圖示不旨在限制。對(duì)在壓力發(fā)生器140處或附近的傳感器 142的圖示不旨在限制。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器142包括通過(guò)生成傳達(dá)與以下內(nèi)容相關(guān)聯(lián) 的參數(shù)相關(guān)的信息的輸出信號(hào)而如以上所描述地操作的多個(gè)傳感器：受試者106的氣道的 狀態(tài)和/或狀況、受試者106的呼吸、由受試者106呼吸的氣體、由受試者106呼吸的氣體 的成分、氣體到受試者106的氣道的遞送和/或受試者的呼吸努力。例如，參數(shù)可以與壓力 發(fā)生器140 (或者壓力發(fā)生器140與其集成、組合或耦合的設(shè)備）的部件的測(cè)量的機(jī)械單元 相關(guān)，例如閥驅(qū)動(dòng)電流、轉(zhuǎn)子速度、電機(jī)速度、風(fēng)機(jī)速度、風(fēng)扇速度或者可以通過(guò)先前已知和 /或經(jīng)校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)用作任何先前列出的參數(shù)的代表的相關(guān)測(cè)量結(jié)果。從一個(gè)或多個(gè) 傳感器142所得的信號(hào)或信息可以被發(fā)送到處理器110、用戶接口 120、電子存儲(chǔ)器130和 /或系統(tǒng)10的其他部件。該發(fā)送可以是有線的和/或無(wú)線的。
[0027] 圖1中的系統(tǒng)10的處理器110被配置為提供系統(tǒng)10中的信息處理能力。因此， 處理器110包括數(shù)字處理器、模擬處理器、被設(shè)計(jì)為處理信息的數(shù)字電路、被設(shè)計(jì)為處理信 息的模擬電路、狀態(tài)機(jī)和/或用于電子地處理信息的其他機(jī)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)。雖然在圖 1中將處理器110描繪為單個(gè)實(shí)體，但這僅出于說(shuō)明性目的。在一些實(shí)施例中，處理器110 包括多個(gè)處理單元。
[0028] 如在圖1中示出的，處理器110被配置為運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序模塊。所述 一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序模塊包括控制模塊111、參數(shù)確定模塊112、估計(jì)模塊113和/或其 他模塊中的一個(gè)或多個(gè)。處理器110可以被配置為由軟件；硬件；固件；軟件、硬件和/或固 件的特定組合；和/或用于在處理器110上配置處理能力的其他機(jī)構(gòu)來(lái)運(yùn)行模塊111-113。
[0029] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，盡管在圖1中將模塊111-113圖示為共同位于單個(gè)處理單元內(nèi)，但在 處理器110包括多個(gè)處理單元的實(shí)施例中，模塊111-113中的一個(gè)或多個(gè)可以被定位遠(yuǎn)離 其他模塊。對(duì)由本文描述的不同模塊111-113提供的功能的描述出于說(shuō)明性目的并不旨 在限制，因?yàn)槟K111-113中的任何可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，模塊 111-113中的一個(gè)或多個(gè)可以被消除，并且其功能中的一些或全部可以由模塊111-113中 的其他模塊來(lái)包含、共享、集成和/或以其他方式提供。注意，處理器110可以被配置為執(zhí) 行一個(gè)或多個(gè)額外的模塊，所述一個(gè)或多個(gè)額外的模塊可以運(yùn)行下文歸屬于模塊111-113 中的一個(gè)的功能中的一些或全部。
[0030] 圖1中的系統(tǒng)10的控制模塊111被配置為控制系統(tǒng)10的操作以至少部分地對(duì)受 試者106進(jìn)行機(jī)械通氣。對(duì)受試者106進(jìn)行機(jī)械通氣可以包括調(diào)節(jié)壓力水平以引發(fā)、支持 和/或控制受試者106的吸氣和/或呼氣之一或兩者?？刂颇K111可以被配置為控制壓 力發(fā)生器以根據(jù)（呼吸）治療方案、控制能呼吸氣體的加壓流中的調(diào)節(jié)和/或改變的一個(gè) 或多個(gè)算法和/或其他因素中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)能呼吸氣體的加壓流的一個(gè)或多個(gè)氣 體參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)水平?？刂颇K111可以被配置為控制壓力發(fā)生器140使得能呼吸氣 體的加壓流的一個(gè)或多個(gè)氣體參數(shù)根據(jù)呼吸治療方案和/或處置而隨時(shí)間變化。控制模塊 111可以被配置為控制壓力發(fā)生器140,以在吸氣階段期間以吸氣壓力水平和/或在呼氣階 段期間以呼氣壓力水平（例如，呼氣末正壓，或PEEP)來(lái)提供能呼吸氣體的加壓流。由參數(shù) 確定模塊112確定和/或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳感器142接收的參數(shù)可以被控制模塊111例如 以反饋方式用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的治療模式/設(shè)置/操作。備選地和/或同時(shí)地，通過(guò)用戶接 口 120接收的信號(hào)和/或信息可以被控制模塊111例如以反饋方式用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的一 個(gè)或多個(gè)治療模式/設(shè)置/操作。
[0031] 在一些實(shí)施例中，用戶108和/或受試者106可以（例如，手動(dòng)地）例如通過(guò)用戶 接口 120來(lái)控制在系統(tǒng)10的操作期間使用的一個(gè)或多個(gè)壓力水平?？刂颇K111可以被 配置為相對(duì)于受試者的呼吸周期中、在多個(gè)呼吸周期中的轉(zhuǎn)變時(shí)刻和/或以與在系統(tǒng)10的 操作期間的任何檢測(cè)到的事件和/或發(fā)生的任何關(guān)系來(lái)對(duì)控制模塊的操作進(jìn)行計(jì)時(shí)。
[0032] 在一些實(shí)施例中，控制模塊111的操作可以通過(guò)程序控制，例如由通過(guò)由控制模 塊111運(yùn)行的指令來(lái)實(shí)施的算法來(lái)支配。這樣的算法可以被設(shè)計(jì)為滴定系統(tǒng)10的操作狀 況使得在一段時(shí)間內(nèi)到達(dá)和/或完成目標(biāo)操作狀況。例如，所述算法可以使用針對(duì)個(gè)體吸 氣的目標(biāo)吸氣潮氣量（例如，吸入的潮氣量）。所述算法可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)能呼吸氣體的加壓 流的一個(gè)或多個(gè)氣體參數(shù)，例如，吸氣壓力水平和/或吸氣周期。
[0033] 圖1中的系統(tǒng)10的參數(shù)確定模塊112被配置為根據(jù)由（一個(gè)或多個(gè)）傳感器142 生成的輸出信號(hào)來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)氣體參數(shù)、呼吸參數(shù)和/或其他參數(shù)。所述一個(gè)或多個(gè) 氣體參數(shù)可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)和/或與以下中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)：（峰值）流量、 流率、（潮氣）量、壓力、溫度、濕度、速度、加速度、氣體成分（例如，諸如CO 2的一個(gè)或多個(gè) 組分的（一個(gè)或多個(gè)）濃度）、耗散的熱能、（有意的）氣體泄漏和/或與能呼吸氣體的（加 壓）流相關(guān)的其他測(cè)量結(jié)果?？梢詮臍怏w參數(shù)和/或傳達(dá)能呼吸氣體的加壓流的測(cè)量結(jié)果 的其他輸出信號(hào)導(dǎo)出一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)。所述一個(gè)或多個(gè)呼吸參數(shù)可以包括以下中的一 個(gè)或多個(gè)：呼吸速率、呼吸周期、吸氣時(shí)間或周期、呼氣時(shí)間或周期、呼吸流量曲線形狀、從 吸氣到呼氣的轉(zhuǎn)變時(shí)間和/或反之的轉(zhuǎn)變時(shí)間、從峰值吸氣流率到峰值呼氣流率的過(guò)渡時(shí) 間和/或反之的轉(zhuǎn)變時(shí)間、呼吸壓力曲線形狀、（每呼吸周期和/或相位的）最大近側(cè)壓力 下降、峰值咳嗽流量、平均（或以其他方式合計(jì)的）咳嗽流量、（每吸氣的）吸入的潮氣量、 (每呼氣的）呼出的潮氣量、（例如，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183,每呼氣的）泄漏的呼氣 量、（例如，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183,每吸氣的）泄漏的吸氣量和/或其他呼吸參數(shù)。 參數(shù)可以在每次呼吸的基礎(chǔ)上、在每次咳嗽的基礎(chǔ)上、每個(gè)體的呼吸相位和/或以其他間 隔來(lái)確定。
[0034] 在一些實(shí)施例中，參數(shù)確定模塊112可以被配置為確定和/或估計(jì)遞送線路180 和/或系統(tǒng)10的另一部件中的泄漏。如本文中所使用的，泄漏可以是有意的（例如，通過(guò) 一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183)或無(wú)意的（例如，在受試者接口器具184與受試者106的氣道的 接合處或附近）。例如，泄漏可以指在系統(tǒng)10的任何部件（的內(nèi)部）與環(huán)境空氣之間的流 體連通。在呼氣期間，參數(shù)確定模塊112可以被配置為基于所生成的輸出信號(hào)來(lái)確定例如 通過(guò)一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183的泄漏的呼氣量。在吸氣期間，參數(shù)確定模塊112可以被配 置為基于所生成的輸出信號(hào)來(lái)確定例如通過(guò)一個(gè)或多個(gè)泄漏端口 183的泄漏的吸氣量。可 以使用布拉修斯方程的以下版本來(lái)估計(jì)泄漏流率Qitts :
[0035] 對(duì)于遞送的壓力P，Q泄漏=6. 3 · P4"
[0036] 泄漏的呼氣量至少基于泄漏流率Qwg和呼氣的持續(xù)時(shí)間。泄漏的吸氣量至少基于 泄漏流率Qitts和吸氣的持續(xù)時(shí)間。取決于泄漏端口 183的性質(zhì)、形狀、位置和/或大小，參 數(shù)確定模塊112可以被配置為在確定與系統(tǒng)10中的泄漏相關(guān)的參數(shù)時(shí)相應(yīng)地進(jìn)行補(bǔ)償。
[0037] 估計(jì)模塊113被配置為估計(jì)吸氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)FiO2。一開(kāi)始，對(duì)于個(gè)體 呼氣，基于個(gè)體呼氣潮氣量Vte與特定個(gè)體呼氣期間的泄漏的呼氣量/ Qitts和死區(qū)體積Vds 的組合的比較來(lái)確定和/或估計(jì)Vds內(nèi)的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)。在一些實(shí)施例中，吸入空氣的氧 氣的摩爾分?jǐn)?shù)X 和呼出空氣的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)X 可以分別被假定為〇. 21和0. 16。 注意，其他操作狀況也被預(yù)見(jiàn)在本公開(kāi)的范圍內(nèi)，所述其他操作狀況包括對(duì)系統(tǒng)10內(nèi)的富 氧的能呼吸氣體的使用。個(gè)體呼氣的最后或隨后吸氣的開(kāi)始時(shí)的死區(qū)體積內(nèi)的氧氣的摩爾 分?jǐn)?shù)可以被稱為X 。注意，補(bǔ)償在吸氣與呼氣（和/或相反）之間的時(shí)間段期間能 呼吸氣體從Vds的泄漏的實(shí)施例被預(yù)見(jiàn)在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。可以使用以下方程來(lái)估計(jì) 氣開(kāi)始時(shí)：
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種通氣機(jī)，包括： (a) 壓力發(fā)生器（140)，其被配置為生成能呼吸氣體的加壓流以遞送到受試者的氣道； (b) 受試者接口（180)，其被配置為將所述能呼吸氣體的加壓流引導(dǎo)到所述受試者的 所述氣道，其中，所述受試者接口包括死區(qū)體積； (c) 一個(gè)或多個(gè)傳感器（142)，其被配置為生成傳達(dá)與所述受試者接口中的流率和/或 壓力相關(guān)的信息的輸出信號(hào)；以及 (d) -個(gè)或多個(gè)處理器（110)，其被配置為執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序模塊，所述計(jì)算機(jī)程序模塊 包括： (i) 控制模塊（111)，其被配置為控制所述壓力發(fā)生器來(lái)生成所述能呼吸氣體的加壓 流以至少部分地對(duì)所述受試者進(jìn)行機(jī)械通氣； (ii) 參數(shù)確定模塊（112)，其被配置為： (1) 基于在呼氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定呼出的潮氣量和泄漏的呼氣量；并且 (2) 基于在隨后的吸氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定吸入的潮氣量和泄漏的吸氣量；以 及 (iii) 估計(jì)模塊（113)，其被配置為基于所述呼出的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄 漏的呼氣量的組合的第一比較，并且還基于所述吸入的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏 的吸氣量的組合的第二比較來(lái)估計(jì)所述隨后的吸氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的通氣機(jī)，其中，所述控制模塊還被配置為響應(yīng)于所述吸入氧氣 的分?jǐn)?shù)突破預(yù)定的最小氧氣閾值來(lái)提高呼氣末正壓水平。
3. 如權(quán)利要求1所述的通氣機(jī)，還包括： 形成在所述受試者接口中的一個(gè)或多個(gè)泄漏端口（183)，其被配置為提供所述受試者 接口的內(nèi)部與環(huán)境大氣之間的流體連通以方便被動(dòng)機(jī)械通氣。
4. 如權(quán)利要求1所述的通氣機(jī)，其中，所述估計(jì)模塊還被配置為基于所估計(jì)的吸入氧 氣的分?jǐn)?shù)來(lái)估計(jì)所述隨后的吸氣期間的吸入二氧化碳的分?jǐn)?shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的通氣機(jī)，其中，所述估計(jì)模塊還被配置基于所述第一比較來(lái)估 計(jì)所述死區(qū)體積中的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)，其中，所述吸入氧氣的分?jǐn)?shù)的估計(jì)還基于所估計(jì)的 所述死區(qū)體積中的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)。
6. -種向受試者提供通氣的方法，所述方法包括： 生成用于遞送到受試者的氣道的能呼吸氣體的加壓流； 將所述能呼吸氣體的加壓流通過(guò)死區(qū)體積引導(dǎo)到所述受試者的所述氣道； 由一個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)生成傳達(dá)與所述能呼吸氣體的加壓流的流率和/或壓力相關(guān) 的信息的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)； 控制所述能呼吸氣體的加壓流以至少部分地對(duì)所述受試者進(jìn)行機(jī)械通氣； 基于在呼氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定呼出的潮氣量和泄漏的呼氣量； 基于在隨后的吸氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定吸入的潮氣量和泄漏的吸氣量；并且 基于所述呼出的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的呼氣量的組合的第一比較，并且 還基于所述吸入的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的吸氣量的組合的第二比較來(lái)估計(jì) 所述隨后的吸氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，還包括響應(yīng)于所述吸入氧氣的分?jǐn)?shù)突破預(yù)定的最小氧氣 閾值來(lái)提高呼氣末正壓水平。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，還包括提供所述死區(qū)體積與環(huán)境大氣之間的流體連通以 方便被動(dòng)機(jī)械通氣。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，還包括基于所估計(jì)的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)來(lái)估計(jì)所述隨后的 吸氣期間的吸入二氧化碳的分?jǐn)?shù)。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，還包括基于所述第一比較來(lái)估計(jì)所述死區(qū)體積中的氧 氣的摩爾分?jǐn)?shù)，其中，估計(jì)所述隨后的吸氣期間的所述吸入氧氣的分?jǐn)?shù)還基于所估計(jì)的所 述死區(qū)體積中的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)。
11. 一種被配置用于向受試者提供通氣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于生成用于遞送到受試者的氣道的能呼吸氣體的加壓流的壓力單元（140); 用于將所述能呼吸氣體的加壓流通過(guò)死區(qū)體積引導(dǎo)到所述受試者的所述氣道的單元 (180)； 用于生成傳達(dá)與所述能呼吸氣體的加壓流的流率和/或壓力相關(guān)的信息的一個(gè)或多 個(gè)輸出信號(hào)的傳感器單兀（142); 用于控制所述壓力單元以至少部分地對(duì)所述受試者進(jìn)行機(jī)械通氣的控制單元（111); 用于基于在呼氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定呼出的潮氣量和泄漏的呼氣量的單元 (112)； 用于基于在隨后的吸氣期間生成的輸出信號(hào)來(lái)確定吸入的潮氣量和泄漏的吸氣量的 單元（112);以及 用于基于所述呼出的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的呼氣量的組合的第一比較， 并且還基于所述吸入的潮氣量與所述死區(qū)體積和所述泄漏的吸氣量的組合的第二比較來(lái) 估計(jì)所述隨后的吸氣期間的吸入氧氣的分?jǐn)?shù)的估計(jì)單元（113)。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元還被配置為響應(yīng)于所述吸入氧氣 的分?jǐn)?shù)突破預(yù)定的最小氧氣閾值來(lái)提高呼氣末正壓水平。
13. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括用于提供所述死區(qū)體積與環(huán)境大氣之間的流體 連通以方便被動(dòng)機(jī)械通氣的單元（183)。
14. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述估計(jì)單元還被配置為基于所估計(jì)的吸入氧 氣的分?jǐn)?shù)來(lái)估計(jì)所述隨后的吸氣期間的吸入二氧化碳的分?jǐn)?shù)。
15. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述估計(jì)單元還被配置為基于所述第一比較來(lái) 估計(jì)所述死區(qū)體積中的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)，并且其中，估計(jì)所述隨后的吸氣期間的所述吸入 氧氣的分?jǐn)?shù)的所述估計(jì)單元的操作還基于所估計(jì)的所述死區(qū)體積中的氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)。
【文檔編號(hào)】A61M16/00GK104284691SQ201380024710
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月11日
【發(fā)明者】W·A·特魯什切爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司