呼吸治疗的表征系统

1相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月14日提交的美国临时申请No.62/914,656的权益，其全部公开内容在此引入作为参考。

2技术背景

2.1技术领域

本技术涉及呼吸相关障碍的筛查、诊断、监测、治疗、预防和改善中的一者或多者。本技术还涉及医疗装置或设备及其用途。

2.2相关技术描述

2.2.1人类呼吸系统及其障碍

人体的呼吸系统促进气体交换。鼻和嘴形成患者的气道入口。

气道包括一系列分支管，当分支气管穿透更深入肺部时，其变得更窄、更短且更多。肺部的主要功能是气体交换，从而允许氧气从吸入空气进入静脉血并以相反方向排出二氧化碳。气管分成左主支气管和右主支气管，它们最终再分成端部细支气管。支气管构成导气管，不参与气体交换。气道的进一步分支通向呼吸细支气管，并最终通向肺泡。肺部的肺泡区域为发生气体交换的区域，且称为呼吸区。参见2012年由John B.West,LippincottWilliams&Wilkins出版的《呼吸系统生理学(Respiratory Physiology)》，第9版。

存在一系列呼吸障碍。某些病症可以以特定事件为特征，例如呼吸暂停、呼吸不足和呼吸过度。

呼吸障碍的示例包括阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)、潮式呼吸(CSR)、呼吸功能不全、肥胖换气过度综合征(OHS)、慢性阻塞性肺病(COPD)、神经肌肉疾病(NMD)和胸壁障碍。

阻塞性睡眠呼吸中止症(OSA)是一种睡眠呼吸障碍(SDB)形式，其特征在于包括上气道在睡眠期间的闭塞或阻塞的事件。其起因于睡眠期间异常小的上气道和肌肉张力在舌、软腭及后口咽壁的区域中的正常损失的组合。所述病症导致受影响患者停止呼吸，典型地持续30秒至120秒的时间段，有时每晚200次至300次。这常常导致过度日间嗜睡，并可导致心血管疾病和脑损伤。并发症状为常见障碍，尤其在中年超重男性中，但是受到影响的人可能并未意识到这个问题。参见美国专利第4,944,310号(Sullivan)。

潮式呼吸(CSR)是另一种睡眠呼吸障碍形式。CSR是患者呼吸控制器的失调，其中存在称为CSR循环的盛衰通气的律动交替周期。CSR的特征在于动脉血的重复性缺氧和复氧。由于重复性氧不足，所以CSR有可能是有害的。在一些患者中，CSR与从睡眠中重复性觉醒相关，这导致严重的睡眠中断、增加的交感神经活动，以及后负荷增加。参见美国专利第6,532,959号(Berthon-Jones)。

已经使用一系列治疗来治疗或改善此类病状。此外，其他健康个体可利用此类治疗来预防出现呼吸障碍。然而，这些治疗具有许多缺点。

2.2.2治疗

各种呼吸疗法，例如持续气道正压通气(CPAP)治疗、无创通气(NIV)和有创通气(IV)已经用于治疗上述呼吸障碍中的一种或多种。

2.2.2.1呼吸压力治疗

呼吸压力疗法是以受控的目标压力向气道入口供应空气，该受控的目标压力在整个患者的呼吸循环中相对于大气名义上是正的(与例如罐式通气机或导管式通气机的负压治疗相反)。

持续气道正压通气(CPAP)治疗已被用于治疗阻塞性睡眠呼吸中止症(OSA)。作用机制是连续气道正压通气充当气动夹板，并且可以诸如通过向前并远离后口咽壁推挤软腭和舌来防止上气道闭塞。通过CPAP治疗的OSA的治疗可以是自愿的，因此如果患者发现用于提供此类治疗的装置为：不舒适、难以使用、昂贵和不美观中的任何一者或多者，则患者可选择不依从治疗。

无创通气(NIV)通过上气道向患者提供通气支持以帮助患者呼吸和/或通过完成呼吸功中的一些或全部来维持身体内适当的氧水平。通气支持经由无创患者接口提供。NIV已用于治疗CSR和呼吸衰竭，其呈诸如OHS、COPD、NMD和胸壁障碍的形式。在一些形式中，可以改善这些治疗的舒适性和有效性。

无创通气(IV)为不能够自己有效呼吸的患者提供通气支持，并且可以使用气切管提供。在一些形式中，可以改善这些治疗的舒适性和有效性。

2.2.3呼吸治疗系统

这些呼吸疗法可以由呼吸疗法系统或装置提供。此类系统和装置也可以用于筛查、诊断、或监测病症而不治疗它。

呼吸疗法系统可以包括呼吸压力治疗装置(RPT装置)、空气回路、加湿器、患者接口、氧源和数据管理。

2.2.3.1患者接口

患者接口可用于将呼吸设备接合到其佩戴者，例如通过向气道的入口提供空气流。空气流可以经由面罩提供到患者鼻和/或嘴里、经由管提供到嘴里，或经由气切管提供到患者的气管中。根据待施加的治疗，患者接口可与例如患者面部的区域形成密封，从而促使气体以与环境压力有足够差异的压力(例如，相对于环境压力大约10cmH

2.2.3.2呼吸压力治疗(RPT)装置

呼吸压力治疗(RPT)装置可单独使用或作为系统的一部分使用以递送上述多种治疗中的一种或多种，例如通过操作所述装置以生成用于递送至气道接口的空气流。气流可以是压力控制的(用于呼吸压力治疗)或流量控制的(用于诸如HFT的流量治疗)。因此，RPT装置也可配置为用作流动治疗装置。RPT装置的示例包括CPAP装置和呼吸机。

2.2.3.3空气回路

空气回路是导管或管，其被构造和布置成在使用中允许空气流在诸如RPT装置和患者接口的呼吸治疗系统的两个部件之间行进。在一些情况下，可具有用于吸气和呼气的空气回路的独立分支。在其它情况下，单个分支空气回路用于吸气和呼气。

2.2.3.4加湿器

输送没有加湿的空气流可能导致气道干燥。使用具有RPT装置和患者接口的加湿器产生湿化气体，使鼻黏膜的干燥最小化并增加患者气道舒适度。此外，在较冷的气候中，通常施加到患者接口中和患者接口周围的面部区域的暖空气比冷空气更舒适。因此，加湿器通常具有加热空气流以及加湿空气流的能力。

2.2.4部件标识

如前所述，呼吸治疗系统通常包括诸如RPT装置、加湿器、空气回路和患者接口的部件。各种不同形式的患者接口可以与给定的RPT装置一起使用，例如鼻枕、鼻叉、鼻罩、鼻和口(口鼻)罩或全面罩。此外，可以使用不同长度和直径的空气回路。为了提供对传递到患者接口的治疗的改进控制，估计诸如患者接口中的压力、泄漏流量和通气流量之类的治疗参数可能是有利的。在使用治疗参数估计的系统中，知道患者使用的部件类型可以提高治疗参数估计的准确性，并因此提高治疗的功效。

为了获得部件类型的知识，一些RPT装置包括菜单系统，该菜单系统允许患者输入或选择所使用的系统部件的类型，包括患者接口，例如品牌、形式、型号等。一旦患者输入了部件的类型，RPT装置可以选择与所选部件最佳配合的气流发生器的适当运行参数，并且可以在治疗过程中更准确地监测治疗参数。然而，患者可能无法正确选择部件类型，或根本不选择部件类型，导致RPT装置错误或不知道正在使用的部件类型。

过去，在与部件标识相关的呼吸治疗领域中已经采用或提出了一系列解决方案。然而，将昂贵的电气和/或机械特征集成到频繁更换的部件(例如，患者接口)可能不利于提供成本效益的治疗，并且由于增加了废物而可能环境方面是不可持续的。

此外，许多提议的与传感器和/或转换器相关的解决方案可能受到限制，因为如果提议将传感器定位在远离其数据将要被保存和/或分析的地方，则这通常可能进一步增加实现复杂性和/或成本。例如，在患者接口包括传感器的情况下，可能需要与RPT装置进行电连接，这可能进一步增加实现复杂性和/或成本。

此外，RPT装置的设计者面临许多选择，与市场上的其他装置(例如，竞争对手的，或者实际上是同一制造商但在不同时间生产的)相比，通常会得出不同的解决方案。结果是，提供的相关电连接器可能仅能够与特定RPT装置连接。这可能会产生非预期的不兼容效果，可能对特定的消费者细分群体造成不利影响，且/或它可能会减少消费者的选择。

因此，需要改进的设备和方法，用于表征呼吸治疗系统中的部件，例如自动标识呼吸治疗系统中的部件，以及更精确地估计治疗参数，例如泄漏流量。

3发明内容

本技术旨在提供用于筛查、诊断、监测、改善、治疗或预防呼吸障碍的医疗装置，其具有改善的舒适性、成本、功效、易用性和可制造性中的一者或多者。

本技术的第一方面涉及用于筛查、诊断、监测、改善、治疗或预防呼吸障碍的设备。

本技术的另一方面涉及用于筛查、诊断、监测、改善、治疗或预防呼吸障碍的方法。

所公开的技术涉及用于呼吸治疗系统的自动表征的设备和方法，例如通过以对泄漏鲁棒的方式在治疗期间对传感器信号进行统计分析。此外，设备和方法可以配置为基于治疗系统的表征来估计治疗周期期间的泄漏流量。可以基于表征和/或估计的泄漏流量来调整呼吸治疗的特性。

本技术的一些实现方式可以包括用于呼吸治疗的设备。该设备可以包括压力发生器，压力发生器配置为产生到患者接口的空气流，用于患者的呼吸治疗。该设备可包括压力传感器，该压力传感器配置为产生表示空气流的压力的信号。该设备可包括流量换能器，该流量换能器配置为产生表示空气流的流量的信号。该设备可以包括控制器。控制器可以配置为从换能器接收压力信号和流量信号。控制器可以配置为分析压力信号和流量信号以标识患者接口。该设备可以包括压力发生器的中央控制器。中央控制器可以配置为用于接收患者接口的标识。中央控制器可以配置为用于控制压力发生器以便基于标识来调节空气流的特性。该分析可以包括确定使模板曲线与多个点最佳拟合的参数。多个点中的每一个可以包括：(a)压力值，以及(b)在所述压力值下的流量值。

在一些实现方式中，控制器可以是压力发生器的中央控制器。控制器可以是与压力发生器的中央控制器通信的远程外部装置的处理器。中央控制器可以配置为基于参数的确定来确定患者接口的标识。中央控制器可以配置为用于调节空气流的特性的控制参数。中央控制器可以配置为基于参数的确定来调整控制参数。压力值可以是来自压力信号的测量压力的低通滤波形式的值。流量值可以是来自压力值处的流量信号的测量流量值的直方图的模式。该控制器可以配置为确定这些值的直方图的模式，并且其中这些值的直方图可以是在该压力值下来自流量信号的测量流量的低通滤波版本的直方图。控制器可以配置为从来自压力信号的测量压力值中减去压降以用于分析。压降可以是是空气回路的压降，空气回路将设备以来自流量信号的测量流量连接到患者接口。

在一些实现方式中，控制器可以配置为确定治疗会话期间的多个点，治疗会话可以包括自动气道正压通气(APAP)治疗。控制器可以配置为调节对检查治疗使用时间和/或治疗会话所提供的治疗压力范围的分析。控制器可以配置为根据来自压力信号的测量压力、来自流量信号的测量流量和所确定的参数来估计泄漏流量。控制器可以配置为基于由所确定的参数限定的压力-流量曲线来确定偏流量。该控制器可以配置为通过从测量流量中减去偏流量来确定泄漏流量估计，其中测量流量可以是总流量。由所确定的参数限定的压力-流量曲线可以包括二次函数。控制器可以配置为通过反转由所确定的参数限定的压力-流量曲线来确定偏流量。控制器可以配置为根据所测量的流量、所测量的压力、所确定的参数以及所估计的泄漏流量来估计患者的呼吸流量。为了控制对空气流的特性的调节，中央控制器可以配置为根据患者的估计呼吸流量来检测事件，并且可以配置为响应于检测到的事件来调节空气流的治疗压力。该事件可以是选自由以下组成的组的事件：呼吸暂停、呼吸不足、打鼾和吸气流量限制。

在一些实现方式中，该设备的分析可以进一步包括将所确定的参数与数据库中的多组参数进行比较。该设备的分析还可以包括基于所确定的参数的比较来标识患者接口。模板曲线可以是二次函数。控制器可以配置为基于所确定的参数来确定通气堵塞事件。控制器配置为根据包括所确定的参数的函数，基于将平均总流量的测量值与给定装置压力下的流量进行比较来确定通气堵塞事件。例如，如果平均总流量的测量值小于根据函数的流量，则产生通气堵塞事件的指示。

本技术的一些实现方式可以包括一种在呼吸治疗设备中操作的方法，该呼吸治疗设备可以配置为产生到患者接口的空气流以用于患者的呼吸治疗。该方法可以包括访问表示空气流的测量压力的数据，测量压力是使用压力换能器产生的。该方法可以包括访问表示空气流的测量流量的数据，测量流量是使用流量换能器产生的。该方法可以包括在控制器中分析测量的压力和测量的流量以标识患者接口。该分析可以包括确定使模板曲线与多个点最佳拟合的参数。多个点中的每个点可包括：(a)压力值，以及(b)在所述压力值下的流量值。

在一些实现方式中，控制器可以基于参数的确定来确定患者接口的标识。该方法还可以包括在控制器中基于患者接口的标识控制用于操作呼吸治疗设备的压力发生器的控制参数的值的确定。该方法可以进一步包括通过对测量的压力进行低通滤波来导出压力值。该方法可以进一步包括通过导出在压力值下测量的流量的值的直方图并确定直方图的模式来确定流量值。导出直方图可以包括确定在压力值下测量流量的低通滤波形式的值。该方法可以进一步包括从测量的压力中减去压降值用于分析。压降值可以表示在测量流量下将呼吸治疗设备连接到患者接口的空气回路的压降。控制器可以利用来自治疗会话的数据确定多个点的值，所述治疗会话可以包括自动气道正压通气(APAP)治疗。该方法可以进一步包括调节检查治疗使用时间和/或治疗会话所提供的治疗压力范围的分析。该方法还可以包括根据测量压力、测量的流量和确定的参数估计泄漏流量。该方法还可以包括基于由所确定的参数限定的压力-流量曲线来确定偏流量。确定泄漏流量估计可以包括从测量的流量中减去偏流量。测量的流量可以是总流量。

在一些实现方式中，由所确定的参数限定的压力-流量曲线可以包括二次函数。该方法还可以包括通过反转由所确定的参数限定的压力-流量曲线来确定偏流量。该方法还可以包括根据测量的流量、测量的压力、确定的参数和估计的泄漏流量来估计患者的呼吸流量。该方法还可以包括根据患者的估计呼吸流量来检测事件。该方法还可以包括响应于检测到的事件调节空气流的治疗压力。该事件可以是选自由以下组成的组的事件：呼吸暂停、呼吸不足、打鼾和吸气流量限制。该分析还可以包括将所确定的参数与数据库中的多组参数进行比较。该分析还可以包括基于所确定的参数来标识患者接口。模板曲线可以是二次函数。该方法还可以包括基于所确定的参数来确定通气堵塞事件。确定通气堵塞事件可以包括根据包括所确定的参数的函数将平均总流量的测量值与给定装置压力下的流量进行比较。该方法可以包括生通气堵塞事件的指示，例如如果平均总流量的测量值小于根据该函数的流量。

本技术的一些实现方式可以包括一种配置有程序指令的处理器可读介质，程序指令用于控制一个或多个处理器以执行操作呼吸治疗设备的方法。该方法可以包括这里描述的方法的操作的任何一个或多个步骤。

本技术的一些实现方式可以包括呼吸治疗设备。该呼吸治疗设备可以包括压力发生器，压力发生器配置为产生到患者接口的空气流，用于患者的呼吸治疗。呼吸治疗设备可包括压力传感器，该压力传感器配置为产生表示空气流的压力的信号。呼吸治疗设备可包括流量换能器，该流量换能器配置为产生表示空气流的流量的信号。呼吸治疗设备可以包括控制器。控制器可以包括具有这里描述的任何处理器可读介质的一个或多个处理器。

本技术的一些实现方式可以包括用于控制呼吸治疗的系统。该系统可以包括用于向患者接口供应空气流作为呼吸治疗的装置。该系统可以包括用于产生表示空气流的流量的流量信号的装置。该系统可以包括用于产生表示空气流的压力的压力信号的装置。该系统可以包括用于分析流量信号和压力信号以标识患者接口的装置。该系统可以包括用于基于所标识的患者接口来调节空气流的特性的装置。用于分析的装置的分析可以包括确定将模板曲线最佳拟合到多个点的参数，每个点可以包括：(a)压力值，以及(b)在所述压力值下的流量值。

所描述的方法、系统、装置和设备可以被实现以改善处理器的功能，所述处理器例如是专用计算机、呼吸监测器和/或呼吸治疗设备的处理器。此外，所描述的方法、系统、装置和设备可以在包括例如睡眠呼吸障碍的呼吸状况的自动管理、监测和/或治疗的技术领域中提供改进。

当然，这些方面的一部分可以形成本技术的子方面。子方面和/或方面中的各个方面可以各种方式进行组合，并且还构成本技术的其他方面或子方面。

考虑到以下详细描述、摘要、附图和权利要求书中包含的信息，本技术的其他特征将变得显而易见。

4附图说明

本技术在附图的各图中以举例而非限制的方式例示，附图中的相似参考数字指代相似元件，包括：

4.1呼吸治疗系统

图1A示出了一种系统，其包括以鼻枕的方式佩戴患者接口3000的患者1000从RPT装置4000接收正压下的空气供给。来自RPT装置4000的空气在加湿器5000中调节，并沿着空气回路4170传送至患者1000。还示出了床伴1100。

图1B示出了一种系统，其包括以鼻罩的方式佩戴患者接口3000的患者1000从RPT装置4000接收正压下的空气供给。来自RPT装置的空气在加湿器5000中加湿，并沿着空气回路4170传送至患者1000。

图1C示出了一种系统，其包括以全面罩的方式佩戴患者接口3000的患者1000从RPT装置4000接收正压下的空气供给。来自RPT装置的空气在加湿器5000中加湿，并沿着空气回路4170传送至患者1000。

4.2呼吸系统和面部解剖结构

图2示出了包括鼻腔和口腔、喉、声带、食道、气管、支气管、肺、肺泡囊、心脏和膈膜的人类呼吸系统的概略图。

4.3患者接口

图3示出了根据本技术的一种形式的呈鼻罩形式的患者接口。

4.4 RPT装置

图4A示出了根据本技术的一种形式的RPT装置。

图4B是根据本技术的一种形式的RPT装置的气动路径的示意图。参考鼓风机和患者接口来指示上游和下游的方向。该鼓风机被定义为该患者接口的上游并且该患者接口被定义为该鼓风机的下游，而不管在任何特定时刻的实际流动方向。位于鼓风机和患者接口之间的气动路径内的物品在鼓风机的下游和患者接口的上游。

图4C示出了根据本技术的一种形式的RPT装置的电气部件的示意图。

图4D示出了在根据本技术的一种形式的RPT装置中实施的算法的示意图。

图4E是说明根据本技术的一种形式的由图4D的治疗引擎模块进行的方法的流程图。

4.5加湿器

图5A示出了根据本技术的一种形式的加湿器的等轴视图。

图5B示出了根据本技术的一种形式的加湿器的等轴视图，其示出了从加湿器贮存器底座5130取下的加湿器贮存器5110。

4.6呼吸波形

图6A示出了睡眠时人的模型典型呼吸波形。

图6B示出了患者在非REM睡眠呼吸期间通常超过约九十秒的所选择的多导睡眠图通道(脉搏血氧定量法、流量、胸腔运动和腹部运动)。

图6C示出了患者在治疗前的多导睡眠图。

图6D示出了患者正在经历一系列完全阻塞性呼吸暂停时的患者流量数据。

图7是呼吸压力治疗系统中的空气回路、患者接口和患者的模型的示意图。

图8含有在没有泄漏流的情况下平均装置压力与平均总流量相关的曲线的示例图。

图9含有曲线图，在该曲线图上绘制了表示APAP治疗期间的平均装置压力和平均总流量的点。

图10是在呼吸压力治疗期间给定装置压力的平均总流量值的直方图。

图11含有示出表征根据本技术的一种形式的呼吸治疗系统的方法的流程图。

图12含有示出根据本技术的一种形式的估计泄漏流量的方法的流程图。

5具体实施方式

在更进一步详细描述本技术之前，应当理解的是本技术并不限于本文所描述的特定实例，本文描述的特定实例可改变。还应当理解的是本公开内容中使用的术语仅是为了描述本文所描述的特定示例的目的，并不意图进行限制。

提供与可共有一个或多个共同特点和/或特征的各种实例有关的以下描述。应理解的是任何一个示例的一个或更多个特征可以与另一个示例或其他示例的一个或多个特征组合。另外，在示例的任一项中，任何单个特征或特征的组合可以组成另外的示例。

5.1治疗

本技术可以应用于治疗呼吸障碍的方法，例如控制向患者1000的气道入口施加正压。

5.2呼吸治疗系统

本技术可以应用于用于治疗呼吸障碍的呼吸治疗系统。呼吸治疗系统可以包括RPT装置4000，用于经由空气回路4170和患者接口3000向患者1000供应空气流。

5.3患者接口

根据本技术的一个方面的无创患者接口3000包括以下功能方面：密封形成结构3100、充气室3200、定位和稳定结构3300、通气口3400、用于连接到空气回路4170的一种形式的连接端口3600以及前额支架3700。在一些形式中，可通过一个或多个物理部件来提供功能方面。在一些形式中，一个物理部件可提供一个或多个功能方面。在使用中，密封形成结构3100布置成围绕患者气道的入口，以便在患者1000的气道入口处保持正压。密封的患者接口3000因此适合于正压疗法的递送。

5.3.1通气口

在一种形式中，患者接口3000包括为允许冲洗呼出的气体例如二氧化碳而构造和布置的通气口3400。

在某些形式中，通气口3400配置为允许从充气室3200的内部到周围环境的连续通气流动，同时充气室内的压力相对于周围环境是正的。通气口3400配置为使得通气口流量具有足以减少患者对呼出的CO

根据本技术的通气口3400的一种形式包括多个孔，例如，约20到约80个孔，或约40到约60个孔，或约45到约55个孔。

通气口3400可位于充气室3200中。可替代地，通气口3400位于解耦结构例如旋转接头中。

5.4空气回路

根据本技术一个方面的空气回路4170为导管或管子，其在使用时被构造和布置为允许空气流在两个部件诸如RPT装置4000与患者接口3000或3800之间行进。

具体地，空气回路4170可与气动块4020的出口和患者接口流体3000连接。空气回路可称为空气输送管。

5.4.1补充气体输送

在本技术的一种形式中，补充气体，即补充氧4180，被递送至气动路径中的一个或多个点(诸如气动块4020的上游)处、空气回路4170和/或患者接口3000或3800。

5.5 RPT装置

根据本技术一个方面的RPT装置4000包括机械、气动和/或电气部件，并配置为执行一个或多个算法4300，如本文所述的全部或部分方法。RPT装置4000可以配置为生成用于输送至患者气道的空气流，例如用于治疗本文件中别处描述的一种或多种呼吸状况。

在一种形式中，RPT装置4000被构造和布置成能够以-20L/min至+150L/min的范围递送空气流，同时保持至少6cmH

RPT装置可具有外部壳体4010，其以两部分构成：上部4012和下部4014。此外，外部壳体4010可包括一个或多个面板4015。RPT装置4000包括底盘4016，其对RPT装置4000的一个或多个内部部件进行支撑。RPT装置4000可包括手柄4018。

RPT装置4000的气动路径可包括一个或多个空气路径物件，例如入口空气过滤器4112、入口消声器4122、能够正压供给空气的压力发生器4140(例如，鼓风机4142)、出口消声器4124、以及一个或多个转换器4270，诸如压力传感器4272和流量传感器4274。

一个或多个空气路径物件可设置于可拆卸的单独结构内，可拆卸的单独结构将称为气动块4020。气动块4020可设置于外部壳体4010内。在一种形式中，气动块4020由底盘4016支撑，或构成其一部分。

RPT装置4000可具有电源4210、一个或多个输入装置4220、中央控制器4230、治疗装置控制器4240、压力发生器4140、一个或多个保护电路4250、存储器4260、转换器4270、数据通信接口4280以及一个或多个输出装置4290。电气部件4200可以安装在单个印刷电路板组件(PCBA)4202上。在一种替代形式中，RPT装置4000可包括多于一个PCBA 4202。

5.5.1 RPT装置机械和气动部件

RPT装置可在整体单元中包括一个或多个以下部件。在一种替代形式中，一个或多个以下部件可被设置为各自分离的单元。

5.5.1.1空气过滤器

根据本技术的一种形式的RPT装置可包括一个空气过滤器4110，或多个空气过滤器4110。

在一种形式中，入口空气过滤器4112被定位在压力发生器4140上游的气动路径的起点处。

在一种形式中，出口空气过滤器4114，例如抗菌过滤器被定位在气动块4020的出口与患者接口3000之间。

5.5.1.2消声器

根据本技术的一种形式的RPT装置可包括一个消声器4120，或多个消声器4120。

在本技术的一种形式中，入口消声器4122被定位在压力发生器4140上游的气动路径中。

在本技术的一种形式中，出口消声器4124被定位在压力发生器4140与患者接口3000之间的气动路径中。

5.5.1.3压力发生器

在本技术的一种形式中，用于产生正压下的空气流或空气供给的压力发生器4140为可控鼓风机4142。例如，鼓风机4142可包括无刷DC电动机4144，其具有一个或多个叶轮。这些叶轮可以位于蜗壳中。鼓风机可以在例如递送呼吸压力疗法时例如以高达约120升/分钟的速率，并以约4cm H

压力发生器4140在治疗装置控制器4240的控制下。

换言之，压力发生器4140可为活塞驱动泵、与高压源连接的压力调节器(例如，压缩空气贮存器)或波纹管。

5.5.1.4换能器

换能器可以在RPT装置内部，或RPT装置外部。外部换能器可被定位于例如空气回路例如患者接口上或构成其一部分。外部换能器可以是非接触感测器的形式，诸如传送或传递数据至RPT装置的多普勒雷达运动感测器。

在本技术的一种形式中，一个或多个转换器4270可以被定位于压力发生器4140的上游和/或下游。一个或多个换能器4270可被构造和布置为生成表示在气动路径中在该点处的诸如流量、压力或温度等特性的空气流的信号。

在本技术的一种形式中，一个或多个转换器4270可被定位在患者接口3000的近侧。

在一种形式中，可诸如通过低通滤波、高通滤波或带通滤波对来自换能器4270的信号进行滤波。

5.5.1.4.1流量传感器

根据本技术的流量传感器4274可基于压差转换器，例如来自SENSIRION的SDP600系列压差转换器。

在一种形式中，由流量传感器4274产生并表示空气流的流量的信号由中央控制器4230接收。

5.5.1.4.2压力传感器

根据本技术的压力传感器4272被定位成与气动路径流体连通。合适的压力感测器的实例是来自HONEYWELL ASDX系列的换能器。替代性合适的压力感测器是来自GENERALELECTRIC的NPA系列的换能器。

在一种形式中，由压力传感器4272产生并表示空气流的压力的信号由中央控制器4230接收。

5.5.1.4.3马达转速换能器

在本技术的一种形式中，电动机转速转换器4276用于确定电动机4144和/或鼓风机4142的转动速度。可将来自马达转速换能器4276的马达转速信号提供给治疗装置控制器4240。马达转速换能器4276可以是例如速度感测器，诸如霍尔效应感测器。

5.5.1.5防溢回阀

在本技术的一种形式中，防溢回阀4160被定位在加湿器5000与气动块4020之间。防溢回阀被构造和布置为降低水从加湿器5000向上游流动到例如电动机4144的风险。

5.5.2 RPT装置电气部件

5.5.2.1电源

电源4210可被定位在RPT装置4000的外部壳体4010的内部或外部。

在本技术的一种形式中，电源4210仅向RPT装置4000提供电力。在本发明技术的另一种形式中，电源4210向RPT装置4000和加湿器5000两者提供电力。

5.5.2.2输入装置

在本技术的一种形式中，RPT装置4000包括形式为按钮、开关或拨盘的一个或多个输入装置4220，以允许人员与装置进行交互。按钮、开关或拨盘可以为经由触摸屏幕访问的物理装置或者软件装置。在一种形式中，按钮、开关或拨盘可以物理连接到外部壳体4010，或者在另一种形式中，可以与接收器无线通信，该接收器与中央控制器4230电连接。

在一种形式中，输入装置4220可以被构造或布置为允许人员选择值和/或菜单选项。

5.5.2.3中央控制器

在本技术的一种形式中，中央控制器4230为一个或多个适于控制RPT装置4000的处理器。

合适的处理器可包括x86因特尔处理器、基于来自ARM Holdings的

在本技术的一种形式中，中央控制器4230为专用电子回路。

在一种形式中，中央控制器4230为专用集成电路。在另一种形式中，中央控制器4230包括分立电子部件。

中央控制器4230可配置为接收来自一个或多个换能器4270、一个或多个输入装置4220以及加湿器5000的输入信号。

中央控制器4230可配置为向一个或多个输出装置4290、治疗装置控制器4240、数据通信接口4280和加湿器5000提供输出信号。

在本技术的一些形式中，中央控制器4230配置为实施本文所述的一种或多种方法，诸如一种或多种表示为计算机程序的算法4300，这些计算机程序存储在非暂时性计算机可读存储介质诸如存储器4260中。在本技术的一些形式中，中央控制器4230可与RPT装置4000集成。然而，在本技术的一些形式中，一些方法可通过远程定位装置来执行。例如，远程定位装置可通过对比诸如来自本文所述的任何感测器的存储数据进行分析来确定呼吸机的控制设置值或检测呼吸相关事件。

5.5.2.4时钟

RPT装置4000可包括连接到中央控制器4230的时钟4232。

5.5.2.5治疗装置控制器

在本技术的一种形式中，治疗装置控制器4240为治疗控制模块4330，其构成由中央控制器4230执行的算法4300的一部分。

在本技术的一种形式中，治疗装置控制器4240为专用电动机控制集成电路。例如，在一种形式中，使用由ONSEMI制造的MC33035无刷直流DC电动机控制器。

5.5.2.6保护电路

根据本技术的一个或多个保护电路4250可包括电气保护电路、温度和/或压力安全电路。

5.5.2.7存储器

根据本技术的一种形式，RPT装置4000包括存储器4260，例如非易失性存储器。在一些形式中，存储器4260可包括电池供电的静态RAM。在一些形式中，存储器4260可包括易失性RAM。

存储器4260可被定位于PCBA 4202上。存储器4260可以是EEPROM或NAND闪存的形式。

另外地或可替代地，RPT装置4000包括可移除形式的存储器4260，例如根据安全数字(SD)标准制成的存储卡。

在本技术的一种形式中，存储器4260用作非暂时性计算机可读存储介质，其上存储表示本文所述的一种或多种方法的计算机程序指令，诸如一个或多个算法4300。

5.5.2.8数据通信系统

在本技术的一种形式中，提供了数据通信接口4280，并且其连接到中央控制器4230。数据通信接口4280可连接到远程外部通信网络4282和/或本地外部通信网络4284。远程外部通信网络4282可连接到远程外部装置4286。本地外部通信网络4284可连接到本地外部装置4288。

在一种形式中，数据通信接口4280为中央控制器4230的一部分。在另一种形式中，数据通信接口4280与中央控制器4230分离，并可包括集成电路或处理器。

在一种形式中，远程外部通信网络4282为因特网。数据通信接口4280可使用有线通信(例如，经由以太网或光纤)或无线协议(例如，CDMA、GSM、LTE)连接到因特网。

在一种形式中，本地外部通信网络4284利用一种或多种通信标准，诸如蓝牙或消费者红外协议。

在一种形式中，远程外部装置4286可以为一台或多台计算机，例如网络计算机的群集。在一种形式中，远程外部装置4286可以为虚拟计算机，而非实体计算机。在任一情况下，此远程外部装置4286可以由适当授权人员(诸如临床医生)进行访问。

本地外部装置4288可以为个人计算机、移动电话、平板或远程控制装置。

5.5.2.9包括任选的显示器、警报器的输出装置

根据本技术的输出装置4290可以采取视觉、音频和触觉单元中的一种或多种的形式。视觉显示器可以是液晶显示器(LCD)或者发光二极管(LED)显示器。

5.5.2.9.1显示驱动器

显示驱动器4292接收作为输入的字符、符号或图像用于显示在显示器4294上，并将它们转换成使显示器4294显示那些字符、符号或图像的命令。

5.5.2.9.2显示器

显示器4294配置为响应于从显示驱动器4292接收的命令可视地显示字符、符号或图像。例如，显示器4294可为八段显示器，在这种情况下，显示驱动器4292将每个字符或者符号(诸如数字“0”)转换成八个逻辑信号，所述逻辑信号指示这八个相应的节段是否将被激活以显示特定的字符或符号。

5.5.3 RPT装置算法

如上所述，在本技术的一些形式中，中央控制器4230可以配置为实现表示为存储在非瞬态计算机可读存储介质(诸如存储器4260)中的计算机程序的一个或多个算法4300。算法4300通常可以分组成称为模块的组。

在本技术的其他形式中，算法4300的一些部分或全部可以由诸如本地外部装置4288或远程外部装置4286的外部装置的控制器来实现。在这种形式中，表示将在外部装置处执行的算法4300的部分所需的输入信号和/或中间算法输出的数据可以经由本地外部通信网络4284或远程外部通信网络4282传送到外部装置。在这种形式中，要在外部装置处执行的算法4300的部分可以表示为存储在外部装置的控制器可访问的非瞬态计算机可读存储介质中的计算机程序。这样的程序配置外部装置的控制器以执行算法4300的部分。

在这样的形式中，由外部装置经由治疗引擎模块4320生成的治疗参数(如果这样形成由外部装置执行的算法4300的部分的一部分)可以被传送到中央控制器4230以被传递到治疗控制模块4330。

5.5.3.1治疗系统表征

在本技术的一种形式中，治疗系统表征算法4305接收表示以下的输入数据：

·来自压力传感器4272的信号，表示靠近气动块出口的气动路径中的压力(装置压力Pd)，以及

·来自流量传感器4274的信号表示离开RPT装置4000的气流的流量(装置流量Qd)。

并生成作为呼吸治疗系统特征的压力-流量曲线。

治疗系统表征算法4305配置为对在所提供的压力可能改变的治疗时段(例如APAP治疗会话)内从换能器4270累积的数据进行操作。该时间段应该足够长以包括装置压力的基本范围，例如至少3cm H

治疗系统表征算法4305可以迭代一次或多次。在后一种情况下，治疗系统表征算法4305可以在每次迭代时细化其对呼吸治疗系统的特征压力-流量曲线的估计。

图7是空气回路4170、患者接口3000和补充气体输送点4180下游的患者1000的模型7000的示意图。阻抗Z

Pm＝Pd-ΔP(Qt) (1)

其中ΔP(Q)是空气回路4170的压降特性。

阻抗Z

Pm＝f(Qv) (2)

结合(1)与(2)，装置压力Pd可以写为

Pd＝f(Qv)+ΔP(Qt) (3)

阻抗Z

从模型7000可以看出，总流量Qt等于通气流量QQv、泄漏流量Qleak(Q漏)和呼吸流量Qr总和：

Qt＝Qv+Qleak+Qr (4)

呼吸流量Qr在许多呼吸循环内平均为零，因为进入或流出肺的平均流量必须为零，所以在许多呼吸循环内取每个流量的平均值，通气流量可以近似为

其中，波浪号(～)表示多个呼吸循环的平均值。平均可以通过具有足够长以含有许多呼吸周期的时间常数的低通滤波来实现。在一些实现方式中，时间常数为十秒，然而也可以考虑其它时间常数。

将方程(3)和(5)、平均装置压力

在没有任何泄漏流量(Qleak＝＝0)的情况下，平均总流量

被称为系统的压力-流量曲线的关系由通气特性f(Q)和空气回路压降特性ΔP(Q)确定。

图8含有表示作为平均总流量

在一种实现方式中，呼吸压力治疗系统的压力-流量曲线可以通过诸如以下的函数来近似：

在该二次实现方式中，压力-流量曲线的参数k

如果空气回路压降特征ΔP(Q)是已知的，例如因为组成空气回路4170的导管的类型是已知的，或通过先前的校准操作，则压力-流量曲线的参数有效地表征通气口3400，其又指示患者接口3000的类型。因此，在这些情况下，治疗系统表征算法4305可以用于标识患者接口3000。在一种实现方式中，这可以通过将所计算的曲线参数(例如，k

图9含有曲线图9000，其上绘制了APAP治疗期间的点

图10是呼吸压力治疗期间给定平均装置压力

图11含有示出可被执行以实现治疗系统表征算法4305的示例方法11000的流程图。方法11000可以在步骤11010开始，其将诸如具有许多呼吸循环的时间常数的低通滤波器的滤波器应用于表示来自压力传感器4272的表示装置压力Pd的信号的数据，以获得滤波后的装置压力

步骤11020在每个过滤装置压力

下一步骤11030将压力-流量曲线拟合到这些点

在可选的最后步骤11040，方法11000可以将所确定的最佳拟合曲线的参数与存储在数据库或其他合适的数据结构中的参数集进行比较。数据库/数据结构中的每组参数可以与特定类型的患者接口相关联。该比较标识最接近地匹配在步骤11030中计算的参数的参数集。数据库/数据结构中与最接近地匹配所计算的参数的参数集相关联的患者接口的类型可以被当作患者接口3000的所标识的类型。

可选地，利用这样的标识，RPT装置的操作参数可以由其控制器基于所访问的与最接近匹配的参数集相关联的数据来调整，如本文所述。例如，诸如用于鼓风机操作的流量或压力治疗控制参数可以基于标识来调节。任选地，这种经调节的控制参数此后可以由RPT装置施加，以便基于经调节的控制参数操作鼓风机以提供本文所述的任何呼吸治疗。

5.5.3.2预处理模块

例如，根据本技术的一种形式的预处理模块4310接收来自换能器4270(例如流量换能器4274或压力传感器4272)的信号以及可选地由系统表征算法4305估计的压力-流量曲线参数作为输入，并且执行一个或多个处理步骤以计算将被用作到另一模块(例如治疗引擎模块4320)的输入的一个或多个输出值。因此，在治疗期间以输入信号和输出信号之间的最小等待时间执行预处理模块4310。

在本技术的一个实现方式中，输出值包括接口压力Pm、通气流量Qv、呼吸流量Qr和泄漏流量Ql。

在本技术的各种实现方式中，预处理模块4310包括以下算法中的一个或多个：接口压力估计4312、通气流量估计4314、泄漏流量估计4316和呼吸流量估计4318。

5.5.3.2.1接口压力估计

在本技术的一个实现方式中，接口压力估计算法4312接收来自压力传感器4272的表示接近气动块出口的气动路径中的压力的信号(装置压力Pd)和来自流量传感器4274的表示离开RPT装置4000的气流的流量的信号(装置流量Qd)作为输入，并提供患者接口3000中的估计压力Pm作为输出。

在一种实现方式中，接口压力估计算法4312首先将总流量Qt计算为装置流量Qd加上任何补充气体4180的流量。然后，接口压力估计算法4312使用空气回路4170的压降特性ΔP(Q)，将方程(1)应用于将接口压力Pm估计为装置压力Pd减去总流量Qt下的空气回路压降ΔP。

可选地，利用这种估计，RPT装置的操作参数可以由其控制器基于该估计来调整。例如，可以用于鼓风机操作的流量或压力治疗控制参数可以基于该估计来调节。任选地，这种经调节的控制参数此后可以由RPT装置施加，以便基于经调节的控制参数操作鼓风机以提供本文所述的任何呼吸治疗。

5.5.3.2.2通气流量估计

在本技术的一个实现方式中，通气流量估计算法4314从接口压力估计算法4312接收患者接口3000中的估计压力Pm作为输入，并且从患者接口3000中的通气口3400估计空气的通气流量Qv。使用中的特定通气口3400的通气流量Qv和接口压力Pm之间的关系由等式(2)的通气特性f来建模，其可由系统表征算法4305根据其对使用中的患者接口3000的类型的了解来提供。

可选地，利用这种估计，RPT装置的操作参数可以由其控制器基于该估计来调整。例如，可以用于鼓风机操作的流量或压力治疗控制参数可以基于该估计来调节。任选地，这种经调节的控制参数此后可以由RPT装置施加，以便基于经调节的控制参数操作鼓风机以提供本文所述的任何呼吸治疗。

5.5.3.2.3泄漏流量估计

在本技术的一个实现方式中，泄漏流量估计算法4316接收来自接口压力估计算法4312的总流量Qt，来自通气流量估计算法4314的通气流量Qv作为输入，并提供泄漏流量Ql的估计作为输出。

在一个实现方式中，泄漏流量估计算法4316通过计算非通气流量的滤波版本(例如，低通滤波版本)(等于总流量Qt与来自通气流量估计算法4314的通气流量Qv之间的差)来估计泄漏流量Ql。低通滤波器的时间常数足够长以包括几个呼吸循环。

在一种实现方式中，泄漏流量估计算法4316从接口压力估计算法4312接收总流量Qt、通气流量Qv和患者口3000中的估计压力Pm作为输入，并且通过计算泄漏传导率来提供泄漏流量Ql作为输出，并将泄漏流量Ql确定为泄漏传导率和接口压力Pm的函数。可以将泄漏传导率计算为低通滤波的非通气流量和低通滤波的接口压力Pm的平方根的商，其中低通滤波时间常数具有足够长的值以包括几个呼吸循环。泄漏流量Ql可以估计为泄漏传导率与接口压力Pm的函数(例如平方根)的乘积。

在一种实现方式中，泄漏流量估计算法4316接收总流量Qt和装置压力Pd作为输入，并且提供泄漏流量Ql的估计作为输出。图12含有示出根据该实现方式的估计泄漏流量Ql的方法12000的流程图。在本技术的一个实现方式中，方法12000可用于实现泄漏流量估计算法4316。

方法12000开始于步骤12010，其将诸如具有许多呼吸循环的时间常数的低通滤波器的滤波器应用于装置压力Pd，以获得经滤波的装置压力

下一步骤12020使用由系统表征算法4305提供的压力-流量曲线参数找到当前过滤的装置压力

步骤12020然后从滤波后的总流量Qb中减去偏流量Qb以获得泄漏流量Ql的估计。

可选地，利用这种估计，RPT装置的操作参数可以由其控制器基于该估计来调整。例如，可以用于鼓风机操作的流量或压力治疗控制参数可以基于该估计来调节。任选地，这种经调节的控制参数此后可以由RPT装置施加，以便基于经调节的控制参数操作鼓风机以提供本文所述的任何呼吸治疗。

5.5.3.2.4呼吸流量估计

在本技术的一个实现方式中，呼吸流量估计算法4318接收总流量Qt、通气流量Qv和泄漏流量Ql作为输入，并且通过从总流量Qt中减去通气流量Qv和泄漏流量Ql来估计呼吸流量Qr。

由治疗系统表征算法4305提供的治疗系统压力-流量特性曲线的准确知识可以看出，通过预处理模块4310的算法对泄漏流量、通气流量和呼吸流量的准确估计产生波动，从而有利于呼吸治疗的功效。治疗引擎模块4320特别受益于呼吸流量Qr的准确估计。

例如，利用这种估计，RPT装置的操作参数可以由其控制器基于该估计来调整。例如，可以用于鼓风机操作的流量或压力治疗控制参数可以基于该估计来调节。任选地，这种经调节的控制参数此后可以由RPT装置施加，以便基于经调节的控制参数操作鼓风机以提供本文所述的任何呼吸治疗。

5.5.3.3治疗引擎模块

在本技术的一种形式中，治疗引擎模块4320接收患者接口3000中的压力Pm和到患者的空气的呼吸流量Qr中的一个或多个作为输入，并且提供一个或多个治疗参数作为输出。

在本技术的一种形式中，治疗参数是治疗压力Pt。

在本技术的一种形式中，治疗参数是压力变化幅度、基础压力和目标通气量中的一个或多个。

在各种形式中，治疗引擎模块4320包括以下算法中的一个或多个：相位确定4321、波形确定4322、通气确定4323、吸气流量限制确定4324、呼吸暂停/呼吸不足确定4325、打鼾确定4326、气道开放性确定4327、目标通气确定4328和治疗参数确定4329。

5.5.3.3.1相位确定

在本技术的一种形式中，RPT装置4000不确定相位。

在本技术的一种形式中，相位确定算法4321接收表示呼吸流量Qr的信号作为输入，并且提供患者1000的当前呼吸循环的相位Φ作为输出。

在一些形式中，称为离散相位确定，相位输出Φ是离散变量。离散相位确定的一种实现方式在分别检测自发吸气和呼气的开始时提供具有吸气或呼气值的双值相位输出Φ，例如分别表示为0和0.5转的值。“触发”和“循环”的RPT装置4000有效地执行离散相位确定，因为触发点和循环点分别是相位从呼气到吸气和从吸气到呼气变化的时刻。在双值相位确定的一个实现方式中，当呼吸流量Qr具有超过正阈值的值时，相位输出Φ被确定为具有离散值0(由此“触发”RPT装置4000)，并且当呼吸流量Qr具有比负阈值更负的值时，相位输出被确定为具有离散值0.5转(由此“循环”RPT装置4000)。可以将吸气时间Ti和呼气时间Te估计为相位Φ分别等于0(表示吸气)和0.5(表示呼气)所花费的时间的多个呼吸循环上的典型值。

离散相位确定的另一实现方式提供具有吸气、中间吸气暂停和呼气之一的值的三值相位输出Φ。

在被称为连续相位确定的其它形式中，相位输出Φ是连续变量，例如从0到1转，或0到2π弧度变化。执行连续相位确定的RPT装置4000可在连续相位分别达到0和0.5转时触发和循环。在连续相位确定的一个实现方式中，相位Φ首先从如上所述的呼吸流量Qr离散地估计，吸入时间Ti和呼出时间Te也是如此。任何时刻的连续相位Φ可以被确定为从前一触发瞬间起已经经过的吸入时间Ti的一半比例，或者0.5转加上从前一周期瞬间(无论哪个瞬间更近)起已经经过的呼出时间Te的一半比例。

5.5.3.3.2波形确定

在本技术的一种形式中，治疗参数确定算法4329在患者的整个呼吸循环中提供近似恒定的治疗压力。

在本技术的其他形式中，治疗控制模块4330控制压力发生器4140以提供根据波形模板Π(Φ)作为患者的呼吸循环的相位Φ的函数而变化的治疗压力Πτ。

在本技术的一种形式中，波形确定算法4322提供在由相位确定算法4321提供的相位值Φ域上的[0，1]范围内的值的波形Π(Φ)，以由治疗参数确定算法4329使用。

在一种适用于离散或连续相位的形式中，波形模板Π(Φ)是方波模板，对于高达并包括0.5转的相位值具有值1，对于大于0.5转的相位值具有值0。在适合于连续值相位的一种形式中，波形模板Π(Φ)包括两个平滑弯曲的部分，即对于高达0.5转的相位值，平滑弯曲(例如升余弦)从0上升到1，而对于大于0.5转的相位值，平滑弯曲(例如指数)从1衰减到0。在一种适用于连续相位的形式中，波形模板Π(Φ)基于方波，但是对于相位值直到小于0.5转的

在本技术的一些形式中，波形确定算法4322取决于RPT装置的设置从波形模板库中选择波形模板Π(Φ)。库中的每个波形Π(Φ)可以被提供为相对于相位值Φ的值的查找表。在其它形式中，波形确定算法4322使用可能由一个或一个以上参数(例如，指数弯曲部分的时间常数)参数化的预定函数形式“在运行中”计算波形模板Π(Φ)。功能形式的参数可以是预定的或取决于患者1000的当前状态。

在本技术的一些形式中，适合于吸入(Φ＝0转)或呼出(Φ＝0.5转)的离散双值相位，波形确定算法4322根据从最近的触发时刻开始测量的离散相位Φ和时间t来“在运行中”计算波形模板Π。在一种这样的形式中，波形确定算法4322如下计算两部分(吸气和呼气)中的波形模板Π(Φ，τ)：

其中Π

5.5.3.3.3吸气流量限制的确定

在本技术的一种形式中，中央控制器4230执行吸气流量限制确定算法4324，用于确定吸气流量限制的程度。

在一种形式中，吸气流量限制确定算法4324接收呼吸流量信号Qr作为输入，并提供呼吸的吸气部分表现出吸气流量限制的程度的度量作为输出。

在本技术的一种形式中，每次呼吸的吸气部分由零交叉检测器标识。由内插器沿着每次呼吸的吸气流量-时间曲线内插代表时间点的多个均匀间隔的点(例如，六十五个)。由点描述的曲线然后由标量缩放以具有统一长度(持续时间/周期)和统一面积，以消除改变呼吸速率和深度的影响。然后在比较器中比较缩放的呼吸与表示正常无阻塞呼吸的预存储模板，类似于图6A所示的呼吸的吸气部分。在来自该模板的吸气期间的任何时间，偏离超过指定阈值(通常为1缩放单位)的呼吸被拒绝，诸如由测试元件确定的由于咳嗽、叹息、吞咽和打嗝引起的那些呼吸。对于非拒绝数据，由中央控制器4230计算前几个吸气事件的第一个这样的缩放点的移动平均值。对于第二个这样的点，这在相同的吸气事件上重复，依此类推。因此，例如，六十五个缩放的数据点由中央控制器4230生成，并且表示先前的几个吸气事件(例如，三个事件)的移动平均值。(例如，六十五)个点的连续更新值的移动平均值在下文中称为“缩放流量”，表示为Qs(t)。或者，可以使用单个吸气事件而不是移动平均值。

根据缩放的流量，可以计算与确定部分阻塞相关的两个形状因子。

形状因子1是中间(例如三十二)缩放的流量点的平均值与总平均(例如六十五)缩放的流量点的比率。当该比值超过一时，呼吸将正常。当比值为一或更小时，呼吸将被阻塞。将大约1.17的比率作为部分阻塞和未阻塞呼吸之间的阈值，并且等于允许在典型患者中保持足够氧合的阻塞程度。

形状因子2被计算为在中间(例如三十二)点上的来自单位缩放流量的RMS偏差。约0.2单位的RMS偏差视为正常。零RMS偏差被认为是完全流量受限的呼吸。RMS偏差越接近零，呼吸就会受到更多的气流限制。

形状因子1和2可以用作替换，或组合使用。在本技术的其它形式中，采样点、呼吸和中间点的数目可以不同于上述的那些。此外，阈值可以不同于所描述的阈值。

5.5.3.3.4呼吸暂停和呼吸不足的确定

在本技术的一种形式中，中央控制器4230执行呼吸暂停/呼吸不足确定算法4325，用于确定呼吸暂停和/或呼吸不足的存在。

在一种形式中，呼吸暂停/呼吸不足确定算法4325接收呼吸流量信号Qr作为输入，并提供指示已经检测到呼吸暂停或呼吸不足的标志作为输出。

在一种形式中，当呼吸流量Qr的函数在预定时间段内下降到低于流量阈值时，将认为已经检测到呼吸暂停。该函数可以确定峰值流量、相对短期的平均流量、或相对短期的平均和峰值流量的中间流量，例如RMS流量。流量阈值可以是流量的相对长期的量度。

在一种形式中，当呼吸流量Qr的函数在预定时间段内下降到低于第二流量阈值时，将认为已经检测到呼吸不足。该函数可以确定峰值流量、相对短期的平均流量、或相对短期的平均和峰值流量的中间流量，例如RMS流量。第二流量阈值可以是相对长期的流量测量。第二流量阈值大于用于检测呼吸暂停的流量阈值。

5.5.3.3.5打鼾确定

在本技术的一种形式中，中央控制器4230执行用于确定打鼾程度的一个或多个打鼾确定算法4326。

在一种形式中，打鼾确定算法4326接收呼吸流量信号Qr作为输入，并提供打鼾出现程度的度量作为输出。

打鼾确定算法4326可包括确定流量信号在30-300Hz范围内的强度的步骤。此外，打鼾确定算法4326可包括过滤呼吸流量信号Qr以减少背景噪声(例如，来自鼓风机的系统中的气流声音)的步骤。

5.5.3.3.6气道开放性确定

在本技术的一种形式中，中央控制器4230执行一个或多个气道开放性确定算法4327，用于确定气道开放性的程度。

在一种形式中，气道开放性确定算法4327接收呼吸流量信号Qr作为输入，并且确定在大约0.75Hz和大约3Hz的频率范围内的信号的功率。在该频率范围内出现峰值表示气道开放。峰值的不存在被认为是闭合气道的指示。

在一种形式中，其中寻求峰值的频率范围是治疗压力Pt中的小强制振荡的频率。在一种实现方式中，强制振荡的频率为2Hz，振幅约为1cm H

在一种形式中，气道开放性确定算法4327接收呼吸流量信号Qr作为输入，并确定是否存在心原性信号。心原性信号的缺乏被认为是闭合气道的指示。

5.5.3.3.7治疗参数的确定

在本技术的一些形式中，中央控制器4230执行一个或多个治疗参数确定算法4329，用于使用由治疗引擎模块4320中的一个或多个其他算法返回的值来确定一个或多个治疗参数。

在本技术的一种形式中，治疗参数是瞬时治疗压力Pt。在该形式的一个实现方式中，治疗参数确定算法4329使用等式

Pt＝AΠ(Φ,t)+P

其中：

·A是振幅，

·Π(Φ，τ)是在相位的当前值Φ和时间的t的波形模板值(在0到1的范围内)，以及

·P

如果波形确定算法4322提供波形模板Π(Φ，t)作为由相位Φ索引的值Π的查找表，则治疗参数确定算法4329通过将最接近的查找表条目定位到由相位确定算法4321返回的当前相位值Φ，或者通过在跨越当前相位值Φ的两个条目之间进行插值，来应用等式(1)。

振幅A和基础压力P

5.5.3.4治疗控制模块

根据本技术的一个方面的治疗控制模块4330接收来自治疗引擎模块4320的治疗参数确定算法4329的治疗参数作为输入，并且控制压力发生器4140以根据治疗参数递送空气流。

在本技术的一种形式中，治疗参数是治疗压力Pt，并且治疗控制模块4330控制压力发生器4140以递送在患者接口3000处的接口压力Pm等于治疗压力Pt的空气流。

5.5.3.5故障状态的检测

在本技术的一种形式中，中央控制器4230执行用于检测故障状况的一个或多个方法4340。由一个或多个方法4340检测到的故障状况可以包括以下中的至少一个：

·电源故障(无电源或电源不足)

·传感器故障检测

·无法检测部件的存在

·工作参数超出建议范围(例如：压力、流量、温度、PaO

·测试警报器无法生成可检测的警报信号。

在检测到故障状况时，对应的算法4340通过以下中的一个或多个用信号通知故障的存在：

·启动听觉、视觉和/或动态(例如振动)报警

·向外部装置发送消息

·事件记录

5.6加湿器

5.6.1加湿器概况

在本技术的一种形式中，提供了加湿器5000(例如，如图5A所示)，以相对于环境空气改变用于输送至患者的空气或气体的绝对湿度。通常，加湿器5000用于在输送至患者的气道之前增加空气流的绝对湿度并增加空气流的温度(相对于环境空气)。

加湿器5000可以包括加湿器贮存器5110、用于接收空气流的加湿器入口5002以及用于输送加湿的空气流的加湿器出口5004。在一些形式中，如图5A和图5B所示，加湿器贮存器5110的入口和出口可以分别是加湿器入口5002和加湿器出口5004。加湿器5000还可以包括加湿器基座5006，该加湿器基座可以适于接收加湿器贮存器5110并且包括加热元件5240。

5.7呼吸波形

图6A示出了睡眠时人的模型典型呼吸波形。横轴为时间，纵轴为呼吸流量。虽然参数值可以变化，但是典型呼吸可以具有以下近似值：潮气量Vt 0.5L，吸气时间Ti 1.6s，吸气峰流量Q

图6B示出了患者在非REM睡眠呼吸期间通常超过约九十秒的所选择的多导睡眠图通道(脉搏血氧定量法、流量、胸腔运动和腹部运动)，具有约34次呼吸，用自动PAP疗法进行治疗，并且接口压力为约11cmH

图6C示出了患者在治疗前的多导睡眠图。从上到下有十一个具有6分钟水平跨度的信号通道。前两个通道都是来自不同头皮位置的EEG(脑电图)。第二EEG中的周期性尖峰表示皮层唤醒和相关活动。第三通道向下是颏下EMG(肌电图)。在觉醒时间附近增加的表示颏舌肌募集。第四和第五通道是EOG(眼电图)。第六通道是心电图。第七通道显示脉搏血氧饱和度(SpO

图6D示出了患者正在经历一系列完全阻塞性呼吸暂停时的患者流量数据。记录的持续时间大约为160秒。流量范围为约+1L/s至约-1.5L/s。每次呼吸暂停持续大约10-15秒。

5.8呼吸治疗模式

通过所公开的呼吸治疗系统可以实现各种呼吸治疗模式。

5.8.1 CPAP疗法

在呼吸压力治疗的一些实现方式中，中央控制器4230根据作为治疗参数确定算法4329的一部分的治疗压力等式(1)来设置治疗压力Pt。在一个这样的实现方式中，振幅A同样为零，因此治疗压力Pt(其表示在当前时刻由接口压力Pm实现的目标值)在整个呼吸循环中同样等于基础压力P

在CPAP治疗中，基础压力P

图4E是示出了由中央控制器4230执行的方法4500的流程图，该方法用于在压力支持A等于零时作为治疗参数确定算法4329的APAP治疗实现方式的一部分来连续地计算基础压力P

方法4500开始于步骤4520，在该步骤，中央控制器4230将呼吸暂停/呼吸不足的存在的测量与第一阈值进行比较，并且确定呼吸暂停/呼吸不足的存在的测量是否已经超过第一阈值达预定时间段，从而指示正在发生呼吸暂停/呼吸不足。如果是，则方法4500前进到步骤4540；否则，方法4500进行到步骤4530。在步骤4540，中央控制器4230将气道开放性的测量值与第二阈值进行比较。如果气道开放性的测量值超过第二阈值，指示气道是通畅的，则检测到的呼吸暂停/呼吸不足被认为是中枢性的，并且方法4500前进到步骤4560；否则，呼吸暂停/呼吸不足被认为是阻塞性的，并且方法4500进行到步骤4550。

在步骤4530，中央控制器4230将流量限制的测量值与第三阈值进行比较。如果流量限制的测量值超过第三阈值，指示吸气流量被限制，则方法4500进行到步骤4550；否则，方法4500进行到步骤4560。

在步骤4550，中央控制器4230将基础压力P

在步骤4560，中央控制器4230将基础压力P

5.8.2双水平治疗

在本技术的这种形式的其他实现方式中，等式(1)中的幅度A的值可以是正的。这样的被称为双水平治疗，因为在使用具有正振幅A的等式(1)确定治疗压力Pt时，治疗参数确定算法4329与患者1000的自发呼吸努力同步地在两个值或水平之间振荡治疗压力Pt。即，基于上述典型波形模板Π(Φ，τ)，治疗参数确定算法4329在开始时或期间或吸气时将治疗压力Pt增加到P

在某些形式的双水平治疗中，IPAP是与CPAP治疗模式中的治疗压力具有相同目的的治疗压力，而EPAP是IPAP减去振幅A，振幅具有“小”值(几cmH

5.9术语表

为了实现本技术公开内容的目的，在本技术的某些形式中可应用下列定义中的一个或多个。本技术的其他形式中，可应用另选的定义。

5.9.1通则

空气：在本技术的某些形式中，空气可以被认为意指大气空气，并且在本技术的其它形式中，空气可以被认为是指可呼吸气体的一些其它组合，例如富含氧气的大气空气。

环境：在本技术的某些形式中，术语环境可具有以下含义(i)治疗系统或患者的外部，和(ii)直接围绕治疗系统或患者。

例如，相对于加湿器的环境湿度可以是直接围绕加湿器的空气的湿度，例如患者睡觉的房间内的湿度。这种环境湿度可以与患者睡觉的房间外部的湿度不同。

在另一示例中，环境压力可以是直接围绕身体或在身体外部的压力。

在某些形式中，环境(例如，声学)噪声可以被认为是除了例如由RPT装置产生或从面罩或患者接口产生的噪声外的患者所处的房间中的背景噪声水平。环境噪声可以由房间外的声源产生。

自动气道正压通气(APAP)治疗：其中治疗压力在最小限度和最大限度之间是可自动调整的CPAP治疗，例如随每次呼吸而不同，这取决于是否存在SDB事件的指示。

持续气道正压通气(CPAP)治疗：其中在患者的呼吸周期的整个过程中治疗压力可以是近似恒定的呼吸压力治疗。在一些形式中，气道入口处的压力在呼气期间将略微更高，并且在吸气期间略微更低。在一些形式中，压力将在患者的不同呼吸周期之间变化，例如，响应于检测到部分上气道阻塞的指示而增大，以及缺乏部分上气道阻塞的指示而减小。

流量：每单位时间输送的空气体积(或质量)。流量可以是指即时的量。在一些情况下，对流量的参考将是对标量的参考，即仅具有量值的量。在其他情况下，对流量的参考将是对向量的参考，即具有大小和方向两者的量。流量可以符号Q给出。‘流量’有时简单地缩写成‘流’或‘空气流’。

在患者呼吸的示例中，流量对于患者的呼吸周期的吸气部分而言可以在标称上是正的，并且因此对于患者的呼吸周期的呼气部分而言是负的。装置流量Qd是离开RPT装置的空气流量。总流量Qt是经由空气回路到达患者接口的空气和任何补充气体的流量。通气流量Qv是离开通气口以允许冲洗呼出气体的空气流量。泄漏流量Ql是从患者接口系统或其他地方的泄漏流量。呼吸流量Qr是被接收到患者的呼吸系统中的空气流量。

加湿器：认为术语加湿器是指加湿设备，其构造并布置成或配置为具有能够向空气流提供治疗上有益量的水(H

泄漏：意外气流。在一个示例中，由于面罩与患者面部之间的不完全密封而可能发生泄漏。在另一示例中，泄漏可发生在到周围环境的旋轴弯管中。

患者：人，不论他们是否患有呼吸道疾病。

压力：每单位面积的力。压力可以表达为单位范围，包括cmH

患者接口中的压力以符号Pm给出，而治疗压力以符号Pt给出，该治疗压力表示在当前时刻通过接口压力Pm所获得的目标值。

呼吸压力治疗(RPT)：以典型相对于大气为正的治疗压力向气道入口施加空气供给。

呼吸机：向患者提供压力支持以执行一些或全部呼吸工作的机械装置。

5.9.2呼吸循环

呼吸暂停：根据一些定义，当流量降到低于预定阈值达持续一段时间(例如10秒)时认为发生呼吸暂停。当即使患者努力，气道的一些阻塞也不允许空气流动时，认为发生阻塞性呼吸暂停。当尽管气道是开放的，但是由于呼吸努力的减少或不存在呼吸努力而检测到呼吸暂停时，认为发生中枢性呼吸暂停。当呼吸努力的减少或不存在与阻塞的气道同时发生时，认为发生混合性呼吸暂停。

呼吸速率：患者的自发呼吸的速率，其通常以每分钟呼吸次数来测量。

占空比：吸气时间Ti与总呼吸时间Ttot的比值。

努力(呼吸)：自发呼吸者尝试呼吸所做的工作。

呼吸循环的呼气部分：从呼气流量开始到吸气流量开始的时间段。

流量限制：流量限制将被认为是患者呼吸中的状态，其中患者的努力增加不会导致流量的相应增加。在呼吸周期的吸气部分期间发生流量限制的情况下，可以将其描述为吸气流量限制。在呼吸周期的呼气部分期间发生流量限制的情况下，可以将其描述为呼气流量限制。

呼吸不足：根据一些定义，呼吸不足将被认为是流量的减小，但不是流量的停止。在一种形式中，当流量降低到阈值速率以下持续一段时间时，可以认为发生呼吸不足。当由于呼吸努力的减少而检测到呼吸不足时，认为发生中枢性呼吸不足。在成年人的一种形式中，以下的任一种均可以看做是呼吸不足：

(i)患者呼吸减少30％持续至少10秒加相关的4％去饱和；或者

(ii)患者呼吸减少(但小于50％)持续至少10秒，伴随相关的至少3％的去饱和或觉醒。

呼吸过度：流量增加到高于正常流量的水平。

呼吸循环的吸气部分：从吸气流量开始到呼气流量开始的时间段被认为是呼吸周期的吸气部分。

开放性(气道)：气道被打开的程度或气道是打开的程度。开放的气道是打开的。气道开放性可以被定量，例如值(1)为开放的，并且用值零(0)为封闭的(阻塞的)。

呼气末正压通气(PEEP)：存在于呼气末的肺中的高于大气压的压力。

峰值流量(Qpeak)：呼吸流量波形的吸气部分期间的流量的最大值。

呼吸流量、患者空气流量、呼吸空气流量(Qr)：这些术语可被理解成指RPT装置对呼吸流量的估算，与“真实呼吸流量”或“真实呼吸流量”相对，其是由患者所经历的实际呼吸流量，通常以升/每分钟表示。

潮气量(Vt)：当不施加额外的努力时，在正常呼吸期间吸入或呼出的空气体积。原则上，吸气体积Vi(吸入空气的体积)等于呼气体积Ve(呼出的空气的体积)，因此单个潮气量Vt可以被定义为等于任一量。实际上，潮气量Vt被估计为吸气量Vi和呼气量Ve的某种组合，例如平均值。

(吸入)时间(Ti)：呼吸流量波形的吸气部分的持续时间。

(呼气)时间(Te)：呼吸流量波形的呼气部分的持续时间。

(总)时间(Ttot)：一个呼吸流量波形的吸气部分的开始与随后的呼吸流量波形的吸气部分的开始之间的总持续时间。

典型的近期通气量：在一些预定时间量程内通气量Vent近期值围绕其趋于集群的通气值，也就是通气量近期值的集中趋势的量度。

上气道阻塞(UAO)：包括部分和全部上气道阻塞。这可能与流量限制的状态相关联，其中随着上气道上的压力差增加流量仅稍微增加，或者甚至降低(Starling阻抗行为)。

通气量(通气)：由患者的呼吸系统所交换的气体流量的测量值。通气量的测量值可以包括吸气和呼气流量(每单位时间)中的一者或两者。当表达为每分钟的体积时，此量通常被称为“每分钟通气量”。每分钟通气量有时简单地作为体积给出，并理解成是每分钟的体积。

5.10其他备注

本专利文件的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对由任何人以专利文件或专利公开出现在专利局文档或记录中的形式复制这些专利文件或专利公开，但是另外保留任何所有版权权利。

除非上下文中明确说明并且提供数值范围的情况下，否则应当理解，在该范围的上限与下限之间的每个中间值，到下限单位的十分之一，以及在所述范围内的任何其他所述值或中间值均广泛地包含在本技术内。这些中间范围的上限和下限可独立地包括在中间范围内，也包括在本技术范围内，但受制于所述范围内的任何明确排除的界限。在范围包括极限值中的一个或两个的情况下，本技术中还包括排除那些所包括的极限值中的任一个或两个的范围。

此外，在本文所述的一个值或多个值作为本技术的部分的一部分进行实施的情况下，应理解的是，此类值可以是近似的，除非另外说明，并且此类值可以实用的技术实施可允许或需要其的程度用于任何适当的有效数位。

除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文所述的那些类似或等同的任何方法和材料也可用于本技术的实践或测试，但本文描述了有限数目的示例性方法和材料。

当特定材料被确定为用于构造部件时，具有类似特性的明显替代材料可用作替代物。此外，除非相反规定，否则本文所述的任何和全部部件均被理解为能够被制造且因而可以一起或分开制造。

必须指出，除非上下文明确地另外规定，否则如本文和所附权利要求所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括其复数等同物。

本文提及的全部出版物均以引用的形式整体并入本文，以公开并且描述作为那些出版物的主题的方法和/或材料。提供本文讨论的出版物仅仅是为了它们在本申请的申请日之前的公开内容。本文不应被解释为承认本技术无权由于在先发明而早于此类公开。此外，所提供的出版日期可能与实际出版日期不同，这可能需要独立确认。

术语“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应被理解为：是指各元件、各部件或非排他方式的各步骤，指出可能存在或被利用的所标记的元件、部件或步骤，或者与没有标记的其它元件、部件或步骤的组合。

在详细描述中使用的主题标题仅为了方便读者参考，不应用来限制可在本公开或权利要求书全文中找到的主题。主题标题不应用于解释权利要求或权利要求限制的范围。

虽然在本文中已经参照了具体实施例来描述本技术，但应了解，这些实施例仅说明本技术的原理和应用。在一些情况下，术语和符号可能暗示实践技术不需要的特定细节。例如，尽管可以使用术语“第一”和“第二”，除非另有说明，它们不旨在表示任何顺序，而是可以用来区分不同的元件。此外，尽管可以按顺序描述或说明方法中的过程步骤，但是这种顺序不是必需的。本领域技术人员将认识到，可以修改这样的顺序和/或可以同时或甚至同步地进行其方面。

因此应当了解可对所述示例性实施例进行大量的调整，并且应当了解可在不脱离本技术的精神和范围的情况下设计其它布置。

5.11附图标记列表

患者 1000

床伴 1100

患者接口 3000

密封形成结构 3100

充气室 3200

结构 3300

通气口 3400

连接端口 3600

前额支架 3700

RPT装置 4000

外部壳体 4010

上部 4012

部分 4014

面板 4015

底盘 4016

手柄 4018

气动块 4020

空气过滤器 4110

入口空气过滤器 4112

出口空气过滤器 4114

消声器 4120

入口消声器 4122

出口消声器 4124

压力发生器 4140

鼓风机 4142

马达 4144

防溢回阀 4160

空气回路 4170

补充气体 4180

电气部件 4200

印刷电路板组件 4202

电源 4210

输入装置 4220

中央控制器 4230

时钟 4232

治疗装置控制器 4240

保护电路 4250

存储器 4260

转换器 4270

压力传感器 4272

流量传感器 4274

马达转速换能器 4276

数据通信接口 4280

远程外部通信网络 4282

本地外部通信网络 4284

远程外部装置 4286

本地外部装置 4288

输出装置 4290

显示驱动器 4292

显示器 4294

算法 4300

系统表征算法 4305

预处理模块 4310

接口压力估计算法 4312

通气流量估计算法 4314

泄漏流量估计算法 4316

呼吸流量估计算法 4318

治疗引擎模块 4320

相位确定算法 4321

波形确定算法 4322

通气确定 4323

呼吸流量限制确定算法 4324

呼吸暂停/呼吸不足确定算法 4325

打鼾确定算法 4326

气道开放性确定算法 4327

目标通气确定 4328

治疗参数确定算法 4329

治疗控制模块 4330

方法 4340

方法 4500

步骤 4520

步骤 4530

步骤 4540

步骤 4550

步骤 4560

加湿器 5000

加湿器入口 5002

加湿器出口 5004

加湿器基部 5006

加湿器贮存器 5110

加湿器贮存器底座 5130

加热元件 5240

型号 7000

压力-流量曲线 8000

曲线 9000

压力-流量曲线 9010

偏移 9020

直方图 10000

峰值 10010

方法 11000

步骤 11010

步骤 11020

步骤 11030

步骤 11040

方法 12000

步骤 12020

步骤 12020

步骤 12030