Система и способ контроля дыхания - RU2580188C2

Чертежи

Описание

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[01] Изобретение относится к контролю дыхания субъекта, реализующему вынесенную пробозаборную камеру, в которой обнаруживается состав газа.

2. Описание предшествующего уровня техники

[02] Известны системы, которые отбирают пробы состава газа в дыхательном контуре в вынесенной конфигурации. Обнаружение состава газа в этой системе обычно используется для определения одного или более параметров дыхания. Однако обычно считается, что информация, имеющая отношение к давлению или потоку в вынесенных пробозаборных камерах, не является полезной в улучшении и/или обеспечении определения параметров дыхания, поскольку вынесенные пробозаборные камеры обычно накачиваются для отбора проб газа из дыхательного контура через камеру.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[03] Один аспект изобретения относится к системе, сконфигурированной для контроля дыхания субъекта. В одном варианте осуществления система содержит измерительную ячейку, детектор состава, детектор давления и один или более процессоров. Измерительная ячейка пребывает в соединении по текучей среде с каналом, причем канал помещается в соединение по текучей среде с дыхательными путями субъекта с помощью приспособления сопряжения, которое занимает дыхательные пути субъекта, и где измерительная ячейка конфигурируется для выкачивания газа, принятого в измерительную ячейку из канала. Детектор состава конфигурируется для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала. Детектор давления конфигурируется для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале. Один или более процессоров конфигурируются для выполнения модулей компьютерной программы. Один или более модулей компьютерной программы содержат модуль классификации сопряжения и модуль параметров дыхания. Модуль классификации сопряжения конфигурируется для определения типа приспособления сопряжения у приспособления сопряжения на основе выходных сигналов, сформированных детектором давления. Модуль параметров дыхания конфигурируется для определения одного или более параметров дыхания на основе выходных сигналов, сформированных детектором состава, и на основе определения с помощью модуля классификации сопряжения в отношении типа приспособления сопряжения приспособления сопряжения.

[04] Другой аспект изобретения относится к способу контроля дыхания субъекта. В одном варианте осуществления способ содержит прием газа в измерительную ячейку из канала, где канал помещается в соединение по текучей среде с дыхательными путями субъекта с помощью приспособления сопряжения, которое занимает дыхательные пути субъекта; формирование выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала; формирование выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; выполнение одного или более модулей компьютерной программы на одном или нескольких процессорах для определения типа приспособления сопряжения для приспособления сопряжения на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; и выполнение одного или более модулей компьютерной программы на одном или более процессорах для определения одного или более параметров дыхания на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала, и на основе определения типа приспособления сопряжения для приспособления сопряжения.

[05] Еще один аспект изобретения относится к сконфигурированному системой контролю дыхания субъекта. В одном варианте осуществления система содержит средство для приема газа в измерительную ячейку из канала, причем канал помещается в соединение по текучей среде с дыхательными путями субъекта с помощью приспособления сопряжения, которое занимает дыхательные пути субъекта; средство для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала; средство для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; средство для определения типа приспособления сопряжения для приспособления сопряжения на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; и средство для определения одного или более параметров дыхания на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала, и на основе определения типа приспособления сопряжения для приспособления сопряжения.

[06] Еще один аспект изобретения относится к системе, сконфигурированной чтобы контролировать дыхание субъекта. В одном варианте осуществления система содержит измерительную ячейку, детектор состава, детектор давления и один или более процессоров. Измерительная ячейка пребывает в соединении по текучей среде с каналом, который соединен с дыхательными путями субъекта, и конфигурируется для выкачивания газа, принятого в измерительную ячейку из канала. Детектор состава конфигурируется для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала. Детектор давления конфигурируется для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале. Один или более процессоров конфигурируются для выполнения модулей компьютерной программы. Один или более модулей компьютерной программы содержат модуль идентификации дыхания и модуль параметров дыхания. Модуль идентификации дыхания конфигурируется для идентификации дыхания на основе выходных сигналов, сформированных детектором давления. Модуль параметров дыхания конфигурируется для определения одного или более параметров дыхания на основе выходных сигналов, сформированных детектором состава, и на основе дыхания, идентифицированного модулем идентификации дыхания.

[07] Еще один аспект изобретения относится к способу контроля дыхания субъекта. В одном варианте осуществления способ содержит прием газа в измерительную ячейку из канала, который соединен с дыхательными путями субъекта; формирование выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала; формирование выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; выполнение одного или более модулей компьютерной программы на одном или более процессорах для идентификации дыхания на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; и выполнение одного или более модулей компьютерной программы на одном или более процессорах для определения одного или нескольких параметров дыхания на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала, и на основе идентифицированного дыхания.

[08] Другой аспект изобретения относится к системе, сконфигурированной чтобы контролировать дыхание субъекта. В одном варианте осуществления система содержит средство для приема газа в измерительную ячейку из канала, который соединен с дыхательными путями субъекта; средство для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала; средство для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; средство для идентификации дыхания на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале; и средство для определения одного или более параметров дыхания на основе выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку из канала, и на основе идентифицированного дыхания.

[09] Эти и другие цели, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции связанных элементов структуры и сочетания частей, и экономии производителя станут очевиднее при рассмотрении нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, все из которых образуют часть этого описания изобретения, где одинаковые номера ссылок обозначают соответствующие части на различных фигурах. В одном варианте осуществления изобретения элементы конструкции, проиллюстрированные в этом документе, изображены в масштабе. Однако нужно четко понимать, что чертежи предназначены только для иллюстрации и описания и не являются ограничением изобретения. К тому же следует принять во внимание, что структурные признаки, показанные или описанные в любом варианте осуществления в этом документе, с тем же успехом могут использоваться в других вариантах осуществления. Однако нужно четко понимать, что чертежи предназначены только для иллюстрации и описания и не планируются в качестве задания объема изобретения. При использовании в описании изобретения и в формуле изобретения форма единственного числа включает в себя множественные определяемые объекты, пока контекст ясно не указывает иное.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[10] Фиг. 1 иллюстрирует систему, сконфигурированную, чтобы контролировать дыхание субъекта в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

[11] Фиг. 2 иллюстрирует графики давления и потока в вынесенной пробозаборной камере в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

[12] Фиг. 3 иллюстрирует графики давления и потока в вынесенной пробозаборной камере в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения.

[13] Фиг. 4 иллюстрирует графики давления измерительной ячейки во время механической и самопроизвольной вентиляции в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

[14] Фиг. 5 иллюстрирует графики CO₂ во время механической и самопроизвольной вентиляции в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

[15] Фиг. 6 иллюстрирует графики давления и потока в вынесенной пробозаборной камере в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТИПОВЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[16] Фиг. 1 иллюстрирует систему 10, сконфигурированную для контроля дыхания субъекта 12. В одном варианте осуществления система 10 конфигурируется для выполнения вынесенной капнометрии, чтобы определить информацию, имеющую отношение к составу газа в дыхательных путях субъекта 12 или рядом с ними. На основе такой информации система 10 определяет один или более параметров дыхания субъекта 12 (например, частоту дыхания, CO₂ в конце спокойного выдоха и т.д.), идентифицирует дыхательные события (например, непроходимости, апноэ и т.д.), идентифицирует неисправность и/или неправильное использование оборудования, и/или выполняет другие функции. Чтобы повысить точность одного или более этих определений, система 10 может дополнительно реализовывать информацию, имеющую отношение к давлению в дыхательных путях субъекта 12 или рядом с ними. В одном варианте осуществления система 10 включает в себя одну или более измерительных ячеек 14, детектор 16 состава, детектор 18 давления, электронное запоминающее устройство 20, интерфейс 22 пользователя, один или более процессоров 24 и/или другие компоненты.

[17] В некотором количестве разных терапевтических сценариев дыхательные пути субъекта 12 привлекаются для размещения канала 26 в соединении по текучей среде с дыхательными путями субъекта 12. Дыхательные пути субъекта 12 занимаются и помещаются в соединение по текучей среде с каналом 26 с помощью приспособления 28 сопряжения. Приспособление 28 сопряжения может занимать одно или более отверстий дыхательных путей субъекта 12 герметичным или негерметичным способом. Некоторые примеры приспособления 28 сопряжения могут включать в себя, например, эндотрахеальную трубку, носовую полую иглу, трахеотомическую трубку, носовую маску, носоротовую маску, маску на все лицо, полную маску на лицо, полуоткрытую дыхательную маску или другие приспособления сопряжения, которые связывают поток газа с дыхательными путями субъекта. Настоящее изобретение не ограничивается этими примерами и предполагает реализацию любого сопряжения с субъектом.

[18] В одном варианте осуществления канал 26 конфигурируется для доставки потока пригодного для дыхания газа под давлением в дыхательные пути субъекта 12. Например, канал 26 может быть связан с генератором давления, сконфигурированным для предоставления поддержки с положительным давлением в дыхательные пути субъекта 12, для механической вентиляции субъекта 12 и/или иного предоставления потока пригодного для дыхания газа под давлением в дыхательные пути субъекта 12. Однако все это не подразумевается как ограничивающее. Например, в одном варианте осуществления канал 26 находится в соединении по текучей среде с окружающей средой.

[19] При использовании в данном документе канал 26 не обязательно ограничивается трубкой или другим полым телом, которое передает потоки газа под давлением от приспособления 28 сопряжения и/или к нему. Канал 26 может включать в себя любое полое тело, резервуар и/или камеру, помещенные в соединение по текучей среде с дыхательными путями субъекта 12 с помощью приспособления 28 сопряжения. Например, канал 26, на который ссылаются в этом документе, можно образовать в виде камеры, расположенной на фактическом приспособлении 28 сопряжения. Эта камера может находиться в соединении по текучей среде с источником газа и/или с окружающей средой.

[20] Измерительная ячейка 14 конфигурируется для удержания газа изолированно от атмосферы и включает в себя вход 34 и выход 36. Измерительная ячейка 14 пребывает в соединении по текучей среде с каналом 26 для приема газа из канала 26 через вход 34. Газ выкачивается из измерительной ячейки 14 через выход 36. Газ может выкачиваться, например, в атмосферу, обратно в канал 26 и/или выкачиваться иным образом. В одном варианте осуществления насос 38 помещается в соединение по текучей среде с выходом 36 для вытягивания газа из канала 26 через измерительную ячейку 14.

[21] В соответствии с соединением по текучей среде между измерительной ячейкой 14 и каналом 26, пока приспособление 28 сопряжения устанавливается на субъекте 12, измерительная ячейка 14 удерживает газ, имеющий один или более газовых параметров, которые являются одинаковыми, сходными или получающими влияние газовых параметров газа в канале 26 и/или в дыхательных путях субъекта 12. Например, состав газа в измерительной ячейке 14 сходен или является таким же, как газ в канале 26. В идеале посредством работы насоса 38 по вытягиванию газа через измерительную ячейку 14 давление и/или поток газа в измерительной ячейке 14 оставались бы постоянными. Однако в действительности давление и поток газа в измерительной ячейке 14 отчасти меняются вместе с изменениями давления и/или потока в канале 26. Эти колебания давления и/или потока вызываются дыханием субъекта 12 и насосом. Изменения давления и/или потока в измерительной ячейке 14, вызванные дыханием субъекта 12, обычно гораздо меньше соответствующих изменений давления и/или потока в канале 26. Тем не менее давление и/или поток (или связанные с ними параметры) в измерительной ячейке 14 могут использоваться, чтобы сделать выводы о давлении и/или потоке в канале 26, и/или событиях, которые вызывают изменения давления и/или потока в канале 26.

[22] Как станет понятно, иллюстрация измерительной ячейки 14 как полностью отдельной от канала 26 (за исключением соединения между входом 34 и каналом 26) не предназначена для ограничения. В одном варианте осуществления измерительная ячейка 14 образуется в стенке канала 26. В одном варианте осуществления измерительная ячейка 14 образована в самом канале 26. В одном варианте осуществления измерительная ячейка 14 отделяется от канала 26, и соединение между входом 34 и каналом 26 образуется с помощью просвета, их соединяющего.

[23] Детектор 16 состава конфигурируется для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к составу газа, принятого в измерительную ячейку 14 из канала 26. Информация, имеющая отношение к составу газа, может включать в себя концентрацию одной или более составляющих молекулярных соединений в газе, принятом из канала 26. Например, выходные сигналы, сформированные детектором 16 состава, могут сообщать концентрацию углекислого газа (CO₂), кислорода (O₂) и/или других молекулярных соединений в газе в измерительной ячейке 14. Детектор 16 состава может включать в себя один или более компонентов в прямом контакте с газом внутри измерительной ячейки 14 (например, расположенные в измерительной ячейке 14) для обнаружения информации, имеющей отношение к составу газа в измерительной ячейке 14. В качестве неограничивающего примера детектор 16 состава может включать в себя фотолюминесцентный материал, расположенный в измерительной ячейке 14 в прямом контакте с газом.

[24] Детектор 18 давления конфигурируется для формирования выходных сигналов, сообщающих информацию, имеющую отношение к давлению в канале 26. В одном варианте осуществления детектор 18 давления включает в себя один или более датчиков давления, расположенных в измерительной ячейке 14, между каналом 26 и измерительной ячейкой 14 и/или дальше выхода 36 измерительной ячейки 14. В этом варианте осуществления выходные сигналы, сформированные детектором 18 давления, сообщают давление в измерительной ячейке 14. Как упоминалось выше, колебания этого давления могут использоваться для выведения изменений давления в канале 26 и/или идентификации событий, склонных вызывать изменения давления в канале 26, например изменения потока и/или давления в дыхательных путях субъекта 12 или рядом с ними.

[25] В одном варианте осуществления в систему 10 может включаться отдельное ответвление (не показано), принимающее газ из канала 26. Это отдельное ответвление и просвет, направляющие газ из канала 26 во вход 34, могут быть оформлены в виде двойного просвета. Отдельное ответвление следует закрыть (например, "глухой конец") для детектора 18 давления.

[26] В одном варианте осуществления детектор 18 давления включает в себя один или более датчиков давления, расположенных в прямом контакте с газом внутри канала 26 (например, один или более датчиков давления располагаются в канале 26). Размещение одного или нескольких датчиков давления в прямом контакте с внутренней частью канала 26 может быть выборочно разъемным.

[27] В одном варианте осуществления электронное запоминающее устройство 20 содержит электронные носители информации, которые хранят информацию в электронном виде. Электронные носители информации в электронном запоминающем устройстве 20 могут включать в себя одно или оба из системного запоминающего устройства, которое предоставляется как целая часть с системой 10 (то есть практически несъемно) и/или съемного запоминающего устройства, которое съемно подключается к системе 10 посредством, например, порта (например, порта USB, порта FireWire и т.д.) или привода (например, дисковода и т.д.). Электронное запоминающее устройство 20 может включать в себя один или более из оптически считываемых носителей информации (например, оптические диски и т.д.), считываемых магнитным способом носителей информации (например, магнитная лента, накопитель на жестких дисках, накопитель на гибких дисках и т.д.), носителей информации на основе электрических зарядов (например, EEPROM, RAM и т.д.), твердотельных носителей информации (например, флеш-накопитель и т.д.) и/или других считываемых в электронном виде носителей информации. Электронное запоминающее устройство 20 может хранить программно реализованные алгоритмы, информацию, определенную процессором 24, информацию, принятую через пользовательский интерфейс 22, выходные сигналы, сформированные детектором 16 состава и/или детектором 18 давления, и/или другую информацию, которая дает системе 10 возможность функционировать должным образом. Электронное запоминающее устройство 20 может быть отдельным компонентом системы 10, либо электронное запоминающее устройство 20 может предоставляться как целая часть с одним или несколькими другими компонентами системы 10 (например, процессором 24).

[28] Пользовательский интерфейс 22 конфигурируется для предоставления интерфейса между системой 10 и пользователем (например, субъектом 12, ухаживающим за пациентом, исследователем и т.д.), посредством которого пользователь может предоставить информацию и принять информацию от системы 10. Это дает возможность обмениваться данными, результатами и/или командами и любыми другими передаваемыми элементами, которые вместе называются "информацией", между пользователем и системой 10. Примеры устройств сопряжения, подходящих для включения в пользовательский интерфейс 22, включают в себя клавишную панель, кнопки, переключатели, клавиатуру, ручки, рычаги, экран дисплея, сенсорный экран, динамики, микрофон, индикаторную лампу, звуковую сигнализацию и принтер. В одном варианте осуществления пользовательский интерфейс 22 фактически включает в себя множество отдельных интерфейсов.

[29] Нужно понимать, что другие методики взаимодействия, проводные либо беспроводные, также рассматриваются настоящим изобретением в качестве пользовательского интерфейса 22. Например, настоящее изобретение предполагает, что пользовательский интерфейс 22 можно объединить с интерфейсом съемного запоминающего устройства, предоставленным памятью 20. В этом примере информация может загружаться в систему 10 со съемного запоминающего устройства (например, смарт-карты, флеш-накопителя, съемного диска и т.д.), что дает пользователю (пользователям) возможность настраивать реализацию системы 10. Другие типовые устройства ввода и методики, приспособленные для использования вместе с системой 10 в качестве интерфейса 22 пользователя, включают в себя, но не ограничиваются, порт RS-232, радиочастотную линию связи, инфракрасную линию связи, модем (телефонный, кабельный или другой). Вкратце, любая методика для обмена информацией с системой 10 предлагается настоящим изобретением в качестве пользовательского интерфейса 22.

[30] Один или более процессоров 24 конфигурируются для предоставления возможностей обработки информации в системе 10. По существу, процессор 24 может включать в себя одно или более из цифрового процессора, аналогового процессора, цифровой схемы, спроектированной для обработки информации, аналоговой схемы, спроектированной для обработки информации, конечного автомата и/или других механизмов для обработки информации в электронном виде. Хотя процессор 24 показан на фиг. 1 в виде одиночного элемента, это служит только для пояснения. В некоторых реализациях процессор 24 может включать в себя множество блоков обработки. Эти блоки обработки могут физически располагаться в одном и том же устройстве, либо процессор 24 может представлять функциональные возможности по обработке от множества устройств, работающих согласованно.

[31] Как показано на фиг. 1, процессор 24 может конфигурироваться для выполнения одного или нескольких модулей компьютерной программы. Один или более модулей компьютерной программы могут включать в себя один или более из модуля 40 идентификации дыхания, модуля 42 классификации сопряжения, модуля 44 параметров дыхания, модуля 46 аварийной сигнализации и/или других модулей. Процессор 24 может конфигурироваться для выполнения модулей 40, 42, 44 и/или 46 с помощью программного обеспечения; аппаратных средств; микропрограммного обеспечения; некоторого сочетания программного обеспечения, аппаратных средств и/или микропрограммного обеспечения; и/или других механизмов для конфигурирования возможностей по обработке на процессоре 24.

[32] Следует принять во внимание, что хотя модули 40, 42, 44 и 46 иллюстрируются на фиг. 1 как совмещенные в одном блоке обработки, в реализациях, в которых процессор 24 включает в себя более блоков обработки, один или более модулей 40, 42, 44 и/или 46 могут располагаться удаленно от других модулей. Описание функциональных возможностей, предоставленных разными модулями 40, 42, 44 и/или 46, описанных ниже, предназначено для пояснительных целей и не предназначено для ограничения, так как любой из модулей 40, 42, 44 и/или 46 может предоставлять больше или меньше функциональных возможностей, чем описано. Например, один или более модулей 40, 42, 44 и/или 46 можно исключить, и некоторые или все его функциональные возможности могут предоставляться другими модулями 40, 42, 44 и/или 46. В качестве другого примера процессор 24 может конфигурироваться для выполнения одного или нескольких дополнительных модулей, которые могут выполнять некоторые или все функциональные возможности, относимые ниже к одному из модулей 40, 42, 44 и/или 46.

[33] Модуль 40 идентификации дыхания конфигурируется для идентификации дыхания субъекта 12 (например, переходов дыхания, наличия дыхания и т.д.). Идентификация дыхания субъекта 12 может основываться на выходных сигналах, сформированных детектором 18 давления.

[34] В одном варианте осуществления детектор 18 давления включает в себя один или более датчиков давления, фактически расположенных внутри измерительной ячейки 14. Как упоминалось выше, колебания давления в канале 26 вызывают соответствующие колебания давления в измерительной ячейке 14. Хотя колебания давления в измерительной ячейке 14 могут быть меньше, чем колебания в канале 26, колебания в измерительной ячейке 14 все же могут давать некоторую основу для идентификации дыхания, которое вызывает изменение давления в канале 26. В качестве неограничивающего примера общие тенденции величины колебания могут указывать, что субъект 12 дышит в настоящее время. В качестве другого примера спады давления, указанные в выходных сигналах детектора 18 давления, можно реализовать для идентификации переходов дыхания от выдоха к вдоху. Аналогичным образом подъемы давления можно реализовать для идентификации переходов дыхания от вдоха к выдоху.

[35] В одном варианте осуществления детектор 18 давления включает в себя датчики давления, расположенные как между каналом 26 и входом 34, так и раньше выхода 36 (например, между выходом 36 и насосом 38). В этом варианте осуществления модуль 40 идентификации дыхания реализует перепад давления между ними к позициям в пути потока, включающем измерительную ячейку 14. Когда давление в канале 26 увеличивается (например, во время перехода от вдоха к выдоху), перепад давления будет тяготеть к уменьшению. В отличие от этого, когда давление в канале уменьшается (например, во время перехода от выдоха к вдоху), перепад давления будет увеличиваться. Путем контроля этого перепада давления (из выходных сигналов, сформированных детектором 18 давления) модуль 40 идентификации дыхания может идентифицировать дыхание от субъекта 12.

[36] В одном варианте осуществления вместо размещения датчиков давления детектора 18 давления на противоположных сторонах измерительной ячейки 14 ограничение потока (не показано) размещается между каналом 26 и/или входом 34 измерительной ячейки 14, причем датчик давления расположен на любой стороне ограничения потока. Перепад давления между местоположениями на любой стороне ограничения потока будет стремиться изменять давление внутри канала 26 способом, который аналогичен описанному выше перепаду давления. В этом варианте осуществления модуль 40 идентификации дыхания контролирует перепад давления (из выходных сигналов, сформированных детектором 18 давления) между двумя сторонами ограничения потока, чтобы идентифицировать переходы дыхания субъекта 12.

[37] Нужно будет принять во внимание, что описанные выше перепады давления не предназначены для ограничения (например, перепады на измерительной ячейке 14 и/или на ограничении потока). Детектор 18 давления может включать в себя два или более датчика давления, расположенные в любом сочетании местоположений в потоке, которые включают в себя измерительную ячейку 14 (или в параллельном ответвлении от канала 26), между которыми поток газа вызывает разницу в давлении.

[38] Фиг. 2 - график выходных сигналов детектора давления, аналогичного или такого же, как детектор 18 давления (показанный на фиг. 1 и описанный выше). Как видно на фиг. 2, колебания давления, обнаруженные детектором 18 давления, дают возможность идентификации дыхания и могут даже позволить идентификацию отдельных переходов дыхания. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, детектор давления может включать в себя один или более датчиков, которые формируют выходные сигналы, имеющие отношение к потоку газа через измерительную ячейку. Этот поток также показывает колебание при дыхании субъекта через носовую полую иглу.

[39] Работа системы 10, показанная на фиг. 1 и описанная выше для обнаружения переходов дыхания, выполняется не только в вариантах осуществления, в которых газ передается с помощью дыхательных путей субъекта через "герметичное" сопряжение (например, интубацию, полностью герметичную маску и т.д.). Например, фиг. 3 является графиком выходных сигналов детектора давления, аналогичного или такого же, как детектор 18 давления (показанный на фиг. 1 и описанный выше) в варианте осуществления, в котором газ передается с помощью дыхательных путей субъекта через носовую полую иглу, при этом субъект имеет возможность свободно дышать ртом и носом.

[40] Возвращаясь к фиг. 1, насос 38 может работать для отбора проб газа импульсами через измерительную ячейку 14. В одном варианте осуществления насос 38 включает в себя диафрагменный насос, управляемый с использованием широтно-импульсной модуляции (PWM). Эти импульсы могут возникать в соответствии с циклом двигателя насоса. Эта работа насоса 38 может вызывать шум в выходных сигналах, сформированных детектором 18 давления, в результате колебаний давления на импульсах насоса 38 (например, такие колебания можно наблюдать на графиках, показанных на фиг. 2 и 3). Чтобы уменьшить этот шум, выходные сигналы, сформированные детектором 18 давления, можно отбирать и/или фильтровать со скоростью или частотой, которая соответствует циклу двигателя насоса.

[41] В дополнение к реализации выходных сигналов детектора 18 давления для идентификации дыхания модуль 40 идентификации дыхания может дополнительно основывать идентификацию дыхания на выходных сигналах, сформированных детектором 16 состава. Когда субъект 12 дышит, выдыхание субъекта 12 в приспособление 28 сопряжения вызывает увеличения концентрации некоторых молекулярных компонентов в канале 26 и уменьшения концентрации других молекулярных компонентов в канале 26 (например, CO₂ увеличивается, а O₂ уменьшается). Аналогичным образом вдыхание субъектом 12 вызывает увеличения некоторых концентраций и уменьшения других.

[42] Модуль 42 классификации сопряжения конфигурируется для определения типа реализуемого приспособления 28 сопряжения. Во время использования приспособления 28 сопряжения, которое создает герметичное прилегание к дыхательным путям субъекта 12 (например, интубация, герметичная маска и т.д.), колебания давления в канале 26 стремятся быть больше и/или резче, чем реализации, в которых передача газа между каналом 26 и дыхательными путями субъекта осуществляется через приспособление 28 сопряжения, которое разрешает утечку и/или разрешает свободное дыхание через одно или более отверстий дыхательных путей (например, носовую полую иглу).

[43] В качестве иллюстрации фиг. 4 является графиком давления, который показывает, как тип сопряжения субъекта влияет на величину колебаний давления, испытываемых каналом 26 и/или измерительной ячейкой 14. В течение первого периода 48 времени субъекта интубируют при практически герметичных дыхательных путях. В течение второго периода 50 времени субъект дышит через носовую полую иглу, которая не перекрывает дыхательные пути. Как видно из фиг. 4, в течение первого периода 48 времени колебания давления, вызванные вентиляцией/дыханием, имеют большую величину, чем в течение второго периода 50 времени. Из этой разности величины модуль классификации сопряжения, такой же или аналогичный модулю 48 классификации сопряжения (показанному на фиг. 1 и описанному выше), обнаружил бы, что дыхательные пути субъекта были заняты приспособлением сопряжения, которое перекрывает дыхательные пути в течение первого периода 48 времени, и что он дышал через приспособление сопряжения, которое не перекрывает дыхательные пути, в течение второго периода 50 времени.

[44] В одном варианте осуществления вместо или в дополнение к контролю величины колебаний давления, испытываемых каналом 26 и/или измерительной ячейкой 14, модуль классификации сопряжения контролирует базовый уровень, медианное и/или среднее давление. Как видно на фиг. 4, если приспособление сопряжения, используемое субъектом, перекрывает дыхательные пути субъекта, то минимумы давления в канале 26 стремятся быть ниже минимумов давления, испытываемых с приспособлением сопряжения, которое не перекрывает дыхательные пути субъекта. На основе этой разницы между давлением в канале 26, вызванной разными типами приспособлений сопряжения, модуль классификации сопряжения может определить тип сопряжения для используемого приспособления сопряжения.

[45] Возвращаясь к фиг. 1, модуль 44 параметров дыхания конфигурируется для определения одного или более параметров дыхания для дыхания субъекта 12. Модуль 44 параметров дыхания определяет один или более параметров дыхания на основе одного или нескольких выходных сигналов, сформированных детектором 16 состава, выходных сигналов, сформированных детектором 18 давления, дыхания и/или переходов дыхания, идентифицированных модулем 40 идентификации дыхания, определений классификации приспособления сопряжения (например, герметичное или негерметичное) с помощью модуля 42 классификации сопряжения и/или других критериев. Один или более параметров дыхания, определенных модулем 44 параметров дыхания, могут включать в себя, например, CO₂ в конце спокойного выдоха, частоту дыхания и/или другие параметры дыхания.

[46] При определении одного из параметров дыхания модуль 44 параметров дыхания может определить параметр дыхания в зависимости от выходных сигналов, сформированных детектором 16 состава, и/или выходных сигналов, сформированных детектором 18 давления, на основе заранее установленных отношений между параметром дыхания и выходными сигналами, сформированными детектором 16 состава, и/или выходными сигналами, сформированными детектором 18 давления. Например, частота дыхания может определяться модулем 44 параметров дыхания на основе заранее установленного отношения между частотой дыхания субъекта 12 и выходными сигналами, сформированными детектором 16 состава. Однако отношение между частотой дыхания и выходными сигналами, сформированными детектором 16 состава, может отличаться в зависимости от того, использует ли субъект 12 приспособление сопряжения, которое перекрывает дыхательные пути либо сцепляется с дыхательными путями без герметизации.

[47] В качестве неограничивающего примера фиг. 5 показывает график 52 CO₂ в дыхательных путях субъекта или рядом с ними, использующего приспособление сопряжения, которое не перекрывает дыхательные пути, и график 54 CO₂ в дыхательных путях субъекта или рядом с ними, использующего приспособление сопряжения, которое создает герметичное прилегание к дыхательным путям. Как видно на фиг. 5, отношение между CO₂ в дыхательных путях или рядом с ними и частотой дыхания будет стремиться реагировать по-разному в этих двух обстоятельствах. По существу, вычисление частоты дыхания может пострадать, если одна функция, описывающая частоту дыхания в зависимости от выходных сигналов, сформированных детектором состава, используется независимо от того, какой тип приспособления сопряжения реализуется.

[48] Возвращаясь к фиг. 1, в одном варианте осуществления модуль 44 параметров дыхания конфигурируется для определения одного или нескольких параметров дыхания субъекта 12 путем реализации первого набора отношений между одним или несколькими параметрами дыхания и выходными сигналами, сформированными детектором 16 состава и/или детектором 18 давления, если модуль 42 классификации сопряжения определяет, что приспособление 28 сопряжения не создает герметичное прилегание к дыхательным путям субъекта 12. В этом варианте осуществления в ответ на определение модулем 42 классификации сопряжения, что приспособление 28 сопряжения действительно создает герметичное прилегание к дыхательным путям субъекта 12, модуль 44 параметров дыхания реализует второй набор отношений между одним или несколькими параметрами дыхания и выходными сигналами, сформированными детектором 16 состава и/или детектором 18 давления, которые оптимизированы для приспособления 28 сопряжения.

[49] В качестве неограничивающего примера, если модуль 42 классификации сопряжения определяет, что приспособление 28 сопряжения не перекрывает дыхательные пути субъекта 12, то модуль 44 параметров дыхания реализует первый алгоритм (на основе первого заранее установленного отношения) для определения CO₂ в конце спокойного выдоха в зависимости от выходных сигналов, сформированных детектором 16 состава. Однако если модуль 42 классификации сопряжения определяет, что приспособление 28 сопряжения создает герметичность с дыхательными путями субъекта 12, то модуль 44 параметров дыхания реализует второй алгоритм (на основе второго заранее установленного отношения) для определения CO₂ в конце спокойного выдоха в зависимости от выходных сигналов, сформированных детектором 16 состава.

[50] В одном варианте осуществления модуль 42 классификации сопряжения может различать разные типы приспособлений сопряжения, которые не создают герметичного прилегания с дыхательными путями субъекта 12. В качестве неограничивающего примера модуль 42 классификации сопряжения может отличать носовую полую иглу и бесконтактную маску вентиляции. В этом варианте осуществления модуль 44 параметров дыхания может реализовывать разные наборы отношений между одним или несколькими параметрами дыхания и выходными сигналами, сформированными детектором 16 состава и/или детектором 18 давления, которые оптимизированы для различных типов приспособлений сопряжения, которые способен обнаруживать модуль 42 классификации сопряжения.

[51] Модуль 46 аварийной сигнализации конфигурируется для формирования одного или нескольких сигналов тревоги, указывающих дыхательное событие и/или неисправность оборудования. Сигналы тревоги передаются одному или нескольким пользователям через пользовательский интерфейс 22. Дыхательные события и/или неисправности оборудования, побуждающие модуль 46 аварийной сигнализации формировать один или более сигналов тревоги, идентифицируются на основе выходных сигналов, сформированных детектором 16 состава и/или детектором 18 давления. В качестве неограничивающего примера Таблица 1 ниже иллюстрирует способ, по которому сигналы, сформированные детектором 16 состава и детектором 18 давления, можно реализовать для инициирования сигналов тревоги, имеющих отношение к дыхательным событиям и/или неисправностям оборудования в случае, когда приспособлением 28 сопряжения является носовая полая игла.

[52] В качестве дополнительной иллюстрации способа, по которому выходные сигналы детектора 18 давления указывают события для сигналов тревоги, фиг. 6 показывает графики давления и потока в пробозаборной камере в течение двух последовательных вдохов субъекта. При первом вдохе приспособление сопряжения субъекта неправильно устанавливается на субъекте, а при втором вдохе приспособление сопряжения субъекта устанавливается правильно. Как станет понятно из графиков, показанных на фиг. 6, неправильная установка заставляет снижаться величину и/или частоту изменений давления и/или потока в пробозаборной камере. На основе обнаружения, что величина и/или частота изменений давления и/или потока снизилась с уровня, аналогичного показанному на графиках из фиг. 2 либо фиг. 3, до уровня, показанного на фиг. 6, модуль аварийной сигнализации, аналогичный или такой же, как модуль 46 аварийной сигнализации, может сформировать сигнал тревоги, указывающий неисправность оборудования (например, из-за неправильной установки) или дыхательное событие (например, непроходимость).

[53] В одном варианте осуществления процессор 24 реализует результат одного детектора 18 давления в сочетании с любым или всеми результатами модуля 40 идентификации дыхания, модуля 42 классификации сопряжения и модуля 44 параметров дыхания, чтобы управлять насосом 38. Это желательно, если любые части пути между приспособлением 28 сопряжения и измерительной ячейкой 14 являются разъемными. Например, вход 34 измерительной ячейки 14 может отсоединяться от канала 26. Эти результаты детектора 18 давления, модуля 40 идентификации дыхания, модуля 42 классификации сопряжения и/или модуля 44 параметров дыхания могут быть реализованы в качестве входных данных в механизм правил в процессоре 24, в фильтры процессора 24 и/или другие механизмы обработки, сконфигурированные для обнаружения отделения и/или разъединения потока между приспособлением 28 сопряжения и измерительной ячейкой 14.

[54] В одном варианте осуществления процессор 24 управляет насосом 38 для улучшения обнаружений колебаний давления из сигналов детектора 18 давления (например, обнаружение давления может быть надежнее без тяги от насоса 38). В одном варианте осуществления процессор 24 управляет насосом 38 для уменьшения энергии, затраченной насосом 38 во время работы (например, в варианте осуществления с батарейным питанием). Также рассматриваются другие причины для управления насосом 38 в соответствии с выходными сигналами, сформированными детектором 18 давления.

[55] Хотя изобретение подробно описано с целью иллюстрации на основе того, что в настоящее время считается самыми практичными и предпочтительными вариантами осуществления, нужно понимать, что такая детальность служит исключительно для той цели, и изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а наоборот, оно предназначено для охвата модификаций и эквивалентных компоновок, которые входят в сущность и объем прилагаемой формулы изобретения. Например, нужно понимать, что настоящее изобретение предполагает, что по возможности один или более признаков любого варианта осуществления могут объединяться с одним или несколькими признаками любого другого варианта осуществления.

Реферат

Группа изобретений относится к медицине. Способ контроля дыхания субъекта реализуют с помощью устройства для контроля дыхания. При этом принимают газ в измерительную ячейку из канала, который соединен по текучей среде с дыхательными путями субъекта с помощью приспособления сопряжения, которое вставлено в дыхательные пути субъекта. Измерительная ячейка сконфигурирована для выкачивания газа, принятого из канала. Формируют с помощью детектора состава выходные сигналы относительно состава газа, принятого в измерительную ячейку. Формируют с помощью детектора давления выходные сигналы относительно давления в канале. Идентифицируют с помощью процессора дыхание на основе выходных сигналов относительно давления в канале. Определяют с помощью процессора параметр дыхания на основе выходных сигналов относительно состава газа и на основе идентифицированного дыхания. Определяют с помощью процессора тип приспособления сопряжения на основе выходных сигналов детектора давления. Определяют с помощью процессора параметр дыхания на основе выходных сигналов детектора состава и на основе определенного типа приспособления сопряжения. Достигается повышение точности измерения параметра дыхания посредством определения типа приспособления сопряжения, которое вставляется в дыхательные пути субъекта, и последующей коррекции контролируемых параметров дыхания согласно обнаруженному типу приспособления сопряжения. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Формула