呼吸辅助设备和呼吸功能测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于辅助主体的呼吸的设备以及用于测试主体的呼吸功能的系统。
【背景技术】
[0002]存在用于测试主体的呼吸功能的已知呼吸功能测试设备。例如，在日本专利申请公开N0.2007-229101 (下文中被称为“专利公开”)中公开了已知呼吸功能测试设备中的一个。
[0003]该专利公开中公开的呼吸功能测试设备被设计成使用声音在若干测试时间处引导主体进行呼吸(即，吸入空气到主体中和从主体排出空气)以及针对每个测试时间测量被吸入主体中和从主体呼出的空气量。基于在相应测试时间处所测量的空气量，呼吸功能测试设备被设计成测试主体的呼吸功能。
【发明内容】
[0004]呼吸功能的高精度测试使下述情况成为必需:主体的实际呼吸模式(即，喘气模式)应当接近于至少一个预定理想呼吸模式，换言之，至少一个预定参考呼吸模式。呼吸模式例如是基于呼吸(即，喘气)的序列来定义的，更具体地，是基于主体的呼吸时间、呼吸长度、呼吸间隔和/或呼吸量来定义的。
[0005]然而，该专利公开中所公开的声音引导方法可能使主体难以精确与该至少一个预定理想呼吸模式一致地进行喘气。这可能导致下述方面的困难:
(1)高效地引导主体的呼吸；以及
(2)改进针对主体的呼吸功能测试的精度。
[0006]鉴于上面阐述的情形，本公开的一个方面试图提供用于辅助主体的呼吸的设备和用于测试主体的呼吸功能的系统，该设备和该系统中的每一个被设计成解决上面阐述的问题。
[0007]具体地，本公开的可替换方面旨在提供:
1.这样的设备，其中每一个设备能够高效地辅助主体的呼吸；以及
2.这样的系统，其中每一个系统能够改进针对主体的呼吸功能测试的精度。
[0008]根据本公开的第一示例性方面，提供了一种用于根据被定义为参考呼吸的序列的预定参考呼吸模式来辅助主体的呼吸的设备，每一个参考呼吸具有针对主体的参考呼吸量。所述设备包括呼吸获得单元，其在采样时间处根据所述预定参考呼吸模式、基于主体的实际呼吸来获得主体的实际呼吸量。所述设备包括存储单元，其存储针对主体的参考呼吸量随时间的变化。所述设备包括辅助单元，其基于所述实际呼吸量以及所述参考呼吸量的变化来生成指示主体相对于所述预定参考呼吸模式的呼吸状态的视觉辅助信息，并将所述视觉辅助信息提供给主体。
[0009]根据本公开的第二示例性方面，提供了一种用于测试主体的呼吸功能的呼吸功能测试系统。所述呼吸功能测试系统包括呼吸获得单元，其根据预定参考呼吸模式、基于主体的实际呼吸来接连获得主体的实际呼吸量。所述预定参考呼吸模式被定义为参考呼吸的序列，每一个参考呼吸具有针对主体的参考呼吸量。所述呼吸功能测试系统包括存储单元，其存储针对主体的参考呼吸量的变化。所述呼吸功能测试系统包括辅助单元，其基于由所述呼吸获得单元接连获得的实际呼吸量以及所述参考呼吸量的变化来生成指示主体相对于所述预定参考呼吸模式的呼吸状态的视觉辅助信息，并将所述视觉辅助信息提供给主体。所述呼吸功能测试系统包括呼吸功能测试单元，其基于由所述呼吸获得单元接连获得的实际呼吸量来测量指示主体的呼吸功能的至少一个测量项目。
[0010]根据本公开的第三示例性方面，提供了一种根据被定义为参考呼吸的序列的预定参考呼吸模式来辅助主体的呼吸的方法，每一个参考呼吸具有针对主体的参考呼吸量。所述方法包括根据所述预定参考呼吸模式、基于主体的实际呼吸来获得主体的实际呼吸量。所述方法包括存储针对主体的参考呼吸量的变化。所述方法包括基于所述实际呼吸量以及所述参考呼吸量的变化来生成指示主体相对于所述预定参考呼吸模式的呼吸状态的视觉辅助信息。所述方法包括将所述视觉辅助信息提供给主体。
[0011]根据本公开的第一至第三示例性方面中的每一个，主体容易查看由辅助单元提供的视觉辅助信息，从而容易理解其相对于预定参考呼吸模式的呼吸状态。这允许主体容易根据所提供的视觉辅助信息来调整当前实际呼吸量或未来实际呼吸量，以便例如使当前实际呼吸量或未来实际呼吸量接近于预定参考呼吸模式。这导致对主体的呼吸的高效辅助。
[0012]本公开的各种方面可以在可适用的情况下包括和/或排除不同特征和/或优点。另外，本公开的各种方面可以在可适用的情况下组合其他实施例的一个或多个特征。特定实施例的特征和/或优点的描述不应当被理解为限制其他实施例或权利要求。
【附图说明】
[0013]参照附图，本公开的其他方面将根据实施例的以下描述而变得显而易见，在附图中:
图1是示意性地图示了根据本公开的第一实施例的呼吸功能测试系统的功能框的示例的框图；
图2是示意性地图示了图1中所图示的呼吸功能测试系统的外观的示例的透视图；
图3A是示意性地图示了根据第一实施例的适于呼吸量测定法(respiratory)测试的理想呼吸模式的示例的图表；
图3B是示意性地图示了根据第一实施例的适于动态过度充气(hyperinflat1n)测试的理想呼吸模式的示例的图表；
图3C是示意性地图示了根据第一实施例的适于FEV1/FVC测试的理想呼吸模式的示例的图表；
图4A是示意性地图示了根据第一实施例的呼吸模式确定任务的过程的示例的流程图；
图4B是示意性地图示了根据第一实施例的呼吸辅助任务的过程的示例的流程图；
图5A是示意性地图示了根据第一实施例的理想呼吸模式波形的图表；
图5B是示意性地图示了将已绘制的指针的前端相连接的轨迹以及引导指针的图表，该轨迹和引导指针被显示在根据第一实施例的理想呼吸模式波形的图表上； 图6是示意性地图示了根据第一实施例的当图3A中所图示的呼吸量测定法测试被选择为测试项目时呼吸辅助任务的执行结果的图表；
图7是示意性地图示了根据第一实施例的当图3B中所图示的动态过度充气测试被选择为测试项目时呼吸辅助任务的执行结果的图表；
图8是示意性地图示了根据第一实施例的当图9A中所图示的动态肺顺应性测试被选择为测试项目时呼吸辅助任务的执行结果的图表；
图9A是示意性地图示了根据第一实施例的适于动态肺顺应性测试的理想呼吸模式的不例的图表；
图9B是示意性地图示了根据第一实施例的适于动态肺顺应性测试的理想呼吸模式的不例的图表；
图1OA是示意性地图示了根据第一实施例的测试主体的实际呼吸量的进展的示例的图表；
图1OB是示意性地图示了根据第一实施例的在呼吸功能测试的相同测试项目期间测试主体的实际呼吸值的进展的图表；
图1lA是示意性地图示了根据本公开的第二实施例的呼吸辅助任务的过程的示例的流程图；
图1lB是示意性地图示了理想呼吸模式的最高和最低峰值、将已绘制的指针的前端相连接的轨迹、以及引导指针的图表，它们被显示在根据第二实施例的理想呼吸模式波形的图表上；
图12是示意性地图示了根据本公开的第三实施例的呼吸辅助任务的过程的示例的流程图；
图13是示意性地图示了根据第三实施例的具有与实际呼吸量相对应的长度的条、具有与对应理想呼吸量相对应的长度的条以及位于未来理想呼吸量处的引导指针的条形图表;
图14是示意性地图示了根据本公开的第四实施例的呼吸功能测试系统的功能框的示例的框图；
图15是示意性地图示了图14中所图示的呼吸功能测试系统的外观的示例和可通信地耦合到该呼吸功能测试系统的脉冲波传感器的示例的透视图；以及
图16是示意性地图示了根据第三实施例的修改方式的具有与实际呼吸量相对应的圆心角和面积的第一扇形图、具有与理想呼吸量相对应的圆心角和面积的第二扇形图以及位于未来理想呼吸量处的引导指针的视图。
【具体实施方式】
[0014]下文中将参照附图来描述本公开的示例性实施例。在附图中，利用相同的附图标记来标识相同的对应部件。
[0015]第一实施例
图1示意性地图示了根据本公开的第一实施例的呼吸功能测试系统I的功能框的示例，该呼吸功能测试系统I包括呼吸辅助设备。图2示意性地图示了根据第一实施例的呼吸功能测试系统I的外观的示例。
[0016]呼吸功能测试系统I用于基于主体的实际呼吸模式(即，喘气模式)来测试主体的呼吸功能。测试主体的呼吸模式例如是基于呼吸(即,测试主体的喘气)的序列来定义的,更具体地，是基于测试主体的呼吸时间、呼吸长度、呼吸间隔和/或呼吸量来定义的。
[0017]具体地，参照图1，呼吸功能测试系统I被实现在例如计算机设备(诸如个人计算机)中。呼吸功能测试系统I包括时钟单元3、输入单元5、信息输出单元7、控制器9和存储器27。
[0018]时钟单元3可通信地耦合到控制器9，并操作为周期性地或连续地将指示当前时间的时间信号输出到控制器9。
[0019]输入单元5包括一个或多个输入设备，诸如键盘、鼠标、触摸面板和/或各种开关；输入设备可通信地耦合到控制器9。输入单元5允许用户操作该一个或多个输入设备以基于向其中的操作来录入准备好的各种信息项目，并将所录入的各种信息项目发送到控制器9。
[0020]各种信息项目包括例如测试项目，诸如呼吸量测定法测试、动态过度充气测试、FEV1/FVC (即，I秒中的用力呼气量的比率(％))测试、动态肺顺应性测试等等。各种信息项目还包括指示测试主体的个人特性的主体信息，诸如与测试主体有关的种族、性别、年龄、身高、体重、疾病史、既往病历等等。
[0021]信息输出单兀7包括用于显不图像的显不器7A、用于输出声音的扬声器7B和用于产生振动运动的振动器7C。这些设备7A、7B和7C可通信地耦合到控制器9。因此，信息输出单元7能够基于从控制器9发送的信息来执行使用显示器7A对可视信息的输出、使用扬声器7B对可听信息的输出和使用振动器7C对振动信息的输出。
[0022]控制器9被设计为例如微处理器，并可通信地耦合到存储器27和呼吸量传感器101。
[0023]控制器9操作为:
1.根据存储器27中存储的一个或多个程序、使用从时钟设备3、输入单元5和呼吸量传感器101输入的信息来执行各种任务；以及
2.基于所执行的任务、经由信息输出单兀7来执行信息输出操作。
[0024]在第一实施例中，由控制器9可执行的任务包括稍后描述的呼吸模式确定任务和呼吸辅助任务。
[0025]呼吸量传感器101操作为在针对主体每次呼吸的时间单位期间(即，针对主体的呼气和吸气操作的每个集合)测量被吸入到主体中和从主体呼出的空气量。呼吸量传感器101操作为将指示针对主体每次呼吸而测量的量(即，呼吸量)的呼吸信号输出到控制器9。
[0026]通常，呼吸信号被设计为周期波信号，该周期波信号在主体的吸气操作期间增大并在主体的呼气操作期间减小。
[0027]例如，呼吸量传感器101被设置在咬嘴105 (即，主体在嘴中托持的管状构件)中。呼吸量传感器101在时间单位期间针对主体的每次呼吸(B卩，喘气)测量流经由主体(参见图2中的附图标记103)的嘴所托持的咬嘴105的空气量。