对患者进行气体输送的流量感应的制作方法

专利名称：对患者进行气体输送的流量感应的制作方法
技术领域：
本发明涉及确定压力支持系统给患者输送的加压呼吸气流的一个或多 个参数。
背景技术：
用压力支持设备，诸如持续气道正压通气(CPAP)设备对呼吸障碍， 诸如阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)进行治疗是众所周知的。CPAP设备在患 者呼吸循环的整个时期对患者的气道输送流体，以便"撑持"气道，从而 防止其在睡眠时塌陷。此处所用的术语"流体"指代任何气体，包括气体 混合物或颗粒(诸如气雾型药物)悬浮于其中的气体。最常见的，压力支 持系统给患者输送的流体是加压空气。这种CPAP设备的示例是由 Respironics， Inc.of Murrysville， Pa制造的REMsta,系列的CPAP设备。
常规的压力支持设备通常依靠能够对给患者提供的气流的流速、压力 和/或体积进行直接测量的传感器。然而，这类传感器增加了这些设计的成 本，并且这些传感器易受有害操作状况(例如，潮湿、高温、振动等)的 影响。对常规压力支持设备给患者输送的气流参数进行确定的常规技术同 样存在其他缺陷。

发明内容
本发明的一个方面涉及给患者的气道输送加压呼吸气流的压力支持系统。在一个实施例中，所述系统包括压力生成器、扭矩监测器、旋转监测 器以及处理器。所述压力生成器包括叶轮(也称之为推进器)和电机。将 所述电机配置成生成扭矩。将所述叶轮耦合到所述电机，从而将由电机生 成的扭矩的至少一部分提供给电机中的转子，其驱动叶轮旋转穿过呼吸气 体的主体。随着叶轮旋转穿过呼吸气体的主体，所述气体对叶轮施加扭矩， 而叶轮对呼吸气体的主体施加相应的力，所述呼吸气体的主体生成输送给 患者的加压呼吸气流。将所述扭矩监测器配置成确定与电机生成的扭矩有 关的信息。将所述旋转监测器配置成确定与叶轮和/或电机的旋转速度有关 的信息。将所述处理器配置成根据扭矩监测器确定的信息和旋转监测器确 走的信息，确定压力生成器生成的加压呼吸气流的一个或多个参数。加压 呼吸气流的一个或多个参数的确定包括对电机生成的扭矩与呼吸气体主体 对叶轮施加的扭矩之间的一部分差异进行调整。
本发明的另一方面涉及给患者的气道输送加压呼吸气流的方法。在一 个实施例中，所述方法包括用电机驱动叶轮，将所述电机配置成生成扭矩， 将所述叶轮耦合到所述电机，从而将电机生成的至少一部分扭矩提供给电 机中的转子，其驱动叶轮旋转穿过呼吸气体的主体。随着叶轮旋转穿过呼 吸气体的主体，所述气体对叶轮施加扭矩，而叶轮对所述气体施加相应的 力，所述气体生成输送给患者的加压呼吸气流。所述方法进一步包括确定 与电机生成的扭矩有关的信息；确定与叶轮和/或电机的旋转速度有关的信 息；以及根据与电机生成的扭矩有关的信息和与叶轮和/或电机的旋转速度 有关的信息，确定叶轮旋转生成的加压呼吸气流的一个或多个参数。这样 实现加压呼吸气流的一个或多个参数的确定，使其包括对电机生成的扭矩 与呼吸气体主体对叶轮施加的扭矩之间的一部分差异进行调整。
本发明的另一方面涉及给患者的气道输送加压呼吸气流的压力支持系 统。在一个实施例中，所述系统包括压力生成器、扭矩监测器、旋转监测 器以及处理器。所述压力生成器包括叶轮和电机。将所述电机配置成生成 扭矩。将所述叶轮耦合到所述电机，从而将电机生成的至少一部分扭矩提 供给电机中的转子，其驱动叶轮旋转穿过呼吸气体的主体。随着叶轮旋转 穿过呼吸气体的主体，所述气体对叶轮施加扭矩，而叶轮对呼吸气体的主 体施加相应的力，所述呼吸气体的主体生成输送给患者的加压呼吸气流。将所述扭矩监测器配置成确定与电机生成的扭矩有关的信息。将所述旋转 监测器配置成确定与叶轮和/或电机的旋转速度有关的信息。
所述处理器包括扭矩调整模块和流量模块。将所述扭矩调整模块配置 成从所述扭矩监测器接收与电机生成的扭矩有关的信息、对电机生成的扭 矩与呼吸气体主体对叶轮施加的扭矩之间的一部分差异进行确定、以及根 据有关电机生成的扭矩与呼吸气体主体对叶轮施加的扭矩之间的一部分差 异的信息，调整从所述扭矩监测器接收的信息。将所述流量模块配置成根 据与电机生成的扭矩和叶轮和/或电机的旋转速度有关的调整后信息，确定 压力生成器生成的加压呼吸气流的流速。
本发明的另一方面涉及给患者的气道输送加压呼吸气流的压力支持系 统。在本发明的一个实施例中，所述系统包括用电机驱动叶轮的器件，将 所述电机配置成生成扭矩，将所述叶轮耦合到所述电机，从而将电机生成 的至少一部分扭矩提供给电机中的转子，其驱动叶轮旋转穿过呼吸气体的 主体。随着叶轮旋转穿过呼吸气体的主体，所述气体对叶轮施加扭矩，而 叶轮对气体的主体施加相应的力，所述气体生成输送给患者的加压呼吸气 流。所述系统还包括确定与电机生成的扭矩有关的信息的器件；确定与叶
轮和/或电机的旋转速度有关的信息的器件；以及根据与电机生成的扭矩有
关的信息和与叶轮和/或电机的旋转速度有关的信息来确定叶轮旋转生成的 加压呼吸气流的一个或多个参数的器件。这样实现对加压呼吸气流的一个 或多个参数的确定，使其包括对电机生成的扭矩与呼吸气体主体对叶轮施 加的扭矩之间的一部分差异进行调整。
在参考附图对下面的描述和随附权利要求进行理解后(其全部形成本 说明书的一部分)，本发明的这些和其他目的、特征与特点，以及操作方法 和相关结构元件的功能与各部件的组合以及制造的经济性将变得更加显 然，其中相同的参考数字指代各附图中对应的部分。然而，可以清楚地理 解，各附图只是用于描绘和描述的目的，并非拟作为本发明限制的界定。 如说明书和权利要求书中所用的，单数形式的"一"、"一个"和"该"包 括复数指示，除非上下文另有清晰地规定。


图1描绘了根据本发明一个或多个实施例的压力支持系统；
图2描绘了根据本发明一个或多个实施例的流动、电流和速度曲面；
和
图3是流程图，描绘了根据本发明一个或多个实施例的给患者输送加 压呼吸气流的方法。
具体实施例方式
下面参考图1描绘了根据本发明原理的压力支持系统10的一般配置。 将压力支持系统10配置成根据预先确定的患者治疗法则，给患者12提供 加压呼吸气流。为了根据预先确定的患者治疗法则给患者12提供加压呼吸 气流，在无需能够直接测量流量、压力和/或体积的传感器(例如，在常规 压力支持系统中所需要的)的情况下，压力支持系统10能够确定与加压呼 吸气流的流速、压力和/或体积有关的信息。然而应该意识到在一些实施例 中，在无需直接测量任何一个这些参数的情况下，对有关一个或多个这些 参数的信息确定可在同样包括一个或多个直接测量其他这些参数的传感器 的系统中进行。
在一个实施例中，压力支持系统10包括压力生成器14、患者回路16、 处理器18和存储器20。压力生成器14可操作地生成经患者回路16给患者 12输送的加压呼吸气流。 一个或多个监测器(图1中描绘为扭矩监测器22 和旋转监测器24)可监测对压力生成器14操作的各个方面，这将在后面讨 论。根据一个或多个监测器所监测的压力生成器14操作的各个方面，处理 器18确定与加压呼吸气流的流速、压力和/或体积有关的信息。处理器18 利用与加压呼吸气流的流速、压力和/或体积有关的信息来控制压力生成器 14，从而根据预先确定的患者治疗法则，给患者12输送加压呼吸气流。
如箭头A所指示的，压力生成器14从呼吸气源(诸如环境大气或呼吸 气体储藏箱或系统)接收流体(诸如呼吸气体)，并在其出口升高所述气体 的压力。压力生成器14包括电机26和与电机耦合的叶轮28。在示范性实 施例中，叶轮经驱动杆耦合到所述电机。该耦合可以是直接的或间接的(例 如，通过齿轮组件耦合)。本发明还构想将叶轮直接耦合到电机，例如通 形成叶轮与电机内的转子结合或将叶轮固定到电机中的转子上来实现。常常将电机26和叶轮28的组合称之为吹风机。
在操作中，电机26生成扭矩。将叶轮28耦合电机26，从而给叶轮28 提供电机26生成的至少一部分扭矩。这样施加给叶轮28的扭矩驱动叶轮 旋转穿过压力生成器14内部存在的呼吸气体主体。本发明构想叶轮28可 具有多种配置。在美国专利no.6，622，724中公开了适于用在本发明中的一个 叶轮示例，其内容作为参考结合于此。本发明进一步构想所述叶轮可以是 开启或闭合的叶片，并可将其配置成具有扇形结构和/或叶片布置。
随着叶轮28旋转穿过呼吸气体主体，叶轮28对所述呼吸气体(例如， 沿箭头A)施加相应的力，这压縮呼吸气体以生成加压呼吸气流(例如， 由箭头B所指示)。这样，电机对叶轮施加扭矩，用于生成给患者输送的加 压气流。
进一步应该理解的是所述气体(例如，沿叶轮28的各个叶片)对叶轮 28施加扭矩。叶轮所穿过的、由气体给叶轮施加的扭矩与这些事项有关， 诸如(1)沉浸叶轮的介质的流体属性；(2)吹风机出口和/或入口处的流 量和/或压力状况，通常将其称之为"流体负载"；以及(3)吹风机的设计 和结构，诸如叶轮的几何形状(叶片形状、数量、间距、大小等)、叶轮相 对于吹风机的其他部件的旋转方向和吹风机入口和出口的几何形状。流体 属性的示例包括温度、湿度、压力、气体成分、粘度、质量/密度等(即对 叶轮穿过其中的介质属性产生影响的任何事物)。另外，将流体负载"视" 为对叶轮和电机的扭矩。流体负载包括例如在吹风机出口处由患者引入的 压力/流量变化，泄漏中的变化或者对吹风机出口处的压力和流量产生影响 的任何其他事项。要考虑所有这些作用到叶轮/电机上的不同扭矩成分，以 便确定与压力支持系统给患者输送的加压呼吸气流相关的一个或多个参 数，如下面详细地讨论。
电机26可包括A/C电机(例如，包括笼型转子或绕线转子的单相和/ 或多相电感，包括的磁阻、绕场和永磁体的同步机，包括开关磁阻和分节 器的不变磁阻电机等)或D/C电机(例如，无刷电机、空心电机等)。电机 26可由从电源30 (例如，A/C或D/C电源，诸如墙体上的插座、电池等) 引出的电流进行驱动。通过对从电源30提供给电机26的电流量进行控制， 可控制电机26的一个或多个方面的操作。例如，可控制扭矩、旋转速度、旋转加速度和/或电机26的其他操作方面。
在一个实施例中，患者回路16包括将流体(例如加压的呼吸气流)从 压力生成器14的出口带到位于含有压力支持系统10各部件的外罩36上的 外部联结器(通常指代为34)的管路32。在图1中用围绕外罩36内所含 压力支持系统10各部件的虚线示意性描绘外罩36。然而，应该意识到，外 罩36的这种描绘并非拟进行限定。在其他实施例中，在外罩36内可包括 更多或更少的压力支持系统10的部件。另外，可使用多个外罩来容纳所指 示的各部件。患者回路16还包括附着到外罩36的外部联结器34的管路38。 在另一实施例中，患者回路16可选地包括直接连接到压力生成器14并延 伸到如下所述的压力接口设备40中的单个管路。管路38将加压呼吸气流 从外罩36携带给患者12的气道。
处于患者回路16末端的患者接口设备40将患者回路16中的加压呼吸 气流与患者12气道连通。本发明构想患者接口设备40是适于将患者回路 16的末端与患者12的气道连通的任何设备。合适的患者接口设备的示例包 括鼻罩、口罩或吹口、鼻/口罩、鼻管、气管导管、气管插管、头罩或全面 罩。可以理解，所列合适的接口设备并非拟是排他的或穷举的。
由于将患者回路16描绘成单支回路，即它只具有一个将加压呼吸气流 与患者12的气道进行连通的管路，因此它包括从其他别的闭合系统中排放 气体(诸如患者呼出的气体)的排放元件42。该排放气流在图1中用箭头 C来指示。本发明构想将排放元件42设置在患者回路16中、患者接口设 备40上、或者这两个位置处。例如，在授予Rapoport的美国专利 No.Re.35，339中、在授予Serowski等人的美国专利No.5,937，855中、授予 Lang的美国专利No.6，U2，745中以及在授予Gunaratnam等人的、公开的 PCT申请nos.W000/78381和授予Kwod的W098/34665中描述了常规排放 元件的示例。将这些文献的全部内容作为参考结合到本说明书中。
可以理解，可将多种其他部件设置在患者回路16中或与之耦合。例如， 可将细菌过滤器、压力控制阀、流量控制阀、传感器、仪表、压力过滤器、 加湿器和/或加热器设在或附着到患者回路。类似地，在压力生成器14的入 口处可设置其他部件，诸如传感器、消声器和过滤器。
虽然图1中未显示，但本发明还构想提供与主呼吸气流结合的副气流。例如，可将来自任何合适来源的氧气流设置在压力生成器14入口的上游或
压力生成器14的下游(例如，患者回路16中或患者接口设备40处)，以 控制给患者12输送的吸氧分数。
如上面简单提到的， 一个或多个监测器监测压力生成器14操作的一个 或多个方面。在图1所描绘的实施例中， 一个或多个监测器包括扭矩监测 器22和旋转监测器24。扭矩监测器22监测与电机26生成的扭矩有关的信 息。例如，在一个实施例中，与电机26生成的扭矩有关的信息包括与电机 26从电源30引出的电流有关的信息(例如，电机26—个腿上的电流、电 机26两个腿上的电流、电机26三个腿上的电流、通量等)。监测与电机26 从电源30引出的电流有关的信息包括提供表示以预先确定的间隔(例如， 以采样率)引出的电流量的读数。电机26引出的电流量与电机26生成的 扭矩有关。
虽然下面将讨论关于按照与电机26生成的扭矩有关的信息对电机26 引出电流进行监测的本发明的各个方面，但这只是为了便于说明。可以构 想能够对电机26生成扭矩的其他度量进行监测。例如，采用能够对有关力 的信息进行监测的传感器，以提供与电机26生成的扭矩有关的信息。作为 另一个示例，扭矩本身可由设置于电机26内的内置传感器或者由设置的分 离式传感器进行监测，以产生由电机26生成的扭矩读数。
旋转监测器24监测与电机26和/或叶轮28旋转有关的信息。对与电机 26和/或叶轮28的旋转有关的信息进行监测可包括以预先确定的间隔提供 电机26和/或叶轮28的旋转速度读数。应该意识到一个或两个监测器22 和24可能包括或可能不包括集成到压力生成器14中的单独硬件传感器。 例如，在一个实施例中，扭矩监测器22是设置于系统10内的安培计，以 便直接测量供应给电机26的电流，而在另一实施例中将扭矩监测器22集 成到控制供应给电机26的能量的处理器18内的模块中(例如控制模块58)。
处理器18接收与电机26生成的扭矩有关的信息和来自监测器22和24 的电机26和/或叶轮28的旋转信息，并根据该信息确定与给患者12输送的 加压呼吸气流的流量、压力和/或体积有关的信息。处理器18对确定的信息 进行平衡，以便根据一个或多个预先确定的患者治疗法则，对提供加压呼 吸气流的压力生成器14进行控制。如此处所用的，术语"预先确定的患者治疗法则"指代给患者12输送 加压呼吸气流使得一个或多个加压呼吸气流的流量、压力和/或体积根据一 个或多个因素进行改变的法则。这可包括根据患者12的呼吸(例如，根据
患者12的吸气和/或呼气触发改变)、根据预先确定的计时间隔、根据患者 12的身体姿势和/或根据一个或多个其他预先确定的事件或触机改变一个 或多个加压呼吸气流的流量、压力和/或体积。作为另一示例，为了保持流 量、压力和/或体积中的另一个基本恒定(例如，CPAP通气)，可改变一个 或多个加压呼吸气流的流量、压力和/或体积。
在另一种形式中，呼吸治疗疗法(即，患者治疗法则)涉及给患者提 供双水平的正压治疗。在该治疗疗法中，给患者气道输送的流体压力与患 者的呼吸周期一同变化或同步，以便使疗效最佳并使患者感到舒服。在吸 气期间，患者接收气道吸气正压(IPAP)，而在呼气期间，患者接收比IPAP 低的气道呼气正压(EPAP)。提供"双水平"压力支持的压力支持设备的示 例(其中在患者呼气阶段比吸气阶段给患者输送更低的压力)是由 Respironics， Inc. of Pittsburgh, Pennsylvania制造并分销的BiPAP⑧系列的设 备。值得注意的是，双水平的治疗可提供具有多种不同模式的压力波形。 例如，能以传统方波或以更加逼真地模拟健康人类的波形压力或流动波形 的方式输送所述压力。
进一步众所周知地是提供呼吸治疗疗法，其中给患者提供的压力根据 所探测的患者状况(诸如患者是正在打鼾还是正在经历呼吸暂停、呼吸不 足或打鼾)自动进行调整。将该呼吸治疗技术称之为自动滴定类型的压力 支持，因为所述压力支持设备试图对只有必须接受障碍性呼吸治疗的患者 提供压力。根据患者是否打鼾而对输送给患者的压力进行调整的设备示例 是由Respironics， Inc.制造并分销的REMstar 自动设备。
能提出其他模式的对患者提供正压的其他压力支持设备也是熟知的。 例如，成比例辅助通气(PAV )模式的压力支持提供正压疗法，其中给患 者输送的气体压力与患者的呼吸动作一同变化，从而增强患者的舒适感。 均授予Younes的美国专利Nos.5,044，362和5,107,830 (其内容作为参考结 合于此)教导了能够在PAV模式中进行操作的压力支持设备。
成比例气道正压(PPAP)设备根据患者生成的流量给患者输送呼吸气体。美国专利Nos.5，535,738;5,794,615;6，105,575;6，609,517;和6,932,084 (共 同称之为"PPAP专利")(其内容作为参考结合于此)教导了能够在PPAP 模式中进行操作的压力支持设备。根据患者的呼吸流量对输送给患者的压 力进行调整的设备示例是由Respironics， Inc.制造并分销的REMstar Pro， Plus或Auto w他C-FlexTM或Bi-Flex⑧设备。术语"C-Flex"指代提供CPAP
呼吸治疗疗法的设备，其中给患者输送的压力与呼气期间的流量成比例地 降低。术语"Bi-Flex"指代提供双水平呼吸治疗疗法的设备，其中IPAP或 EPAP压力进一步与流量成比例地降低。
同样众所周知的是，可提供这些呼吸疗法的组合。例如，具有C-Flex的 CPAP设备可以是自动滴定的(诸如REMstar Auto withC-Flex )，使得 CPAP压力在治疗期间根据所监测的患者状况而改变。类似地，具有Bi-Flex 的双水平设备可以是自动滴定的(诸如8" ^@八1^0 ^1181^^乂71^)，使得 IPAP和EPAP压力在治疗期间根据所监测的患者状况而改变。在自动滴定 的双水平设备中，IPAP和EPAP之间的差别(将其称之为压力支持(PS)) 可根据自动滴定法则而变化，或者它可依据如何对所述设备进行配置而保 持恒定。
上面所述的是预先确定的患者治疗法则的示例，并可包括CPAP、双水 平通气、C-Flex、 A-Flex、 B-Flex、自动滴定、成比例辅助通气(PAV)或 自动伺服通气及其组合。在一个实施例中，预先确定的患者治疗法则提供 设计成解决呼吸暂停、呼吸不足、气流受限、cheyne-stoke呼吸和/或其他呼 吸现象中的一个或多个的疗法。包括在预先确定的患者治疗法则实施中的 操作可包括泄漏估计、吸气/呼气状态、触发、患者回路压力、泄漏补偿法 则和/或其他操作。
存储器20提供可操作地与处理器18耦合的电子可读存储介质。在图1 中用箭头描绘了这种可操作的耦合。存储器20可包括光学可读存储介质(例 如光盘等)、磁性可读存储介质(例如，磁带、磁性硬盘驱动、软盘驱动等)、 固态存储介质(例如，闪驱等)和/或其他电子可读存储介质。存储器20 可存储软件算法、数据和/或能够使处理器18正确运行的其他信息。
在一个实施例中，系统10包括在处理器18和操作者或患者12之间提 供接口的用户接口44。这能够使信息、数据和/或指令以及任何其他通讯事项(共同称之为"数据")在用户和处理器18之间进行通讯。该数据可通
过图1中箭头所描绘的可操作通讯链路从用户接口 44向处理器18进行通 讯。适于包括在接口44中的常规输入设备的示例包括按键、按钮、开关或 键盘。适于包括在接口44中的常规输出设备的示例包括显示器、光或其他
可视标记或基于声音的设备，诸如扬声器。
可以理解本发明也可构想其他通讯技术(硬连线或无线)作为接口 44。
例如，本发明构想提供智能卡终端，其能够将数据从所述智能卡加载到处 理器18中或从处理器18加载到智能卡上。其他合适用于压力支持系统10 的示范性接口设备和技术包括但不限于RS-232端口 、 CD读取器/书写器、 DVD读取器/书写器、RF链路和IR链路、(电话、有线或其他设备的)调 制解调器。总之，本发明构想用于提供、接收或与处理器18交互数据的任 何技术作为接口44。
回到处理器18，应该意识到，虽然图1中将处理器18显示为一个实体， 但这只是为了便于说明。在一些实施中，处理器18可包括多个处理单元。 这些处理单元可以是物理上位于同一设备内(例如，位于系统10的外罩36 内)，或者处理器18可代表协同操作的多个设备的处理性能。在实施多个 设备的情形中，在各设备之间形成可操作通讯链路，从而在其之间进行通 讯和协作。例如，在一些实施例中，处理器18可包括相对于系统10的其 他部件(例如主计算机)而言处于外部的一个或多个处理器、全部包括于 系统10的一个或多个部件中的一个或多个处理器(例如，全部包括在外罩 36内的一个或多个处理器，等)或者两者。在一些情况中，相对于系统IO 内的其他部件而言处于外部的各处理器给和系统10内的各部件集成在一起 的各处理器提供剩余的处理，和/或(各)外部处理器可提供额外的处理， 以确定与系统10的操作和/或给患者12输送的加压呼吸气流有关的附加信
如图1所示，在一个实施例中处理器18包括扭矩调整模块46、流量模 块50、压力模块52、体积模块54、治疗模块56和控制模块58。模块46、 50、 52、 54、 56和/或58能够以软件、硬件、固件、 一些软件、硬件和/或 固件的组合来实施，以及/或以其他方式实施。应该意识到虽然在图1中将 模块46、 50、 52、 54、 56和/或58描绘成共同位于一个处理单元内，但是在处理器18包括多个处理单元的不同的实施中，模块46、 50、 52、 54、 56 和/或58可能在距其他模块很远的地方定位，并且模块46、 50、 52、 54、 56和/或58之间可操作的通讯经一个或多个通讯链路而实现。这种通讯链 路可以是无线的或硬连线的。
扭矩调整模块46对与扭矩监测器22提供的、由电机26生成的扭矩有 关的信息进行调整。例如，在一个实施例中，扭矩调整模块46对扭矩监测 器22提供的、由电机26引出的电流读数进行调整。如上面提到的，电机 26引出的电流量与电机26生成的扭矩有关。这种关系可表示为
T=KT*I， (1)
其中T代表电机26生成的扭矩，KT与电机扭矩感应常数有关，而I 代表电机26从电源30引出的电流。可对公式(1)中表达的关系进行平衡 以便根据电机26引出的总电流，确定电机26生成的扭矩总量。然而，加 压呼吸气流的各个参数(例如，流速、压力、体积等)并非(根据电机26 生成的总扭矩)相似地进行确定，因为并非电机26生成的所有扭矩都传送 给叶轮28和/或加压呼吸气流。由扭矩调整模块46进行的对电流读数和/ 或与电机26生成的扭矩有关的其他度量进行的调整，能够从扭矩监测器22 提供的信息中增强一个或多个加压呼吸气流参数的确定。
随着驱动电机26以旋转叶轮28，电机26生成的扭矩等于电机26/叶轮 28系统受到的反作用力之和。这可大体表达如下
T电机-T流动+T风力修正+丁摩擦+T加速度+丁其它， (2 )
其中T电机代表电机26生成的总扭矩，T流动代表随着叶轮28旋转穿过 所述气体，由呼吸气流对叶轮28所施加扭矩(例如，与对所述气体进行加 压的压迫力相对应)，T风力修正代表电机26由于电机26内整体产生的风力修 正而经历的扭矩，T 擦代表电机26/叶轮28系统中由于摩擦/静摩擦而损耗 的扭矩，T加速度代表用于改变叶轮28的旋转速度的扭矩(例如，由于惯性)， 而T ^代表被电机26/叶轮28系统所经历的一个或多个其他扭转所损耗的 扭矩。例如，T郞包括作用于叶轮28上的扭矩，诸如(1)叶轮浸没其中 的介质的流体属性；和(2)吹风机的设计或配置。
由于电机26生成的扭矩(T电机)与电机26从电源30引出的电流(I电 机)之间的关系(公式(1)所描绘的)，并且根据公式(2)，电机26从电源30引出的电流(I总量)可分解成与电机26生成的总扭矩(T电机)的各个
部分相对应的各个部分。这可描绘如下
I总量=1流动+I风力修正+I摩擦+I加速度+I其它， (3)
其中I总s代表电机26引出的总电流，I流动代表电机26为生成T流动部分 而引出的电流，I风力修正代表电机26为生成等于且与T风力修正反向的扭矩而引 出的电流，I摩擦代表电机26为生成等于且与T摩擦反向的扭矩而弓1出的电流， I加速度代表电机26为生成等于且与T加速度反向的扭矩而引出的电流，而I其它 代表电机26为生成等于且与T ^反向的扭矩而弓I出的电流。
为了便于从反映电机26生成总扭矩(例如，在一个实施例中的I总量) 的扭矩监测器22所提供的信息中增强由电机26通过叶轮28的旋转所生成 的加压呼吸气流的流速、压力和/或体积测量的确定，扭矩调整模块46调整 所述信息，使得所调整的信息更精确地对应呼吸气体对所述叶轮施加的扭 矩。例如，在扭矩监测器22提供与电机26引出电流有关的信息的一个实 施例中，调整后的电流测量将更真实地反应与扭矩成分(或T流动)相对应 的电流成分(该电流成分在公式(3)中表示为I流动)，所述扭矩成分与叶轮 28的旋转造成加压呼吸气流的压縮相关联。使用公式(1)中描绘的电流和 扭矩之间的关系，依据I,将T,表达如下
T流动=1^1"*1流动 (4) 在调整扭矩监测器22提供的(I腫的)电流读数以便与I流动更加一致 的过程中，扭矩调整模块46确定一个或多个电机26引出的电流成分，所 述成分与电机26生成的总扭矩量(T *机)和呼吸气体对叶轮28施加的扭矩 (T流动)之间的至少一部分差异相对应。例如，这些电流成分可包括I风力修 正、I摩擦、I加速度等。然后扭矩调整模块46通过去除己经确定的多余电流成分 (例如，通过从I总量中减去I风力修正、1 擦和/或1加速度)来调整扭矩监测器22 提供的I.M的读数。
同样应该意识到，由于电机26/叶轮28运动的旋转属性，用于改变叶 轮28旋转速度的电机26生成的扭矩(T力魄s)可表达如下 T加速度Jn^a， (5) 其中Jm是电机26/叶轮28系统的惯性力矩；而a代表在叶轮28旋转速 度的增加或减少期间电机26/叶轮28系统的角加速度。类似地，对公式(l)中描绘的关系进行平衡，T加速度可书写成
丁加速度-Kt承I加速度 (6) 组合公式5和6能够将I ^Es依据电机26/叶轮28系统的角加速度(oc) 书写成如下
I加速度Jm/kt氺(x (7)
扭矩调整模块46对a与I加速度之间的关系进行平衡，以便从a的测量或 估计中确定I加速度。例如，在一个实施例中，(例如，经由制造时的校准、编 程等)KT和Jm是己知的，并且扭矩调整模块46可根据公式(7)基于所测 量的或所估计的a来确定I加舰。在另一实施例中，对于多个不同的a，可先 验地确定作为a函数的I ^s，并将结果保存在可由扭矩调整模块46访问的 査询表中，从而根据所测量的或所估计的a来确定I力^度。
在一个实施例中，并非直接测量a。相反，在如图l所示的实施例中， 系统10只包括叶轮28的旋转速度监测器，而不包括它的旋转加速度监测 器。这并非拟进行限定，因为一些实施例包括直接监测叶轮28的旋转加速 度并将叶轮28的旋转加速度读数(例如以预先确定的时间间隔)提供给扭 矩调整模块46的旋转加速度监测器。然而，在不直接测量叶轮28旋转加 速度的实施例中，根据旋转监测器24提供的叶轮28的旋转速度读数，扭 矩调整模块46可确定叶轮28的瞬时cc的近似值或估计。例如，旋转监测器 24提供的两个旋转速度读数(例如两个最新的读数)间的差异可用作a的测 量结果(例如，cot-rcot"a，其中C0t代表时间t时的旋转速度，而(Ow代表实 际t-l时的旋转速度)。在一些情形中，连同两次读数之间的时间间隔(例
如，提供这种测量结果的采样周期(T)(例如，一同使用这
一差异。在一个实施例中，对根据旋转速度时间上最近的读数对进行的两 次或多次a的测量取平均，以确定叶轮28的a的代表值。在一个实施例中， 确定a的闭环估计包括将电机26/叶轮28的旋转速度与a估计的时间积分相 比较(例如，根据上述其中一种方法实施)以便进一步完善a的估计。
在一个实施例中，假设T风力修正和T摩擦(以及对应的电流成分I风力修正和I 摩擦)可以忽略不计，并且扭矩调整模块46确定I加舰(例如，如上所述)，
或扭矩度量的其他一些对应成分，并相应地调整IfiS，或扭矩度量的其他一
些对应成分。然而，应该意识到，该实施例并非拟进行限定，而在其他实
施例中，可类似地确定或调整lM力^E和I自的一个或两个，或者扭矩度量的其他一些对应成分。例如，为了调整I加速度，扭矩调整模块46从总电流(在 扭矩监测器22提供的对应读数中指代为I ^歪)中减去由扭矩调整模块46为 I加速度确定的值。所述调整能够使扭矩调整模块46提供和电机26引出的、 与叶轮28提供给加压呼吸气流的压縮力相对应的电流成分(I流s)近似相 等的调整后的电流。
从公式(5)中应该意识到，由于叶轮28的a降低，T加速度和由扭矩调 整模块46对T柳进行的对应调整同样将变得更小。因此，在电机26以基 本恒定的速度驱动叶轮28的期间，扭矩调整模块46对加压呼吸气流的流 速、压力和/或体积的确定施加的影响将相对变小。然而，当叶轮28的速度 改变时，扭矩调整模块46进行的调整将变得更大，并将显著增强系统10 的加压呼吸气流流速、压力和/或体积的确定精度。
将流量模块50配置成确定由叶轮28的旋转所生成的加压呼吸气流的 流速。流量模块50根据呼吸气流的流速是叶轮28旋转速度以及叶轮28对 气体施加压縮力(例如与T缝对应的叶轮28给气体施加的力)的函数的原 理，确定所述流速。在一个实施例中，流量模块50平衡T流s与I流量(上面 公式(1)中所述)以及旋转监测器24提供的旋转速度测量结果之间的关 系，以便根据旋转速度的测量结果和电流调整模块46提供的、由电机26 从电源30引出的电流的调整后测量结果(例如I缝的确定)来确定加压呼 吸气流的流速。
例如，流量模块50包括先验预先确定的电流、速度和流变曲线的代表， 所述流变曲线作为叶轮28的旋转速度测量结果和所调整的电流测量结果 (例如，1^的确定)的函数返回加压呼吸气流的流速。所述电流、速度和 流变曲线的代表包括査询表，所述査询表包括来自预先确定的曲线、预先 确定的曲线的数学模型和/或三个可变函数或曲线的其他代表的值。作为示 例，图2描绘了电流、速度和流变曲线。
回到图1，将压力模块52配置成确定由叶轮28的旋转所生成的加压呼 吸气流的压力。在一个实施例中，压力模块52根据(例如，由流量模块50 所确定的)所述气体的流速来确定呼吸气流的压力。在根据所述气体的流 速确定呼吸气流的压力中，压力模块52考虑患者回路16的多个变量。压 力模块52所考虑的患者回路16的变量包括一个或多个回路横截面、回路路径长度、患者回路16中幵孔的几何结构(例如，大小、形状等)、开孔
在患者回路16上的位置、患者接口设备40的一个或多个方面，以及/或其 他患者回路16的变量。应该意识到，如此处关于系统10所描述的，首先 确定加压呼吸气流的流速，然后根据该流速确定呼吸气流的压力并非是拟 进行限定。在一些实施例中，压力模块52使用预先确定的曲线(例如，如 上关于流量模块50使用预先确定的流量、速度和电流曲线所述)，从叶轮 28的旋转速度测量结果和调整后的电机26生成的扭矩测量结果(或相关度 量)，直接确定呼吸气流的压力。
将体积模块54配置成确定叶轮28的旋转所生成的加压呼吸气流的体 积测量。在一个实施例中，体积模块54根据所述气体的流速(例如由流量 模块50所确定的)，确定呼吸气流的体积测量。然而，应该意识到，如此 处关于系统10所描述的，首先确定加压呼吸气流的流速，然后根据该流速 确定呼吸气流的体积测量并非是拟进行限定。在一些实施例中，体积模块 54使用预先确定的曲线(例如，如上关于流量模块50使用预先确定的流量、 速度和电流曲线所述)，从叶轮28的旋转速度测量结果和调整后的电机26 生成的扭矩测量结果(或相关度量)，直接确定呼吸气流的体积测量结果。
治疗模块56分析由一个或多个流量模块50、压力模块52和/或体积模 块54确定的加压呼吸气流的各个参数，以便根据预先确定的患者治疗法则， 确保给患者12提供的呼吸气流。为了执行这一功能，治疗模块56可分析 相关(各)参数，以确定与患者12呼吸有关的信息(例如，患者吸气和/ 或呼气的开始和/或结束、呼吸活动、呼吸计时、与患者12呼吸有关的其他 信息等)和/或将一个或多个测量参数的当前水平与一个或多个测量参数的 理想水平相比较。根据这些和其他分析，治疗模块56确定应该进行的调整， 以便确保以恰当的方式输送呼吸气流。例如，治疗模块58可根据患者12 的呼吸模式、患者12的身体姿势和/或其他现象，动态确定应该增加或减少 气流的流速和/或压力。
如上所述，预先确定的患者治疗法则可包括CPAP、双水平、C-Flex、 A-Flex、 bi-Flex、自动滴定、成比例气道正压辅助通气治疗或自动伺服通气。 在一个实施例中，预先确定的患者治疗法则提供设计成解决呼吸暂停、呼 吸不足、气流受限、Cheyne-Stokes呼吸和/或其他呼吸现象中一个或多个的疗法。包括在治疗模块56所实施的预先确定的患者治疗法则的操作可包括 泄漏估计、吸气/呼气状态、触发、患者回路压力、泄漏补偿法则和/或其他 操作。
控制模块58控制压力生成器14，以便根据预先确定的患者治疗法则给 患者12提供加压的呼吸气流。在一个实施例中，这包括控制压力生成器14， 以便对从治疗模块56传达给控制模块58的、加压呼吸气流的流速、压力 和/或体积进行调整(例如，如上所确定的)。控制模块58控制压力生成器 14，以便通过例如控制电机26生成的扭矩量来增大或降低叶轮28的旋转 速度，从而提供呼吸气流的流速、压力和/或体积中的适当的增大或降低。
叶轮28旋转速度中的这些增大或降低产生了扭矩调整模块46进行的 调整在确定呼吸气流的一个或多个参数中(由于上述原因)变得非常重要 的时期。在不包括扭矩调整模块46功能的压力支持系统中，在这些时期压 力生成器一个或多个部件经历的惯性会妨碍这些系统精确确定一个或多个 气流参数，直到叶轮28的旋转速度"稳定"到相对恒定的速度。这会在这 些系统中造成滞后，阻碍预先确定的患者治疗法则的实施。
图3包括流程图，描绘了根据本发明的一个实施例的给患者气道输送 加压呼吸气流的方法60。应该意识到，虽然在关于由系统10各部件(例如， 图1中描绘并如上所述)执行的方法60的各种操作下进行了具体的介绍， 但这只是为了便于描述。在其他实施例中，可采用除系统10以外的其他系 统来执行方法60的一些或所有操作。
方法60包括操作62，其中电机生成驱动叶轮旋转穿过呼吸气体主体的 扭矩。随着叶轮旋转穿过呼吸气体的主体，所述气体对叶轮施加扭矩，而 叶轮对呼吸气体的主体施加相应的压縮力，生成给患者输送的加压呼吸气 流。电机由从电源引出的电流进行驱动。在一个实施例中，电机可包括类 似于电机26 (例如，图1中描绘并如上所述)的电机，而叶轮可包括类似 于叶轮28 (例如，图l中描绘并如上所述)的叶轮。
在操作64中，确定与电机/叶轮系统的旋转速度有关的信息。这可包括 提供电机/叶轮系统的旋转速度的周期性读数。在一个实施例中，操作64 可由类似于旋转监测器24 (例如，图1中描绘并如上所述)的旋转监测器 来运行。在操作66中，确定与电机生成的扭矩有关的信息。这可包括提供指示 电机生成的扭矩量的一个或多个度量(例如，电流、通量、力、扭矩等) 的周期性读数。值得注意的是，测量通量包括测量电机内或电机外的绕组 通量和/或磁通量。如果电流是所监测的度量，则可以理解，电流能以多种 方式的任意其中一种进行监测，诸如基于流电或通量的电流测量技术。在
一个实施例中，操作66可由类似于扭矩监测器22 (例如，图1中描绘并如 上所述)的扭矩监测器进行实施。
在操作68中，对指示电机生成扭矩的读数进行调整以说明电机生成的 扭矩与呼吸气流施加给叶轮的扭矩之间的至少一部分差异。该差异可包括 以下差异中的一种或多种由电机/叶轮系统中的摩擦造成的一部分差异、 由风力修正引起的一部分差异、由叶轮旋转速度的加速和/或减速引起的一 部分差异，以及/或者由电机/叶轮系统经历的其他扭矩造成的一部分差异。 在一个实施例中，操作68包括(i)确定与电机生成的扭矩和呼吸气体主体 施加给叶轮的扭矩之间至少一部分差异有关的信息成分，和(ii)通过从与 电机生成扭矩总量有关的信息中减去与电机生成的扭矩和呼吸气体主体施 加给叶轮的扭矩之间的一部分差异相关的确定的信息成分，调整与电机生 成的扭矩总量有关的信息读数。在一个实施例中，操作68由类似于扭矩调 整模块46 (例如，图1中描绘并如上所述)的扭矩调整模块来运行。
在操作70中，根据有关操作68中确定的调整后扭矩信息，确定加压 呼吸气流的一个或多个参数。因此，在操作70中确定的一个或多个加压呼 吸气流的参数反映了对电机生成的扭矩与呼吸气体主体施加给叶轮的扭矩 之间至少一部分差异进行调整。在一个实施例中，操作70包括根据与电机 生成扭矩有关的调整后信息和与叶轮的旋转速度有关的信息(例如，由操 作64提供)，确定加压呼吸气流的流速、压力和/或体积中一个或多个。在 一个实施例中，操作70由类似于流量模块50、压力模块52和/或体积模块 54 (例如，图1中描绘并如上所述)的流量模块、压力模块和/或体积模块 中的一个或多个来执行。
根据在操作70中确定的一个或多个加压呼吸气流的参数，可根据预先 确定的患者治疗法则输送加压呼吸气流。例如，在操作72中，根据预先确 定的患者治疗法则确定对一个或多个加压呼吸气流的参数的调整，并在操作74中，确定对电机/叶轮系统的一个或多个方面(例如，扭矩、旋转速度
等)进行的调整以提供操作72中确定的调整。然后在操作62中执行操作 74所确定的对一个或多个方面的电机/叶轮系统操作的调整。在一个实施例 中，操作72和74分别可由分别类似于治疗模块56和控制模块58 (例如，
图1中描绘并如上所述)的治疗模块和控制模块来执行。
以上关于旋转电机描述了本发明。可以理解，本发明同样可应用线性 电机。在这种情形中，将扭矩表示为力，而本发明的所有其他方面可适用 于线性电机中。此外，术语"叶轮"拟包括适于移动流体的任何结构，不 论是旋转的、线性的或是其他结构。
虽然为了便于描述，根据当前认为是最实际且最优选的实施例己经详 细描述了本发明，但是可以理解，这些细节只是用来说明公开的实施例并 且本发明并不限于所公开的各实施例，相反，本发明拟覆盖随附权利要求 的精神和范围内的多种修改和等同布置。例如，可以理解，在尽可能的程 度上本发明构想，任何实施例的一个或多个特征可与任何其他实施例的一 个或多个特征进行组合。
权利要求
1、一种给患者的气道输送加压呼吸气流的压力支持系统(10)，所述系统包括压力生成器(14)，其包括叶轮(28)和电机(26)，将所述电机配置成生成扭矩，将所述叶轮耦合到所述电机，使得将所述电机生成的至少一部分所述扭矩提供给所述叶轮，以驱动所述叶轮旋转穿过呼吸气体的主体，其中，随着所述叶轮旋转穿过所述呼吸气体的主体，所述气体对所述叶轮施加扭矩，而所述叶轮对所述呼吸气体的主体施加相应的力，所述呼吸气体的主体生成给患者输送的加压呼吸气流；扭矩监测器(22)，将其配置成确定与所述电机生成的所述扭矩有关的信息；旋转监测器(24)，将其配置成确定与所述叶轮和/或所述电机的旋转速度有关的信息；和处理器(18)，将其配置成根据所述扭矩监测器确定的信息和所述旋转监测器确定的信息，确定所述压力生成器生成的所述加压呼吸气流的一个或多个参数，其中，对所述加压呼吸气流的所述一个或多个参数的所述确定包括对所述电机生成的所述扭矩与所述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分差异进行调整。
2、如权利要求1所述的压力支持系统，其中，对所述电机生成的所述所述差异进行调整包括由风力修正引起的至少一部分所述差异、由摩擦引 起的一部分所述差异、或由所述叶轮的所述旋转速度的一次或多次变化引 起的一部分所述差异中的一种或多种。
3、如权利要求1所述的压力支持系统，其中，所述加压呼吸气流的所 述一个或多个参数包括所述加压呼吸气流的压力、流速或体积中的一个或 多个。
4、 如权利要求1所述的压力支持系统，其中，所述电机引出一电流量以生成扭矩，并且其中，与所述电机生成的所述扭矩有关的信息包括与所 述电机引出的所述电流量有关的信息。
5、 如权利要求1所述的压力支持系统，其中，将所述处理器配置成通过如下步骤对所述呼吸气流的所述一个或多个参数的确定进行调整(a) 确定与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体对所述叶 轮施加的所述扭矩之间的至少一部分所述差异有关的信息，(b) 根据所确定的与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体 对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分所述差异有关的信息，调整 与所述电机生成扭矩总量有关的信息，和(c) 根据与所述电机生成的所述扭矩有关的调整后信息和与所述叶轮 和/或所述电机的所述旋转速度有关的信息，确定所述压力生成器生成的所 述加压呼吸气流的所述一个或多个参数。
6、 如权利要求5所述的压力支持系统，其中，将所述处理器配置成确 定与所述叶轮和/或所述电机的所述旋转速度变化率有关的信息，并且其中， 根据所确定的与所述叶轮和/或所述电机的所述旋转速度变化率有关的信 息，由所述处理器确定与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体 对所述叶轮施加的所述扭矩之间的差异有关的信息。
7、 如权利要求1所述的压力支持系统，其中，将所述处理器配置成实 施对所述加压呼吸气流的所述一个或多个参数的确定，以控制所述压力生 成器来根据预先确定的患者治疗法则给所述患者提供所述加压呼吸气流。
8、 如权利要求7所述的压力支持系统，其中，所述预先确定的患者治 疗法则包括CPAP、 C-flex、 bi-flex、 A-flex、双水平、自动滴定、自动伺服 通气或成比例气道正压辅助通气治疗中的一个或多个。
9、 如权利要求7所述的压力支持系统，其中，所述预先确定的患者治疗法则包括对呼吸暂停、呼吸不足、气流受限或Cheyne-Stokes呼吸中的一 种或多种的疗法。
10、 如权利要求7所述的压力支持系统，其中，根据预先确定的患者 治疗控制所述压力生成器给所述患者提供所述加压呼吸气流包括实施泄漏 估计、吸气/呼气状态、触发、患者回路压力或泄漏补偿法则中的一个或多 个。
11、 一种给患者的气道输送加压呼吸气流的方法，所述方法包括用电机(26)驱动叶轮(28)，将所述电机配置成生成扭矩，将所述叶 轮耦合到所述电机，使得将所述电机生成的至少一部分所述扭矩提供给所 述叶轮，以驱动所述叶轮旋转穿过呼吸气体的主体，其中，随着所述叶轮 旋转穿过所述呼吸气体的主体，所述气体对所述叶轮施加扭矩，而所述叶 轮对所述气体施加相应的力，所述气体生成给患者输送的加压呼吸气流； 确定与所述电机生成的所述扭矩有关的信息； 确定与所述叶轮和/或所述电机的旋转速度有关的信息；和 根据与所述电机生成的所述扭矩有关的信息和与所述叶轮和/或所述电 机的所述旋转速度有关的信息，确定由所述叶轮的所述旋转生成的所述加 压呼吸气流的一个或多个参数，其中，这样对所述加压呼吸气流的所述一 个或多个参数进行确定，使其包括对所述电机生成的所述扭矩与所述呼吸 气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分差异进行调整。
12、 如权利要求ll所述的方法，其中，对所述电机生成的所述扭矩与 所述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分所述差 异进行气体调整包括由风力修正引起的至少一部分差异、由摩擦引起的至 少一部分所述差异、或由所述叶轮和/或所述电机的所述旋转速度的一次或 多次变化引起的至少一部分所述差异中的一种或多种。
13、 如权利要求ll所述的方法，其中，所述加压呼吸气流的所述一个 或多个参数包括所述加压呼吸气流的流速、压力或体积中的一个或多个。
14、 如权利要求ll所述的方法，其中，所述电机引出一电流量以生成扭矩，并且其中，与所述电机生成的所述扭矩有关的信息包括与所述电机 引出的所述电流量有关的信息。
15、 如权利要求ll所述的方法，其中，确定所述加压呼吸气流的所述 一个或多个参数，使其反映对由所述电机提供给所述叶轮的力的量进行的 调整，所述力不从所述叶轮向所述加压呼吸气流转移从而对所述气体加压，这包括确定与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分所述差异有关的信息；根据所确定的与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体对所 述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分所述差异有关的信息，调整与所 述电机生成的所述扭矩总量有关的信息；和根据与所述电机的所述扭矩有关的调整后信息和与所述叶轮和/或所述 电机的所述旋转速度有关的信息，确定所述压力生成器生成的所述呼吸气 流的所述一个或多个参数。
16、 如权利要求15所述的方法，还包括确定与所述叶轮和/或所述电机 的所述旋转速度变化率有关的信息，其中，根据所确定的与所述叶轮和/或 所述电机的所述旋转速度变化率有关的信息，确定与所述电机生成的所述 扭矩和所述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分 所述差异有关的信息。
17、 如权利要求ll所述的方法，还包括控制所述电机以根据预先确定 的患者治疗法则给所述患者提供所述加压呼吸气流。
18、 如权利要求17所述的方法，其中，所述预先确定的患者治疗法则 包括CPAP、 C-flex、 bi-flex、 a-flex、双水平、自动滴定、成比例气道正压 辅助通气治疗或自动伺服通气中的一个或多个。
19、 如权利要求17所述的方法，其中，所述预先确定的患者治疗法则 包括对呼吸暂停、呼吸不足、气流受限或Cheyne-Stokes呼吸中的一种或多 种的疗法。
20、 如权利要求17所述的方法，其中，根据预先确定的患者治疗控制 所述压力生成器给所述患者提供所述加压呼吸气流包括实施泄漏估计、吸 气/呼气状态、触发、患者回路压力或泄漏补偿法则中的一个或多个。
21、 一种给患者的气道输送加压呼吸气流的压力支持系统(10)，所述 系统包括压力生成器(14)，其包括叶轮(28)和电机(26)，将所述电机配置 成生成扭矩，将所述叶轮耦合到所述电机，使得将所述电机生成的至少一 部分所述扭矩提供给所述叶轮，以驱动所述叶轮旋转穿过气体的主体，其 中，随着所述叶轮旋转穿过所述呼吸气体的主体，所述气体对所述叶轮施 加扭矩，而所述叶轮对所述呼吸气体的主体施加相应的力，所述呼吸气体 的主体生成给患者输送的加压呼吸气流；扭矩监测器(22)，将其配置成确定与所述电机生成的所述扭矩有关的"(曰息5旋转监测器(24)，将其配置成确定与所述叶轮和/或所述电机的旋转速 度有关的信息；处理器(18)，其包括扭矩调整模块(46)，将其配置成从所述扭矩监测器接收与所述电 机生成的所述扭矩有关的信息、对与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸 气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分差异有关的信息 进行确定、以及根据与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体对 所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分差异有关的信息，调整从所述 扭矩监测器接收的信息；和流量模块(50)，将其配置成根据与所述电机生成的所述扭矩和所 述叶轮和/或所述电机的所述旋转速度有关的调整后信息来确定所述压力生成器生成的所述加压呼吸气流的流速。
22、 如权利要求21所述的压力支持系统，其中，对所述电机生成的所 述扭矩与所述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部 分所述差异进行调整包括由风力修正引起的至少一部分所述差异、由摩擦 引起的至少一部分所述差异、或由所述叶轮和/或所述电机的所述旋转速度 的一次或多次变化引起的至少一部分所述差异中的一种或多种。
23、 如权利要求21所述的压力支持系统，其中，所述电机引出一电流 量以生成扭矩，并且其中，与所述电机生成的所述扭矩有关的信息包括与 所述电机弓I出的所述电流量有关的信息。
24、 如权利要求21所述的压力支持系统，其中，所述扭矩调整模块根 据所述叶轮和/或所述电机的所述旋转速度变化率，确定所述电机生成的所 述扭矩与所述呼吸气体的主体给所述叶轮施加的所述扭矩之间的所述至少 一部分差异。
25、 如权利要求21所述的压力支持系统，其中，所述处理器还包括控 制模块(58)，将其配置成对所述压力生成器的一个或多个操作方面进行控 制，从而根据预先确定的患者治疗法则，给所述患者输送所述加压呼吸气 流。
26、 如权利要求25所述的压力支持系统，其中，所述预先确定患者治 疗法则包括CPAP、 C-flex、 A-flex、 bi-flex、双水平、自动滴定、成比例气 道正压辅助通气治疗或自动伺服通气中的一个或多个。
27、 如权利要求25所述的压力支持系统，其中，所述预先确定的患者 治疗法则包括对呼吸暂停、呼吸不足、气流受限或Cheyne-Stokes呼吸中的一种或多种的疗法。
28、 如权利要求25所述的压力支持系统，其中，根据预先确定的患者 治疗控制所述压力生成器给所述患者提供所述加压呼吸气流包括实施泄漏 估计、吸气/呼气状态、触发、患者回路压力或泄漏补偿法则中的一个或多 个。
29、 给患者的气道输送加压呼吸气流的压力支持系统(10)，所述系统包括用电机(26)驱动叶轮(28)的器件，将所述电机配置成生成扭矩， 将所述叶轮耦合到所述电机，使得将所述电机生成的至少一部分所述扭矩 提供给所述叶轮，以驱动所述叶轮旋转穿过呼吸气体的主体，其中，随着 所述叶轮旋转穿过所述呼吸气体的主体，所述气体对所述叶轮施加扭矩， 而所述叶轮对所述气体施加相应的力，所述气体生成给患者输送的加压呼 吸气流；确定与所述电机生成的所述扭矩有关的信息的器件； 确定与所述叶轮和/或所述电机的旋转速度有关的信息的器件； 根据与所述电机生成的所述扭矩有关的信息和与所述叶轮和/或所述电 机的所述旋转速度有关的信息，确定由所述叶轮的所述旋转生成的所述加 压呼吸气流的一个或多个参数的器件，其中，这样对所述加压呼吸气流的 所述一个或多个参数进行确定，使其包括对所述电机生成的所述扭矩与所 述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分差异进行 调整。
30、 如权利要求29所述的系统，其中，对所述电机生成的所述扭矩与 所述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分所述差 异进行气体调整包括由风力修正引起的至少一部分差异、由摩擦引起的至 少一部分所述差异、或由所述叶轮和/或所述电机的所述旋转速度的一次或 多次变化引起的至少一部分所述差异中的一种或多种。
31、 如权利要求29所述的系统，其中，所述加压呼吸气流的所述一个 或多个参数包括所述加压呼吸气流的流速、压力或体积中一个或多个。
32、 如权利要求29所述的系统，其中，所述电机引出一电流量以生成 扭矩，并且其中，与所述电机生成的所述扭矩有关的信息包括与所述电机 弓I出的所述电流量有关的信息。
33、 如权利要求29所述的系统，其中，确定所述加压呼吸气流的所述 一个或多个参数，使其反映对由所述电机提供给所述叶轮的力的量进行的 调整，所述力不从所述叶轮向所述加压呼吸气流转移，这包括.-确定与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体对所述叶轮施 加的所述扭矩之间的至少一部分所述差异有关的信息；根据所确定的与所述电机生成的所述扭矩和所述呼吸气体的主体对所 述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一部分所述差异有关的信息，调整与所 述电机生成的所述扭矩总量有关的信息；和根据与所述电机生成的所述扭矩有关的调整后信息和与所述叶轮和/或 所述电机的所述旋转速度有关的信息，确定所述压力生成器生成的所述加 压呼吸气流的所述一个或多个参数。
34、 如权利要求33所述的系统，还包括确定与所述叶轮和/或所述电机 的所述旋转速度变化率有关的信息的器件，其中，确定与所述电机生成的 所述扭矩和所述呼吸气体的主体对所述叶轮施加的所述扭矩之间的至少一 部分所述差异有关的信息是基于所确定的与所述叶轮和/或所述电机的所述 旋转速度变化率有关的信息。
35、 如权利要求29所述的系统，还包括根据预先确定的患者治疗法则 控制所述电机给所述患者提供所述加压呼吸气流的器件。
36、 如权利要求35所述的系统，其中，所述预先确定患者治疗法则包 括CPAP、 C-flex、 bi-flex、 A-flex、双水平、自动滴定、成比例气道正压辅 助通气治疗或自动伺服通气中的一个或多个。
37、 如权利要求35所述的系统，其中，所述预先确定的患者治疗法则 包括对呼吸暂停、呼吸不足、气流受限或Cheyne-Stokes呼吸中的一种或多 种的疗法。
38、 如权利要求35所述的系统，其中，根据预先确定的患者治疗控制 所述压力生成器给所述患者提供所述加压呼吸气流包括实施泄漏估计、吸 气/呼气状态、触发、患者回路压力或泄漏补偿法则中的一个或多个。
全文摘要
给患者的气道输送呼吸气流的压力支持系统(10)。所述系统包括压力生成器(14)、扭矩监测器(22)、旋转监测器(24)和处理器(18)。压力生成器包括叶轮(28)和电机(26)。所述叶轮耦合到所述电机，从而将由电机生成的扭矩的至少一部分提供给叶轮。随着叶轮旋转穿过呼吸气体的主体，所述气体对叶轮施加扭矩，而叶轮对所述气体施加力，生成气流。扭矩监测器确定与电机生成的扭矩有关的信息。旋转监测器确定与叶轮和/或电机的旋转速度有关的信息。所述处理器基于扭矩监测器和旋转监测器确定信息，确定一个或多个气流参数。
文档编号A61M15/00GK101626797SQ200880007211
公开日2010年1月13日 申请日期2008年3月6日 优先权日2007年3月7日
发明者A·D·亚历山大, C·S·卢奇, J·R·普霍尔 申请人:Ric投资有限责任公司