呼吸设备的电动机驱动系统的制作方法_2

文档序号:9816328阅读:来源:国知局
示了用在带有鼻面罩的患者上的PAP设备;
[0051 ]图1 c展示了用在带有全脸面罩的患者上的PAP设备。
[0052]5.2 治疗
[0053]5.2.1呼吸系统
[0054]图2a展示了包括鼻和口腔、喉、声带、食管、气管、支气管、肺、肺泡囊、心脏和隔膜等的人体呼吸系统的概况;
[0055]图2b展示了包括鼻腔、鼻骨、侧鼻软骨、大翼软骨、鼻孔、上唇、下唇、喉、硬腭、软腭、口咽、舌、会厌、声带、食道和气管等的人体上气道的示意图;
[0056]5.3 患者接口
[0057]图3展示了根据本发明的一种形式的患者接口;
[0058]PAP 设备
[0059]图4a展示了根据本发明的一种形式的PAP设备;
[0060]图4b为PAP设备的不例气动回路的结构不意图;
[0061 ]图4c为PAP设备的一些示例电子组件的结构示意图;
[0062]图4d为可以在本发明的PAP设备的处理器或中央控制器中实现的示例处理的示意图,在该图中,实线箭头表明,通过例如电子信号的信息的实际流。;
[0063]加湿器
[0064]图5展示了根据本发明的一个方面的加湿器;
[0065]示例保护组件
[0066]图6为根据本发明的一个方面的PAP设备的结构示意图,展示了其中实现的瞬态吸收二极管电路;
[0067]图7为根据本发明的另一方面的PAP设备的结构示意图,展示了其中实现的瞬态吸收二极管电路;
[0068]图8为根据本发明的一个方面的示例故障减轻集成电路的透视图;
[0069]图9为图8的故障减轻集成电路的平面图,其展示了该电路的输入和输出端子;
[0070]图10为如图8所示版本的故障减轻集成电路的示例元件的示意图;
[0071]图11为其中实现有故障减轻集成电路的PAP设备的结构示意图;
[0072]图12为与如图8所示电路的输出端子或引脚的信号输出相关联的故障类型示例列表。
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【具体实施方式】
[0073]在进一步详细描述本发明之前,可以理解的是,本发明不限于以下所述的特定例子而是可以改变的。还可以理解的是,用在说明书中的术语只是为了描述这里讨论的特定例子,并不是为了进行限制。
[0074]6.1治疗系统
[0075]在一种形式中,本发明包括用于治疗呼吸障碍的设备。该设备可能包括用于通过通向患者接口 3000的空气输送管向患者1000提供加压的呼吸气体的流发生器或鼓风机。
[0076]6.2 疗法
[0077]在一种形式中,本发明包括用于治疗呼吸障碍的方法,其包括向患者1000的气道的入口提供正压的步骤。
[0078]6.2.1 用于 OSA 的经鼻 CPAP
[0079]在一种形式中,本发明包括通过向患者提供经鼻持续气道正压通气治疗患者中的阻塞性睡眠呼吸暂停(Obstructive Sleep Apnea,0SA)的方法。
[0080]在本发明的一些实施例中,通过一个或两个鼻孔向患者的鼻道提供正压的空气供应。
[0081 ] 6.3 患者接口
[0082]参考图3,根据本发明的一个方面的非侵入式患者接口 3000包括以下功能方面:密封形成结构3100、送气室3200、定位和稳定结构3300和用于连接至空气管道4170的连接端口。在一些形式中,可能通过一个或多个物理组件提供功能方面。在一些形式中,一个物理组件可能提供一个或多个功能方面。在使用中,密封形成结构3100围绕患者的气道入口布置,从而有助于以正压向气道供应空气。患者接口 3000可能包括排气孔3400,其构造和布置为允许呼出二氧化碳的排出。患者接口 3000可能包括前额支撑3700 ο也可能实现其他类型的患者接口。
[0083]6.4 PAP设备4000
[0084]参照图4a,呼吸治疗设备,如PAP设备4000可能包括机械和气动组件4100、电子组件4200,并且可能编程为执行一个或多个算法4300(如图4d所示)。如图4a所说明的版本中,PAP设备具有形成为两部分的外壳4010,包括外壳4010的上部分4012,和外壳4010的下部分4014。在替代的形式中,外壳4010可能包括一个或多个面板4015。该PAP设备4000包括支撑一个或多个PAP设备4000的内部组件的底座4016。在一种形式中,气动块由底座4016支撑,或形成为底座4016的一部分。PAP设备4000可能包括把手4018。
[0085]参照图4b,PAP设备4000的气动路径包括进气过滤器4112、入口消声器4122、能够以正压提供空气的可控压力设备4140(优选地,鼓风机4142),以及出口消声器4124。在气动路径中包括一个或多个压力传感器和流量传感器。
[0086]气动块4020可能包括位于外壳4010内的气动路径的一部分。
[0087]参照图4c,PAP设备4000的电子组件4200可能包括电源4210、一个或多个输入设备4220、中央控制器4230、治疗设备控制器4240、治疗设备4245、一个或多个保护电路4250、存储器4260、传感器4270、数据通信接口 4280和一个或多个输出设备4290。电子组件4200可能安装在单个印刷电路板装配(Printed Circuit Board Assembly,PCBA)上,如图4a所示。在替换的形式中,PAP设备4000可能包括一个以上的PCBA 4202。
[0088]参照图4d,PAP设备4000的中央控制器4230编程为执行一个或多个算法4300模块,在一个实施例中,包括预处理模块4310、治疗引擎模块4320、压力控制模块4330和故障条件检测模块4340。
[0089]根据本发明的一些方面,中央控制器4230可能选择性地忽略故障条件检测模块4340。更确切地说,可能通过与中央控制器4230分开的故障减轻集成电路4500实现故障检测。以下将更详细地描述这种故障减轻集成电路4500。
[0090]在一些形式中,PAP设备可能被替代地称为呼吸机。
[0091]6.4.1 PAP设备机械和气动组件4100
[0092]6.4.1.1 空气过滤器 4110
[0093]参考图4b,根据本发明的一种形式的PAP设备,可能包括空气过滤器4110或多个空气过滤器4110。
[0094]在一种形式中,进气过滤器4114,例如,抗菌过滤器,位于气动块4020和患者接口3000之间。参见图4b。
[0095]6.4.1.2 消声器4120
[0096]在本发明的一种形式中,入口消声器4122位于鼓风机4142上游的气动路径中。参见图4b。
[0097]在本发明的一种形式中,出口消声器4124位于鼓风机4142和患者接口 3000之间的气动路径中。参见图4b。
[0098]6.4.1.3 压力设备4140
[0099]参考图4b,在本发明的一种形式中,用于产生正压的空气流的压力设备4140是可控的鼓风机4142。例如,该鼓风机可能包括带有收容在蜗壳中的一个或多个叶轮的无刷直流电动机4144。该鼓风机能够以正压按约120升/秒输送空气供应,该正压在约4cm H20到约20cm H20的范围内,或者在其他形式中达到约30cm H20o
[0100]6.4.1.4 传感器4270
[0101]继续参考图4b,在本发明的一种形式中,一个或多个传感器4270位于压力设备4140的上游。该一个或多个传感器4270构造和布置为测量在气动路径中的点的空气特性。
[0102]在本发明的一种形式中,一个或多个传感器4270位于压力设备4140的下游,和空气管道4170的上游。该一个或多个传感器4270构成和布置为测量在气动路径中的点的空气特性。
[0103]在本发明的一种形式中,一个或多个传感器4270位于患者接口3000附近。
[0104]6.4.1.5防溢出止回阀4160
[0105]在本发明的一种形式中,防溢出止回阀4160位于加湿器5000和气动管道4020之间。该防溢出止回阀构造和布置为减小水从加湿器5000向上流到,例如,电动机4144的风险。
[0106]6.4.1.6 空气管道4170
[0107]如图4b所示,根据本发明的一个方面的空气管道4170构造和布置为允许在气动块4020和患者接口 3000之间的空气或可呼吸气体流。
[0108]6.4.1.7 氧气输送
[0109]继续参考图4b,在本发明的一种形式中,补充氧气4180被输送到气动路径中的点。
[0110]在本发明的一种形式中,补充氧气4180被输送到气动块4020的上游。
[0111]在本发明的一种形式中,补充氧气4180被输送到空气管道4170。
[0112]在本发明的一种形式中,补充氧气4180被输送到患者接口3000。
[0113]6.4.2PAP设备电子组件4200
[0114]6.4.2.1 基本PAP设备
[0115]6.4.2.1.1 电源4210
[0116]参考图4c,电源4210向基本PAP设备4000的其他组件供电,这些组件包括:输入设备4220、中央控制器4230、治疗设备4245和输出设备4290。
[0117]在本技术的一种形式中,电源4210位于PAP设备4000的外壳4010的内部。在本技术的另一形式中,电源4210位于PAP设备4000的外壳4010的外部。
[0118]电源4210可以包括市电开关模式电源,其可以阻止负再生电流。
[0119]6.4.2.1.2 输入设备4220
[0120]输入设备4220(如图4c所示)可能包括一个或多个按钮、开关或转盘,以使得人能够与该PAP设备4000交互。这些按钮、开关或转盘可能是物理设备或通过触摸屏访问的软件设备。这些按钮、开关或转盘,在一种形式中可能物理连接至外壳4010,或者,在另一种形式中可能与电连接到中央控制器4230的接收器无线通信。
[0121]在一种形式中,该输入设备4220可能构造和布置为允许人选择值和/或菜单选项。
[0122]6.4.2.1.3 中央控制器4230
[0123]在本发明的一种形式中,中央控制器4230(如图4c所示)是专用电子电路,其配置为从输入设备4220接收输入信号,并向输出设备4290和/或治疗设备控制其4240提供输出信号。
[0124]在一种形式中,中央控制器4230是专用集成电路。在其他形式中,中央控制器4230可能采用分立电子组件形成
[0125]6.4.2.1.4 治疗设备4245
[0126]在本发明的一种形式中,治疗设备4245(如图4c所示)配置为在中央控制器4230的控制下向患者1000提供治疗。该治疗设备4245可能是可控的压力设备4140,如正空气压力设备4140。
[0127]6.4.2.1.5 输出设备4290
[0128]根据本发明的输出设备4290可能采用一个或多个视觉、听觉和触觉输出的形式。视觉输出可能是液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)或发光二极管(Light EmittingD1de,LED)显示器。听觉输出可能是扬声器或音调发射器。
[0129]6.4.2.2微处理器控制的PAP设备
[0130]6.4.2.2.1 电源4210
[0131]在本发明的一种形式中,电源4210(如图4c所示)在PAP设备4000的外壳4010的内部。在本发明的另一种形式中,电源4210在PAP设备4000的外壳4010的外部。
[0132]在本发明的一种形式中,电源4210只向PAP设备4000提供电力。在本发明的另一种形式中,电源4210同时向PAP设备4000和加湿器5000提供电力。
[0133]6.4.2.2.2 输入设备4220
[0134]在本发明的一种形式中,PAP设备4000包括按钮、开关或转盘形式的一个或多个输入设备(如图4c所示),以使得人能够与该设备交互。这些按钮、开关或转盘可能是物理设备或通过触摸屏访问的软件设备。这些按钮、开关或转盘,在一种形式中可能物理连接至外壳4010,或者,在另一种形式中可能与电连接到中央控制器4230的接收器无线通信。
[0135]在一种形式中,该输入设备4220可能构造和布置为允许人选择值和/或菜单选项。
[0136]6.4.2.2.3 中央控制器4230
[0137]在本发明的一种形式中,中央控制器4230(如图4c所示)可能是适合于控制PAP设备4000的处理器或微处理器,如X86INTEL处理器。
[0138]根据本发明的另一种形式,适合于控制PAP设备4000的中央控制器4230可能包括基于来自ARM Holdings的ARM Cortex-M处理器的处理器。例如,可能使用来自STMICROELECTRONICS 的 STM32 系列微处理器。
[0139]在本发明的进一步替代形式中,中央处理器4230可能包括选择基于ARM9的32位RISC CPU系列的成员例如,可能使用来自ST 100?(^1^0^(^103的3了1?9系列微处理器。
[0140]在本发明的一些替代形式中,16为RISC CPU可能用作PAP设备4000的中央控制器4230。例如,可能使用来自TEXAS INSTRUMENTS生产的MSP430系列的微控制器。
[0141 ]中央控制器4230配置为从一个或多个传感器4270接收输入信号,以及一个或多个输入设备4220。
[0142]中央控制器4230配置为向输出设备4290、治疗设备控制器4240、数据通信接口4280和加湿控制器5250中的一个或多个提供输出信号。
[0143]中央控制器4230,或多个这样的处理器,配置为执行本文所述的一种或多种方法,如表示为存储在计算机可读存储介质如存储器4260中的计算机程序的一个或多个算法4300(如图4d所示)。在一些情况下,如上所述,这种处理器可能与PAP设备4000集成。然而,在一些设备中没改处理器可能与PAP设备的流发生器组件分开实现,以便执行本文所述的任意方法而不直接控制呼吸治疗的输送。例如,这样的处理器可能执行本文所述的任意方法,以便通过分析来自本文所述的任意传感器的存储的数据,确定呼吸机或其他呼吸相关事件的控制设定。
[0144]6.4.2.2.4 时钟4323
[0145]优选地,PAP设备400包括时钟4232(如图4c所示),其连接至处理器或中央控制器4230ο
[0146]6.4.2.2.5治疗设备控制器4240
[0147]在本发明的一种形式中,治疗设备控制器4240(如图4c所示)是可以实现由中央控制器4230执行的或与中央控制器4230结合的算法4300特征的治疗控制模块4330(如图4d所示)。在一些情况下,该治疗设备控制器4240可能采用电动机驱动实现。
[0148]在本发明的一种形式中,治疗设备控制器4240是专用电动机控制集成电路。例如,在一种形式中,可以使用ONSEMI制造的MC33035无刷直流电动机控制器。
[0149]6.4.2.2.
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