风机4142、电动机4144、逆变桥4410和治疗设备控制器4240等等。额外地或可选地，当检测到故障，故障减轻IC 4500可能(例如，通过发送数字中断信号)向中央控制器4230报告代表检测到的故障的信息。
[0204]参考图8-11，故障减轻IC4500可能通常包括以下一个或多个组件:接收和输出信号的输入和输出引脚;实现根据接收到的信号的评估确定故障的机制的可编程逻辑;一个或多个计时器。以下详细讨论每个组件。
[0205]6.4.4.1 输入引脚
[0206]故障减轻IC4500可能包括任意数量的输入引脚，例如，如图8-9所示的八个输入引脚。故障减轻IC 4500可能通过输入引脚中的一个或多个引脚接收模拟和数字输入信号。输入引脚中的一个或多个引脚可能通信地连接至设备4000的一个或多个组件以接收设备4000的物理或系统参数。例如，通过与设备4000的各组件的连接，输入引脚可能接收电动机电流、电动机总线电压、电动机转速、压力测量值、流量测量值和系统复位信号等输入信号。
[0207]举进一步的例子而言，如图11所示，输入引脚“输入I”可能通信地连接至治疗设备控制器4240以接收提供给电动机4144的电流，S卩，需求电流信号或电动机电流信号。输入引脚“输入2”和“输入3”还可能通信地连接至治疗设备控制器4240以分别接收电动机总线电压信号和电动机转速信号。输入引脚“输入4”可能连接至压力传感器4272以接收压力测量值信号。输入引脚“输入5”可能连接至流量传感器4274以接收流量测量值信号。输入引脚“输入6”可能连接至温度传感器4278以接收温度传感器信号。输入引脚“输入7”可能配置为接收系统复位信号。系统复位信号可能由输入设备4220(在图11中未图示)或中央控制器4230提供。
[0208]图8-11所示的输入引脚的数量只是为了说明的目的。实际上，根据各种需求或实现的复杂性，故障减轻IC 4500可能包括任意数量的输入引脚，不必限制于图中所示数量。
[0209]6.4.4.2 输出引脚
[0210]参考图8-11，故障减轻IC4500可能包括任意数量的输出引脚，例如，八个输出引脚。故障减轻IC 4500可能通过一个或多个输出引脚产生模拟和/或数字信号。在一些实施例中，每个输出引脚可能产生表示二进制值的逻辑输出。当在输出引脚上的逻辑输出是高时，由该输出引脚提供的相应的二进制值可能被认为是“I”。相反地，当在输出引脚上的逻辑输出是低时，由该输出引脚提供的相应二进制值可能被认为是“O”。
[0211]一旦检测到故障，如根据芯片的编程的逻辑，故障减轻IC 4500可能通过一个或多个输出信号直接控制设备4000的一些或全部关键硬件，而无需中央控制器等的软件干预。故障减轻IC 4500还可能通过一个或多个输出信号向中央控制器4230包括检测到的故障。在一些情况下，该故障减轻IC 4500可能实现相同的输出信号来控制设备4000的关键硬件并向中央控制器4230包括故障信息。
[0212]例如，在一些实施例中每当检测到故障时，故障减轻IC4500可能通过数字输出引脚，例如，“输出I”，输出停止信号(其可能也被称为中断信号)，并且通过一个或多个剩余的输出引脚，例如，“输出2”、“输出3”和“输出4”，输出检测到的故障的类型。
[0213]例如，在不存在检测到任何故障中，在输出引脚“输出I”的逻辑输出可能设定为具有二进制值“O”的低。接着，设备4000可能在这种环境下正常运行。如果检测到故障，输出引脚“输出I”的逻辑输出可能设定为具有二进制值“I”的高，产生停止信号。
[0214]输出引脚“输出I”的逻辑输出可能用于多种目的。例如，输出引脚“输出I”可能连接至治疗设备控制器4240。当通过故障减轻IC 4500将输出引脚“输出I”的逻辑输出设定为低时，治疗设备控制器4240、逆变桥4410和电动机4144可能正常地继续它们的运行。然而，当故障减轻IC 450将输出引脚“输出I”的逻辑输出设定为高时，换句话说，当生成停止信号时，治疗设备控制器4240可能采取相应行动以关闭电动机4144的运行。这种设置的一个优势可能在于，其使得关键硬件(如电动机4144)能够被关闭而不涉及任何软件处理。在某些情况下，输出引脚“输出I”可能发出数字信号。
[0215]输出引脚“输出I”也可能连接至中央控制器4230。当输出引脚“输出I”的逻辑输出保持为低，中央控制器4230可能继续它的正常运行。然而，当输出引脚“输出I”的逻辑输出变为高时，生成停止信号，从而中断该中央控制器4230。一旦该中央控制器4230接收停止信号，中央控制器4230可能采取相应行动，如通过检索或评估关于检测到的故障类型的信号信息访问故障减轻IC 4500。
[0216]在一些实施例中，输出引脚“0UT1”产生的停止信号同时控制电动机4144和中央控制器4230的运行。
[0217]更进一步地，当检测到故障时，故障减轻IC4500可能在一个或多个剩余输出引脚上表明检测到的故障的类型。例如，故障减轻IC4500可能设定一个或多个输出引脚上的逻辑输出以表面检测到的故障的类型。在一个例子中，故障减轻IC 4500可能取得多个输出引脚(例如，“输出2”、“输出3”和“输出4”)来表明故障类型。图12所示的表格4560表示故障类型和输出引脚“输出2”、“输出3”和“输出4”的不同输出组合之间的关系的例子。如图12所示，当在所用三个输出引脚上的二进制值都为“O”时，表明没有故障类型。然而，当在输出引脚“输出2”、“输出3”和“输出4”上的二进制值分别为“O”、“O”和“I”时，检测到的故障类型为压力过大。因此，如图12所示，通过三个数字输出引脚的3位二进制代码可以提供八个不同类型的故障。当然，故障减轻IC 4500可能占用更多或更少数量的输出引脚来表示更多或更少数量的不同的故障类型。可选地，这种输出可能由一个或多个模拟信号代表。由输出引脚表示的不同类型的故障的数量为两个到使用的输出引脚的数量的幂。例如，通过两个数字输出引脚的2位二进制代码依照22 = 4，提供四种不同类型的故障，通过四个数字输出引脚的4位二进制代码依照24=16，提供十六种不同类型的故障。
[0218]当检测到故障时，故障减轻IC4500可能同时在各输出引脚(例如，“输出I”、“输出2”、“输出3”和“输出4”)上改变逻辑输出。具体地，故障减轻IC 4500可能同时在各输出引脚上产生停止信号并表明故障的类型。这样，当中央控制器4230被停止信号中断时，该中央控制器4230容易访问检测到的故障类型。相应地，一旦被中断，中央控制器4230可能根据输出引脚(例如，“输出2”、“输出3”和“输出4”)的信号读取故障类型，接着，通过改变设备的运行控制、记录故障和/或在显示设备上或通过电子通信呈现警告或故障信息等，做出相应响应。
[0219]在一些实施例中，当故障减轻IC 4500接收系统复位信号时，故障减轻IC 4500可能清除所有输出引脚上的逻辑输出，例如，通过将每个输出引脚上的逻辑输出设定为低，SP，设定为二进制值“O”。
[0220]图8-11所示的输出引脚的数量只是为了说明的目的。实际上，根据各种需求或实现的复杂性，故障减轻IC 4500可能包括任意数量的输出引脚，不必限制于图中所示数量。
[0221]6.4.4.3可编程逻辑
[0222]如图10所示，故障减轻IC 4500可能包括一个或多个具有可编程逻辑4510的可编程逻辑设备(Programmable Logic 06￥；[06，？0))，该可编程逻辑4510实现故障检测算法。可能采用例如可编程逻辑单元或可编程逻辑阵列实现合适的可编程逻辑设备。
[0223]在一些情况下，可能采用PLD半导体实现可编程逻辑设备。这种设备可能是选择性可配置的，但是通常比软件处理器小得多，并且被认为是更可靠的。例如，可编程逻辑设备可能包括可编程的只读存储核心。可编程逻辑设备可能还包括实现逻辑功能(例如，复杂的故障减轻算法)的晶体管单元阵列。晶体管单元阵列可能依据输入或者通过反相器得到的输入的逻辑补数实现提供给每个输出的二进制逻辑方程。如图10所示，可编程逻辑4510可能根据从各输入弓I脚接收到的输入驱动各输出引脚。
[0224]可编程逻辑4510可能执行逻辑功能以检测PAP设备4000的不同类型的故障。例如，可编程逻辑4510可能检测一个或多个给定的运行参数或者其任意组合是否超出希望的范围。举例而言，当检测的压力超过压力过大阈值或超过希望的压力范围，可编程逻辑4510可能检测到压力过大状态。该压力过大阈值或希望的压力范围可能预先确定，或者设定在可编程逻辑中。如图11所示，可编程逻辑4510可能通过输入引脚，例如“输入4”获得测量到的压力，并且将该测量到的压力与阈值或希望的范围进行比较。如果测量到的压力太高，如超出压力过大阈值或超出希望的范围，电动机4144的运行可能被认为对用户是危险的。因此，故障减轻IC 4500可能用过输出引脚，例如，“输出I”产生停止信号，以表明检测到故障。同时，故障减轻IC 4500可能在一个或多个剩余输出引脚上设定检测到的故障类型，例如，失速或压力过大状态。例如，在输出引脚“输出2”、“输出3”和“输出4”上的逻辑输出或信号可能分别设定为二进制值“O”、“O”、“I”，以表明检测到的故障类型为压力过大。
[0225]类似地，可编程逻辑4510也可能确定检测到的压力是否降至低于压力不足阈值或希望的压力范围。如果是这种情况，可编程逻辑4510可能输出检测到的故障类型为压力不足。
[0226]相反，如果检测到的压力在希望的压力范围内，压力传感器4272可能被认为是适合于设备4000的正常运行。这样，不会检测到故障。用于报告故障的输出引脚(例如，“输出I”)上的逻辑输出可能保持为低。在这一点上，包括中央控制器4230、治疗设备控制器4240、逆变桥4410和电动机4144的设备4000可能继续它们的正常运行。
[0227]可编程逻辑4510还可能用逻辑实现检测故障的其他类型，如电动机电流、电动机总线电压、电动机转速、流量或温度的测量值是否超过各自的阈值或希望的范围。
[0228]6.4.4.4 计时器
[0229]如图10所示，故障减轻IC 4500可能包括一个或多个计时器4512。该一个或多个计时器4512可能在可编程逻辑4510的内部，如图10所示，或者可能在可编程逻辑4510的外部。这种计时器4512可能是高度可配置的，并且有助于实现复杂、依时性故障减轻方法。该计时器4512可能产生时钟信号。
[0230]6.4.4.5 锁存器
[0231]如图10所示，故障减轻IC 4500可能包括设置在可编程逻辑4510和输出引脚之间的一个或多个锁存器4520。锁存器4520也可以被称为触发器，其配置为存储状态信息。锁存器4520可能是不同的类型，包括但不限于，基本SR(Set-Reset)锁存器(例如，SR NOR锁存器、SR NAND锁存器、JK锁存器)、门控锁存器(例如，门控SR锁存器、门控D锁存器、Ear I e锁存器)、D触发器、T触发器和JK触发器等等。
[0232]在图10所示的例子中，锁存器4520为D触发器。每个锁存器4520可能从计时器4512等接收时钟信号。当可编程逻辑4510在锁存器4520的D输入引脚上产生信号时，该信号可能被锁存器4520捕获并锁定。在D输入引脚上的任何后续变化都可能被忽略，直到下一个时钟事件。
[0233]6.4.4.6 示例运行
[0234]在运行中，参照图11，故障减轻IC 4500可能监控设备4000的物理和系统参数，包括电动机电流、电动机总线电压、电动机转速、压力、流量、温度和系统复位等等。根据这些参数中的一个或多个，故障减轻IC 4500可能确定危险状态是否迫近，S卩，是否存在故障。如果是的话，故障减轻IC 4500可能关闭电动机4144以防止可能危及用户和/或设备4000安全的危险状态的发生或改善该危险状态。
[0235]例如，一旦检测到故障，故障减轻IC4500可能在输出引脚，例如，“输出I”上锁存单一数字输出信号。该单一数字输出信号可能关闭治疗设备控制器4240。结果是，电动机4144将停止。
[0236]通过信号支线，相同的单一数字输出信号可能还应用于中断中央控制器4230以发出已经发生故障的信号。
[0237]此外，当检测到故障时，故障减轻IC4500可能在一个或多个剩余输出引脚(例如，“输出2”、“输出3”和“输出4”)上锁存一个或多个信号，以报告检测到的故障的类型。可编程逻辑4510可能确定故障类型，并且相同地在输出引脚上设定与故障类型相对应的二进制值。
[0238]在一些实施例中，故障减轻IC4500的一个或多个输出引脚可能保持锁存，直到执行重启，或者接收到系统复位信号。系统复位信号可能释放该锁存器，复位故障减轻IC4500，或者复位整个设备4000。因此，例如，可能基本上维持用于关闭电动机4144的运行的停止信号以避免流发生器的继续使用。
[0239]在一些版本中，故障减轻IC4500可能配置为在向患者提供治疗处理前检测故障，如作为初始化过程的一部分。额外地或可选地，在对患者的治疗处理过程中，故障减轻IC4500可能周期性或者连续检测故障。
[0240]6.4.4.7故障减轻集成电路4500的潜在优势
[0241]故障减轻IC4500可能具有诸多优势。首先，实现为单个集成电路，可替代可能用于实现故障检测的分立的电子部件、组件或其他电路元件的需要。分立的电子部件、组件或电路可能通常需要大量印刷电路(PCB)封装，并且需要在组件、劳力和开发时间上的大量成本。通过替代分立的电子部件、组件或电路，故障减轻IC 4500可能显著减少PCB封装、劳力和开发时间，其转而，可能减小产品销售成本或单设备成本。
[0242]其次，由于故障减轻IC4500的可编程逻辑4510是高度可配置的，可以减少产品开发时间。并且，由于它的高度配置特性，故障减轻IC 4500容易配置和重新配置以检测各种故障类型。
[0243]第三，故障减轻IC4500只使用硬件实现故障检测算法，避免任何软件执行的需要。这样，显著增强了设备4000的安全性。
[0244]此外，故障减轻IC 4500可能不依赖中央控制器4230或与中央控制器4230分开实现故障检测，其转而简化了中央控制器4230的执行。
[0245]6.4.5 PAP设备算法
[0246]如前所述，中央控制器可能按流程采用算法实现呼吸治疗的功能。可能包括以下不例处理模块中的任意一个或多个。
[0247]6.4.5.1 预处理模块 4310
[0248]参照图4d，根据本发明的预处理模块4310从传感器(例如，压力传感器4272或流量传感器4274)接收原始数据作为输入，并且优选地，执行一个或多个处理步骤来计算出一个或多个输出值，该输出值将用于其他模块(例如治疗引擎模块4320)的输入。
[0249]在本发明的一种形式中，输出值包括接口或面罩压力Pm、呼吸流量Qr和泄漏流量Ql0
[0250]在本发明的各自形式中，预处理模块4310包括以下算法中的一个或多个:压力补偿算法4312、通气流量算法4314、泄漏流量算法4316、呼吸流量算法4318和干扰检测算法4319ο
[0251]6.4.5.1.1 压力补偿
[0252]在本发明的一种形式中，压力补偿算法4312(如图4d所示)接