CN114929313A - 用于呼吸治疗的方法和设备 - Google Patents

Abstract

诸如呼吸治疗装置的控制器的方法和设备产生表示来自该装置的气流的流量的估计的信号。呼吸治疗装置可以包括马达操作的鼓风机。该方法可以包括在该控制器中接收由一组传感器产生的信号，这些信号包括对该马达的压力和频率(例如，速度)的测量值。该控制器可以被配置为计算夹带空气密度函数并且基于压力和频率的测量值的函数以及该夹带空气密度函数来产生该估计信号。夹带空气密度函数可以应用来自附加传感器的信号，诸如大气压力、气体温度和环境相对湿度，以计算空气密度。然后，治疗装置的控制操作可以基于估计的信号，该估计的信号可以用于估计来自流动传感器的信号的准确性。

Description

用于呼吸治疗的方法和设备

1相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月30日提交的美国临时申请第62/880,533号的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

2发明背景

2.1技术领域

本技术涉及呼吸相关障碍的筛选、诊断、监测、治疗、预防和改善中的一种或多种。本技术还涉及医疗设备或装置及其用途，诸如用于估计流量的方法和设备，诸如用于评估流动传感器的准确性、检测系统或呼吸状况，和/或控制操作。这样的过程可以在没有流动传感器或适当操作的流动传感器的情况下实现。

2.2相关技术的描述

2.2.1人呼吸系统及其障碍

身体的呼吸系统有利于气体交换。鼻和嘴形成患者的气道入口。

气道包括一系列分支管，当分支气管穿透更深入肺部时，其变得更窄、更短且更多。肺的主要功能是气体交换，允许氧气从空气流入静脉血，二氧化碳流出。气管分成左主支气管和右主支气管，它们最终再分成末端细支气管。支气管构成导气管，并且不参与气体交换。进一步的气道分裂导致呼吸性细支气管，并最终导致肺泡。肺的肺泡区域是气体交换发生的地方，并且被称为呼吸带。参见2011年由John B.West,Lippincott Williams&Wilkins出版的《呼吸系统生理学(Respiratory Physiology)》，第9版。

存在一系列呼吸系统障碍。某些障碍可以通过特定事件来表征，例如呼吸中止、呼吸不足和呼吸过度。

阻塞性睡眠呼吸中止症(OSA)是一种睡眠呼吸障碍(SDB)形式，其特征是包括上气道在睡眠期间的闭塞或阻塞的事件。其起因于睡眠期间异常小的上气道和肌肉张力在舌、软腭及后口咽壁的区域中的正常损失的组合。该病症导致受影响患者停止呼吸，典型地持续30秒至120秒的时间段，有时每晚200次至300次。它经常导致日间嗜睡过多，并可能导致心血管疾病和脑损伤。并发症状为常见障碍，尤其在中年超重男性中，但是受到影响的人可能并未意识到这个问题。参见美国专利第4,944,310号(Sullivan)。

潮式呼吸(CSR)是睡眠呼吸障碍的另一种形式。CSR是患者的呼吸控制器的障碍，其中存在被称为CSR周期的有节律的蜡化和想要通气的交替周期。CSR的特征在于动脉血的反复脱氧和再氧化。由于反复缺氧，CSR可能是有害的。在一些患者中，CSR与从睡眠中重复性觉醒相关，这导致严重的睡眠中断、增加的交感神经活动，以及后负荷增加。参见美国专利号6,532,959(Berthon-Jones)。

呼吸衰竭是呼吸障碍的总括性术语，其中如果患者的代谢活性升高到远高于静息时，患者不能充分通气以平衡他们血液中的CO₂。呼吸衰竭包括以下所有情况。

肥胖通气过度综合征(OHS)被定义为严重肥胖和清醒的慢性高碳酸血症的组合，不存在其他已知的通气不足的原因。症状包括呼吸困难、早晨头痛和白天睡眠过多。

慢性阻塞性肺病(COPD)包括具有某些共同特征的一组下气道疾病中的任一种。这些包括增加的对空气运动的阻力、呼吸的呼气阶段延长，以及肺的正常弹性的损失。COPD的示例为肺气肿和慢性支气管炎。COPD由慢性吸烟(主要风险因素)、职业暴露、空气污染和遗传因素所引起。症状包括劳累呼吸困难、慢性咳嗽、痰多。

神经肌肉疾病(NMD)是广泛的术语，其包括直接通过内在肌肉病理或间接通过神经病理损害肌肉功能的许多疾病和病痛。一些NMD患者的特征在于进行性肌肉损伤，其导致行走能力丧失、乘坐轮椅、吞咽困难、呼吸肌无力，并最终死于呼吸衰竭。神经肌肉障碍可分为快速进展型和缓慢进展型：(i)快速进展型障碍：其特征是肌肉损伤在数月内恶化并导致几年内死亡(例如青少年肌萎缩侧索硬化(ALS)和杜兴氏肌营养不良(DMD)；(ii)可变的或缓慢进展型障碍：其特征是肌肉损伤多年来恶化，并且仅仅轻微地减少了预期寿命(例如肢体腰带、肩胛肱骨和肌强直性肌营养不良)。NMD呼吸衰竭的症状包括：增加全身虚弱、吞咽困难、用力和休息时呼吸困难、疲劳、嗜睡、早晨头痛以及注意力和情绪变化困难。

胸壁障碍是一组胸部畸形，其导致呼吸肌和胸腔之间的低效耦合。这些障碍通常以限制性缺陷为特征，并且具有长期高碳酸血症性呼吸衰竭的可能。脊柱侧凸和/或脊柱后凸可导致严重的呼吸衰竭。呼吸衰竭的症状包括：用力呼吸困难、外周水肿、端坐呼吸、反复胸部感染、早晨头痛、疲劳、睡眠质量差和食欲不振。

已经使用一系列治疗来治疗或改善这样的病状。此外，其他健康个体可利用这些治疗来预防出现呼吸障碍。然而，这些具有许多缺点。

2.2.2治疗

持续气道正压通气(CPAP)已经被用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)。其作用机制是持续气道正压通气作为气动夹板并可防止上气道阻塞，诸如通过向前推动软腭和舌头并远离后口咽壁。通过CPAP疗法对OSA的治疗可以是自愿的，因此如果患者发现用于提供以下一种或多种这种疗法的装置，则他们可以选择不依从该疗法：不舒服、难以使用、昂贵且不美观。

无创通气(NIV)通过上气道为患者提供通气支持，以通过进行一些或全部呼吸工作来帮助患者呼吸和/或维持体内足够的氧水平。该通气支撑件是经由非侵入式患者接口提供的。NIV已被用于治疗CSR和呼吸衰竭，其呈诸如OHS、COPD、NMD和胸壁障碍的形式。在一些形式中，可以改善这些治疗的舒适性和有效性。

接受无创通气的患者，特别是当睡眠和/或镇静时，经常遭受上气道不稳定和萎陷，如在OSA中。这种不稳定性和萎陷可通过降低或甚至消除从呼吸机实际到达肺的压力来损害通气治疗的有效性。

上呼吸道可通过保持正的基础压力(本文称为EPAP)来稳定，通气辅助叠加在该基础压力上。不足的EPAP允许上气道塌陷，而过量的EPAP可完全稳定上气道，但对舒适性有负面影响，促进面罩渗漏或造成心血管并发症。选择足以在睡眠状态、姿势、镇静水平和疾病进展的范围内通常维持上气道稳定性同时避免负面副作用的EPAP(称为EPAP滴定的任务)的任务是重大挑战，即使对于受益于完全多导睡眠图(PSG)研究的有经验的临床医师。适当滴定的EPAP是极端之间的平衡，不一定是防止所有阻塞事件的平衡。虽然NIV在全球范围内的使用日益增长，但只有一部分患者被给予NIV，这有利于PSG研究以滴定EPAP。在更急性的环境中，历史上对于睡眠和镇静对无创通气功效的影响的认识有限。

因此，非常需要能够动态响应于NIV患者上气道的变化状况而自动调节EPAP(即执行“EPAP自动滴定”)的NIV疗法。

2.2.3治疗系统

这些治疗可以由治疗系统或装置提供。此类系统和装置也可以用于诊断病症而不治疗病症。

治疗系统可以包括呼吸治疗装置(RPT装置)、空气回路、湿化器、患者接口和数据管理。

2.2.3.1患者接口

患者接口可用于，例如通过将空气流提供到气道的入口将呼吸设备连接到其佩戴者。空气流可以经由面罩提供到患者鼻和/或嘴里、经由管提供到嘴里，或经由气切管提供到患者的气管中。根据待施加的治疗，患者接口可与例如患者面部的区域形成密封，从而促使气体以与环境压力有足够差异的压力(例如，相对于环境压力大约10cmH2O的正压)进行输送，以实现治疗。对于其他形式的治疗，诸如氧气输送，患者接口可以不包括足以有利于将约10cmH2O的正压下的气体供给输送至气道的密封。

2.2.3.2呼吸治疗(RPT)装置

气压发生器在例如工业规模通气系统的应用范围内是已知的。然而，医学应用的空气压力发生器具有未由更普遍的空气压力发生器满足的特定要求，诸如医疗装置的可靠性、尺寸和重量要求。此外，即使被设计用于医疗的装置也可具有关于以下一个或多个的缺点：舒适性、噪声、易用性、功效、尺寸、重量、可制造性、成本和可靠性。

一种已知的用于治疗睡眠呼吸障碍的RPT装置是由ResMed Limited制造的S9睡眠治疗系统。RPT装置的另一个示例是呼吸机。呼吸机诸如瑞思迈Stellar^TM系列的成人和儿科呼吸机可以为一系列患者为对创伤性和无创性非依赖性通气提供支持以用于治疗多种病状，诸如但不限于NMD、OHS和COPD。

ResMed Elisée^TM150呼吸机和ResMed VS III^TM呼吸机可为适用于成人或儿科患者的侵入性和非侵入性依赖性通气提供支持，用于治疗多种障碍。这些呼吸机提供具有单分支或双分支回路的体积和气压通气模式。RPT装置通常包括压力发生器，诸如马达驱动的或马达操作的鼓风机或压缩气体贮存器，并且被配置为将空气流供应至患者的气道。在一些情况下，气流可以以正压提供给患者的气道，诸如利用根据压力设定点的控制器的压力控制回路或根据流量设定点的控制器的流量控制回路。RPT装置的出口经由空气回路连接到诸如上文所述的患者接口。

RPT装置可以包括例如被配置为提供高流量治疗的高流量治疗装置。在这点上，一些呼吸治疗可以旨在通过在目标持续时间内递送吸气流量分布(可以叠加在正基线压力上)来递送规定的呼吸体积。在其他情况下，到患者气道的接口是‘开放的’(未密封的)，并且呼吸治疗可以仅向患者自身的自主呼吸补充经调节或富集的气体流。在一个示例中，高流量治疗(HFT)是以在整个呼吸周期中大致保持恒定的“治疗流量”通过未密封或打开的患者接口向气道入口提供连续的、加热的、湿化的空气流。该治疗流量被标称地设定为超过该患者的峰值吸气流量。HFT已经用于治疗OSA、CSR、呼吸障碍、COPD和其他呼吸疾病。一种作用机制是气道入口处的高流量空气通过从患者解剖死腔冲洗或冲走呼出的CO₂而提高通气效率。因此，HFT有时被称为死腔疗法(DST)。其他益处可包括增暖和增湿(可以有益于分泌管理)以及气道压力适度升高的可能性。作为恒定流量的替代方案，治疗流量可以遵循在呼吸周期上变化的曲线。

2.2.3.3湿化器

输送空气流而不湿化可导致气道干燥。使用具有RPT装置和患者接口的湿化器产生湿化气体，使鼻黏膜的干燥最小化并增加患者气道舒适度。此外，在较冷的气候中，通常施加到患者接口中和患者接口周围的面部区域的暖空气比冷空气更舒适。一系列人工湿化装置和系统是已知的，然而它们可能不能满足医用湿化器的专门要求。

2.2.4监测系统

筛选和诊断一般描述从障碍的体征和症状鉴定障碍。筛选通常给出真/假结果，表明患者的障碍是否严重到足以保证进一步研究，而诊断可以产生临床上可操作的信息。筛查和诊断趋于一次性过程，而监测障碍进展可以无限期地持续。一些筛查/诊断系统仅适用于筛查/诊断，而一些也可用于监测。

多导睡眠图(PSG)是用于诊断/监测心肺障碍的常规系统，并且通常涉及临床专家来应用该系统。PSG通常涉及在人身上放置15至20个接触式传感器以便记录各种生物信号，诸如脑电图(EEG)、心电图(ECG)、眼电图(EOG)、肌电图(EMG)等。用于睡眠呼吸障碍的PSG涉及在临床上对患者进行两晚观察，一晚纯粹的诊断和第二晚的临床医生对治疗参数的滴定。临床专家能够基于PSG信号的目视观察适当地诊断或监测患者。然而，存在临床专家可能不可用或者临床专家可能负担不起的情况。因此，PSG昂贵且不便。特别地，其不适于家庭内诊断/监测。

更方便的家用筛选/诊断/监测系统包括鼻插管、压力传感器、处理装置和记录部件。鼻插管是包括两个中空的端部开口的突出部的装置，该突出部被配置为非侵入地插入病人的鼻孔中一小段距离，以便尽可能小地干涉病人的呼吸。中空突出部经由Y形管与压力转换器流体连通。压力转换器提供表示患者鼻孔入口处的压力(鼻压力)的数据信号。已经表明，对于由与密封鼻罩串联的流量转换器产生的鼻流量信号，鼻压力信号是令人满意的替代，因为鼻压力信号在形状上与鼻流量信号相当。处理装置可以被配置为实时或接近实时地分析来自压力转换器的鼻压力信号，以检测SDB事件并对其进行分类，以便监测患者的状况。筛查或诊断可以需要类似的分析，但不一定是实时或接近实时的。因此，记录装置被配置为记录来自压力转换器的鼻压信号，用于以后由处理设备离线或“批量”分析，用于筛选/诊断目的。

另外，在呼吸治疗期间的呼吸状况监测中，诸如在确定是否提供受控治疗的变化和/或检测状况中，具有患者呼吸流量的测量值可能是有帮助的，该测量可以从由RPT的发生器的流动传感器提供的总流量信号导出。例如，可以利用患者呼吸流量的测量值来检测患者何时从吸气过渡到呼气，或从呼气过渡到吸气，以确定何时递送呼气治疗设置或吸气治疗设置。类似地，测量的患者呼吸流量信号可以用于检测患者流动限制、呼吸暂停、呼吸不足和/或其他呼吸相关或睡眠呼吸障碍相关的状况/事件。这些检测到的事件提供对患者状况的评估，并且可以应用于自动控制系统中，诸如用于进行治疗调整，诸如改变呼吸治疗装置的控制中涉及的压力控制参数(例如，压力设定点)或流量控制参数(例如，流动设定点)。这种调节的示例在美国专利5,704,345和10,350,379中有所说明。为了这些目的，测量的流量信号可以从流动传感器诸如差压转换器或风速计获得。

可能希望进一步开发用于估计的流动信号的方法和装置，以改进现有的方法和装置和/或开发新的治疗和检测方法和装置。例如，为了确保呼吸设备的准确性能，可能希望开发用于在使用之前和/或期间监测或检测传感器(诸如流动传感器)的准确性的方法，用于检测这种传感器的故障和/或用于检测系统或呼吸状况，诸如在没有流动传感器或没有正确操作的流动传感器的情况下。

3发明内容

本技术旨在提供可用于筛选，诊断，监测和/或治疗呼吸障碍的医疗装置，其具有改善的舒适性，成本，功效，易用性和可制造性中的一种或多种。

本技术的一些形式可以包括确定与气流发生器相关联的可呼吸气体的流量的估计。

本技术的一些形式可以包括用于生成表示与呼吸治疗装置相关联的可呼吸气流的流量的估计的信号的控制器的方法。呼吸治疗装置可以包括马达操作的鼓风机。该方法可以包括在控制器中从压力传感器接收表示可呼吸气体的压力测量的电子信号。该方法可以包括在控制器中从速度传感器接收表示马达速度测量的电子信号。该方法可以包括在控制器中计算夹带空气密度函数。该方法可以包括在控制器中产生表示具有流动估计函数的可呼吸气体的流量估计的信号。流动估计函数可以包括以下函数：表示压力测量的信号，(b)表示电动机速度测量的信号，以及(c)夹带空气密度函数的函数。

在一些形式中，夹带空气密度函数可包括空气密度值和空气密度参考值。夹带空气密度函数可以包括空气密度值与空气密度参考值的第一比率。夹带空气密度函数可以包括空气密度值与空气密度参考值的第二比率。该方法可以包括确定可呼吸气体流量的估计，还可以包括计算马达功率，其中所确定的可呼吸气体流量的估计可以基于马达功率。夹带空气密度函数可以包括大气压力值、温度值和相对湿度值的函数。

在一些形式中，该方法还可包括评估来自氧气传感器的信号以计算夹带空气密度函数。该方法可以包括在控制器中从大气压力传感器接收表示可呼吸气体的大气压测量的电子信号，其中大气压力值可以是可呼吸气体的大气压测量。该方法可包括在控制器中从气体温度传感器接收表示可呼吸气体的气体温度的测量值的电子信号，其中气体温度值可以是可呼吸气体的气体温度的测量值，该方法可包括在控制器中从环境相对湿度传感器接收表示可呼吸气体的环境相对湿度的测量值的电子信号，其中环境相对湿度值可以是可呼吸气体的环境相对湿度的测量值。

在一些形式中，大气压力值、温度值和相对湿度值的函数可以包括根据温度的饱和蒸气压函数。根据温度的饱和蒸气压函数可以定义为：

其中Temp_{local_DegC}可以是温度值。大气压力值、温度值和相对湿度值的函数可以包括根据温度和相对湿度的蒸气压函数。根据温度和相对湿度的蒸气压函数可以通过将(a)根据温度的饱和蒸气压函数的结果与(b)相对湿度值相乘来定义如下：

RH_local*Psv(Temp_{local_DegC})

其中RH_local可以是相对湿度值，并且其中Psv(Temp_{local_DegC})可以是根据温度的饱和蒸气压函数。

在一些形式中，大气压力值、温度值和相对湿度值的函数可以定义为：

其中P₀＝103hectoPascals；T₀＝15degrees Celsius or 288.15degrees Kelvin；

P_{atm_local}可以是大气压力值；可以是根据温度和相对湿度的蒸气压函数；并且Temp_{local_DegK}可以是温度值。

在一些形式中，流动估计函数可以包括一组频率函数。该组频率函数可以包括第一旋转频率函数，该第一旋转频率函数是该马达的速度测量和该夹带空气密度函数的函数。该组频率函数可以包括第二旋转频率函数，该第二旋转频率函数是马达速度测量的函数。该组频率函数可以包括第三旋转频率函数，该第三旋转频率函数是该马达的速度测量和该夹带空气密度函数的函数。第一旋转频率函数可以定义为：

其中RPM可以是马达速度的测量值；

可以是夹带空气密度函数；以及C1和C2是根据经验导出的常数。第二旋转频率函数可以定义为：

-C3*RPM²-C4*RPM-C5

其中RPM可以是马达速度的测量值；以及C3、C4和C5是根据经验导出的常数。在一些形式中，第三旋转频率函数可以定义为：

其中RPM可以是马达速度的测量值；

可以是夹带空气密度函数；以及C6、C7和C8是根据经验导出的常数。流动估计函数可以定义为：

其中A可以是第一旋转频率函数；B可以是第二旋转频率函数；C可以是第三旋转频率函数；并且Pres_meas可以是来自压力传感器的可呼吸气体压力的测量值。

在一些形式中，该方法可以包括在控制器中从流动传感器接收表示可呼吸气体的流量的测量值的电子信号。该方法可以包括在控制器中比较表示可呼吸气体流量测量的电子信号和表示可呼吸气体流量估计值的生成信号。该方法可以包括由控制器产生输出指示符，该输出指示符表示基于比较的流动传感器的精度估计。该方法可包括通过控制器基于输出指示器修改用于操作马达操作式鼓风机的控制参数。该方法可以包括，由控制器基于所产生的表示可呼吸气体的流量的估计的信号来修改用于操作马达操作的鼓风机的控制参数。控制参数可以是压力设定点和流量设定点中的任一者。

本技术的一些形式可以包括处理器可读介质，其上存储有处理器可执行指令，当该处理器可执行指令由呼吸治疗装置中的电机操作的鼓风机的控制器的处理器执行时，使得该处理器生成与该呼吸治疗装置相关联的可呼吸气体的流量的估计。处理器可执行指令可以包括用于控制根据本文描述的任何方法的操作的指令。

本技术的一些形式可以包括呼吸治疗装置。呼吸治疗装置可以包括适于与患者呼吸接口耦合并且适于产生呼吸治疗的电动鼓风机，该呼吸治疗可以包括经由患者呼吸接口的可呼吸气流。呼吸治疗装置可以包括压力传感器，该压力传感器被配置为生成表示可呼吸气体的压力测量的电子信号。呼吸治疗装置可以包括速度传感器，该速度传感器被配置为用于产生表示该马达的速度的测量值的电子信号。该呼吸治疗装置可以包括控制器，该控制器可以包括一个或多个处理器并且与该马达操作的鼓风机、该压力传感器以及该速度传感器耦合。控制器可以被配置为接收表示可呼吸气体的压力测量的电子信号。该控制器可以被配置为用于接收表示该马达的速度测量的电子信号。控制器可以被配置为计算夹带空气密度函数。该控制器可以被配置为使用流动估计函数来生成表示可呼吸气体的流量的估计的信号，该流动估计函数可以包括(1)表示压力的测量值的信号，(b)表示马达的速度的测量值的信号，以及(c)夹带空气密度函数的函数。

在一些形式中，夹带空气密度函数可包括空气密度值和空气密度参考值。夹带空气密度函数可以包括空气密度值与空气密度参考值的第一比率。夹带空气密度函数可以包括空气密度值与空气密度参考值的第二比率。31.在呼吸治疗装置的一些形式中，为了确定可呼吸气体的流量的估计，控制器还可以被配置为根据一个或多个传感器信号来计算马达功率，其中所确定的可呼吸气体的流量的估计可以基于马达功率。夹带空气密度函数可以包括大气压力值、温度值和相对湿度值的函数。控制器还可以配置为评估来自氧气传感器的信号，用于计算夹带空气密度函数。

在一些形式中，呼吸治疗装置可以包括大气压力传感器，该大气压力传感器被配置为生成表示可呼吸气体的大气压的测量值的电子信号，其中该大气压力值可以是可呼吸气体的大气压的测量值。呼吸治疗装置可以包括气体温度传感器，其被配置为生成表示可呼吸气体的气体温度的测量值的电子信号，其中气体温度值可以是可呼吸气体的气体温度的测量值。呼吸治疗装置可以包括环境相对湿度传感器，表示可呼吸气体的环境相对湿度的测量值的电子信号，其中环境相对湿度值可以是可呼吸气体的环境相对湿度的测量值。控制器可以被配置为接收表示大气压力的测量值的电子信号。控制器可以被配置为接收表示气体温度测量的电子信号。控制器可以被配置为接收表示环境相对湿度的测量值的电子信号。

在一些形式中，大气压力值、温度值和相对湿度值的函数可以包括根据温度的饱和蒸气压函数。饱和蒸气压根据温度的函数可如本文所述进行定义。大气压力值、温度值和相对湿度值的函数可以包括根据温度和相对湿度的蒸气压函数。根据温度和相对湿度的蒸气压函数可以通过将(a)根据温度的饱和蒸气压函数的结果和(b)诸如本文所述的相对湿度值相乘来定义。大气压力值、温度值和相对湿度值的函数可以如本文所述来定义。

在一些形式中，呼吸治疗装置的流动估计函数可以包括一组频率函数。该组频率函数可以包括第一旋转频率函数，该第一旋转频率函数是该马达的速度测量和该夹带空气密度函数的函数。该组频率函数可以包括第二旋转频率函数，该第二旋转频率函数是马达速度测量的函数。该组频率函数可以包括第三旋转频率函数，该第三旋转频率函数是该马达的速度测量和该夹带空气密度函数的函数。第一旋转频率函数可以如本文所述来定义。第二旋转频率函数可以如本文所述来定义。第三旋转频率函数可以如本文所述来定义。流动估计函数可以定义为：

其中A可以是第一旋转频率函数；B可以是第二旋转频率函数；C可以是第三旋转频率函数；并且Pres_meas可以是来自压力传感器的可呼吸气体压力的测量值。

在一些形式中，呼吸治疗装置还可包括流动传感器，该流动传感器被配置为产生表示可呼吸气体的流量的测量值的电子信号。控制器还可以被配置为接收表示可呼吸气体的流量测量的电子信号。控制器还可以被配置为比较表示可呼吸气体的流量的测量值的电子信号和表示可呼吸气体的流量的估计的所产生的信号。该控制器还可以被配置为基于该比较生成表示对该流动传感器的精度的估计的输出指示符。控制器还可被配置为基于输出指示器修改用于操作马达操作式鼓风机的控制参数。控制器还可以被配置为基于所产生的表示可呼吸气体的流量的估计的信号来修改用于操作马达操作的鼓风机的控制参数。控制参数可以是压力设定点和流量设定点中的任一者。

本技术的一些形式可以包括如在此描述的呼吸治疗装置，并且可以还包括处理器可读介质，该处理器可读介质上存储有处理器可执行指令，这些指令在由该马达操作的鼓风机的控制器的该一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器生成该可呼吸气体的流量的估计，其中这些处理器可执行指令包括用于控制根据在此描述的任何方法的操作的指令。

在此描述的方法，系统，装置和设备可以在诸如专用计算机的处理器、呼吸监测器和/或诸如呼吸治疗装置的控制器的控制器的处理器中提供改进的功能。此外，所描述的方法、系统、装置和设备可以在呼吸病状的自动管理、监测和/或治疗的技术领域中提供改善，该呼吸病状包括例如睡眠呼吸障碍。在这点上，在此描述的技术方法可以帮助解决与在呼吸装置的呼吸流动和/或气体流量的自动确定中改进可靠性相关联的问题。

当然，这些方面的一部分可以形成本技术的子方面。而且，子方面和/或方面中的各个方面可以各种方式进行组合，并且还构成本技术的其他方面或子方面。

考虑到以下详细描述、摘要、附图和权利要求书中包括的信息，本技术的其他特征将变得显而易见。

4附图说明

本技术在附图的各图中以举例而非限制的方式例示，附图中的相似参考数字指代相似元件，包括：

4.1治疗系统

图1示出了一种系统，其包括以全面罩的方式佩戴患者接口3000的患者1000从RPT装置4000接收正压下的空气供给。来自RPT装置的空气在湿化器5000中湿化，并沿着空气回路4170传送至患者1000。

4.2呼吸系统和面部解剖学

图2示出了人类呼吸系统的概况，该系统包括鼻腔和口腔、喉、声带、食管、气管、支气管、肺、肺泡囊、心脏和膈膜。

4.3患者接口

图3示出了根据本技术的一种形式的呈鼻罩形式的患者接口。

4.4RPT装置

图4A示出了根据本技术的一种形式的RPT装置。

图4B是根据本技术的一种形式的RPT装置的气动路径的示意图。指示上游和下游的方向。

图4C是根据本技术的一种形式的RPT装置的电气部件的示意图。

图4D是根据本技术的一种形式在RPT装置中实现的算法的示意图。

4.5湿化器

图5A是根据本技术的一种形式的湿化器的等轴视图。

图5B示出了根据本技术的一种形式的湿化器的等距视图，示出了从湿化器贮存器底座5130取下的湿化器贮存器5110。

4.6呼吸波形

图6A示出了睡眠时人的典型模型呼吸流量波形。水平轴是时间，竖直轴是呼吸流量。虽然参数值可以变化，但是典型的呼吸可以具有以下近似值：潮气量(Vt)0.5L、吸气时间(Ti)1.6s、峰值吸气流量(Qpeak)0.4L/s、呼气时间(Te)2.4s、峰值呼气流量(Qpeak)-0.5L/s。呼吸的总持续时间Ttot约为4s。人通常以大约每分钟15次呼吸(BPM)的速度呼吸，通气出口大约7.5L/min。典型的占空比，Ti与Ttot之比约为40％。

图6B示出了呼吸流量波形的缩放吸气部分，其中患者正经历“经典平坦度”吸气流动限制的示例。

图6C示出了呼吸流量波形的缩放吸气部分，其中患者正经历“椅形”(后平坦度)吸气流动限制的示例。

图6D示出了呼吸流量波形的缩放吸气部分，其中患者正经历“反向椅式”(早期平坦度)吸气流动限制的示例。

图6E示出了呼吸流量波形的缩放吸气部分，其中患者正经历“M形”吸气流动限制的示例。

图6F示出了呼吸流量波形的缩放的吸气部分，其中患者正经历严重的“M形”吸气流动限制的示例。

4.7流量信号估计

图7是示出可用于诸如通过本文更详细描述的方法来实现估计流量的信号的生成的方法/系统的示例图。

图8A是示出用于基于输入信号(诸如气体压力信号、马达速度信号和计算的夹带空气密度函数)产生流量估计信号的过程的示例流程图。

图8B是示出用于产生夹带空气密度函数的过程的示例流程图，以便产生图7的示例中的流量估计信号。

图8C是用于在诸如使用图7的系统的RPT装置的呼吸设备中使用流量估计信号的示例性过程。

图9A和9B包括图示了由流动传感器测量的流量信号和产生的流量估计信号与示例性RPT装置在各种高度处的风扇曲线的比较的曲线图。

图10A和10B包括图示了在各种海拔高度使用示例性RPT装置期间由流动传感器测量的流量信号和所产生的流量估计信号的比较的曲线图。

5具体实施方式

在更进一步详细描述本技术之前，应当理解的是本技术并不限于本文所描述的特定示例，本文描述的特定示例可改变。还应当理解的是本公开内容中使用的术语仅是为了描述本文所描述的特定示例的目的，并不意图进行限制。

关于可以共享一个或多个共同特性和/或特征的各种示例提供了以下描述。应理解，任一示例的一个或多个特征可与其他示例的一个或多个特征组合。另外，在示例的任一项中，任何单个特征或特征的组合可以组成另外的示例。

5.1治疗

在一种形式中，本技术包括一种用于治疗呼吸障碍的方法，该方法包括以下步骤：将处于正压或高流量的空气递送到患者的气道的入口1000。

在本技术的某些示例中，经由一个或两个鼻孔向患者的鼻通道提供正压或高流动的空气供应。

5.2治疗系统

在一种形式中，本技术包括用于治疗呼吸障碍的设备或装置。该设备或装置可包括RPT装置4000，用于经由通往患者接口3000的空气回路4170向患者1000供给加压空气。在一些形式中，RPT装置可以是高流量治疗装置，其通过开放的患者接口(例如，插管)以通常高于典型吸气流量的速率向患者递送受控流量的空气。

5.3患者接口

根据本技术的一个方面的无创患者接口3000包括以下功能方面：密封形成结构3100、充气室3200、定位和稳定结构3300、通气口3400、用于连接到空气回路4170的一种形式的连接端口3600以及前额支架3700。在一些形式中，可通过一个或多个物理组件来提供功能方面。在一些形式中，一个实体组件可提供一个或多个功能方面。在使用时，密封形成结构3100被布置成围绕患者气道的入口，以便有利于将正压下的空气供应至气道。根据RPT提供的治疗类型，可以使用其他患者接口装置。

5.4 RPT装置

根据本技术的一个方面的RPT装置4000包括机械和气动部件4100、电子部件4200，并被配置为执行一个或多个算法4300。RPT装置可具有外部壳体4010，其以两部分构成：上部4012和下部4014。此外，外部壳体4010可包括一个或多个面板4015。RPT装置4000包括底盘4016，其对RPT装置4000的一个或多个内部部件进行支撑。RPT装置4000可包括手柄4018。

RPT装置4000的气动路径可包括一个或多个空气路径物件，例如入口空气过滤器4112、入口消音器4122、能够正压供给空气的压力发生器4140(例如，鼓风机4142)、出口消音器4124、以及一个或多个转换器4270，诸如压力传感器4272和流动传感器4274。

一个或多个空气路径物件可设置于可拆卸的单独结构内，可拆卸的单独结构将称为气动块4020。气动块4020可设置于外部壳体4010内。在一种形式中，气动块4020由底盘4016支撑，或构成其一部分。

RPT装置4000可具有电源4210、一个或多个输入装置4220、中央控制器4230、治疗装置控制器4240、压力发生器4140、一个或多个保护电路4250、存储器4260、转换器4270、数据通信接口4280以及一个或多个输出装置4290。电气组件4200可安装在单个印刷电路板组件(PCBA)4202上。在备选形式中，RPT装置4000可包括一个以上PCBA 4202。

5.4.1 RPT装置机械和气动部件

RPT装置可在整体单元中包括一个或多个以下部件。在一种可选形式中，一个或多个以下组件可设置为各自分离的单元。

5.4.1.1空气过滤器

根据本技术的一种形式的RPT装置可包括一个空气过滤器4110，或多个空气过滤器4110。

在一种形式中，入口空气过滤器4112被定位在压力发生器4140上游的气动路径的起点处。

在一种形式中，出口空气过滤器4114，例如抗菌过滤器，设置在气动块4020与患者接口3000之间。

5.4.1.2消音器

在本技术的一种形式中，入口消音器4122被定位在压力发生器4140上游的气动路径中。

在本技术的一种形式中，出口消音器4124设置在压力发生器4140与患者接口3000之间的气动路径中。

5.4.1.3压力发生器

在本技术的一种形式中，用于递送正压下的空气流或空气供给的压力发生器4140为可控鼓风机4142。例如，鼓风机4142可包括无刷DC马达4144，其具有一个或多个封装在蜗壳中的叶轮。鼓风机能够例如以高达约120升/分钟的速率，在从约4cmH₂O至约20cmH₂O的范围内的正压下，或以高达约30cmH₂O的其他形式递送空气供应。鼓风机可以是如在以下专利或专利申请中的任一者中所描述的，这些专利或专利申请的内容通过引用整体并入本文：美国专利第7,866,944号；美国专利第8,638,014号；美国专利第8,636,479号；以及PCT专利申请公开第WO2013/020167号。

压力发生器4140在治疗装置控制器4240的控制下。

换言之，压力发生器4140可为活塞驱动泵、与高压源相连的压力调节器(例如，压缩空气贮存器)或风箱。

5.4.1.4转换器

转换器可以在RPT装置4000的内部，或者在RPT装置的外部。外部转换器可设置于例如空气回路如患者接口上或构成其一部分。外部转换器可以是非接触传感器的形式，例如将数据传输或转移到RPT装置的多普勒雷达运动传感器。

在本技术的一种形式中，一个或多个转换器4270位于压力发生器4140的上游和/或下游。一个或多个转换器4270可以被构造和布置成测量诸如气动路径中的该点处的流量、压力或温度的特性。

在本技术的一种形式中，一个或多个转换器4270可邻近患者接口3000设置。

在一种形式中，可以对来自转换器4270的信号进行滤波，诸如通过低通、高通或带通滤波。

5.4.1.4.1流动传感器

根据本技术的流动传感器4274可以基于差压转换器，例如来自SENSIRION的SDP600系列差压转换器。在一些形式中，本技术可以在没有流动传感器的情况下，诸如在基于其他传感器信号(即，不是流动传感器信号)生成流量估计信号的情况下实现。

在一种形式中，由中央控制器4230接收表示诸如来自流动传感器4274的总流量Qt的流量的信号和/或其估计值。

5.4.1.4.2气压传感器

根据本技术的压力传感器4272与气动路径流体连通。因此，压力传感器4272测量气动路径内的气体的压力特性(例如，由RPT的鼓风机产生的压力)。合适的压力转换器的示例是HONEYWELL ASDX系列的传感器。另一种合适的压力转换器是GENERAL ELECTRIC的NPA系列的传感器。

在一种形式中，来自压力传感器4272的信号由中央控制器4230接收。

5.4.1.4.3马达速度转换器

在本技术的一种形式中，使用马达速度转换器4276或传感器来确定马达4144和/或鼓风机4142的旋转速度。来自马达速度转换器4276的马达速度信号可以被提供给治疗装置控制器4240。马达速度转换器4276例如可以是速度传感器，诸如霍尔效应传感器。

5.4.1.4.4气体温度传感器

在本技术的一些形式中，气体温度传感器4275。在一些这样的实现方式中，气体温度传感器可以是诸如Sensirion SDP-872流动传感器(例如，热丝传感器)的另一传感器的组件，其可以产生温度和流量信号，但是可以是独立的温度传感器或其他温度感测装置。这样的传感器可以产生表示RPT的气动路径的气体中或与RPT的气动路径的气体相关的气体(空气)的测量值温度的信号(例如，电子的)。这种测量可替代地表示RPT的气动流动路径周围的气体。例如，这种传感器可以位于RPT的PCB上。该传感器可以产生模拟和/或数字信号形式的感测温度，并且可以由控制器4230的处理器经由采样信号和/或包括来自这种传感器信号的温度值的存储器来访问。

5.4.1.4.5大气压力传感器

在本技术的一些形式中，大气压力传感器4277。例如，RPT的大气压力传感器(例如，在RPT的PCB上)被配置为测量大气压力(即，RPT的气动流动路径外部的压力)。该传感器可以以模拟和/或数字信号产生感测的大气压力，并且可以由控制器4230的处理器经由采样信号和/或包括来自这种传感器信号的大气压力值的存储器来访问。

5.4.1.4.6环境相对湿度传感器

在本技术的一些形式中，环境相对湿度传感器4279。例如，RPT的相对湿度传感器(例如，在RPT的PCB上)被配置为测量环境相对湿度(即，RPT的气动流动路径外部的相对湿度)。该传感器可以产生模拟和/或数字信号形式的感测相对湿度，并且可以由控制器4230的处理器通过采样信号和/或包括来自这种传感器信号的相对湿度值(诸如百分比值)的存储器来访问。

5.4.1.4.7氧气传感器

本技术的一些形式可以可选地包括一个或多个氧传感器，诸如产生氧传感器信号7021，其适于确定通过诸如RPT的设备的气动路径的气体的氧浓度。在一种实现方式中，使用氧气传感器7023来估计穿过呼吸导管的气体的氧气浓度。氧气传感器是被配置为测量气体中氧气浓度的装置。氧传感器的示例包括但不限于超声氧传感器、电氧传感器、化学氧传感器和光学氧传感器。在一种实现方式中，氧传感器7023可以是包括超声发射器和超声接收器的超声氧传感器。

5.4.1.4.8其他马达参数传感器

本技术的一些形式可以可选地包括一个或多个传感器或电路元件，用于确定或感测其他马达参数信号7021，诸如马达电流、马达电压和/或马达功率。例如，可以采用一个或多个感测电阻器来测量提供给鼓风机的马达的电流和/或电压。在一些形式中，例如利用测量的电流和已知的或测量的电压，马达的瞬时功率可以诸如利用该设备的中央控制器来计算(例如，电流X电压＝功率)。

5.4.1.5防溢回阀

在本技术的一种形式中，防溢回阀被定位在湿化器5000与气动块4020之间。防溢回阀经构造和布置以降低水从湿化器5000向上游流动到例如马达4144的风险。

5.4.1.6空气回路

根据本技术的一个方面的空气回路4170是在使用中被构造和安排成允许空气流在两个部件(诸如气动块4020和患者接口3000)之间行进的导管或管。

具体地，空气回路4170可与气动块的出口和患者接口流体连接。空气回路可称为空气输送管。在一些情况下，可以存在用于吸气和呼气的回路的分开的分支。在其他情况下，使用单个分支。

在某些形式中，空气回路4170可包括一个或多个加热元件，加热元件经构造以加热空气回路中的空气，例如以维持或升高空气的温度。加热元件可以是加热丝回路的形式，并且可包括一个或多个转换器，诸如温度传感器。在一种形式中，可绕空气回路4170的轴螺旋缠绕加热丝回路。加热元件可以与诸如中央控制器4230或湿化器控制器5250的控制器通信。包括加热导线回路的空气回路4170的一个示例在美国专利申请US/2011/0023874中描述，该申请通过引用整体并入本文。

5.4.1.7氧气输送

在本技术的一种形式中，将补充氧4180递送至气动路径中的一个或多个点，诸如气动块4020的上游处，进而递送至空气回路4170和/或患者接口3000。

5.4.2 CPG装置电气部件

5.4.2.1电源

电源4210可以位于RPT装置4000的外壳4010的内部或外部。

在本技术的一种形式中，电源4210仅向RPT装置4000提供电力。在本发明技术的另一种形式中，电源4210向RPT装置4000和湿化器5000两者提供电力。

5.4.2.2输入装置

在本技术的一种形式中，RPT装置4000包括按钮、开关或拨号盘形式的一个或多个输入装置4220，以允许人与该装置交互。按钮、开关或拨盘可以是物理装置，或者是可经由触摸屏访问的软件装置。在一种形式中，这些按钮、开关或拨号盘可以物理地连接到该外部壳体4010上，或者在另一种形式中，可以与电连接到中央控制器4230上的接收器处于无线通信中。

在一种形式中，输入装置4220可以被构造和布置成允许人选择值和/或菜单选项。

5.4.2.3中央控制器

在本技术的一种形式中，中央控制器4230是适于控制RPT装置4000的一个或多个处理器。

合适的处理器可以包括x86 INTEL处理器，基于来自ARM Holdings的

处理器的处理器，诸如来自STMICROELECTRONICS的STM32系列微控制器。在本技术的某些可选形式中，诸如来自意法半导体公司的STR9系列微控制器的32位RISCCPU，或诸如来自德州仪器(TEXAS INSTRUMENTS)公司制造的MSP430系列微控制器的处理器的16位元RISC CPU可同样适用。

在本技术的一种形式中，中央控制器4230是专用电子电路。

在一种形式中，中央控制器4230是专用集成电路。在另一种形式中，中央控制器4230包括分立的电子部件。

该中央控制器4230可以被配置为用于从一个或多个转换器4270以及一个或多个输入装置4220接收一个或多个输入信号。

中央控制器4230可以被配置成用于向输出装置4290、治疗装置控制器4240、数据通信接口4280和湿化器控制器5250中的一个或多个提供(一个或多个)输出信号。

在本技术的一些形式中，中央控制器4230被配置为实现在本文描述的一个或多个方法，诸如表示为存储在非暂时性计算机可读存储介质(诸如存储器4260)中的计算机程序的一个或多个算法4300。在本技术的一些形式中，中央控制器4230可以与RPT装置4000集成。然而，在本技术的一些形式中，一些方法可由位于远程的装置执行。例如，远程定位装置可通过对诸如来自本文所述的任何传感器的存储数据进行分析来确定呼吸机的控制设置或检测呼吸相关事件。

5.4.2.4时钟

RPT装置4000可以包括连接到中央控制器4230的时钟4232。

5.4.2.5治疗装置控制器

在本技术的一种形式中，治疗装置控制器4240是治疗控制模块4330，其形成由中央控制器4230执行的算法4300的一部分。

在本技术的一种形式中，治疗装置控制器4240是专用马达控制一体化电路。例如，在一种形式中，使用由ONSEMI制造的MC33035无刷直流马达控制器。

5.4.2.6保护电路

根据本技术的一个或多个保护电路4250可以包括电保护电路、温度和/或压力安全电路。

5.4.2.7存储器

根据本技术的一种形式，RPT装置4000包括存储器4260，例如非易失性存储器。在一些形式中，存储器4260可以包括电池供电的静态RAM。在一些形式中，存储器4260可以包括易失性RAM。

存储器4260可以位于PCBA 4202上。存储器4260可以是EEPROM或NAND闪存的形式。

附加地或可选地，RPT装置4000包括可移除形式的存储器4260，例如根据安全数字(SD)标准制造的存储卡。

在本技术的一种形式中，存储器4260充当其上存储有计算机程序指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机程序指令表示本文所描述的一种或多种方法，包括例如本文更详细描述的关于流量估计描述的方法的一种或多种算法4300。存储器4260还可以充当用于数据的易失性或非易失性存储介质，该数据是在一个或多个处理器或多个方法由一个或多个处理器作为指令执行时获取、收集、使用或生成的。

5.4.2.8数据通信系统

在本技术的一种形式中，提供了数据通信接口4280，并且数据通信接口4280连接到中央控制器4230。数据通信接口4280可以连接到远程外部通信网络4282和/或本地外部通信网络4284。远程外部通信网络4282可以连接到远程外部装置4286。本地外部通信网络4284可以连接到本地外部装置4288。

在一种形式中，数据通信接口4280是中央控制器4230的一部分。在另一种形式中，数据通信接口4280与中央控制器4230分离，并且可以包括集成电路或处理器。

在一种形式中，远程外部通信网络4282是因特网。数据通信接口4280可以使用有线通信(例如经由以太网或光纤)或无线协议(例如，CDMA、GSM、LTE)来连接到因特网。

在一种形式中，本地外部通信网络4284利用一个或多个通信标准，诸如蓝牙或消费者红外协议。

在一种形式中，远程外部装置4286是一个或多个计算机，例如联网计算机群。在一种形式中，远程外部装置4286可以是虚拟计算机，而不是物理计算机。在任一情况下，这种远程外部装置4286可以由适当授权的人(诸如临床医生)访问。

本地外部装置4288可以是个人计算机、移动电话、平板电脑或遥控器。

5.4.2.9输出装置，包括可选的显示器、警报器

根据本技术的输出装置4290可以采取视觉、音频和触觉单元中的一个或多个的形式。视觉显示器可以是液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器。

5.4.2.9.1显示驱动器

示出了驱动器4292接收要在显示器4294上示出了的字符、符号或图像作为输入，并将它们转换为使显示器4294示出了这些字符、符号或图像的命令。

5.4.2.9.2显示器

显示器4294被配置为响应于从显示器驱动器4292接收的命令在视觉上示出了字符、符号或图像。例如，显示器4294可以是八段显示器，在这种情况下，显示器驱动器4292将诸如数字“0”的每个字符或符号转换为指示是否要激活八个相应段以示出了特定字符或符号的八个逻辑信号。

5.4.3RPT装置算法

5.4.3.1预处理模块

根据本技术的一种形式的预处理模块4310接收来自转换器4270(例如，流动传感器4274或压力传感器4272)的信号作为输入，并且执行一个或多个过程步骤以计算将被用作到另一个模块(例如，治疗引擎模块4320)的输入的一个或多个输出值。

在本技术的一种形式中，输出值包括接口或面罩压力Pm、呼吸流量Qr和泄漏流量Ql。

在本技术的各种形式中，预处理模块4310包括以下算法中的一个或多个：压力补偿4312、通气流量估计4314、泄漏流量估计4316、流量信号估计4317和呼吸流量估计4318。

5.4.3.1.1压力补偿

在本技术的一种形式中，压力补偿算法4312接收指示靠近气动块出口的气动路径中的压力的信号作为输入。压力补偿算法4312估计通过空气回路4170的压降，并提供患者接口3000中的估计压力Pm作为输出。

5.4.3.1.2通气流量估计

在本技术的一种形式中，通气流量估计算法4314接收患者接口3000中的估计压力Pm作为输入，并从患者接口3000中的通气口3400估计空气的通气流量Qv。

5.4.3.1.3泄漏流量估计

在本技术的一种形式中，泄漏流量估计算法4316接收总流量Qt和通气流量Qv作为输入，并提供泄漏流量Ql的估计作为输出。在一种形式中，泄漏流量估计算法4316通过计算在足够长的时间段(例如约10秒)内总流量Qt和通气流量Qv之差的平均值来估计泄漏流量Ql。

在一种形式中，泄漏流量估计算法4316接收患者接口3000中的总流量Qt、通气流量Qv和估计压力Pm作为输入，并通过计算泄漏电导并将泄漏流量Ql确定为泄漏电导和压力Pm的函数来提供泄漏流量Ql作为输出。漏导被计算为低通滤波的非通气流量等于总流量Qt和通气流量Qv之差的商，以及低通滤波的压力平方根Pm，其中低通滤波器时间常数具有足够长的值以包括几个呼吸循环，例如大约10秒。泄漏流量Ql可以被估计为泄漏传导率与压力Pm的函数的乘积。

5.4.3.1.4呼吸流量估计

在本技术的一种形式中，呼吸流量估计算法4318接收总流量Qt、通气流量Qv和泄漏流量Ql作为输入，并通过从总流量Qt中减去通气流量Qv和估计的泄漏流量Ql来估计到患者的空气的呼吸流量Qr。

5.4.3.1.5流量信号估计

在本技术的一种形式中，流量信号可以由流量信号估计算法4317估计，以便生成对总流量Qt、通气流量Qv和泄漏流量Ql的估计，并且通过从所估计的总流量Qt中减去通气流量Qv和所估计的泄漏流量Ql来进一步估计到患者的空气的呼吸流量Qr。在此更详细地描述这种流量信号估计过程。诸如如果在流动传感器的操作中检测到故障流量信号，例如如果在流动传感器的操作中检测到故障。类似地，这种流量信号估计可以用于检测流动传感器的操作中的故障，或者用于评估的流动传感器的精度，如本文更详细地讨论的。

5.4.3.2治疗引擎模块

在本技术的一种形式中，治疗引擎模块4320接收患者接口3000中的压力Pm和到患者的空气的呼吸流量Qr中的一个或多个作为输入，该呼吸流量Qr诸如从流量估计信号导出的一个，并且提供一个或多个治疗参数作为输出。

在本技术的一种形式中，治疗参数是治疗压力Pt。

在各种形式中，治疗引擎模块4320包括以下算法中的一个或多个：相位确定4321、波形确定4322、通气量确定4323、吸气流动限制检测4324、呼吸暂停检测4325、吸气M形检测4326、气道通畅性确定4327、典型的最近通气量确定4328和治疗参数确定4329。

5.4.3.2.1相确定

在本技术的一种形式中，相位确定算法4321接收指示呼吸流量Qr的信号作为输入，并提供患者1000的当前呼吸循环的相位作为输出。

在称为离散相位确定的一些形式中，相位输出是离散变量。当分别检测到自发吸气和呼气的开始时，离散相位确定的一种实现方式提供具有吸气或呼气值的双值相位输出，例如分别表示为0和0.5转的值。“触发”和“循环”的RPT装置4000有效地执行离散相位确定，因为触发和循环时刻分别是相位从呼气到吸气和从吸气到呼气变化的时刻。在双值相位确定的一个实现方式中，当呼吸流量Qr超过“触发阈值”(从而触发RPT装置4000输送“自发呼吸”)时，相位输出被确定为具有离散值0(指示吸气)，并且当呼吸流量Qr降到“循环阈值”以下(从而使RPT装置4000“自发循环”)时，相位输出被确定为具有离散值0.5转(指示呼气)。在一些这样的实现方式中，触发阈值和循环阈值可以根据相应的触发阈值和循环阈值函数在呼吸期间随时间变化。这些功能在ResMed Limited的专利合作条约专利申请号PCT/AU2005/000895(公布为WO 2006/000017)中有描述，其全部内容通过引用并入本文。

在一些这样的实现方式中，循环可在最后一个触发时刻之后的“不应期”(表示为Timen)期间被阻止，并且在没有自发循环的情况下，必须在最后一个触发时刻之后的一区间(表示为Timex)内发生。Timin和Timax的值是RPT装置4000的设置，并且可以例如通过在配置RPT装置4000期间的硬编码或通过输入装置4220的手动输入来设置。

在称为连续相位确定的其他形式中，相位输出是连续变量，例如从0至1转或0至2弧度变化。当连续相分别达到0和0.5转时，进行连续相确定的RPT装置4000可以触发和循环。在连续相位确定的一个实现中，首先根据呼吸流量Qr来估计吸气时间Ti和呼气时间Te。然后，该阶段被确定为自前一触发时刻起已经经过的吸气时间Ti的比例的一半，或者0.5转加上自前一循环时刻起已经经过的呼气时间Te的比例的一半(无论哪个更近)。

在一些实现方式中，适于通气治疗(如下所述)，相位确定算法4321被配置为即使在呼吸流量Qr不显著时(诸如在呼吸暂停期间)也触发。结果，RPT装置4000在没有患者1000的自发呼吸作用的情况下输送“备用呼吸”。对于这种形式，称为自发/定时(ST)模式，相位确定算法4321可以利用“备份速率”Rb。备份率Rb是RPT装置4000的设置，并且可以例如通过在RPT装置4000的配置期间进行硬编码或者通过经由输入装置4220的手动输入来设置。

相位确定算法4321(离散的或连续的)可以以被称为定时备份的方式使用备份速率Rb来实现ST模式。定时备份可以如下实现：相位确定算法4321尝试检测由于自发呼吸努力而引起的吸气开始，例如通过将呼吸流量Qr与如上所述的触发阈值进行比较。如果在持续时间等于备用频率Rb的倒数或倒数的最后触发时刻之后的间隔(称为备用计时阀值Tback的间隔)内没有检测到自发吸气的开始，则相位确定算法4321将相位输出设定为值0，从而触发RPT装置4000输送备用呼吸。然后，相位确定算法4321尝试检测自发呼气的开始，例如通过将呼吸流量Qr与如上所述的周期阈值进行比较。备用呼吸的周期阈值可以不同于自主呼吸的周期阈值。与自主呼吸一样，在备用呼吸期间的自主循环可以在最后触发时刻之后的持续时间Timin的“不应期”期间被阻止。

与自主呼吸一样，如果在备用呼吸期间，在上一触发时刻之后的Timax秒内没有检测到自主呼气的开始，则阶段确定算法4321将相位输出设置为值0.5，从而使RPT装置4000循环。然后，阶段确定算法4321尝试通过将呼吸流量Qr与如上所述的触发阈值进行比较来检测自发吸气的开始。

5.4.3.2.2波形确定

在本技术的一种形式中，波形确定算法4322在患者的整个呼吸循环中提供大致恒定的治疗压力。

在本技术的其他形式中，波形确定算法4322控制压力发生器4140以提供根据波形模板在患者的整个呼吸周期内变化的治疗压力Pt。

在本技术的一种形式中，波形确定算法4322在由相位确定算法4321提供的相位值Φ的域上提供具有在[0，1]范围内的值的波形模板Π(Φ)，以供波形确定算法4322使用。

在一种形式中，适合于离散或连续值相位，波形模板Π(Φ)是方波模板，对于高达并包括0.5转的相位值具有值1，并且对于高于0.5转的相位值具有值0。在一种形式中，适用于连续值相位，波形模板Π(Φ)包括两个平滑弯曲部分，即对于高达0.5转的相位值，平滑弯曲(例如升余弦)从0上升到1，而对于高于0.5转的相位值，平滑弯曲(例如指数)从1下降到0。

在本技术的一些形式中，波形确定算法4322根据RPT装置4000的设置从波形模板库中选择波形模板Π(Φ)。库中的每个波形模板Π(Φ)可以作为值Π相对于相位值Φ的查找表提供。在其他形式中，波形确定算法4322使用预定函数形式“即时”计算波形模板Π(Φ)，该预定函数形式可能由一个或多个参数(例如，上升时间和下降时间)参数化。功能形式的参数可以是预定的或取决于患者1000的当前状态。

在本技术的一些形式中，波形确定算法4322适用于吸气(Φ＝0转)或呼气(Φ＝0.5转)的离散双值相位，波形确定算法4322计算作为离散相位Φ和自最近触发时刻起测量的时间t的函数的“运行中”波形模板Π。在一种这样的形式中，波形确定算法4322如下计算两部分(吸气和呼气)的波形模板Π(Φ,t)：

其中Π_i(t)和Π_e(t)是波形模板Π(Φ,t)的吸气和呼气部分。

在一种这样的形式中，波形模板的吸气部分Π_i(t)在两个连续部分中从0平滑上升到1：

·对于称为“时间标度”的参数的前一半，线性上升到2/3；

·对于时间标度的后半部分，抛物线上升到1。

这种吸气部分Π_i(t)“上升时间”可以定义为Π_i(t)上升到0.875的值所花费的时间。

波形模板的呼气部分Π_e(t)是在两个连续抛物线部分中从1到0的平滑下降，拐点在时标的25％和50％之间。这种呼气部分Π_e(t)的“下降时间”可以被定义为Π_e(t)下降到0.125的值所花费的时间。

5.4.3.2.3通气确定

在本技术的一种形式中，通气确定算法4323接收输入呼吸流量Qr，该呼吸流量Qr可以从如前所述的估计的流动信号导出，并且确定指示当前患者通气的测量值Vent。

在一些实现方式中，通气量确定算法4323将Vent计算为“瞬时通气量”Vint，其是呼吸流量信号Qr的绝对值的一半。

在一些实现方式中，通气量确定算法4323通过由低通滤波器(诸如具有约0.10Hz的拐角频率的四阶贝塞尔低通滤波器)对瞬时通气量Vint进行滤波来将Vent计算为“非常快的通气量”VveryFast。这相当于大约10秒的时间常数。

在一些实现方式中，通气量确定算法4323通过由低通滤波器(诸如具有约0.05Hz的拐角频率的四阶贝塞尔低通滤波器)对瞬时通气量Vint进行滤波来将Vent计算为“快速通气量”Vfast。这相当于大约20秒的时间常数。

在本技术的一些实现方式中，通气量确定算法4323将Vent确定为肺泡通气量的测量值。肺泡通气是在给定时间内多少空气实际到达呼吸系统的气体交换表面的测量值。因为患者的呼吸系统包括显著的“解剖学死腔”，即，其中不发生气体交换的体积，肺泡通气量小于直接对呼吸流量Qr进行运算的上述计算将产生的“总”通气量值，但是是患者的呼吸性能的更准确的测量值。

在这种实现方式中，通气量确定算法4323可以确定瞬时肺泡通气量为零或呼吸流量Qr绝对值的一半。瞬时肺泡通气量为零的条件为：

·当呼吸流量从非负变化为负时，或

·当呼吸流量从负变化为非负时，以及

·在呼吸流量已经改变符号之后，对于呼吸流量的积分的绝对值Qr小于患者的解剖死腔体积的时间段。

患者的解剖死腔体积可以是RPT装置4000的设置，例如通过在配置RPT装置4000期间的硬编码或通过输入装置4220的手动输入来设置。

在一些这样的实现方式中，通气确定算法4323可以通过使用上述相应的低通滤波器对瞬时肺泡通气进行低通滤波来将通气计算为“非常快的肺泡通气”和/或“快速肺泡通气”。

在下文中，省略了词语“肺泡”，但是可以假设其存在于治疗引擎模块4320的一些实现方式中。即，在随后的描述中提到的“通气”和“潮气量”可以用于肺泡通气和肺泡潮气量以及“总”通气和潮气量。

5.4.3.2.4吸气流动限制确定

在本技术的一种形式中，治疗引擎模块4320执行一种或多种算法以确定呼吸流量波形的吸气部分中的流动限制的程度，有时被称为部分上气道阻塞(本文有时被简称为“吸气波形”)。在一种形式中，流动限制确定算法4324接收呼吸流量信号Qr作为输入，该信号可以从如前所述的估计的流动信号中导出，并且提供每个吸气波形表现出流动限制的程度的测量值作为输出。

正常的吸气波形是圆形的，形状上接近正弦曲线(参见图6A)。在足够的上气道肌张力(或EPAP)的情况下，气道基本上充当刚性管，其中流动响应于增加的呼吸努力(或外部通气辅助)而增加。在一些情况下(例如睡眠、镇静)，上气道可以是可塌陷的，诸如响应于来自呼吸努力或甚至来自所施加的通气的上气道内的亚大气压力。这可导致完全阻塞(呼吸暂停)或称为“流动限制”的现象。术语“流动限制”包括这样的行为，其中增加的呼吸努力仅仅引起气道的变窄增加，使得吸气流量变得被限制在恒定值，而与努力无关(“Starling阻力行为”)。因此，吸气流量曲线呈现平坦的形状(参见图6B)。

实际上，上气道行为甚至更加复杂，并且存在指示上气道相关的吸气流动限制的各种各样的流量形状，并且在存在外部通气辅助的情况下存在甚至更广泛的各种各样的流量形状(参见附图6C至6F)。为此，流动限制确定算法4324可以响应于以下种类的吸气流动限制中的一个或多个：“经典平整度”(参见图6B)，“高度”(参见图6C)和“反向高度”(参见图6D)。(“M形”(参见图6E和6F)使用M形检测算法4326。)

5.4.3.2.5M形检测

在本技术的一种形式中，治疗引擎4320模块执行一个或多个算法以检测吸气波形中的“M形”。在一种形式中，M形检测算法4326接收呼吸流量信号Qr作为输入，并提供指示每个吸气波形呈现M形的程度的测量值作为输出。

潮气量或其他呼吸通气值不远于典型最近值的M形吸气波形表示流动限制。这种吸气波形具有相对较快的上升和下降，以及大约在中心的流动的下降或“凹口”，该下降是由于流动限制引起的(见图6E和6F)。在较高的潮气量或呼吸通气值处，这种波形通常是行为的，即在睡眠或叹息期间的微觉醒，并且不流动限制。

为了检测M形波形，M形检测算法4326确定吸气波形与大致M形波形的相似性。

5.4.3.2.6呼吸暂停检测

在本技术的一种形式中，治疗引擎模块4320执行呼吸暂停检测算法4325以检测呼吸暂停。

在一种形式中，呼吸暂停检测算法4325接收呼吸流量信号Qr作为输入，并提供指示检测到的呼吸暂停的开始和结束的一系列事件作为输出。

5.4.3.2.7典型近期通气量确定

在本技术的一种形式中，中央控制器4230将当前通气量的测量值Vent作为输入，并且执行一个或多个典型的近期通气量确定算法4328，用于确定指示患者1000的典型近期通气量的值Vtyp。

典型的近期通气量Vtyp是一个值，在该值附近，当前通气量Vent的测量值在多个时刻在某个预定时间尺度上的分布趋向于聚集，即，当前通气量的测量值在近期历史上的集中趋势的测量值。在典型目标通气量确定算法4328的一种实现方式中，最近的历史是数分钟的量级，但是在任何情况下都应该长于Cheyne-Stokes蜡化和蜡化循环的时间标度。典型的近期目标通气量确定算法4328可以使用多种公知的中心趋势测量中的任何一种，以根据当前通气量Vent的测量值来确定典型的最近通气量Vtyp。一种这样的措施是在当前通气量的测量值上输出低通滤波器，时间常数等于一百秒。

5.4.3.2.8气道通畅性确定

在本技术的一种形式中，中央控制器4230执行气道通畅性确定算法4327，用于确定气道通畅性。在一些实现方式中，气道通畅性确定算法4327返回“关闭”或“打开”或等效布尔值，例如“真”指示关闭，而“假”指示打开。

5.4.3.2.9治疗参数的确定

在本技术的一些形式中，中央控制器4230执行一个或多个治疗参数确定算法4329，用于使用由治疗引擎模块4320中的一个或多个其他算法返回的值来确定一个或多个治疗参数。

在本技术的一种形式中，治疗参数是瞬时治疗压力Pt。在这种形式的一种实现方式中，治疗参数确定算法4329使用以下等式来确定治疗压力Pt：

Pt＝AΠ(Φ,t)+P₀ (1)

其中A是“压力支持”的量，Π(Φ，t)是在相位的当前值Φ和时间的当前值t时的波形模板值(在0到1的范围内)，P₀是基础压力。

通过使用等式(1)确定治疗压力Pt并将其作为设定点应用于RPT装置4000的控制器4230中，治疗参数确定算法4329使治疗压力Pt与患者1000的自发呼吸努力同步振荡。即，基于上述典型的波形模板Π(Φ)，治疗参数确定算法4329在吸气开始时或吸气期间增加治疗压力Pt，并且在呼气开始时或呼气期间降低治疗压力Pt。(非负)压力支持A是振荡的幅度。

如果波形确定算法4322提供波形模板Π(Φ)作为查找表，则治疗参数确定算法4329通过定位与由阶段确定算法4321返回的阶段的当前值Φ最接近的查找表条目，或者通过在跨越阶段的当前值Φ的两个条目之间进行插值，来应用等式(1)。

压力支持A和基础压力P₀的值可以由治疗参数确定算法4329根据所选择的呼吸压力治疗模式以如下所述的方式确定。

5.4.3.3治疗控制模块

根据本技术的一个方面的治疗控制模块4330接收来自治疗引擎模块4320的治疗参数确定算法4329的治疗参数作为输入，并且控制压力发生器4140以根据治疗参数递送空气流。

在本技术的一种形式中，治疗参数是治疗压力Pt，并且治疗控制模块4330控制压力发生器4140以递送气流，该气流在患者接口3000处的面罩压力Pm等于治疗压力Pt，或者该气流在接口处的接口流量Ft等于治疗流量TFt。

5.4.3.4检测故障状况

在本技术的一种形式中，中央控制器执行用于检测故障状况的一个或多个方法4230。通过一个或多个方法检测的故障状况可以包括以下中的至少一者：

·电源故障(无电源或电源不足)

·转换器故障检测

·无法检测部件的存在

·推荐范围之外的操作参数(例如压力、流量、温度、PaO₂)。

·测试警报器无法生成可检测的警报信号。

·来自流动传感器的流量信号和来自流量信号估计4137过程的流量估计信号的显著不均。

在检测到故障状况时，相应的算法通过以下中的一个或多个发信号通知故障的存在：

·启动可听、可视和/或动态(例如振动)警报

·向外部装置发送消息

·事件的日志记录

·如本文更详细描述的控制参数的改变

5.5湿化器

在本技术的一种形式中，提供湿化器5000(例如，如在图5A中所示)以改变用于相对于周围空气输送至患者的空气或气体的绝对湿度。通常，湿化器5000用于在输送至患者的气道之前增加空气流的绝对湿度并增加空气流的温度(相对于环境空气)。

该湿化器5000可以包括湿化器贮存器5110，用于接收空气流的湿化器入口5002，以及用于递送经湿化的空气流的湿化器出口5004。在一些形式中，如图5A和图5B所示，湿化器贮存器5110的入口和出口可以分别是湿化器入口5002和湿化器出口5004。湿化器5000还可以包括湿化器基座5006，该湿化器基座可以适于接收湿化器贮存器5110并且包括加热元件5240。

5.6呼吸压力治疗模式

根据本技术的一种形式中的治疗参数确定算法4329所使用的治疗压力等式(1)中的参数A和P₀的值，RPT装置4000可以实现各种呼吸压力治疗模式。

5.6.1 CPAP治疗

在一些实现方式中，压力支持A同样为零，因此治疗压力Pt在整个呼吸周期中同样等于基础压力P₀。这种实现方式通常在CPAP治疗的标题下分组。在这些实现方式中，不需要治疗引擎模块4320来确定相位Φ或波形模板Π(Φ)。

5.6.2通气治疗

在其他实现方式中，等式(1)中的压力支持A的值可以是正的。这种实现方式被称为通气治疗。在被称为固定压力支持通气治疗的一些形式的通气治疗中，压力支持A被固定在预定值，例如10cmH2O。该预定压力支持值是RPT装置4000的设置，并且可以例如通过在RPT装置4000的配置期间的硬编码或通过经由输入装置4220的手动输入来设置。在一些形式中，压力可以是双水平的，诸如其中在患者吸气期间递送较高的压力并且在患者呼气期间递送较低的压力。

压力支持A的值可限于定义为[Amin，Amax]的范围。压力支持极限Amin和Amax是RPT装置4000的设置，例如通过在RPT装置4000的配置期间的硬编码或通过通过输入装置4220的手动输入来设置。3cmH2O的最小压力支持Amin是在稳态下执行典型患者的所有呼吸功所需的压力支持的大约50％。12cmH2O的最大压力支持Amax是执行典型患者的所有呼吸工作所需的压力支持的大约两倍，因此如果患者停止做出任何努力，则足以支持患者的呼吸，但是小于将是不舒适的或危险的值。

5.7呼吸流量治疗模式

在一些形式中，RPT可以配置有流量控制回路，诸如配置有估计的流动信号，以提供具有到患者气道的接口的呼吸治疗，该接口是‘开放的’(未密封的)。呼吸治疗可以用受控的调节或浓缩气体流补充患者自身的自主呼吸。在一个示例中，高流量治疗(HFT)通过未密封或打开的患者接口以在整个呼吸周期中保持大致恒定的“治疗流量”来控制气道的入口。该治疗流量被标称地设定为超过该患者的峰值吸气流量。作为恒定流量的替代方案，治疗流量可以遵循在呼吸周期上变化的曲线。

5.8流量信号估计

如前所述，诸如一个或多个RPT的控制器或处理器可以诸如在不利用来自流动传感器的信号的情况下通过实施图4D的流量信号估计4317过程来实现流量信号估计。在图7的估计过程7002中图示了一个这样的示例性流量估计过程。如图所示，该过程可以包括流量估计单元7004，诸如使用如前所述的控制逻辑或处理器控制指令的中央控制器或处理器的流量估计单元7004，其实现包括流量估计功能的功能，以从可以包括来自一组传感器的测量值的一组输入信号7010导出流量估计信号7008。在该示例中，流量估计单元7004可以接收信号(例如，来自存储器和/或更直接地来自传感器的访问数据值)以生成流量估计信号7008。如图所示，输入信号可包括诸如来自RPT的气动路径中的压力传感器4272的压力7012，以便与鼓风机的操作相关联。输入信号可以包括诸如来自速度转换器4276的马达速度7014，该速度传感器可以与RPT的鼓风机的马达相关联。输入信号可以包括大气压力7016，诸如来自可以被配置为测量环境压力的大气压力传感器4277的大气压力。输入信号可包括气体温度7018，诸如来自气体温度传感器4275的气体温度，其可与RPT的气动路径内的气体相关联。输入信号可以包括诸如来自环境相对湿度传感器4279的环境相对湿度7020，其可以与RPT的气动路径(例如，环境)外部的气体相关联。在一些形式中，输入信号还可以任选地包括来自氧气传感器(例如，氧气浓度7021)和/或来自马达参数传感器(例如，马达参数7023)的信号。可以实时或接近实时地从传感器接收输入信号，以便随着时间重复地同时产生流量估计信号。此外，在一些形式中，此估计信号过程可利用来自存储器的存储值的此信号中的一者、多者或全部。

在一些示例中，流量估计单元7004可实现图8A和8B的流程图中所示的一个或多个过程。此外，流量估计单元7004可与治疗引擎和/或故障状态检测4340过程一起操作，以实现图8C所示的方法。例如，如图8A所示，在步骤或过程8002，流量估计单元7004可接收输入信号，诸如测量的大气压力信号和测量的马达速度信号，诸如使用一个或多个传感器，以及可选地使用先前描述的其他输入信号。在步骤或过程8004，流量估计单元7004可以计算夹带空气密度函数。在步骤或过程8006中，流量估计单元7004可以产生流量估计信号7008，诸如具有使用气体压力、马达速度和夹带空气密度函数的流动估计函数。可选地，诸如关于治疗引擎、故障状况检测引擎结合流量估计单元的过程，在过程或步骤8008处，中央控制器可以基于所生成的流量估计信号和/或对估计信号的估计来生成输出指示符。在一些形式中，流量估计可以可选地用其他马达参数(例如，马达功率)导出以产生估计的流量信号，例如Brydon(ResMed Limited)的美国专利号6,237,593中描述的。例如当系统的流量为负时(诸如，从患者接口诸如从患者在一个方向上朝向流发生器鼓风机移动)，可以利用这种估计的流量信号。

在一些形式中，在确定估计的流量时，可以利用诸如来自氧气传感器的信号来评估氧气浓度，以便考虑正被感测的可呼吸气体的浓度。例如，如果系统的可呼吸气体的气体成分不同于或显著不同于环境空气，则可以修改用于生成估计的流动信号的函数以考虑该差异，或者放弃使用现有函数，因为气体可能不同于预期的(例如，气体不同于在模型中使用的环境空气以导出夹带空气密度函数)。在一些示例中，如本文中通过经验模型描述的多个夹带空气密度函数可以在设计时间导出，其中每个使用不同的气体浓度。因此，在一些形式中，来自氧气传感器的信号可以用于根据氧气传感器在运行时间测量的气体浓度从多个函数中选择合适的夹带空气密度函数，使得所选择的函数(一个或多个)是先前利用相似或等效的气体浓度(例如，使用风扇曲线)经验地导出的。

因此，在一些形式中，诸如当系统的流量为正时(例如，在从流发生器风机到患者接口(诸如到患者和患者接口的通气口)的一个方向上移动)的流量估计函数的实现可以根据以下方程/函数来计算，其是压力、速度和大气密度的函数：

其中：

Flow_est是所生成的流量估计信号；

A、B和C各自是诸如至少旋转频率(例如，测量的马达速度)的一组函数的频率相关函数；以及

Pressure_meas是由鼓风机产生的压力的测量值，诸如由RPT的气动路径内的压力传感器4272获取的。

在一个这样的示例中，旋转频率的函数集可以如下实现：

B＝-r3*RPM²-r4*RPM-r5

其中：

r1、r2、r3、r4、r5、r6和r7是常数；

RPM是测量的马达速度(例如，每分钟转数)；以及

并且是夹带空气密度函数或者可以用这种函数导出。它们可以包括参考大气密度与局部大气密度的比率，并且可以如本文中关于图8B的示例性过程更详细地描述的那样来计算。在流量估计信号的产生中实现的每个这样的比率可以被认为是密度校正因子。参考空气密度可以是当建立模型所需的风扇曲线已经被记录时存在的空气密度。密度校正因子，特别是其局部大气密度，可以通过评估一个或多个风扇曲线而经验地确定，诸如在相同速度但不同高度，如本文更详细描述的，诸如具有特定氧气浓度的气体(例如，环境空气或其他)。

在示例性实现方式中，旋转频率相关函数(A、B、C)的常数可以利用在不同海拔高度处的风扇曲线(一条或多条)根据经验确定，并且与RPT的鼓风机的操作相关联(例如，至少部分地使用压力、流量和RPM测量)和多项式模型化(例如，使用2次多项式方程)。例如，可以通过比较海平面、2000m和3000m海拔处的风扇曲线(例如，在5000、10000、15000和20000RPM处)，诸如使用气压室来靠经验找到这些值。在一个这样的示例中，这样的常数可以分别是以下值：0.00000001、0.00086500、0.00000000005、0.0000005119、0.0130975、0.000000038、0.000070756和0.281905000。然而，可以理解，这些常数值可以是不同的值，这取决于RPT装置的鼓风机的类型和构造。此外，这些常数的值可以例如被近似或以其他方式舍入为任何特定实现所期望的适当数目的数字。

如前所述，上述流量估计单元7004采用夹带空气密度函数，该夹带空气密度函数可将参考大气密度值和本地确定的大气密度值相关联。这种功能可以使用来自一组传感器的测量值信号，诸如来自存储器的表示这种信号的数据，该组传感器包括例如气体温度传感器4275、大气压力传感器4277和相对湿度传感器。

图8B中示出了实现图8A的过程或步骤8004的这种功能的示例性过程。在过程或步骤8022，中央控制器或处理器可以接收表示气体温度、大气压力和相对湿度的信号。在过程或步骤8024处，中央控制器或处理器可计算诸如与温度相关的饱和蒸气压函数(Psv)，其可使用测得的温度。在过程或步骤8026处，中央控制器或处理器可计算蒸汽压力函数(Pv)，诸如关于温度和相对湿度，其可使用测量的相对湿度。这种函数可以采用饱和蒸汽压函数(Psv)，使得蒸汽压函数(Pv)也是温度的函数。在过程或步骤8026中，中央控制器或处理器可以基于蒸气压力函数(Pv)、饱和蒸气压力函数(Psv)和大气压力信号计算大气密度值。

例如，在一些形式中，饱和蒸气压函数(Psv)可以如下实现：

其中：

Psv是由饱和蒸气压函数产生的饱和蒸气压的值；

e是欧拉数或将这样的数近似为期望的位数的其他值；

Temp_{local_DegC}是诸如以摄氏度计的温度测量或其他合适的温度度量；以及

K1、K2和K3是可以根据经验确定的常数，但是在一些形式中可以分别是例如6.1078、17.2693882和237.4。这些值可以例如近似或以其他方式四舍五入为任何特定实现所期望的适当数目的数字。

在一些形式中，该蒸气压函数(Pv)可以如下实现：

Pv＝RH_local*Psv

其中：

Pv是由蒸气压函数产生的蒸气压的值；

RH_local是测量的相对湿度，诸如来自环境相对湿度传感器4279的信号，其可以是百分比；以及

Psv是由饱和蒸气压函数产生的饱和蒸气压的值。

在一些形式中，在计算局部空气密度值时，作为大气压力，气体温度和相对湿度的函数的夹带空气密度函数可以如下实现：

其中：

ρ_local是诸如用于计算上述比率的局部空气密度值；

P₀为1013.0百帕斯卡；

T₀为15.0摄氏度或288.15开氏度；

ρ₀是

P_{atm_local}是大气压的测量值，诸如来自大气压力传感器4277产生的信号；

Z1是可以根据经验确定的常数，并且在一些形式中可以是例如0.3783或其其他近似值，诸如舍入到任何特定实现所期望的期望数字数量；

Temp_{local_DegK}是诸如以开氏度或其他合适的温度度量的温度测量；以及

Pv是由蒸汽压函数产生的蒸汽压值。

这种生成的流量估计信号可以由控制器(例如中央控制器)或处理器(诸如RPT装置的处理器)来实现，以执行各种操作，诸如用于装置诊断(例如故障检测)。另外，可以产生用于控制和/或呼吸状况检测的估计信号，以代替或附加于由流动传感器产生的流量信号的估计。可以关于如先前关于图8A所提及的并且还更详细地示出了图8C的示例的步骤或过程8008来考虑这样的自动化操作的示例。

例如，在步骤或过程8030，控制器或处理器可以可选地接收来自流动传感器4274的测量值流量信号。在步骤或过程8031，控制器或处理器可以从流量估计过程7002接收流量估计信号7008。在步骤或过程8032，控制器或处理器可以评估的流量估计信号7008。例如，在一些形式中，这样的评估可以涉及在此描述的或以其他方式已知的与对来自流动传感器的流量信号的分析相关的任何方法，但是替代地使用该流量估计信号。例如，估计信号可以被评估以确定患者吸气的开始，诸如用于触发IPAP，用于循环EPAP的患者呼气的开始，或用于确定如本文所述的相位变量。在一些形式中，可以相对于测量的流量信号来评估的流量估计信号。例如，流量估计信号可以用作对测量流量信号的诊断检查。例如，控制器或处理器可以比较这两个信号，并基于该比较产生诸如错误、故障或缺少故障指示符的指示符。在一种这样的形式中，如果沿着信号的不同时间的一个或多个差异是显著的，诸如与一个或多个阈值有关，则控制器或处理器可以生成故障信号。没有显著差异可以用作确认流动传感器不存在故障，并且可以产生适当的信号，以便允许依赖于流动传感器的操作作为如前所述的任何方法/过程的输入信号。

可选地，来自过程8034的输出，例如错误信号或故障信号，可在步骤或过程8036处应用于呼吸设备的控制，诸如RPT装置，以便改变操作、停止操作、触发错误的警告或警报(例如，声音、视觉或通信消息)。在一些这样的示例中，这样的输出可以报告在诊断显示器上，以便显示流动传感器的故障误差或描绘估计信号与测量信号之间的关系。可以结合图9和10的曲线图考虑比较的显示示例。

作为进一步的示例，利用流动传感器故障的指示，RPT的操作模式可以改变，使得其可以避免依赖于流量信号。在一些这样的控制形式中，RPT的这种激活的流量估计操作模式可以处理流量估计信号而不是测量的流量信号。在一些这样的形式中，控制器可以确定诸如患者通气的测量值(例如，潮气量、分钟通气等)的通气控制参数，以实现用于压力支持的调整的受控通气目标。作为进一步的示例，可以根据估计信号来确定呼吸速率和呼吸流量。另外，可以基于流量估计信号修改压力和/或流量控制参数，诸如用于RPT的控制器的压力或流量控制回路的压力和/或流量控制参数。在一些这样的形式中，可以将估计信号与测量流量信号之间的检测到的差作为误差信号施加以校准流动传感器。例如，这种差值或误差可被应用以调节来自流量传感器的测量值，使得校准/调节的测量值流量信号可被用于贯穿本说明书描述的RPT的控制器的任何控制过程中。这种校准过程可以由装置在治疗会话期间和/或在使用会话之前激活RPT时的初始化过程中周期性地执行。

控制器或处理器使用流量估计信号的其他操作也可以被实现。它可以用作使用流动传感器信号和所有其他度量或特征的替代物，否则这些度量或特征可以使用流动传感器信号作为输入。例如，可以用这种流量估计信号而不是使用流动传感器信号来实现基于电导的电路断开警报。因此，用作根据测量的压力信号和估计的流量信号(例如，这些信号的值的比率)来计算用作检测断开状况的基础的电导。此外，在一些形式中，流量估计信号可以在具有目标流量(例如，治疗流量)的流量控制回路中使用，诸如在被配置为高流量治疗装置的RPT中。这样，其可以用作提供流动传感器的替代物(即，可以省略流动传感器)，或者在所包括的流动传感器发生故障的情况下用作备用。

根据上述方法的这种流量估计信号的精度可以与图9和10的曲线图中的测量值流量信号的比较来考虑。在图9A和9B中，相对于RPT的鼓风机的速度绘制测量流量和估计的流动的风扇曲线呈现在不同的高度。图9A示出了装置在2000米的海拔高度处操作时的数据。图9B示出了在3000米的海拔处操作的装置的数据。如图所示，估计的流动曲线在RPT的鼓风机的风扇曲线的速度范围内紧密地近似于测量流量曲线。

可以结合图10考虑在使用期间(利用模拟呼吸器)利用RPT的类似评估。在图10A和10B中，RPT装置的气流包括呼吸分量(而不是扇形曲线)。该曲线图绘制了在不同海拔高度处的呼吸相关操作期间相对于RPT装置的鼓风机的速度变化的测量值流量和估计的流动。图10A示出了装置在2000米的海拔高度处操作时的数据。图10B示出了在3000米的海拔处操作的设备的数据。如图所示，当RPT的装置鼓风机响应于模拟用户的呼吸努力进行调节时，估计的流动曲线仍然非常接近测量流量。

5.9术语表

为了实现本技术公开内容的目的，在本技术的某些形式中可应用下列定义中的一个或多个。在本技术的其他形式中，可以应用备选定义。

5.9.1概述

空气：空气：在本技术的某些形式中，空气可以被认为意指大气空气，并且在本技术的其他形式中，空气可以被认为是指可呼吸气体的一些其他组合，例如富含氧气的大气空气。

环境：在本技术的某些形式中，术语“环境”是指(i)治疗系统或患者的外部，以及(ii)直接围绕治疗系统或患者或RPT装置的气动路径的外部。

例如，相对于湿化器的环境湿度可以是直接围绕湿化器的空气的湿度，例如患者睡觉的房间内的湿度。这种环境湿度可以与患者睡觉的房间外部的湿度不同。

在另一个示例中，环境压力可以是直接围绕身体或在身体外部的压力。

在某些形式中，环境(例如，声学)噪声可以被认为是除了例如由RPT装置产生或从面罩或患者接口产生的噪声外的患者所处的房间中的背景噪声水平。环境噪声可以由房间外的声源产生。

呼吸压力治疗(RPT)：以通常相对于大气为正的处理压力将空气供应施加到气道的入口。

持续气道正压通气(CPAP)治疗：呼吸压力治疗，其中治疗压力在患者的呼吸循环中大致恒定。在一些形式中，气道入口处的压力在呼气期间将略微更高，并且在吸气期间略微更低。在一些形式中，压力将在患者的不同呼吸周期之间变化，例如，响应于检测到部分上气道阻塞的指示而增大，以及缺乏部分上气道阻塞的指示而减小。

患者：人，不论他们是否患有呼吸障碍。

自动气道正压通气(APAP)治疗：CPAP治疗，其中治疗压力是自动可调的，例如，从一次呼吸到另一次呼吸，在最小和最大限度之间，取决于SDB事件指示的存在与否。

5.9.2呼吸周期方面

呼吸暂停：根据一些定义，当流动在例如10秒的持续时间内下降到预定阈值以下时，称已经发生了呼吸暂停。当尽管患者努力，但气道的一些阻塞不允许空气流动时，将认为发生了闭合性呼吸暂停。当检测到呼吸暂停时，尽管气道是开放的，但开放性呼吸暂停将被称为已经发生，该呼吸暂停是由于呼吸努力的减少或呼吸努力的缺失(专利)。当呼吸努力的减少或不存在与阻塞气道一致时混合性呼吸中止发生。

呼吸频率：患者的自主呼吸速率，通常以每分钟呼吸来测量。

工作周期或吸气分数：吸入时间Ti与总呼吸时间Ttot的比值。

努力(呼吸)：呼吸努力将被称为由试图呼吸的自发呼吸的人所做的工作。

呼吸循环的呼气部分：从呼气流动开始到吸气流量开始的时间段。

流动限制：流动限制将被认为是患者呼吸中的情况，其中患者的努力增加不会引起流量的相应增加。在呼吸周期的吸气部分期间发生流动限制的情况下，可以将其描述为吸气流动限制。在呼吸周期的呼气部分期间发生流动限制的情况下，可以将其描述为呼气流动限制。

流动受限吸气波形类型：

(i)(经典)展平：具有一个上升部分，接着是一个相对平坦的部分，接着是一个下降部分。

(ii)M形：具有两个局部峰，一个在早期部分，一个在晚期部分，以及两个峰之间的相对平坦部分。

(iii)椅形：具有单个局部峰，该峰在前部处，随后是相对平坦的部分。

(iv)倒椅型：具有相对平坦的部分，后面是单个局部峰值，峰值位于后部。

呼吸不足：流动减少，但不是流动停止。在一种形式中，当流量降低到阈值以下持续存在一段时间时，可以认为发生呼吸不足。当由于呼吸努力的减少而检测到呼吸不足时，认为发生中枢性呼吸不足。

呼吸过度：流动增加到高于正常流量的水平。

通气不足：当在某个时间量程内发生的气体交换量低于患者的当前需求时，称发生通气不足。

通气过度：当在某一时间尺度内发生的气体交换量高于患者的当前要求时，通气过度被称为发生。

呼吸循环的吸气部分：从吸气流量开始到呼气流量开始的时间段将被认为是呼吸循环的吸气部分。

通畅性(气道)：气道打开的程度，或者气道打开的范围。患者气道开放。气道通畅性可以被量化，例如值一(1)是开放的，而值零(0)是闭合的(阻塞的)。

呼气末正压通气(PEEP)：在呼气结束时存在于肺中的大气上方的压力。

峰值流量(Qpeak)：在该呼吸流量波形的吸气部分期间的流量的最大值。

呼吸流量、气流量率、患者气流量率、呼吸气流量率(Qr)：这些同义术语可以被理解为是指RPT装置对呼吸气流量率的估计，与“真实呼吸流量”或“真实呼吸气流”相反，“真实呼吸气流”是患者所经历的实际呼吸气流量率，通常以升/分钟表示。

潮气量(Vt)：正常呼吸期间，当未施加额外努力时，每次呼吸吸入或呼出的空气量。该量可以更具体地定义为吸气潮气量(Vi)或呼气潮气量(Ve)。

吸气时间(Ti)：呼吸流量波形的吸气部分的持续时间。

呼气时间(Te)：呼吸流量波形的呼气部分的持续时间。

总(呼吸)时间(Ttot)：一个呼吸流量波形的吸气部分的开始与下一个呼吸流量波形的吸气部分的开始之间的总持续时间。

典型的近期通气量：在某一预定时间尺度上的最近值倾向于聚集的通气值，即，通气的最近值的集中倾向的度量。

上呼吸道阻塞(UAO)：包括部分和全部上气道阻塞。这可能与流动限制的状态相关联，其中，流量水平仅略微增加，或者甚至可能随着上气道两侧的压力差增加而降低(Starling电阻行为)。

通气量(通气口)：测量患者呼吸系统交换的气体总量。通气量的测量值可以包括吸气和呼气流量(每单位时间)中的一者或两者。当表示为每分钟的体积时，这个量通常称为“每分钟通气量”。每分钟通气量有时简单地表示为体积，理解为每分钟的体积。

5.9.3 RPT装置参数

流量：每单位时间递送的空气的体积(或质量)。虽然流量和通气量具有相同的单位时间体积或质量的尺寸，但是流量是在更短的时间段内测量的。在某些情况下，对流量的引用将是对标量的引用，即，仅具有大小的量。在其他情况下，对流量的参考将是对向量的参考，即具有大小和方向两者的量。在其被称为带符号的量的情况下，对于患者的呼吸周期的吸气部分可以是标称正的，并且因此对于患者的呼吸周期的呼气部分可以是负的。流量可以用符号Q表示。‘流量’有时会缩短为‘流量’或‘气流’。总流量(Qt)是离开RPT装置的空气流量。通气口流量Qv是离开通气口以允许冲出呼出气体的空气流量。泄漏流量Ql是来自患者接口系统的泄漏流量。呼吸流量(Qr)是被接收到患者的呼吸系统中的空气流量。

泄漏：泄漏这个词是指不期望的空气流。在一个示例中，可由于面罩和患者面部之间的不完全密封而发生泄漏。在另一示例中，泄漏可发生在到周围环境的回转弯管中。

压力：每单位面积的力。压力可以在单位范围内测量，包括cmH2O(厘米水柱)、g-f/cm2和百帕(hPa)。1cmH₂O等于1g-f/cm²，约为0.98百帕斯卡。在本说明书中，除非另有说明，否则压力以cmH₂O为单位给出。患者接口中的压力用符号Pm给出，而治疗压力用符号Pt表示，该治疗压力表示在当前时刻由面罩压力Pm达到的目标值。

5.9.4通气机术语

备用速率：呼吸机的参数，其确定呼吸机将输送至患者的最小呼吸速率(通常以每分钟呼吸次数计)，如果不是由自发呼吸努力触发的话。

循环：呼吸机的吸气阶段的终止。当呼吸机向自发呼吸的患者输送呼吸时，在呼吸周期的吸气部分的末期处，认为呼吸机循环以停止输送呼吸。

呼气气道正压力(EPAP)：将呼吸内变化的压力加到其中以产生呼吸机在给定时间将尝试实现的期望面罩压力的基础压力。

呼气末期压力(EEP)呼吸机将在呼吸的呼气部分末期尝试获得的期望面罩压力。如果压力波形模板Π(Φ)在呼气末期是零值的，即Π(Φ)＝0，当Π(Φ)，则EEP等于EPAP。

吸气气道正压通气(IPAP)：吸气气道正压力(IPAP)：呼吸机在呼吸的吸气部分期间尝试实现的最大期望面罩压力。

压力支持：指示呼吸机吸气期间压力增加超过呼吸机呼气期间的压力的数字，并且通常意指吸气期间的最大值与基础压力之间的压力差(例如，PS＝IPAP-EPAP)。在一些情况下，压力支持意指呼吸机旨在实现的差异，而不是实际实现的差异。

伺服呼吸机：测量患者通气量的呼吸机，其具有目标通气量并调整压力支持的水平以使患者通气量达到目标通气量。

自发的/定时的(S/T)：呼吸机或其他装置的模式，其试图检测自发呼吸患者的呼吸的开始。然而，如果装置在预定的时间段内不能检测到呼吸，则装置将自动启动呼吸的输送。

摆动差：压力支持的等同术语。

触发的：当呼吸机将呼吸的空气输送至自发呼吸的患者时，认为通过患者的努力在呼吸周期的呼吸部分开始时被触发。

呼吸机：向患者提供压力支持以执行一些或全部呼吸工作的机械装置。

5.9.5呼吸系统的解剖结构

隔膜：横跨肋骨架的底部延伸的肌肉片。隔膜将包括心脏、肺以及肋的胸腔从腹腔中分隔开。随着隔膜收缩，胸腔的体积增加且空气被吸入肺中。

喉：喉或喉头容纳声带并将咽的下部(下咽部)与气管连接。

肺：人的呼吸器官。肺的传导区包括气管、支气管、细支气管以及末端细支气管。呼吸区包括呼吸细支气管、肺泡管和肺泡。

鼻腔：鼻腔(或鼻窝)是面部中间的鼻部上面和后面较大的充满空气的空间。鼻腔由称为鼻中隔的垂直翅分成两部分。在鼻腔的侧面有三个水平分支，其称为鼻甲(单数为“鼻甲”)或鼻甲。鼻腔的前面是鼻部，而背面经由内鼻孔结合到鼻咽中。

咽：位于紧靠鼻腔下部(下面)和食道和喉部上部的咽喉的一部分。咽常规上被分成三个部分：鼻咽部(上咽部)(咽部的鼻部分)、口咽部(中咽部)(喉部的口部分)以及喉咽部(下咽部)。

5.10其他备注

本专利文献的公开内容的一部分包括受版权保护的材料。版权所有者不反对由任何人以专利文件或专利公开出现在专利局文档或记录中的形式复制这些专利文件或专利公开，但是另外保留任何所有版权权利。

除非上下文中明确说明并且提供数值范围的情况下，否则应当理解，在该范围的上限与下限之间的每个中间值，到下限单位的十分之一，以及在所述范围内的任何其他所述值或中间值均广泛地包括在本技术内。这些中间范围的上限和下限可独立地包括在中间范围内，也包括在本技术范围内，但受制于所述范围内的任何明确排除的界限。在所述范围包括所述极限值中的一个或两个的情况下，本技术中还包括排除那些所包括的极限值中的任一者或两者的范围。

此外，在本文所述的一个值或多个值作为本技术的部分的一部分进行实现的情况下，应理解的是，此类值可以是近似的，除非另外说明，并且此类值可以实用的技术实现可允许或需要其的程度用于任何适当的有效数位。

除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管任何与本发明所描述的方法和材料相似或等同的方法和材料也可用于本发明技术的实践或测试中，但本文描述了有限数量的示例性方法和材料。

当特定材料被鉴定用于配置部件时，具有类似特性的明显替代材料作为其替代物。此外，除非相反规定，否则本文所述的任何和全部部件均被理解为能够被制造且因而可以一起或分开制造。

必须指出，除非上下文明确地另外规定，否则如本文和所附权利要求所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括其复数等同物。

本文提及的全部出版物均以引用的形式整体并入本文，以公开并且描述作为那些出版物的主题的方法和/或材料。本文所讨论的出版物仅提供用于先于本申请的申请日的公开内容。本文均不能被解释为凭借在先发明承认本发明技术无权早于此类出版物。另外，所提供的出版日期可以不同于实际出版日期，出版日期可以需要进行独立地确认。

术语“包括”和“包括”应被解释为以非排他方式所参考的元件、部件或步骤可以与其他未明确参考的元件、部件或步骤一起呈现、一起使用或结合。

在详细描述中使用的主题标题仅为了方便读者参考，不应用来限制可在本公开或权利要求书全文中找到的主题。主题标题不应用来解释权利要求书的范围或权利要求书限制。

虽然在本文中已经参照了具体实现例来描述本技术，但应了解，这些实现例仅说明本技术的原理和应用。在一些示例中，专有名词术语和符号可以暗含实践本发明技术所不需要的具体细节。例如，尽管可以使用术语“第一”和“第二”，但是除非另有规定，否则它们并非旨在指示任何顺序，而是可以用来区分不同元件。另外，尽管可以一定顺序来描述或说明方法中的过程步骤，但是此顺序是不需要的。本领域技术人员将认识到，此顺序可以被修改，和/或顺序的其方面可以同时或甚至同步进行。

因此应当了解可对该示例性实现例进行大量的调整，并且应当了解可在不脱离本技术的精神和范围的情况下设计其他布置。

5.11参考标号列表

患者 1000

患者接口 3000

无创患者接口 3000

密封形成结构 3100

充气室 3200

结构 3300

通气口 3400

连接端口 3600

前额支架 3700

RPT装置 4000

外部壳体 4010

上部 4012

部分 4014

面板 4015

底盘 4016

手柄 4018

气动块 4020

气动组件 4100

空气过滤器 4110

入口空气过滤器 4112

出口空气过滤器 4114

入口消音器 4122

出口消音器 4124

压力发生器 4140

可控鼓风机 4142

马达 4144

空气回路 4170

补充氧 4180

电气组件 4200

印刷电路板组件 4202

电源供应 4210

输入装置 4220

中央控制器 4230

时钟 4232

治疗装置控制器 4240

保护电路 4250

内存 4260

转换器 4270

压力传感器 4272

流动传感器 4274

气体温度传感器 4275

马达转速转换器 4276

大气压力传感器 4277

环境相对湿度传感器 4279

数据通信接口 4280

远程外部通信网络 4282

本地外部通信网络 4284

远程外部装置 4286

本地外部装置 4288

输出装置 4290

显示驱动器 4292

显示器 4294

算法 4300

预处理模块 4310

压力补偿算法 4312

通气流量估计 4314

泄漏流量估计算法 4316

流量信号估计 4317

呼吸流量估计算法 4318

治疗引擎模块 4320

相位确定算法 4321

波形确定算法 4322

通气确定算法 4323

吸气流动限制检测 4324

呼吸暂停检测算法 4325

M形检测算法 4326

气道通畅性确定算法 4327

典型近期通气量确定 4328

治疗参数确定算法 4329

治疗控制模块 4330

湿化器 5000

湿化器入口 5002

湿化器出口 5004

湿化器底座 5006

湿化器贮存器 5110

湿化器贮存器底座 5130

加热元件 5240

湿化器控制器 5250

估计处理 7002

流量估计单元 7004

流量估计信号 7008

输入信号 7010

压力 7012

马达速度 7014

大气压 7016

气体温度 7018

环境相对湿度 7020

马达参数 7021

氧气传感器信号 7023

步骤或过程 8002-34

Claims (52)

1.一种用于产生表示与呼吸治疗装置相关联的可呼吸气流的流量的估计的信号的控制器的方法，所述呼吸治疗装置包括马达操作的鼓风机，所述方法包括：

在所述控制器中从压力传感器接收表示所述可呼吸气体的压力的测量值的电子信号；

在所述控制器中从速度传感器接收表示所述马达的速度测量的电子信号；

在所述控制器中计算夹带空气密度函数；以及

使用流动估计函数来生成表示所述可呼吸气体的流量的估计的信号，所述流动估计函数可以包括(1)表示所述压力测量的信号，(b)表示所述马达速度测量的信号，以及(c)所述夹带空气密度函数的函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述夹带空气密度函数包括空气密度值和空气密度参考值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述夹带空气密度函数包括所述空气密度值与所述空气密度参考值的第一比率。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述夹带空气密度函数包括所述空气密度值与所述空气密度参考值的第二比率。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，确定所述可呼吸气体的流量的估计还包括计算马达功率，其中，所述确定的可呼吸气体的流量的估计基于所述马达功率。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述夹带空气密度函数包括大气压力值、温度值和相对湿度值的函数。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，还包括评估来自氧气传感器的信号，用于计算所述夹带空气密度函数。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在所述控制器中从大气压力传感器接收表示所述可呼吸气体的大气压的测量值的电子信号，其中，所述大气压力值是所述可呼吸气体的大气压的测量值；

在所述控制器中从气体温度传感器接收表示所述可呼吸气体的气体温度的测量值的电子信号，其中，所述气体温度值是所述可呼吸气体的气体温度的测量值；以及

在所述控制器中从环境相对湿度传感器接收表示可呼吸气体的环境相对湿度的测量值的电子信号，其中，环境相对湿度值是可呼吸气体的环境相对湿度的测量值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，所述大气压力值、所述温度值和所述相对湿度值的函数包括根据温度的饱和蒸气压函数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，根据温度的饱和蒸气压函数定义为：

其中，Temp_{local_DegC}是温度值。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其中，所述大气压力值、所述温度值和所述相对湿度值的函数包括根据温度和相对湿度的蒸气压函数。

12.根据权利要求11所述的方法，当从属于权利要求9至10中任一项时，其中，根据温度和相对湿度的所述蒸气压函数是通过将(a)根据温度的所述饱和蒸气压函数的结果与(b)所述相对湿度值相乘来定义的，如下：

RH_local*Psv(Temp_{local_DegC})

其中，RH_local是相对湿度值，以及

其中，Psv(Temp_{local_DegC})是根据温度的饱和蒸气压函数。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述大气压力值、所述温度值和所述相对湿度值的函数由以下定义：

其中：

P₀＝103 hectoPascals；

T₀＝15摄氏度或288.15开氏度；

P_{atm_local}是大气压力值；

Pv(Temp_{local_DegC},RH_local)是根据温度和相对湿度的蒸气压函数；以及

Temp_{local_DegK}是温度值。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述流动估计函数包括一组频率函数。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一组频率函数包括第一旋转频率函数，所述第一旋转频率函数是所述马达的速度测量和所述夹带空气密度函数的函数。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一组频率函数包括第二旋转频率函数，所述第二旋转频率函数是所述马达的速度的测量值的函数。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一组频率函数包括第三旋转频率函数，所述第三旋转频率函数是所述马达的速度测量和所述夹带空气密度函数的函数。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一旋转频率函数由以下定义：

其中：

RPM是马达速度的测量值；

是夹带空气密度函数；以及

C1和C2是根据经验导出的常数。

19.根据权利要求17至18中任一项所述的方法，其中，所述第二旋转频率函数由以下各项定义：

-C3*RPM²-C4*RPM-C5

其中：

RPM是马达速度的测量值；以及

C3、C4和C5是根据经验导出的常数。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中，所述第三旋转频率函数由以下各项定义：

其中：

RPM是马达速度的测量值；

是夹带空气密度函数；以及

C6、C7和C8是根据经验导出的常数。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述流动估计函数由以下定义：

其中：

A是第一转动频率函数；

B是第二转动频率函数；

C是第三旋转频率函数；以及

Pres_meas是来自压力传感器的可呼吸气体的压力的测量值。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，还包括：

在所述控制器中从流动传感器接收表示所述可呼吸气体的流量的测量值的电子信号；

在所述控制器中比较表示所述可呼吸气体的流量的测量值的所述电子信号和表示所述可呼吸气体的流量的估计的所述生成的信号；以及

由所述控制器基于所述比较生成表示对所述流动传感器的精度的估计的输出指示符。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法还包括由所述控制器基于所述输出指示器修改用于操作所述马达操作式鼓风机的控制参数。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，还包括由所述控制器基于所产生的表示所述可呼吸气体的流量的估计的信号来修改用于操作所述马达操作的鼓风机的控制参数。

25.根据权利要求23和24中任一项所述的方法，其中，所述控制参数是压力设定点和流量设定点中的任一者。

26.一种其上存储有处理器可执行指令的处理器可读介质，所述处理器可执行指令在由呼吸治疗装置中的马达操作的鼓风机的控制器的处理器执行时使得所述处理器生成与所述呼吸治疗装置相关联的可呼吸气体的流量的估计，所述处理器可执行指令包括用于控制根据权利要求1至25中任一项所述的方法的操作的指令。

27.一种呼吸治疗装置，包括：

马达操作的鼓风机，被适配成与患者呼吸接口耦合并且被适配成产生呼吸治疗，所述呼吸治疗包括经由所述患者呼吸接口的可呼吸气体流，

压力传感器，被配置为用于产生表示所述可呼吸气体的压力测量的电子信号；

速度传感器，被配置为用于产生表示所述马达的速度的测量值的电子信号；

控制器，包括一个或多个处理器并且与所述马达操作的鼓风机，所述压力传感器以及所述速度传感器耦合，所述控制器被配置为用于：

接收表示所述可呼吸气体的压力的度量的电子信号；

接收表示所述马达的速度测量的电子信号；

计算夹带空气密度函数；以及

使用流动估计函数来生成表示所述可呼吸气体的流量的估计的信号，所述流动估计函数可以包括(1)表示所述压力测量的信号，(b)表示所述马达速度测量的信号，以及(c)所述夹带空气密度函数的函数。

28.根据权利要求27所述的呼吸治疗装置，其中，所述夹带空气密度函数包括空气密度值和空气密度参考值。

29.根据权利要求28所述的呼吸治疗装置，其中，所述夹带空气密度函数包括所述空气密度值与所述空气密度参考值的第一比率。

30.根据权利要求29所述的呼吸治疗装置，其中，所述夹带空气密度函数包括所述空气密度值与所述空气密度参考值的第二比率。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，为了确定所述可呼吸气体流量的估计值，所述控制器还被配置为根据一个或多个传感器信号来计算马达功率，其中，所确定的所述可呼吸气体流量的估计值基于所述马达功率。

32.根据权利要求27至31中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，所述夹带空气密度函数包括大气压力值、温度值和相对湿度值的函数。

33.根据权利要求32所述的呼吸治疗装置，其中，所述控制器还被配置为评估来自氧气传感器的信号，以计算所述夹带空气密度函数。

34.根据权利要求32至33中任一项所述的呼吸治疗装置，还包括：

大气压力传感器，被配置为用于产生表示所述可呼吸气体的大气压的测量值的电子信号，其中，所述大气压力值是所述可呼吸气体的大气压的测量值；

气体温度传感器，被配置为生成表示所述可呼吸气体的气体温度的测量值的电子信号，其中，气体温度值是所述可呼吸气体的气体温度的测量值；以及

环境相对湿度传感器，表示所述可呼吸气体的环境相对湿度的测量值的电子信号，其中，所述环境相对湿度值是所述可呼吸气体的环境相对湿度的测量值；

其中，所述控制器被配置为接收：

表示大气压力的测量值的电子信号；

表示气体温度的测量值的电子信号；以及

表示环境相对湿度测量的电子信号。

35.根据权利要求32至34中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，所述大气压力值、所述温度值和所述相对湿度值的函数包括根据温度的饱和蒸气压函数。

36.根据权利要求35所述的呼吸治疗装置，其中，根据温度的所述饱和蒸气压函数由以下定义：

其中，Temp_{local_DegC}是温度值。

37.根据权利要求27至36中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，所述大气压力值、所述温度值和所述相对湿度值的函数包括根据温度和相对湿度的蒸气压函数。

38.根据权利要求35所述的呼吸治疗装置，当从属于权利要求7至8中任一项时，其中，根据温度和相对湿度的所述蒸气压函数是通过将(a)根据温度的所述饱和蒸气压函数的结果与(b)所述相对湿度值相乘来定义的，如下：

RH_local*Psv(Temp_{local_DegC})

其中，RH_local是相对湿度值，以及

其中，Psv(Temp_{local_DegC})是根据温度的饱和蒸气压函数。

39.根据权利要求38所述的呼吸治疗装置，其中，所述大气压力值、所述温度值和所述相对湿度值的函数由以下定义：

其中：

P₀＝103hectoPascals；

T₀＝15摄氏度或288.15开氏度；

P_{atm_local}是大气压力值；

Pv(Temp_{local_DegC},RH_local)是根据温度和相对湿度的蒸气压函数；以及

Temp_{local_DegK}是温度值。

40.根据权利要求27至39中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，所述流动估计函数包括一组频率函数。

41.根据权利要求40所述的呼吸治疗装置，其中，所述一组频率函数包括第一旋转频率函数，所述第一旋转频率函数是所述马达的速度测量和所述夹带空气密度函数的函数。

42.根据权利要求41所述的呼吸治疗装置，其中，所述一组频率函数包括第二旋转频率函数，所述第二旋转频率函数是所述马达的速度的测量值的函数。

43.根据权利要求42所述的呼吸治疗装置，其中，所述一组频率函数包括第三旋转频率函数，所述第三旋转频率函数是所述马达的速度测量和所述夹带空气密度函数的函数。

44.根据权利要求43所述的呼吸治疗装置，其中，所述第一旋转频率函数由以下定义：

其中：

RPM是马达速度的测量值；

是夹带空气密度函数；以及

C1和C2是根据经验导出的常数。

45.根据权利要求43至44中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，所述第二旋转频率函数由以下各项定义：

-C3*RPM²-C4*RPM-C5

其中：

RPM是马达速度的测量值；以及

C3、C4和C5是根据经验导出的常数。

46.根据权利要求43至45中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，所述第三旋转频率函数由以下各项定义：

其中：

RPM是马达速度的测量值；

是夹带空气密度函数；以及

C6、C7和C8是根据经验导出的常数。

47.根据权利要求46所述的呼吸治疗装置，其中，所述流动估计函数由以下定义：

其中：

A是第一转动频率函数；

B是第二转动频率函数；

C是第三旋转频率函数；以及

Pres_meas是来自压力传感器的可呼吸气体的压力的测量值。

48.根据权利要求27至47中任一项所述的呼吸治疗装置，还包括：

流动传感器，被配置为用于产生表示所述可呼吸气体的流量的测量值的电子信号；

其中，所述控制器还被配置为：

接收表示所述可呼吸气体的流量的测量值的电子信号；

比较表示所述可呼吸气体的流量的测量值的所述电子信号和表示所述可呼吸气体的流量的估计的所述生成的信号；以及

基于所述比较生成表示对所述流动传感器的精度的估计的输出指示符。

49.根据权利要求48所述的呼吸治疗装置，其中，所述控制器还能够基于所述输出指示器修改用于操作所述马达操作式鼓风机的控制参数。

50.根据权利要求48所述的呼吸治疗装置，其中，所述控制器还被配置为基于所产生的表示所述可呼吸气体的流量的估计的信号来修改用于操作所述马达操作式鼓风机的控制参数。

51.根据权利要求49和50中任一项所述的呼吸治疗装置，其中，所述控制参数是压力设定点和流量设定点中的任一者。

52.根据权利要求27至51中任一项所述的呼吸治疗装置，还包括处理器可读介质，所述处理器可读介质上存储有处理器可执行指令，所述处理器可执行指令在由所述电机操作的鼓风机的所述控制器的所述一个或多个处理器执行时致使所述一个或多个处理器生成所述可呼吸气体的流量的所述估计值，其中，所述处理器可执行指令包括用于根据如权利要求1至25中任一项所述的方法来控制操作的指令。

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