呼吸治療設(shè)備中改進(jìn)的功率管理的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用 本發(fā)明要求了專利申請(qǐng)?zhí)?1/095, 714、申請(qǐng)日為2008年9月10日的美國(guó)臨時(shí)專利申 請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其公開的內(nèi)容在此引入?yún)⒖肌?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明的主要涉及一種用于治療呼吸狀況，例如阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA)、睡眠 呼吸障礙（SDB)、過(guò)敏誘發(fā)性上呼吸道阻塞或上呼吸道的早期病毒感染的設(shè)備。更特別地， 涉及該呼吸治療設(shè)備的改進(jìn)的功率管理。
【背景技術(shù)】
[0003] 睡眠對(duì)健康非常重要，睡眠中的頻繁障礙或睡眠片段化可能帶來(lái)嚴(yán)重的后果，包 括日間嗜睡（伴隨著發(fā)生機(jī)動(dòng)車事故的可能性），精神狀態(tài)欠佳，記憶衰退，抑郁或過(guò)度緊 張。例如，鼻塞患者可能打鼾，達(dá)到干擾別人睡眠能力的程度。相似地，OSA患者很可能會(huì)干 擾旁邊的人的睡眠。治療OSA患者的最佳方法為使用氣流發(fā)生器，例如鼓風(fēng)器（壓縮機(jī)）， 通過(guò)與患者接口的連接輸送軟管來(lái)實(shí)現(xiàn)持續(xù)的氣道內(nèi)正壓（CPAP)。正壓可防止患者在吸氣 時(shí)的發(fā)生氣道塌陷，以此防止例如打鼾，呼吸暫?；蚝粑δ懿蝗捌浜筮z癥。
[0004] 該氣道內(nèi)正壓可以通過(guò)多種方式進(jìn)行輸送。例如，正壓水平可以在患者呼吸循環(huán) 中的吸氣以及呼氣水平中維持接近穩(wěn)定的水平。可替代地，壓力水平可以調(diào)節(jié)成與患者的 呼吸循環(huán)同步改變。例如，針對(duì)患者的舒適度，壓力可以在吸氣過(guò)程中設(shè)置為一個(gè)水平，在 呼氣過(guò)程中設(shè)置為另一水平。這種壓力治療系統(tǒng)可以稱為雙水平。可替代地，壓力水平可 以進(jìn)行連續(xù)的調(diào)節(jié)以平穩(wěn)地模仿患者呼吸循環(huán)的變化。在呼氣過(guò)程中的壓力設(shè)置低于吸氣 過(guò)程中的壓力設(shè)置時(shí)可以稱為呼氣壓力釋放。如Sullivan提交的美國(guó)專利4, 944, 310中 所記載，氣道正壓治療通常從裝置中提供患者4~15cm水柱壓力范圍以及大概1201/m流 速的氣流。某些氣體可能從末端處流失，而沒(méi)能輸送至患者。這些壓力設(shè)置可以同樣基于 患者氣道狀況的檢測(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，治療壓力可以在檢測(cè)到部分阻塞，呼吸暫?；虼蝼龝r(shí) 增加。
[0005] 還有其他用于提供呼吸道治療的裝置。例如，Schroeder等人在2000年12月8日 所提交、隨后轉(zhuǎn)讓給了 Vapotherm公司的美國(guó)專利7, 314, 046中，記載了一種輸送加熱并加 濕的空氣至患者呼吸道的設(shè)備。相似地，Genger等人在2003年7月21日所提交、并隨后 轉(zhuǎn)讓給Seleon股份有限公司的美國(guó)專利7, 080, 645中，記載了一種具有壓縮機(jī)以及鼻導(dǎo)管 的抗打鼾裝置。
[0006] 呼吸治療裝置有時(shí)設(shè)有輔助部件，用于舒適調(diào)節(jié)從氣流發(fā)生器提供的氣流或加壓 空氣。例如，所提供的氣體可以在輸送至病人之前通過(guò)加濕器，對(duì)治療氣體進(jìn)行加濕以及加 熱。相似地，不同的加熱元件可以與輸送管連接使所提供的氣體從供應(yīng)單元或加濕器輸送 至患者時(shí)保持特定的溫度。
[0007] 這些元件在運(yùn)行時(shí)對(duì)電源具有較大的需求。根據(jù)改進(jìn)的設(shè)計(jì)功效來(lái)運(yùn)行這些用于 治療上呼吸道疾病的裝置則最為理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個(gè)方面，其中的設(shè)備以及方法提供了一種患者的呼吸治療。
[0009] 本發(fā)明的另一個(gè)方面，其中的呼吸治療設(shè)備提供了一種使患者舒適的經(jīng)過(guò)加熱并 /或加濕的氣流或加壓氣體。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括功率管理技術(shù)的呼吸治療設(shè)備。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，呼吸治療設(shè)備包括氣流發(fā)生器，輔助裝置，供電單元以及控制 器。該控制器與氣流發(fā)生器，輔助裝置以及供電單元連接。該控制器設(shè)置為：隨著呼吸治療 裝置的呼吸循環(huán)，控制氣流發(fā)生器以及輔助設(shè)備峰值功率運(yùn)行的偏移。輔助設(shè)備可以例如 為加熱元件，加濕器或輸送管加熱器。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器在吸氣相吸氣上升時(shí)間過(guò) 程中控制氣流發(fā)生器以及輔助設(shè)備的峰值功率運(yùn)行的偏移。該控制器可選擇地在吸氣相剩 余吸氣時(shí)間過(guò)程中控制輔助設(shè)備以及氣流發(fā)生器的同步運(yùn)行。通過(guò)這種功率管理，控制器 可大致避免氣流發(fā)生器以及輔助設(shè)備的同時(shí)峰值功率運(yùn)行。在該實(shí)施例中，控制器可包括 實(shí)行優(yōu)先運(yùn)行的電源優(yōu)先計(jì)算法或模塊，以將氣流發(fā)生器的優(yōu)先等級(jí)高于輔助設(shè)備的優(yōu)先 等級(jí)。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，氣流發(fā)生器包括伺服控制的鼓風(fēng)器，而輔助設(shè)備包括加濕器的 加熱器和/或輸送管的加熱器。在鼓風(fēng)器轉(zhuǎn)速增加的時(shí)候，控制器可選擇地同步降低加濕 器以及輸送管加熱器的兩者或其中之一中的加熱元件的供電。此外，該裝置的控制器可以 設(shè)置為設(shè)定加濕器的加熱器和/或輸送管加熱器的功率可變功率水平。此外，該控制器還 可以控制加濕器的加熱器以及輸送管加熱器的交錯(cuò)運(yùn)行。這可以通過(guò)及時(shí)偏移的脈寬調(diào)制 信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0013] 在另一個(gè)實(shí)施例中，一種帶有氣流發(fā)生器，輸送管加熱器，加濕器的加熱器以及供 電單元的呼吸治療裝置，具有一種控制器，該控制器使輸送管加熱器以及加濕器的加熱器 交錯(cuò)運(yùn)行，且以此大致避免輸送管加熱器以及加濕器加熱器的同時(shí)峰值功率運(yùn)行。
[0014] 在另一種呼吸治療裝置的實(shí)施例中，該裝置使用一套方法，包括：(a)控制氣流發(fā) 生器，以提供患者可呼吸的氣流；(b)控制氣流發(fā)生器流經(jīng)路徑的加熱元件；以及（C)隨著 呼吸治療裝置的呼吸循環(huán)來(lái)控制加熱元件。該裝置可以實(shí)行一種隨著呼吸治療裝置的呼吸 循環(huán)，控制氣流發(fā)生器以及加熱元件峰值功率運(yùn)行的偏移的方法。該方法還包括控制在吸 氣相吸氣上升時(shí)間過(guò)程中氣流發(fā)生器以及加熱器分別運(yùn)行的偏移，而同時(shí)允許該加熱器以 及氣流發(fā)生器在吸氣相剩余吸氣時(shí)間過(guò)程中的同步運(yùn)行。
[0015] 在另一個(gè)實(shí)施例中，一種呼吸治療裝置的方法，包括至少一種或多種步驟：(a)控 制氣流發(fā)生器以提供可呼吸氣流至患者；(b)控制氣流發(fā)生器流經(jīng)路徑的第一加熱器；（C) 控制氣流發(fā)生器流經(jīng)路徑的第二加熱器；以及（d)控制第一以及第二加熱器分別運(yùn)行的第 一偏移。在一個(gè)實(shí)施例中，第一偏移包括加熱元件的交錯(cuò)運(yùn)行，其通過(guò)產(chǎn)生脈寬調(diào)制控制信 號(hào)至加熱元件，使一個(gè)加熱器的脈寬調(diào)制控制信號(hào)從另一個(gè)加熱元件的脈寬調(diào)制控制信號(hào) 中及時(shí)偏移。該方法還可選擇地包括控制氣流發(fā)生器以及第一第二加熱器在吸氣相吸氣上 升時(shí)間過(guò)程中分別運(yùn)行的第二偏移，而同時(shí)允許至少第一第二加熱器的其中之一以及氣流 發(fā)生器在吸氣相剩余吸氣時(shí)間過(guò)程中的同步運(yùn)行。
[0016] 本發(fā)明的其他實(shí)施例以及特點(diǎn)將在以下詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 本發(fā)明通過(guò)非限制性實(shí)施例以及附圖進(jìn)行說(shuō)明，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表 相應(yīng)的元件： 圖1展示了患者上呼吸道呼吸治療設(shè)備的示例部件； 圖2展示了圖1中呼吸治療設(shè)備各部件控制關(guān)系的一個(gè)實(shí)施例； 圖3展示了加熱輸送管的加熱元件； 圖4展示了適合與圖1或2的呼吸治療設(shè)備一起使用的本發(fā)明功率管理技術(shù)的控制總 線的一個(gè)示例； 圖5為呼吸治療設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中功率管理控制方法的流程圖； 圖6展示了適合與本發(fā)明呼吸治療設(shè)備一起使用的總線收發(fā)器部件與電源供應(yīng)之間 的示例連接； 圖7為本發(fā)明設(shè)備功率管理方法的另一個(gè)示例流程圖； 圖8為利用脈寬調(diào)制信號(hào)的本發(fā)明呼吸治療設(shè)備部件的交錯(cuò)控制的信號(hào)圖； 圖9為加濕以及/或加熱元件相對(duì)于本發(fā)明呼吸治療裝置功率管理控制中的一部分呼 吸周期的交錯(cuò)運(yùn)行的信號(hào)圖； 圖10為基于從呼吸治療設(shè)備的輔助部件或氣流發(fā)生器產(chǎn)生的過(guò)多電流的情況下對(duì)供 電單元進(jìn)行充電的實(shí)施例； 圖11為本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的電源控制器的方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明的功率管理技術(shù)可以通過(guò)包括圖1和2中的一些或所有部件的呼吸治療裝 置102實(shí)現(xiàn)，例如，該呼吸治療裝置通常包括氣流發(fā)生器，如伺服控制鼓風(fēng)器104。該鼓風(fēng)器 通常具有一個(gè)進(jìn)氣口以及通過(guò)電動(dòng)機(jī)（未圖示）驅(qū)動(dòng)的葉輪。該進(jìn)氣口可選擇地與氣體供 應(yīng)133、134連接，例如將氧氣混合或添加入由葉輪提供的可呼吸氣體中，并輸送至患者。此 外，可以設(shè)置氣體過(guò)濾器103,例如高效粒子空氣（HEPA)過(guò)濾器，以除去粉塵或其他從進(jìn)氣 口卷入的過(guò)敏原。所述鼓風(fēng)器可選擇地設(shè)置為產(chǎn)生與取決于治療類型的患者呼吸循環(huán)有關(guān) 的變化氣流或變化氣壓，（例如，連續(xù)水平，雙水平，變化水平等。例如產(chǎn)生范圍4~15cm或 4~25cm的水柱壓力），且該鼓風(fēng)器可進(jìn)一步根據(jù)由設(shè)備檢測(cè)到的呼吸狀況（例如，呼吸暫 停，呼吸不足，呼吸阻塞等）進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0019] 該呼吸治療裝置102通常還包括患者接口，例如氣流輸送管106以及鼻翼管或鼻 套管108以輸送氣流或可呼吸氣體至裝置使用者或患者的上呼吸道處。鼓風(fēng)器104可以與 氣體輸送管106以及鼻套管108連接來(lái)提供從鼓風(fēng)器104而來(lái)的可呼吸氣體?；颊呓涌诳?選擇地包括與輸送管連接的面罩（未圖示）。
[0020] 所述呼吸治療裝置還可選擇地包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器114, 131。該壓力傳感 器114可以設(shè)置為測(cè)量由鼓風(fēng)器104產(chǎn)生的并/或在鼻套管或患者上呼吸道處提供的氣 壓。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器114接近于鼓風(fēng)器104。額外的或可替代的壓力傳感器 131可以設(shè)置于鼓風(fēng)器的下游位置，例如位于患者接口處。該壓力傳感器產(chǎn)生壓力信號(hào)，指 示其確切位置上壓力測(cè)量。
[0021] 在某些實(shí)施例中，呼吸治療輸送裝置可選擇地包括一個(gè)或多個(gè)流量傳感器116。例 如，通過(guò)鼻套管112的氣流可以通過(guò)呼吸速率描記器，不同的壓力傳感器或相似的裝置，例 如利用一捆軟管或?qū)Ч艿玫搅髁啃盘?hào)f(t)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。盡管流量傳感器在圖1中位于接 近鼓風(fēng)器處，該流量傳感器可以設(shè)置于接近患者，例如位于患者接口或鼻套管108處。
[0022] 為了患者的舒適度，患者接口和/或鼓風(fēng)器還可選擇地包括輔助裝置，例如加濕 器112以及加濕器的加熱器111。該加濕器裝置可以設(shè)置或控制對(duì)可呼吸氣體加熱和/或 加濕至理想的溫度和/或濕度。例如，該裝置可以包括蓄水池或流體電路，用于使可呼吸氣 體通過(guò)或接近于蓄水池的流體或蒸汽或流體電路。加熱器111可以包括一個(gè)或多個(gè)加熱元 件以及/或加熱板，將流體加熱至產(chǎn)生蒸汽。在一個(gè)實(shí)施例中，該加熱器為基于