用于對上氣道的分析的系統(tǒng)和方法以及呼吸壓力支持系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于對上氣道的分析的系統(tǒng)具有沿著通向用戶的口和/或鼻的流路徑提供的至少兩個傳感器。在兩個傳感器信號之間導(dǎo)出關(guān)系，并且解讀該關(guān)系以至少檢測上氣道阻塞的存在以及優(yōu)選地也檢測這樣的阻塞的位置和/或程度。
【專利說明】
用于對上氣道的分析的系統(tǒng)和方法以及呼吸壓力支持系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及對上氣道的分析。具體而言，本發(fā)明涉及上氣道分析以使得正氣道壓 力(PAP)處置能夠被適當?shù)乜刂苹蛘呤沟媚軌蜻x擇合適的備選處置。
【背景技術(shù)】
[0002] 阻塞性睡眠呼吸暫停(0SA)是高度流行的疾病，特別是在男性成年人群中。通過施 加正氣道壓力(PAP)非常有效地處置0SA。這涉及患者在晚上佩戴面罩，面罩將在睡眠期間 向患者遞送加壓空氣。
[0003] 對于最佳壓力滴定而言，自動PAP( "APAP"）必須在中樞性事件與阻塞性事件之間 進行區(qū)分。中樞性睡眠呼吸暫停(CSA)事件在患者不努力呼吸時發(fā)生，而阻塞性事件在存在 上氣道的物理堵塞時發(fā)生。中樞性事件和阻塞性事件二者均在睡眠期間反復(fù)地發(fā)生，并且 事件可能持續(xù)至少十秒直到一分鐘或稍微更多?；颊呖赡芙?jīng)受基本上0SA、基本上CSA或兩 者的組合，后者被稱為混合型睡眠呼吸暫停。
[0004] 當已知的PAP系統(tǒng)檢測到氣流的完全停止時，其發(fā)送壓力脈沖以驗證氣流的下降 是否是由阻塞性或中樞性睡眠呼吸暫停引起的。如果壓力脈沖(典型為2s的持續(xù)時間，并且 典型為2mbar的壓力增加）導(dǎo)致氣流的增加，則呼吸暫停將清楚是氣道呼吸暫停(CA)，諸如 中樞性睡眠呼吸暫停事件。如果壓力脈沖不增加氣流，則系統(tǒng)獲知呼吸暫停是阻塞性呼吸 暫停(0A)。
[0005] 然而，在呼吸不足事件的情況下（淺呼吸事件而非呼吸中斷），存在通常具有小于 40%的氣流的減少。PAP系統(tǒng)不能在中樞性睡眠呼吸暫停事件與阻塞性呼吸暫停事件之間 進行區(qū)分。在這兩種情況下，因為氣道仍然至少部分打開，因而壓力脈沖導(dǎo)致氣流的增加。 在中樞性睡眠呼吸暫停的情況下，流的減少是由神經(jīng)肌肉呼吸驅(qū)動的減少引起的，而在阻 塞性呼吸暫停的情況下，減少是由氣道的狹窄引起的，其導(dǎo)致上氣道阻力的增加。
[0006] 在阻塞性呼吸暫停的情況下，CPAP壓力的增加對于實現(xiàn)氣道通暢是有益的。在中 樞性睡眠呼吸暫停的情況下，壓力增加將不增加氣流，其可能甚至是相反指示的；不需要的 壓力增加可能導(dǎo)致不舒適，降低患者對使用所述系統(tǒng)的依從性。
[0007] 現(xiàn)有的PAP系統(tǒng)不能夠測量呼吸驅(qū)動或氣道阻力。然而，能夠通過使用受迫振蕩技 術(shù)(F0T)來測量整個呼吸系統(tǒng)（覆蓋上氣道和肺）的阻力。F0T技術(shù)通過低頻正弦波激勵(通 常為lmbar)來調(diào)制氣道中的壓力。所使用的頻率小于20Hz。這樣的在頻域中的分析僅能夠 確定肺、喉和上氣道的總體阻力，但是不提供在時域中的空間信息以定位上氣道中引起阻 力改變的段。
[0008] 因此，存在第一問題，即，當前的PAP系統(tǒng)不能確定呼吸暫停是由上氣道狹窄還是 由呼吸驅(qū)動的減少引起的。
[0009] 由于其干擾(obtrusive)的性質(zhì)，一些患者對PAP處置的適應(yīng)不良。因此，越來越多 的患者尋求備選處置，并且對于經(jīng)受輕度到中度0SA的患者尤其是這種情況。
[0010] 0SA的病理生理學(xué)是復(fù)雜的，因為其常常起因于解剖學(xué)和神經(jīng)肌肉功能障礙的相 互作用。PAP治療的效力在于，其處置所有可塌陷水平的上氣道并且因此對每個OSA患者有 效而不管病理生理學(xué)原因。盡管許多處置備選方案具有較高的患者接受度，但是它們僅處 置特定水平的上氣道。這使得這些備選方案的適用性受限于0SA亞群體。
[0011] PAP處置備選方案不能夠同時處置所有水平的上氣道的結(jié)果是，患者選擇對于這 些備選方案變得非常關(guān)鍵，以確保最佳臨床結(jié)果。這要求對適于PAP備選方案的那些患者的 0SA發(fā)病機理的更深入的研究。
[0012] 評價上氣道的聲學(xué)技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的，并且Eccovison的咽反射儀和Hood Laboratories的鼻測量計系統(tǒng)是范例。
[0013] US 8424527公開了一種聲學(xué)換能器被集成在PAP面罩中以在所施加的氣道壓力的 情況下研究氣道狹窄的系統(tǒng)。單個傳感器用作麥克風和聲音源。US 2013/0046181公開了一 種患者在頸部周圍佩戴的頸圈，其使用聲脈沖對氣道狹窄進行成像。這些范例證明解析上 氣道性質(zhì)的聲學(xué)可行性。這些范例的共同點在于，其分析由揚聲器/換能器所提供的主動聲 音源的散射聲音。
[0014] 因此，存在第二問題，即，氣道分析和診斷系統(tǒng)，諸如被用于使得合適的非PAP處置 能夠選擇，在其測量技術(shù)中會是干擾性的，主要因為它們在正常睡眠期間并不合適。例如， 產(chǎn)生打擾用戶的聲音是不期望的，并且系統(tǒng)需要對用戶的干擾最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明由權(quán)利要求書限定。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于對上氣道的分析的系統(tǒng)，其包括：
[0017] 通道，其用于與用戶的氣道相連通；
[0018] 第一聲學(xué)傳感器，其被定位在相對于所述通道的第一位置處；
[0019] 第二聲學(xué)傳感器，其被定位在相對于所述通道的第二位置處；以及
[0020] 處理器，其適于從兩個傳感器信號之間的關(guān)系來導(dǎo)出參數(shù)，所述參數(shù)根據(jù)上氣道 阻塞的存在而變化，
[0021] 其中，所述處理器適于處理僅包括從分析系統(tǒng)外部的噪聲源接收的環(huán)境噪聲以及 由所述用戶生成的噪聲的聲音信號。
[0022] 所述系統(tǒng)能夠檢測氣道狹窄，并且這可以被用作診斷信息。所述系統(tǒng)還能夠被布 置為檢測阻塞的位置以及任選地檢測氣道狹窄的程度。通過這種方式，定位氣道狹窄的水 平以及同樣任選地監(jiān)測所述狹窄如何發(fā)展變得成為可能。所述氣道特性被顯示為由傳感器 所捕獲的信號的改變。通過使用至少兩個傳感器，基于行進經(jīng)過所述傳感器的任何聲音，能 夠解析上氣道的動態(tài)性質(zhì)和呼吸氣流的動力學(xué)。這避免了對特定聲音源的需求，使得使用 所述分析系統(tǒng)外部的聲音源。所述聲學(xué)傳感器被用于檢測那些外部聲音，其可以包括由用 戶生成的噪聲、環(huán)境聲音或者由患者處置系統(tǒng)(諸如栗）的部分所生成的噪聲。所述系統(tǒng)能 夠是獨立診斷設(shè)備的部分或者其能夠被集成到處置設(shè)備中，諸如PAP系統(tǒng)或流量計或肺活 量計。
[0023] 所述通道能夠是其內(nèi)存在空氣流動的腔室。在一個范例中，第一傳感器和第二傳 感器能夠被定位在沿著為管的形式的所述通道的第一位置和第二位置處，所述管具有在用 戶的口和/或鼻處終止的第一端部。在第二范例中，第一傳感器和第二傳感器能夠被定位在 用于向用戶遞送氣體流的患者接口（例如，用在PAP處置中以處置阻塞性睡眠呼吸暫停 (OSA)的那些）內(nèi)的用于接收患者的口和/或鼻的腔內(nèi)。
[0024]所述聲學(xué)傳感器能夠每個是能夠檢測起因于聲學(xué)波的流或壓力的任何傳感器。例 如，所述傳感器能夠包括麥克風，盡管能夠使用其他壓力或流傳感器。
[0025] 在一個范例集中，所述處理器適于從所述傳感器信號導(dǎo)出聲學(xué)傳遞函數(shù)并且從所 述聲學(xué)傳遞函數(shù)導(dǎo)出聲學(xué)阻抗形式的參數(shù)。
[0026] 該系統(tǒng)能夠使用歸因于呼吸或者由壓力處置設(shè)備產(chǎn)生的聲音的噪聲以便檢測氣 道狹窄，而不要求專用主動和可聽聲音源。因此，沿著所述通道行進的聲音能夠僅包括從所 述系統(tǒng)的外部的噪聲源接收的環(huán)境噪聲以及由所述用戶生成的噪聲。阻塞能夠被顯示為所 述氣道的截面的改變和/或引起感知的阻塞的氣道段的流阻力的其他改變。
[0027] 通過避免對于緊鄰用戶頭部的噪聲源的需要，能夠使所述系統(tǒng)較不干擾。相反，兩 個或更多傳感器被用于測量存在的環(huán)境噪聲，并且由此連續(xù)地導(dǎo)出呼吸道的輸入聲學(xué)阻 抗，從其能夠確定(部分)塌陷是否例如在夜間期間發(fā)生。
[0028] 然而，所述系統(tǒng)還能夠由聲音源用于提供針對分析的期望的頻率譜。除環(huán)境聲音 之外，聲音源的使用意指能夠降低聲音源強度，同時仍然確保跨期望頻率范圍的最小信號 強度。除不利用專用聲音源的操作模式之外，該選項能夠被提供為所述設(shè)備的額外的操作 模式。
[0029]所述系統(tǒng)能夠使用用于在處理以導(dǎo)出所述聲學(xué)傳遞函數(shù)之前處理第一麥克風和 第二麥克風的輸出的傅里葉變換處理裝置。平均裝置能夠被用于在處理以導(dǎo)出聲學(xué)傳遞函 數(shù)之前對經(jīng)傅里葉變換的信號進行平均。優(yōu)選地，所述聲學(xué)阻抗被獲得作為頻域中的復(fù)阻 抗。然后，能夠解讀該復(fù)函數(shù)的形狀以例如基于訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫的使用來確定氣道堵塞。
[0030] 所述處理器還能夠適于獲得時域脈沖響應(yīng)并且因此根據(jù)距離導(dǎo)出氣道直徑。
[0031 ]所述通道優(yōu)選地包括管，所述管能夠是直的、彎曲的以及柔性的。在柔性管的情況 下，其能夠是線圈的或者以其他方式彎曲以使所引起的阻塞最小化。然而，除管之外的形狀 特征能夠被用于誘發(fā)流體流。例如，具有不同地定位的傳感器的面罩的形狀能夠使得能夠 解析足夠的信息。
[0032] 本發(fā)明還提供了一種患者接口設(shè)備，包括：
[0033] 面罩，其用于向患者的鼻和/或口遞送氣體；
[0034] 本發(fā)明的系統(tǒng)，其用于對上氣道的分析。
[0035] 當傳感器沿著諸如管的通道被安裝時，所述通道連接到面罩。
[0036] 分析系統(tǒng)能夠提供適于用于診斷呼吸暫停的類型的數(shù)據(jù)。備選地，所述分析能夠 被實時地用作呼吸支持壓力系統(tǒng)的部分。在這種情況下，本發(fā)明提供了一種呼吸支持壓力 系統(tǒng)，包括：
[0037]加壓空氣源；
[0038]壓力控制單元，其用于控制空氣壓力；以及
[0039] 本發(fā)明的患者接口設(shè)備，其中，所述加壓空氣經(jīng)過所述傳感器提供給所述用戶，并 且其中，所述空氣壓力根據(jù)所檢測的上氣道阻塞的存在（以及優(yōu)選地，這樣的阻塞的位置和 程度)而進行控制。
[0040] 本發(fā)明還提供了一種用于對上氣道的分析的方法，包括：
[0041] 在相對于用于與用戶的氣道相連通的通道的第一位置處提供第一聲學(xué)傳感器；
[0042] 在相對于所述通道的第二位置處提供第二聲學(xué)傳感器；
[0043] 使用所述傳感器檢測僅包括從分析系統(tǒng)外部的噪聲源接收的環(huán)境噪聲以及由用 戶生成的噪聲的聲音；
[0044] 從兩個傳感器信號之間的關(guān)系導(dǎo)出參數(shù);并且
[0045] 解讀所述參數(shù)以檢測上氣道阻塞的存在。
【附圖說明】
[0046]現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的范例，在附圖中：
[0047]圖1示出了用于分析用戶的上氣道的系統(tǒng)的一般配置；
[0048]圖2示出了能夠使用的信號處理；
[0049] 圖3示出了相對于頻率所導(dǎo)出的復(fù)阻抗值的范例;并且
[0050] 圖4示出了合并了分析系統(tǒng)的PAP系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0051] 實施例提供了用于對上氣道的分析的系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中，沿著通向用戶的口和/ 或鼻的流路徑提供至少兩個傳感器。在兩個傳感器信號之間導(dǎo)出關(guān)系，并且解讀該關(guān)系以 至少檢測上氣道阻塞的存在并且優(yōu)選地檢測這樣的阻塞的位置和/或程度。
[0052]范例能夠僅被用作診斷工具并且其他范例能夠被用于輔助控制PAP系統(tǒng)。
[0053]將針對診斷目的來描述第一范例。
[0054]圖1示出了一般配置。
[0055]該范例利用為管的形式的通道2,所述管提供有在用戶4的口和/或鼻處終止的一 個端部。范例示出了通向用戶的口的通道。雖然這在圖1中未示出，但是所述一個端部在口 (和/或鼻)周圍被密封。
[0056]第一聲學(xué)傳感器10a被定位在沿著所述通道的距端部為距離Xa的第一位置處，并 且第二聲學(xué)傳感器l〇b被定位在沿著所述通道的距端部為不同的距離Xb的第二位置處。通 道的另一端部是打開的，使得用戶的呼吸氣流沿著通道通過。
[0057]通道2可以采取管的形式，但是其能夠是被集成到另一部件中的通道并且因此不 必需要形成為分離的管?；旧?，傳感器沿著流路徑被定位，所述流路徑可以在通道內(nèi)或者 可以由其他幾何部件引起。
[0058]在一個范例集中，傳感器10a、10b包括麥克風，但是能夠使用對聲音壓力波或起因 于這樣的聲音壓力波的氣流方向和速度的改變做出響應(yīng)的其他聲學(xué)傳感器。因此，術(shù)語聲 學(xué)傳感器應(yīng)當被理解為涉及檢測聲音壓力波的性質(zhì)或影響的傳感器。
[0059]通道的開口端使得環(huán)境聲音或噪聲能夠進入并且這將被麥克風檢測到。
[0060] 人氣道是打開的腔結(jié)構(gòu)并且能夠被認為是發(fā)射聲學(xué)信號的波導(dǎo)。如果所述腔結(jié)構(gòu) 改變其幾何性質(zhì)，例如，上氣道的段的狹窄，則聲學(xué)信號的透射和反射將變化，結(jié)果是系統(tǒng) 的聲學(xué)阻抗的改變。能夠在所接收的聲學(xué)信號的能量密度譜中測量所述改變。因此，通過該 函數(shù)的改變表示氣道阻力的改變。
[0061] 為了確定在口或鼻處的聲學(xué)阻抗(其是聲音壓與速度之間的比率），在麥克風10a 與10b處的聲學(xué)信號之間的傳遞函數(shù)必須是已知的，并且管的聲學(xué)性質(zhì)然后使得在口處的 聲學(xué)阻抗能夠使用下式確定：
[0062]
[0063]此處，p和c分別是空氣的聲音的密度和速度，并且k是波數(shù)=ω/c，其中，ω是由 STFT的性質(zhì)所定義的角頻率。Xa和Xb是圖1中所示的距離。
[0064]因為源特性存在于麥克風信號&和拖中并且僅需要傳遞函數(shù)Hab = Ha/Hb，因而有效 地取消了源特性，這意味著能夠使用任何聲音源，包括環(huán)境聲音或甚至在測試下的對象的 打鼾的聲音。通過這種方式，處理僅包括從分析系統(tǒng)外部的噪聲源接收的環(huán)境噪聲以及由 用戶生成的噪聲的聲音信號。
[0065]在低水平的環(huán)境聲音的情況下，尤其是在夜晚期間，可能有利的是在較長的時間 段上對麥克風信號進行平均以便增加信噪比。
[0066]圖2示出了能夠使用的信號處理。
[0067] 第一，處理器18被用于通過使用傅里葉變換單元20a、20b對這兩個麥克風信號進 行傅里葉變換，例如所謂的短時傅里葉變換（STFT)。通過平均單元22a、22b隨時間進行平 均。
[0068]所述處理器導(dǎo)出如由模塊24所示的聲學(xué)傳遞函數(shù)Hab。傳遞函數(shù)是復(fù)值的。然后， 所述傳遞函數(shù)被用于使用上文模塊26中的關(guān)系來計算聲學(xué)阻抗。
[0069]檢測器28被用于解讀聲學(xué)阻抗以檢測上氣道阻塞的存在和位置。一般而言，像檢 測器(28)的檢測器可以被用于解讀所導(dǎo)出的參數(shù)以檢測上氣道阻塞的存在、程度和/或位 置。然而，對于診斷應(yīng)用而言，知道是否存在阻塞可能是足夠的，而治療應(yīng)用可能要求阻塞 的位置和/或程度。
[0070] 因此，聲學(xué)阻抗形成(在這種情況下為阻抗值對頻率的）函數(shù)形式而非單個值形式 的參數(shù)。因此，應(yīng)當理解術(shù)語"參數(shù)"。解讀參數(shù)以使得能夠檢測氣道阻塞的存在和位置。
[0071] 通過這種方式，傳遞函數(shù)的推導(dǎo)是例行過程，并且被稱為"譜估計器"。除傳遞函數(shù) 之外，還能夠例行地采集相干性。這是根據(jù)傳遞函數(shù)的頻率對信噪比的度量。這能夠被用于 選擇例如僅具有足夠的信噪比的那些頻率。
[0072]檢測器28例如能夠是基于監(jiān)督式學(xué)習(xí)的簡單分類器。能夠利用打開氣道阻抗并且 利用若干已知的阻塞阻抗對系統(tǒng)進行訓(xùn)練。然后，該訓(xùn)練集與實際的測量阻抗相比較。然 后，能夠通過從最接近當前值的訓(xùn)練集選擇對應(yīng)的譜來檢測阻塞。能夠使用任何近似/映射 方法，諸如最小平方映射，來導(dǎo)出最接近的值。
[0073]由于在頻域中獲得復(fù)阻抗，因而時域脈沖響應(yīng)也是可用的?？梢允褂寐暶}沖反射 計根據(jù)距離來計算氣道直徑。每個直徑改變生成其自身的反射系數(shù)(在時間和幅度二者方 面）。存在能夠從反射與入射波之間的距離根據(jù)距離重建直徑的算法（例如，Ware-Aki方 法)。
[0074] 在圖3中，示出了已經(jīng)利用距口開口的三個不同距離上的阻塞的簡化咽模型上的 原型測量的三個復(fù)阻抗曲線。該圖形清楚地示出了能夠檢測的大的差異。圖3繪制了針對頻 率的聲學(xué)阻抗。
[0075]通過范例的方式，麥克風能夠被安裝在具有6cm的間距的19mm內(nèi)徑的管中。然后， 所述管能夠被安裝到處置系統(tǒng)的面罩或面蓋上。通道不需要是直的，因此，當被實施為管 時，其能夠被容易地折疊或滾動，使得特別地當所要求的間距例如在lcm至20cm的范圍中 時，其能夠被適配到面罩中。
[0076]所述系統(tǒng)能夠被用作鼻腔計（用于對鼻腔的分析），其中，通常具有與鼻孔相似直 徑的薄管例如被折疊在對象的臉頰上，例如被集成在鼻枕中。
[0077]所描述的系統(tǒng)能夠被用作監(jiān)測設(shè)備以獲得關(guān)于用戶的氣道的信息，特別是阻塞的 位置，其然后能夠被用于診斷的目的，例如用于確定患者是否適于如手術(shù)的CPAP處置備選 方案、植入物或口腔設(shè)備。能夠在家對具有阻塞性睡眠呼吸暫停的患者執(zhí)行該監(jiān)測，作為睡 眠研究的部分。對于每個呼吸暫?；蚝粑蛔闶录?，能夠計算在每個氣道段中的氣道 阻力的改變，使得睡眠醫(yī)師能夠確定對于阻塞的主要貢獻者的氣道段。
[0078] 本發(fā)明還感興趣用作呼吸壓力支持系統(tǒng)(諸如CPAP或APAP系統(tǒng)）的部分，例如用于 確定呼吸不足的類型，使得能夠做出關(guān)于是否應(yīng)當應(yīng)用壓力爆發(fā)的正確決策。事實上，當前 PAP系統(tǒng)的一個問題在于，其不能夠確定呼吸不足是由上氣道狹窄引起還是由呼吸驅(qū)動的 減少引起的。因此，測量系統(tǒng)能夠被用于改進自動PAP( "APAP"）系統(tǒng)的壓力滴定。
[0079] 現(xiàn)有的PAP系統(tǒng)僅在檢測到流的至少40%的強減少時發(fā)送壓力脈沖。上文所描述 的監(jiān)測系統(tǒng)能夠在每個呼吸周期中永久地監(jiān)測和計算氣道阻力的改變并且因此在氣道阻 力從一個呼吸周期到下一周期改變時可以增加或減小壓力。通過這種方式，APAP系統(tǒng)能夠 更快地對氣道通暢的改變做出響應(yīng)并且能夠使用壓力脈沖確定均勻是否適于處置。
[0080] 圖4示出了像患者提供呼吸治療的典型系統(tǒng)。
[0081]系統(tǒng)30包括壓力生成設(shè)備32、耦合到肘型連接器34的遞送導(dǎo)管2(其還用作分析系 統(tǒng)的通道)和患者接口設(shè)備36。壓力生成設(shè)備32被構(gòu)造為生成呼吸氣體的流并且可以包括， 但不限于，通氣機、恒定壓力支持設(shè)備(諸如連續(xù)正氣道壓力設(shè)備或CPAP設(shè)備）、可變壓力設(shè) 備和自動滴定壓力支持設(shè)備。
[0082]遞送導(dǎo)管2通過肘型連接器34將來自壓力生成設(shè)備32的呼吸氣體的流傳輸至患者 接口設(shè)備36。遞送導(dǎo)管2、肘型連接器34和患者接口設(shè)備36常常共同被稱為患者回路。
[0083]患者接口設(shè)備包括為殼40和襯墊42形式的面罩38，其在示范性實施例中為鼻罩和 口罩。然而，任何類型的面罩可以用作面罩，諸如僅鼻面罩、鼻枕/襯墊或全面罩，其促進將 呼吸氣體的流遞送至患者的氣道。襯墊42由軟的、柔性材料制成，諸如，但不限于，硅樹脂、 適當?shù)剀洘崴苄詮椥泽w、閉孔泡沫或者這樣的材料的任意組合。
[0084]肘型連接器34被耦合到的殼40中的開口允許來自壓力生成設(shè)備32的呼吸氣體的 流被傳輸至由殼40和襯墊42限定的內(nèi)部空間并且然后傳輸至患者的氣道。
[0085]患者接口組件36還包括頭帽部件44,其在所圖示的實施例中是兩點式頭帽。頭帽 部件44包括第一和第二帶46,其中的每一個被構(gòu)造為定位在患者的耳朵上面的患者的臉的 側(cè)面。
[0086]患者接口組件能夠額外地包括用于通過增加接觸面積來減少患者的臉上的力的 前額支持體(未示出）。
[0087]通過壓力控制設(shè)備46控制壓力生成設(shè)備32。這進而接收來自上文所描述的監(jiān)測系 統(tǒng)的輸入，所述監(jiān)測系統(tǒng)由模塊48和沿著遞送導(dǎo)管2放置的相關(guān)聯(lián)的傳感器10a、10b來表 不。
[0088]在利用麥克風的一些范例中，不需要額外的聲音源。例如，針對氣道聲學(xué)阻抗的測 量的聲學(xué)信號能夠是來自環(huán)境的噪聲或者來自治療設(shè)備中的風扇的固有噪聲。然而，聲音 源的使用能夠給出更可靠的結(jié)果，諸如偽隨機噪聲信號或者時域中的脈沖刺激。通過這種 方式，能夠提供廣譜聲音源。除不利用專用聲音源的操作模式之外，該選項能夠被提供為設(shè) 備的額外的操作模式以允許更準確的結(jié)果。
[0089]信號處理能夠使用如上文所解釋的STFT。能夠使用其他已知的信號處理技術(shù)(諸 如時域反射計)或其他傅里葉變換(諸如快速傅里葉變換）。
[0090] 在以上范例中，對阻塞位置的檢測基于將復(fù)阻抗函數(shù)(相對于頻率)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)進 行匹配。能夠使用其他方法。例如，阻抗函數(shù)能夠被進一步處理以導(dǎo)出指示函數(shù)形狀的不同 度量，并且這然后能夠與存儲在查找表中的數(shù)據(jù)相比較。該不同的度量然后將形成"參數(shù)"， 對所述"參數(shù)"進行分析以確定氣道阻塞的存在和位置。因此，在阻抗函數(shù)與訓(xùn)練值之間的 直接比較不是必要的，并且能夠在進行數(shù)據(jù)評價之前執(zhí)行另外的數(shù)據(jù)處理。
[0091] 以上范例利用麥克風檢測聲學(xué)信號的改變。麥克風能夠被實施為常規(guī)的壓力感測 膜設(shè)備，但是它們還能夠被實施為微機電系統(tǒng)(MEMS)傳感器。此外，能夠使用也對由行進的 聲學(xué)波引起的在通道內(nèi)的氣流或壓力變化做出響應(yīng)的其他類型的傳感器，諸如風速計和所 謂的Microflown(商標)傳感器，其基于溫度差來測量顆粒速度。
[0092]本發(fā)明能夠被用在各種診斷應(yīng)用場景中，諸如：
[0093](在家)在自然睡眠中的呼吸和氣道通暢的篩查；
[0094]在家由正氣道壓力治療(CPAP、APAP)所處置的患者中的呼吸和氣道壓力的監(jiān)測； [0095] 在睡眠研究（多導(dǎo)睡眠圖）期間對通暢的監(jiān)測；
[0096] 在重癥監(jiān)護室中對氣道通暢的監(jiān)測；
[0097] 喚醒房間中的手術(shù)介入和手術(shù)后期間對無意識的人中的聲學(xué)呼吸模式和氣道通 暢的監(jiān)測；
[0098] 經(jīng)受睡眠障礙性呼吸(SDB)的人的氣道通暢監(jiān)測；
[0099]基于氣道阻力的改變在APAP系統(tǒng)中的壓力滴定。
[0100] 如上文所解釋的，本發(fā)明能夠被用于測量狹窄和阻塞的上氣道阻力監(jiān)測、對具有 阻塞性睡眠呼吸暫停的患者的篩查、對阻塞位置的更準確的拓撲診斷以及在呼吸不足事件 期間的氣道阻力監(jiān)測以提供針對PAP系統(tǒng)的反饋。
[0101] 所述系統(tǒng)利用用于實施傳感器信號處理的控制器?？梢员挥糜诳刂破鞯牟考?括，但不限于，常規(guī)微處理器、專用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。
[0102] 在各種實施方案中，處理器或控制器可以與一個或多個存儲媒介相關(guān)聯(lián)，所述存 儲媒介諸如是，易失性和非易失性計算機存儲器，諸如RAM、PR0M、EPR0M和EEPR0M。存儲媒介 可以被編碼有一個或多個程序，所述程序在運行在一個或多個處理器和/或控制器上時，執(zhí) 行至少所要求的功能。各種存儲媒介可以被固定在處理器或控制器內(nèi)或者可以是能傳輸 的，使得存儲在其上的一個或多個程序能夠被加載到處理器或控制器中。
[0103] 以上范例利用兩個傳感器作為解析期望的信息的最小要求。然而，能夠使用超過 兩個傳感器來收集用于處理的額外信息。因此，僅對第一傳感器和第二傳感器的引用不應(yīng) 當被認為限于僅兩個傳感器的使用。
[0104] 通過研究附圖、說明書和隨附的權(quán)利要求書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實踐所主張的 本發(fā)明時可以理解和實現(xiàn)所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求中，詞語"包括"不排除 其他元件或步驟，并且量詞"一"或"一個"不排除多個?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán)利要求中記載了 特定措施的僅有事實并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的附圖標記不 應(yīng)當被解釋為對范圍的限制。
【主權(quán)項】
1. 一種用于對上氣道的分析的系統(tǒng)，包括： 通道，其用于與用戶的氣道相連通； 第一聲學(xué)傳感器(10a)，其被定位在相對于所述通道的第一位置處； 第二聲學(xué)傳感器（l〇b)，其被定位在相對于所述通道的第二位置處；以及 處理器（18)，其適于從兩個傳感器信號之間的關(guān)系導(dǎo)出參數(shù)，所述參數(shù)根據(jù)上氣道阻 塞的存在而變化， 其中，所述處理器（18)適于處理僅包括從分析系統(tǒng)外部的噪聲源接收的環(huán)境噪聲以及 由所述用戶生成的噪聲的聲音信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括檢測器(26)，其用于解讀所述參數(shù)以檢測上氣道 阻塞的所述存在。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測器還適于檢測所述上氣道阻塞的位置和 任選地程度。4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述通道包括管，并且所述第一傳感器 (10a)和所述第二傳感器(10b)被定位在沿著所述管的第一位置和第二位置處，所述管具有 用于在用戶的口和/或鼻處終止的第一端部。5. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器（18)適于從所述傳感器信號 導(dǎo)出聲學(xué)傳遞函數(shù)并且從所述聲學(xué)傳遞函數(shù)導(dǎo)出聲學(xué)阻抗形式的所述參數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，包括傅里葉變換處理裝置(20a、20b)，其用于在處理以 導(dǎo)出所述聲學(xué)傳遞函數(shù)之前處理所述第一傳感器和第二傳感器的輸出，并且任選地，還包 括平均裝置(22a、22b)，其用于在所述處理以導(dǎo)出所述聲學(xué)傳遞函數(shù)之前對經(jīng)傅里葉變換 的信號進行平均。7. 根據(jù)權(quán)利要求6至6中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述聲學(xué)阻抗被獲得作為頻域中 的復(fù)阻抗，并且其中，所述處理器還任選地適于獲得時域脈沖響應(yīng)，并且因此根據(jù)距離來導(dǎo) 出氣道直徑。8. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述通道(2)包括管，其中，任選地，所述 管是柔性的。9. 一種患者接口設(shè)備，包括： 面罩(36)，其用于向患者的鼻和/或口遞送氣體； 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的用于對上氣道的分析的系統(tǒng)，其被連接到所述面罩或者 被集成到所述面罩中。10. -種呼吸壓力支持系統(tǒng)，包括： 加壓空氣的源(32); 壓力控制單元(46)，其用于控制空氣壓力；以及 根據(jù)權(quán)利要求10所述的患者接口設(shè)備，其中，所述加壓空氣經(jīng)過所述傳感器（10a、10b) 被提供給所述用戶，并且其中，所述空氣壓力根據(jù)所檢測的上氣道阻塞的存在而進行控制。11. 一種用于對上氣道的分析的方法，包括： 在相對于用于與用戶的氣道相連通的通道的第一位置處提供第一聲學(xué)傳感器； 在相對于所述通道的第二位置處提供第二聲學(xué)傳感器； 使用所述傳感器檢測僅包括從分析系統(tǒng)外部的噪聲源接收的環(huán)境噪聲以及由所述用 戶生成的噪聲的聲音； 從兩個傳感器信號之間的關(guān)系導(dǎo)出參數(shù);并且 解讀所述參數(shù)以檢測上氣道阻塞的存在。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括在沿著管的第一位置和第二位置處提供所述第 一傳感器（l〇a)和所述第二傳感器（10b)，所述管具有在用戶的口和/或鼻處終止的第一端 部。13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，包括從所述傳感器信號導(dǎo)出聲學(xué)傳遞函數(shù)，并且 從所述聲學(xué)傳遞函數(shù)導(dǎo)出聲學(xué)阻抗形式的所述參數(shù)。
【文檔編號】A61B5/08GK105939663SQ201580006028
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年1月19日
【發(fā)明人】R·M·阿爾特斯, J·卡勒特, M·P·B·范布呂根, O·奧維爾特杰斯
【申請人】皇家飛利浦有限公司