【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】闭环氧气控制
本公开涉及用于控制流量治疗设备中的氧气输送的方法和系统。背景呼吸设备在比如医院、医疗设施、居家护理或家庭环境之类的各种环境中用于将气体流输送到用户或患者。呼吸设备或流量治疗设备可以包括用以允许输送补充氧气和气体流的氧气入口、和/或用以输送加热和加湿的气体的加湿设备。流量治疗设备可以允许调节和控制气体流的特性，包括流量、温度、气体浓度(比如氧气浓度)、湿度、压力等。
技术实现思路
根据本文中所披露的第一实施例的某些特征、方面和优点，提供了一种将气体流提供给患者的呼吸设备，该呼吸设备包括：控制器，被配置为使用闭环控制来控制到该患者的气体输送，其中，该控制器被配置为：从至少一个传感器接收指示患者的氧饱和度(SpO2)的患者参数数据；执行控制阶段，其中，在治疗期期间呼吸设备的操作至少部分地基于患者参数数据；以及气体组合物传感器，其被配置为在呼吸设备的操作期间确定气体流的至少氧气含量(FdO2)，其中，该气体组合物传感器是超声波传感器系统。在第一实施例的一些配置中，呼吸设备包括选自以下中的至少一个的患者接口：面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管造口接口、鼻插管或气管内管。在第一实施例的一些配置中，鼻插管是不密封的鼻插管。在第一实施例的一些配置中，呼吸设备被配置为将鼻高流量(NHF)气体流输送到患者。在第一实施例的一些配置中，该至少一个传感器是脉搏血氧仪。在第一实施例的一些配置中，控制器被配置为接收指示气体流的氧气浓度的装置参数数据。在第一实施例的一些配置中，呼吸...
【技术保护点】
1.一种将气体流提供给患者的呼吸设备，该呼吸设备包括：/n控制器，被配置为使用闭环控制来控制到该患者的气体输送，其中，该控制器被配置为：/n从至少一个传感器接收指示该患者的氧饱和度(SpO2)的患者参数数据；/n执行控制阶段，其中，在治疗期期间该呼吸设备的操作至少部分地基于该患者参数数据；以及/n气体组合物传感器，被配置为在该呼吸设备的操作期间确定气体流的至少氧气含量(FdO2)，其中，该气体组合物传感器是超声波传感器系统。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171006 US 62/569,429;20171208 US 62/596,7221.一种将气体流提供给患者的呼吸设备，该呼吸设备包括：
控制器，被配置为使用闭环控制来控制到该患者的气体输送，其中，该控制器被配置为：
从至少一个传感器接收指示该患者的氧饱和度(SpO2)的患者参数数据；
执行控制阶段，其中，在治疗期期间该呼吸设备的操作至少部分地基于该患者参数数据；以及
气体组合物传感器，被配置为在该呼吸设备的操作期间确定气体流的至少氧气含量(FdO2)，其中，该气体组合物传感器是超声波传感器系统。
2.根据权利要求1所述的呼吸设备，进一步包括选自以下中的至少一个的患者接口：面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管造口接口、鼻插管或气管内管。
3.根据权利要求2所述的呼吸设备，其中，该鼻插管是不密封的鼻插管。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的呼吸设备，其中，该呼吸设备被配置为将鼻高流量(NHF)气体流输送到该患者。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的呼吸设备，其中，该至少一个传感器是脉搏血氧仪。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为接收指示该气体流的氧气浓度的装置参数数据。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的呼吸设备，进一步包括补充气体入口阀。
8.根据权利要求7所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为控制该补充气体入口阀的操作。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的呼吸设备，其中，该补充气体入口阀是比例阀。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的呼吸设备，其中，该补充气体入口阀是氧气入口阀。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的呼吸设备，其中，该补充气体入口阀包括旋转连接器。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的呼吸设备，进一步包括环境空气入口。
13.根据从属于权利要求10的权利要求12所述的呼吸设备，其中，该氧气入口阀与过滤器模块处于流体连通，其中，该呼吸设备被配置为将从该氧气入口阀接收的氧气与来自该环境空气入口的环境空气夹带到该过滤器模块中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的呼吸设备，其中，该气体组合物传感器定位于该呼吸设备的鼓风机模块的下游。
15.根据从属于权利要求13的权利要求14所述的呼吸设备，其中，该过滤器模块定位于该呼吸设备的鼓风机模块的上游。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的呼吸设备，其中，该鼓风机模块混合环境空气和氧气。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的呼吸设备，其中，该闭环控制包括使用第一闭环控制模型，该第一闭环控制模型被配置为确定目标输送氧气分数(FdO2)。
18.根据权利要求17所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于目标SpO2和测得的SpO2来确定该目标FdO2。
19.根据权利要求18所述的呼吸设备，其中，该目标FdO2进一步至少部分地基于测得的FdO2。
20.根据权利要求18至19中任一项所述的呼吸设备，其中，该目标FdO2进一步至少部分地基于先前的目标FdO2。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的呼吸设备，其中，该闭环控制包括使用第二闭环控制模型，该第二闭环控制模型被配置为至少部分地基于该目标FdO2与该测得的FdO2之间的差异来确定用于氧气入口阀的控制信号。
22.根据权利要求21所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于该目标FdO2和该测得的FdO2来确定用于该氧气阀的控制信号。
23.根据权利要求22所述的呼吸设备，其中，进一步至少部分地基于气体流量来确定用于该氧气阀的控制信号。
24.根据权利要求23所述的呼吸设备，其中，该气体流量是总气体流量。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为当该至少一个传感器的信号质量低于阈值时转移到手动操作模式。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为当该患者SpO2在限定的界限之外时转移到手动操作模式。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为当该患者SpO2在这些限定的界限之外时触发警报。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的呼吸设备，其中，对该气体输送的控制包括对该气体流的FdO2的控制，其中，该控制器被配置为：接收该至少一个传感器的信号质量的指示；以及至少部分地基于该信号质量将加权应用于对该FdO2的控制。
29.根据权利要求28所述的呼吸设备，其中，该信号质量的指示对应于特定的SpO2读数。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制阶段被配置为使用患者特定模型来执行
31.根据权利要求30所述的呼吸设备，其中，在该治疗期的学习阶段期间生成该患者特定模型。
32.根据权利要求30所述的呼吸设备，其中，在该治疗期期间生成该患者特定模型。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的呼吸设备，其中，在该治疗期期间更新该患者特定模型。
34.根据权利要求30至33中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制阶段被配置为至少部分地基于该患者特定模型使用PID控制来执行。
35.根据权利要求30至34中任一项所述的呼吸设备，其中，该患者特定模型包括该患者的氧气效率。
36.根据权利要求35所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于测得的SpO2和测得的FdO2来确定该氧气效率。
37.根据权利要求35至36中任一项所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于测得的SpO2除以测得的FdO2来确定该氧气效率。
38.根据权利要求35至36中任一项所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于该患者的测得的SpO2和测得的FdO2之间的非线性关系来确定该氧气效率。
39.根据权利要求1至38中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为至少部分地基于该测得的FdO2来预测该患者的SpO2。
40.根据权利要求39所述的呼吸设备，其中，将该SpO2的先前的预测与测得的SpO2进行比较以计算模型误差。
41.根据权利要求40所述的呼吸设备，其中，根据该至少一个传感器的信号质量对该模型误差进行加权。
42.根据权利要求40至41中任一项所述的呼吸设备，其中，该模型误差用于校正当前的SpO2预测。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的呼吸设备，其中，该预测的SpO2至少部分地基于史密斯预测器。
44.根据权利要求1至43中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为接收识别该患者的特性的输入。
45.根据权利要求44所述的呼吸设备，其中，这些患者特性包括患者类型、年龄、体重、身高或性别中的至少一个。
46.根据权利要求45所述的呼吸设备，其中，该患者类型是正常、高碳酸血症或用户定义型中的一种。
47.根据权利要求1至46中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器进一步被配置为记录对应于该测得的FdO2和该测得的SpO2的数据。
48.根据权利要求1至47中任一项所述的呼吸设备，进一步包括加湿器。
49.根据权利要求1至48中任一项所述的呼吸设备，进一步包括集成的鼓风机和加湿器。
50.根据权利要求1至49中任一项所述的呼吸设备，其中，该呼吸设备被配置为便携式的。
51.根据权利要求1至50中任一项所述的呼吸设备，其中，该呼吸设备被配置为具有受控的可变流量。
52.根据权利要求1至51中任一项所述的呼吸设备，进一步包括加热的呼吸管。
53.根据权利要求1至52中任一项所述的呼吸设备，其中，该超声波传感器系统包括第一超声波换能器和第二超声波换能器。
54.根据权利要求53所述的呼吸设备，其中，该第一超声波换能器和该第二超声波换能器中的每一个是接收器和发射器。
55.根据权利要求54所述的呼吸设备，其中，该第一超声波换能器和该第二超声波换能器双向发送脉冲。
56.根据权利要求55所述的呼吸设备，其中，该第一超声波换能器是发射器，并且该第二超声波换能器是接收器。
57.根据权利要求53至56中任一项所述的呼吸设备，其中，该第一超声波换能器或该第二超声波换能器中的至少一个沿着该气体流发送脉冲
58.根据权利要求53至56中任一项所述的呼吸设备，其中，该第一超声波换能器或该第二超声波换能器中的至少一个横穿该气体流发送脉冲。
59.根据权利要求1至58中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为在该呼吸设备的显示器上显示第一氧气效率特性。
60.根据权利要求1至59中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为在该呼吸设备的显示器上显示第二氧气效率特性，其中，该氧气效率的第二指示至少部分地基于该患者的氧气效率和测得的呼吸速率。
61.根据权利要求60所述的呼吸设备，其中，通过将测得的SpO2除以测得的FdO2并将结果值除以该测得的呼吸速率，来计算该第二氧气效率特性。
62.根据权利要求60至61中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为显示曲线图或趋势线，该曲线图或趋势线指示在限定的时间段内的该第一氧气效率特性或该第二氧气效率特性中的至少一个。
63.一种将气体流提供给患者的呼吸设备，该呼吸设备包括：
控制器，被配置为使用闭环控制来控制到该患者的气体输送，其中，该控制器被配置为：
控制到该患者的气体流的氧气浓度(FdO2)；
从至少一个患者传感器接收指示该患者的测得的氧饱和度(SpO2)的数据；
接收指示该气体流的测得的FdO2的数据；
接收该患者的目标SpO2；以及
对该气体流的FdO2执行阶跃变化，其中，该阶跃变化的大小至少部分地基于该患者的测得的SpO2、该目标SpO2和氧气效率。
64.根据权利要求63所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于测得的SpO2和测得的FdO2来确定该氧气效率。
65.根据权利要求63至64中任一项所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于测得的SpO2除以测得的FdO2来确定该氧气效率。
66.根据权利要求63至64中任一项所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于该患者的测得的SpO2和测得的FdO2之间的非线性关系来确定该氧气效率。
67.根据权利要求63至66中任一项所述的呼吸设备，其中，该阶跃变化的大小至少部分地基于在该阶跃变化之前对该目标FdO2的最近变化。
68.根据权利要求67所述的呼吸设备，其中，至少部分地基于该先前的目标FdO2来计算新的目标FdO2。
69.根据权利要求63至68中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为在该阶跃变化之后执行向前送入阶段。
70.根据权利要求69所述的呼吸设备，其中，该控制器进一步被配置为在该阶跃变化之后立即在该向前送入阶段的总持续时间内维持该目标FdO2。
71.根据权利要求69至70中任一项所述的呼吸设备，其中，如果该测得的SpO2满足或超过该目标SpO2，则该向前送入阶段结束。
72.根据权利要求69至71中任一项所述的呼吸设备，其中，如果达到最大限定的时间段，则该向前送入阶段结束。
73.根据权利要求63至72中任一项所述的呼吸设备，其进一步包括选自以下中的至少一个的患者接口：面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管造口接口、鼻插管或气管内管。
74.根据权利要求73所述的呼吸设备，其中，该鼻插管是不密封的鼻插管。
75.根据权利要求63至74中任一项所述的呼吸设备，其中，该呼吸设备被配置为将鼻高流量(NHF)气体流输送到该患者。
76.根据权利要求63至75中任一项所述的呼吸设备，其中，该至少一个患者传感器是脉搏血氧仪。
77.根据权利要求63至76中任一项所述的呼吸设备，进一步包括加湿器。
78.根据权利要求63至77中任一项所述的呼吸设备，进一步包括气体组合物传感器，该气体组合物传感器被配置为在该呼吸设备的操作期间确定该测得的FdO2，其中，该气体组合物传感器是超声波换能器系统。
79.根据权利要求63至78中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器进一步被配置为在该向前送入阶段之后执行控制阶段。
80.根据权利要求79所述的呼吸设备，其中，在该控制阶段中，该控制器进一步被配置为使用反馈控制来控制该气体流的FdO2以实现该目标FdO2。
81.根据权利要求80中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器进一步被配置为：接收该至少一个患者传感器的信号质量的指示；以及至少部分地基于该信号质量将加权应用于对该FdO2的控制。
82.根据权利要求79至81中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器进一步被配置为使用该患者的预测的SpO2来执行该控制阶段。
83.根据权利要求63至82中任一项所述的呼吸设备，其中，该呼吸设备被配置为便携式的。
84.根据权利要求63至83中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为在该呼吸设备的显示器上显示第一氧气效率特性。
85.根据权利要求63至84中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为在该呼吸设备的显示器上显示第二氧气效率特性，其中，该氧气效率的第二指示至少部分地基于该患者的氧气效率和测得的呼吸速率。
86.根据权利要求85所述的呼吸设备，其中，通过将测得的SpO2除以测得的FdO2并将结果值除以该测得的呼吸速率，来计算该第二氧气效率特性。
87.根据权利要求85至86中任一项所述的呼吸设备，其中，该控制器被配置为显示曲线图或趋势线，该曲线图或趋势线指示在限定的时间段内的该第一氧气效率特性或该第二氧气效率特性中的至少一个。
88.一种将气体流提供给患者的呼吸设备，该呼吸设备包括：
控制器，被配置为使用闭环控制来控制到该患者的气体输送，其中，该控制器被配置为：
接收指示该气体流的氧气浓度(FdO2)的装置参数数据；
从至少一个传感器接收指示该患者的氧饱和度(SpO2)读数的...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·J·威廉姆斯，R·W·布格斯，D·M·拉塞尔，A·K·格利，C·G·坎特雷尔，黄熠林，
申请(专利权)人：斐雪派克医疗保健有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰;NZ
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