СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ИНСУФФЛЯЦИИ И ЭКССУФФЛЯЦИИ СУБЪЕКТА Российский патент 2017 года по МПК A61M16/00 

[01] Данная заявка испрашивает приоритет по ст. 35 U.S.C. § 119(e) по Предварительной заявке США № 61/425392, поданной 21 декабря 2010 г., содержание которой включено в этот документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[02] Изобретение относится к инсуффляции/экссуффляции субъекта, во время которого управляется максимальная скорость выдыхательного потока.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[03] Кашель, также известный как "очистка дыхательных путей", является нормальной функцией в повседневной жизни для большинства людей. Вдыхаемый воздух втягивается медленно (<1 л/с). Затем голосовая щель закрывается, и выдыхательные мышцы сокращаются, увеличивая подсвязочное давление. Чтобы начать кашель, голосовая щель открывается, и начальный поток является декомпрессией воздуха в трахее. Легкие продолжают освобождаться со скоростью приблизительно 4 л/с, пока легкие не станут достаточно декомпрессированными.

[04] Некоторые люди из-за травмы, болезни или даже торакальной хирургии считают трудным или невозможным самостоятельно эффективно кашлять. Для этих людей предписывается принудительная или искусственная очистка дыхательных путей.

[05] Искусственной очистки дыхательных путей можно достичь многими способами. Один такой способ применяет механический инсуффлятор-эксуффлятор (MI-E). MI-E является медицинским устройством, которое нагнетает положительное давление в дыхательных путях через рот, нос или трахеостомию, осторожно наполняя легкие на их полную емкость (инсуффляция). Затем оно очень резко меняет давление, что создает взрывной выдыхательный поток, имитирующий кашель (экссуффляция).

[06] В традиционных системах определение начальных (оптимальных) настроек для конкретного пациента может быть неопределенным и/или неточным. Каждый пациент обладает уникальными дыхательными характеристиками (например, сопротивление дыхательных путей, растяжимость легкого, усилие пациента и т.п.), которые могут меняться в ходе условия, из-за которого они страдают. Обычно путем проб и ошибок, опираясь при этом на прошлый опыт, врач приходит к настройкам, которые могут быть или не быть оптимальными. Традиционные системы могут не предоставлять подтверждение, что достигнуты приемлемые настройки.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

[07] Соответственно, задача настоящего изобретения – предоставить способ экссуффляции, который преодолевает недостатки традиционных способов экссуффляции. Эта задача в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения достигается путем предоставления способа для управления механически вызванным выдыхательным потоком субъекта, причем субъекта, имеющего дыхательные пути. В одном варианте осуществления способ содержит создание сжатого потока дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта на уровне давления инсуффляции перед временем перехода; идентификацию времени перехода на основе одного или более параметров инсуффляции; уменьшение давления сжатого потока дыхательного газа до уровня давления экссуффляции во время перехода инсуффляции/экссуффляции в ответ на идентификацию времени перехода; определение значения показателя расхода во время выдоха субъектом, где значение показателя расхода указывает величину потока газа из легких субъекта во время экссуффляции; сравнение определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода, который соответствует целевой скорости потока газа из легких субъекта; регулирование одного или более давлений экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции на основе сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода; и реализацию отрегулированного давления экссуффляции, отрегулированного одного или более параметров инсуффляции и/или отрегулированного одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции во время последующего дыхания.

[08] Другая особенность раскрытия изобретения относится к системе для управления механически вызванным выдыхательным потоком субъекта, причем субъекта, имеющего дыхательные пути. В одном варианте осуществления система содержит генератор давления и один или более процессоров. Генератор давления выполнен для создания сжатого потока дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта. Один или более процессоров выполняются для выполнения модулей компьютерных программ, включающих в себя управляющий модуль, модуль определения показателя, модуль анализа расхода и регулировочный модуль. Управляющий модуль выполнен для управления генератором давления так, что давление сжатого потока дыхательного газа в дыхательных путях субъекта перед временем перехода находится на уровне давления инсуффляции, и так, что в ответ на время перехода уровень давления у сжатого потока дыхательного газа в дыхательных путях субъекта уменьшается до уровня давления экссуффляции во время перехода инсуффляции/экссуффляции, причем управляющий модуль выполнен для идентификации времени перехода на основе одного или более параметров инсуффляции. Модуль определения показателя выполнен для определения значения показателя расхода во время выдоха субъектом, где показатель расхода указывает поток из легких субъекта во время экссуффляции. Модуль анализа расхода выполнен для сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода. Регулировочный модуль выполнен для регулировки одного или более давлений экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции на основе сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода модулем анализа расхода.

[09] Еще одна особенность раскрытия изобретения относится к системе, выполненной для управления механически вызванным выдыхательным потоком субъекта, причем субъекта, имеющего дыхательные пути. В одном варианте осуществления система содержит средство для создания сжатого потока дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта на уровне давления инсуффляции перед временем перехода; средство для идентификации времени перехода на основе одного или более параметров инсуффляции; средство для уменьшения, в ответ на идентификацию времени перехода, давления сжатого потока дыхательного газа до уровня давления экссуффляции во время перехода инсуффляции/экссуффляции и давления сжатого потока дыхательного газа до второго уровня давления после времени перехода, чтобы инициировать выдох субъектом; средство для определения значения показателя расхода во время выдоха субъектом, где показатель расхода указывает поток газа из легких субъекта во время экссуффляции; средство для сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода; средство для регулирования одного или более давлений экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции на основе сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода; и средство для реализации отрегулированного давления экссуффляции, отрегулированного одного или более параметров инсуффляции и/или отрегулированного одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции во время последующего дыхания.

[10] Эти и другие цели, признаки и характеристики настоящего раскрытия изобретения, а также способы работы и функции связанных элементов структуры и сочетания частей, и экономии производителя станут очевиднее при рассмотрении нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, все из которых образуют часть этого описания изобретения, где одинаковые номера ссылок обозначают соответствующие части на различных чертежах. В одном варианте осуществления элементы конструкции, проиллюстрированные в этом документе, изображены в масштабе. Однако нужно четко понимать, что чертежи предназначены только для иллюстрации и описания и не являются ограничением. К тому же следует принять во внимание, что структурные признаки, показанные или описанные в любом варианте осуществления в этом документе, также могут использоваться в других вариантах осуществления. Однако нужно четко понимать, что чертежи предназначены только для иллюстрации и описания и не предназначены в качестве задания пределов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[11] Фиг. 1 иллюстрирует систему, выполненную для инсуффляции и экссуффляции субъекта;

[12] Фиг. 2 иллюстрирует систему, выполненную для инсуффляции и экссуффляции субъекта;

[13] Фиг. 3 иллюстрирует графики давления и расхода в дыхательных путях во время инсуффляции и экссуффляции;

[14] Фиг. 4 иллюстрирует график расхода в дыхательных путях во время последовательности инсуффляций и экссуффляций; и

[15] Фиг. 5 иллюстрирует способ инсуффляции и экссуффляции субъекта.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТИПОВЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[16] При использовании в данном документе форма единственного числа включает в себя множественные ссылки до тех пор, пока контекст ясно не указывает иное. При использовании в данном документе утверждение, что две или более части либо компоненты "соединяются", должно означать, что те части объединяются или работают вместе непосредственно либо опосредованно, то есть посредством одной или более промежуточных частей или компонентов, при условии, что имеет место некая связь. При использовании в данном документе "соединенный напрямую" означает, что два элемента состоят в прямом контакте друг с другом. При использовании в данном документе "неподвижно соединенный" или "закрепленный" означает, что два компонента соединяются, чтобы перемещаться как один, сохраняя при этом постоянную ориентацию относительно друг друга.

[17] При использовании в данном документе слово "единый" означает, что компонент создан в виде одной детали или блока. То есть компонент, который включает в себя детали, которые создаются отдельно, а затем соединяются в виде блока, не является "единым" компонентом или телом. При применении в этом документе утверждение, что две или более части или компоненты "входят в контакт" друг с другом, должно означать, что те части оказывают воздействие друг на друга напрямую либо через одну или более промежуточных частей или компонентов. При применении в этом документе термин "количество" должен означать единицу или целое число больше единицы (то есть множество).

[18] Выражения направления, используемые в этом документе, например и без ограничения, верхний, нижний, левый, правый, передний, задний и их производные, относятся к ориентации показанных на чертежах элементов и не ограничивают формулу изобретения до тех пор, пока не будут четко указаны в ней.

[19] Фиг. 1 иллюстрирует систему 100, выполненную для инсуффляции и экссуффляции (далее инсуффляция/экссуффляция) субъекта 106. В частности, система 100 инсуффлирует/экссуффлирует субъект 106 так, что контролируется максимальный расход во время экссуффляции, или выдоха, и управляется путем регулирования одного или более параметров инсуффляции и/или параметров переходов (смен) между инсуффляцией и экссуффляцией. Это может обеспечить более точное, индивидуальное лечение для субъекта 106 нежели предоставляется традиционными системами инсуффляции/экссуффляции, в которых выдыхательный поток может не контролироваться. В одном варианте осуществления система 100 содержит процессор 110, пользовательский интерфейс 120, электронное запоминающее устройство 130, генератор 140 давления, один или более датчиков 142 и/или другие компоненты.

[20] Генератор 140 давления выполнен для предоставления сжатого потока дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта. Генератор 140 давления выполнен так, что один или более параметров газа у сжатого потока дыхательного газа управляются в соответствии с режимом лечения для инсуффляции/экссуффляции субъекта 106. Один или более параметров газа могут включать в себя, например, один или более из расхода, давления, влажности, скорости, ускорения и/или других параметров. В одном варианте осуществления генератор 140 давления является устройством, предназначенным для механической инсуффляции/экссуффляции. В одном варианте осуществления генератор 140 давления является вентилятором или насосом положительного давления в дыхательных путях, выполненным для предоставления иных типов лечения помимо инсуффляции/экссуффляции.

[21] Сжатый поток дыхательного газа доставляется из генератора 140 давления в дыхательные пути субъекта 106 с помощью интерфейса 180 субъекта. Интерфейс 180 субъекта может включать в себя канал 182 и/или интерфейсное приспособление 184 субъекта.

[22] Канал 182 может быть гибким отрезком шланга или другим каналом, который приводит интерфейсное 184 приспособление субъекта в соединение по текучей среде с генератором 140 давления. Канал 182 образует путь потока, по которому сжатый поток дыхательного газа передается между интерфейсным приспособлением 184 субъекта и генератором 140 давления.

[23] Интерфейсное приспособление 184 субъекта выполнено для доставки сжатого потока дыхательного газа в дыхательные пути субъекта 106. По существу интерфейсное приспособление субъекта может включать в себя любое приспособление, подходящее для этой функции. В одном варианте осуществления генератор 140 давления является специализированным устройством инсуффляции/экссуффляции, и интерфейсное приспособление 184 субъекта выполнено для съемного соединения с другим интерфейсным приспособлением, используемым для представления дыхательного лечения субъекту 106. Например, интерфейсное приспособление субъекта может выполняться для вхождения в контакт и/или вставки в эндотрахеальную трубку, вход трахеотомии и/или другие интерфейсные приспособления. В одном варианте осуществления интерфейсное приспособление 184 субъекта выполнено для вхождения в контакт с дыхательными путями субъекта 106 без промежуточного приспособления. В этом варианте осуществления интерфейсное приспособление 184 субъекта может включать в себя одно или более из эндотрахеальной трубки, носовой канюли, трахеотомической трубки, носовой маски, носо-ротовой маски, маски на все лицо, полной маски на лицо, полуоткрытой дыхательной маски или других интерфейсных приспособлений, которые связывают поток газа с дыхательными путями субъекта.

[24] В одном варианте осуществления электронное запоминающее устройство 130 содержит электронные запоминающие носители, для электронного хранения информации. Электронные запоминающие носители в электронном запоминающем устройстве 130 могут включать в себя одно или оба из системного запоминающего устройства, которое предоставляется интегрировано с системой 100 (то есть по существу несъемно), и/или съемного запоминающего устройства, которое съемно подключается к системе 100 посредством, например, порта (например, порта USB, порта FireWire и т.д.) или привода (например, дисковода и т.д.). Электронное запоминающее устройство 130 может включать в себя один или более из оптически считываемых запоминающих носителей (например, оптические диски и т.д.), магнитно считываемых запоминающих носителей (например, магнитная лента, накопитель на жестких дисках, накопитель на гибких дисках и т.д.), запоминающих носителей на основе электрических зарядов (например, EEPROM, RAM и т.д.), твердотельных запоминающих носителей (например, флеш-накопитель и т.д.) и/или других считываемых в электронном виде запоминающих носителей. Электронное запоминающее устройство 130 может хранить программно-реализованные алгоритмы, информацию, определенную процессором 110, информацию, принятую через пользовательский интерфейс 120, и/или другую информацию, которая дает системе 100 возможность функционировать должным образом. Электронное запоминающее устройство 130 может быть отдельным компонентом системы 100, либо электронное запоминающее устройство 130 может предоставляться интегрировано с одним или более другими компонентами системы 100 (например, процессором 110).

[25] Пользовательский интерфейс 120 выполнен для предоставления интерфейса между системой 100 и пользователем (например, пользователем 108, субъектом 106, лицом, осуществляющим уход, лицом, принимающим решение по лечению и т.д.), посредством которого пользователь может предоставлять информацию и принимать информацию от системы 100. Это дает возможность обмениваться данными, результатами и/или командами и любыми другими передаваемыми элементами, которые вместе называются "информацией", между пользователем и системой 100. Примеры устройств интерфейса, подходящих для включения в пользовательский интерфейс 120, включают в себя клавишную панель, кнопки, переключатели, клавиатуру, ручки, рычаги, экран дисплея, сенсорный экран, динамики, микрофон, индикаторную лампу, звуковую сигнализацию и принтер.

[26] Нужно понимать, что другие методики взаимодействия, проводные либо беспроводные, также рассматриваются настоящим изобретением в качестве пользовательского интерфейса 120. Например, в одном варианте осуществления пользовательский интерфейс 120 можно объединить с интерфейсом съемного запоминающего устройства, предоставленным электронным запоминающим устройством 130. В этом примере информация может загружаться в систему 100 со съемного запоминающего устройства (например, смарт-карты, флеш-накопителя, съемного диска и т.д.), что дает пользователю (пользователям) возможность настраивать реализацию системы 100. Другие типовые устройства ввода и техники, приспособленные для использования вместе с системой 100 в качестве пользовательского интерфейса 120, включают в себя, но не ограничиваются, порт RS-232, радиочастотную линию связи, инфракрасную линию связи, модем (телефонный, кабельный или другой). Вкратце, любая техника для обмена информацией с системой 100 рассматривается в качестве пользовательского интерфейса 120.

[27] Датчик 142 выполнен для генерации выходных сигналов, переносящих информацию, связанную с одним или более параметрами газа у сжатого потока дыхательного газа. Один или более параметров могут включать в себя, например, один или более из расхода, объема, давления, состава (например, концентрация одного или более составляющих), влажности, температуры, ускорения, скорости, акустических характеристик, изменений в параметре, обозначающем дыхание, и/или других параметров текучей среды. В одном варианте осуществления датчик 142 включает в себя датчик расхода и/или датчик давления. Датчик 142 может включать в себя один или более датчиков, которые измеряют такие параметры непосредственно (например, через соединение по текучей среде со сжатым потоком дыхательного газа в генераторе 140 давления или в интерфейсе 180 субъекта). Датчик 142 может включать в себя один или более датчиков, которые генерируют выходные сигналы, опосредовано связанные с одним или более параметрами текучей среды у сжатого потока дыхательного газа. Например, датчик 142 может генерировать выходной сигнал на основе рабочих параметров генератора 140 давления (например, тока, напряжения, скорости вращения и/или других рабочих параметров привода или двигателя клапана) и/или других датчиков.

[28] Иллюстрация датчика 142 как включающего в себя одиночный элемент на фиг. 1 не предназначена для ограничения. В одном варианте осуществления датчик 142 включает в себя множество датчиков, генерирующих выходные сигналы, как описано выше. Аналогичным образом положение датчика 142 на фиг. 1 не предназначено для ограничения. Датчик 142 может включать в себя один или более датчиков, расположенных внутри генератора 140 давления и/или интерфейса 180 субъекта. Выходные сигналы, сгенерированные датчиком 142, могут передаваться процессору 110, пользовательскому интерфейсу 120 и/или электронному запоминающему устройству 130. Эта передача может выполняться по проводной и/или беспроводной связи.

[29] Процессор 110 выполнен для предоставления возможностей по обработке информации в системе 100. По существу, процессор 110 может включать в себя одно или более из цифрового процессора, аналогового процессора, цифровой схемы, спроектированной для обработки информации, аналоговой схемы, спроектированной для обработки информации, конечной машины и/или других механизмов для обработки информации в электронном виде. Хотя процессор 110 показан на фиг. 1 в виде одиночного элемента, это служит только для пояснения. В некоторых реализациях процессор 110 может включать в себя множество блоков обработки. Эти блоки обработки могут физически располагаться в одном и том же устройстве, либо процессор 110 может представлять функциональные возможности по обработке от множества устройств, работающих согласованно.

[30] Как показано на фиг. 1, процессор 110 может быть выполнен для выполнения одного или более модулей компьютерных программ. Один или более модулей компьютерных программ могут включать в себя один или более из модуля 150 определения параметров, модуля 152 цели, модуля 154 определения показателя, модуля 156 анализа расхода, регулировочного модуля 160, управляющего модуля 170 и/или других модулей. Процессор 110 может быть выполнен для выполнения модулей 150, 152, 154, 156, 160 и/или 170 с помощью программного обеспечения; аппаратных средств; микропрограммного обеспечения; некоторого сочетания программного обеспечения, аппаратных средств и/или микропрограммного обеспечения; и/или других механизмов для конфигурирования возможностей по обработке на процессоре 110.

[31] Следует принять во внимание, что хотя модули 150, 152, 154, 156, 160 и 170 иллюстрируются на фиг. 1 как расположенные совместно в одном блоке обработки, в реализациях, в которых процессор 110 включает в себя многочисленные блоки обработки, один или более модулей 150, 152, 154, 156, 160 и/или 170 могут располагаться удаленно от других модулей. Описание функциональных возможностей, предоставленных разными модулями 150, 152, 154, 156, 160 и/или 170, описанных ниже, предназначено для пояснительных целей и не предназначено для ограничения, так как любой из модулей 150, 152, 154, 156, 160 и/или 170 может предоставлять больше или меньше функциональных возможностей, чем описано. Например, один или более из модулей 150, 152, 154, 156, 160 и/или 170 можно исключить, и некоторые или все его функциональные возможности могут предоставляться другими модулями 150, 152, 154, 156, 160 и/или 170. В качестве другого примера процессор 110 может быть выполнен для выполнения одного или более дополнительных модулей, которые могут выполнять некоторые или все функциональные возможности, относимые ниже к одному из модулей 150, 152, 154, 156, 160 и/или 170.

[32] Управляющий модуль 170 выполнен для управления генератором 140 давления, чтобы регулировать параметры сжатого потока дыхательного газа в соответствии с режимом лечения. В одном варианте осуществления режим лечения предписывает, что управляющий модуль 170 управляет генератором 140 давления так, что сжатый поток дыхательного газа доставляется в дыхательные пути субъекта 106 на первом уровне давления во время инсуффляции. Первый уровень давления является достаточно высоким, чтобы легкие субъекта 106 по меньшей мере частично заполнились во время инсуффляции, или вдоха. Во время перехода управляющий модуль 170 управляет генератором 140 давления, чтобы уменьшить давление сжатого потока дыхательного газа с достаточной резкостью, чтобы выдыхательный поток через дыхательные пути субъекта 106 был достаточен для удаления мокроты и/или других инородных веществ из дыхательных путей и/или легких субъекта 106. Давление можно уменьшить во время перехода с первого уровня давления до второго уровня давления, который существенно ниже первого уровня давления. Второй уровень давления может быть, например, отрицательным давлением. После того как завершается выдох, управляющий модуль 170 управляет генератором 140 давления, чтобы вернуть давление сжатого потока дыхательного газа на первый уровень давления для облегчения другого вдоха при подготовке к другому времени перехода и последующему выдоху, чтобы удалить дополнительную мокроту и/или другие инородные вещества. После последовательности этих инсуффляций/экссуффляций можно прекратить инсуффляцию/экссуффляцию.

[33] Управляющий модуль 170 выполнен для определения времени перехода на основе одного или более параметров инсуффляции. Параметры инсуффляции могут включать в себя одно или более из давления инсуффляции, объема инсуффляции, расхода инсуффляции, периода времени инсуффляции и/или других параметров инсуффляции. Время инсуффляции может включать в себя количество времени с начала инсуффляции, количество времени с тех пор, как другой параметр инсуффляции достиг или превысил пороговый уровень (например, время с расходом выше некоторого уровня расхода, время с давлением выше некоторого уровня давления и т.п.). Определение времени перехода может основываться на пороге. Например, в ответ на один или более из параметров инсуффляции, превышающих пороговый уровень (например, давление инсуффляции, объем инсуффляции, время инсуффляции и т.п.), управляющий модуль может определить, что наступило время перехода. Пороговая величина может определяться соответствующей моменту времени, в котором достаточно газа принято в легкие субъекта 106, чтобы началась продуктивная экссуффляция.

[34] Модуль 150 определения параметров выполнен для определения одного или более параметров газа у сжатого потока дыхательного газа во время инсуффляции/экссуффляции с помощью системы 100. Один или более параметров газа могут включать в себя одно или более из давления, расхода, объема, состава и/или других параметров. Модуль 150 определения параметров может определять параметры на основе выходных сигналов, сгенерированных датчиком 142. Параметры сжатого потока дыхательного газа могут определяться для газа в генераторе 140 давления, в дыхательных путях субъекта 106 или возле них, и/или в других местах на пути между генератором 140 давления и субъектом 106. В одном варианте осуществления параметры сжатого потока дыхательного газа, определенные модулем 150 определения параметров, реализуются управляющим модулем 170 по обратной связи, когда управляющий модуль 170 управляет генератором 140 давления, чтобы предоставить сжатый поток дыхательного газа на определенных уровнях для параметров (например, на определенных уровнях давления, расхода и/или объема).

[35] Модуль 152 цели выполнен для получения целевого уровня показателя расхода. Целевой уровень является уровнем показателя расхода, который соответствует расходу, с которым газ должен быть извлечен из легких субъекта 106 во время выдоха. Модуль цели может получить целевой уровень от пользователя через пользовательский интерфейс 120. Это может включать в себя прием ввода определенного целевого уровня, ввода имени или идентификации пользователя, которая заранее связана с определенным целевым уровнем, и/или другого ввода, из которого можно получить и/или определить целевой уровень.

[36] Показатель расхода является показателем, который указывает расход во время экссуффляции. Это может просто включать в себя расход. Однако во время механической инсуффляции/экссуффляции в начале выдоха имеется пик в выдыхательном потоке, который не представляет продуктивного потока газа. Вместо этого этот пик соответствует начальному потоку газа из верхних дыхательных путей субъекта 106, который не продуктивен в удалении мокроты и/или других инородных веществ из дыхательных путей субъекта 106. По существу показатель помимо простого максимального расхода может использоваться для измерения потока экссуффляции для целей системы 100.

[37] В качестве иллюстрации фиг. 3 показывает графики расхода и давления в дыхательных путях или возле них у субъекта, проходящего инсуффляцию/экссуффляцию, относительно времени. Как видно на фиг. 3, во время перехода давление уменьшается с относительно высокого первого уровня давления до относительно низкого второго уровня давления. Это соответствует описанному выше времени перехода, в которое выдох инициируется с достаточным расходом для удаления мокроты и/или других инородных веществ из дыхательных путей субъекта. Во время перехода выдыхательный поток резко возрастает, когда газ в верхних дыхательных путях выпускается из субъекта. Сразу после этого начального пика можно наблюдать начальное плато в расходе. Это начальное плато обычно возникает в пределах 300 мсек времени перехода, что иллюстрируется на фиг. 3.

[38] Примером показателя расхода, указывающего продуктивный поток экссуффляции, является уровень начального плато расхода, проиллюстрированный на фиг. 3 (например, срединное или среднее значение плато). Другие примеры включают в себя, без ограничения, количество времени, которое превышает порог расхода (например, время расхода сверх 150 л/мин), вычисленную или оцененную производную по времени от расхода во время экссуффляции, количество времени, которое порог, вычисленной или оцененной производной по времени от расхода, превышает во время экссуффляции, количество времени от времени перехода до тех пор, пока вычисленная или оцененная вторая производная по времени от расхода остается отрицательной, и/или другие показатели, определенные из расхода во время экссуффляции. Основанные на давлении примеры показателя расхода (например, указывающие расход во время экссуффляции) включают в себя количество времени от времени перехода до тех пор, пока давление не спадет до порогового уровня (пороговый уровень может быть величиной или процентным отношением давления во время перехода), и/или другие основанные на давлении показатели, которые указывают расход во время экссуффляции. Основанные на объеме примеры показателя расхода включают в себя количество времени от времени перехода до тех пор, пока объем экссуффлированного газа не достигнет порогового уровня (пороговый уровень может быть величиной или процентным отношением дыхательного объема), и/или другие основанные на объеме показатели, которые указывают расход во время экссуффляции.

[39] Возвращаясь к фиг. 1, модуль 154 определения показателя выполнен для определения значения показателя расхода во время выдоха. Модуль определения показателя выполнен для этого определения на основе выходных сигналов, сгенерированных датчиком 142, и/или на основе параметров газа, определенных модулем 150 определения параметров.

[40] Модуль 156 анализа расхода выполнен для сравнения значений показателя расхода для выдохов (которые определены модулем 154 определения показателя) с целевым уровнем показателя расхода (который получен модулем 152 цели). Для заданного выдоха это сравнение может включать в себя определение разности между определенным значением показателя расхода и целевым уровнем показателя расхода. Разность может определяться в виде величины разности, процентной разности и/или других разностей.

[41] Регулировочный модуль 160 выполнен для определения регулировки одного или более из давления экссуффляции, параметров инсуффляции, используемых управляющим модулем 170 для определения моментов перехода, перехода инсуффляции/экссуффляции с первого уровня давления до второго уровня давления и/или других параметров. Давление экссуффляции, параметры инсуффляции и/или переход инсуффляции/экссуффляции регулируются так, что для последующей инсуффляции/экссуффляции показатель расхода во время экссуффляции будет ближе к целевому уровню показателя расхода.

[42] Например, если сравнение значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода указывает, что скорость выдыхательного потока меньше скорости потока, соответствующей целевому уровню показателя расхода, то регулировочный модуль 160 устанавливает давление экссуффляции ниже (например, с большей отрицательной величиной), чтобы увеличить поток из легких субъекта 106. Параметры инсуффляции можно регулировать для увеличения количества газа в легких субъекта 106 во время экссуффляции. Переход инсуффляции/экссуффляции можно регулировать для увеличения потока из легких субъекта 106 во время экссуффляции. Увеличение количества газа в легких субъекта 106 может включать в себя увеличение одного или более из давления инсуффляции, объема инсуффляции, расхода инсуффляции и/или периода времени инсуффляции. Регулирование перехода инсуффляции/экссуффляции для увеличения потока из легких субъекта 106 может включать в себя уменьшение давления экссуффляции (например, увеличивается величина отрицательного давления), уменьшение количества времени, которое требуется для перехода от давления инсуффляции к давлению экссуффляции, и/или увеличение скорости изменения давления сжатого потока дыхательного газа с давления инсуффляции на давление экссуффляции, так что скорость дыхательного потока будет увеличиваться в последующих инсуффляциях/экссуффляциях.

[43] В качестве иллюстрации фиг. 4 показывает график расхода во время инсуффляции/экссуффляции по времени, когда регулируется уровень давления экссуффляции. В частности, график из фиг. 4 иллюстрирует три пика в дыхательном потоке, соответствующие трем моментам перехода. Фиг. 4 дополнительно указывает, что величина уровня давления экссуффляции увеличивается для пиков слева направо. Это означает, что давление в дыхательных путях субъекта ниже (например, с большей отрицательной величиной) для пиков справа. Когда уровень давления экссуффляции снижается, скорость потока экссуффляции у пиков увеличивается в направлении проиллюстрированной целевой скорости потока.

[44] Возвращаясь к фиг. 1, величину регулировок, определенных и примененных регулировочным модулем 160 к давлению экссуффляции, одному или нескольким параметрам инсуффляции, переходу инсуффляции/экссуффляции и/или другим параметрам, можно получить любым количеством способов. Например, величина регулировок может быть заданной величиной прироста. В качестве другого примера величина может определяться на основе разности между определенным значением показателя расхода и целевым уровнем показателя расхода. Это привело бы к большим регулировкам давления экссуффляции, параметров инсуффляции и/или перехода инсуффляции/экссуффляции в случаях, где определенное значение показателя расхода и целевой уровень показателя расхода относительно разнесены, и меньшим регулировкам в случаях, где определенное значение показателя расхода находится относительно близко к целевому уровню показателя расхода. В качестве еще одного примера на величину регулировок может влиять пользовательский ввод (например, принятый через пользовательский интерфейс 120). Например, пользователь может задать величину регулировок, задать пределы для величины регулировок и/или предоставить другой ввод, используемый регулировочным модулем 160 для определения регулировок давления экссуффляции, параметров инсуффляции и/или перехода инсуффляции/экссуффляции.

[45] В начале лечения с помощью системы 100 (или иногда после него) пользователь может задать один или более параметров лечения, используемых для управления функциональными возможностями, описанными в этом документе. Эти параметры лечения могут включать в себя один или более из параметра, влияющего на величину регулировок давления экссуффляции, параметров инсуффляции и/или перехода инсуффляции/экссуффляции; максимума для давления экссуффляции, параметра инсуффляции и/или параметра перехода инсуффляции/экссуффляции; минимума для давления экссуффляции, параметра инсуффляции и/или параметра перехода инсуффляции/экссуффляции; начального уровня для давления экссуффляции, параметра инсуффляции и/или параметра перехода инсуффляции/экссуффляции; целевого уровня показателя расхода (например, который описан выше), и/или других параметров лечения. Выбор и/или ввод одного или более из этих параметров может приниматься системой 100 через пользовательский интерфейс 120. Максимальный и/или минимальный уровни для давления экссуффляции, параметра инсуффляции и/или параметра перехода инсуффляции/экссуффляции могут быть реализованы регулировочным модулем 160 в виде пределов, которые ограничивают регулировку давления экссуффляции, параметров инсуффляции и/или параметров перехода инсуффляции/экссуффляции. Эти пределы можно задать для поддержания комфорта субъекта 106, эффективности лечения и/или на основе других соображений.

[46] Фиг. 2 иллюстрирует один вариант осуществления системы 100, в котором некоторые компоненты заключены в корпус 202. Отверстие 210 образуется в корпусе 202. Отверстие выполнено для сопряжения с интерфейсом субъекта, чтобы сообщать ему сжатый поток дыхательного газа. В показанном на фиг. 2 варианте осуществления пользовательский интерфейс 120 помещается на корпус 202. Пользовательский интерфейс 120 показан включающим в себя ручку 220 давления вдоха и ручку 230 давления (выдоха), которые используются для задания первого уровня давления и второго уровня давления для инсуффляции/экссуффляции.

[47] Фиг. 5 иллюстрирует способ 500 инсуффляции/экссуффляции субъекта. Представленные ниже операции способа 500 предназначены для пояснения. В некоторых вариантах осуществления способ 500 может выполняться с помощью одной или более дополнительных не описанных операций и/или без одной или более обсужденных операций. Более того, порядок, в котором операции способа 500 иллюстрируются на фиг. 5 и описываются ниже, не предназначен для ограничения.

[48] В некоторых вариантах осуществления способ 500 может быть реализован в одном или более устройствах обработки (например, в цифровом процессоре, аналоговом процессоре, цифровой схеме, спроектированной для обработки информации, аналоговой схеме, спроектированной для обработки информации, конечной машине и/или других механизмах для обработки информации в электронном виде). Одно или более устройств обработки могут включать в себя одно или более устройств, выполняющих некоторые или все операции способа 500 в ответ на команды, сохраненные электронно на электронном запоминающем носителе. Одно или более устройств обработки могут включать в себя одно или более устройств, выполненных посредством аппаратных средств, микропрограммного обеспечения и/или программного обеспечения, которые нужно специально проектировать для выполнения одной или более операций способа 500.

[49] В операции 501 получается целевой уровень показателя расхода. Целевой уровень показателя расхода соответствует скорости выдыхательного потока, которую нужно достичь для экссуффляции субъекта. Целевой уровень показателя расхода можно получить из пользовательского ввода и/или из других источников или определений. В одном варианте осуществления операция 501 выполняется модулем цели, сходным или таким же, как модуль 152 цели (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

[50] В операции 502 сжатый поток дыхательного газа создается для доставки в дыхательные пути субъекта. Сжатый поток дыхательного газа создается на уровне давления инсуффляции перед временем перехода. Уровень давления инсуффляции является достаточно высоким для наполнения легких субъекта во время вдоха перед временем перехода. В одном варианте осуществления операция 502 выполняется генератором давления, сходным или таким же, как генератор 140 давления (показанный на фиг. 1 и описанный выше), под управлением управляющего модуля, сходного или такого же, как управляющий модуль 170 (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

[51] В операции 504 в ответ на наступление времени перехода давление сжатого потока дыхательного газа уменьшается до уровня давления экссуффляции во время перехода инсуффляции/экссуффляции. Время перехода может обнаруживаться на основе одного или более параметров инсуффляции. Один или более параметров инсуффляции могут включать в себя одно или более из давления инсуффляции, объема инсуффляции, расхода инсуффляции, периода времени инсуффляции и/или других параметров. Уровень давления экссуффляции является достаточно низким для извлечения газа из легких субъекта, чтобы облегчить выдох субъекта. Выдох может характеризоваться выдыхательным потоком через дыхательные пути субъекта, которого достаточно для экссуффляции субъекта. Уровень давления экссуффляции может быть отрицательным давлением. Переход инсуффляции/экссуффляции может характеризоваться одним или несколькими параметрами перехода инсуффляции/экссуффляции. Один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции могут включать в себя одно или более из количества времени, которое требуется для перехода от давления инсуффляции к давлению экссуффляции, скорости изменения давления сжатого потока дыхательного газа с давления инсуффляции на давление экссуффляции и/или других параметров. В одном варианте осуществления операция 504 выполняется генератором давления, сходным или таким же, как генератор 140 давления (показанный на фиг. 1 и описанный выше), под управлением управляющего модуля, сходного или такого же, как управляющий модуль 170 (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

[52] В операции 506 определяется значение показателя расхода, указывающего расход через дыхательные пути субъекта. Значение показателя расхода может определяться на основе выходных сигналов, генерируемых одним или несколькими датчиками, которые являются такими же или сходными с датчиком 142 (показанным на фиг. 1 и описанным выше). Значение показателя расхода может определяться модулем определения показателя, сходным или таким же, как модуль 154 определения показателя.

[53] В операции 507 значение показателя расхода, определенное в операции 506, сравнивается с целевым уровнем показателя расхода, полученным в операции 501. Сравнение может включать в себя определение разности между целевым уровнем показателя расхода и определенным значением показателя расхода. В одном варианте осуществления операция 507 выполняется модулем анализа расхода, сходным или таким же, как модуль 156 анализа расхода (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

[54] В операции 508 определяется регулировка одного или более из давления экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции и/или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции. Регулировка определяется на основе сравнения в операции 507. Регулировка определяется для приведения скорости потока в последующей экссуффляции ближе к скорости потока, соответствующей целевому уровню показателя расхода. В одном варианте осуществления операция 508 выполняется регулировочным модулем, сходным или таким же, как регулировочный модуль 160 (показанный на фиг. 1 и описанный выше).

[55] После операции 508 способ 500 возвращается к операции 502, и отрегулированное давление экссуффляции, один или более параметров инсуффляции и/или один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции реализуются в последующих операциях.

[56] В формуле изобретения любые знаки ссылок, помещенные в круглых скобках, не следует толковать как ограничивающие формулу изобретения. Слово "содержащий" или "включающий" не исключает наличия элементов или этапов, отличных от перечисленных в пункте формулы изобретения. В пункте формулы на устройство, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы с помощью одного и того же элемента аппаратных средств. Неопределенное указание, предшествующее элементу, не исключает наличия множества таких элементов. В любом пункте формулы на устройство, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы с помощью одного и того же элемента аппаратных средств. Сам факт, что некоторые элементы перечисляются во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что эти элементы нельзя использовать в сочетании.

[57] Включенные в этот документ подробности предназначены для иллюстрации на основе того, что в настоящее время считается самыми практичными и предпочтительными вариантами осуществления, и нужно понимать, что такая детальность служит исключительно для этой цели и что объем этого описания изобретения не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а наоборот, предназначен для охвата модификаций и эквивалентных компоновок, которые входят в сущность и объем прилагаемой формулы изобретения. Например, нужно понимать, что настоящее раскрытие изобретения предполагает, что один или более признаков любого варианта осуществления по возможности могут объединяться с одним или несколькими признаками любого другого варианта осуществления.

Группа изобретений относится к медицине. Создают сжатый поток дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта на уровне давления инсуффляции перед временем перехода. Идентифицируют время перехода на основе одного или более параметров инсуффляции. В ответ на идентификацию времени перехода уменьшают давление сжатого потока дыхательного газа с уровня давления инсуффляции до уровня давления экссуффляции. Определяют значение показателя расхода во время выдоха субъектом, где показатель расхода указывает поток из легких субъекта во время экссуффляции. Получают целевой уровень показателя расхода. Сравнивают определенное значение показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода, который соответствует целевой скорости потока газа из легких субъекта. Регулируют одно или более из давления экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции на основе сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода. Причем величина регулировок определяется на основе разности между определенным значением показателя расхода и целевым уровнем показателя расхода. Причем значение величины регулировки давления экссуфляции увеличивается при увеличении вышеуказанной разности и уменьшается при уменьшении вышеуказанной разности. Реализуют отрегулированное давление экссуффляции, отрегулированный один или более параметров инсуффляции и/или отрегулированный один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции во время последующего дыхания. Способ реализуется посредством системы. Группа изобретений позволяет оптимизировать инсуффляцию и экссуффляцию для конкретного пациента. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ регулирования уровня давления экссуффляции и/или скорости изменения давления сжатого потока дыхательного газа, доставляемого субъекту, при этом способ содержит этапы, на которых:

создают сжатый поток дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта на уровне давления инсуффляции перед временем перехода;

идентифицируют время перехода на основе одного или более параметров инсуффляции;

в ответ на идентификацию времени перехода уменьшают давление сжатого потока дыхательного газа с уровня давления инсуффляции до уровня давления экссуффляции;

определяют значение показателя расхода во время выдоха субъектом, где показатель расхода указывает поток из легких субъекта во время экссуффляции;

получают целевой уровень показателя расхода;

сравнивают определенное значение показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода, который соответствует целевой скорости потока газа из легких субъекта;

регулируют одно или более из давления экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции на основе сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода, причем величина регулировок определяется на основе разности между определенным значением показателя расхода и целевым уровнем показателя расхода, причем значение величины регулировки давления экссуфляции увеличивается при увеличении вышеуказанной разности и уменьшается при уменьшении вышеуказанной разности; и реализуют отрегулированное давление экссуффляции, отрегулированный один или более параметров инсуффляции и/или отрегулированный один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции во время последующего дыхания.

2. Способ по п. 1, в котором в ответ на определенное значение показателя расхода, которое меньше целевого уровня показателя расхода, давление экссуффляции, один или более параметров инсуффляции и/или один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции регулируются для увеличения потока экссуффляции во время последующего дыхания.

3. Способ по п. 1, в котором показатель расхода содержит основанный на расходе показатель, основанный на объеме показатель или основанный на давлении показатель.

4. Способ по п. 1, в котором регулируют один или более параметров инсуффляции, и регулируемый один или более параметров инсуффляции содержат один или более из уровней давления инсуффляции, объема инсуффляции, расхода инсуффляции или периода времени инсуффляции.

5. Способ по п. 1, в котором регулируют один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции, и регулируемый один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции содержат одно или оба из количества времени, которое требуется для перехода с уровня давления инсуффляции на уровень давления экссуффляции, и/или скорости изменения давления сжатого потока дыхательного газа с уровня давления инсуффляции на уровень давления экссуффляции.

6. Система для управления механически вызванным выдыхательным потоком субъекта, содержащая:

генератор давления, выполненный для создания сжатого потока дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта; и

один или более аппаратных процессоров, конфигурируемых машиночитаемыми инструкциями, для управления генератором давления так, что давление сжатого потока дыхательного газа в дыхательных путях субъекта перед временем перехода находится на уровне давления инсуффляции, и так, что после времени перехода уровень давления у сжатого потока дыхательного газа в дыхательных путях субъекта находится на уровне давления экссуффляции, который ниже уровня давления инсуффляции, причем один или более аппаратных процессоров конфигурируется для идентификации времени перехода на основе одного или более параметров инсуффляции,

для определения значения показателя расхода во время выдоха субъектом, где показатель расхода указывает поток из легких субъекта во время экссуффляции,

для получения целевого уровня показателя расхода,

для сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода, и для регулировки одного или более из давления экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции на основе сравнения определенного значения показателя расхода и целевым уровнем показателя расхода, причем величина регулировок определяется на основе разности между определенным значением показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода, причем значение величины регулировки давления экссуфляции увеличивается при увеличении вышеуказанной разности и уменьшается при уменьшении вышеуказанной разности.

7. Система по п. 6, в которой один или более аппаратных процессоров конфигурированы так, что в ответ на определенное значение показателя расхода, которое меньше целевого уровня показателя расхода, давление экссуффляции, один или более параметров инсуффляции и/или один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции регулируются для увеличения потока экссуффляции во время последующего дыхания.

8. Система по п. 6, в которой показатель расхода содержит основанный на расходе показатель, основанный на объеме показатель или основанный на давлении показатель.

9. Система по п. 6, в которой один или более процессоров конфигурированы так, что регулируется один или более параметров инсуффляции, и отрегулированный один или более параметров инсуффляции содержат один или более из уровня давления инсуффляции, объема инсуффляции, расхода инсуффляции или периода времени инсуффляции.

10. Система по п. 6, в которой один или более аппаратных процессоров конфигурированы так, что регулируется один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции, и отрегулированный один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции содержат одно или оба из количества времени, которое требуется для перехода с уровня давления инсуффляции на уровень давления экссуффляции, и/или скорости изменения давления сжатого потока дыхательного газа с уровня давления инсуффляции на уровень давления экссуффляции.

11. Система, выполненная для управления механически вызванным выдыхательным потоком субъекта, содержащая:

средство для создания сжатого потока дыхательного газа для доставки в дыхательные пути субъекта на уровне давления инсуффляции перед временем перехода;

средство для идентификации времени перехода на основе одного или более параметров инсуффляции;

средство для уменьшения, в ответ на идентификацию времени перехода, давления сжатого потока дыхательного газа с уровня давления инсуффляции до уровня давления экссуффляции после времени перехода, чтобы инициировать выдох субъектом;

средство для определения значения показателя расхода во время выдоха субъектом, где показатель расхода обозначает поток газа из легких субъекта во время экссуффляции;

средство для получения целевого уровня показателя расхода;

средство для сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода;

средство для регулирования одного или более давления экссуффляции, одного или более параметров инсуффляции или одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции на основе сравнения определенного значения показателя расхода с целевым уровнем показателя расхода, причем величина регулировок определяется на основе разности между определенным значением показателя расхода и целевым уровнем показателя расхода, причем значение величины регулировки давления экссуфляции увеличивается при увеличении вышеуказанной разности и уменьшается при уменьшении вышеуказанной разности; и

средство для реализации отрегулированного давления экссуффляции, отрегулированного одного или более параметров инсуффляции и/или отрегулированного одного или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции во время последующего дыхания.

12. Система по п. 11, в которой в ответ на определенное значение показателя расхода, которое меньше целевого уровня показателя расхода, давление экссуффляции, один или более параметров инсуффляции и/или один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции регулируются для увеличения потока экссуффляции во время последующего дыхания.

13. Система по п. 11, в которой показатель расхода содержит основанный на расходе показатель, основанный на объеме показатель или основанный на давлении показатель.

14. Система по п. 11, в которой средство для регулирования выполнено так, что регулируется один или более параметров инсуффляции, и так, что отрегулированный один или более параметров инсуффляции содержат один или более из уровня давления инсуффляции, объема инсуффляции, расхода инсуффляции или периода времени инсуффляции.

15. Система по п. 11, в которой средство для регулирования выполнено так, что регулируется один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции, и так, что отрегулированный один или более параметров перехода инсуффляции/экссуффляции содержат одно или оба из количества времени, которое требуется для перехода с уровня давления инсуффляции на уровень давления экссуффляции, и/или скорости изменения давления сжатого потока дыхательного газа с уровня давления инсуффляции на уровень давления экссуффляции.