專利名稱：用于輔助咳嗽的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于輔助咳嗽的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在諸如慢性阻塞性肺疾病(COPD)、哮喘和囊性纖維化(CF)的一些醫(yī)學(xué)情形中，在患者的肺中可能積累過量的被稱為肺粘液的粘彈性物質(zhì)。已知過多的肺粘液會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題，這是由于增加的肺部感染的可能性、下降的肺功能、降低的吸入藥物的療效等。因此，去除過多的肺粘液非常有益于患者的健康狀態(tài)。正常情況下，指導(dǎo)患者以特殊方式咳嗽(稱為引導(dǎo)咳嗽(directed cough))或以特殊模式呼吸(稱為哈氣 (Huffing))，但它們二者經(jīng)常并不能得到預(yù)期的效果。當(dāng)前，為囊性纖維化和慢性阻塞性肺疾病患者提供振蕩設(shè)備來輔助咳嗽，以便增加肺粘液清除。振蕩可以是經(jīng)口傳遞至肺的空氣振蕩壓力，用于引起肺的氣道振蕩。振蕩也可以是經(jīng)胸廓和肌肉傳遞至肺的機(jī)械振蕩壓力，像例如高頻胸壁振蕩(HFCWO)。然而，基于當(dāng)前的振蕩設(shè)備，當(dāng)在肺的氣道中生成振蕩時，生成了周期性振蕩氣流，并且該周期性振蕩氣流的方向可能不同于咳嗽過程中咳嗽(呼出)氣流的方向，這可能阻礙咳嗽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于有效地輔助咳嗽的設(shè)備?！N用于基于振蕩壓力輔助咳嗽的設(shè)備包括控制單元。該振蕩壓力在肺系統(tǒng)中引起周期性振蕩氣流，并且該周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流。該控制單元包括-第一確定單元，其用于確定肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門，將其關(guān)閉以便將肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離，-第二確定單元，其用于確定肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力是否大于預(yù)定義的壓力閾值，以及-檢測單元，其用于檢測振蕩呼出氣流的開始，從而控制閥門，將其打開以便開始咳嗽。優(yōu)勢在于本發(fā)明的設(shè)備能夠更為有效地輔助咳嗽。本發(fā)明還提供了一種與用于輔助咳嗽的設(shè)備相對應(yīng)的方法。本發(fā)明還提供了一種在輔助咳嗽的方法中使用的計(jì)算機(jī)程序。下文將給出本發(fā)明的詳細(xì)解釋及其他方面。


通過以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖進(jìn)行考慮，本發(fā)明的上述及其他目標(biāo)和特征將變得更加明顯，在附圖中
圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于輔助咳嗽的設(shè)備；圖2是用于圖示說明咳嗽的呼出氣流的速度與時間之間的相互關(guān)系的圖表；圖3是用于圖示說明振蕩氣流的速度與時間之間的相互關(guān)系的波形；圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的示例的施加于肺系統(tǒng)的機(jī)械振蕩壓力和經(jīng)口檢測到的空氣壓力；圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例的經(jīng)口施加于肺系統(tǒng)的空氣振蕩壓力和經(jīng)口檢測到的空氣壓力；圖6是用于圖示說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的輔助咳嗽的方法的流程圖。在所有附圖中，相同的參考數(shù)字被用于表示相似的部件。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于輔助咳嗽的設(shè)備。設(shè)備10用于基于振蕩壓力來輔助咳嗽。設(shè)備10包括控制單元11、振蕩單元12和閥門13，振蕩單元12用于振蕩肺系統(tǒng)以在肺系統(tǒng)中引起周期性振蕩氣流，而閥門13受控制單元11的控制，以控制分別要打開或關(guān)閉哪個閥門，從而將肺系統(tǒng)經(jīng)口連接到外部環(huán)境或者將肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離。振蕩單元12可以與控制單元11集成在一起并被包括在設(shè)備10中。例如，振蕩單元12是空氣振蕩壓力單元。將由振蕩單元12提供的空氣振蕩壓力經(jīng)口傳遞給肺系統(tǒng)以便引起肺系統(tǒng)的氣道振蕩?；蛘?，振蕩單元12可以與設(shè)備10分離，并且不與控制單元11集成。例如，振蕩單元12是機(jī)械壓力振蕩單元。機(jī)械振蕩壓力被通過胸廓和肌肉傳遞給肺系統(tǒng)，像例如高頻胸壁振蕩(HFCWO)。振蕩單元12生成振蕩壓力(圖1中示為0P)以振蕩肺系統(tǒng)的氣道，并且振蕩壓力在肺系統(tǒng)的氣道中引起周期性振蕩氣流。該周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流?？刂茊卧?1包括第一確定單元111、第二確定單元112以及檢測單元113，第一確定單元111用于確定肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門關(guān)閉以便將肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離，第二確定單元112用于確定肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力(圖1中示為IAP)是否大于預(yù)定義的壓力閾值，而檢測單元113用于檢測振蕩呼出氣流(圖1中示為0ΕΑ)的開始，從而控制閥門13打開以便開始咳嗽。閥門13可以與控制單元11集成，從而基于控制單元11的控制動作而將其打開或關(guān)閉。如果控制閥門13以便基于來自第一確定單元111的關(guān)閉信號(圖1中示為CS)將其關(guān)閉，則肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離，并且外部空氣不能被吸入肺系統(tǒng)；如果基于來自檢測單元113的打開信號(圖1中示為OS)控制閥門13以便將其打開，則肺系統(tǒng)的氣道中的粘液和空氣(圖1中示為A&M)可以被咳嗽/呼出到外部環(huán)境，并且外部空氣(圖1中示為A) 可以被吸入到肺系統(tǒng)的氣道中。當(dāng)肺系統(tǒng)的內(nèi)部空氣壓力大于預(yù)定義的壓力閾值時，肺系統(tǒng)準(zhǔn)備咳嗽；如果檢測單元113檢測到振蕩呼出氣流的開始，則控制閥門13以便將其打開；如果閥門13是打開的，則當(dāng)振蕩呼出氣流根據(jù)周期性振蕩氣流而開始時，肺系統(tǒng)開始咳嗽。預(yù)定義的壓力閾值可以由用戶設(shè)置，并且預(yù)定義的壓力閾值可以因人而異。第一確定單元111可以用于在肺系統(tǒng)中的吸入氣流的速度(圖1中示為VIA)低于預(yù)定義的速度閾值時確定肺系統(tǒng)的吸入是否已完成。振蕩呼出氣流至少在咳嗽的開始時與咳嗽的呼出氣流同步。在咳嗽的開始時，咳嗽在肺系統(tǒng)的氣道中引起峰值呼出氣流。預(yù)定義的速度閾值可以由設(shè)備10的制造商或用戶設(shè)置，并且速度閾值可以為零或接近零的其他值。吸入氣流可以包括僅由肺系統(tǒng)的吸入引起的吸入氣流?；蛘?，吸入氣流可以包括由肺系統(tǒng)的吸入引起的吸入氣流以及由振蕩壓力引起的振蕩吸入氣流。第一確定單元111可以包括用于收集肺系統(tǒng)的氣道中的吸入空氣的速度的傳感器，并且第二確定單元可以包括用于收集肺系統(tǒng)的內(nèi)部空氣壓力的傳感器?；蛘?，第一確定單元111的傳感器可以與第二確定單元112的傳感器集成在一起。圖2是用于圖示說明咳嗽的呼出氣流的速度與時間之間的相互關(guān)系的圖表。在咳嗽的開始時，例如在0. 03秒時，呼出氣流的速度幾乎為101/s (升/秒)。圖3是用于圖示說明振蕩氣流的速度與時間之間的相互關(guān)系的波形。振蕩壓力在肺系統(tǒng)的氣道中引起周期性振蕩氣流，并且振蕩氣流的振蕩呼出氣流和振蕩氣流的振蕩吸入氣流周期性地變化。在第一0. 0 中，振蕩壓力在肺系統(tǒng)的氣道中引起振蕩呼出氣流(圖 3中示為0ΕΑ)，而在接下來的0. 03s中，振蕩壓力在肺系統(tǒng)的氣道中引起振蕩吸入氣流(圖 3中示為0ΙΑ)。周期性振蕩氣流的周期可以是0. ls、0. 2s,0. 3s等。在本發(fā)明的實(shí)施例中首先，肺系統(tǒng)的內(nèi)部空氣壓力大于預(yù)定義的壓力閾值，并且肺系統(tǒng)準(zhǔn)備咳嗽；第二，在周期性振蕩氣流中，振蕩呼出氣流開始；第三，閥門13被打開；第四，肺系統(tǒng)開始咳嗽并在咳嗽的開始時，例如在0. 03s時，在肺系統(tǒng)的氣道中引起峰值呼出氣流，并且同步地，在周期性振蕩氣流中，振蕩呼出氣流開始。圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的示例施加于肺系統(tǒng)的機(jī)械振蕩壓力(示為MOP) 和經(jīng)口檢測到的空氣壓力(示為AP)。圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的經(jīng)口施加于肺系統(tǒng)的空氣振蕩壓力(示為Α0Ρ)和經(jīng)口檢測到的空氣壓力(AP)。圖6是用于圖示說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的輔助咳嗽的方法的流程圖。該方法用于基于振蕩壓力來輔助咳嗽，并且該振蕩壓力在肺系統(tǒng)的氣道中引起周期性振蕩氣流。該周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流。該方法包括如下步驟。執(zhí)行一步驟以確定62肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門13，將其關(guān)閉以便將肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離。確定步驟62用于在肺系統(tǒng)中的吸入氣流的速度低于預(yù)定義的速度閾值時確定肺系統(tǒng)的吸入是否已完成。執(zhí)行下一步驟以確定63肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力是否大于預(yù)定義的壓力閾值。執(zhí)行接下來的步驟以檢測64振蕩呼出氣流的開始，從而控制閥門13，將其打開以便開始咳嗽。振蕩呼出氣流至少在咳嗽的開始時與咳嗽的呼出氣流同步。該方法還包括生成61振蕩壓力以振蕩肺系統(tǒng)從而在肺系統(tǒng)的氣道中引起周期性振蕩氣流的步驟。當(dāng)肺系統(tǒng)的內(nèi)部空氣壓力大于預(yù)定義的壓力閾值時，肺系統(tǒng)準(zhǔn)備咳嗽；對于周期性振蕩氣流，如果振蕩呼出氣流開始，則控制閥門13以將其打開；如果閥門13是打開的，則當(dāng)振蕩呼出氣流根據(jù)周期性振蕩氣流而開始時，肺系統(tǒng)開始咳嗽。確定步驟62可以用于在肺系統(tǒng)中的吸入氣流的速度低于預(yù)定義的速度閾值時確定肺系統(tǒng)的吸入是否已完成。振蕩呼出氣流至少在咳嗽的開始時與咳嗽的呼出氣流同步。吸入氣流可以包括僅由肺系統(tǒng)的吸入引起的吸入氣流?；蛘?，吸入氣流可以包括由肺系統(tǒng)的吸入引起的吸入氣流以及由振蕩壓力引起的振蕩吸入氣流。一種在基于振蕩壓力輔助咳嗽的方法中使用的計(jì)算機(jī)程序，其中，振蕩壓力在肺系統(tǒng)中引起周期性振蕩氣流，并且周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流，并且該方法包括如下步驟確定62肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門13，將其關(guān)閉以便將肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離，確定63肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力是否大于預(yù)定義的壓力閾值，以及檢測振蕩呼出氣流的開始，從而控制閥門，將其打開以便開始咳嗽。在輔助咳嗽的方法中使用的計(jì)算機(jī)程序以及該方法還包括生成振蕩壓力以振蕩肺系統(tǒng)從而在肺系統(tǒng)的氣道中引起周期性振蕩氣流的步驟。與振蕩壓力相對應(yīng)的振蕩頻率可以在10-20HZ的范圍內(nèi)。應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例舉例說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離權(quán)利要求書的范圍的情況下能夠設(shè)計(jì)備選實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，置于括號中的任何參考標(biāo)記均不應(yīng)被解讀為對權(quán)利要求的限制。詞語“包括”不排除存在權(quán)利要求或說明書中未列出的元件或步驟。元件前面的詞語“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以通過包括若干截然不同的元件的硬件單元和通過編程計(jì)算機(jī)單元來實(shí)現(xiàn)。 在列舉了若干單元的系統(tǒng)權(quán)利要求中，可以由硬件或軟件中的一項(xiàng)和相同項(xiàng)體現(xiàn)這些單元中的若干單元。詞語第一、第二和第三等的使用不指示任何排序。這些詞語應(yīng)被解釋為名稱。
權(quán)利要求
1.一種用于基于振蕩壓力輔助咳嗽的設(shè)備(10)，其中，所述振蕩壓力在肺系統(tǒng)中引起周期性振蕩氣流，并且所述周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流，并且所述設(shè)備(10)包括控制單元(11)，所述控制單元(11)包括-第一確定單元(111)，其用于確定所述肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門 (13)，將其關(guān)閉以便將所述肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離，-第二確定單元(112)，其用于確定所述肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力是否大于預(yù)定義的壓力閾值，以及-檢測單元(113)，其用于檢測所述振蕩呼出氣流的開始，從而控制所述閥門(13)，將其打開以便開始咳嗽。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一確定單元(111)用于在所述肺系統(tǒng)中的所述吸入氣流的速度低于預(yù)定義的速度閾值時，確定所述肺系統(tǒng)的所述吸入是否已完成。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括振蕩單元(12)，其用于提供所述振蕩壓力以振蕩所述肺系統(tǒng)，從而在所述肺系統(tǒng)中引起所述周期性振蕩氣流。
4.一種基于振蕩壓力輔助咳嗽的方法，其中，所述振蕩壓力在肺系統(tǒng)中引起周期性振蕩氣流，并且所述周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流，并且所述方法包括如下步驟-確定(62)所述肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門(13)，將其關(guān)閉以便將所述肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離，-確定(63)所述肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力是否大于預(yù)定義的壓力閾值，以及-檢測(64)所述振蕩呼出氣流的開始，從而控制所述閥門(13)，將其打開以便開始咳嗽。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，第一確定步驟(62)用于在所述肺系統(tǒng)中的吸入氣流的速度低于預(yù)定義的速度閾值時，確定所述肺系統(tǒng)的所述吸入是否已完成。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括生成所述振蕩壓力以振蕩所述肺系統(tǒng)從而在所述肺系統(tǒng)中引起所述周期性振蕩氣流的步驟。
7.一種在基于振蕩壓力輔助咳嗽的方法中使用的計(jì)算機(jī)程序，其中，所述振蕩壓力在肺系統(tǒng)中引起周期性振蕩氣流，并且所述周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流，并且所述方法包括如下步驟-確定(62)所述肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門(13)，將其關(guān)閉以便將所述肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離，-確定(63)所述肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力是否大于預(yù)定義的壓力閾值，以及-檢測所述振蕩呼出氣流的開始，從而控制要所述閥門，將其打開以便開始咳嗽。
8.如權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)程序，所述方法還包括生成所述振蕩壓力以振蕩所述肺系統(tǒng)從而在所述肺系統(tǒng)中引起所述周期性振蕩氣流的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于基于振蕩壓力輔助咳嗽的設(shè)備(11)。該振蕩壓力在肺系統(tǒng)中引起周期性振蕩氣流，并且該周期性振蕩氣流包括振蕩呼出氣流和振蕩吸入氣流。該設(shè)備(10)包括控制單元(11)，并且該控制單元(11)包括第一確定單元(111)，其用于確定肺系統(tǒng)的吸入是否已完成，從而控制閥門(13)，將其關(guān)閉以便將肺系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離；第二確定單元(112)，其用于確定肺系統(tǒng)中的內(nèi)部空氣壓力是否大于預(yù)定義的壓力閾值；以及檢測單元(113)，其用于檢測振蕩呼出氣流的開始，從而控制閥門(13)，將其打開以便開始咳嗽。
文檔編號A61M16/00GK102481426SQ201080037481
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者M·L·C·布蘭德, 金盛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司