本發(fā)明涉及用于確定對(duì)象的健康的方法和設(shè)備,并且具體涉及用于基于由對(duì)象呼出的空氣的特性來(lái)確定對(duì)象的健康的方法和設(shè)備。
背景技術(shù):
:目前的呼出氣分析涉及測(cè)量呼出氣冷凝液(ebc)中的生物標(biāo)志物(例如一氧化氮、細(xì)胞因子和h2o2)。這種類(lèi)型的分析越來(lái)越多地用于檢測(cè)和分析多種呼吸障礙(包括氣道炎癥)。出于這些目的,絕對(duì)ebc體積(與其濕度直接相關(guān))僅作為生成足夠大的樣本尺寸以用于生物標(biāo)志物分析以及定義生物標(biāo)志物稀釋的手段是感興趣的。市場(chǎng)上存在被設(shè)計(jì)為收集呼出氣冷凝液的若干設(shè)備(例如rtube和ecoscreen)。這些設(shè)備被設(shè)計(jì)用于樣本收集并冷卻呼出氣以誘發(fā)冷凝,從而允許隨后的生物標(biāo)志物的分析。它們收集多次呼吸的整個(gè)呼出氣體積,通常在固定時(shí)間間隔期間或者直到足夠大的冷凝液體積已經(jīng)被采樣。對(duì)象中的等溫飽和界線(xiàn)(isb)是對(duì)象的呼吸系統(tǒng)中呼入的空氣達(dá)到體溫(大約37℃)并且完全被水所飽和(大約44克/立方米)的點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:已經(jīng)發(fā)現(xiàn),對(duì)象的isb能夠提供關(guān)于對(duì)象的健康的有用信息,特別是對(duì)象的水合狀態(tài)(例如對(duì)象是否脫水的指示),并且因此期望提供用于一種確定對(duì)象的健康的方法和設(shè)備,其根據(jù)呼出氣的分析來(lái)確定在對(duì)象的isb之上的空氣的特性。根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了一種確定對(duì)象的健康的方法,所述方法包括:確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積;以及分析由所述對(duì)象呼出的空氣的所確定的絕對(duì)濕度和體積,以確定在所述對(duì)象的等溫飽和界線(xiàn)isb之上的空氣的特性。在一些實(shí)施例中,所述方法還包括以下步驟:利用在所述對(duì)象的所述isb之上的所述空氣的所述特性來(lái)估計(jì)所述對(duì)象的水合水平。在一些實(shí)施例中,利用在所述isb之上的所述空氣的所述特性來(lái)估計(jì)所述對(duì)象的所述水合水平的所述步驟包括將在所述isb之上的所述空氣的所述特性與一組參考值進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中,利用在所述isb之上的所述空氣的所述特性來(lái)估計(jì)所述水合水平的所述步驟包括針對(duì)所述對(duì)象的形狀和/或尺寸校正在所述isb之上的所述空氣的所述特性。在一些實(shí)施例中,針對(duì)所述對(duì)象的形狀和/或尺寸校正在所述isb之上的所述空氣的所述特性的步驟包括根據(jù)所述對(duì)象的重量、身高或體重指標(biāo)bmi來(lái)校正在所述isb之上的所述空氣的所述特性。在一些實(shí)施例中,確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積的所述步驟包括利用絕對(duì)濕度傳感器來(lái)測(cè)量所述絕對(duì)濕度。在替代性實(shí)施例中,確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積的所述步驟包括測(cè)量由所述對(duì)象呼出的所述空氣的相對(duì)濕度和溫度,并且利用所測(cè)量的相對(duì)濕度和溫度來(lái)確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的所述空氣的所述絕對(duì)濕度。在一些實(shí)施例中,確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積的所述步驟包括測(cè)量當(dāng)空氣由所述對(duì)象呼出時(shí)的流率,并且根據(jù)所測(cè)量的流率來(lái)確定由所述對(duì)象呼出的空氣的體積。在替代性實(shí)施例中,確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積的所述步驟包括測(cè)量當(dāng)空氣由所述對(duì)象呼出時(shí)的空氣壓力,并且根據(jù)所測(cè)量的空氣壓力來(lái)確定由所述對(duì)象呼出的空氣的體積。在一些實(shí)施例中,所述方法還包括針對(duì)由所述對(duì)象吸入的空氣的環(huán)境狀況校正在所述對(duì)象的所述isb之上的所述空氣的所述特性的步驟。在一些實(shí)施例中,所述環(huán)境狀況包括由所述對(duì)象吸入的所述空氣的絕對(duì)濕度。在替代性實(shí)施例中,所述環(huán)境狀況包括由所述對(duì)象吸入的所述空氣的相對(duì)濕度和溫度。在替代性實(shí)施例中,所述方法還包括控制由所述對(duì)象吸入的所述空氣的所述環(huán)境狀況的步驟。在一些實(shí)施例中,在所述isb之上的所述空氣的所述特性是所述對(duì)象中的在所述isb之上的空氣的體積。在這些實(shí)施例中,所述對(duì)象中的在所述isb之上的空氣的體積能夠被確定為從呼氣的開(kāi)始直到所述絕對(duì)濕度處于預(yù)定量的最大值處由所述對(duì)象呼出的空氣的體積。在一些實(shí)施例中,所述預(yù)定量是100%。在其他實(shí)施例中,所述預(yù)定量能夠在100%之下,例如95%。在一些實(shí)施例中,所述對(duì)象中的在所述isb之上的所述空氣的所述特性是以下中的任何一個(gè)或多個(gè):(i)所述對(duì)象中的在所述isb之上的空氣的體積;(ii)在所述絕對(duì)濕度對(duì)時(shí)間的曲線(xiàn)之下的面積;(iii)在所述絕對(duì)濕度對(duì)時(shí)間的曲線(xiàn)的部分之下的面積;(iv)在自呼氣開(kāi)始以后的特定時(shí)間間隔之后的所述絕對(duì)濕度的幅度;以及(v)在特定時(shí)間處或在由所述對(duì)象進(jìn)行的呼氣的部分上的所述絕對(duì)濕度的斜率、梯度、變化率或上升斜率。根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有被實(shí)現(xiàn)在其中的計(jì)算機(jī)可讀代碼,所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置為使得,在被合適的計(jì)算機(jī)、處理器或控制單元執(zhí)行時(shí),使所述計(jì)算機(jī)、處理器或控制單元執(zhí)行上面描述的方法中的任一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供了一種用于確定對(duì)象的健康的設(shè)備,所述設(shè)備包括控制單元,所述控制單元被配置為:確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積;以及分析由所述對(duì)象呼出的空氣的所確定的絕對(duì)濕度和體積,以確定在所述對(duì)象的等溫飽和界線(xiàn)isb之上的空氣的特性。在一些實(shí)施例中,所述控制單元還被配置為利用在所述對(duì)象的所述isb之上的所述空氣的所述特性來(lái)估計(jì)所述對(duì)象的水合水平。在一些實(shí)施例中,所述控制單元還被配置為通過(guò)將在所述isb之上的所述空氣的所述特性與一組參考值進(jìn)行比較以利用在所述isb之上的所述空氣的所述特性來(lái)估計(jì)所述對(duì)象的水合水平。在一些實(shí)施例中,所述控制單元被配置為通過(guò)針對(duì)所述對(duì)象的形狀和/或尺寸校正在所述isb之上的所述空氣的所述特性以利用在所述isb之上的所述空氣的所述特性來(lái)估計(jì)所述水合水平。在一些實(shí)施例中,所述控制單元被配置為通過(guò)根據(jù)所述對(duì)象的重量、身高或體重指標(biāo)bmi校正在所述isb之上的所述空氣的所述特性來(lái)針對(duì)所述對(duì)象的形狀和/或尺寸校正在所述isb之上的所述空氣的所述特性。在一些實(shí)施例中,所述設(shè)備還包括用于測(cè)量由所述對(duì)象呼出的所述空氣的所述絕對(duì)濕度的絕對(duì)濕度傳感器。在替代性實(shí)施例中,所述設(shè)備還包括分別用于測(cè)量由所述對(duì)象呼出的所述空氣的相對(duì)濕度和溫度的相對(duì)濕度傳感器和溫度傳感器,并且其中,所述控制單元還被配置為根據(jù)所測(cè)量的相對(duì)濕度和溫度來(lái)確定隨時(shí)間由所述對(duì)象呼出的所述空氣的所述絕對(duì)濕度。在一些實(shí)施例中,所述設(shè)備還包括用于測(cè)量由所述對(duì)象呼出的空氣的流量的空氣流量傳感器,并且其中,所述控制單元還被配置為根據(jù)所測(cè)量的流率來(lái)確定由所述對(duì)象呼出的空氣的體積。在替代性實(shí)施例中,所述設(shè)備還包括用于測(cè)量當(dāng)空氣被所述對(duì)象呼出時(shí)的空氣壓力的空氣壓力傳感器,并且所述控制單元還被配置為根據(jù)所測(cè)量的空氣壓力來(lái)確定由所述對(duì)象呼出的空氣的體積。在一些實(shí)施例中,所述控制單元還被配置為針對(duì)由所述對(duì)象吸入的空氣的環(huán)境狀況校正在所述對(duì)象的所述isb之上的所述空氣的所述特性。在一些實(shí)施例中,所述環(huán)境狀況包括由所述對(duì)象吸入的所述空氣的絕對(duì)濕度。在替代性實(shí)施例中,所述環(huán)境狀況包括由所述對(duì)象吸入的所述空氣的相對(duì)濕度和溫度。在替代性實(shí)施例中,所述設(shè)備還包括用于控制由所述對(duì)象吸入的所述空氣的所述環(huán)境狀況的裝置。在一些實(shí)施例中,在所述isb之上的所述空氣的所述特性是所述對(duì)象中的在所述isb之上的空氣的體積。在這些實(shí)施例中,所述控制單元能夠被配置為將所述對(duì)象中的在所述isb之上的空氣的體積確定為從呼氣的開(kāi)始直到所述絕對(duì)濕度處于預(yù)定量的最大值處由所述對(duì)象呼出的空氣的體積。在一些實(shí)施例中,所述預(yù)定量是100%。在其他實(shí)施例中,所述預(yù)定量能夠在100%之下,例如95%。在一些實(shí)施例中,所述對(duì)象中的在所述isb之上的所述空氣的所述特性是以下中的任何一個(gè)或多個(gè):(i)所述對(duì)象中的在所述isb之上的空氣的體積;(ii)在所述絕對(duì)濕度對(duì)時(shí)間的曲線(xiàn)之下的面積;(iii)在所述絕對(duì)濕度對(duì)時(shí)間的曲線(xiàn)的部分之下的面積;(iv)在自呼氣開(kāi)始以后的特定時(shí)間間隔之后的所述絕對(duì)濕度的幅度;以及(v)在特定時(shí)間處或在由所述對(duì)象進(jìn)行的呼氣的部分上的所述絕對(duì)濕度的斜率、梯度、變化率或上升斜率。在一些實(shí)施例中,所述設(shè)備包括殼體和呼吸管,所述對(duì)象通過(guò)所述呼吸管呼氣。在一些實(shí)施例中,所述呼吸管和殼體被配置為使得所述呼吸管能夠從所述殼體被移除并被替換。附圖說(shuō)明為了更好地理解本發(fā)明并且為了更清楚地示出它可以如何被實(shí)施,現(xiàn)在將僅以范例的方式對(duì)附圖進(jìn)行引用,其中:圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的示意圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的方框圖;圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖;圖4示出了絕對(duì)濕度和呼吸體積的被標(biāo)記a)至i)的多個(gè)曲線(xiàn)圖;圖5示出了圖示絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)的斜率和/或面積如何能夠被確定的兩個(gè)圖形;圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的方法的流程圖;以及圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有可移除呼吸管的設(shè)備的示意圖。具體實(shí)施方式圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的示意圖。設(shè)備2是小型手持設(shè)備,其包括殼體4和呼吸管6,對(duì)象通過(guò)所述呼吸管吸氣和呼氣。一個(gè)或多個(gè)傳感器被包含在設(shè)備2內(nèi),其測(cè)量由對(duì)象呼出的空氣的性質(zhì),并且其由設(shè)備2進(jìn)行分析以確定在對(duì)象的等溫飽和界線(xiàn)(isb)之上的空氣的特性。一個(gè)或多個(gè)傳感器未在圖1中進(jìn)行示出,但是它們一般被布置為當(dāng)由對(duì)象通過(guò)呼吸管6呼出空氣時(shí)測(cè)量性質(zhì)。在一些實(shí)施例中,當(dāng)空氣由對(duì)象通過(guò)設(shè)備2被吸入時(shí),一個(gè)或多個(gè)傳感器也測(cè)量空氣的相同性質(zhì)或不同性質(zhì)。在該描述中,提及的‘呼出的空氣’是已經(jīng)被對(duì)象呼出到設(shè)備2中的空氣,而提及的‘吸入的空氣’是正在由通過(guò)呼吸管6吸氣的對(duì)象吸入并通過(guò)設(shè)備2的空氣(而不是已經(jīng)在對(duì)象的身體內(nèi)的空氣)。在圖1中,呼吸管6被成形為使得它能夠被放置在對(duì)象的嘴中或處,但是在其他實(shí)施例中,呼吸管6能夠被成形為使得它能夠被放置在對(duì)象的鼻孔中或處。將認(rèn)識(shí)到,呼吸管6能夠包括任何合適類(lèi)型的患者接口,以使得它能夠容易地被對(duì)象所使用,例如吹嘴、鼻插管、鼻罩、鼻口罩、全面罩和全臉面罩。管6能夠是絕熱或隔熱的,使得它防止管6內(nèi)部的呼出的空氣的顯著冷卻。在圖2中示出了根據(jù)實(shí)施例的設(shè)備2的方框圖。在該實(shí)施例中,設(shè)備2包括濕度傳感器8和空氣流量傳感器10,其中,所述濕度傳感器用于當(dāng)正在由對(duì)象呼出的空氣經(jīng)過(guò)設(shè)備2時(shí)測(cè)量其濕度(并且還可選地,當(dāng)正在由對(duì)象吸入的空氣經(jīng)過(guò)設(shè)備2時(shí)測(cè)量其濕度),所述空氣流量傳感器用于當(dāng)對(duì)象呼氣和吸氣時(shí)測(cè)量經(jīng)過(guò)設(shè)備的空氣的流率。來(lái)自濕度傳感器8和空氣流量傳感器10的表示濕度和空氣流量的信號(hào)分別被輸出到控制單元12,所述控制單元對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理以確定在對(duì)象的isb之上的空氣的特性??刂茊卧?2對(duì)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備2的操作進(jìn)行性控制。控制單元12能夠包括一個(gè)或多個(gè)處理器、處理單元、多核處理器或處理模塊。設(shè)備2進(jìn)一步包括用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的存儲(chǔ)器模塊14,所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼能夠由控制單元12執(zhí)行以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。存儲(chǔ)器模塊14也能夠用于在由控制單元12進(jìn)行處理之前、期間和之后的傳感器測(cè)量結(jié)果以及該處理的任何中間結(jié)果。在本發(fā)明的該圖示的實(shí)施例中,設(shè)備2包括由對(duì)象把持的并且收集和處理(控制單元12中的)傳感器信號(hào)/測(cè)量結(jié)果以確定在對(duì)象的isb之上的空氣的特性的單個(gè)單元或設(shè)備。在替代性實(shí)施例中,信號(hào)/測(cè)量結(jié)果的處理能夠在遠(yuǎn)離設(shè)備2的控制單元中(例如在能夠位于對(duì)象的家中或健康護(hù)理環(huán)境中的基本單元或計(jì)算機(jī)、或位于健康護(hù)理服務(wù)提供者的房屋中的遠(yuǎn)程服務(wù)器中)執(zhí)行,在此情況下設(shè)備2將包括用于將測(cè)量結(jié)果無(wú)線(xiàn)地發(fā)送到遠(yuǎn)程單元中的控制單元的合適的發(fā)射器、收發(fā)器、或通信電路(未示出)。在任一實(shí)施例中,設(shè)備2能夠是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部分,所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括顯示器或能夠用來(lái)向?qū)ο蠡蚺R床醫(yī)師/健康護(hù)理人員指示在對(duì)象的isb之上的空氣的所確定的特性的其他視覺(jué)指示器(其本身能夠是設(shè)備2的部分或與設(shè)備2分開(kāi))。在實(shí)際的實(shí)施方式中,設(shè)備2可以包括除在圖2中示出并在上面描述的部件之外的其他部件或另外的部件,諸如允許對(duì)象或臨床醫(yī)師激活和/或操作設(shè)備2的用戶(hù)接口和用于對(duì)設(shè)備2供電的電源(諸如電池)。用戶(hù)接口可以包括允許用戶(hù)(例如對(duì)象)與設(shè)備2交互并對(duì)其進(jìn)行控制的一個(gè)或多個(gè)部件。作為范例,一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)接口部件可以包括開(kāi)關(guān)、按鈕、或用于激活和停用設(shè)備2的其他控制器件。用戶(hù)接口部件能夠還或替代地包括顯示器或用于向?qū)ο筇峁╆P(guān)于設(shè)備2的操作的信息(包括顯示在isb之上的空氣的所確定的特性)的其他視覺(jué)指示器。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,如在下面更詳細(xì)地描述的,濕度傳感器8能夠是相對(duì)濕度傳感器或絕對(duì)濕度傳感器。相對(duì)濕度是混合物中的水蒸氣的部分壓力與在那些情況下的飽和蒸汽壓力的比率,并且被表示為百分比。例如,人肺中的相對(duì)濕度為100%,對(duì)于那些情況(溫度、組織中的nacl對(duì)應(yīng)物),空氣不能夠包含更多水。絕對(duì)濕度獨(dú)立于該情況,并且被表示為每單位體積空氣和水蒸汽混合物的水蒸氣的質(zhì)量。相對(duì)濕度傳感器能夠例如測(cè)量空氣的電阻或電容,而絕對(duì)濕度傳感器能夠例如測(cè)量空氣的熱導(dǎo)率。適合于在本發(fā)明中使用的相對(duì)濕度傳感器和絕對(duì)濕度傳感器對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是已知的。盡管需要呼出的空氣的絕對(duì)濕度來(lái)確定在對(duì)象的isb之上的空氣的特性,但是相對(duì)濕度傳感器的使用是優(yōu)選的,因?yàn)樗鼈冓呌诟€(wěn)定、更便宜并且具有比絕對(duì)濕度傳感器更快的響應(yīng)時(shí)間。如下面提及的,絕對(duì)濕度能夠從相對(duì)濕度的測(cè)量結(jié)果和關(guān)于空氣的溫度的信息導(dǎo)出。在一些實(shí)施例中,空氣流量傳感器10能夠是直接測(cè)量空氣流量的傳感器,但是在其他實(shí)施例中,空氣流量傳感器10能夠是測(cè)量空氣壓力的傳感器(空氣流量能夠由控制單元12根據(jù)空氣壓力來(lái)確定)或位于沿著設(shè)備2中的呼氣路徑間隔開(kāi)已知距離的不同點(diǎn)處并且測(cè)量在整個(gè)呼吸循環(huán)中變化的呼出的/吸入的空氣的特定性質(zhì)的一對(duì)傳感器。合適的性質(zhì)包括溫度和濕度(在此情況下濕度傳感器8能夠是空氣流量傳感器10中的傳感器中的一個(gè))??諝饬髁磕軌蛟诳刂茊卧?2中根據(jù)呼出的空氣或正在被吸入的空氣的特定部分到達(dá)兩個(gè)傳感器中的每個(gè)之間的時(shí)間差來(lái)確定(該特定部分具有針對(duì)性質(zhì)的可識(shí)別值,例如在呼氣開(kāi)始時(shí)濕度或溫度的驟然增加)。測(cè)量空氣壓力的傳感器的使用是優(yōu)選的,因?yàn)樗鼈儽戎苯訙y(cè)量空氣流量的傳感器消耗更少功率并且更便宜??諝饬髁縬能夠利用下式根據(jù)呼吸管6的空氣流動(dòng)阻力r(其能夠根據(jù)呼吸管6的形狀和配置來(lái)確定)和空氣壓力測(cè)量結(jié)果p來(lái)計(jì)算:q=p/r(1)呼出的空氣(和吸入的空氣,如果需要的話(huà))的體積能夠通過(guò)隨時(shí)間(t)在t開(kāi)始與t結(jié)束之間對(duì)流量(q)進(jìn)行積分來(lái)確定:v=∫q(t)dt(2)t開(kāi)始和t結(jié)束分別表示呼氣(或吸氣)開(kāi)始與結(jié)束的時(shí)間。在一些實(shí)施例中,設(shè)備2能夠包括用于測(cè)量呼出的空氣和/或正在由對(duì)象通過(guò)設(shè)備2吸入的空氣的其他性質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)額外傳感器。這些性質(zhì)的測(cè)量結(jié)果能夠用來(lái)校正或校準(zhǔn)由設(shè)備2提供的在isb之上的空氣的特性。例如,設(shè)備2能夠包括用于測(cè)量空氣的溫度的溫度傳感器,并且溫度的測(cè)量結(jié)果能夠被控制單元12用來(lái)根據(jù)相對(duì)濕度的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定空氣的絕對(duì)濕度(這在下面更詳細(xì)地進(jìn)行描述)。在一些實(shí)施例中,需要關(guān)于對(duì)象的額外信息以便更準(zhǔn)確地確定在isb之上的空氣的特性,并且設(shè)備2能夠被提供有允許該信息被收集或被輸入到設(shè)備2中的器件。例如,在一些實(shí)施例中,對(duì)象的重量、對(duì)象的身高、或?qū)ο蟮捏w重指數(shù)(bmi)能夠用來(lái)根據(jù)對(duì)象的形狀和/或尺寸來(lái)校正在isb之上的空氣的特性。在這種情況下,設(shè)備2能夠允許對(duì)象的重量、對(duì)象的身高、或bmi經(jīng)由用戶(hù)接口被手動(dòng)地輸入到設(shè)備2中。在使用中,對(duì)象通過(guò)設(shè)備2呼吸,并且設(shè)備2中的傳感器測(cè)量流過(guò)設(shè)備2的空氣的適當(dāng)性質(zhì)。在一些實(shí)施例中,性質(zhì)能夠在多次連續(xù)或非連續(xù)呼吸上、在吸氣和呼氣兩者期間被測(cè)量。測(cè)量的性質(zhì)能夠在多次呼吸上進(jìn)行平均,或針對(duì)單次呼吸(例如第一次、最后一次、或中間一次呼吸)的測(cè)量的性質(zhì)能夠在隨后的分析中被使用。來(lái)自空氣流量傳感器10的測(cè)量結(jié)果能夠用來(lái)識(shí)別對(duì)象何時(shí)正在吸氣和呼氣(例如在空氣流量傳感器10是壓力傳感器的情況下,吸氣能夠通過(guò)負(fù)壓力來(lái)指示,而呼氣通過(guò)正壓力來(lái)指示),并且這能夠用來(lái)識(shí)別來(lái)自濕度傳感器8的與吸氣和呼氣有關(guān)的測(cè)量結(jié)果的部分。在圖3中示出了根據(jù)實(shí)施例的確定對(duì)象的健康的方法。在步驟101中,設(shè)備2確定隨時(shí)間由對(duì)象呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積。具體地,設(shè)備2確定在呼氣的至少第一部分、或至少完整呼氣、或多次呼氣上的這些參數(shù)。設(shè)備2確定在整個(gè)呼氣中的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)處呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積的值,使得能夠觀察到呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積在整個(gè)呼氣中的變化。在又一實(shí)施例中,設(shè)備2進(jìn)一步控制隨時(shí)間要由對(duì)象吸入的空氣的環(huán)境狀況。如上面提及的,取決于被提供在設(shè)備2中的傳感器8、10,設(shè)備2可以直接測(cè)量呼出的空氣的絕對(duì)濕度和/或體積,或呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積中的一個(gè)或兩個(gè)能夠被間接測(cè)量,并且步驟101能夠包括根據(jù)那些間接測(cè)量結(jié)果來(lái)確定呼出的空氣的絕對(duì)濕度和/或體積。一旦呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積的測(cè)量結(jié)果已經(jīng)被獲得,就在步驟103中對(duì)它們進(jìn)行分析以確定在對(duì)象的isb之上的空氣的特性。如上面提及的,對(duì)象的isb是對(duì)象的呼吸系統(tǒng)中呼入的空氣達(dá)到體溫(大約37℃)并且完全被水所飽和(大約44克/立方米)的點(diǎn)。isb是在氣管隆突之下大約5cm的點(diǎn)。在呼吸道中的該點(diǎn)之上(即在isb之上),溫度和濕度在吸氣期間降低,而在呼氣期間增加。在isb之下,即更深入到肺中,溫度和濕度是恒定的。在脫水的對(duì)象中,isb在呼吸系統(tǒng)中比充分水合的對(duì)象中更低(即更靠近肺)。對(duì)象中的isb的位置或isb的其他度量能夠被觀察到或根據(jù)吸氣后的對(duì)象中的在isb之上的空氣的特性來(lái)推測(cè)。該特性根據(jù)在呼氣期間的呼出的空氣的絕對(duì)濕度和體積的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定。在一個(gè)實(shí)施例中,如在下面更詳細(xì)地描述的,對(duì)象中的在isb之上的空氣的體積能夠被確定。該體積被表示為visb,并且對(duì)應(yīng)于對(duì)象的氣道中的尚未處于體溫或尚未完全被水所飽和的空氣的體積。該體積visb越大,對(duì)象脫水越多。通過(guò)識(shí)別在其處絕對(duì)濕度達(dá)到最大水平(例如44克/立方米)的被表示為tisb的時(shí)間并且然后確定從呼氣的開(kāi)始直到時(shí)間tisb由對(duì)象呼出的空氣的體積,體積visb能夠被確定。時(shí)間tisb是在其處絕對(duì)濕度達(dá)到對(duì)象的肺中的絕對(duì)濕度的時(shí)間。然而,在下面的一些實(shí)施例中,tisb能夠是在其處絕對(duì)濕度處于預(yù)定量的最大值(對(duì)象的肺中的絕對(duì)濕度的值)的時(shí)間。因此,在一些實(shí)施例中,預(yù)定量是100%,但是在其他實(shí)施例中,預(yù)定量能夠在100%之下,例如95%。在濕度測(cè)量結(jié)果或處理中的偽影或噪聲可能阻止100%值被測(cè)量到的情況下,這可以是有用的。圖4示出了針對(duì)具有(由不同的水合水平引起的)不同isb的對(duì)象的呼吸流量、呼吸體積、肺體積和絕對(duì)濕度的一些模擬曲線(xiàn)圖。將認(rèn)識(shí)到,提供圖4僅為了幫助本發(fā)明的理解,不需要設(shè)備2根據(jù)絕對(duì)濕度和呼出的體積(或在流率被測(cè)量的實(shí)施例中呼吸流率)的測(cè)量結(jié)果來(lái)生成曲線(xiàn)圖,以便確定在isb之上的空氣的特性。在圖4中,曲線(xiàn)圖(a)示出了針對(duì)兩個(gè)呼吸循環(huán)的在吸氣和呼氣期間的呼吸流量。吸氣對(duì)應(yīng)于負(fù)流量,而呼氣對(duì)應(yīng)于正流量。曲線(xiàn)圖(b)示出了隨時(shí)間的吸入的空氣和呼出的空氣的對(duì)應(yīng)體積(其能夠從曲線(xiàn)圖(a)通過(guò)在每個(gè)吸氣和呼氣的持續(xù)時(shí)間上對(duì)如在上面的等式(2)中示出的呼吸流量q進(jìn)行積分來(lái)導(dǎo)出)。曲線(xiàn)圖(c)示出了能夠容易地從曲線(xiàn)圖(b)中的信息導(dǎo)出的隨時(shí)間的肺體積。典型的成人呼吸包含大約550ml的空氣,其在2.5秒內(nèi)被吸入和呼出,具有大約250ml/s的最大流量。曲線(xiàn)圖(d)、(e)和(f)與輕微脫水的對(duì)象有關(guān),而曲線(xiàn)圖(g)、(h)和(i)與現(xiàn)在嚴(yán)重脫水的同一對(duì)象有關(guān)。曲線(xiàn)圖(d)和(g)各自示出了與在曲線(xiàn)圖(a)-(c)中相同的兩個(gè)呼吸循環(huán),但是曲線(xiàn)圖(e)、(f)、(h)和(i)各自示出了單次呼氣(并將指出,曲線(xiàn)圖(e)、(f)、(h)和(i)中的t=0不對(duì)應(yīng)于其他曲線(xiàn)圖中的t=0)。在曲線(xiàn)圖(d)和(g)中,能夠看出吸入的空氣的絕對(duì)濕度(其也能夠通過(guò)濕度傳感器8來(lái)測(cè)量)在10g/m3下面一點(diǎn)(對(duì)應(yīng)于20℃的空氣溫度和50%相對(duì)濕度;未在圖4中示出),并且最大呼出的絕對(duì)濕度為大約44g/m3(對(duì)應(yīng)于37℃的空氣溫度和100%相對(duì)濕度;未示出)。曲線(xiàn)圖(e)和(f)分別示出了當(dāng)他們輕微脫水時(shí)在對(duì)象的一次呼氣期間的絕對(duì)濕度和呼出的體積。在其處達(dá)到最大絕對(duì)濕度的時(shí)間tisb能夠被識(shí)別,并且在該范例中,tisb為大約1000ms(曲線(xiàn)圖(e)中的垂直線(xiàn)),其對(duì)應(yīng)于220ml的體積visb(通過(guò)曲線(xiàn)圖(f)中的水平線(xiàn)來(lái)示出)。如果該visb與如下面關(guān)于表3描述的水合狀態(tài)有關(guān),則針對(duì)重90kg的對(duì)象的220ml的visb指示為輕微脫水的脫水指標(biāo)i。曲線(xiàn)圖(h)和(i)分別示出了當(dāng)他們嚴(yán)重脫水時(shí)在同一對(duì)象的一次呼氣期間的絕對(duì)濕度和呼出的體積。在其之后達(dá)到最大絕對(duì)濕度的時(shí)間tisb現(xiàn)在為大約1400ms(通過(guò)曲線(xiàn)圖(h)中的垂直線(xiàn)示出),其對(duì)應(yīng)于300ml的體積visb(曲線(xiàn)圖(i)中的水平線(xiàn))。如果該visb與如下面關(guān)于表3描述的水合狀態(tài)有關(guān),則針對(duì)重90kg的對(duì)象的300ml的visb指示為嚴(yán)重脫水的脫水指標(biāo)iii。在步驟103的其他實(shí)施例中,isb的替代性度量能夠從絕對(duì)濕度在呼氣期間如何隨時(shí)間改變的分析導(dǎo)出。例如,在isb之上的空氣的特性能夠從絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)的特性導(dǎo)出,該特性諸如斜率、梯度、變化率、或在(小于tisb的)特定時(shí)間處或在呼氣的特定部分期間的上升斜率、在自呼氣開(kāi)始以后的特定時(shí)間間隔之后的絕對(duì)濕度的幅度(這些替代項(xiàng)中的任一個(gè)中的特定時(shí)間或特定時(shí)間間隔可以是在呼氣的開(kāi)始之后并且小于tisb的設(shè)定或固定時(shí)間(例如自呼氣開(kāi)始以后的1秒),或它可以是自呼氣開(kāi)始以后(在tisb之前)的對(duì)應(yīng)于呼氣中對(duì)象已經(jīng)呼出預(yù)定量空氣的點(diǎn)的時(shí)間)、在濕度-時(shí)間曲線(xiàn)之下的面積(即在諸如對(duì)應(yīng)于完整呼氣的特定時(shí)間間隔上的濕度的積分)、或在濕度-時(shí)間曲線(xiàn)的特定部分之下的面積(即在例如從呼氣的開(kāi)始直到時(shí)間tisb、從呼氣的開(kāi)始直到小于tisb的時(shí)間、或從呼氣的開(kāi)始之后的時(shí)間直到tisb或小于tisb的時(shí)間的特定時(shí)間間隔上的濕度的積分)。脫水對(duì)象將會(huì)在絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)(的部分)之下具有比更水合/更不脫水的對(duì)象更小的面積。脫水對(duì)象將會(huì)具有比更水合/更不脫水的對(duì)象更淺的絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)的斜率。由于絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)的特性部分地取決于對(duì)象正在以其進(jìn)行呼吸的流率(即更高的流率自然應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致絕對(duì)濕度的更陡峭的上升,其可能不會(huì)因此立即指示對(duì)象的isb或健康),所以絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)的特性可能需要利用呼出的體積(或流率,如果流率通過(guò)傳感器10來(lái)測(cè)量的話(huà))的測(cè)量結(jié)果來(lái)校正以確定在isb之上的空氣的特性。在一些實(shí)施例中,校正能夠通過(guò)將測(cè)量的特性除以對(duì)應(yīng)體積或流率(即特性被歸一化)來(lái)執(zhí)行。特性?xún)?yōu)選從呼氣的第一部分來(lái)測(cè)量,因?yàn)楹魵獾倪@部分對(duì)應(yīng)于來(lái)自對(duì)象的在isb之上的空氣。圖5中的圖形圖示了在示范性絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)的斜率和示范性絕對(duì)濕度-時(shí)間曲線(xiàn)之下的面積的計(jì)算。在下面更詳細(xì)地描述的一些實(shí)施例中,在確定在isb之上的空氣的特性時(shí),步驟103能夠包括針對(duì)由對(duì)象吸入的空氣的溫度和/或濕度校正或補(bǔ)償在isb之上的空氣的所確定的特性。在一些實(shí)施例中,上述特性中的多個(gè)特性能夠針對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行確定,并且這些特性被一起分析以便確定對(duì)象的健康。盡管在isb之上的空氣的特性能夠通過(guò)其本身指示對(duì)象的健康,但是在一些實(shí)施例中,該方法能夠進(jìn)一步包括利用在isb之上的空氣的所確定的特性來(lái)估計(jì)對(duì)象的水合水平(步驟105)。在isb之上的空氣的特性的值能夠通過(guò)查找表或圖表(例如如下面的表3所示)與對(duì)象的水合水平有關(guān),該查找表或圖表將在isb之上的空氣的特性的特定值或值的范圍鏈接到特定水合水平(例如水合、輕微脫水、中度脫水、嚴(yán)重脫水等)。在優(yōu)選實(shí)施例中,當(dāng)將在isb之上的空氣的特性轉(zhuǎn)化成對(duì)象的水合的指示時(shí),步驟105也能夠考慮對(duì)象的特性,諸如重量、身高或bmi。在下面的表3中圖示了針對(duì)對(duì)象的尺寸和/或形狀(并且具體是身高)的該校正。在一些實(shí)施例中,設(shè)備2能夠向?qū)ο蠡蚺R床醫(yī)師輸出在isb之上的空氣的特性的值,并且他們能夠手動(dòng)地將該值與查找表或圖表進(jìn)行比較以確定水合狀態(tài)。在其他實(shí)施例中,查找表或圖表能夠被‘內(nèi)置’到設(shè)備2中,使得設(shè)備2在步驟105中直接根據(jù)在isb之上的空氣的特性(和被輸入到設(shè)備2的對(duì)象的重量、身高或bmi的任何度量)來(lái)確定水合狀態(tài)。圖6中的流程圖圖示了其中對(duì)象中的在isb之上的空氣的體積visb被確定并且該visb與對(duì)象的水合狀態(tài)有關(guān)的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。將認(rèn)識(shí)到,在圖6中示出的各種特征和步驟能夠被單獨(dú)地或以任何合理的組合應(yīng)用于在圖3中示出的一般方法。在該圖示的實(shí)施例中,設(shè)備2包括相對(duì)濕度傳感器8、用于當(dāng)空氣經(jīng)過(guò)設(shè)備2時(shí)測(cè)量空氣的溫度的溫度傳感器、和用于測(cè)量設(shè)備2中的空氣壓力的空氣壓力傳感器10。在第一步驟(步驟121和123)中,傳感器8、10和溫度傳感器當(dāng)對(duì)象通過(guò)設(shè)備2吸氣和呼氣時(shí)測(cè)量空氣的相關(guān)性質(zhì)。在又一實(shí)施例中,該設(shè)備控制對(duì)象吸氣的空氣的環(huán)境狀況。相對(duì)濕度(rh)和溫度(t)的測(cè)量結(jié)果用來(lái)計(jì)算在吸氣和呼氣期間的空氣的絕對(duì)濕度(ah)。在一個(gè)實(shí)施例中,絕對(duì)濕度能夠根據(jù)相對(duì)濕度和溫度測(cè)量結(jié)果經(jīng)由如下的水蒸汽壓力(pw)和水蒸汽飽和壓力(pws)來(lái)計(jì)算:pw=pws·rh/100(4)ah=c·pw/t(5)其中t以℃為單位來(lái)測(cè)量,并且tn以開(kāi)爾文為單位來(lái)測(cè)量。下面的表1指示用于在等式(3)-(5)中示出的常量的量并且應(yīng)用于-20...+50℃的溫度范圍內(nèi)的水。表1接下來(lái),在步驟127中,根據(jù)在呼氣期間的絕對(duì)濕度的測(cè)量結(jié)果(其中呼氣部分根據(jù)來(lái)自傳感器10的空氣壓力的測(cè)量結(jié)果來(lái)識(shí)別)來(lái)確定在其處呼出的空氣的絕對(duì)濕度處于預(yù)定量的最大值的時(shí)間。優(yōu)選地,該預(yù)定量是最大值的100%(即預(yù)定量是最大值),但是在其他實(shí)施例中,預(yù)定量能夠小于100%(例如以允許由于濕度測(cè)量結(jié)果或處理中的噪聲而不能測(cè)量到100%值的可能性)。例如,預(yù)定量能夠是最大值的95%。在步驟127中確定的在其處呼出的空氣的絕對(duì)濕度處于預(yù)定量的最大值(例如100%或在100%之下的指定百分比)的時(shí)間在下文中被表示為tisb(即使將認(rèn)識(shí)到,在100%之下的預(yù)定量處tisb不完全指示isb)。在步驟129中,處理來(lái)自空氣壓力傳感器10的空氣壓力的測(cè)量結(jié)果以確定呼氣和吸氣期間的流率。呼吸管6的空氣流動(dòng)阻力(r)將是已知的,因此空氣壓力(p)測(cè)量結(jié)果能夠在校準(zhǔn)之后利用上面的等式(1)被容易地轉(zhuǎn)換為空氣流量(q)。接下來(lái),在步驟131中,根據(jù)在步驟129中計(jì)算的呼氣流率和在步驟127中確定的tisb來(lái)確定visb。具體地,通過(guò)從呼氣的開(kāi)始直到時(shí)間tisb對(duì)呼氣流率q進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算visb:visb=∫q(t)dt;t=0..tisb(6)為了獲得visb的可靠測(cè)量,需要針對(duì)設(shè)備2周?chē)沫h(huán)境狀況并且具體針對(duì)吸入的空氣的性質(zhì)校正visb。因此,在步驟133中,用于visb的校正因子基于吸入的空氣的性質(zhì)來(lái)確定,該性質(zhì)諸如溫度和相對(duì)濕度(或替代地僅僅絕對(duì)濕度,如果絕對(duì)濕度被直接測(cè)量到的話(huà))。吸入的空氣的溫度和濕度影響對(duì)象內(nèi)的水交換效率。在該實(shí)施例中,用于visb的校正因子利用校準(zhǔn)表或函數(shù)來(lái)確定。示范性校準(zhǔn)表被示為下面的表2。將認(rèn)識(shí)到,該表僅示出了用于溫度(t)和相對(duì)濕度(rh)的一小組可能的值。表2溫度t[℃]相對(duì)濕度rh[%]校正因子cf10500.815500.920501.025501.130501.220100.620300.820501.020701.220901.4在該范例中,用來(lái)確定校正因子cf的校準(zhǔn)函數(shù)由下式給出:cf=1+0.02*(t-20)+0.01*(h-50)(7)并且將認(rèn)識(shí)到,該校準(zhǔn)函數(shù)能夠代替地利用查找表來(lái)使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,用于確定校正因子的其他等式能夠被使用。在步驟133之后,校正因子用來(lái)校正在步驟131中針對(duì)環(huán)境狀況確定的visb(步驟135)。具體地,visb乘以校正因子cf以確定經(jīng)校正的visb,其被表示為visb_corrected。接下來(lái),在步驟137中,將visb_corrected與考慮對(duì)象的物理特性(諸如其重量)的參考值進(jìn)行比較,以便確定對(duì)象的水合狀態(tài)。在下面的表3中示出了示范性參考值。表3本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,不是圖6中的所有步驟都必須以上面列舉的順序執(zhí)行。圖7圖示了圖1中示出的設(shè)備2的示范性實(shí)施例。在該示范性實(shí)施例中,呼吸管6是設(shè)備2的一次性部件,其中主殼體4被配置為允許呼吸管6被移除并被替換。傳感器8、10(在該實(shí)施例中,以及溫度傳感器16)是主殼體4的部分,并且呼吸管6被提供有對(duì)應(yīng)于傳感器8、10、16的多個(gè)孔18,以使得傳感器能夠當(dāng)管6被安裝在主殼體4中時(shí)測(cè)量經(jīng)過(guò)管6的空氣的性質(zhì)。這樣的設(shè)備2是簡(jiǎn)單且低成本的(因?yàn)闇囟取⑾鄬?duì)濕度和空氣壓力傳感器是相對(duì)便宜且可再用的),提供了脫水的診斷,并且尤其適合于初級(jí)護(hù)理和非專(zhuān)業(yè)使用(非醫(yī)療護(hù)理者、家庭等)。在該圖示的實(shí)施例中,傳感器8、10、16被布置在管6的上側(cè),以減少例如由隨著呼出氣排出的唾液污染傳感器的機(jī)率。在一些實(shí)施例中,該方法和設(shè)備2能夠被實(shí)施到提供家庭和醫(yī)院患者的通氣的機(jī)械通氣機(jī)系統(tǒng)中,以提供‘要求的濕度’(即以根據(jù)如通過(guò)設(shè)備2測(cè)量的對(duì)象的氣道狀況來(lái)調(diào)節(jié)通氣機(jī)空氣的濕度)。該方法最容易應(yīng)用在已經(jīng)被切開(kāi)氣管的對(duì)象上,因?yàn)樗鼈兣c通氣機(jī)形成閉合回路。它們也一致地最大地受益于充足的加濕,因?yàn)榧訚裆蠚獾乐械慕M織通過(guò)氣管切開(kāi)術(shù)被繞過(guò)。對(duì)于利用面罩進(jìn)行通氣的對(duì)象,泄露的水平(即從面罩接口上的回路逸出的空氣量)被預(yù)期。這可能影響通過(guò)該方法獲得的在isb之上的空氣的特性,但是它可以以如由通氣機(jī)計(jì)算的所估計(jì)的泄露速率進(jìn)行補(bǔ)償。為了并入到閉環(huán)機(jī)械通氣系統(tǒng)中,濕度傳感器8應(yīng)當(dāng)能夠以足夠高的速度測(cè)量濕度變化以提供在吸氣和呼氣時(shí)間期間的充分的分辨率。這樣的分辨率需要亞秒級(jí)采樣。通常在商用電器中使用的許多絕對(duì)濕度傳感器具有在秒的范圍內(nèi)的響應(yīng)時(shí)間,因此相對(duì)濕度傳感器的使用是優(yōu)選的。當(dāng)在機(jī)械通氣系統(tǒng)中被使用時(shí),通過(guò)通氣機(jī)監(jiān)測(cè)的空氣流量和空氣體積數(shù)據(jù)能夠在上述方法中被使用,這意味著不需要單獨(dú)的空氣壓力或空氣流量傳感器。在一些實(shí)施例中,代替如在步驟133和135中測(cè)量吸入的空氣的溫度和濕度并利用它們針對(duì)環(huán)境狀況校正在isb之上的空氣的特性,環(huán)境狀況能夠通過(guò)空氣適應(yīng)器或其他合適的裝置來(lái)進(jìn)行控制。用于吸入的空氣的目標(biāo)溫度應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)低于體溫,優(yōu)選靠近室溫(例如大約20℃)。在目標(biāo)溫度處的相對(duì)濕度應(yīng)當(dāng)在50%附近或之下。這樣,產(chǎn)生已知濕度不足,17℃的溫度差和50%的濕度差。這簡(jiǎn)化了設(shè)備2的校準(zhǔn)。此外,不管外部溫度和濕度如何,設(shè)備2能夠在所有情況下被使用。因此,提供了一種用于確定對(duì)象的健康的方法和設(shè)備,其根據(jù)呼出氣的分析來(lái)確定在對(duì)象的isb之上的空氣的特性。盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說(shuō)明和描述了本發(fā)明,但是這樣的說(shuō)明和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的,而非限制性的;本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書(shū)以及權(quán)利要求書(shū),本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中,“包括”一詞不排除其他元件或步驟,并且詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。盡管特定措施被記載在互不相同的從屬權(quán)利要求中,但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)/分布在合適的介質(zhì)上,例如與其他硬件一起或作為其他硬件的部分供應(yīng)的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì),但是也可以被以其他形式分布,例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的電信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。當(dāng)前第1頁(yè)12