呼吸輔助設(shè)備和呼吸功能測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于輔助主體的呼吸的設(shè)備以及用于測試主體的呼吸功能的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]存在用于測試主體的呼吸功能的已知呼吸功能測試設(shè)備。例如，在日本專利申請公開N0.2007-229101 (下文中被稱為“專利公開”)中公開了已知呼吸功能測試設(shè)備中的一個。
[0003]該專利公開中公開的呼吸功能測試設(shè)備被設(shè)計成使用聲音在若干測試時間處引導(dǎo)主體進(jìn)行呼吸(即，吸入空氣到主體中和從主體排出空氣)以及針對每個測試時間測量被吸入主體中和從主體呼出的空氣量?；谠谙鄳?yīng)測試時間處所測量的空氣量，呼吸功能測試設(shè)備被設(shè)計成測試主體的呼吸功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]呼吸功能的高精度測試使下述情況成為必需:主體的實際呼吸模式(即，喘氣模式)應(yīng)當(dāng)接近于至少一個預(yù)定理想呼吸模式，換言之，至少一個預(yù)定參考呼吸模式。呼吸模式例如是基于呼吸(即，喘氣)的序列來定義的，更具體地，是基于主體的呼吸時間、呼吸長度、呼吸間隔和/或呼吸量來定義的。
[0005]然而，該專利公開中所公開的聲音引導(dǎo)方法可能使主體難以精確與該至少一個預(yù)定理想呼吸模式一致地進(jìn)行喘氣。這可能導(dǎo)致下述方面的困難:
(1)高效地引導(dǎo)主體的呼吸；以及
(2)改進(jìn)針對主體的呼吸功能測試的精度。
[0006]鑒于上面闡述的情形，本公開的一個方面試圖提供用于輔助主體的呼吸的設(shè)備和用于測試主體的呼吸功能的系統(tǒng)，該設(shè)備和該系統(tǒng)中的每一個被設(shè)計成解決上面闡述的問題。
[0007]具體地，本公開的可替換方面旨在提供:
1.這樣的設(shè)備，其中每一個設(shè)備能夠高效地輔助主體的呼吸；以及
2.這樣的系統(tǒng)，其中每一個系統(tǒng)能夠改進(jìn)針對主體的呼吸功能測試的精度。
[0008]根據(jù)本公開的第一示例性方面，提供了一種用于根據(jù)被定義為參考呼吸的序列的預(yù)定參考呼吸模式來輔助主體的呼吸的設(shè)備，每一個參考呼吸具有針對主體的參考呼吸量。所述設(shè)備包括呼吸獲得單元，其在采樣時間處根據(jù)所述預(yù)定參考呼吸模式、基于主體的實際呼吸來獲得主體的實際呼吸量。所述設(shè)備包括存儲單元，其存儲針對主體的參考呼吸量隨時間的變化。所述設(shè)備包括輔助單元，其基于所述實際呼吸量以及所述參考呼吸量的變化來生成指示主體相對于所述預(yù)定參考呼吸模式的呼吸狀態(tài)的視覺輔助信息，并將所述視覺輔助信息提供給主體。
[0009]根據(jù)本公開的第二示例性方面，提供了一種用于測試主體的呼吸功能的呼吸功能測試系統(tǒng)。所述呼吸功能測試系統(tǒng)包括呼吸獲得單元，其根據(jù)預(yù)定參考呼吸模式、基于主體的實際呼吸來接連獲得主體的實際呼吸量。所述預(yù)定參考呼吸模式被定義為參考呼吸的序列，每一個參考呼吸具有針對主體的參考呼吸量。所述呼吸功能測試系統(tǒng)包括存儲單元，其存儲針對主體的參考呼吸量的變化。所述呼吸功能測試系統(tǒng)包括輔助單元，其基于由所述呼吸獲得單元接連獲得的實際呼吸量以及所述參考呼吸量的變化來生成指示主體相對于所述預(yù)定參考呼吸模式的呼吸狀態(tài)的視覺輔助信息，并將所述視覺輔助信息提供給主體。所述呼吸功能測試系統(tǒng)包括呼吸功能測試單元，其基于由所述呼吸獲得單元接連獲得的實際呼吸量來測量指示主體的呼吸功能的至少一個測量項目。
[0010]根據(jù)本公開的第三示例性方面，提供了一種根據(jù)被定義為參考呼吸的序列的預(yù)定參考呼吸模式來輔助主體的呼吸的方法，每一個參考呼吸具有針對主體的參考呼吸量。所述方法包括根據(jù)所述預(yù)定參考呼吸模式、基于主體的實際呼吸來獲得主體的實際呼吸量。所述方法包括存儲針對主體的參考呼吸量的變化。所述方法包括基于所述實際呼吸量以及所述參考呼吸量的變化來生成指示主體相對于所述預(yù)定參考呼吸模式的呼吸狀態(tài)的視覺輔助信息。所述方法包括將所述視覺輔助信息提供給主體。
[0011]根據(jù)本公開的第一至第三示例性方面中的每一個，主體容易查看由輔助單元提供的視覺輔助信息，從而容易理解其相對于預(yù)定參考呼吸模式的呼吸狀態(tài)。這允許主體容易根據(jù)所提供的視覺輔助信息來調(diào)整當(dāng)前實際呼吸量或未來實際呼吸量，以便例如使當(dāng)前實際呼吸量或未來實際呼吸量接近于預(yù)定參考呼吸模式。這導(dǎo)致對主體的呼吸的高效輔助。
[0012]本公開的各種方面可以在可適用的情況下包括和/或排除不同特征和/或優(yōu)點。另外，本公開的各種方面可以在可適用的情況下組合其他實施例的一個或多個特征。特定實施例的特征和/或優(yōu)點的描述不應(yīng)當(dāng)被理解為限制其他實施例或權(quán)利要求。
【附圖說明】
[0013]參照附圖，本公開的其他方面將根據(jù)實施例的以下描述而變得顯而易見，在附圖中:
圖1是示意性地圖示了根據(jù)本公開的第一實施例的呼吸功能測試系統(tǒng)的功能框的示例的框圖；
圖2是示意性地圖示了圖1中所圖示的呼吸功能測試系統(tǒng)的外觀的示例的透視圖；
圖3A是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的適于呼吸量測定法(respiratory)測試的理想呼吸模式的示例的圖表；
圖3B是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的適于動態(tài)過度充氣(hyperinflat1n)測試的理想呼吸模式的示例的圖表；
圖3C是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的適于FEV1/FVC測試的理想呼吸模式的示例的圖表；
圖4A是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的呼吸模式確定任務(wù)的過程的示例的流程圖；
圖4B是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的呼吸輔助任務(wù)的過程的示例的流程圖；
圖5A是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的理想呼吸模式波形的圖表；
圖5B是示意性地圖示了將已繪制的指針的前端相連接的軌跡以及引導(dǎo)指針的圖表，該軌跡和引導(dǎo)指針被顯示在根據(jù)第一實施例的理想呼吸模式波形的圖表上； 圖6是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的當(dāng)圖3A中所圖示的呼吸量測定法測試被選擇為測試項目時呼吸輔助任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果的圖表；
圖7是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的當(dāng)圖3B中所圖示的動態(tài)過度充氣測試被選擇為測試項目時呼吸輔助任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果的圖表；
圖8是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的當(dāng)圖9A中所圖示的動態(tài)肺順應(yīng)性測試被選擇為測試項目時呼吸輔助任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果的圖表；
圖9A是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的適于動態(tài)肺順應(yīng)性測試的理想呼吸模式的不例的圖表；
圖9B是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的適于動態(tài)肺順應(yīng)性測試的理想呼吸模式的不例的圖表；
圖1OA是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的測試主體的實際呼吸量的進(jìn)展的示例的圖表；
圖1OB是示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的在呼吸功能測試的相同測試項目期間測試主體的實際呼吸值的進(jìn)展的圖表；
圖1lA是示意性地圖示了根據(jù)本公開的第二實施例的呼吸輔助任務(wù)的過程的示例的流程圖；
圖1lB是示意性地圖示了理想呼吸模式的最高和最低峰值、將已繪制的指針的前端相連接的軌跡、以及引導(dǎo)指針的圖表，它們被顯示在根據(jù)第二實施例的理想呼吸模式波形的圖表上；
圖12是示意性地圖示了根據(jù)本公開的第三實施例的呼吸輔助任務(wù)的過程的示例的流程圖；
圖13是示意性地圖示了根據(jù)第三實施例的具有與實際呼吸量相對應(yīng)的長度的條、具有與對應(yīng)理想呼吸量相對應(yīng)的長度的條以及位于未來理想呼吸量處的引導(dǎo)指針的條形圖表;
圖14是示意性地圖示了根據(jù)本公開的第四實施例的呼吸功能測試系統(tǒng)的功能框的示例的框圖；
圖15是示意性地圖示了圖14中所圖示的呼吸功能測試系統(tǒng)的外觀的示例和可通信地耦合到該呼吸功能測試系統(tǒng)的脈沖波傳感器的示例的透視圖；以及
圖16是示意性地圖示了根據(jù)第三實施例的修改方式的具有與實際呼吸量相對應(yīng)的圓心角和面積的第一扇形圖、具有與理想呼吸量相對應(yīng)的圓心角和面積的第二扇形圖以及位于未來理想呼吸量處的引導(dǎo)指針的視圖。
【具體實施方式】
[0014]下文中將參照附圖來描述本公開的示例性實施例。在附圖中，利用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)識相同的對應(yīng)部件。
[0015]第一實施例
圖1示意性地圖示了根據(jù)本公開的第一實施例的呼吸功能測試系統(tǒng)I的功能框的示例，該呼吸功能測試系統(tǒng)I包括呼吸輔助設(shè)備。圖2示意性地圖示了根據(jù)第一實施例的呼吸功能測試系統(tǒng)I的外觀的示例。
[0016]呼吸功能測試系統(tǒng)I用于基于主體的實際呼吸模式(即，喘氣模式)來測試主體的呼吸功能。測試主體的呼吸模式例如是基于呼吸(即,測試主體的喘氣)的序列來定義的,更具體地，是基于測試主體的呼吸時間、呼吸長度、呼吸間隔和/或呼吸量來定義的。
[0017]具體地，參照圖1，呼吸功能測試系統(tǒng)I被實現(xiàn)在例如計算機(jī)設(shè)備(諸如個人計算機(jī))中。呼吸功能測試系統(tǒng)I包括時鐘單元3、輸入單元5、信息輸出單元7、控制器9和存儲器27。
[0018]時鐘單元3可通信地耦合到控制器9，并操作為周期性地或連續(xù)地將指示當(dāng)前時間的時間信號輸出到控制器9。
[0019]輸入單元5包括一個或多個輸入設(shè)備，諸如鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸面板和/或各種開關(guān)；輸入設(shè)備可通信地耦合到控制器9。輸入單元5允許用戶操作該一個或多個輸入設(shè)備以基于向其中的操作來錄入準(zhǔn)備好的各種信息項目，并將所錄入的各種信息項目發(fā)送到控制器9。
[0020]各種信息項目包括例如測試項目，諸如呼吸量測定法測試、動態(tài)過度充氣測試、FEV1/FVC (即，I秒中的用力呼氣量的比率(％))測試、動態(tài)肺順應(yīng)性測試等等。各種信息項目還包括指示測試主體的個人特性的主體信息，諸如與測試主體有關(guān)的種族、性別、年齡、身高、體重、疾病史、既往病歷等等。
[0021]信息輸出單兀7包括用于顯不圖像的顯不器7A、用于輸出聲音的揚聲器7B和用于產(chǎn)生振動運動的振動器7C。這些設(shè)備7A、7B和7C可通信地耦合到控制器9。因此，信息輸出單元7能夠基于從控制器9發(fā)送的信息來執(zhí)行使用顯示器7A對可視信息的輸出、使用揚聲器7B對可聽信息的輸出和使用振動器7C對振動信息的輸出。
[0022]控制器9被設(shè)計為例如微處理器，并可通信地耦合到存儲器27和呼吸量傳感器101。
[0023]控制器9操作為:
1.根據(jù)存儲器27中存儲的一個或多個程序、使用從時鐘設(shè)備3、輸入單元5和呼吸量傳感器101輸入的信息來執(zhí)行各種任務(wù)；以及
2.基于所執(zhí)行的任務(wù)、經(jīng)由信息輸出單兀7來執(zhí)行信息輸出操作。
[0024]在第一實施例中，由控制器9可執(zhí)行的任務(wù)包括稍后描述的呼吸模式確定任務(wù)和呼吸輔助任務(wù)。
[0025]呼吸量傳感器101操作為在針對主體每次呼吸的時間單位期間(即，針對主體的呼氣和吸氣操作的每個集合)測量被吸入到主體中和從主體呼出的空氣量。呼吸量傳感器101操作為將指示針對主體每次呼吸而測量的量(即，呼吸量)的呼吸信號輸出到控制器9。
[0026]通常，呼吸信號被設(shè)計為周期波信號，該周期波信號在主體的吸氣操作期間增大并在主體的呼氣操作期間減小。
[0027]例如，呼吸量傳感器101被設(shè)置在咬嘴105 (即，主體在嘴中托持的管狀構(gòu)件)中。呼吸量傳感器101在時間單位期間針對主體的每次呼吸(B卩，喘氣)測量流經(jīng)由主體(參見圖2中的附圖標(biāo)記103)的嘴所托持的咬嘴105的空氣量。