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具有语音检测的呼吸辅助系统

阅读：674发布：2020-05-13

专利汇可以提供具有语音检测的呼吸辅助系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种呼吸辅助系统(10)，包括∶换气器(12)，布置成在换气器和病人的气管中的气管造口术管(16)之间传送气流的呼吸管腔(14)，以及被配置为产生表示病人的声带振动的振动信号的传感器 (24)。所述系统被配置为响应病人的语音或试图的语言的振动信号中的检测来促进呼出的空气经由病人的上气道流动到大气。，下面是具有语音检测的呼吸辅助系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种被配置为与呼吸辅助系统相互作用的声音检测模块，该模块适合于：
提供表示病人的声带振动的振动信号，所述病人的换气是经由病人的气管中的气管造口术管通过所述呼吸辅助系统正在被维持的；
在病人的语音或试图的语音的振动信号中检测；以及
响应语音或试图的语音的振动信号中的检测，提供被配置为改变呼吸辅助系统的行为以便促进或改善语音的质量的控制信号，其中所述修改包括促进呼出的空气经由病人的上气道的流动。
2.根据权利要求1所述的声音检测模块，被配置为在语音或试图的语音的检测结束之后的预定周期内改变呼吸辅助系统的行为。
3.根据权利要求2所述的声音检测模块，其中所述预定周期是一秒的持续时间。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的声音检测模块，其中语音或试图的语音的检测发生在振动信号显示出这样一组特征中的一个或多个时，所述特征包括：
准周期的和非稳定的；以及
在可听频率范围内的。
5.根据权利要求4所述的声音检测模块，其中语音或试图的语音的检测发生在在连续时窗内可选择地在大约200毫秒的持续时间内所述振动信号显示出这样一组特征中的一个或多个时。
6.根据权利要求4和权利要求5之一所述的声音检测模块，其中语音或试图的语音的检测发生在在一间隔内可选择地大约500毫秒持续时间内所述振动信号显示所述一组特征中的一个或多个多次时。
7.根据权利要求1到6中的任一项所述的声音检测模块，包括被配置为产生表示病人的声带振动的振动信号的传感器。
8.根据权利要求7所述的声音检测模块，其中所述传感器包括与病人接触的接触振动传感器。
9.根据权利要求8所述的声音检测模块，其中所述传感器是从外部附连到病人的咽喉的喉头送话器。
10.根据权利要求8到9中的任一项所述的声音检测模块，其中所述传感器对不同于由病人产生的振动的可听噪声不敏感。
11.根据权利要求1到10中的任一项所述的声音检测模块，其中呼出的空气经由所述上气道的流动的促进是要到大气。
12.根据权利要求11所述的声音检测模块，其中所述促进包括关闭位于与气管造口术管连通的主阀门的出口和大气之间的阀门。

说明书全文

具有语音检测的呼吸辅助系统

[0001] 本申请是申请日为2013年8月22日、申请号为201380053619.2、发明名称为“具有语音检测的呼吸辅助系统”的发明专利申请的分案申请。

[0002] 交叉参照有关申请

[0003] 该申请要求2012年8月22日提交的澳大利亚临时申请号2012903613的权益，其公开内容以参考方式全部被并入于此。

技术领域

[0004] 本技术涉及呼吸失调的诊断、治疗和改善中的一个或多个。特别地，本技术涉及医疗设备，以及它们用于治疗呼吸失调。

背景技术

[0005] 呼吸失调

[0006] 身体的呼吸系统促进气体交换。鼻和嘴形成病人的气道的入口。

[0007] 气道包括一系列支管(branching tube)，这些支管随着它们进入肺越深而变得越窄、越短且越多。肺的主要功能是气体交换，允许氧气从空气运动到静脉血中并允许二氧化碳排出。气管分成左右主支气管，该主支气管进一步最终分成末端细支气管。支气管构成传送气道，并且不参加气体交换。气道的进一步分支(Further divisions)生成呼吸细支气管，并且最终生成肺泡。肺的有肺泡的区域是气体交换发生的区域，并称为呼吸区域。参见，West,Respiratory Physiology-the Essentials。

[0008] 一定范围的呼吸失调存在

[0009] 陈-施二氏呼吸(Cheyne-Stokes Respiration)(CSR)是病人的呼吸控制器的失调，其中存在盛衰(waxing and waning)换气的有节奏的交替的周期，致使动脉血的反复性的脱氧和再氧化。可能的是，由于反复性的缺氧CSR是有害的。在一些病人中，CSR与从睡眠反复性的唤醒有关，其致使严重的睡眠中断，增加了交感神经活动，并且增加了后负荷(afterload)。参见，美国专利6,532,959(Berthon-Jones)。

[0010] 肥胖换气过度综合征(OHS)被限定为在缺乏其他已知的用于换气不足的原因的情况下的严重的肥胖和唤醒慢性多碳酸血的综合。症状包括呼吸困难、早晨头痛和过度的白天困倦。

[0011] 慢性阻塞性肺病(COPD)包括一组具有共性的某些特征的下部气道疾病中的任一个。这些包括增加的空气运动阻力，扩展的呼吸的呼吸阶段，以及肺的正常弹性的损失。COPD的例子是肺气肿和慢性支气管炎。COPD由慢性烟草烟雾(一级风险因素)，职业性照射，空气污染和基因因素，引起。症状包括∶运动性呼吸困难，久咳嗽和生痰。

[0012] 神经肌肉疾病(NMD)是一广义的术语，其包括直接地经由内附肌病理或间接地经由神经病理削弱肌肉的机能的许多疾病和病痛。一些NMD病人的特征是进行性的肌肉损伤导致步行损失，轮椅-限制，吞咽困难，呼吸肌虚弱以及，最终，因呼吸衰竭而死。神经肌肉失调可分成快速进行性(rapidly progressive)和缓慢进行性的∶(i)快速进行性的失调:特征是肌肉损伤经过几个月恶化并导致在几年内死亡(例如，青少年时的肌萎缩性侧索硬化(ALS)和杜兴肌营养不良(DMD))；(ii)可变的或者缓慢进行性的失调∶特征是肌肉损伤经过几年恶化并且适度地降低预期寿命(例如，肢带，面肩胛臂和强直性肌营养不良)。在NMD中的呼吸衰竭的症状包括∶增加综合的虚弱,吞咽困难，运动性和静止性呼吸困难，疲劳，困倦，早晨头痛，和专心困难和情绪改变。

[0013] 胸腔壁失调是一组胸廓畸形，其导致呼吸肌和胸廓之间的低效的偶联。这些失调通常的特征是限制性缺陷和共有长期高碳酸血呼吸衰竭的可能。脊柱侧凸和/或脊柱后侧凸会引起严重的呼吸衰竭。呼吸衰竭的症状包括∶运动性呼吸困难，末梢区域浮肿，端坐呼吸，反复胸部感染，早晨头疼，疲劳，差的睡眠质量和食欲不振。

[0014] 治疗

[0015] 换气已经用来治疗CSR，OHS，COPD，MD和胸腔壁失调。

[0016] PAP设备

[0017] 用于换气的处于正压力下的空气典型地通过PAP设备或换气器(ventilator)例如电动吹风机被供给到病人的气道。吹风机的出口经由挠性的传送管道连接到病人的气道。

[0018] 气管造口术

[0019] 气管造口术是一种外科手术工序，其中颈前部上进行切口以便打开一气道到病人的气管中。通过由此产生的开口，气管造口术管被插入到病人的气管中以便允许他在没有利用他的上气道的情况下呼吸。

[0020] 用于这样的气管造口术(tracheostomy)管的PAP设备或换气器可通过在病人吸气时经由所述管给病人提供加压空气或其他的可呼吸气体以及通过允许呼出的空气在当病人呼气时经由所述管排出，来辅助病人。

[0021] 一个已知的适合于气管造口术病人的换气器是由ResMed制造的Elisée。

[0022] 语言困难

[0023] 当连接到带阀门的换气器时，例如在进行无袖口的气管造口术时，病人会试图说话。换气器的正常操作将通过允许呼出空气穿过气管造口术管而不是穿过声带所在之处的上气道削弱语音的质量。

[0024] 空气是经由气管造口术管呼出的会在换气时削弱(impair)病人的语音，因为呼出空气从流过病人的上气道转移开并且沿着他的声带。为了能使说话，通常要求声带之下(肺和声带之间)的压力在近似3hPa(百帕)的最小值以上。这在非作气管造口的人中典型地是通过使声带收缩同时(在吸气之后)在肺内部存在空气来实现的。所述压力然后将是穿过声带然后穿过嘴的空气的正常呼出的结果。然而，在作气管造口的病人上，大部分的呼出空气没有通过上气道，因为气管造口术管位于声带之下，空气穿过呼吸辅助系统的呼气阀比穿过上气道更容易。

[0025] 根据现有的解决方案，PEEP(Positive End-Expiratory Pressure(正端呼气压)通过PAP设备增加以使得大部分的呼出空气沿着上气道重定向。根据另一解决方案，止逆阀，例如Passy-Muir阀，沿着所述管道定位以使得用于所述呼出空气的仅可能的路线是经由上气道。

[0026] 法国专利申请号FR 2945217涉及一种用于气管造口术病人的说是促进病人的呼吸和语音的呼吸辅助设备。所述组件具有呼气电路，该呼气电路具有用于使由病人呼出的空气通过的出口，以及用于打开/关闭所述出口的阀门。当病人吸气时，阀门关闭出口，并且当病人呼气时，阀门打开所述出口。所述设备还设置有用于正控制(positive control)以便由病人起动用于在病人呼气时选择地使所述阀门运动到所述关闭位置的装置，以使得呼气经由上气道，即，当他希望说话时，或者到呼气是经由气管造口术管实现的状态，即当他不希望说话时。

[0027] 大部分的已知解决方案是不变的，即,它们在治疗期间保持恒定。虽然允许病人说话，但是它们与气管造口术的整个目的背道而驰。仅根据FR2945217的设备不是不变的，在于它提供给病人一由该病人起动的按钮。该起动由此要求来自病人的有意识的动作以及这样做的能力。这是有问题的，因为将受益于这样的特征的病人种类(例如神经肌肉病人)经常具有非常有限的能力来这样做。

发明内容

[0028] 本技术致力于提供医疗设备，该医疗设备用于诊断、改善、治疗或防止呼吸失调并具有改善的舒适性、成本、效力、容易使用和可制造性中的一个或多个。

[0029] 本技术特别地涉及一呼吸辅助系统和方法，其检测经历换气的作气管造口的病人正在说话或试图说话，响应于此，呼吸辅助系统改变它的行为以便促进或改善病人的语音的质量。

[0030] 优选地，本技术包括传感器，例如检测声带的振动的喉头送话器，和一模块，其将该振动信号转换为语音信号例如布尔信号，指示是否病人正在说话或试图说话。该语音信号可由呼吸辅助系统使用以有条件地改变它的行为以便促进或改善病人的语音的质量。优选地，行为改变采取促进呼出的空气经由病人的上气道流动到大气的形式，从而至少部分地抑制呼出的空气经由气管造口术管向上游流动。至少相当大部分的呼出空气因此经由病人的上气道，特别地通过他的声带，流动，以促进或改善病人的语音的质量。

[0031] 一旦病人使呼吸辅助系统，特别地传感器，根据本技术安装好，不再需要来自病人的干涉以便清晰地说话。特别地，本技术可改善一类病人的语音的质量，包括不能积极地与系统相互作用，例如通过按下按钮的那些病人。由使用本技术引起的语音是更清晰由此增加了病人的生活质量而不需要通过病人的行为的任何修改。

[0032] 本技术的一个方面涉及低于声带大约3hPa的最低压力的提供。

[0033] 根据本技术的一个方面，公开了一种呼吸辅助系统，包括∶换气器，布置成在换气器和病人的气管中的气管造口术管之间传送气流的呼吸管腔，以及被配置为产生表示病人的声带振动的振动信号的传感器，其中所述系统被配置为响应于由病人在语音或试图的语音的振动信号中的检测来促动呼出的空气经由病人的上气道流动到大气。

[0034] 根据本技术的一个方面，公开了一种被配置为与呼吸辅助系统相互作用的声音检测模块，该模块适合于：提供表示病人的声带振动的振动信号，所述病人的换气正在通过呼吸辅助系统经由病人的气管中的气管造口术管正在维持；检测通过病人的振动信号语音或试图的语音；以及响应语音或试图语音的振动信号中的检测量，改变呼吸辅助系统的行为以便促进或改善语音的质量。

[0035] 根据本技术的一个方面，公开了一种促进或改善作气管造口的病人的语音的质量的方法，所述方法包括：经由病人的气管中气管造口术管维持病人的换气，检测病人的语音或试图的语音，以及响应于病人的语音或试图的语音的检测来促进呼出的空气经由病人的上气道流动到大气。

[0036] 另外和/或替代的方面涉及∶

[0037] 1.一种呼吸帮助系统，包括∶换气器，用于在换气器和病人的气管之间连通的气管造口术管，以及用于监视声带振动的传感器，其中所述系统适合于响应指示语音的振动的检测来至少部分地抑制排出的空气经由所述管的流动。

[0038] 2.根据方面1的系统，包括与所述管连通的阀门，所述排出的空气经由所述阀门流动，以及排出的空气经由所述管的流动的至少部分地抑制包括至少部分地关闭所述阀门。

[0039] 3.根据方面1或2的系统，适合于促使换气器施加正压力在所述管处以至少有助于排出的空气经由所述管的流动的至少部分的抑制。

[0040] 4.根据前述方面中的任一个的系统，其中所述传感器包括接触振动传感器。

[0041] 5.根据前述方面的任一个的系统，其中所述传感器是优选地从外部附连到病人的咽喉的喉头送话器。

[0042] 6.根据方面4或5的系统，其中传感器是仅对由与传感器接触的病人产生的振动敏感。

[0043] 7.根据前述方面中的任一个的系统，适合于在表示语音的声带振动的检测停止之后释放对流动的至少部分抑制。

[0044] 8.根据方面7的系统，其中在从指示语音的声带振动的上次检测经过给定时间周期之后发生所述释放。

[0045] 9.根据方面8的系统，其中给定的时间周期是1秒。

[0046] 10.根据前述方面中的任一个的系统，包括用于从所述传感器接收监视信号的装置，以及其中指示语音的振动的检测是通过所述装置确定的。

[0047] 11.根据方面10的系统，其中通过所述装置检测指示语音的振动是根据在100Hz到3kHz的范围内的振动。

[0048] 12.根据方面10或11的系统，其中通过所述装置检测指示语音的振动是根据检测到的存在于至少200毫秒的时窗中的振动。

[0049] 13.根据方面10或11的系统，其中通过所述装置检测指示语音的振动是根据在500毫秒内发生2到3次的振动。

[0050] 14.根据方面2的系统，适合于维持病人的吸气和呼气呼吸循环，其中至少在吸气循环结束期间，所述阀门被关闭。

[0051] 15.根据方面14的系统，其中在后来的呼气循环的开始时的给定时窗期间，所述阀门仍被关闭。

[0052] 16.用于与呼吸辅助系统相互作用的声音检测模块，所述模块适合于：接收病人的声带振动的监视信号，从该监视信号检测指示语音的振动，以及响应指示语音的振动的检测发送第一通讯到呼吸辅助系统。

[0053] 17.根据方面16的声音检测模块，适合于在停止检测指示语音的振动之后，发送第二通讯到呼吸辅助系统。

[0054] 18.根据方面17的声音检测模块，其中第二通讯是在从指示语音的声带振动的上次检测已经经过预定时间周期之后被发送的。

[0055] 19.根据方面18的声音检测模块，其中给定的时间周期是1秒。

[0056] 20.根据方面16到19中的任一个的声音检测模块，其中指示语音的振动的检测是根据在100Hz到3kHz的范围内的振动。

[0057] 21.根据方面16到20中的任一个的声音检测模块，其中指示语音的振动的检测是根据检测到的存在于至少200毫秒的时窗中的振动。

[0058] 22.根据方面16到20的任一个的声音检测模块，其中指示语音的振动的检测是根据在500毫秒内发生2到3次的振动。

[0059] 23.一种用于与以下进行相互作用的指令模块∶监视病人的声音检测模块；包括气管造口术管和呼气阀的类型的呼吸辅助系统，从所述病人经由所述管呼出的空气可通过所述呼气阀排出，所述指令模块适合于∶截取在所述系统中朝向所述阀门传送的指令，从声音检测模块接收信号，以及即使截取指令在给定信号是打开指令时或在其之前，如果接收指示语音的给定信号，则发送关闭指令到所述阀门。

[0060] 24.一种用于与以下进行相互作用的指令模块∶监视病人的声音检测模块，包括气管造口术管的呼吸辅助系统，所述指令模块适合于∶截取系统中针对影响经由所述管的流动的指令，从声音检测模块接收信号，以及响应指示语音的给定信号，至少部分地抑制从所述病人经由所述管排出的空气的流动，即使截取到的指令在给定信号要不同地影响所述流动时或在其之前。

[0061] 当然，部分的所述方面和/或权利要求可形成本技术的子方面。而且，权利要求、子方面和/或方面中的各个可以各种方式结合并且还构成本技术的另外的方面或子方面。

[0062] 本技术的其他特征从考虑包含在以下详细说明书、摘要、附图和权利要求中的信息将是显而易见的。

附图说明

[0063] 本技术通过例子而不是通过限制示出在附图中的图中，在附图中，相同的附图标记表示相似的元件，包括：

[0064] 图1示出根据本技术的一个形式的呼吸辅助系统的一般的部件；

[0065] 图2示出包括鼻腔和口腔、喉、声襞(声带)、食管、气管、支气管、肺、肺泡囊、心脏和膈膜的人呼吸系统的总视图；

[0066] 图3示出包括鼻腔、鼻骨、鼻外侧软骨、鼻翼大软骨、鼻孔、上嘴唇、下嘴唇、喉、硬腭、软腭、口咽、舌、会厌、声襞、食管和气管的人上气道的详细视图；

[0067] 图4a示出如用于根据本技术的一个形式的例如图1中的呼吸辅助系统的PAP设备；

[0068] 图5a更详细地示出根据本技术的一个实施例的例如在图1中的呼吸辅助系统；

[0069] 图5b更详细地示出根据本技术的另一个实施例的例如在图1中的呼吸辅助系统；

[0070] 图5c更详细地示出根据本技术的又一个实施例的例如在图1中的呼吸辅助系统；

[0071] 图5d更详细地示出根据本技术的又一进一步的实施例的例如在图1中的呼吸辅助系统；

[0072] 图6是示出例如在图1中的呼吸辅助系统的操作方法的流程图。

具体实施方式

[0073] 本技术的例子的详细描述

[0074] 在进一步详细描述本技术之前，要理解到，本技术不限于在此所述的特定例子，其可变化。还要理解到，在该公开内容中采用的术语是为了仅描述在此描述的特定例子的目的的目的，而不是用来进行限制。

[0075] 呼吸辅助系统

[0076] 在一个形式中，本技术包括用于治疗呼吸失调的呼吸辅助系统10。呼吸辅助系统10包括换气器12，用于经由连接到插入病人5的气管中的气管造口术管16的呼吸管或管腔
14将加压空气或其他可呼吸气体供给到作气管造口的病人5。换气器12被配置为通过经由气管造口术管16促进上游和下游空气流与病人5的呼吸循环的相应呼气和吸气部分同步来维持病人5的换气。

[0077] 声音检测模块20包括传感器24，其被配置为产生表示在病人5的声带中的振动的振动信号。声音检测模块20可选择地包括语音检测器21和可选择地包括滤波器23。语音检测器21检测在通过滤波器23可选择的带通滤波以限制振动信号到可听频率范围之后，在产生的振动信号中的语音或试图的语音，接着声音检测模块20促使换气器12有条件地改变它的行为以便促进或改善病人语音的质量。

[0078] 传感器24可以是接触振动传感器。在一个这样的实施方式中，传感器24是从外部附连到病人5的咽喉的喉头送话器。传感器24可以被制造为除了由与传感器24接触的病人5产生的振动之外对任何可听噪声不敏感。

[0079] 呼吸辅助系统10因此可被看到将由示出病人5的声带的振动的传感器24产生的振动信号转换为指示是否病人在说话或试图说话的语言信号。语言信号促使换气器12有条件地改变它的行为以便促进或改善病人语音的质量。这样的呼吸辅助系统10会不需要病人5与系统10积极地相互作用以便易理解地说话，由此允许换气器12具有调节到病人的呼吸需要的安全/非永久性行为或操作方式。在呼吸辅助系统10的一些实施例中，声音检测模块20可以是呼吸辅助系统10的一部分。在其他的实施例中，声音检测模块20可起到单独模块的作用，不形成呼吸辅助系统10的一部分而是被配置为与呼吸辅助系统10相互作用或与类似于系统10的系统相互作用。

[0080] 可用作根据本技术的一个方面的换气器12的PAP设备4000包括机械和气动部件4100和电气部件4200。PAP设备优选地具有外部壳体4010，优选地形成两个部分，外部壳体
4010的上部4012，和外部壳体4010的下部4014。在替代的形式中，外部壳体4010可包括一个或多个面板4015。优选地，PAP设备4000包括支撑PAP设备4000的一个或多个内部部件的底架4016。在一个形式中，气动块4020由底架4016支撑，或者形成为该底架4016的一部分。PAP设备4000可包括把手4018。

[0081] PAP设备4000的气动路径优选地包括进口空气过滤器4112，进口消声器4122，可控制的能够在正压力下供给空气的压力设备4140(优选地吹风机4142)，和出口消声器4124。优选的气动块4020包括位于外部壳体4010内的一部分气动路径。

[0082] 电气部件4200可安装在单个印刷电路板组件(PCBA)4202上，该印刷电路板组件包括电力电源4210和一个或多个输入设备4220。在代替的形式中，PAP设备4000可包括超过一个PCBA 4202。

[0083] 图6是示出根据本技术的一个形式的呼吸辅助系统10的操作的方法600的流程图。该方法600为连续循环的形式。

[0084] 在步骤610中，声音检测模块20确定是否病人说话或试图说话。如果没有语音或试图的语音被声音检测模块20检测到(在步骤610处为“N”)，在步骤620处的换气器12以传统的方式确定是否病人5在呼吸循环的呼气部分内。如果是这样(在步骤620处为“Y”)，换气器12经由气管造口术管16促进呼气(上游气流)(步骤630)。否则，即，如果病人5被确定在呼吸循环的吸气部分内(在步骤620处为“N”)，换气器12经由气管造口术管16促进吸气(下游的气流)(步骤640)。在两个步骤630和640之后，方法600回到步骤610。

[0085] 在通过声音检测模块20肯定检测到语音或试图的语音时(在步骤610处为“Y”)，声音检测模块20可经由无线的或有线的主要信道26发出第一指令促使呼吸辅助系统10改变它的行为以便促进或改善病人语音的质量。在一个实施方式中，这可通过经由病人5的上气道促进呼气(步骤650)，例如通过增加流过气管造口术管16的阻力，得以实现。这具有经由气管造口术管16至少部分地抑制呼出空气的上游流动的作用。至少相当部分的呼出空气因此经由病人5的上气道，特别地通过他的声带，流动，以促进或改善病人语音的质量。在步骤650之后，方法600回到步骤610。

[0086] 一旦语音或试图的语音不再被检测到(在步骤610处为“N”)，或在预定时段没有被检测到，如果换气器12确定病人5仍在呼吸循环的呼气部分内(在步骤620处为“Y”)，声音检测模块20可经由主要信道26发送第二指令促使换气器12经由气管造口术管16停止呼出空气的上游流动的至少局部抑制，而是经由气管造口术管16促进呼气(上游流动)(步骤630)。否则，即，如果病人5被确定在新的呼吸循环的吸气部分内(在步骤620处为“N”)，第二指令促使换气器12以经由气管造口术管16促进吸气(下游流动)(步骤640)。

[0087] 根据呼吸辅助系统10的操作，如例如在方法600中，由传感器24产生的振动信号可选择地滤波然后被声音检测模块20分析以确定是否振动信号指示语音或语音企图。指示语音的振动信号可显示出以下特征中的一个或多个：

[0088] ·准周期的(有时称为准谐波的(quasi-harmonic))，表示实际上在显微镜下是周期性的但不必宏观地为周期性的的波形，即这样的波形，其中任何一个周期实际上与它的相邻周期是相同的但是在频谱上与周期的不同比在时间上远得多(以典型的音素的标度)，以及非稳定的(表示准周期的信号在时间上受到限制)，对应于发声的语音(例如发声的音素例如元音)。

[0089] ·基本上在一定范围的可听频率内(例如，大约70Hz到大约3kHz)，其中优选地在声带中的振动具有典型地在大约80Hz和大约300Hz之间的基本频率。

[0090] 为了被认为指示语音，振动信号可被检测为在一个实施方式中持续时间大约200毫秒的单个连续时窗范围内和/或在比该连续时窗的持续时间更长的间隔内的多个(例如两个到三个)时间内具有一个或多个上述特征。在一个实施方式中，间隔是大约500毫秒。另外或替代地，语音检测可利用以传统的线性预测编码确定的发声/不发声的阈值得以实现。语音检测还可利用例如在传统的移动电话技术中使用的声音活动检测技术得以实现。

[0091] 指示语音或试图语音的语音信号可总是在检测到语音时这样产生，例如根据上述标准，并且还可选择地在语音的检测结束之后的预定周期Tg内，例如根据上述标准，特别地将暂停考虑进去，以及正常的语音的不发声部分。在其他时间，指示没有语音或试图语音的语言信号可被产生。周期Tg可通过系统10的用户是可配置的，或者可设置为固定值，在一个实施方式中等于一秒。

[0092] 图5a和5b示出例如在图1中的呼吸辅助系统10的两个实施例。缺乏任何检测的语音，呼吸辅助系统10适合于借助于可在打开和关闭或基本上关闭状态之间促动的阀门18维持病人5的换气与呼吸循环的呼气和吸气部分同步，以便促进分别如上所述的空气在气管造口术管16中的上游和下游的流动。在变化中，阀门18可被现有的通风器替代。所述阀门18可位于呼吸辅助系统10中的各个位置，优选地在与气管造口术管16或到和来自于所述气管造口术管16的气流路径连通的位置。在图5a的实施例中，阀门18气流路径中被布置在呼吸管腔14上和/或与呼吸管腔14连通。在图5b的实施例中，阀门18被布置在换气器12上和/或与换气器12连通，例如通过与换气器12共同定位。

[0093] 在图5a和5b中，声音检测模块20设置有与传感器24连通的控制或基本单元22。控制单元22可包括如在图1中示出的声音检测模块20的滤波器23和语音检测器21。

[0094] 如上所述的关于方法600，换气器12被配置为通过在每个呼吸循环(步骤640)的吸气部分期间经由呼吸管腔14促进加压的空气向下游流动到气管造口术管16而经由气管造口术管16来维持病人5的换气。为了实现此，换气器12促使阀门18朝向它的关闭或基本上关闭的状态以密封或基本上密封所述呼吸管腔14以使得所有的或基本上所有的下游空气流过气管造口术管16。在每个呼吸循环的呼气部分期间，没有语音或试图的语音的任何检出，换气器12促使阀门18朝向它的打开状态以便促进呼出的空气从呼气病人5向上游流动经由气管造口术管16、呼吸管腔14和阀18到大气(步骤630)。

[0095] 如果语音或试图的语音被声音检测模块20检测到，那么换气器12促使阀门18朝向它的关闭或基本上关闭的状态以密封或基本上密封呼吸管腔14以使得至少相当部分的上游气流经由病人5的上气道被定向到大气，以促进或改善病人语音的质量(步骤650)。

[0096] 促使阀门18朝向它的打开或关闭的状态的指令的传送可经由在换气器12和阀门18之间的二级无线的或有线的信道28发生。二级信道28被示出在图5a的实施例中，其中所述阀门18被定位在呼吸管腔14上和/或与呼吸管腔14连通，但是在图5b的实施例中没有示出(虽然它仍可存在)，其中阀门18位于换气器12上和/或与换气器12连通。

[0097] 主要信道26在图5a和5b中被示出为通向换气器12。然而，主要信道26可从声音检测模块20通向系统10的任何其他的部分或者意味着与系统10相连，其可适于控制呼吸辅助系统10的各个部分之间的例如如上所述的在换气器12和阀门18的相互作用。

[0098] 图5c示出包含指令模块30的呼吸辅助系统10的进一步的实施例。指令模块可替代地起到单独的模块的作用，所述单独的模块不是呼吸辅助系统10的一部分而是被配置为与呼吸辅助系统10或与类似于呼吸辅助系统10的系统相互作用。在图5c的实施例中的指令模块30位于二级信道28上/中，将它分成分别通向换气器12和阀门18的第一和第二段部32,34。在图5c的实施例中的主要信道26能使在声音检测模块20和指令模块30之间而不是在声音检测模块20和换气器12之间的通信，由此将指令模块30定位为声音检测模块20、换气器
12和阀门18之间的网络集线器或交叉点。

[0099] 在图5c的实施例的操作中，从换气器12朝向阀门18沿着二级信道28的第一段部32传送的指令可在指令模块30处被截取，所述指令模块还被配置为接收通过主要信道26抵达的语音信号，该语音信号指示是否语音或语音企图已经被声音检测模块20检测到。如果经由主要信道26抵达指令模块30的语音信号指示病人5不试图说话，那么来自换气器12以促使阀门18朝向它的打开状态(如在步骤630处)的指令已经被截取，那么指令模块30将通过二级信道28的第二段部34把该截取的指令(或等同效果的指令)向前传送到阀门18以使得从病人5呼出的气流将经由气管造口术管16继续变得更为方便。如果经由主要信道26抵达指令模块30的语音信号指示病人5正在说话或试图说话，以及促使阀门18朝向它的打开状态的指令已经被截取，那么以下可发生。指令模块30可经由二级信道28的第二段部34给阀门18传送一不同于截取到的指令的指令。传送的指令的作用是要促使阀门18朝向它的关闭状态以部分地抑制呼出的空气经由气管造口术管16向上游流动，其致使相当大的部分的呼出空气经由病人5的上气道，特别地通过他的声带，流向大气，以促进或改善病人的语音的质量。

[0100] 在图5d中示出的仍进一步的实施例中，系统10设置有位于阀门18的出口和大气之间的二级阀门36。在一变化中，二级阀门36可由现有的通风器替代。在图5d的实施例中的主要信道26然后可能使在控制单元22和二级阀门36之间的通信。在图5d的实施例的操作中，在声音检测模块20检测到语音或试图的语音时，经由主要信道26由控制单元22发送的并且抵达二级阀门36的语音信号指示二级阀门36关闭或密封阀门18的出口(步骤650)。结果，如果后来的或上述的经由二级信道28由换气器12发送的指令促使阀门18朝向它的打开状态以便允许呼出的空气经由气管造口术管16排出到大气(步骤640)，然后由于通过二级阀门36使阀门18密封，呼出的空气经由气管造口术管16向上游流动被至少部分地抑制。这使得至少相当大部分的呼出空气经由病人5的上气道流动，特别地通过他的声带，以促进或改善病人的语音的质量。

[0101] 包括二级阀门36的声音检测模块20，如图5d的实施例所示的，作为传统的呼吸辅助系统的升级或改型是特别地有利的，其使用传统的呼吸辅助系统促进或改善了作气管造口的病人的语音的质量。

[0102] 术语表

[0103] 为了本技术公开的目的，在本技术的某些形式中，一个或多个以下限定可被施加。在本技术的其他形式中，替代的限定可被施加。

[0104] 大体上

[0105] 空气∶在本技术的某些形式中，供给到病人的空气可以是大气空气，以及在本技术的其他形式中，大气空气可补充有氧气。

[0106] PAP设备的方面

[0107] 空气环路∶管道或管构造和布置成在使用中输送一定量的空气或可呼吸气体在PAP设备和病人接口之间。特别地，空气环路可与气动块的出口和病人接口流体连接。空气环路可称为空气输送管。在某些情况下，会存在单独的环路分支(limb)用于吸气和呼气。在其它情况下，单个分支被使用。

[0108] 吹风机或流动发生器∶以环境压力以上的压力输送空气流的设备。

[0109] 控制器∶基于一输入量调节输出量的设备，或设备的一部分。例如，控制器的一个形式具有一处于控制下的变量-该控制变量-构成所述设备的输入量。所述设备的输出量是控制变量的电流值的函数，以及用于所述变量的给定值。伺服-换气器可包括一控制器，其具有作为输入量的换气，作为给定值的目标换气，和作为输出量的压力维持水平。其他形式的输入量可以是氧饱和度(SaO2)，二氧化碳分压(PCO2)，运动，来自照片体积描记图的信号以及峰值流中的一个或多个。控制器的给定值可以是固定的、可变的或了解到的中的一个或多个。例如，在换气器中的给定值可以是病人的测量的换气的长期平均值。另一换气器可具有随时间变化的换气给定值。压力控制器可被配置为控制吹风机或泵以便以特定压力输送空气。

[0110] 治疗∶在本文中的治疗可以是正压治疗，氧气治疗，二氧化碳治疗，死角的控制以及药物的管理中的一个或多个。

[0111] 正气道压力(PAP)设备∶一用于以正压力提供一定量的空气到病人的气道的设备。

[0112] 呼吸循环的方面

[0113] 努力(呼吸)∶优选地，呼吸努力据说是由试图呼吸的自发呼吸的人进行的工作。

[0114] 呼吸循环的吐气(呼气)部分：从吐气流的开始到吸气流的开始的周期。

[0115] 呼吸循环的吸气(吸入)部分∶优选地，从吸气流的开始到吐气流的开始的周期将被认为是呼吸循环的吸气部分。

[0116] 正端-呼气压(PEEP)∶存在于呼气结束时在肺中的高于大气的压力。

[0117] 呼吸流，气流，病人气流，呼吸气流()∶这些同义词的术语可被理解为指的是呼吸气流的PAP设备的估计，与“真实的呼吸流”或“真实的呼吸气流”相反，其是由病人经历的通常以每分钟若干升表示的实际的呼吸流。

[0118] 换气量(通气量(Vent))∶由病人的呼吸系统交换的的总量的测量值，包括，每单位时间的吸气和吐气流。当表示为每分钟的体积时，该量经常被称为“每分钟换气量”。每分钟换气量有时仅简单地给出为体积，理解为每分钟的体积。

[0119] PAP设备参数

[0120] 流量∶每单位时间输送的空气的瞬时体积(或质量)。尽管流量和换气量具有每单位时间相同的体积尺寸或质量，但是流量是在更短的时间周期内测量的。用于病人的呼吸循环的吸气部分的流动名义上为正的，因此用于病人的呼吸循环的吐气部分为负的。在某些情况下，流量的参考值将是标量的参考值，即仅具有大小的量。在其它情况下，流量的参考值将是矢量的参考值，即具有大小和方向的量。流量将给定标记Q。总流量，Qt，是离开PAP设备的空气的流量。出口流量，Qv，是离开出口以允许呼出气体的冲出的空气的流量。泄漏流量,Ql，是无意从病人接口系统泄露的流量。呼吸流量，Qr，是接收在病人的呼吸系统中的空气的流量。

[0121] 压力∶每单位面积的力。压力可以以一定范围的单位进行计算，包括cmH2O,g-f/cm2，百帕。1cmH2O等于1g-f/cm2并且近似是0.98百帕。在该说明书中，除非另有说明，压力以cmH2O的单位给出。

[0122] 用于换气器的术语

[0123] EPAP(或EEP)∶基准压力，在所述呼吸内变化的压力被增加到该基准压力以产生希望的换气器将试图以给定时间实现的时标压力(maskpressure)。

[0124] IPAP∶换气器将在所述呼吸的吸气部分期间试图实现的希望的时标压力。

[0125] 压力维持(Pressure support)∶指示在换气器吸气期间压力增加超过在换气器呼气期间的压力增加的数字，通常意味着在吸气期间的最大值和呼气期间的最小值之间的压差(例如，PS＝IPAP-EPAP)。在一些环境中，压力维持意味着换气器旨在实现的差，而不是它实际上所实现的。

[0126] 伺服-换气器∶测量病人换气量的换气器具有目标换气量，并且调节压力维持的水平以将病人换气量带向目标换气量。

[0127] 换气器∶提供压力维持到病人以执行一些或所有的呼吸工作的机械设备。

[0128] 呼吸系统的剖析

[0129] 膈膜∶一片延伸穿过肋骨架的底部的肌肉。膈膜将包含心、肺和肋的胸腔与腹腔分开。由于膈膜收缩时，胸腔的体积增加并且空气被吸入到肺中。

[0130] 喉∶喉，或喉头罩住声襞并且将咽的下部(咽下部)与气管连接。

[0131] 肺∶人类的呼吸器官。肺的传送区域包含气管，支气管，细支气管和末端细支气管。呼吸区域包含呼吸细支气管，肺泡管和肺泡。

[0132] 鼻腔∶鼻腔(或鼻前庭)是在脸的中间的鼻子上方和后方的大的充满空气的空间。鼻腔被称为鼻中隔的直尾翅分成两个。鼻腔的一侧上的是称为鼻甲或鼻甲骨的三个横向长出物。到鼻腔的前部的是鼻子，然而背面经由内鼻孔混合成鼻咽。

[0133] 咽∶咽喉的紧挨着位于鼻腔下方(之下)并且在食管和喉上方的部分。咽传统地被分成三个部分∶鼻咽(上咽头)(咽的鼻部)，口咽(中咽(mesopharynx))(咽的口部)，咽喉(咽下部)。

[0134] 其他评论

[0136] 除非上下文清楚地另有口述并且其中一定范围的值被提供，理解到，在所述范围的上下限之间的每个居中值，到下限的单位的十分之一，并且在所陈述的范围中的任何其他的陈述值或居中值包含在本技术内。这些居中范围的上下限，其可独立地包括在居中范围中，也被包含在本技术中，以任何明确排除的极限在所陈述的范围中为条件。在此所陈述的范围包括所述极限的一个或两个，排除这些包括的极限的任一或两者的范围也包括在该技术中。

[0137] 此外，一个或一些值在此被陈述为实施为本技术的一部分，理解到，这样的值可以是近似的，除非另有说明，这样的值可被用到任何合适的有效位数达到这样的程度以使得实际的技术实施方式会允许或要求它。

[0138] 除非另有限定，在此使用的所有的技术和科学术语具有与本领域内的普通技术人员通常所理解的相同的意义。虽然类似于或等同于在此描述的那些的任何方法和材料还可用于本技术的实践或试验中，但是有限的示例性方法和材料在此被描述。

[0139] 当特定的材料被确定为优选地用来构造一部件，明显的具有相似的特性的替代材料可用作替代品。此外，除非相反地规定，在此描述的任何和所有的部件被理解为能够制造，因而，可一起或单独制造。

[0140] 必须注意到，如在此和在所附权利要求中使用的，单数形式"a"，"an"，和"the"包括它们的复数等同物，除非上下文另有清楚地限定。

[0141] 在此提到的所有的公布内容以援引方式并入以公开和描述是这些公布内容的主题的方法和/或材料。在此论述的公布内容在本申请的提交日期之前仅提供用于它们的公开内容。在此没有什么要被理解为承认本技术根据现有发明创造不享有在这样的公布之前的权利。进一步地，所提供的公布日可不同于实际的公布日，其会需要独立确认。

[0142] 此外，在解释公开内容时，所有的术语应当以最宽泛的合理方式被解释为上下文一致。特别地，术语"comprises"和"comprising"应当被解释为以非排除的方式参照元件，部件，或步骤，指示所述参考元件，部件或步骤可被提供，或利用，或者与其他未明确地参照的元件，部件，或步骤结合。

[0143] 在详细的说明书中使用的主题标题被包括仅用于读者容易参考并应当被用来限制在本公开内容或权利要求中发现的主题。本题标题不应当用于解释权利要求或权利要求限制内容的范围。

[0144] 虽然在此的技术已经参照特定实施例进行了描述，但是要理解到，这些实施例仅示出本技术的原理和应用。在有些情况下，术语和标记可暗含不要求实施该技术的细节。例如，虽然术语"第一"和"第二"可被使用，但是除非另作说明，它们不用来指示任何次序而是可用来区分不同的元件。此外，虽然在该方法中的工艺步骤可以一次序描述或示出，但是这样的次序不是所要求的。本领域内的技术人员将认识到，这样的次序可被改变和/或它的方面可一致地或者甚至同步地实施。

[0145] 因此要理解到，可对示出的实施例进行许多修改以及其他的配置可被设计而没有背离本技术的精神和范围。

[0146] 附图标记列表

[0147] 10 呼吸辅助系统

[0148] 12 换气器

[0149] 14 呼吸管腔

[0150] 16 气管造口术管

[0151] 18 阀门

[0152] 20 声音检测模块

[0153] 21 语音检测器

[0154] 22 控制单元

[0155] 23 滤波器

[0156] 24 传感器

[0157] 26 主要信道

[0158] 28 二级信道

[0159] 30 指令模块

[0160] 32 第一段部

[0161] 34 第二段部

[0162] 36 二级阀门

[0163] 600 方法

[0164] 610 步骤

[0165] 620 步骤

[0166] 630 步骤

[0167] 640 步骤

[0168] 650 步骤

[0169] 4000 正气道压力设备

[0170] 4010 外部壳体

[0171] 4012 上部部分

[0172] 4014 部分

[0173] 4015 面板

[0174] 4016 底架

[0175] 4018 把手

[0176] 4020 气动块

[0177] 4100 气动部件

[0178] 4112 进口空气过滤器

[0179] 4122 进口消声器

[0180] 4124 出口消声器

[0181] 4140 可控制的压力设备

[0182] 4142 吹风机

[0183] 4200 电气部件

[0184] 4202 印刷电路板组件

[0185] 4210 电力电源

[0186] 4220 输入设备

标题	发布/更新时间	阅读量
一种具有呼吸灯的音箱系统	2020-05-13	524
呼吸道声音分析和成像系统	2020-05-14	753
构音障碍康复用呼吸训练器	2020-05-12	402
构音障碍康复用双模呼吸训练器	2020-05-13	268
带有语音传输特征部的呼吸器面罩	2020-05-14	268
一种用于呼吸面罩的声音传感器	2020-05-14	63
具有语音检测的呼吸辅助系统	2020-05-13	674
一种屏幕音乐呼吸灯	2020-05-11	620
语音识别呼吸囊供氧系统	2020-05-12	582
消音装置及应用该消音装置的呼吸机	2020-05-12	910

具有语音检测的呼吸辅助系统

具有语音检测的呼吸辅助系统

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

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