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具有头部位置控制的 正压通气系统

阅读：540发布：2020-05-12

专利汇可以提供具有头部位置控制的正压通气系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种具有安装在头部上的系带组件的正压通气（PAP）系统，该正压通气系统具有壳体和位于壳体内或被固定在壳体上的头部位置传感器，该头部位置传感器检测患者头部的位置，并将该头部位置信息传送到系统的控制器，该控制器可配置在具有位置传感器的壳体或第二壳体内。控制器至少部分基于由头部位置传感器提供的头部位置信息而改变压力源例如旋转压缩机的输出压力。在一优选实施例中，该位置传感器为加速度计。，下面是具有头部位置控制的正压通气系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种正压通气系统，包括：
a.壳体，其具有构造成接纳所述正压通气系统的一个或多个构件的内部；
b.压力源构件，其具有可控的驱动马达并且构造成向患者的呼吸道通路提供可呼吸气体；
c.头部位置传感器，其构造成装设在患者头顶上，构造成感测患者头部的位置，并且发出代表感测出的患者头部位置的头部位置信号；和
d.控制器构件，其构造成接收来自所述位置传感器的头部位置信号，构造成确定用于感测出的患者头部位置的合适的压力源输出压力，以及构造成响应于感测出的头部位置信号而生成代表所述合适的压力源输出压力的控制信号，且构造成向所述压力源的所述可控马达驱动装置发送所生成的控制信号以响应于所述控制信号来控制所述压力源的输出压力，从而提供用于感测出的头部位置的合适的压力源输出压力，
其中，所述控制器构件具有代表合适的压力源构件输出压力与头部位置信号之间的关系的算法，所述控制器构件构造成根据所述算法确定对应于感测出的头部位置信号的合适的压力源构件输出压力，其中，所述算法限定一曲线，其中压力源构件输出压力的变化率对于与仰卧位置成介于30°和60°之间的角度的头部位置最大。
2.根据权利要求1所述的正压通气系统，包括具有构造成将所述壳体固定在患者头部上的至少一个束带的系带组件。
3.根据权利要求2所述的正压通气系统，其中，所述位置传感器被固定在所述壳体内或所述壳体上。
4.根据权利要求1所述的正压通气系统，其中，所述控制器构件构造成确定用于至少两个感测出的患者头部位置的合适的压力源输出压力。
5.根据权利要求1所述的正压通气系统，其中，所述压力源构件被固定在所述壳体内。
6.根据权利要求4所述的正压通气系统，其中，所述控制器构件构造成允许由保健医生设定用于所述至少两个患者头部位置的其中一个位置的合适的压力源构件输出压力。
7.根据权利要求1所述的正压通气系统，其中，所述算法限定了阶跃曲线。
8.根据权利要求1所述的正压通气系统，包括构造成密封地接合患者的鼻子或口部或两者并接收所述压力源输出的面罩。
9.根据权利要求8所述的正压通气系统，包括将所述面罩连接到所述压力源构件的排出口的输送管。
10.根据权利要求1所述的正压通气系统，其中，所述控制器构件构造成在所述位置传感器感测出患者头部处于仰卧位置时生成用于第一合适的压力源构件输出压力的控制信号。
11.根据权利要求1所述的正压通气系统，其中，第一合适的压力源构件输出压力大于第二合适的压力源构件输出压力。
12.根据权利要求1所述的正压通气系统，其中，所述压力源构件为旋转压缩机。
13.根据权利要求1所述的正压通气系统，包括用于所述压力源构件马达驱动装置的电源构件。
14.根据权利要求13所述的正压通气系统，其中，所述电源构件为电池。
15.根据权利要求13所述的正压通气系统，其中，所述电源构件包括构造成连接到电源插座或单独的电池组的电源线。
16.根据权利要求15所述的正压通气系统，其中，所述电源线构造成对一个或多个电池再充电。
17.根据权利要求1所述的正压通气系统，其中，所述头部位置传感器为加速度计。
18.根据权利要求1所述的正压通气系统，包括容纳系统构件的至少两个壳体。

说明书全文

具有头部位置控制的 正压通气系统

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及一种用于控制患者接受的治疗的系统和方法，并且具体涉及控制正压通气（PAP）设备。

背景技术

[0002] 在睡眠期间，所有肌肉——包括上呼吸道的肌肉——失去坚韧性并放松。当在睡眠期间组织阻塞上呼吸道时，发生闭塞性睡眠呼吸暂停（OSA）。这将导致血氧的下降和血液二氧化碳的上升。大脑将感应到这些变化，并将人充分唤醒以使上呼吸道的结构恢复肌肉
弹性，并且呼吸道将重新打开。

[0003] OSA的严重程度由每小时睡眠的阻塞次数——也称为呼吸暂停-低通气指数（AHI）——决定。这些阻塞包括完全阻塞（呼吸暂停）和部分阻塞（低通气）。如通过睡眠研究确定的OSA的严重程度被分类如下：

[0004]严重程度每小时阻塞次数
轻度 5-15
中度 15-30
重度 30+

[0005] OSA破坏恢复性睡眠。慢性疲劳长期以来被认为是OSA的标志。但最近以来，大量临床研究表明OSA与中风和死亡之间的强关联。对于诸如高血压、肥胖症、高胆固醇、吸烟和糖尿病的心血管疾病而言，该关联独立于其它风险因素。

[0006] 如上所述，若干结构可导致上呼吸道的阻塞：舌头、软腭、悬雍垂、咽的侧壁、扁桃体和会厌。在大部分患者中，阻塞由这些解剖学结构的组合导致。

[0007] 许多当前手术和装置已被用于稳定、修改或去除呼吸道中的组织以治疗OSA。在悬雍垂腭咽成型术（UPPP）中，悬雍垂、软腭的一部分和扁桃体被去除。静止缝针被用于将舌头系于下颌骨上以防止其后部运动。口腔器具使下颚骨向前移动（很轻微地）以在呼吸道中形成更多空间。

[0008] 这些方法无一实现超过50%的成功率，其中成功定义为AHI降低50%至低于20的分数。这些方法的有限成功很可能源于它们未解决阻塞的所有解剖学来源的事实。

[0009] 用于OSA的最广泛使用的治疗系统为PAP系统，例如连续正压通气（CPAP）系统。CPAP系统通常由三部分组成：在鼻子或鼻子和口部上形成大致气密密封的面罩、空气加压
壳体或控制台以及连接这两者的细长管。面罩通常在与管的接合处包含一个或多个孔。
CPAP系统通过在呼吸循环期间对上呼吸道进行加压而工作，从而基本使呼吸道充气以保持
其开放。CPAP系统因而在呼吸循环期间维持充气夹板。

[0010] 与治疗特定堵塞的介入不一样，CPAP系统解决了所有潜在的阻塞部位。患者的成功率（AHI下降＞50%）超过80%，且其治愈率（使AHI降至5以下）接近50%。CPAP系统的缺点是不良的患者适应性/顺从性，即，由患者连续使用。在一大型研究中，仅46%的患者适应CPAP系统，即使适应定义为使用CPAP系统每周至少5晚、每晚至少4小时。

[0011] 临界压力是特定患者在睡眠期间维持开放的呼吸道所需的呼吸道压力。临界压力以cm水柱为单位计量，并且对于需要CPAP的患者而言通常将介于6cm和14cm水柱之间。在特定患者中，CPAP系统的效力随着压力升高而上升。但是，由于压力越高CPAP系统越让患者感觉不适，因此患者顺从性下降。为患者设置CPAP系统的医护人员的目标是实现临界压力而
不超过该临界压力。这将使CPAP系统既有效又可以忍受。

[0012] 在特定患者中，存在若干影响临界压力的因素。实现临界压力所需的由CPAP系统供给的压力在呼吸循环期间变化。当患者呼气时，患者向呼吸道供给一定空气压力，且因此需要来自CPAP系统的有限压力以维持临界压力。但是，当患者吸气时，他的呼吸道中的压力降低。在吸气期间，CPAP系统需要更多压力以维持呼吸道中的临界压力。目前存在许多可用的CPAP系统，其监视呼吸循环，并在呼吸循环的需要较低的外部压力来维持呼吸道中的临
界压力的部分期间提供较低压力。包括商业上称为BiPAP和C-Flex的系统的此类自适应系
统使CPAP系统更舒适，从而改善了许多患者的顺从性。因此，在呼吸循环期间，临界压力并不改变。但是，由CPAP系统贡献以维持临界压力的压力在呼吸循环期间改变。

[0013] 在许多患者中，临界压力可以基于睡眠位置变化。临界压力将通常在患者处于仰卧位置（即，仰躺）时比在患者处于侧卧位置（侧躺）时高。这是因为，许多可阻塞呼吸道的结构，例如舌头和悬雍垂在呼吸道前面。当患者处于仰卧位置时，重力将这些结构拉向呼吸
道，并且需要更大的压力（临界压力）来保持呼吸道畅通。当患者处于侧卧位置时，重力不会将这些结构直接拉入呼吸道中，且因此需要较低的压力来维持开放的呼吸道。这在2001年
公布的研究（Penzel T.等人，2001年，Effect of Sleep Position and Sleep Stage on the Collapsibility of the Upper Airways in Patients with Sleep Apnea,SLEEP24
(1):90-95.）中被证实。另外，用于诊断OSA的大部分睡眠研究将跟踪身体位置并且将判断是否患者在以仰卧位置睡眠时其呼吸道被更频繁地阻塞。其它睡眠研究已发现，侧卧位置
引起比仰卧位置更少的观察到的呼吸暂停。（Cartwright R.等人，1984年，Effect of
Sleep Position on Sleep Apnea Severity:SLEEP7:110-114）。（Pevernagie D.等人，
1992年，Relations Between Sleep Stage,Posture,and Effective Nasal CPAP Levels
in OSA:SLEEP15:162-167）。更多研究表明，在仰卧位置的呼吸暂停事件往往更严重，持续时间更长，伴随着更大的氧气饱和度下降和增加的心率，并且更容易引起唤醒和觉醒。
（Oksenberg A.等人，2000年，Association of Body Position with Severity of Apneic Events in Patients with Severe Non-positional Obstructive Sleep Apnea:
CHEST118:1018-1024）。

发明内容

[0014] 本发明针对于一种用于治疗患有OSA或其它呼吸问题的患者的正压通气（PAP）系统和方法，其中该系统具有头部位置传感器和压力源，所述头部位置传感器装设在患者头
顶上，所述压力源具有通过来自头部位置传感器的头部位置信号控制的输出压力。该PAP系统包括至少一个壳体，该壳体具有构造成接纳系统构件的内部并且构造成优选在中间位置
被固定在患者头顶上。一个系统构件为具有可控输出压力的气体压力源，例如压缩机，该气体压力源配置在壳体的内部内且优选具有可控的马达驱动装置。该气体压力源具有构造成
连接到筒状部件的输出开口，所述筒状部件优选通向构造成密封地配合在患者的鼻子和/
或口部上的面罩。该PAP系统具有构造成将系统的至少一部分固定在患者头顶上的系带组
件。

[0015] 体现本发明的特征的PAP系统具有头部位置传感器，例如加速度计，其被固定在系统壳体内或其上或被固定在构造成将PAP系统的至少一部分固定在用户头部上的系带组件
上。头部位置传感器构造成感测患者头部关于基准平面（例如，水平面）的位置并生成代表感测出的患者头部的位置的信号。合适的加速度计为Freescale3-Axis MEMS
Accelerometer（MMA845XQ），特别是MMA8453Q模型，其生成代表关于重力的三轴取向的信号系列。

[0016] 另一个系统构件为控制器，优选微处理器，如Atmel AVR Model#ATMMega328，该控制器设置成控制PAP系统以根据感测出的患者头部的位置而调节气体压力源的输出，从而向患者的呼吸道通路提供临界压力以维持开放性。该控制器优选被固定在系统壳体内并且
构造成接收从头部位置传感器传输的头部位置信号。该控制器构造成接收头部位置信号并
根据所接收的头部位置信号而确定用于特定感测出的头部位置的合适的压力源输出压力。
该控制器优选储存有感测出的头部位置与合适的压力源输出压力之间的关系并且构造成
生成代表所确定的合适的气体压力的用于压力源的控制信号。由控制器生成的控制信号被
传输到压力源，例如压缩机的驱动马达，以控制压力源的输出，从而提供用于感测出的患者头部位置的所确定的合适的气体压力。

[0017] 在一个实施例中，压力传感器感测被引导到用户或由用户接收的实际气体压力，并且控制器将所引导或接收的感测压力与期望或所确定的合适压力进行比较，并调节通向
压力源的控制信号以提供压力源输出，该压力源输出提供维持患者的呼吸道通路中的开放
性的临界压力。

[0018] 或者，该压力源可在恒定的压力水平操作，并且配置在压力源与患者的面罩之间的控制阀接收控制信号以控制输出压力。控制阀可设置在压缩机出口中、通往患者面罩的
气体流动管线中或患者的面罩中，以向患者提供维持患者的呼吸道通路中的开放性的所确
定的合适的气体压力。

[0019] 尽管加速度计和控制器在文中被描述为两个单独的装置，但它们可以组合成一个装置。

[0020] 所述控制器构造成根据头部位置信号-压力源输出压力关系为至少两个患者头部位置确定合适的压缩机输出压力，一个头部位置可以是仰卧位置，而另一个第二患者位置
可以是优选与仰卧位置成至少20°的侧卧位置。在一个实施例中，该控制器可设置有可读取的库，该库列出具有对应的合适压力源输出压力的多个头部位置信号。在另一个实施例中，该控制器具有预先编程的算法，其代表头部位置信号与对应的合适压力源输出压力之间的
关系。微处理器构造成使用所接收的头部位置信号来根据该算法计算合适的压力源输出压
力并生成用于压力源的合适的控制信号。头部位置信号与合适的压力源输出压力之间的关
系可以是阶跃函数，例如具有合适的压力源输出压力的两个或多个位置，或连续函数。阶跃函数之间可存在渐进的压力变化。连续函数优选具有更大的压力源输出压力关于头部位置
的变化率，其中头部位置与仰卧位置（0°）成介于约30°和60°之间的角度。

[0021] 用于其中一个头部位置例如仰卧位置的合适的压力源输出压力的设定点可由保健医生基于患者睡眠研究设定。其它位置的设定点也可由保健医生设定。

[0022] 在一个实施例中，仰卧位置可定义为在竖直方向的30°以内，其中竖直方向为鼻子指向正上方、与水平的睡眠平面垂直的睡眠位置。

[0023] 压力源优选是旋转鼓风机，例如Nidec Copal TF037C，其具有涡轮和可控的驱动马达。一替代压力源可以是维持向患者的面罩提供加压的呼吸气体的加压储罐的膜盒系
统。可采用其它气体压力源。

[0024] 用于压力源驱动马达的电源优选是可设置在系统壳体内的便携电源构件，例如一个或多个电池。然而，该电源可以是用于连接到电力源（例如，墙壁插座或单独的电池组）的电源线并且可设置成向压力源直接供电和/或对一个或多个电池再充电。该电源连接到控
制压力源如旋转压缩机的输出压力的驱动马达并为该驱动马达供电。

[0025] 在一个实施例中，系统壳体可以是一个或多个单独的壳体，并通过被固定在壳体上的系带组件的一个或多个束带优选在中间位置装设在患者头顶上。可使用其它用于将系
统壳体固定在患者头部上的装置。

[0026] 首先，保健医生可针对一个或多个基于对患者执行的睡眠研究的患者头部位置设定压缩机的输出压力。第二头部位置应该与第一头部位置相隔至少20°。可选地，保健医生也可在患者头部处于其它位置时设定系统的输出压力的设定点。优选地，控制器被编程为
针对至少一个头部位置从预设的表格或库选择合适的压缩机输出压力，或根据基于感测出
的患者头部的位置的预编程算法确定合适的压力。该算法定义头部位置信号与合适的压缩
机输出压力之间的关系。

[0027] 在PAP系统装设在患者头部上的情况下，优选在患者头部处于仰卧位置时首先校准头部位置传感器。经校准的头部位置传感器感测患者的头部位置并生成传输到控制器的
感测出的头部位置信号。控制器针对感测出的头部位置信号确定合适的压力源输出压力并
生成用于压力源的控制信号以提供合适的压力源输出压力。在一个实施例中，控制器将所
确定的合适的压力源输出压力与压力源的当前压力输出进行比较，并且如果它们相差规定
量，则控制器生成用于压力源的新控制信号。如果它们未相差规定量，则系统回环并继续监控患者的头部位置。

[0028] 压力源输出压力要求可以针对形成用于患者的输出压力包络线的患者头部的每个位置在呼气时的低点和吸气时的高点之间变化。

[0029] 在睡眠期间，患者头部的位置可以是用于患者的临界压力的最重要的决定因素，因为可能阻塞呼吸道的解剖学结构（例如舌头、软腭、悬雍垂和扁桃体）位于头部内。因而，确定头部位置的位置传感器对于有效地控制PAP系统的压力输出可以是有价值的。

[0030] 在一个实施例中，PAP系统在患者头部处于仰卧位置时从压缩机提供第一（较高）气体压力并在患者头部处于侧卧位置时提供第二（较低）压力。在患者头部处于侧卧位置时供给到患者的气体压力可能会比在患者头部处于仰卧位置时供给的压力小1-8cm水柱。另
外，该PAP系统可以基于若干患者睡眠位置而更连续地改变压力。对于这种系统，病人的头部越接近患者的鼻子位于竖直平面内的完全仰卧位置，将通过压力源供给到患者的压力就
较高。例如，如果病人的头部处于与仰卧位置偏离20°的位置以及更远离仰卧位置的其它位置，可供给略低的压力。最低气体压力通常存在于患者的头部处于与仰卧位置成90°或以上的侧卧位置时。

[0031] 患者的头部位置在文中主要就仰卧位置、侧卧位置和围绕通过患者的头部的纵向轴线的位于这两个位置之间的位置进行描述。头部位置传感器也可感测患者的头部何时朝
向或远离患者的胸部倾斜，或比与仰卧位置相隔90°的侧卧位置更远地转动。在睡眠期间头部向前倾斜很多（即，下巴接近胸部）的患者可能经历比在处于仰卧位置时更加高的呼吸道阻塞频率，并且可能需要比在处于仰卧位置时高的气体压力来维持开放的呼吸道通路。

[0032] 基于患者在睡眠时的头部位置而调整其输出压力的PAP系统也可用于判断特定患者的呼吸暂停事件频率和严重程度是否受睡眠位置影响，并且可相应地调整PAP系统输出。
例如，PAP系统压力可随着患者从仰卧位置转换为侧卧睡眠位置而从约11cm（水柱）降低到约9cm。该系统也可基于呼吸道阻塞次数是增加还是减少（例如，如通过位于PAP面罩中或从压缩机到PAP面罩的气流中的压力传感器测得）以及对应的患者位置而进一步调整压力输
出。

[0033] PAP系统的控制器可用于在任何特定患者头部位置提供在呼吸循环中的不同点处的处于压力包络线内的不同压力源输出压力。例如，可在吸气期间提供较高压力源输出压
力，并且可在呼气期间提供较低压力源输出压力，以维持患者的呼吸道通路内的临界压力。

[0034] 本发明的特征能够允许PAP系统根据患者的头部位置提供不同的合适的气体压力。这将改善患者舒适度，同时在不同位置提供临界压力以维持打开的呼吸道。另外，由于患者偏好较低的PAP压力，故这种系统也可使患者优先睡卧在使系统向患者提供较低气体
压力的位置（例如侧卧位置）。较低的输出压力还将刺激患者睡在引起较少的呼吸道阻塞的位置。较低的输出压力往往将由于较低压力的舒适性和压缩机驱动马达的较慢运转引起的
较低噪音而对患者的睡眠形成较少的干扰。

[0035] 体现本发明的特征的可穿戴的PAP系统优选具有使患者的头部与来自PAP系统的热、声音和振动隔离的一个或多个壳体。例如，可以在壳体的底部处定位垫或者壳体的底部可与患者的头部隔开，以最大限度地减少这种热、噪音和振动。用于压缩机的驱动马达可具有另外的振动和噪音阻尼器以产生较少干扰的操作。可使用诸如泡沫、凝胶、塑料部件、橡胶型部件或密闭流体的材料来隔离和/或减少从压力源发出的噪音和振动。

[0036] 此外，体现本发明的特征的PAP系统可与患者头顶隔开并由被固定在系带组件上的荚状伸出部或腿部支承。荚状伸出部或腿部的底部优选被垫衬以最大限度地减少患者的
不舒适。由于壳体的底面的大部分与患者头部隔离开，故最大限度地减少了被捕集在壳体
底部下方的热。患者的头部与壳体（多个）的底部之间的开放空间除提供通风外还减少了从系统壳体到患者的噪音和振动。

[0037] 此外，由于体现本发明的特征的自给PAP系统并不具有将患者的面罩连接到远程压力发生单元的气体输送管，故对患者在睡眠期间的活动的约束更少。将面罩拉离其在患
者面部上的工作位置的可能性小或没有该可能性，并且不存在可能从邻近的床头柜拉落的
远程压力发生单元。

[0038] 本发明的这些和其它优点将从以下结合示例性附图进行的本发明的实施例的详细描述变得更加明显。

附图说明

[0039] 图1示出了体现本发明的特征的PAP系统的立体图。

[0040] 图2是图1所示的PAP系统的立体图，其中面罩装设在患者鼻子上且壳体装设在患者的头部上。

[0041] 图3是图2所示的PAP系统的后视图。

[0042] 图4是图1所示的系统的侧视图，其中系统壳体的多个部分被移除以示出系统壳体内的各种构件。

[0043] 图5是系统的顶视图，其中系统壳体的多个部分被移除以示出系统壳体内的各种构件。

[0044] 图6是示出了图1所示的系统的框图。

[0045] 图7是示出了系统处理的位置校准的流程图。

[0046] 图8是示出了体现本发明的特征的PAP系统的处理的流程图。

[0047] 图9是示出了使用标量测量的系统处理的流程图。

[0048] 图10是图2所示的PAP系统的顶视图，其中患者的头部处于仰卧位置且患者的鼻子指向正上方、与睡卧平面垂直。

[0049] 图11是PAP系统的顶视图，其中患者的头部与仰卧位置成小于20°的角度。

[0050] 图12是PAP系统的顶视图，其中患者的头部与仰卧位置成约30°-60°的角度。

[0051] 图13是PAP系统的顶视图，其中患者的头部处于与仰卧位置成90°的角度的侧卧位置。

[0052] 图14是PAP系统的顶视图，其中患者的躯干处于侧卧位置且患者的头部处于与仰卧位置成大于60°且小于90°的角度的位置。

[0053] 图15是PAP系统的顶视图，其中患者的躯干处于侧卧位置且患者的头部处于与仰卧位置成大于90°的位置。

[0054] 图16示出了用户的侧视图，其中头部向下倾斜，从而使下巴更接近用户的胸部。

[0055] 图17示出了用户的侧视图，其中头部向上倾斜，从而使下巴更远离用户的胸部。

[0056] 图18示出了不同算法可以如何将头部位置输入信号（即，代表与仰卧位置相隔的程度）和合适的压力源输出压力相关联。

[0057] 图19是示意性地示出了用于仰卧和侧卧头部位置的压力包络线内的输出压力变化的曲线图。

[0058] 图20是用于PAP系统的壳体的分解立体图，示出了构件如何配合在壳体的内部。

[0059] 图21示出了图19所示的壳体如何与可更换的束带结构或系带组件相接以将PAP系统固定在患者或用户的头部上。用阴影线示出的接触接口将PAP系统牢固地附接到束带结
构上。

[0060] 图22是示出了具有多个壳体以容纳系统的各种构件的PAP系统的立体图。

[0061] 图23是示出了具有与系带组件一体形成的织物或网互连的多个壳体的PAP系统的立体图。

[0062] 图24是示出了具有通过铰接、半刚性的元件互连的多个壳体的PAP系统的立体图。

具体实施方式

[0063] 图1-3是体现本发明的特征的PAP系统10的立体图。如图所示，系统10主要包括系统壳体11和固定在该壳体的底部上的系带组件12。系带组件12具有多个束带13和14以及跨
接束带15，以如图2所示将壳体11固定在患者的头部16上。束带13和14的自由端部具有推入式连接器17和18，如图1所示，以将自由端部如图2所示固定在面罩20上。如图2所示，束带
13-15保持面罩20与患者的鼻子21密封接合。

[0064] 如图4和5中最佳地示出的，系统壳体11的内部22容纳有压缩机23、控制器24、位置传感器25以及用于向压缩机23供给电力的电池26和27。气体输送管28被固定在压缩机23的排放部29上并如图2所示延伸到外罩20以将可呼吸气体输送到患者的鼻子21。系统启动/校
准按钮30可设置在壳体11的前部上。可设置电源线31（用虚线示出）来从诸如电源插座或电池组（未示出）的单独电源直接给压缩机23供电或对电池26和27中的一个或多个再充电。在系统壳体11的底部33上并因此在压缩机23与支承结构（未示出）之间可设置振动和声音隔
阻层32。

[0065] 图6是系统10的框图，其示出了系统的各种构件的互连。来自头部位置传感器25的位置信号34被传输到控制器24，控制器24进而基于所接收的头部位置信号34生成用于压缩
机23的控制信号35。控制器24可具有允许压缩机输出压力设定点的手动输入的输入模块
36，输入模块36针对一个或多个所接收的头部位置信号34提供用于压缩机的一个或多个合
适的压缩机输出压力。将加压气体从压缩机23输送到面罩20的气体输送管28可具有压力传
感器37，压力传感器37生成反馈到控制器24的压力信号38，以确保将用于所感测的患者位
置的期望气体压力输送到患者。压力传感器37可以可替代地位于患者的面罩20或压缩机排
放部29中。

[0066] 图7是示出了头部位置传感器25的校准的流程图。在PAP系统10装设在患者头部上的情况下，患者躺靠在校准位置，例如仰卧位置，并按压壳体11正面上的启动按钮30。用于校准传感器25的优选头部位置是患者的鼻子与睡眠平面40垂直的位置。系统取得来自头部
位置传感器25（加速度计）的测量结果，并将该测量结果与引力常数（G）进行比较。一旦测量结果在G的10%以内，便将该值记录在控制器24中的非易失性存储器中。系统10可由患者或
保健医生校准。

[0067] 图8是示出了体现本发明的特征的被校准的PAP系统10的操作的流程图。被校准的头部位置传感器25感测患者的头部位置并生成代表所感测的头部位置的头部位置信号34。
该信号34（通过线缆或无线地）被传输到控制器24，将所接收的头部位置信号34与所储存的头部位置信号与压缩机输出压力之间的关系进行比较，并确定用于所感测的头部位置的合
适的压缩机输出压力。控制器24将该确定的压力输出与当前压力源输出压力进行比较，并
且如果所确定的压力输出与当前压力输出相差超过指定量，则控制器将生成用于压力源或
压缩机的新控制信号。该新的控制信号将控制压力源以输送通过面罩20被输送到患者或用
户的合适的输出压力，从而维持患者的呼吸道通路内的临界压力。如果所确定的压力输出
并未与压力源的当前压力输出相差超过特定量，则控制信号将不会改变。系统10将继续感
测患者的头部位置并重新开始该循环。

[0068] 在另一实施例中，输入模块36可由保健医生用来输入用于已通过患者的睡眠试验确定的用于被校准的传感器头部位置的合适的压缩机输出压力的设定点。控制器24可连续
地或周期地将来自位置传感器25的感测出的头部位置信号34与被校准的头部位置信号进
行比较。如果该比较表明患者的感测出的头部位置与被校准的头部位置偏离小于一定量，
例如20°，则该系统将循环（向压缩机提供相同的控制信号34以提供合适的压缩机输出压
力），直至控制器检测出代表感测出的头部位置偏离超过该一定量的头部位置信号。当控制器24确定感测出的头部位置偏离超过该一定量，例如在侧卧位置时，控制器将头部位置信
号34与所储存的头部位置信号与合适的压缩机输出压力之间的关系进行比较，以确定用于
新感测出的头部位置如侧卧头部位置的合适的压缩机输出压力，在所述侧卧头部位置，当
患者的头部16靠置在枕头42上时，患者的鼻子位于平行于睡眠平面40的平面41内。控制器
24然后生成用于压缩机的新控制信号35，以使压缩机能够提供用于感测出的新侧卧头部位
置的合适的输出压力。系统10将循环而提供相同的输出压力，直至新头部位置信号34指示
患者的头部处于与侧卧位置相隔超过20°的新位置。

[0069] 在图9中示出的流程图示出了在头部从校准位置移动时换算压力计算的方式。位置传感器25（加速度计）获取与重力进行了比较的测量结果以判断加速度计是否稳定。如果测量结果在G的10%以内，则用在校准位置重力的方向上的矢量通过执行点积而将加速度计
的矢量测量结果转换为标量测量结果。接下来，将最低压力加入标量读数且然后形成压力
包络线以控制压力源的输出压力。

[0070] 图10示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时位于头部16和鼻子指向正上方、与睡眠平面40垂直的仰卧位置的患者的顶视图。这是优选的校准位置。以仰卧位置睡眠的患者通常将需要比在更多侧卧的睡眠位置所需的压力高的压力。

[0071] 图11示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时以他或她的躯干位于仰卧位置而头部16稍微侧向地转动的方式躺下的患者的顶视图。在该图中，角θ代表头部从真实仰卧位置的偏离，在此被示出为小于20°。

[0072] 图12示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时以患者的躯干位于仰卧位置而头部16较多侧向地转动的方式躺下的患者的顶视图。在该图中，角θ代表头部从真实仰卧位置的偏离，在此被示出为在30°和60°之间。

[0073] 图13示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时以患者的躯干处于侧卧位置且患者的头部16在枕头42上处于鼻子指向平行于睡眠平面40的平面41内的自然侧卧位置
的方式躺下的患者的顶视图。

[0074] 图14示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时以躯干位于侧卧位置而头部相对于平行于睡眠平面40的侧卧睡眠位置朝仰卧方向转动的方式躺下的患者的顶视图。角
α代表患者的头部从真实仰卧位置的转动，在此被示出为小于90°。

[0075] 图15示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时以患者的躯干位于侧卧位置而患者的头部16从仰卧位置转动超过90°的方式躺下的患者的顶视图。

[0076] 图16示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时以患者的躯干和头部16处于头部向前倾斜使得患者的下巴更接近患者的胸部的仰卧位置的方式躺下的患者的侧视图。

[0077] 图17示出了穿戴体现本发明的特征的PAP系统10同时以患者的躯干和头部16处于头部向后倾斜使得患者的下巴更远离患者的胸部的仰卧位置的方式躺下的患者的侧视图。

[0078] 所述控制器可被编程为提供用于例如当患者的头部如图15所示从仰卧位置转动超过90°时的位置和用于例如当患者的头部如图16和17所示向前或向后倾斜时的位置的合
适的压缩机输出压力。所储存的感测出的头部位置信号34与合适的压缩机输出压力之间的
关系可以是控制器24中的可读取库中具有对应的合适压缩机输出压力的感测出的头部位
置信号的列表。或者，所储存的关系可以是定义头部位置与压缩机输出压力的关系的曲线
的算法。

[0079] 感测出的患者头部位置与压力源的压力输出之间的关系可以采取若干形式，如图18所示的曲线图中所示。线A示出了在仰卧位置和与仰卧位置成90°的位置之间的某一位置
处压力输出下降的阶跃函数。这种阶跃函数也可具有在仰卧位置和与仰卧位置成90°的位
置之间的多个阶段，如线B所示。

[0080] 或者，头部位置与输出压力之间的关系可遵循倾斜的直线，如线C所示。另一可能性以线D示出，线D示出了如下关系：存在从仰卧位置移动到与仰卧成90°的连续压降，但压降率在与仰卧位置成介于30°和60°之间的角度时最大。又一个关系以线E示出，其中在介于
30°和60°之间，仰卧压力和侧卧压力之间存在倾斜的线性部分。

[0081] 尽管未示出，但该压力可在与仰卧位置成大于90°的位置继续降低。另外，压力和感测出的头部位置之间的关系可具有更复杂、高级的曲线形状，以在每个位置提供更适合
的压力。也可采用其它关系。

[0082] 图19用曲线示出了通过两个不同头部位置（仰卧和侧卧）的呼吸循环。在仰卧位置，所输送的压力较高且呼吸循环导致该压力关于吸气和呼气之间的临床目标压力在一定
范围内波动。在侧卧位置，所输送的压力较低且类似于在仰卧位置的波动而在吸气和呼气
之间波动。

[0083] 体现本发明的特征的替代PAP系统50以分解图在图20中示出。在此实施例中，压缩机51、控制器52、位置传感器53和电池54被固定在壳体55的顶部内衬上。如图21所示，壳体
55的下缘被固定在基部57的用阴影线示出的区域56上，基部57被固定在可替代的系带组件
58上。这样，壳体55以及被固定的构件51-54可以是可重复利用的，而与患者直接接触的系带组件57和58可以根据需要容易地更换。基部57的用阴影线示出的接触区域56可以凹进以
提供用于壳体55的下缘的更好配合。

[0084] 另一替代实施例在图22中示出，其中体现本发明的特征的PAP系统60具有多个壳体，即保持压缩机的壳体61以及保持控制器和电池的壳体62。壳体61和62被固定在保持系
统60靠在患者头部上的系带组件63上。位置传感器被固定在其中一个壳体的内部上，优选
被固定在固定在壳体62上的控制器上。利用PAP系统60的该特定构型，PAP系统的重量可以
更均匀地分布在患者头顶上。此外，患者头部的更小区域被覆盖有壳体，这改善了舒适性和热调节并减少了对患者头皮的潜在刺激。另外，系带组件63可具有柔性基部64，并且固定在该柔性基部上的多个壳体61和62可以与更好地顺应患者头部的形状并有利于系统的各种
构件的更容易的更换。其它优点是显而易见的。

[0085] 图23示出了具有容纳系统构件的多个壳体的又一替代PAP系统70。在PAP系统70中，壳体71容纳有压力源和马达驱动装置（未示出）并且壳体72容纳有控制器（未示出）。电源为多个电池单元73，电池单元73被固定在系带组件74上，优选被固定在作为系带组件的
一部分的柔性基部75上。系带组件74将多个壳体71和72以及电池单元73固定在患者的头部
上。导线（未示出）将电池单元73与用于压缩机的马达驱动装置以及控制器与用于压缩机的马达驱动装置互连。

[0086] 图24示出了具有容纳系统构件的多个壳体的又一替代PAP系统80。在PAP系统80中，壳体81容纳有压力源和马达驱动装置（未示出）并且壳体82容纳有控制器（未示出）。壳体83容纳有电源，例如一个或多个电池（未示出）。多个壳体81-83被固定在系带组件85上。
单独的壳体81-83通过柔性连接件或接头86和87互连。系带组件85将多个壳体81、82和83固定在患者的头部上。导线（未示出）将电源与用于压缩机的马达驱动装置互连且导线（未示出）将控制器与用于压力源的马达驱动装置互连。

[0087] 尽管文中已示出和描述本发明的具体形式，但显然可对本发明作出各种改型和改进。例如，尽管文中的描述针对于PAP系统，但该系统可以用在多种呼吸系统中。另外，PAP系统在文中主要被描述为自给的呼吸系统。然而，许多文中描述的有利特征可应用于具有远
程控制和/或压力源的呼吸系统，并且其中头部位置传感器被固定在患者头顶上。若在文中未以别的方式进行描述，则材料和结构可具有常规的设计。

[0088] 此外，本发明的实施例的单独特征可能在一些图中被示出而在其它图中未被示出，但本领域的技术人员应该认识到，本发明的一个实施例的单独特征可以与另一实施例
的任何或所有特征相结合。因此，本发明并非旨在受限于所示的特定实施例。

[0089] 术语如“元件”、“部件”、“构件”、“设备”、“装置”、“部分”、“区段”、“步骤”和类似含义的词语当在文中使用时不应当被解释为援引了35U.S.C§112（6）条款的规定，除非以下权利要求清楚地使用接以特定功能的用语“用于…的装置”或“用于…的步骤”而未参照特定结构或特定动作。在此通过引用并入以上提到的所有专利、专利申请和出版物的全文。

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