技术领域
[0001] 本披露涉及用于在将气体递送至患者的流量治疗设备中进行流动路径感测的方法和系统。特别地，本披露涉及使用包括声发射器和/或接收器的声
传感器进行流动路径感测。本
申请要求于2017年4月14日提交的美国临时申请62/485614和2017年6月7日提交的美国临时申请62/516579的优先权，这两个临时申请的全部内容通过援引并入本文。
背景技术
[0002] 呼吸辅助设备在各种环境(比如医院、医疗设施、寄宿护理或家庭环境)中用于向用户或患者递送气体流。呼吸辅助设备或流量治疗设备可以用于与气体流一起递送补充
氧气，和/或加湿设备用于递送经加热和加湿的气体。流量治疗设备可以允许对气体流的特性(包括流量、
温度、气体浓度、湿度、压
力等)进行调节和控制。使用比如加热后温度感测元件和/或
压力传感器的传感器来测量气体流的这些特性。
发明内容
[0003] 包括超声发射器和/或接收器的超声传感器可用于测量声
信号的飞行时间以确定气体速度和/或组成，其可以用于流量治疗设备中，例如于2016年12月2日提交的名称为“用于流量治疗设备的流动路径感测”的
国际申请号PCT/NZ 2016/050193中所述，该国际申请的披露内容全文并入本文。在一个超声传感器(包括超声发射器和/或接收器)拓扑中，
驱动器使第一传感器(比如超
声换能器)在第一方向上产生超声脉冲。第二传感器(比如第二超声换能器)接收该脉冲并提供该脉冲在第一超声换能器与第二超声换能器之间的传播时间的测量值。使用该飞行时间测量值，气体流在超声换能器之间的声速可以通过流量治疗设备的
硬件处理器或
控制器来计算。然后，也可以由硬件处理器使用该飞行时间测量值来确定气体流的特性，比如气体浓度。第二传感器可以在与第一方向相反的第二方向上发射脉冲并且第一传感器可以接收该脉冲，以提供飞行时间的第二测量值，从而允许确定气体流的其他特性(比如流量或速度)。
[0004] 使用相同的传感器(比如换能器)来发送和接收超声信号的超声传感器(包括超声发射器和/或接收器)拓扑具有许多缺点，本披露解决了这些缺点。缺点的示例可以包括但不限于换能器延迟、温度漂移和死空间。具体地，允许换能器既用作发射器又用作接收器的双重功能可能将这些拓扑中的换能器类型限制为能够抵抗声学噪声源的
压电换能器，因为它们在特定的
频率下谐振并且因此是流动路径感测的理想选择。但是，这种谐振也会使换能器具有较大的延迟，因为谐振会在响应中引入
相位延迟，并且在发送或接收声脉冲时，压电换能器“振铃”会花费一些时间。发射器和接收器的组合响应还意味着信号必须同时通过发射用和接收用压电换能器。因为两个换能器都谐振，所以组合响应可能具有对谐振频率敏感的
相位延迟和瞬态响应。这可能产生非
正弦波形和比如
节拍等现象。由于这些效应可能出现在用于测量飞行时间的
波形中，因此谐振频率的任何偏移(例如，由于温度变化引起的)都会影响换能器的准确性。在本披露中，压电换能器的尺寸还使得难以将它们直接安装在流量治疗设备的气体流动路径中。如果换能器位于气体流中，它们的温度通常会平衡到大约气体流的温度，并且因此可以相应地进行测量调整。当换能器位于气体流动路径之外时，换能器的温度漂移会潜在地将误差引入系统。此外，在超声路径(超声脉冲传播的路径)的任一个端部也可能存在“死空间”。死空间是超声路径中没有气体流动的部分。这些死空间需要在计算中加以考虑。死空间区域可能不能被明确定义，但很小并且可以近似估算。在计算中考虑死空间区域的一种方法可以是在有气体流动的一段距离D的每个端部将死空间近似为1/2Do。然后，在两个方向上测得的飞行时间变为 和它们可以重新排列以提供声速c的解为
和气体流速度v的解为 基于声速c将显著高于气体流速度v这个
假设，可以近似得出c2>>v2。因此，上述表达式可以简化为 和
可以通过将速度v乘以有效截面积A来获得体积流量Q：Q＝vA。如果
气体流与声路径成
角度θ，则体积流量可以表示为 基于不同的假设，c和v的表达式也可以简化为不同的形式。
[0005] 本披露在气体流动路径中或一侧提供了一个或多个相对较小的声接收器或麦克
风。适当使用此配置允许明显抵消换能器延迟。将声发射器和接收器的功能分离可以允许系统使用比体积庞大的压电换能器更小的声发射器和接收器。将声接收器浸没在气体流动路径中或一侧可以有利地允许声接收器处于与流动路径中的气体的测得温度大致相同的温度，从而提高计算和/或测量的准确性。而且，比如麦克风等声接收器的延迟比压电换能器小得多，因为麦克风中没有谐振。
[0006] 但是，将麦克风用作声接收器有其自身的挑战，下面将通过提供的解决方案来讨论其中的许多挑战。如上所述，麦克风通常不会谐振，因此可以拾取任何声学噪声源。超声频带之外的可以被麦克风拾取的声学噪声源包括但不限于经过传感器端口的空气冲刷、来自鼓风机的噪声等。仅此便会产生与超声信号一样大的噪声。如下面将更详细描述的，至少可以通过例如高通
滤波器滤出低于超声
频率范围的声学噪声(其可以是感兴趣的声信号)、
边缘检测、互相关和/或其任何组合来减少和/或去除声学噪声。
[0007] 在将包括声发射器和/或接收器的声传感器
定位在紧凑系统中以获得无失真声信号(比如无失真超声信号)方面也存在挑战。在流动路径较长的大型系统中，可以使用平面波以允许声传感器(包括位于流动路径之外的声发射器和/或接收器)接收清晰的信号，因为波的特性不会在流动路径的宽度上发生变化。但是，当由于测量系统(例如，在薄而短的测量部分中)的尺寸以及对声信号的频率范围的限制而导致包括声发射器和/或接收器的声传感器必须在近场工作时，信号品质取决于信号的测量
位置或传感器的位置。本文描述的系统可以是具有短流动路径的紧凑系统。由于信号的
波长可以与流动路径的宽度在相同数量级上，因此流动路径的短距离可能使得难以产生平面波。结果，尽管系统中可以同时使用路径中和路径外的声接收器，但是在某些情况下，路径中声接收器可能比路径外声接收器更有效，以便确定在本文描述系统中的气体流特性。当使用路径外声接收器时，由于声接收器不在气体流动路径中，因此声接收器可以放置在信号失真较小的位置。如上所述，还可能担心路径外声接收器的温度与气体流的温度不是大致相同。但是，可以使用数学等式和通过温度传感器进行声接收器温度确定来补偿(多个)声接收器与气体流之间的温度差(如果有的话)。另外，当将两个声接收器放置在两个声发射器之间时，如下文所述，温度差对声信号的影响可以抵消。此外，在本文描述的系统中不使用平面波的另一原因是，声信号将落在超声频率范围之外并且落入听觉范围内。如上所述，可能期望使用在超声频率范围内的声信号，例如以允许使用
高通滤波器。还可能期望避免使用在听觉范围内的
声音信号，该信号会使用户不舒服。下面提供能够实现本披露的这些和其他解决方案。
[0008] 本披露提供了具有声传感器(包括声发射器和/或接收器)拓扑的流量治疗或呼吸系统，该拓扑克服了本文描述的其中一个或多个问题。本披露提供了不需要使用平面波的声传感器(包括声发射器和/或接收器)拓扑。本文描述的声传感器(包括声发射器和/或接收器)拓扑可以减轻或抵消传感器延迟，允许将声接收器直接安装在气体流动路径中以获得清晰的信号，并具有与流动路径中的气体的测得温度大致相同的温度，和/或受声学噪声的影响最小。本文描述的声传感器(包括声发射器和/或接收器)拓扑还可以允许将声接收器安装在气体流动路径之外的位置，以得到较少失真的信号。
[0009] 所披露的其中一个或多个
实施例的目的是提供一种呼吸辅助系统，该呼吸辅助系统解决以上提出的其中一个或多个问题，或者将至少向公众或医学专业人员提供有用的选择。
[0010] 一种用于向患者提供气体流的呼吸辅助系统可以包括：第一声发射器，该第一声发射器定位在气体流动路径中或附近的第一位置并且配置为发射第一声信号；第二声发射器，该第二声发射器定位在该气体流动路径中或附近的第二位置并且配置为发射第二声信号；以及一个或多个声接收器，该一个或多个声接收器定位在该第一位置与该第二位置之间并且配置为接收所发射的该第一声信号和该第二声信号，其中，这些声发射器和该一个或多个声接收器与硬件处理器电通信，该硬件处理器配置为基于所接收的该第一声信号和该第二声信号来确定该气体流的一个或多个特性。该一个或多个声接收器可以包括两个声接收器。一个声接收器可以位于另一声接收器的下游。该第一声发射器和该第二声发射器可以沿着该气体流动路径面向彼此，使得由每个声发射器产生的声信号被引向另一声发射器。该第一声发射器和该第二声发射器可以是一对
配对的声发射器。该一个或多个声接收器可以是麦克风。该一个或多个声接收器可以位于该第一声发射器与该第二声发射器之间并以足够的距离与该第一声发射器和该第二声发射器间隔开，以减轻近场效应。第一声发射器和第二声发射器中的一个与该一个或多个声接收器中的最接近的一个之间的距离可以在约10mm至约40mm之间，或者可以为约20mm。该第一声发射器和该第二声发射器可以是两个声换能器，该两个声换能器配置为既充当声发射器又充当声接收器。该第一声发射器可以配置为向该第二位置发射声信号，并且该第二声发射器可以配置为向该第一位置发射声信号。该气体流的该一个或多个特性可以包括气体浓度。气体浓度可以包括氧气浓度、二氧化
碳浓度、氦氧混合气浓度、或流动路径中任何其他期望气体的浓度。该气体流的该一个或多个特性可以包括气体流量。该一个或多个声接收器可以位于该气体流动路径中。该硬件处理器可以配置为将该一个或多个声接收器的温度估计为与该流动路径中的气体的测得温度处于相同的温度。系统可以进一步包括温度传感器、压力传感器、
湿度传感器和/或流量传感器中的一个或多个。该流量传感器可以是加热后温度感测元件。该硬件处理器可以配置为与该温度传感器、该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个通信并且使用该温度传感器、该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个的输出来确定该气体流的该一个或多个特性。该处理器可以配置为在确定该气体流的该一个或多个特性时至少部分地基于该温度传感器的测量值来补偿该一个或多个声接收器与该气体流之间的温度差。该处理器可以配置为基于由该流量传感器测量的流量来计算或调整这些声发射器和/或该一个或多个声接收器的校准参数。该第一位置与该第二位置之间的气体流动路径可以包括弯曲的流动路径。该第一位置与该第二位置之间的气体流动路径可以包括该流动路径的具有直线流动路径的部分。该第一声发射器和该第二声发射器可以是超声发射器。系统可以进一步包括鼓风机。该鼓风机可以配置为向患者提供高流量治疗。该第一声发射器和该第二声发射器以及该一个或多个声接收器可以被包括在可移除的传感器模
块内。该鼓风机、该第一声发射器和该第二声发射器以及该一个或多个声接收器可以被包括在可移除的鼓风机与传感器模块内。该可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块可以配置为插入该呼吸系统的壳体中。该鼓风机、该第一声发射器和该第二声发射器以及该一个或多个声接收器可以被包括在不可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块内。该传感器模块或该鼓风机与传感器模块可以包括感测
电路板。该第一声发射器和该第二声发射器以及该一个或多个声接收器可以位于该感测
电路板上。该系统可以进一步包括患者呼吸
导管，该患者呼吸导管配置为在导管的一个端部联接到呼吸系统的气体流出出口，并且在导管的另一个端部联接到患者
接口。患者接口可以是鼻
插管、全脸面罩、鼻罩、气管切开术接口、鼻枕面罩或气管内管。患者呼吸导管可以包括加热丝，该加热丝配置为加热通过导管的气体。该系统可以进一步包括加湿室，该加湿室配置为加湿流向患者的气体流。该系统可以进一步包括配置成显示气体流的一个或多个特性的显示器。(多个)声信号可以包括超声信号。(多个)声信号可以包括来自鼓风机的声学噪声。该硬件处理器可以配置为根据在声接收器处接收到的声信号来确定鼓风机
马达中的故障状况。该故障状况可以与马达速度有关或可相关。该硬件处理器可以被配置成对于在声接收器处接收的声信号进行
频谱分析以确定高于预定
阈值的频率或频率范围。该硬件处理器可以配置为基于预定频率或频率范围下该声信号的幅值、或在不同故障状况之间的幅值关系、或阈值幅值来确定故障状况。在故障状况检测操作期间可以改变马达速度，并且该硬件处理器可以配置为基于由故障状况引起或与故障状况有关的所述声信号的一部分的相应变化来确定故障状况。
[0011] 一种用于向患者提供气体流的呼吸辅助系统可以包括：声源，该声源配置为产生至少第一声信号；以及至少两个声接收器，该至少两个声接收器配置为各自接收第一声信号并且与硬件处理器电通信，该处理器配置为通过确定该至少两个声接收器中的第一声接收器接收到该至少第一声信号与该至少两个声接收器中的第二声接收器接收到该至少第一声信号之间的时间差来确定该声信号的飞行时间。该系统可以配置为基于该至少两个声接收器中的该第一声接收器接收到该至少第一声信号与该至少两个声接收器中的该第二声接收器接收到该至少第一声信号之间的时间差来生成该系统的气体流的至少一个特性的测量值。该系统可以被配置为基于由该至少两个声接收器之一接收该至少第一声信号所花费的时间来生成系统的气体流的至少一个特性的测量值。该气体流的该至少一个特性可以包括流量或气体浓度。气体浓度可以包括氧气浓度、二氧化碳浓度、氦氧混合气浓度、或流动路径中任何其他期望气体的浓度。该至少两个声接收器可以是麦克风。该声源可以是声发射器。该声源可以包括第一声换能器和第二声换能器。该第一声换能器和该第二声换能器可以是一对配对的声换能器。该声源可以包括第一超声换能器和第二超声换能器。该第一声换能器和该第二声换能器中的每一个可以被配置成既发射又接收声信号，使得该声信号沿着该第一声换能器与该第二声换能器之间的声路径在上游方向和下游方向上被发射。该至少两个声接收器可以位于该第一声换能器与该第二声换能器之间。硬件处理器可以被配置为抵消由于第一声换能器和第二声换能器的延迟而导致的飞行时间确定中的误差。第一声换能器和第二声换能器可以基本位于气体流动路径的测量部分的每个端部处或附近。该至少两个声接收器可以位于气体流动路径的测量部分内。该系统可以包括压力传感器、湿度传感器和/或流量传感器中的一个或多个。该流量传感器可以是加热后温度感测元件。硬件处理器可以被配置为使用压力传感器、湿度传感器或流量传感器中的该一个或多个的输出来计算气体流的特性。处理器可以被配置为在确定气体流的该一个或多个特性时至少部分地基于温度传感器的测量值来补偿该至少两个声接收器与气体流之间的温度差。处理器可以被配置为基于由流量传感器测量的流量来计算或调整声源和/或该至少两个声接收器的校准参数。该至少两个声接收器可以位于气体流动路径的中
心轴线上。硬件处理器可以被配置为将该至少两个声接收器的温度估计为与流动路径中的气体的测得温度处于相同的温度。气体流动路径的测量部分可以包括弯曲的流动路径。该气体流动路径的测量部分可以包括该流动路径的具有直线流动路径的部分。该至少两个声接收器可以以在测量区域中避免死空间的构型位于气体流动路径的测量部分中。系统可以包括在该至少两个声接收器中的第一声接收器与该声源之间限定的第一距离以及在该至少两个声接收器中的第二声接收器与该声源之间限定的第二距离。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第一距离获得的飞行时间测量值以提供飞行时间的估计值。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第二距离获得的飞行时间测量值以提供对飞行时间的更准确的评估。第一距离可以短于第二距离。这些飞行时间测量值可以是在沿着声路径的两个方向上在该至少两个声接收器中的第一声接收器与该声源之间、在该至少两个声接收器中的第二声接收器与该声源之间、在该至少两个声接收器中的第一声接收器与第二声接收器之间、在该第一声换能器与该第二声换能器之间、或者以其组合方式生成的。该硬件处理器可以配置为比较这些飞行时间测量值中的两个或更多个以确定该两个或更多个飞行时间测量值的准确性。该硬件处理器可以配置为使用由该至少两个声接收器接收的声信号来执行所接收的声信号的互相关。硬件处理器可以配置为使用在该至少两个声接收器处接收的声信号来确定波形
变形。硬件处理器可以配置为通过确定这些飞行时间测量的时间延迟来使用由该至少两个声接收器接收的声信号来检测流量。第一声信号可以包括超声信号。系统可以进一步包括鼓风机。该鼓风机可以配置为向患者提供高流量治疗。声发射器
和声接收器可被包括在可移除的传感器模块内。鼓风机、声源和该至少两个声接收器可以被包括在可移除的鼓风机与传感器模块内。该可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块可以配置为插入该呼吸系统的壳体中。鼓风机、声源和该至少两个声接收器可以被包括在不可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块内。该传感器模块或该鼓风机与传感器模块可以包括感测电路板。声源和该至少两个声接收器可以位于感测电路板上。该系统可以进一步包括患者呼吸导管，该患者呼吸导管配置为在导管的一个端部联接到呼吸系统的气体流出出口，并且在导管的另一个端部联接到患者接口。患者接口可以是鼻插管、全脸面罩、鼻罩、气管切开术接口、鼻枕面罩或气管内管。患者呼吸导管可以包括加热丝，该加热丝配置为加热通过导管的气体。该系统可以进一步包括加湿室，该加湿室配置为加湿流向患者的气体流。该系统可以进一步包括配置成显示气体流的一个或多个特性的显示器。(多个)声信号可以包括来自鼓风机的声学噪声。该硬件处理器可以配置为根据在声接收器处接收到的声信号来确定鼓风机马达中的故障状况。该故障状况可以与马达速度有关或可相关。该硬件处理器可以配置成对于在这些声接收器处接收的声信号进行频谱分析以确定高于预定阈值的频率或频率范围。该硬件处理器可以配置为基于预定频率或频率范围下该声信号的幅值、或在不同故障状况之间的幅值关系、或阈值幅值来确定故障状况。在故障状况检测操作期间可以改变马达速度，并且该硬件处理器可以配置为基于由故障状况引起或与故障状况有关的所述声信号的一部分的相应变化来确定故障状况。
[0012] 一种用于向患者提供气体流的呼吸辅助系统可以包括：声发射器，该声发射器配置为发射声信号；表面，该表面配置为反射该声信号；以及声接收器，该声接收器配置为接收反射的声信号并且位于该声发射器与该表面之间的气体流动路径中，该声发射器和该声接收器与硬件处理器电通信，该硬件处理器配置为基于所接收的声信号来确定该气体流的至少一个特性。该声接收器可以配置为接收所发射的声信号。该处理器可以配置为基于所发射的声信号的飞行时间测量值与所反射的声信号的飞行时间测量值之间的差来确定该气体流的至少一个特性。系统可以进一步包括：第二声接收器，该第二声接收器位于该声发射器与该表面之间的气体流动路径中。该第二声接收器可以配置为接收所发射的声信号。该至少两个声接收器可以位于气体流动路径的测量部分内。该系统可以包括压力传感器、湿度传感器和/或流量传感器中的一个或多个。该流量传感器可以是加热后温度感测元件。
该硬件处理器可以配置为使用该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个的输出来确定该气体流的至少一个特性。处理器可以被配置为在确定气体流的该一个或多个特性时至少部分地基于温度传感器的测量值来补偿声接收器与气体流之间的温度差。处理器可以被配置为基于由流量传感器测量的流量来计算或调整声发射器和/或声接收器的校准参数。该气体流的该至少一个特性可以包括气体浓度或流量中的一个或多个。气体浓度包括氧气浓度、二氧化碳浓度、氦氧混合气、或流动路径中任何其他期望气体的浓度。该声接收器和/或该第二声接收器可以是(多个)麦克风。该声发射器可以是超声发射器。该声信号可以包括超声信号。气体流动路径的测量部分可以包括弯曲的流动路径。该气体流动路径的测量部分可以包括该流动路径的具有直线流动路径的部分。系统可以进一步包括鼓风机。该鼓风机可以配置为向患者提供高流量治疗。声发射器和声接收器可被包括在可移除的传感器模块内。鼓风机、声发射器和声接收器可以被包括在可移除的鼓风机与传感器模块内。该可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块可以配置为插入该呼吸系统的壳体中。鼓风机、声发射器和声接收器被包括在不可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块内。该传感器模块或该鼓风机与传感器模块可以包括感测电路板。声发射器和声接收器可以位于感测电路板上。该系统可以进一步包括患者呼吸导管，该患者呼吸导管配置为在导管的一个端部联接到呼吸系统的气体流出出口，并且在导管的另一个端部联接到患者接口。患者接口可以是鼻插管、全脸面罩、鼻罩、气管切开术接口、鼻枕面罩或气管内管。患者呼吸导管可以包括加热丝，该加热丝配置为加热通过导管的气体。该系统可以进一步包括加湿室，该加湿室配置为加湿流向患者的气体流。该系统可以进一步包括配置成显示气体流的一个或多个特性的显示器。(多个)声信号可以包括来自鼓风机的声学噪声。该硬件处理器可以配置为根据在声接收器处接收到的声信号来确定鼓风机马达中的故障状况。该故障状况可以与马达速度有关或可相关。该硬件处理器可以配置成对于在该声接收器处接收的声信号进行频谱分析以确定高于预定阈值的频率或频率范围。该硬件处理器可以配置为基于预定频率或频率范围下该声信号的幅值、或在不同故障状况之间的幅值关系、或阈值幅值来确定故障状况。在故障状况检测操作期间可以改变马达速度，并且该硬件处理器可以配置为基于由故障状况引起或与故障状况有关的所述声信号的一部分的相应变化来确定故障状况。
[0013] 一种用于向患者提供气体流的呼吸辅助系统可以包括：声发射器，该声发射器配置为发射声信号；表面，该表面配置为反射该声信号；以及至少两个声接收器，该声接收器配置为接收该声信号，声发射器和该至少两个声接收器与硬件处理器电通信，该硬件处理器配置为基于所接收的声信号的计算出的飞行时间来确定气流的至少一个特性。该至少两个声接收器可以位于气体流动路径的测量部分内。气体流动路径的测量部分可以包括弯曲的流动路径。该气体流动路径的测量部分可以包括该流动路径的具有直线流动路径的部分。该声发射器可以是超声发射器。该至少两个声接收器可以是麦克风。该声信号可以包括超声信号。该系统可以包括压力传感器、湿度传感器和/或流量传感器中的一个或多个。该流量传感器可以是加热后温度感测元件。该硬件处理器可以配置为使用该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个的输出来确定该气体流的至少一个特性。处理器可以被配置为在确定气体流的该一个或多个特性时至少部分地基于温度传感器的测量值来补偿该至少两个声接收器与气体流之间的温度差。处理器可以被配置为基于由流量传感器测量的流量来计算或调整声发射器和/或该至少两个声接收器的校准参数。该系统可以配置为确定气体流的多个特性。气体流的该至少一个特性可以包括气体浓度或气体流量中的一个或多个。气体浓度可以包括氧气浓度、二氧化碳浓度、氦氧混合气浓度、或流动路径中任何其他期望气体的浓度。系统可以进一步包括鼓风机。该鼓风机可以配置为向患者提供高流量治疗。声发射器和该至少两个声接收器可以被包括在可移除的传感器模块内。鼓风机、声发射器和该至少两个声接收器可以被包括在可移除的鼓风机与传感器模块内。该可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块可以配置为插入该呼吸系统的壳体中。鼓风机、声发射器和该至少两个声接收器可以被包括在不可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块内。该传感器模块或该鼓风机与传感器模块可以包括感测电路板。声发射器和该至少两个声接收器可以位于感测电路板上。该系统可以进一步包括患者呼吸导管，该患者呼吸导管配置为在导管的一个端部联接到呼吸系统的气体流出出口，并且在导管的另一个端部联接到患者接口。患者接口可以是鼻插管、全脸面罩、鼻罩、气管切开术接口、鼻枕面罩或气管内管。患者呼吸导管可以包括加热丝，该加热丝配置为加热通过导管的气体。该系统可以进一步包括加湿室，该加湿室配置为加湿流向患者的气体流。该系统可以进一步包括配置成显示气体流的一个或多个特性的显示器。(多个)声信号可以包括来自鼓风机的声学噪声。该硬件处理器可以配置为根据在声接收器处接收到的声信号来确定鼓风机马达中的故障状况。该故障状况可以与马达速度有关或可相关。该硬件处理器可以配置成对于在这些声接收器处接收的声信号进行频谱分析以确定高于预定阈值的频率或频率范围。
该硬件处理器可以配置为基于预定频率或频率范围下该声信号的幅值、或在不同故障状况之间的幅值关系、或阈值幅值来确定故障状况。在故障状况检测操作期间可以改变马达速度，并且该硬件处理器可以配置为基于由故障状况引起或与故障状况有关的所述声信号的一部分的相应变化来确定故障状况。
[0014] 一种用于向患者提供气体流的呼吸辅助系统可以包括：声源，该声源配置为产生声信号；以及两个声接收器，该声接收器配置为接收该声信号，该两个声接收器与硬件处理器电通信，该硬件处理器配置为基于所接收的声信号来确定该气体流的至少一个特性。该气体流的该至少一个特性可以包括气体浓度或流量中的一个或多个。气体浓度可以包括氧气浓度、二氧化碳浓度、氦氧混合气浓度、或流动路径中任何其他期望气体的浓度。该系统可以包括压力传感器、湿度传感器和/或流量传感器中的一个或多个。该流量传感器可以是加热后温度感测元件。该硬件处理器可以配置为使用该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个的输出来确定该气体流的至少一个特性。处理器可以被配置为在确定气体流的该一个或多个特性时至少部分地基于温度传感器的测量值来补偿该两个声接收器与气体流之间的温度差。处理器可以被配置为基于由流量传感器测量的流量来计算或调整声源和/或该两个声接收器的校准参数。该处理器可以配置为通过确定该至少两个声接收器中的第一声接收器接收到该至少第一声信号与该至少两个声接收器中的第二声接收器接收到该至少第一声信号之间的时间差来确定该声信号的飞行时间。该系统可以配置为基于该至少两个声接收器中的该第一声接收器接收到该至少第一声信号与该至少两个声接收器中的该第二声接收器接收到该至少第一声信号之间的时间差来生成该系统的气体流的至少一个特性的测量值。该至少两个声接收器可以是麦克风。该声源可以是声发射器。该声源可以包括第一声换能器和第二声换能器。该第一声换能器和该第二声换能器可以包括第一超声换能器和第二超声换能器。该第一超声换能器和该第二超声换能器可以是一对配对的声换能器。该第一声换能器和该第二声换能器中的每一个可以被配置成既发射又接收声信号，使得该声信号沿着该第一声换能器与该第二声换能器之间的声路径在上游方向和下游方向上被发射。该至少两个声接收器可以位于该第一声换能器与该第二声换能器之间。第一声换能器和第二声换能器可以基本位于气体流动路径的测量部分的每个端部处或附近。该至少两个声接收器可以位于气体流动路径的中心轴线上。硬件处理器可以被配置为将该至少两个声接收器的温度估计为与流动路径中的气体的测得温度处于相同的温度。该至少两个声接收器可以以在测量区域中避免死空间的构型位于气体流动路径的测量部分中。系统可以包括在该至少两个声接收器中的第一声接收器与该声源之间定义的第一距离以及在该至少两个声接收器中的第二声接收器与该声源之间定义的第二距离，该声源是单个声换能器、或是该第一声换能器或该第二声换能器中的一个。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第一距离获得的飞行时间测量值以提供飞行时间的估计值。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第二距离获得的飞行时间测量值以提供对飞行时间的更准确的评估。第一距离可以短于第二距离。该声源可以是该第一声换能器或该第二声换能器。这些飞行时间测量值可以是在沿着声路径的两个方向上在该至少两个声接收器中的第一声接收器与该声源之间、在该至少两个声接收器中的第二声接收器与该声源之间、在该至少两个声接收器中的第一声接收器与第二声接收器之间、在该第一声换能器与该第二声换能器之间、或者以其组合方式生成的。该硬件处理器可以配置为比较这些飞行时间测量值中的两个或更多个以确定该两个或更多个飞行时间测量值的准确性。该硬件处理器可以配置为使用由该至少两个声接收器接收的声信号来执行所接收的声信号的互相关。硬件处理器可以配置为使用在该至少两个声接收器处接收的声信号来确定波形变形。该硬件处理器可以配置为通过确定这些飞行时间测量的时间延迟来使用由该至少两个声接收器接收的声信号来检测流量。第一声信号可以包括超声信号。该声源可以包括
挡板和/或鼓风机中的一个或多个。该鼓风机可以配置为向患者提供高流量治疗。该硬件处理器可以配置为通过获取由该两个声接收器接收到的声信号之间的飞行时间测量值之差来抵消延迟。该两个声接收器可以位于气体流动路径的测量部分中。气体流动路径的测量部分可以包括弯曲的流动路径。该气体流动路径的测量部分可以包括该流动路径的具有直线流动路径的部分。该至少两个声接收器可以被包括在可移除的传感器模块内。该鼓风机和该至少两个声接收器可以被包括在可移除的鼓风机与传感器模块内。该声源也可以位于该可移除的鼓风机与传感器模块内。该可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块可以配置为插入该呼吸系统的壳体中。该鼓风机和该两个声接收器可以被包括在不可移除的鼓风机与传感器模块内。
该声源也可以位于该不可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块内。该传感器模块或该鼓风机与传感器模块可以包括感测电路板。该至少两个声接收器可以位于该感测电路板上。该声源也可以位于该感测电路板上。该系统可以进一步包括患者呼吸导管，该患者呼吸导管配置为在导管的一个端部联接到呼吸系统的气体流出出口，并且在导管的另一个端部联接到患者接口。患者接口可以是鼻插管、全脸面罩、鼻罩、气管切开术接口、鼻枕面罩或气管内管。患者呼吸导管可以包括加热丝，该加热丝配置为加热通过导管的气体。该系统可以进一步包括加湿室，该加湿室配置为加湿流向患者的气体流。该系统可以进一步包括配置成显示气体流的一个或多个特性的显示器。(多个)声信号可以包括来自鼓风机的声学噪声。该硬件处理器可以配置为根据在声接收器处接收到的声信号来确定鼓风机马达中的故障状况。该故障状况可以与马达速度有关或可相关。该硬件处理器可以配置成对于在这些声接收器处接收的声信号进行频谱分析以确定高于预定阈值的频率或频率范围。该硬件处理器可以配置为基于预定频率或频率范围下该声信号的幅值、或在不同故障状况之间的幅值关系、或阈值幅值来确定故障状况。在故障状况检测操作期间可以改变马达速度，并且该硬件处理器可以配置为基于由故障状况引起或与故障状况有关的所述声信号的一部分的相应变化来确定故障状况。
[0015] 一种用于向患者提供呼吸气体的呼吸治疗设备可以包括：气体流动路径，该气体流动路径配置为向患者递送气体流；以及一个或多个麦克风，该一个或多个麦克风放置在该气体流动路径中或附近并且配置为接收至少一个声信号并将所接收的至少一个声信号的指示传输到硬件处理器，该硬件处理器配置为基于所接收的至少一个声信号确定气体流的至少一个特性。该一个或多个麦克风可以包括电容式麦克风、
驻极体麦克风或MEMS麦克风中的一个或多个。该一个或多个麦克风可以包括MEMS麦克风。该气体流的该一个或多个特性可以包括气体浓度或气体流量中的一个或多个。气体浓度可以包括氧气浓度、二氧化碳浓度、氦氧混合气浓度、或流动路径中任何其他期望气体的浓度。该气体流动路径可以括弯曲的流动路径。系统可以进一步包括声发射器。该声发射器可以包括超声发射器，并且该(多个)声信号可以包括超声信号。该设备可以包括在该至少一个麦克风中的第一麦克风与声源之间限定的第一距离以及在该至少一个麦克风中的第二麦克风与该声源之间限定的第二距离，该声源是单个声换能器或是两个声换能器中的一个，该第一距离短于该第二距离。该设备可以配置为基于该至少一个麦克风中的第一麦克风与该至少一个麦克风中的第二麦克风接收到该至少一个声信号之间的时间差来生成该设备的气体流的至少一个特性的测量值。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第一距离获得的飞行时间测量值以提供飞行时间的估计值。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第二距离获得的飞行时间测量值以提供对飞行时间的更准确的评估。该设备可以配置为基于由该一个或多个麦克风之一接收该至少一个声信号所花费的时间来生成该系统的气体流的至少一个特性的测量值。该硬件处理器可以配置为仅使用该一个或多个麦克风接收该至少一个声信号所花费的时间来确定该气体的该至少一个特性。该设备可以进一步包括患者呼吸导管，该患者呼吸导管配置为在导管的一个端部联接到呼吸系统的气体流出出口，并且在导管的另一个端部联接到患者接口。患者接口可以是鼻插管、全脸面罩、鼻罩、气管切开术接口、鼻枕面罩或气管内管。患者呼吸导管可以包括加热丝，该加热丝配置为加热通过导管的气体。该设备可以进一步包括加湿室，该加湿室配置为加湿流向患者的气体流。该设备可以进一步包括配置成显示气体流的一个或多个特性的显示器。该设备可以进一步包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器和/或流量传感器中的一个或多个。该流量传感器可以是加热后温度感测元件。该硬件处理器可以配置为与该温度传感器、该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个通信并且使用该温度传感器、该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个的输出来确定该气体流的该一个或多个特性。处理器可以配置为在确定气体流的该一个或多个特性时至少部分地基于温度传感器的测量值来补偿该一个或多个麦克风与气体流之间的温度差。处理器可以配置为基于由流量传感器测量的流量来计算或调整该一个或多个麦克风的校准参数。该设备可以是上述系统中的任何一个，其中，声接收器可以是一个或多个麦克风。该设备可以进一步包括鼓风机。该鼓风机可以配置为向患者提供高流量治疗。该一个或多个麦克风可以被包括在可移除的传感器模块内。鼓风机和该一个或多个麦克风可以被包括在可移除的鼓风机与传感器模块内。可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块可以被配置为插入呼吸治疗设备的壳体中。该传感器模块或该鼓风机与传感器模块可以包括感测电路板。该一个或多个麦克风可以位于感测电路板上。(多个)声信号可以包括来自鼓风机的声学噪声。该硬件处理器可以配置为根据在声接收器处接收到的(多个)声学噪声来确定鼓风机马达中的故障状况。该故障状况可以与马达速度有关或可相关。该硬件处理器可以配置成对于在该声接收器处接收的声学噪声进行频谱分析以确定高于预定阈值的频率或频率范围。该硬件处理器可以配置为基于预定频率或频率范围下所述声学噪声的幅值、或在不同故障状况之间的幅值关系、或阈值幅值来确定故障状况。在故障状况检测操作期间可以改变马达速度，并且该硬件处理器可以配置为基于由故障状况引起或与故障状况有关的所述声学噪声的一部分的相应变化来确定故障状况。
[0016] 一种呼吸辅助系统或设备可以包括：气体流动路径，该气体流动路径配置为向患者递送气体流；呼吸气体源；以及一个或多个麦克风，该一个或多个麦克风配置为检测由该呼吸辅助设备产生的声学噪声并生成表示所检测到的声学噪声的信号；以及硬件处理器，该硬件处理器配置为接收表示所检测到的声学噪声的信号并使用该信号来确定呼吸辅助设备中的故障状况。所检测到的声学噪声可以至少部分包括来自马达的声音。该故障状况可以与马达速度有关或相关。该硬件处理器可以被配置成对该信号进行频谱分析以确定高于预定阈值的频率或频率范围。该硬件处理器可以配置为基于预定频率或频率范围下该信号的幅值、或在不同故障状况之间的幅值关系、或阈值幅值来确定故障状况。可以在故障状况检测操作期间改变马达速度，并且该硬件处理器配置为基于由故障状况引起或与故障状况有关的该信号的一部分的相应变化来确定故障状况。
[0017] 一种呼吸辅助系统可以包括：气体流动路径，该气体流动路径配置为向患者递送气体流；声发射器，该声发射器配置为产生声信号；以及声接收器，该声接收器配置为接收该声信号，该声接收器与硬件处理器电通信，该硬件处理器配置为基于该声接收器接收该声信号所花费的时间来确定该系统的气体流的至少一个特性。该硬件处理器可以配置为仅使用该声接收器接收该声信号所花费的时间来确定该气体的该至少一个特性。系统可以包括第二声接收器。系统可以包括在该声接收器与该声发射器之间限定的第一距离、以及在该第二声接收器与该声发射器之间限定的第二距离，该第一距离短于该第二距离。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第一距离获得的飞行时间测量值以提供飞行时间的估计值。该硬件处理器可以配置为使用沿着该第二距离获得的飞行时间测量值以提供对飞行时间的更准确的评估。系统可以包括第二声发射器，该第二声发射器配置为生成第二声信号，该硬件处理器配置为基于该声接收器和/或该第二声接收器接收该第二声信号所花费的时间来确定该系统的气体流的至少一个特性。该声接收器和该第二声接收器可以位于该声发射器与第二声发射器之间并与它们隔开。该硬件处理器可以配置为比较这些飞行时间测量值中的两个或更多个以确定该两个或更多个飞行时间测量值的准确性。该声发射器可以是超声发射器。该声接收器可以是麦克风。气体流的该至少一个特性可以包括气体浓度或气体流量中的一个或多个。该气体浓度可以包括氧气浓度、二氧化碳浓度或氦氧混合气浓度。该声接收器可以位于气体流动路径中。系统可以包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器和/或流量传感器中的一个或多个。该流量传感器可以是加热后温度感测元件。该硬件处理器可以配置为与该温度传感器、该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个通信并且使用该温度传感器、该压力传感器、该湿度传感器和/或该流量传感器中的该一个或多个的输出来确定该气体流的该至少一个特性。处理器可以被配置为在确定气体流的该一个或多个特性时至少部分地基于温度传感器的测量值来补偿声接收器与气体流之间的温度差。处理器可以被配置为基于由流量传感器测量的流量来计算或调整声发射器和/或声接收器的校准参数。该气体流动路径可以括弯曲的流动路径。系统可以进一步包括鼓风机。该鼓风机可以配置为向患者提供高流量治疗。声发射器和声接收器可被包括在可移除的传感器模块内。该声发射器和该声接收器可以被包括在可移除的鼓风机与传感器模块内。可移除的传感器模块或鼓风机与传感器模块可以配置为插入该呼吸辅助系统的壳体中。该传感器模块或该鼓风机与传感器模块可以包括感测电路板。声发射器和声接收器可以位于感测电路板上。
[0018] 以上示例旨在在本文的披露范围内。通过参考
附图的以下详细描述，这些和其他示例对于本领域技术人员将变得清楚，本披露不限于任何特定的(多个)所披露示例。
附图说明
[0019] 参考某些实施例的附图来描述本披露的这些和其他特征、方面和优点，这些附图旨在示意性地展示某些实施例而不是限制本披露。
[0020] 图1示出了呈流量治疗设备形式的呼吸辅助设备的图解形式。
[0021] 图2是具有处于适当位置中的
加湿器室和提起的
手柄/杆件的流量治疗设备的前视图。
[0022] 图3是对应于图2的俯视图。
[0023] 图4是对应于图2的右侧视图。
[0024] 图5是对应于图2的左侧视图。
[0025] 图6是对应于图2的后视图。
[0026] 图7是对应于图2的左前方透视图。
[0027] 图8是对应于图2的后前方透视图。
[0028] 图9是对应于图2的仰视图。
[0029] 图10示出了流量治疗设备的空气和辅助气体入口布置的第一构型。
[0030] 图11示出了流量治疗设备的空气和辅助气体入口布置的第二构型。
[0031] 图12是示出图11的空气和辅助气体入口布置的其他细节的横截面视图。
[0032] 图13是示出图11的空气和辅助气体入口布置的其他细节的另一个横截面视图。
[0033] 图14是示出图11的空气和辅助气体入口布置的其他细节的纵截面视图。
[0034] 图15是流量治疗设备的主壳体的上底盘部件和下底盘部件的分解视图。
[0035] 图16是主壳体的下底盘的左前侧透视图，示出了用于接纳马达与传感器模块子组件的壳体。
[0036] 图17A是流量治疗设备的主壳体的第一底侧透视图，示出了位于壳体内部的用于马达和/或传感器模块子组件的凹陷。
[0037] 图17B是流量治疗设备的主壳体的第二底侧透视图，示出了用于马达与传感器模块子组件的凹陷。
[0038] 图18A至图18E展示了示例流量治疗设备的各种视图。
[0039] 图19A展示了与呼吸辅助系统的部件相互作用和/或向其提供控制和指导的控制系统的
框图。
[0040] 图19B展示了示例控制器的框图。
[0041] 图20展示了马达与传感器模块的框图。
[0042] 图21展示了示例可移除马达与传感器模块的感测室。
[0043] 图22A展示了示例感测室的感测电路板。
[0044] 图22B是发射器和/或接收器之间的定位和距离的示意图。
[0045] 图23A至图23B是超声感测的示意图，其中在示例感测电路板上具有两个发射器和两个单独的接收器。
[0046] 图24A至图24D是具有单独的接收器的超声感测配置的各种示例的示意图。
[0047] 图25是展示确定气体流特性的
流程图。
[0048] 图26展示了具有单独的接收器的超声感测配置的其他示例。
具体实施方式
[0049] 尽管下文描述某些示例，但本领域技术人员将了解，本披露延伸超出具体披露的示例和/或用途以及其明显的
修改和等效物。因此，意图是本披露的范围不应被下文描述的任何特定的示例限制。
[0050] 在图1中提供了呼吸系统或流量治疗设备10的示意图。设备10可以包括主壳体100。主壳体100可以包含可以为马达/
叶轮布置的形式的流量发生器11、可选的加湿器或加湿室12、控制器13以及
用户界面14。用户界面14可以包括显示器以及(多个)输入装置，比如(多个)按钮、
触摸屏、触摸屏与(多个)按钮的组合等。控制器13可以包括硬件处理器，并且可以被配置或编程来控制该设备的部件，包括但不限于操作流量发生器11以产生用于递送给患者的气体流、操作加湿器12(如果存在)以加湿和/或加热气体流、接收来自用户界面14的用户输入以对设备10进行重新配置和/或用户定义的操作、以及(例如，在显示器上)向用户输出信息。用户可以是患者、保健专业人士、或对使用该设备感兴趣的任何其他人。
[0051] 继续参考图1，患者呼吸导管16可以联接至流量治疗设备10的壳体100中的气体流出口21，并且联接至患者接口17(比如非密封接口，如具有
歧管19和鼻塞18的鼻插管)。另外或替代性地，患者呼吸导管16可以联接到面罩或气管切开术接口。由流量治疗设备10产生的并且可以被加湿的气体流经由患者导管16通过插管17被递送至患者。患者导管16可以具有加热丝16a，用于加热穿行至患者的气体流。加热丝16a可以受控制器13的控制。患者导管16和/或患者接口17可以被认为是流量治疗设备10的一部分、或可替代性地在流量治疗设备的周边。流量治疗设备10、呼吸导管16以及患者接口17可以一起形成流量治疗系统。
[0052] 现在将描述流量治疗呼吸设备10的总体操作。控制器13可以控制流量发生器11以产生期望流量的气体流、控制一个或多个
阀以控制空气和氧气或其他可呼吸气体的混合、和/或控制加湿器12(如果存在)以将气体流加湿到合适的温度和/或湿度。如将在下面更详细地描述的，设备10可以使用超声感测来监测流中的气体的特性。例如，气体流的特性可以包括气体浓度、流量等。设备10可以包括可以与硬件处理器通信的附加传感器。这些传感器可以包括流量传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。附加传感器的输出可以用于确定气体流的特性，比如温度、压力、湿度等。附加传感器的输出可以用于通过超声感测来校正对气体流特性的测量。气体流可以经患者导管16和插管17被导出至患者。相反，插管17可以是任何其他患者接口，比如全脸面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管切开术接口或气管内管。控制器13还可以控制加湿器12中的加热元件和/或患者导管16中的加热元件16a，以将气体加热到期望的温度，该期望的温度实现患者的期望的治疗
水平和/或舒适水平。控制器13可以被编程有气体流的合适目标温度或可以使用一个或多个温度传感器来确定气体流的合适目标温度。
[0053] 可以将附加传感器3a、3b、3c、20、25(比如流量传感器、温度传感器、湿度传感器和/或压力传感器)放置在流量治疗设备10和/或患者导管16和/或插管17中的各个位置。控制器13可以接收来自传感器的输出，以有助于以提供适当治疗的方式来操作流量治疗设备10。提供合适的治疗可能包括满足患者的吸气需求。设备10可以包括无线数据发射器和/或接收器、或收发器15，以使控制器13能够以无线方式从操作传感器接收数据信号8和/或控制流量治疗设备10的各种部件。另外或替代性地，数据发射器和/或接收器15可以将数据传递到远程
服务器或实现对设备10的远程控制。设备10可以包括例如使用缆线或电线的有线连接，以使控制器13能够从操作传感器接收数据信号8和/或控制流量治疗设备10的各种部件。
[0054] 示例流量治疗设备的概述
[0055] 流量治疗设备10可以包括高流量治疗设备。如本文所用，“高流量”治疗是指以满足或超过患者的峰值吸气需求的相对高的流量对患者的气道给予气体。用于实现“高流量”的流量可以是下文列出的任何流量。流量治疗设备可以是任何适合类型的设备，但在一些构型中，可以向患者递送(例如，空气、氧气、氮气、其他气体混合物、或其某种组合的)高气体流或高流量治疗以便辅助呼吸和/或治疗呼吸障碍。气体可以是或包括氧气。气体可以包括环境空气。气体可以包括含氧气与环境空气的混合物。气体还可以可选地包括一种或多种低氧气体，比如氮气或除环境空气或氧气之外的其他气体，从而得到具有降低的氧气浓度的气体。气体可以包括氮气与环境空气的共混物以产生低氧气体组成。气体可以是纯度小于100％的富集低氧气体，比如氮气与混有环境空气的氧气的低氧混合物，这从安全角度来看可能是有利的。除其他用途外，产生低氧环境可以被认为是模拟人造的高海拔环境，这对于海拔训练很有用，而用户不必处于地质高海拔。
[0056] 如本披露中所使用的“高流量治疗”可以指以大于或等于约10升每分钟(10LPM)的流量向患者递送气体，或者以大于或等于约1升每分钟(1LPM)的流量向新生儿、婴儿或儿童患者递送气体。对于成人患者，“高流量治疗”可以是指以以下流量向患者递送气体：大于或等于约10升每分钟(10LPM)，比如约10LPM至约100LPM之间、或约15LPM至约95LPM之间、或约20LPM至约90LPM之间、或约25LPM至约85LPM之间、或约30LPM至约80LPM之间、或约35LPM至约75LPM之间、或约40LPM至约70LPM之间、或约45LPM至约65LPM之间、或约50LPM至约60LPM之间。对于新生儿、婴儿或儿童患者，“高流量治疗”可以是指以以下流量向患者递送气体：
约1LPM至约25LPM之间、或约2LPM至约25LPM之间、或约2LPM至约5LPM之间、或约5LPM至约
25LPM之间、或约5LPM至约10LPM之间、或约10LPM至约25LPM之间、或约10LPM至约20LPM之间、或约10LPM与15LPM之间、或约20LPM至约25LPM之间。因此，供成人患者或者新生儿、婴儿或儿童患者使用的高流量治疗设备可以以约1LPM至约100LPM之间的流量或以以上列出的子范围中的任何子范围中的流量向患者递送气体。所递送的气体可以包括一定百分比的氧气。所递送的气体中的氧气的百分比可以在约0％至约20％之间、在约20％与约100％之间、或在约30％与约100％之间、或在约40％与约100％之间、或在约50％与约100％之间、或在约60％与约100％之间、或在约70％与约100％之间、或在约80％与约100％之间、或在约
90％与约100％之间、或约100％、或100％。
[0057] 高流量治疗可以在满足或超过患者的吸气需求、增强患者的氧合和/或减少呼吸功方面是有效的。另外，高流量治疗可以在鼻咽中产生冲洗效果，使得上气道的解剖学无效腔被流入的高气体流量冲洗。这可以产生可供用于每一次呼吸的新鲜气体储备，同时最小化对二氧化碳、氮气等的再呼吸。
[0058] 在需要低氧的情况下，所递送气体中的氧气百分比可以为：使得所递送至受试者的气体组合物中的氧气百分比小于典型的室内空气的氧气百分比(比如，小于约21％)。气体组合物中的氧气百分比在约10％至约20.9％之间、或在约11.9％至约17.4％之间、或在约13.8％至约17.4％之间、或在约15.7％至约16.7％之间、或在约15％至约20％之间、或约13％至约18％之间、或约或不超过约10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、
13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、
19.5％、20％或20.5％、或包含上述值中的两项的任何范围。在一些实施例中，低氧气体组合物中的氮气百分比为约或至少约78.2％、78.5％、79％、79.5％、80％、80.5％、81％、
81.5％、82％、82.5％、83％、83.5％、84％、84.5％、85％、85.5％、86％、86.5％、87％、
87.5％、88％、88.5％、89％、89.5％、90％或更高、或包含上述值中的两项的任何范围。
[0059] 患者接口可以是非密封接口以便防止气压伤(例如，由于相对于大气的压力差而对
肺或呼吸系统的其他器官造成的组织损伤)。患者接口可以是具有歧管和鼻塞的鼻插管、和/或面罩、和/或鼻枕罩、和/或鼻罩、和/或气管切开术接口、或任何其他适合类型的患者接口。
[0060] 在整个本披露中应理解，所描述的硬件和
软件部件不是仅限于如高流量治疗中的应用。而是，本披露的所有方面可以应用于任何数量的已知的呼吸治疗中，包括但不限于用于医院和/或家庭、成人和/或婴儿的非侵入性通气治疗、侵入性通气治疗、高流量鼻治疗、氧气治疗、连续
正压(CPAP)治疗、和
腹腔镜手术、或婴儿复苏、或如本领域技术人员从本披露中所理解的任何其他治疗。例如，流量治疗设备10还可以用作连续气道正压(CPAP)装置。CPAP装置可以用于治疗成人和/或婴儿的阻塞性睡眠呼吸暂停和/或其他呼吸问题。密封的患者接口可以用于将经加湿加压的气体递送给患者。密封的患者接口可以包括面罩、鼻罩或鼻枕罩。当患者接口被密封时，CPAP装置可以将气体以恒定和/或预定压力递送给患者。
[0061] 图2至图17B示出了具有主壳体100的示例流量治疗设备10。主壳体100具有主壳体上底盘102和主壳体下底盘202。
[0062] 主壳体上底盘102具有外周壁布置106(见图15)。外周壁布置限定了加湿器或加湿室隔间108以用于接纳可移除的加湿室300。可移除的加湿室300容纳了比如水等合适的液体，以用于加湿可以被递送给患者的气体。
[0063] 在所示形式中，主壳体上底盘102的外周壁布置106可以包括：基本上竖直的左侧外壁110，该左侧外壁在主壳体100的前后方向上定向；基本上竖直的左侧内壁112，该左侧内壁在主壳体100的前后方向上定向；以及互连壁114，该互连壁在左侧外壁110的上端与左侧内壁112的上端之间延伸并且互连这些上端。主壳体上底盘102可以进一步包括：基本上竖直的右侧外壁116，该右侧外壁在主壳体100的前后方向上定向；基本上竖直的右侧内壁118，该右侧内壁在主壳体100的前后方向上定向；以及互连壁120，该互连壁在右侧外壁116的上端与右侧内壁118的上端之间延伸并且互连这些上端。这些互连壁114、120朝向主壳体
100的相应外边缘成角度，但可以替代性地是基本上水平的或向内成角度。
[0064] 主壳体上底盘102可以进一步包括基本上竖直的后外壁122。主壳体上底盘102的上部部分可以包括向前成角度的表面124。表面124可以具有用于接纳显示器和用户界面模块14的凹陷126。显示器可以被配置为实时显示感测到的(多种)气体的特性。互连壁128可以在后外壁122的上端与表面124的后边缘之间延伸并且互连该上端与该后边缘。
[0065] 基本上竖直的壁部分130可以从表面124的前端向下延伸。基本上水平的壁部分132可以从壁部分130的下端向前延伸以形成突檐。基本上竖直的壁部分134可以从壁部分
132的前端向下延伸并且终止于加湿室隔间108的基本上水平的
底板部分136。左侧内壁
112、右侧内壁118、壁部分134以及底板部分136一起可以限定加湿室隔间108。加湿室隔间
108的底板部分136可以具有凹陷138，用于接纳用于加热加湿室300中的液体以供在加湿过程期间使用的加热器布置，比如加热板140或其他适合的(多个)加热元件。
[0066] 主壳体下底盘202可以通过适合的
紧固件或者一体的附接特征(比如，夹子)附接到上底盘102。主壳体下底盘202可以包括：基本上竖直的左侧外壁210，该左侧外壁在主壳体100的前后方向上定向并且与上底盘102的左侧外壁110毗连；以及基本上竖直的右侧外壁216，该右侧外壁在主壳体100的前后方向上定向并且与上底盘102的右侧外壁116毗连。主壳体下底盘202可以进一步包括基本上竖直的后外壁222，该后外壁与上底盘102的后外壁122毗连。
[0067] 壳体下底盘202可以具有唇缘242，该唇缘与壳体上底盘102的唇缘142毗连并且还形成用于接纳杆件500的手柄部分506的这个凹陷的一部分。下唇缘242可以包括指向向前的突起243，该突起充当杆件500的手柄部分506的固位件。
[0068] 壳体下底盘202的底侧可以包括底壁230。相应互连壁214、220、228可以在基本上竖直的壁210、216、222与底壁230之间延伸并且互连这些壁与该底壁。底壁230可以包括具有多个孔的格栅232以使得能够在从加湿室300泄露(例如，由于溢出)的情况下排出液体。底壁230还可以包括长形的前后定向的狭槽234。狭槽234还可以使得能够在从加湿室300泄露的情况下排出液体，而不使液体进入
电子器件壳体。在所示的构型中，狭槽234相对于格栅232的孔可以是宽的和长形的，以最大化液体的排出。
[0069] 如图17A至图17B所示，下底盘202可以具有用于接纳马达与传感器模块的马达凹陷250。尽管未示出，但是流量治疗设备10还可以具有传感器模块，而模块中没有马达。马达与传感器模块可以是不可从主壳体100移除的。马达与传感器模块可以是可从主壳体100移除的，如图17A至图17B所示。该模块可以是包括马达和多个传感器的马达与传感器模块。该模块可以是包括多个传感器而不具有马达的传感器模块。可以在底壁230中邻近其后边缘凹陷开口251以用于接纳可移除的马达与传感器模块。连续的、气体不可渗透的、未中断的外周壁252可以与下底盘202的底壁230整体形成，并且从开口251的周边向上延伸。外周壁252的后部部分254具有第一高度，并且外周壁252的前部部分256具有第二高度，该第二高度大于该第一高度。外周壁252的后部部分254终止于基本上水平的台阶258，该台阶又终止于外周壁252的上辅助后部部分260。外周壁252的前部部分256和上辅助后部部分260终止于顶板262处。除了气流通道，所有壁和顶板262可以是连续的、气体不可渗透的且未中断的。因此，除了气流通道，整个马达凹陷250可以是气体不可渗透的且未中断的。
[0070] 马达与传感器模块可以是可插入凹陷250中并且可附接到下底盘202上的。在将马达与传感器模块插入到下底盘202中后，气体流通道管264可以延伸穿过向下延伸管133并且被软
密封件密封。
[0071] 加湿室300可以如下地
流体联接到设备10：通过加湿室300从壳体100的前部处的位置朝向壳体100后部的方向进入加湿室隔间108中的在向后方向上的线性滑入运动。气体出口端口322可以与马达处于流体连通。
[0072] 如图8所示的气体入口端口340(经加湿的气体返回)可以包括可移除的L形弯管。可移除的弯管可以进一步包括患者出口端口344，所述患者出口端口用于联接到患者导管
16以便将气体递送到患者接口17。气体出口端口322、气体入口端口340以及患者出口端口
344可以各自包括软密封件(比如O形环密封件或T形密封件)，以便在设备10、加湿室300以及患者导管16之间提供密封的气体通路。
[0073] 加湿室气体入口端口306可以与气体出口端口322互补，并且加湿室气体出口端口308可以与气体入口端口340互补。这些端口的轴线可以彼此平行，以便使得加湿室300能够以线性运动被插入到室隔间108中。
[0074] 设备10可以具有与马达处于流体连通的空气和氧气(或替代性辅助气体，比如氮气)入口，以便使得马达能够将空气、氧气或其合适的混合物递送至加湿室300，从而递送至患者。设备10可以具有用于任何辅助或补充气体(包括或不限于氧气和氮气)的一个或多个入口。如图10所示，设备10可以具有组合的空气/辅助气体入口布置350。此布置可以包括通入壳体100中的组合的空气/辅助气体端口352、
过滤器354、以及具有
铰链358的盖356。气体管也可以侧向地或沿另一合适的方向延伸，并与一个或多个辅助气体源处于流体连通。端口352可以与马达402流体联接。例如，端口352可以经由端口352与马达与传感器模块400中的入口孔或端口(该入口孔或端口又将通向马达)之间的气流通道而与马达与传感器模块400联接。
[0075] 设备10可以具有图11至14所示的布置来使得马达能够向加湿室300并由此向患者递送空气、辅助气体或其适合的混合物。这种布置可以包括位于壳体100的下底盘202的后壁222中的空气入口356’。空气入口356’包括具有带有孔和/或狭槽的适合格栅布置的刚性板。消音
泡沫可以邻近该板设置在该板的内侧上。空气过滤箱354’可以邻近空气入口356’被定位在主壳体100的内部，并且包括空气出口端口360以用于经由马达与传感器模块400中的空气入口端口404向马达递送经过滤的空气。空气过滤箱354’可以包括被配置成从气体流中去除颗粒(例如灰尘)和/或病原体(例如病毒或细菌)的过滤器。软密封件(比如O形环密封件)可以设置在空气出口端口360与空气入口端口404之间，以便在这些部件之间进行密封。设备10可以包括邻近壳体100的一侧被定位在壳体后端处的单独的辅助气体入口端口358’，该辅助气体端口358’用于接收来自辅助气体源(比如罐或管道输送的辅助气体的源)的辅助气体。辅助气体入口端口358’可选地与阀362处于流体连通。阀362可以适当地是螺管阀，以能够控制添加到被递送到加湿室300的气体流中的氧气的量。辅助气体端口358’和阀362可以与其他辅助气体一起使用，以控制其他辅助气体到气体流的添加。其他辅助气体可以包括对于可用于气体治疗的多种气体中的任何一种或多种，包括但不限于氦氧混合气和一氧化氮。
[0076] 如图13至图16所示，壳体下底盘202可以包括合适的电子器件板272，比如感测电路板。电子器件板可以邻近壳体下底盘202的对应外
侧壁210、216被定位。电子器件板272可以容纳适合的电气或电子部件或与其电通信，该电气或电子部件是比如但不限于
微处理器、电容器、
电阻器、
二极管、
运算放大器、比较器以及
开关。传感器可以与电子器件板272一起使用。电子器件板272的部件(比如但不限于一个或多个微处理器)可以充当该设备的控制器13。
[0077] 电子器件板272中的一者或两者可以与设备10的电气部件(包括显示单元和用户界面14、马达、阀362以及加热板140)电通信，以便操作马达来提供所期望流量的气体、操作加湿器12来将气流加湿并加热到适当的水平、并且向气体流供应适当量的辅助气体。
[0078] 电子器件板272可以与从壳体上底盘102的后壁122凸出的连接器布置274电通信。连接器布置274可以被联接到护理警报器、
脉搏血氧仪端口和/或其他适合的附件上。电子器件板272还可以与还可以设置在壳体上底盘102的后壁122中的
电连接器276电通信，以便向设备10的部件提供干线电力或
电池电力。
[0079] 如以上所提及，操作传感器(诸如流量、温度、湿度和/或压力传感器)可以被放置在流量治疗设备10和/或患者导管16和/或插管17中的各个位置。电子器件板272可以与这些传感器电通信。来自传感器的输出可以由控制器13接收，以辅助控制器13以提供最佳治疗(包括满足吸气需求)的方式操作流量治疗设备10。
[0080] 如上所述，电子器件板272以及其他电气和电子部件可以与气体流动路径
气动隔离以提高安全性。这种密封还防止水进入。
[0081] 图18A至图18E展示了另一种流量治疗设备3010，其包括具有主壳体上底盘3102和主壳体下底盘3202的主壳体。流量治疗设备3010可以进一步包括用于接纳可移除的加湿室的加湿室隔间3108。流量治疗设备3010可以具有在此关于流量治疗设备10所描述的任何特征和/或功能性，但为了简单起见，这里不再重复这些特征。类似地，流量治疗设备3010的特征和/或功能性可以用于在此描述的其他设备中。
[0082] 流量治疗设备3010可以具有单侧手柄/杆件4500。也就是说，手柄/杆件4500的仅一侧被可移动地连接到流量治疗设备3010的主壳体，而手柄/杆件4500的另一侧则并未枢转地连接到主壳体上。如图18D所示，手柄/杆件4500的左侧相对于主壳体被枢转地连接。然而，可以仅使右侧枢转地连接到主壳体。手柄/杠杆4500枢转地以及平移地连接到主壳体，使得手柄/杠杆4500在相对于主壳体具有变化的半径的路径上移动。
[0083] 手柄/杆件4500的终端部分可以具有横梁手柄部分4506，该横梁手柄部分互连左侧臂4502的前部端部与右侧构件4504的前部端部并且形成用于由用户的
手指抓持的接合区域。当手柄4500处于如例如图18D所示的提起位置中时，横梁4506可以充当流量治疗设备3010的搬运手柄。当手柄处于完全提起位置时，横梁4506可以被定位成总体上位于流量治疗设备3010(包括液体室)的
重心上方并且总体上与重心共线。液体室可以在手柄/杆件
4500被提起时被插入到加湿室隔间3108中或从中移除。当手柄/杆件4500处于降低位置时，该手柄/杆件可以抑制或阻止将加湿室从加湿室隔间108移除。
[0084] 图18E展示了不具有手柄/杆件的流量治疗设备3010。如图18E所示，在流量治疗设备3010中可以使用呈可移除弯管1342形式的可移除气体流动管。弯管1342可以在入口端口1340处接收来自液体室的经加湿的气体，并将经加湿的气体通过患者呼吸导管朝向患者接口引导至出口端口1344。
[0085] 类似于流量治疗设备10，流量治疗设备3010的下底盘3202可以具有用于接纳马达与传感器模块的马达凹陷。马达与传感器模块可以包括鼓风机，该鼓风机带走室内空气以递送给患者。如上所述，鼓风机可以构造成提供高流量呼吸治疗、连续气道正压治疗、或本文披露的任何其他呼吸治疗。气体可以在进入传感器模块之前进行混合。鼓风机可以是用于在气体进入传感器模块的感测室之前将气体混合的混合器。鼓风机可以包括单独的气体混合器。单独的气体混合器可以定位在鼓风机之前或之后。辅助气体可以在鼓风机之后被携入，而单独的混合器可以用于在携入后混合辅助气体和空气。控制器可以通过控制鼓风机的马达速度来增加或减小流经流量治疗设备的气体的流量。
[0086] 控制系统
[0087] 图19A展示了示例控制系统920的框图900，该示例控制系统可以检测患者状况并控制包括气体源在内的流量治疗设备的操作。控制系统920可以管理流经流量治疗设备的气体在递送给患者时的流量。例如，控制系统920可以通过控制鼓风机(以下也称为“鼓风机马达”)930的马达速度的输出或共混器中的阀932的输出来增加或减小流量。控制系统920可以自动确定用于特定患者的流量的设定值或个性化值，如下所述。流速可以由控制系统920优化以改善患者的舒适度和治疗。
[0088] 控制系统920还可以生成音频和/或显示/视觉输出938、939。例如，流量治疗设备可以包括显示器和/或扬声器。显示器可以向医师指示由控制系统920生成的任何警告或警报。显示器还可以指示医师可以调整的控制参数。例如，控制系统920可以自动推荐针对特定患者的流量。控制系统920还可以确定患者的呼吸状态，包括但不限于生成患者的呼吸速率，并将其发送到显示器。
[0089] 控制系统920可以改变加热器控制输出，以控制其中一个或多个加热元件(例如，以维持递送到患者的气体的温度设定点)。控制系统920还可以改变加热元件的操作或占空比。加热器控制输出可以包括(多个)加热板控制输出934和(多个)经加热呼吸管控制输出936。
[0090] 控制系统920可以基于一个或多个接收到的输入901-916来确定输出930-939。输入901-916可以对应于由控制器600(图19B所示)自动接收的传感器测量值。控制系统920可以接收传感器输入，包括但不限于温度传感器输入901、流量传感器输入902、马达速度输入903、压力传感器输入904、气体分数传感器输入905、湿度传感器输入906、
脉搏血氧仪(例如SpO2)传感器输入907、(多个)已存储或用户参数908、占空比或脉冲宽度调制(PWM)输入
909、
电压输入910、
电流输入911、声传感器输入912、功率输入913、电阻输入914、CO2传感器输入915、和/或
肺活量计输入916。控制系统920可以接收来自用户的输入或存储在
存储器624(图19B中示出)中的参数值。控制系统920可以在患者的治疗时间上动态地调节用于患者的流量。控制系统920可以连续地检测系统参数和患者参数。基于本文的披露内容，本领域普通技术人员将理解，任何其他合适的输入和/或输出可以与控制系统920一起使用。
[0091] 控制器
[0092] 图19B展示了控制器600的实施例的框图。控制器600可以包括用于检测输入条件和控制输出条件的编程指令。编程指令可以存储在控制器600的存储器624中。编程指令可以对应于本文描述的方法、过程和功能。编程指令可以由控制器600的一个或多个硬件处理器622执行。可以使用C、C++、JAVA或任何其他合适的编程语言来实现编程指令。可以在比如ASIC和FPGA等专用电路系统628中实现编程指令的一些或全部部分。
[0093] 控制器600还可以包括用于接收传感器信号的电路628。控制器600可以进一步包括显示器630，用于传输患者和呼吸辅助系统的状态。显示器630还可以显示警告。显示器630可以被配置用于实时显示所感测的(多种)气体的特性。控制器600还可以经由比如显示器630等用户界面接收用户输入。用户界面可以替代性地或另外包括按钮或转盘。用户界面可以替代性地或另外包括触摸屏。
[0094] 马达与传感器模块
[0095] 本文所述的流量治疗设备的任何特征(包括但不限于加湿器、流量发生器、用户界面、控制器、和被构造成将呼吸系统的气体流出口联接至患者接口的患者呼吸导管)可以与本文描述的任何传感器模块组合。
[0096] 图20展示了马达与传感器模块2000的框图，该马达与传感器模块被接纳在流量治疗设备中的凹陷250(在图17A和图17B中示出)中。如上所述，模块也可以包括传感器模块，而模块内部没有马达。马达与传感器模块可以包括鼓风机2001，该鼓风机带走室内空气以递送给患者。鼓风机2001可以是离心鼓风机。
[0097] 室内空气可以进入室内空气入口2002，该室内空气入口通过入口2003进入鼓风机2001。入口端口2003可以包括阀2004，加压气体可以通过阀进入鼓风机2001。阀2004可以控制进入鼓风机2001的辅助气体的流量。阀2004可以是任何类型的阀，包括
比例阀或二位阀。
在一些实施例中，入口端口不包括阀。
[0098] 鼓风机2001可以以大于1,000RPM且小于30,000RPM、大于2,000RPM且小于21,000RPM或在任何前述值之间的马达速度运行。鼓风机2001的操作混合通过入口端口2003进入鼓风机2001的气体。使用鼓风机2001作为混合器可以降低否则在具有单独混合器(比如，包括挡板的静态混合器)的系统中将会发生的压降，因为混合需要
能量。
[0099] 混合的空气可以通过导管2005离开鼓风机2001，并进入传感器室2007中的流动路径2006。具有传感器2008的感测电路板可以定位在传感器室2007中，使得感测电路板至少部分地浸没在气体流中。感测电路板上的传感器2008中的至少一些传感器可以定位在气体流内以测量流内的气体特性。在穿过传感器室2007中的流动路径2006之后，气体可以离开2009到达加湿室。
[0100] 在将传感器定位在鼓风机和/或混合器的上游的系统上，将传感器2008定位在组合的鼓风机与混合器2001的下游可以提高测量的准确性，比如气体分数浓度的测量(包括但不限于氧气浓度)。这样的定位可以得到更可重复的流动曲线。此外，将传感器定位在组合的鼓风机与混合器的下游避免了否则可能会发生的压降，因为在鼓风机之前进行感测的情况下，在入口与感测系统之间需要单独的混合器(比如带挡板的静态混合器)。混合器可以导致混合器上存在压降。将传感器定位在鼓风机之后可以允许鼓风机成为混合器，而静态混合器会降低压力，相反，鼓风机会增加压力。而且，将感测电路板和传感器2008的至少一部分浸入流动路径中可以提高测量的准确性，因为传感器浸入流中意味着它们更能在气体流动时经受相同的条件(比如温度和压力)，因此提供气体特性的更好表示。
[0101] 转到图21，离开鼓风机的气体可以进入传感器室400中的流动路径402，该流动路径可以位于马达与传感器模块内。流动路径402可以具有弯曲的形状。流动路径402可以被构造成具有没有急转弯的弯曲形状。流动路径402可以具有弯曲的端部，在弯曲的端部之间具有更直线的部分。弯曲的流动路径形状可以通过部分地使测量区域与流动路径重合以形成该流动路径的测量部分来减小气体流中的压降而不降低流测量的灵敏度，这将在下面参考图23A至图23B进行描述。
[0102] 具有传感器(比如
超声波发射器、接收器、湿度传感器、温度传感器、流量传感器等)的感测电路板404可以定位在传感器室400中，使得感测电路板404至少部分地浸入流动路径402中。将感应电路板和传感器的至少一部分浸没在流动路径中可以提高测量的准确性，因为浸入流动路径中的传感器更能在气体流动时经受相同的条件(比如温度和压力)，因此提供气体流特性的更好表示。在穿过传感器室400中的流动路径402之后，气体可以排出到加湿室。
[0103] 继续参考图21，传感器室400的开口406可以保持声发射器(在图22A中示为1502)，比如沿着流动路径402的至少一部分形成声轴(在图22B中示为1520，在图23A至23B中示为1620)的超声换能器，用于测量流内气体的特性或特征。超声换能器既可以充当发射器又可以充当接收器。
[0104] 具有单独声接收器的超声感测
[0105] 转到图22A，示出了具有声发射器和单独的声接收器的示例感测电路板1500。感测电路板1500可以是印刷电路板(PCB)。感测电路板的至少一部分(包括但不限于电路1510)可以安装在由虚线1512界定的流动路径402之外。
[0106] 感测电路板1500可以包括一个或多个声发射器1502、一个或多个声接收器1504以及一个或多个附加传感器(比如传感器1508)。该一个或多个声发射器1502可以是超声发射器。附加传感器的示例可以包括流量传感器、湿度传感器(包括要与单独的温度传感器一起使用的湿度传感器、以及组合式湿度与温度传感器)、用于测量
大气压的传感器、用于测量压力差的传感器、和/或用于测量表压的传感器。图22A中的声发射器1502可以是第一和第二超声换能器。第一和第二声换能器可以是一对配对的超声换能器，例如一对配对的压电换能器。声发射器1502可以包括一个或多个“封闭
框架”压电换能器。封闭框架换能器产生较低振幅的声音信号，从而导致较低的
信噪比，但更可靠且更不易出现故障。它们也较不易渗水。可以将声发射器1502调谐为在约20kHz至约80kHz、或约20kHz至30kHz、或约30kHz至约70kHz、或约30kHz至约50kHz的范围内谐振。声发射器1502可以被调谐以约25kHz或替代性地在40kHz谐振，这可以使得更容易滤出较低频率的声音噪声(比如来自气体流的噪声)。
[0107] 声接收器1504可以包括麦克风，比如电容式麦克风、驻极体麦克风和MEMS麦克风。麦克风可能具有较小的时间/相位延迟以及相对线性和平坦的频率响应。MEMS麦克风的尺寸可以很小。MEMS麦克风在任何维度上都可以小于5mm。接收器也可以是其他类型的接收器，比如压电换能器、碳麦克风和光纤传感器。在压电换能器仅用作接收器的情况下，其接收功能可以与换能器的发射功能分离，从而使其不是发射器，而在压电换能器仅用作发射器的情况下，其发射功能可以与换能器的接收功能分离，从而使其不是接收器。因此，同一换能器不用作发射器以及接收器。
[0108] 压电换能器可以用作发射器，而麦克风可以用作接收器。压电换能器可以具有封闭框架。与各自用作发射器和接收器两者的两个封闭框架压电换能器的组合相比，封闭框架压电换能器与麦克风的组合可以具有改善的信噪比，因为麦克风比起充当接收器的封闭框架压电换能器对声信号更敏感。尽管以上披露的这些类型的接收器都可以用于减少或消除延迟，但是麦克风比压电换能器具有额外的优点，即减小了接收器的尺寸。
[0109] 如图22A所示，声发射器1502可以定位在感测电路板1500的相反端部上并且靠近由虚线1512界定的流动路径402的相反端部。声发射器1502可以定位在流动路径402之外，并且穿过感测室的壁发射信号。超声发射器可以用塑料盖或声学匹配的盖板
覆盖。这种布置可以提供超声发射器不暴露于氧气的优点。然而，这种布置还可能增加必须加以考虑的声阻抗、或波的失真。声发射器1502可以被配置为发射声信号，比如超声信号或脉冲。声发射器1502可以被配置为既发射又接收声信号，比如超声脉冲。声信号可以在这两个声发射器1502之间双向传播。即，声发射器1502中的第一声发射器可以传输要被声发射器1502中的第二声发射器接收的声信号，而声发射器1502中的第二声发射器可以传输要被声发射器1502中的第一声发射器接收的声信号。声发射器1502可以沿着声轴1520(图23A中的1620)面向彼此。同样如图22A所示，声接收器1504可以位于感测电路板1500的延伸臂1506上，并位于流动路径402中。这样，硬件处理器可以被配置用于估计声接收器1504的温度与流动路径402中的气体的测量温度处于相同的温度或相似的温度。比如温度传感器、湿度传感器或流量传感器等附加传感器可以沿着延伸臂1506放置或放置在感测电路板1500上的其他位置。
[0110] 转向图22B，这是上述感测电路板的简化图示，声接收器1504可以以窄波束角声发射器1502的声轴1520(在图23A中也示为1620)为中心并且沿着流动路径的中线或中心轴线(在图23A中示为1610)，以避免产生干涉和反射。声接收器1504可以按照声发射器1502的定位所允许的尽可能远地间隔开。一个声接收器1504可以在另一声接收器1504的下游。声接收器1504还可以按照流动路径402的几何形状(由虚线1512界定)所允许的尽可能远地间隔开，并且还被定位在流动路径402的与声发射器1502的(多个)信号可以传播的声学路径重叠的一部分内(下面参考图23A至图23B更详细地描述)。声接收器1504之间的大距离可以通过在飞行时间测量中具有较小的百分比误差来提供更高水平的流量灵敏度。然而，声接收器1504也可以定位在距超声发射器1502足够的距离处以减轻近场效应。声接收器1504可以沿着流动路径的中线以声轴1520为中心，并且彼此隔开足够远以增加气体流特性的测量准确性，并且与最近的声发射器1502足够地间隔开以减轻近场效应。声接收器1504可以以声轴1520为中心，但是不沿着流动路径的中线。声接收器1504可以沿着流动路径的中线定位，但是不以声轴1520为中心。
[0111] 同样如图22B所示，流动路径402可以在声发射器1502的脉冲发射表面之间具有总距离D总。在图22A中也展示了总距离D总。流动路径402的总距离D总可以在约50mm至约200mm之间、在约70mm至约150mm之间、在约80mm至120mm之间、或为约95mm。
[0112] 如图22B所示，超声发射器之间的流动路径402部分可以与超声脉冲在这些发射器之间传播的声路径基本重叠。超声发射器之间的流动路径402还可以具有在约40mm至约150mm之间、在约60mm至约100mm之间、或者在约70mm至约90mm之间、或者约75mm的总流动距离。
[0113] 如图22B所示，流动路径402可以在边界1512之间具有直径W。W可以在约10至约40mm之间、在约12mm至约30mm之间、或约15mm至25mm之间、或为约16mm。
[0114] 图22B还展示了d，即，声接收器1504之间的距离。声接收器1504之间的距离d可以在约30mm与约150mm之间、或为约55mm。图22B还展示了T，是声发射器1502与最近的声接收器1504之间的距离。声发射器1502与最近的声接收器1504之间的距离可以在约10mm与约40mm之间、或者为约20mm。超声换能器和接收器的定位可以关于垂直于声路径的中心轴线
1520的轴线1522对称。
[0115] 声接收器1504可以位于中心轴线1520的稍微上方或下方相隔距离r，但是仍位于流动路径中。离
轴距离r可以在约0mm至约5mm之间。声接收器1504可以位于声路径的中心轴线上，其离轴距离r为0mm。
[0116] 这些单独的接收器可以提供若干优点。具体地，具有换能器充当发射器和接收器二者的超声感测配置只能在每个方向上生成信号的一个测量值，但是在系统中具有两个接收器则可以在每个方向上生成两个测量值，从而更易于检测边缘和/或的波变形，因为在每个接收器处接收到的波形预期将是相同的。同样，具有两个被预期是相同的但被延迟的波形可以使其他的边缘检测方法实质上更有效。可以使用快速
模数转换器(ADC)记录这两个波形，并且可以在这两个波形之间执行互相关。尽管互相关比边缘检测在计算上成本更高，但是所得的测量结果可以更精确并且更抗噪声，并且由于比较了整个波形，因此消除了边缘检测中出现的“窗口”问题。这对于传感器之间的距离、所使用的频率以及可以测量的声速范围的限制较小。通过长时间持续接收可靠的信号，麦克风的寿命也可能比超声换能器更好。
[0117] 声接收器1504的小尺寸可以允许它们直接安装在气体路径和声路径的内部或就安装在气体路径和声路径的一侧。安装在气体流中或就安装在气体流的一侧意味着硬件处理器可以估计接收器的温度与气体温度相同，从而可以更准确地进行任何温度校正。比如麦克风等接收器可以采用表面贴装设备(SMD)
包装物的形式，从而可以将它们直接安装在PCB上，并且它们之间有明确-限定的距离。由于仅这个距离与差动传感器的操作有关(下面将更详细描述)，因此与依靠安装两个压电换能器相比，气体流特性的测量更加稳定。能够将接收器安装在流中的另一优点是减少或消除了“死空间”，死空间是每个发射器前方的没有气体流动的区域。死空间可以在速度和声速之间引入交叉项，并使计算复杂化。接收器可以安装在发射器之前足够远的位置，以消除死空间。
[0118] 现在将参照图23A至图23B描述超声发射器和接收器相对于感测电路板的不同区域的定位的其他细节。感测电路板的各个区域在图23A至图23B中展示，并且可以被并入到本申请中其他地方披露的感测电路板中。如图23A至图23B所示，感测区域1630可以是声传感器(例如，超声发射器和/或接收器)所位于的区域。在感测区域1630内，测量区域1632可以是以下区域：在该区域中超声信号可以传播穿过气体并被接收以测量气体流特性。测量区域1632可以在两个超声发射器之间，或者在超声发射器与反射表面之间。将流动路径的位于测量区域内的一部分定义为流动路径的测量部分。尽管气体流通常遵循流动路径，但有些气体会流到感测室的其他部分并积聚在死空间中。
[0119] 如图23A所示，感测电路板1600可以具有位于由虚线1612界定的流动路径中的声接收器1504。除非另外说明，否则上文描述的以及在图22A至图22B中展示的感测电路板1500的特征可以并入到图23A至图23B所示的感测电路板1600中。如图23A所示，第一声发射器1502和第二声发射器1502可以安装在传感感测电路板1600上由虚线1612界定的流动路径的任一个端部部附近。第一和第二声发射器1502可以是一对配对的声发射器，比如超声换能器。第一和第二声发射器1502可以基本上定位在气体流动路径的测量部分的每个端部处或附近。声发射器1502可以是压电换能器。两个声接收器1504可以直接安装在气体流动路径的测量部分内并且在这两个声发射器1502之间。如图23A中进一步示出的，声发射器
1502可以沿着流动路径的中线1610相向。声接收器1504可以以中线1610为中心，或者相对于中线1610稍微偏移，如图23B所示并且如以上参考图22B中的距离r所述。温度传感器1508可以位于相同的感测电路板1600上，并且也可以直接位于流动路径中。温度传感器1508也可以是湿度传感器、压力传感器等。该设备中的其他位置可能存在湿度或压力传感器。气体流可以行进通过感测区域1630。
[0120] 图23B展示了图23A的感测电路板1600的变型，并且除了下文所指出的之外，并入有图23A的感测电路板1600的特征。在图23B中，声接收器1504定位在由流动路径边界1612限定的流动路径的一侧和感测区域1630的一侧。声接收器1504可以被放置成端口1605位于感测区域1630的一侧，以允许感测声信号。端口1605可以在声接收器1504与流动路径之间维持气动连接。这种布置可以允许由于流动引起的声学噪声大大降低，并且因此可以减轻滤除声学噪声的问题。在其他方面，该操作可以保持与图23A所示的相同，这是因为将接收器置于一侧所引起的任何延迟都被吸收到换能器延迟中，并被差分感测所抵消，这将在下文进行更详细的描述。
[0121] 声发射器1502和声接收器1504可以测量气体流的特性，比如气体浓度(包括但不限于氧气浓度)和流量。为了计算流经感测室的气体的流量，每个发射器都可以发射信号，从而沿着声路径的轴线1620在两个方向上都有信号。此外，为了确定特定气体的浓度(例如但不限于氧气浓度)，仅需要单个方向上的信号。为了确定流量，可能需要两个方向上信号。附加传感器也可以用于确定气体流的特性，比如温度、压力、流量、湿度等。另外，声发射器
1502和声接收器1504以及附加传感器可以在气体流特性的测量中提供冗余，使得尽管某些传感器发生故障，流量治疗设备仍可以监测气体流的特性。例如，如果接收器和/或换能器之一发生故障，则由于所述多个发射器和/或接收器而存在冗余，这可以允许硬件处理器仍然确定气体流的特性(下文将更详细地描述)。硬件处理器也可以被配置为使用其中一个或多个附加传感器的输出，以提供对比如流量等气体流特性的计算的校正。例如，从超声传感器之外的不同流量传感器获取的流量读数可以用于计算或调整包括超声发射器和/或接收器在内的超声传感器的校准参数，从而连续校正超声发射器和/或接收器读数中的任何误差或漂移。这个不同的流量传感器可以包括被配置用于测量流量的加热后温度感测元件。
[0122] 两个声发射器/两个声接收器配置
[0123] 下面参照图24A(示出了上述系统的简化图示)和图25来描述图22A至图22B和23A至图23B所示的配置(即具有两个声发射器和两个声接收器)中的延迟抵消。图24A示出了两个声发射器A、D，两个声接收器b、c位于两个发射器A、D之间。声发射器A、D分别在每个方向上传播声信号。为了清楚起见，在图24A至图24D中省略了另外的传感器。
[0124] 图25展示了示例控制器或硬件处理器可以如何确定气体流的特性。如图25的流程图所示，在步骤820处，硬件处理器可以在两个声接收器b、c获得沿第一方向(其中A正在发射)的以下时间测量值τ1、τ2：
[0125] τ1＝A+t1+b
[0126] τ2＝A+t1+t2+c，
[0127] 其中，t是跨越传播路径的飞行时间，在图24A至图24D中标记出，大写字母表示声发射器的延迟，小写字母表示声接收器的延迟。在从声接收器进行测量之前，系统可以在步骤810使用带通或高通滤波器(如下所述)可选地滤除噪声。
[0128] 根据这些测量值，硬件处理器可以在步骤830中计算声接收器b、c之间的飞行时间t2：
[0129] t2＝τ2-τ1-(c-b)。
[0130] 飞行时间t2是声速的单向度量，其仅取决于这些声接收器的延迟的匹配。如上所述，在步骤840中，硬件处理器可以可选地根据声速的单向度量来计算气体浓度，包括但不限于氧气浓度。在第二方向上，硬件处理器可以类似地在步骤850、860中获得测量值：
[0131] τ3＝D+t′3+c
[0132] τ4＝D+t′3+t′2+b
[0133] t′2＝τ4-τ3-(b-c)，
[0134] 其中τ3、τ4是在声接收器c、b处的测量值，t’2是在接收器b、c之间沿相反方向的飞行时间。
[0135] 从这两个飞行时间测量值，硬件处理器可以在步骤870中获得总和以及差值，该总和以及差值可以用于接近地近似声速和流量测量值：
[0136] t2+t′2＝(τ2-τ1)+(τ4-τ3)
[0137] t2-t′2＝(τ2-τ1)-(τ4-τ3)-2(c-b)。
[0138] 因此，在步骤880中，硬件处理器可以获得与声发射器延迟无关的声速测量值，并且可选地获得仅依赖于两个延迟的匹配的流量测量值。可以从以下两个表达式开始根据飞行时间测量值获得声速和流量测量值：t2＝(接收器b和c之间的距离D)/[(声速，c)+(气体流速度,v)]；t2’＝(接收器b和c之间的距离D)/[(声速，c)-(气体流速度,v)]。然后，可以使用以下等式来计算声速和气体流速度。
[0139]
[0140]
[0141] 之所以会发生这种抵消，是因为在沿着声路径的每个方向上，硬件处理器都可以使用相同的两个声发射器进行差分测量。这两个声发射器可以是一对配对的声发射器，例如，一对配对的压电换能器。由于每个接收到的信号中都存在发射器延迟，因此在进行差分测量时，发射器延迟会抵消。由于在每个方向上出现相同的接收器延迟，但顺序相反，因此对于声速的计算，接收器延迟会抵消。唯一需要知道的延迟是两个接收器的匹配，以获得流量测量值，硬件处理器可以使用无流量条件
对流量测量值进行有效地校正，其中t2-t2’＝0且项c-b可以仅从系统的测量值直接计算得出。这种校正方法在计算上可以不及必须创建已知的气体条件来计算t2+t2’那么复杂，该条件取决于声速、温度、湿度、气体组成等。通过在启动时、操作前或任何其他方便的时间对流量测量应用“空”或无流量条件，或者使用已知的流量或独立的流量传感器，流量测量可以仅取决于操作期间两个声接收器延迟的匹配方面的漂移。
[0142] 除了由于使用接收器和/或上述配置而带来的优点之外，两个发射器/两个接收器的配置还具有其他优点，下面将对此进行描述。
[0143] 上述配置可以提供冗余。具体来说，由于图24A中的每对声发射器/接收器A-D、A-c、A-b、D-A、D-c和D-b可以独立操作以感测飞行时间，因此硬件处理器可以将这些测量值作为对传感器原理操作的检查或作为独立的测量值。冗余可以提高系统的稳健性。同样，硬件处理器可以使用这种冗余来更好地进行故障检测。系统可以持续或定期检查以确保信号没有意外的变化。如果检测到损坏的信号/没有信号，例如如果声发射器/接收器之一(例如，发射器A)停止正常运行，则硬件处理器可以使用其他成对的声传感器(例如，声发射器/接收器b、c和D)的测量值来感测哪个部件有故障。相反，在仅具有既发射又接收信号的传感器A和D的系统中，系统可以知道要么传感器A要么D有故障，但不能确切知道哪个传感器有故障。
[0144] 此外，A-b和D-c之间的距离比其他配对之间的距离小得多。距离的差异也可以用来减轻“窗口”周围的要求。具体地，声发射器与更靠近该声发射器的声接收器之间的距离可以被定义为第一距离或短距离。声发射器与离该声发射器较远的声接收器之间的距离可以被定义为第二距离。第二距离可以长于第一距离。取决于信号方向而可以是b或c的第一接收器从声发射器接收信号，并且硬件处理器可以比如通过使用波形形状的粗略估计值来获得声速估计值。硬件处理器可以使用声速的粗略估计值或大概估计值以及沿短距离的飞行时间测量值来设置用于其他测量的窗口。然后，第二声接收器可以帮助获得更准确的声速测量值。硬件处理器可以使用沿长距离进行的测量以获得对波形特征的更准确评估。此外，沿短距离进行的飞行时间测量可以允许系统在不同的操作条件下(比如使用各种各样的气体)操作，并且对于声速很大不同的气体(比如氦氧混合气或二氧化碳)尤其有用。相应地，短距离允许系统建立适合于特定气体的窗口，并且因此提供特定气体的预期飞行时间，这允许排除在不相关的时间段内发生的信号，比如由于噪声或瞬变引起的信号。然后，系统可以基于确定的窗口来控制何时发射和接收信号以及持续多长时间。一旦在确定的窗口内建立了对相关信号的适当
采样，系统就可以使用本文描述的方法来确定特定气体的气体浓度和/或流量。
[0145] 另外，由于两个声接收器的测量值可以对照相互检查，因此可以对这些声接收器实现自校准。硬件处理器可以进一步被配置为使用在这两个声接收器处接收到的信号来确定波形变形。硬件处理器可以被配置为使用互相关来检测在两个接收到的声信号之间发生的失真或干扰。可能由于流动路径中的障碍物、反射、接收器中的非线性、或这些的组合而发生失真或干扰。波形变形的指示可以用于检测非线性相位延迟，这会改变信号的形状，而不只是简单地对在声接收器之间传播的信号进行时间延迟。
[0146] 减轻噪声影响
[0147] 如上所述，麦克风可能对环境声学噪声敏感。例如，流动路径中的噪声可能高达约15kHz。
[0148] 由于两个麦克风经常遇到任何声学噪声源，因此在本披露中使用差分测量时，如果该噪声来自公共源，则该噪声可以在很大程度上抵消。此外，由于声学噪声通常不在
超声波频带内，因此可以在一定程度上滤除噪声。对于在相对较窄的预期范围之外的任何声音，可以通过对来自麦克风的声信号应用数字或模拟带通或高通滤波器来部分降低噪声。例如，可以可选地用单个
运算放大器-来实现单级-低通-Sallen-Key或多反馈滤波器，以减少声学噪声的影响。感测电路板的紧凑布局可以来有利地通过减少不需要的反馈路径而使滤波机制更有效，不需要的反馈路径在与电路中现有的高增益结合使用时，会导致信号振荡。具体地，通过使感测电路板上的轨道保持较短，这些轨道不太可能
辐射或接收不需要的反馈(比如噪声/EMC)并影响其他轨道。
[0149] 减轻声学噪声的另一稳健方法是更改边缘检测方法。代替使用比较器来检测过零，可以使用快速ADC来测量声信号。然后，这两个声信号之间的互相关可以产生声接收器之间的延迟的对噪声不敏感的测量。边缘检测方法可以与
带通滤波器和/或互相关方法结合使用，以进一步减少由麦克风上的噪声引起的影响。
[0150] 单个声发射器/单个声接收器的配置
[0151] 现在将参考图24B至图24D(是上文描述的系统的简化图示)描述上述感测电路板的示例变型。在图24A至图24D中，气体流沿使得至少一部分流与声信号共线或与声路径重叠的方向行进。除非下文另有说明，否则上文对于两个声发射器/两个接收器的配置描述的特征可以并入这些变型中。例如，所述(多个)声接收器可以定位在气体流动路径中。所述(多个)接收器可以定位在气体流动路径的测量部分内。这些变型可以进一步包括如本文描述的用于确定气体流特性的温度传感器、组合的湿度与温度传感器等。
[0152] 图24B展示了单个声发射器/单个接收器的配置。在这种配置中，在相反方向上使用声信号的反射，而不是使用单独的第二声发射器。具体地，如图24B所示，由声发射器A产生声信号，该声信号沿第一方向传播经过声接收器b，然后在反射表面C处反射，并再次沿相反方向传播经过同一声接收器b。可以在声接收器b处进行两次测量，第一次是对初始信号，第二次是对反射信号：
[0153] τ1＝A+t1+b
[0154] τ2＝A+t1+t2+t′2+b
[0155] 得出这两次测量之间的差异：
[0156] t2+t′2＝τ2-τ1
[0157] 因此，由于项A+t1+b在两次测量中均出现，因此它们抵消，从而留下与通过发射器/接收器的延迟无关的测量值。t2和t2′的总和表示与发射器/接收器延迟无关的声速测量值。另外，如果可以知道声发射器/接收器的延迟，则硬件处理器可以计算t1＝τ1-(A+b)以获得一个方向上的声速。此方法的缺点是，使用反射会导致波形失真，波形失真在第二次测量中可能表现为虚假延迟。
[0158] 单个声发射器/两个声接收器的配置
[0159] 转到图24C，可以使用包括单个声发射器A、两个声接收器b、c和反射表面D的配置。由于在相反方向上使用声信号的反射而不是使用单独的第二声发射器，因此可以使用与对于上述的两个声发射器/两个接收器的配置得出的相同的最终表达式。尽管由于使用反射信号而可能存在约束和误差(比如在反射期间引入的声信号的失真)，但是两个声接收器b、c都将感测到该失真。因此，信号的任何变化都是无关的，因为反射仅充当第二发射器。对于流量和声速的确定，引入的任何失真都会抵消。进一步地，由于反射表面D充当第二声发射器，因此硬件处理器可以如上所述进行冗余测量。例如，当一个声接收器发生故障时，第二个声接收器可以用于确定发生故障的位置。硬件处理器还可以对此回波布置执行互相关，因为两次接收到相同的声信号。
[0160] 反射的声信号对于确定气体流的某些特性比如气体浓度可以是不需要的，后者仅需要测量单向声速测量。
[0161] 没有声发射器/两个声接收器的配置
[0162] 图24D展示了没有声发射器的配置。在这种配置中，声接收器a、b可以拾取系统中存在的任何可检测的声源。声源可以包括气体流的挡板或障碍物，当气体流与挡板或障碍物相互作用时会产生声音。声源可以包括鼓风机。使用此配置，硬件处理器既可以计算声速(并且因此也可以计算气体浓度)和流量二者。每个声接收器可以拾取相同但被延迟的声波。同样，通过获取两个接收到的声信号之间的飞行时间测量值之差，声接收器的延迟可以抵消。互相关以及其他更高级的方法可以用于测量这些时间延迟。
[0163] 其他变型
[0164] 上述配置可以扩展到多维流量测量。如图26所示，通过在平面中配置三个声发射器A、B、C，而每个声发射器依次进行发射，硬件处理器可以使用任意两对声发射器之间的飞行时间来计算该平面中的流量矢量(假设这两对的声传播路径彼此不平行)。类似地，位于三个维度上的四个声发射器可以允许硬件处理器获得完整的流量矢量。
[0165] 类似地，如图26所示，对于本文描述的抵消配置，三个声接收器a、b、c可以被配置在平面中，并且可以提供测量值供硬件处理器分别计算该平面中的速度和流量矢量。可以在三个维度上配置四个声接收器，以允许硬件处理器获得三个维度上的完整速度和流量矢量。成对的声接收器可以如上所述提供延迟的差分抵消。
[0166] 另外，有可能使用多于两个声接收器来测量流量矢量或提供测量冗余。
[0167] 进一步地，可以使用同时测量。具体地，由于两个声发射器可以同时产生声信号，对于互相关方法，将在每个方向上对应两个峰值。如果声发射器可以在不同的频率下谐振，则可以增加相关峰的间隔，从而提高测量的稳健性。使用不同频率的不同声发射器或相同声发射器的系统可以更好地区分声信号。
[0168] 除了改变声传感器本身的配置之外，使用比如麦克风等声接收器可以允许在装置中实现若干其他特征。例如，由声接收器接收的声信号可以至少部分地包含马达噪声。可以分析声信号以确定马达中的故障状况。可以检测到的马达故障可以包括但不限于
轴承故障，比如由水进入和/或一般磨损和撕裂、叶轮对鼓风机壳体的撞击、叶轮
不平衡等引起的那些故障。
[0169] 首先可以对检测到的声信号进行滤波，以去除与马达噪声无关的任何噪声，包括但不限于由空气经过气流路径的流动、患者身体、加湿室中气泡的形成产生的和/或来自患者接口(比如
泄漏)的噪声。可以经由其他降噪技术滤除与马达无关的噪声。替代性地，作为声信号分析的结果，可以进行这种滤波。在确定故障状况期间，可以关闭超声传感器或任何其他传感器以降低任何背景噪声。
[0170] 可以对声信号进行频谱分析，以确定是否存在指示故障的频率分量。每个故障可以具有与特定故障状况相对应的单独的频谱峰。可以分析检测到的声信号以确定特定的故障状况。该分析可以基于信号中存在的高于阈值的频率或频率范围。阈值的量可以由基线信号幅值确定，也可以由某个其他频率下的幅值确定，或者将针对幅值进行归一化处理的信号形状与已知对应于特定故障类型的模板进行比较。基于本文的披露内容，可以使用确定阈值频率的其他方式。
[0171] 特定故障状况的检测还可以基于在某个频率或频率范围下该声信号的幅值。对于每个特定故障状况，不同故障状况之间的幅值或幅值关系信息可以存储在存储器(比如图19B所示的存储器624)中。例如，此技术可以用于区分两个或更多个故障状况，这些故障状况响应于马达速度而变化，并且因此将在声信号中显示为相似的频率。在这种情况下，由于故障状况将出现在相同的频率或频率范围下，因此两个或多个故障状况可以通过它们各自的振幅(例如，峰值或均方根(“RMS”)振幅)而是可区分的。
[0172] 一些马达故障状况可能与马达速度有关或可相关。例如，如果叶轮每转一圈都撞击在鼓风机壳体上，则声信号的频谱分析将在马达速度的频率处或附近显示峰值。撞击在壳体上的叶轮的振幅也可能比不平衡的叶轮大，尽管这两种故障状况都会在马达速度的频率处或附近产生噪声。
[0173] 在故障检测操作期间可以改变马达速度以提供故障状况的指示。如上所述，马达速度可能与由于故障而产生的信号部分有关。因此，随着马达速度的变化，由故障状况引起或与故障状况有关的所检测信号的相应部分也可能变化。马达速度的变化与由声接收器接收的信号的一部分中的峰值之间的对应性可以指示一个马达故障或一组马达故障。
[0174] 除非上下文清楚地另外要求，否则在整个
说明书和
权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应在包含性的意义上解释，而不是在排他性或穷举的意义上，也就是说，在“包含但不限于”的意义上解释。
[0175] 虽然已经在某些实施例和示例的背景下描述了本披露，但本领域的技术人员应当理解的是，本披露在具体披露的实施例之
外延伸到其他替代实施例和/或用途以及其明显的变更和等效物。此外，虽然已经详细地展示并描述了本披露的这些实施例的几种变化，但处于本披露的范围内的其他变更对本领域的普通技术人员而言将是清楚的。还考虑到可以对这些实施例的特定特征和方面作出不同的组合或子组合，并且这些组合或子组合仍属于本披露的范围内。例如，以上结合一个实施例描述的特征可以用于本文描述的不同实施例，并且该组合仍然落入本披露的范围内。应理解的是，所披露的实施例的各个特征和方面可以彼此组合或取代，以形成本披露的实施例的变化的模式。因此，意图是本披露的范围不应被上文描述的特定实施例限制。因此，除非另有说明或除非明显不兼容，否则本发明的每个实施例除了本文描述的其必要特征之外，还可以包括来自本文披露的本发明的每个其他实施例的在本文中描述的一个或多个特征。
[0176] 结合特定的方面、实施例或示例描述的特征、材料、特性或组应被理解为适用于在本部分或本说明书中其他地方描述的任何其他的方面、实施例或示例，除非与其不相容。在本说明书(包括任何所附权利要求、
摘要和附图)中披露的所有特征和/或如此披露的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤是互斥的组合以外。本发明不局限于任何前述实施例的细节。本保护范围扩展到在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中披露的特征中的任何一个新颖的特征或其任何新颖的组合，或扩展到如此披露的任何方法或过程的步骤中的任何一个新颖的步骤或其任何新颖的组合。
[0177] 此外，在本披露中在单独的实现方式的背景下描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合地实施。与此相反，在单一实现方式的背景下描述的不同特征也可以在多个实现方式中分开地或以任何适合的子组合来实施。此外，尽管某些特征在上文可能被描述为以某些组合起作用，但是在一些情况下，可以从所要求保护的组合中去除该组合的一个或多个特征，并且该组合可以作为子组合或子组合的变体被要求保护。
[0178] 此外，虽然某些操作可以以特定顺序在附图中描绘或在本说明书描述，但此类操作不需要按所示的特定顺序或按先后顺序来执行，或者不需要所有所示操作都被执行才能实现所希望的结果。未描绘或描述的其他操作可以被纳入这些示例方法和过程中。例如，可以在任何所描述的操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。此外，可以在其他实现方式中将这些操作重新排列或重新排序。本领域技术人员将了解的是，在一些实施例中，所展示和/或披露的过程中采取的实际步骤可以不同于附图中所示的步骤。取决于实施例，可以去除上述某些步骤，可以添加其他步骤。此外，以上披露的特定实施例的特征和属性可以以不同的方式组合以形成另外的实施例，所有这些实施例都落入本披露的范围内。并且，上文描述的实现方式中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有的实现方式中都要求这样的分离，而应理解的是，所描述的部件和系统通常可以被一起集成到单一产品中或包装到多个产品中。
[0179] 出于此披露内容的目的，在此描述了某些方面、优点、和新颖特征。不一定根据任何具体实施例都可以实现所有这样的优点。因此，例如，本领域技术人员应认识到，本披露可以按实现如在此所传授的一个优点或一组优点的方式来实施或实行，而不一定实现如在此可能传授或建议的其他优点。
[0180] 除非另外明确说明，或另外在如所使用的背景内理解的，否则条件性语言如“可”“可以”“可能”或“能”一般旨在传达：某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件性语言一般不旨在暗示：特征、元件、和/或步骤是一个或多个实施例无论如何都需要的，或者一个或多个实施例一定包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或步骤是否被包含在任何具体实施例中或是将在任何具体实施例中实施的逻辑。
[0181] 本文使用的程度语言，例如本文使用的词语“大致”、“约”、“总体上”和“基本上”，表示接近于所叙述的值、量或特性、但仍然起到期望作用或实现期望结果的值、量或特性。例如，术语“大致”、“约”、“总体上”和“基本上”可以指在小于所述量的10％、小于所述量的
5％、小于所述量的1％、小于所述量的0.1％、小于所述量的0.01％之内的量。
[0182] 本披露的范围不旨在由本部分或本说明书中的其他地方的实施例的具体披露内容来限制，并且可以由如本部分中或本说明书中的其他地方或将来提出的权利要求所限定。权利要求的语言将基于权利要求中采用的语言广义地解释，并且不限于本说明书中或者在申请的诉讼期间描述的示例，这些示例应被解释为非排他性的。
