專利名稱：用于控制呼吸速率的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于控制患者呼吸速率的系統(tǒng)和方法。更具體而言， 本發(fā)明的實(shí)施例涉及(例如，在雙水平正氣壓系統(tǒng)中)控制氣壓的施加以 幫助患者降低他/她的呼吸速率。
背景技術(shù)：
高血壓是一個(gè)在幾乎所有西方社會(huì)中的重大問(wèn)題，并是腦卒中和心臟 病的潛在誘因。被稱為"無(wú)聲殺手"的高血壓在大約每四個(gè)美國(guó)人中就有 一個(gè)人受到其的影響，而在一些歐盟國(guó)家中發(fā)病率甚至更高。近期的研究 表明，多達(dá)80%尋求OSA治療的患者在不知不覺(jué)中受到這種疾病的困擾， 于是還發(fā)現(xiàn)高血壓是阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)患者群體中的共同致病 因素。
放慢呼吸己經(jīng)被證明可有效降低高血壓。確實(shí)，諸如瑜珈和氣功的技 術(shù)重點(diǎn)是減慢人的呼吸，以有效地減輕壓力并降低血壓。近年來(lái)，已經(jīng)揭 示出這種響應(yīng)下方的生理機(jī)制通過(guò)如下事件鏈涉及到植物神經(jīng)系統(tǒng)中的變 化
減慢呼吸的過(guò)程要求植物神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)血壓進(jìn)行更頻繁的調(diào)節(jié)。
響應(yīng)于這些頻繁的變化，植物神經(jīng)系統(tǒng)變得對(duì)BP變化(經(jīng)由壓力反 射)更加敏感。
壓力反射被放大。
為了更好地調(diào)節(jié)BP，通過(guò)增強(qiáng)迷走神經(jīng)活動(dòng)并抑制交感神經(jīng)活動(dòng)(兩者都用于降低BP),進(jìn)行中央神經(jīng)控制的重新調(diào)節(jié)。
若干研究支持利用放慢呼吸來(lái)降低高血壓患者血壓的想法。當(dāng)前，一 種上市的裝置(Intercure窗的RESPeRATE (FortLee， NJ))經(jīng)FDA批準(zhǔn)用 于治療高血壓。RESPeRATE裝置被設(shè)計(jì)成利用視聽(tīng)提示來(lái)充當(dāng)呼吸"教 練"，以引導(dǎo)使用者放慢呼吸速率。
在Gavish的美國(guó)專利5，800,337中至少部分描述了這種裝置的工作。 Gavish公開(kāi)了一種系統(tǒng)，其用于通過(guò)響應(yīng)于用戶生物節(jié)律活動(dòng)的變化改變 對(duì)用戶的輸入的至少一個(gè)"非頻率"特征來(lái)修改自然發(fā)生的生物節(jié)律活動(dòng)。 Gavish的重點(diǎn)是不依賴于被監(jiān)測(cè)的用戶生物節(jié)律(例如呼吸)的總頻率的 變化而影響總生物節(jié)律模式(同樣例如為呼吸)的部分或區(qū)段的絕對(duì)持續(xù) 時(shí)間和相對(duì)持續(xù)時(shí)間。Gavish公開(kāi)的給用戶的輸入包括音頻、視覺(jué)或觸覺(jué) 提示。
盡管已知有其他生物節(jié)律反饋方法，但仍需要不同的方法來(lái)影響患者 的呼吸速率或頻率，以尤其誘發(fā)更低的血壓等或簡(jiǎn)單地誘發(fā)改善的放松期 間。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述了一種一般稱之為調(diào)整速度的(paced)呼吸(PB)方法的方 法，用于幫助患者通過(guò)利用正壓提示，以治療速率呼吸，從而降低他們的 血壓等。
本發(fā)明的一方面是采用來(lái)自諸如可從Respironics (Murrysville， PA)買(mǎi) 到的雙水平PAP (BiPAP)裝置的適當(dāng)裝置的正氣壓(PAP)作為更自然的 本體感受信號(hào)，來(lái)指導(dǎo)患者以緩慢、對(duì)治療而言意義重大的呼吸速率(例 如， <每分鐘10次呼吸(BPM))來(lái)呼吸。本文公開(kāi)的方法提供了一種供某 些患者降低他們血壓的無(wú)藥物方法，本發(fā)明還有其他生理學(xué)優(yōu)點(diǎn)。
在一種可能的實(shí)施方式中，提供了一種方法，該方法監(jiān)測(cè)患者或用戶 的呼吸以確定用戶的呼吸頻率?？梢哉J(rèn)為呼吸包括吸氣部分或時(shí)間和呼氣 部分或時(shí)間。在用戶呼吸的吸氣部分期間，供應(yīng)雙水平PAP的HI壓，而在 呼氣部分期間，供應(yīng)雙水平PAP的LO壓。然后將用戶的呼吸頻率與目標(biāo) 呼吸頻率進(jìn)行比較。在用戶的呼吸頻率大于目標(biāo)頻率時(shí)，以預(yù)定方式增加供應(yīng)雙水平PAP的ffl壓的時(shí)間，并調(diào)節(jié)供應(yīng)雙水平PAP的LO壓的時(shí)間。 可以根據(jù)HI壓時(shí)間和LO壓時(shí)間之間的固定比率調(diào)節(jié)LO壓時(shí)間，或者可 以調(diào)節(jié)LO壓時(shí)間以與用戶的實(shí)際呼氣時(shí)間一致。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到，除了正氣壓之外，壓力提示的一個(gè)或多個(gè)可以是正壓、負(fù)壓或大氣壓。
本文所述的方法也可以維持計(jì)數(shù)器或計(jì)時(shí)器，以跟蹤在預(yù)定時(shí)段內(nèi)， 例如在給定一周內(nèi)用戶的治療時(shí)間量。盡管不是關(guān)鍵性的，但這確實(shí)是重 要的特征，因?yàn)橛羞^(guò)報(bào)道稱，在8周時(shí)間內(nèi)一些呼吸治療要生效的閾值是 180分鐘的緩慢呼吸。例如，可以利用公知的SmartCard技術(shù)來(lái)存儲(chǔ)和報(bào)告 治療數(shù)據(jù)。
另一種可能的實(shí)施方式可以包括結(jié)合Bi-PAP裝置使用血壓袖帶(血壓 計(jì))以利用與常規(guī)xPAP機(jī)器中相同的報(bào)告技術(shù)來(lái)跟蹤和報(bào)告血壓。
其他效果
本文所述的誘發(fā)緩慢呼吸的方法和裝置可能具有除治療高血壓之外的 效果。已經(jīng)觀察到類似的壓力反射敏感性變化伴有疼痛的變化，于是該裝 置可以具有痛覺(jué)減退效果。利用相關(guān)的自主影響，最終可以證明該治療有 益于包括下面內(nèi)容的其他障礙
偏頭痛
焦慮(和緊張)
多動(dòng)腿綜合征
肥胖癥
慢性疲勞/纖維肌痛 情緒障礙
分娩期間的慢模式呼吸 '在參考附圖考慮以下說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)后，將更加明了本發(fā)明的這 些和其他目的、特征和特性以及結(jié)構(gòu)相關(guān)元件及部件組合的操作方法和功 能，以及制造的經(jīng)濟(jì)性，全部附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，其中類似的附 圖標(biāo)記表示各圖中的對(duì)應(yīng)部分。然而應(yīng)當(dāng)明白地理解，附圖僅僅是為了圖 示和說(shuō)明而不是意在定義本發(fā)明的限制。如在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中所用的， 除非上下文明確做出不同說(shuō)明，單數(shù)形式"一"和"該"包括多個(gè)所指對(duì)象。


圖1描繪出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PB方法的示范性系統(tǒng)架構(gòu)； 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由頂層驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(TLDS)執(zhí)行的示范性指令 序列；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性低層控制系統(tǒng)(LLCS); 圖4A-C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PB方法的若干操作情景。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例能夠利用正壓裝置降低患者的呼吸速率。正壓裝置是 公知的，例如在美國(guó)專利6，105，575中被公開(kāi)過(guò)，本文通過(guò)引用將其全文并 入。在這一相同領(lǐng)域中，持續(xù)氣道正壓(CPAP)已經(jīng)使用了很多年并被證 明在促進(jìn)均勻呼吸方面是有幫助的。還知道有吸氣正氣壓(IPAP)，雙水平 正氣壓(BiPAP)是吸氣正氣壓的一個(gè)類別。在BiPAP中，為患者提供兩個(gè) 水平的正氣壓(HI和LO)。根據(jù)本發(fā)明的原理適當(dāng)控制BiPAP的ffl段和 LO段的時(shí)間選擇能夠更有效地幫助患者降低他/她的呼吸速率。
在這點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，調(diào)整速度的呼吸(PB)方法和相關(guān) 系統(tǒng)(本文將其統(tǒng)稱為"PB方法")首先測(cè)量患者的呼吸速率，然后確定 最佳"機(jī)器吸氣時(shí)間"(r吸氣")和"機(jī)器呼氣時(shí)間"(r呼氣,，以充當(dāng)呼吸
"教練"。r吸氣"和r呼V^對(duì)應(yīng)于在BiPAP療法的情況下向患者施加hi或 LO壓。通過(guò)設(shè)置r欲V^和r辨氣PB方法可以幫助控制或影響患者的呼吸 頻率。就控制而言，患者的呼吸速率為被測(cè)變量(5AP)，吸氣和呼氣的周 期(r欲^和7v氣"是用于對(duì)呼吸頻率進(jìn)行反饋控制的控制變量。
pb方法優(yōu)選由兩層控制構(gòu)成，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以將 本文所述的方法實(shí)現(xiàn)為單個(gè)程序設(shè)計(jì)模塊或分成更大數(shù)量的模塊或控制 局。如圖i中所示，提供了
1. 在其中設(shè)置目標(biāo)呼吸速率的頂層驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(TLDS) 102，以及
2. 將目標(biāo)呼吸速率(B/ ^^-)用作輸入并根據(jù)預(yù)定控制邏輯設(shè)置機(jī)器吸
氣和呼氣時(shí)間(r吸V^和r呼氣M)的低層控制系統(tǒng)(LLCs) 104。通過(guò)變量錄更蓊向TLDS 102提供反饋(下文論述)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例并如下文所述，優(yōu)選無(wú)論呼吸速率如何都將吸氣和呼
氣周期(r^"和r^M)設(shè)置為固定比率，使得用于對(duì)患者的呼吸進(jìn)行反
饋控制的變量為呼吸頻率。在患者可以比機(jī)器的目標(biāo)呼吸速率更快地放慢
他/她的呼吸速率的情況下，TLDS 102經(jīng)由LLCS 104發(fā)送的命令(即，萬(wàn)i ^^■^f)更新其目標(biāo)呼吸速率。
頂層驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
TLDS 102的整體目標(biāo)是在例如至少I(mǎi)O分鐘內(nèi)將患者的呼吸(5及p)驅(qū) 動(dòng)到盡可能低的頻率。TLDS 102通過(guò)逐步降低目標(biāo)呼吸速率(丑i 脈-)并 將該值發(fā)送到低層控制系統(tǒng)(LLCS) 104來(lái)降低患者的呼吸速率。TLDS 102 確定患者應(yīng)該以什么速率進(jìn)行呼吸，LLCS 104通過(guò)設(shè)置控制變量(r ，M 和rC對(duì)朋^f故出響應(yīng)。圖2描繪出示出了逐步降低目標(biāo)呼吸速率以 幫助輔導(dǎo)患者更慢呼吸的指令序列的流程圖。
圖2中所描繪的變量定義如下
G-同步(S)模式中花費(fèi)的時(shí)間 5i ^(A:)-目標(biāo)呼吸速率
萬(wàn)i^(A)-患者平均呼吸速率
b^Ofc)-瞬時(shí)呼吸速率
"在當(dāng)前呼吸速率花費(fèi)的時(shí)間 總治療時(shí)間
Z-S模式下的抽樣周期
少-當(dāng)前呼吸速率允許的最大時(shí)間
r圾氣-患者的吸氣時(shí)間
7V，-患者的呼氣時(shí)間
為了逐步降低患者的呼吸速率，TLDS 102的步驟序列200以同步模式
(s模式)操作llcs 104時(shí)間量x (即r欲氣"-r欲氣，且r時(shí)"-r呼氣)，
并監(jiān)測(cè)患者的平均呼吸速率^^的，如步驟202和204所示。亦即，將機(jī) 器設(shè)置為精確跟蹤患者的呼吸模式。在步驟206， 一旦完成S模式操作， TLDS 102以呼吸速率單位(朋。將目標(biāo)呼吸速率降低到低于在S模式期間測(cè)量的當(dāng)前平均呼吸速率，并使治療定時(shí)器"復(fù)位，以確定下一個(gè)目標(biāo)
呼吸速率更新和治療時(shí)間的結(jié)束。在步驟208，在呼氣結(jié)束時(shí)將呼吸計(jì)數(shù)k i口一。之后，在步驟210， TLDS102使計(jì)時(shí)器f復(fù)位，f表示在當(dāng)前呼吸花 費(fèi)的時(shí)間。
在每次呼吸結(jié)束時(shí)，TLDS 102在步驟212判斷上一次呼吸(B及⑨)是 否處于或低于(示范性)10BPM (每分鐘呼吸次數(shù))。如果是這樣的話，然 后在步驟214將呼吸周期加到治療計(jì)時(shí)器&。如果治療計(jì)時(shí)器還未達(dá)到如步 驟216所示的IO分鐘或更多的總時(shí)間，然后，在步驟218， TLDS102査詢 LLCS看是否有更新的目標(biāo)呼吸速率。如果是這樣的話，然后在步驟220更 新5i ^并開(kāi)始新的循環(huán)。否則TLDS 102在步驟222判斷是否是通過(guò)査詢 計(jì)時(shí)器f (其指示在當(dāng)前呼吸速率花費(fèi)的時(shí)間)更新目標(biāo)呼吸速率的時(shí)候。 更具體而言，如果到達(dá)了更新目標(biāo)呼吸的時(shí)間(即，從上次更新目標(biāo)呼吸 速率已過(guò)去時(shí)間量y，或t^時(shí)間y),則根據(jù)步驟224實(shí)現(xiàn)的以下規(guī)則再次 更新目標(biāo)呼吸速率
1. 如果患者呼吸得比機(jī)器更慢(即，當(dāng)前的目標(biāo)呼吸速率大于或等于 患者的平均呼吸速率)，則將新的目標(biāo)呼吸速率更新到平均呼吸速率減去一 個(gè)BRU (步驟226)。
2. 如果患者呼吸得比機(jī)器更快，則將目標(biāo)呼吸速率設(shè)置為患者的呼吸 速率(步驟228)。所述值若是相等，執(zhí)行步驟226以降低用戶的呼吸速率。 僅在患者速率比機(jī)器更快時(shí)才優(yōu)選將所述目標(biāo)設(shè)置成患者的速率。
. 更簡(jiǎn)單地講，如果患者呼吸得比機(jī)器更慢，則調(diào)節(jié)機(jī)器將患者的呼吸 推進(jìn)到較慢的速度(pace)。否則，如果患者呼吸得比機(jī)器更快，機(jī)器"備 份"自己并將自己調(diào)節(jié)到患者的呼吸速率。
最后，如果在呼吸結(jié)束時(shí)不需要任何動(dòng)作(即，不執(zhí)行上述任一種情 形)，則對(duì)計(jì)時(shí)器f復(fù)位，TLDS等待另一次呼吸結(jié)束。如果在步驟212患 者的瞬時(shí)呼吸速率不低于10BPM,則不將呼吸周期加到總治療時(shí)間^上， 該過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行到步驟216。如果總治療時(shí)間^大于如步驟216所描繪的例 如10分鐘，則認(rèn)為患者在至少10分鐘內(nèi)具有期望頻率的呼吸速率，該過(guò) 程返回到S模式，如步驟230所示。低層控制系統(tǒng)
將TLDS 102產(chǎn)生的目標(biāo)呼吸速率發(fā)送到LLCS 104，在LLCS處將其
用于確定要在當(dāng)前呼吸循環(huán)使用的r級(jí)氣"和r呼氣。為了確定r欲氣M和r^
的值，除了選擇適當(dāng)控制值之外，LLCS 104還使用公知的具有抗積分飽和 (anti-windup)機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)積分控制方程以為患者提供最大舒適度。
圖3以方框圖形式示出了支配所述控制機(jī)制的部件。具體而言，圖示
為
1. 呼吸速率(BR)低通濾波器302，
2. 控制器304，
3. 狀態(tài)機(jī)機(jī)構(gòu)306，以及
4. 肺動(dòng)力學(xué)308。
呼吸速率(BR)低通濾波器302 (通過(guò)監(jiān)測(cè)肺動(dòng)力學(xué)308)確定最后n 次呼吸的平均呼吸速率，并為控制器304提供患者的呼吸狀態(tài)度量?？刂?^ 304利用濾波器呼吸速率的讀數(shù)和目標(biāo)呼吸速率來(lái)估算似乎足夠當(dāng)前呼 吸之用的f:。最后，狀態(tài)機(jī)306以控制器304的輸出作為參考并用其來(lái)
分別計(jì)算吸氣狀態(tài)和呼氣狀態(tài)的實(shí)際機(jī)器周期r欲V^和r時(shí)氣下文描述表 達(dá)這些方框行為的詳細(xì)方程。
為了確定f:的值，PB方法使用其方程類似積分控制器(參見(jiàn)方程(l) 和方程(2))的呼吸速率控制器?？刂破?04的目標(biāo)是，在當(dāng)前目標(biāo)呼吸 速率和當(dāng)前低通濾波處理后的患者呼吸速率之間的誤差(e(t))增大時(shí)，增 大機(jī)器估計(jì)的吸氣時(shí)間f::
刷=^標(biāo)(小(1)
在這些方程中，k為當(dāng)前呼吸次數(shù)，《Q為當(dāng)前目標(biāo)呼吸速率Si ^(A) 和濾波之后患者的當(dāng)前呼吸速率5及p(^之間的當(dāng)前誤差信號(hào)，且f^(it)是要
由狀態(tài)機(jī)306使用的機(jī)器估計(jì)吸氣時(shí)間。 BR低通濾波器
在一個(gè)可能的實(shí)施例中，呼吸速率低通濾波器302使用單個(gè)FIR數(shù)字 濾波器來(lái)確定平均呼吸速率。支配該方框行為的示范性方程為m=0 (3)
其中，^^(Q為低通濾波器信號(hào)，BR(t)為呼吸k時(shí)的瞬時(shí)信號(hào)樣本。
bm為權(quán)重因數(shù)。例如，對(duì)于簡(jiǎn)單移動(dòng)平均而言bm可以是l/N?；蛘撸琤m可 以是加權(quán)平均。
狀態(tài)機(jī)
狀態(tài)機(jī)306確定提供給患者的機(jī)器吸氣和呼氣時(shí)間的實(shí)際值。如下所 示確定這些值
r吸氣"W = maxff吸氣"的r吸氣) (4)
乂
r呼氣,敗吸氣"w (5)
r呼氣"W = min〔f呼J的,—^ W) ( 6 )" "
在方程(4)、 (5)和(6)中，A:表示當(dāng)前呼吸，fC^)和fC^)是估 算的機(jī)器吸氣時(shí)間和呼吸時(shí)間，4/0t)為患者的吸氣時(shí)間，7P)為患者的周 期時(shí)間(即，給定的整個(gè)呼吸的周期)，t^"W和7^"(;t)分別代表實(shí)際的機(jī)
器吸氣時(shí)間和呼氣時(shí)間。
從方程(4)指出的是，機(jī)器實(shí)際吸氣時(shí)間是由控制器估計(jì)時(shí)間和患者
的吸氣時(shí)間之間最常的時(shí)間確定的。該機(jī)制提供了 一種鼓勵(lì)患者延長(zhǎng)他們
的吸氣時(shí)間的方法。至于在方程(6)中患者的呼氣時(shí)間，要指出的是狀態(tài) 機(jī)306將會(huì)基于估計(jì)的機(jī)器呼氣時(shí)間f二W或患者到呼氣的時(shí)間 (rOt)-7^M(0)中的最短時(shí)間來(lái)結(jié)束呼氣。如上所述，機(jī)器的估計(jì)呼氣時(shí)
間是基于機(jī)器吸氣時(shí)間7^M(;t)的固定比率(R)計(jì)算的(參見(jiàn)方程(5))。
為了更好地理解方程(4) - (6)的動(dòng)力學(xué)，圖4A-C示出了若干情景。 在這些圖中，曲線圖表示以IOBPM的患者呼吸，其中7^JW =2秒，7^M0O "4秒。
圖4A的情況A示出了在f:W〈r級(jí)^(，寸，使得r吸氣，)等于r吸氣，)=2 秒。該情況還示出了在fC^)〉 7V^)時(shí)，因此t^，)等于t;D =4秒。 在情況A時(shí)，機(jī)器基本完美地與患者的呼吸一致。
圖4B ^i情況B示出了在f:W〉r吸乂A)時(shí)的情況。在這種情況下， W^) = fCcW-2.5秒，且r扱乂^)-2.0秒。注意效果是如曲線圖所示，將，患者較長(zhǎng)時(shí)間提供IPAP ffl壓。最終，圖4C的情形C示出了在 iCw"呼氣W好游像況。,這辨臂況K ;氣,)寧ffC^h 3.5秒，機(jī)器 將在患者實(shí)際開(kāi)始吸氣之前開(kāi)始另一吸氣周期。
注意，LLCS的本質(zhì)是基于逐次呼吸在兩種可能的頻率力或/2之間進(jìn)行 選擇。變量7i是由患者的呼吸速率定義的(參見(jiàn)圖4A和4B的情況A和B)， /2被定義為固定比率CR)確定的固定較低頻率(如圖4C中的情況C所示)。
在選擇預(yù)設(shè)頻率力時(shí)，患者的呼吸速率力慢于裝置的當(dāng)前目標(biāo)頻率。 在這種情況下，希望機(jī)器經(jīng)由TLDS降低其指導(dǎo)頻率力。在這種情景中，狀 i機(jī)306將更新發(fā)送到如圖1和圖2所示的當(dāng)前患者呼吸速率(萬(wàn)^的)以 下的目標(biāo)呼吸速率。
根據(jù)上述內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解PB方法的實(shí)施例的新穎方 面。下文描述PB方法的其他優(yōu)點(diǎn)。
如上文詳細(xì)所述，PB方法使用壓力提示指導(dǎo)用戶的呼吸模式，使其達(dá) 到目標(biāo)頻率。這樣一來(lái)，還可以配置輸送除室內(nèi)空氣之外氣體的裝置以類 似方式工作。這種裝置的范例包括輸氧裝置、麻醉裝置、新鮮空氣呼吸機(jī) 和呼吸式(或其他)藥物輸送裝置。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，該提示可以是正壓、負(fù) 壓或大氣壓。此外，發(fā)明人還構(gòu)思可以將本發(fā)明的獨(dú)特特征并入利用任何 入可感知激勵(lì)來(lái)提示用戶的獨(dú)立裝置中。除了如上所述的基于壓力的提示 外，該提示也可以是觸覺(jué)的、視覺(jué)的或聽(tīng)覺(jué)的。
而且，因?yàn)樵揚(yáng)B方法涉及到利用提供壓力提示的裝置同歩跟蹤患者， 因此可以采用該方法跟蹤睡眠開(kāi)始。例如，如果在利用來(lái)自裝置的壓力提 示成功降低呼吸速率一段時(shí)間之后，患者(盡管經(jīng)過(guò)若干次這種嘗試)不 再能與PB方法同步，該裝置可以假設(shè)用戶已經(jīng)入睡，不再能夠以感知方式 與呼吸教練交互。在這種情況下，機(jī)器可以提供對(duì)睡眠開(kāi)始時(shí)間的準(zhǔn)確估 計(jì)。這一特征可以代表保健提供者的有價(jià)值的便利，因?yàn)樗梢岳迷撗b 置提供對(duì)真實(shí)睡眠時(shí)間的更精確估計(jì)，而不僅僅是"機(jī)器運(yùn)行時(shí)間"。 ,如上所述，該P(yáng)B方法并入了呼吸教練，該呼吸教練積極工作以降低用 戶的呼吸速率。既有科學(xué)的知識(shí)也有軼事知識(shí)來(lái)支持這種措施能夠降低壓 力并誘發(fā)更放松狀態(tài)的主張。數(shù)百萬(wàn)人在使用氣功、瑜珈和其他深呼吸訓(xùn) 練來(lái)緩解壓力和其他很多目的。這種行為修正的科學(xué)優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)已變得非常確實(shí)。
出于類似原因，可以將該P(yáng)B方法用于治療慢性疼痛綜合征。該裝置可 用于指示的機(jī)制還未得到充分認(rèn)識(shí)，但該機(jī)制可能涉及到壓力反射敏感性 的改變，這種改變作為中介引起了對(duì)高血壓的顯著效果。
同樣出于類似原因，可以代替抗焦慮藥或在抗焦慮藥之外使用該P(yáng)B方 法來(lái)抗擊焦慮。
先前的證據(jù)證明深呼吸訓(xùn)練能夠有效降低與高血壓和壓力相關(guān)的膽固 醇。據(jù)認(rèn)為這些效果下層的機(jī)制可能涉及在幾周深呼吸干預(yù)之后與壓力反 射敏感性相關(guān)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)改變。膽固醇水平的變化是否是高血壓和壓 ^水平或一些并行現(xiàn)象降低的結(jié)果仍是未知。 ' 該P(yáng)B方法在減肥程序中也可能有效。
類似地，該P(yáng)B方法可能對(duì)注意力缺乏多動(dòng)障礙(ADHD)的檢測(cè)和治 療有幫助。
而且，該P(yáng)B方法可能對(duì)驚恐障礙的檢測(cè)和治療有幫助。 此外，因?yàn)樵揚(yáng)B方法誘發(fā)放松和降低壓力的技術(shù)特性，所以其也可以 適于監(jiān)測(cè)用戶感受到的"放松"水平。這樣的測(cè)量可以包括 交感神經(jīng)張力(張力測(cè)量法) 無(wú)創(chuàng)血壓(經(jīng)護(hù)套) 體積描記術(shù) 脈搏傳導(dǎo)時(shí)間 皮膚流電響應(yīng) 瞳孔直徑
肌肉交感神經(jīng)活性(MSNA)
盡管已經(jīng)出于例示的目的而基于當(dāng)前認(rèn)為是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例詳 細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，這樣的細(xì)節(jié)僅僅出于上述目的，本發(fā)明并 不局限于所披露的實(shí)施例，而是相反，意在覆蓋權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍 之內(nèi)的修改和等價(jià)設(shè)置。
權(quán)利要求
1、一種提供呼吸提示的方法，包括監(jiān)測(cè)用戶的呼吸并確定所述用戶的用戶呼吸頻率，其中，呼吸包括吸氣部分和呼氣部分；基本與所述用戶的所述呼吸同步，在所述吸氣部分期間向所述用戶供應(yīng)正高氣壓，在所述呼氣部分期間供應(yīng)正低氣壓；將所述用戶呼吸頻率與目標(biāo)呼吸頻率比較；以及在所述用戶呼吸頻率大于所述目標(biāo)呼吸頻率時(shí)，以預(yù)定方式增加向所述用戶供應(yīng)所述正高氣壓的時(shí)間并調(diào)節(jié)向所述用戶供應(yīng)所述正低氣壓的時(shí)間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括調(diào)節(jié)向所述用戶供應(yīng)所述正低 氣壓的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)向所述用戶供應(yīng)所述正高氣壓的時(shí)間和向所述用戶供應(yīng) 所述正低氣壓的時(shí)間之間的預(yù)定比率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將向所述用戶供應(yīng)所述正低氣 壓的時(shí)間設(shè)置成所估計(jì)的呼氣時(shí)間和所述用戶的實(shí)際呼氣時(shí)間中的最小 值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述目標(biāo)呼吸速率為每分鐘IO 次呼吸或更少。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括保持跟蹤治療時(shí)間并將所述治 療時(shí)間與預(yù)定最大治療時(shí)間進(jìn)行比較。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以預(yù)定方式增加向所述用戶供 應(yīng)所述正高氣壓的時(shí)間的所述步驟包括將所述時(shí)間延長(zhǎng)預(yù)定呼吸速率單 位。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定所述用戶以給定呼吸頻率 呼吸了多久。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中頂層驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向控制所述正高氣 壓和所述正低氣壓的低層控制系統(tǒng)供應(yīng)所述目標(biāo)呼吸頻率。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以預(yù)定方式連續(xù)增加向所述用 戶供應(yīng)所述正高氣壓的時(shí)間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括計(jì)算所述用戶的平均呼吸速率。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括計(jì)算所述目標(biāo)呼吸頻率和所 述用戶的當(dāng)前呼吸頻率之間的差。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括供應(yīng)除室內(nèi)空氣之外的氣體。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于所述用戶對(duì)供應(yīng)所述正 高氣壓的時(shí)間變化的響應(yīng)性檢測(cè)所述用戶的睡眠狀態(tài)的開(kāi)始。
14、 一種減慢人的呼吸速率的方法，包括 向控制器供應(yīng)呼吸速率目標(biāo)；在所述控制器中至少部分基于所述呼吸速率目標(biāo)和所述呼吸速率目標(biāo) 與所述人的呼吸速率之間的誤差值計(jì)算所述人的呼吸的估計(jì)吸氣時(shí)間；至少部分基于所述估計(jì)吸氣時(shí)間產(chǎn)生機(jī)器吸氣時(shí)間和機(jī)器呼氣時(shí)間；以及利用所述機(jī)器吸氣時(shí)間和機(jī)器呼氣時(shí)間分別控制供應(yīng)給該人的HI氣壓 供應(yīng)和LO氣壓供應(yīng)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括選擇性地過(guò)濾表示該人呼吸動(dòng)力學(xué)的信號(hào)來(lái)確定所述用戶的呼吸速率。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述機(jī)器吸氣時(shí)間設(shè)置為 所述估計(jì)吸氣時(shí)間和該人的吸氣時(shí)間中的最大值。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述機(jī)器呼氣時(shí)間設(shè)置為 估計(jì)呼氣時(shí)間和該人的呼吸周期與所述機(jī)器呼氣時(shí)間之間的差中的最小 值。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，由雙水平正氣壓裝置(bi-PAP) 供應(yīng)所述HI氣壓和所述LO氣壓。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述LO氣壓包括負(fù)壓。
20、 一種用于控制雙水平正氣壓(BiPAP)裝置的方法，包括 將機(jī)器吸氣時(shí)間設(shè)置為估計(jì)吸氣時(shí)間和用戶的實(shí)際吸氣時(shí)間中的最大值；將機(jī)器呼氣時(shí)間設(shè)置為估計(jì)呼氣時(shí)間和所述用戶的呼吸周期與所述機(jī) 器呼氣時(shí)間之間的差中的最小值；以及利用所述機(jī)器吸氣時(shí)間和所述機(jī)器呼氣時(shí)間控制所述BiPAP裝置中的 相應(yīng)HI和LO正壓時(shí)間選擇。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括保持跟蹤治療時(shí)間并將所述 治療時(shí)間與預(yù)定最大治療時(shí)間進(jìn)行比較。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括以預(yù)定方式增加所述估計(jì)吸 氣時(shí)間。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括確定所述BiPAP裝置的用戶 以給定呼吸頻率呼吸了多久。
全文摘要
一種用于提供呼吸提示的方法和對(duì)應(yīng)系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)用戶的呼吸并確定所述用戶的用戶呼吸頻率，其包括呼吸的吸氣部分和呼氣部分；基本與所述用戶的呼吸同步，在所述吸氣部分期間向所述用戶供應(yīng)高正氣壓，在所述呼氣部分期間供應(yīng)低正氣壓；將所述用戶的呼吸頻率與目標(biāo)呼吸頻率比較；以及在所述用戶呼吸頻率大于所述目標(biāo)呼吸頻率時(shí)，以預(yù)定方式增加向所述用戶供應(yīng)所述高正氣壓的時(shí)間并調(diào)節(jié)向所述用戶供應(yīng)所述低正氣壓的時(shí)間。
文檔編號(hào)A61M11/00GK101528289SQ200780029765
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者E·威特, L·A·巴羅阿, T·柯比 申請(qǐng)人:Ric投資有限責(zé)任公司