自用型示波测量装置

摘要

一种示波测量装置，包括外壳。用户部分形成进入所述外壳的导管，所述导管适于接收用户的呼吸，并且示波测量系统在所述外壳中操作性地连接到所述导管并且适于从所述用户的所述呼吸产生示波测量信号。用户支撑接口在与所述用户部分共同的方向上从所述外壳突出，当用户将他或她的嘴置于所述用户部分上时，所述用户支撑接口相对于所述用户竖直地支撑所述示波测量装置，所述用户支撑接口由柔性的可变形材料制成。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月14日提交的美国专利申请号62/731,424的优先权，并且所述专利申请以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及如用于例如在哮喘或慢性阻塞性肺病(COPD)的背景下评定和监测呼吸力学和肺功能的示波测量法(也称为强迫振荡技术(FOT))和示波测量设备。

背景技术

不同于用以测量诸如肺活量或峰值流量的肺功能的常规技术，示波测量法并不依赖于用户(在此背景下表示，有待接受测量的受试者或患者，而不是监督测量的人员)的意志努力来执行特定操纵。而是，在规律的平静呼吸期间获得示波测量，从而使得该技术对于用户而言是自然的。

在示波测量期间，由示波测量装置产生的平缓的振荡波形叠加在用户的平静呼吸上。振荡波形中所包含的目标频率位于自主呼吸的功率频谱上方，使得记录中所包含的振荡和呼吸分量可使用诸如傅里叶变换和时频分析的数值技术来分离。

与示波测量相关联的一个约束是通常通过接嘴件呼吸的用户必须用其手来支撑其颊部和嘴底部，以确保由示波测量装置产生的振荡能量抵达肺部并且不会陷入上气道的较柔软的顺应性组织中。用更技术的术语来表达，必须使用手来增加由上气道壁呈现的分路阻抗，所述分路阻抗否则会过低并且使振荡部短路。

由于用户的两只手都用于支撑左侧和右侧颊部，因此用户可能无法同时保持手持的便携式示波测量装置。因此，示波测量装置必须安装到诸如桌面或推车的物理支撑件，或者如果便携的话，则在测量期间，在用户支撑其颊部时需要独立的操作者来保持所述装置。

因此，现有的便携式装置可能不适于“在任何位置”进行自评定，即以适于用户的生活方式的方式进行自评定，就像例如血压监测的情况一样。往往需要另一个人员来保持并操作装置，因此此类测量不能再被视为是自评定的。

欧洲专利号2598026描述了略微凹入的大致三角形形状的板，所述板定位在用户的颊部上以施加所述板固有的微小压力，并且使所述板保持静止。所述板意图替代手动颊部支撑，这意味着所述板必须将与手动颊部支撑期间由用户的手原本会施加的压力类似的压力施加到用户的颊部上。这些板在垂直于颊部皮肤表面的方向上拥有相当大的刚度。板的重量通过其与装置的附接来支撑，这进而又必须由适当的结构或独立的操作者支撑。

发明内容

本公开的一个目标是提供一种解决与现有技术相关的问题的自用型示波测量装置。

本公开的另一目标是提供一种便携式示波测量装置，所述便携式示波测量装置可由用户物理地支撑，而不用折衷，或者甚至同时能确保适当的颊部支撑和装置定位。

根据本公开的第一实施方案，提供了一种示波测量装置，所述示波测量装置包括：外壳；用户部分，所述用户部分形成进入所述外壳的导管，所述导管适于接收用户的呼吸；示波测量系统，所述示波测量系统在所述外壳中操作性地连接到所述导管并且适于从所述用户的所述呼吸产生示波测量信号；以及用户支撑接口，所述用户支撑接口在与所述用户部分共同的方向上从所述外壳突出，当用户将他或她的嘴置于所述用户部分上时，所述用户支撑接口相对于所述用户竖直地支撑所述示波测量装置，所述用户支撑接口由柔性的可变形材料制成。

进一步根据第一实施方案，例如，所述用户支撑接口包括从所述外壳突出的一对手柄。

仍然进一步根据第一实施方案，所述手柄是柔性的可变形材料的细长条带。

仍然进一步根据第一实施方案，所述细长条带形成环。

仍然进一步根据第一实施方案，所述环被设定大小以接纳用户的四个手指或手掌。

仍然进一步根据第一实施方案，例如，至少一个指环是在所述细长条带的侧向表面中的至少一者上。

仍然进一步根据第一实施方案，例如，至少一个压力传感器是在所述手柄的至少一者上，从而产生指示施加在所述手柄上的压力的信号。

仍然进一步根据第一实施方案，例如，在所述外壳上的至少一个惯性传感器产生指示所述示波测量装置的取向的信号。

仍然进一步根据第一实施方案，例如，所述用户支撑接口包括至少一根头部条带。

仍然进一步根据第一实施方案，例如，所述手柄在面部接触端部中具有至多4.0cm的高度。

仍然进一步根据第一实施方案，例如，所述手柄的所述面部接触端部的高度与厚度比为至少10。

根据本公开的第二实施方案，提供了一种示波测量装置，所述示波测量装置包括：外壳；用户部分，所述用户部分在用户方向上突出并且形成进入所述外壳的导管，所述导管适于接收用户的呼吸，所述用户部分具有中心轴线，所述中心轴线垂直于所述用户部分的参考平面，导管平面是在所述用户部分的在所述用户方向上的端部处；示波测量系统，所述示波测量系统在所述外壳中操作性地连接到所述导管并且适于从所述用户的所述呼吸产生示波测量信号；以及用户支撑接口，所述用户支撑接口从所述外壳突出并且具有在所述用户方向上延伸超出所述参考平面的手柄，当用户将他或她的嘴置于所述用户部分上时，所述用户支撑接口相对于所述用户竖直地支撑所述示波测量装置，所述用户支撑接口由柔性的可变形材料制成，所述手柄定位在所述中心轴线的侧向并且竖直地至少部分位于距离所述中心轴线+5cm至-5.0cm的范围内。

进一步根据第二实施方案，例如，所述手柄是柔性的可变形材料的细长条带。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，所述细长条带形成环。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，所述环被设定大小以接纳用户的四个手指或手掌。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，至少一个指环是在所述细长条带的侧向表面上。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，在所述手柄上的至少一个压力传感器产生指示施加在所述手柄上的压力的信号。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，在所述外壳上的至少一个惯性传感器产生指示所述示波测量装置的取向的信号。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，所述手柄是头部条带的一部分。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，所述手柄在面部接触端部中具有至多4.0cm的高度。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，所述手柄的所述面部接触端部的高度与厚度比为至少10。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，所述手柄的端部延伸超出所述参考平面至少3.0cm。

仍然进一步根据第二实施方案，例如，手柄延伸的端部位于超出所述参考平面3.0cm至12.0cm的距离处。

附图说明

图1是根据本公开的自用型示波测量装置的示意图；

图2是以框图示出图1的示波测量装置的内部以及用于示波测量装置的用户支撑接口的实施方案的示意图；

图3是示出用于示波测量接口的用户支撑接口的另一个实施方案的示意图；

图4是示出用于示波测量接口的用户支撑接口的另一个实施方案的示意图；

图5是示出用于示波测量接口的用户支撑接口的另一个实施方案的示意图；

图6是示出用于示波测量接口的用户支撑接口的另一个实施方案的示意图；

图7是示出用于示波测量接口的用户支撑接口的另一个实施方案的示意图；并且

图8是示出用于示波测量接口的用户支撑接口的另一个实施方案的示意图。

具体实施方式

参考附图且更具体地参考图1，示出了根据本公开的自用型示波测量装置10。示波测量装置10可被描述为是“自用的”、“自评定的”、“便携的”，以及其他表述，以表达以下事实：装置10是在某些情形(例如，用户的年龄、身体自主性等)下适合于用户自评定和自监测，而不需要另一个人的存在和协助的小的、紧凑的且便携的示波测量装置。为了进一步清楚起见，在此背景下的可携带性的概念表示装置10可容易且舒适地用于有限空间中，例如用于飞机或火车上，并且用小型个人行李件，诸如小型背包或飞机上随身携带的行李进行运输。图1示出了示波测量装置10的自用的示意图。

参考图2，装置10的实施方案被示出为具有外壳80，所述外壳80包括用于操作自用型示波测量件的各种硬件、电子和软件部件。外壳80具有有限的容积以允许进行上文描述的自用。例如，在实践中，这意味着示波测量装置10可装配到有限容积包封装置中(例如，不超过2升)，可为轻质的(例如，不超过1kg)和/或可独立地供电和操作。示波测量装置10可具有呼吸导管20，所述呼吸导管20从外壳80突出并且限定进入外壳80的空气通道。呼吸导管20连接到紧凑的振荡流源30，所述振荡流源30被示出为线性致动器31，所述线性致动器31连接到在壳体33中移动的活塞32。作为其中一个实例，紧凑的振荡流源30等同地可为由线性振荡器驱动的膜、扬声器、旋转式风扇或连接到容纳增压空气的小型圆筒的阀(仅列举几个例子)。

导管20在自由端部处具有用户端口40。用户端口40可以可释放地装配有或不装配有适合于用户的气道开口的接口，诸如接嘴件。流量计50位于振荡流源30与用户端口40之间，并且与导管20流体连通，以测量进出用户的气道开口的气流。流体连通可被定性为操作性连接，因为在操作性连接中，进入用户端口40和导管20的气流会抵达示波测量系统。流量计50可包括筛网、蜂窝状结构、超声装置、可变孔口或文氏管呼吸速度描记器(仅列举几个例子)。在流量计50与用户端口40之间的是压力计51以测量接近于用户的气道开口的压力。

呼吸系统输入阻抗以及呼吸力学和肺功能的其他指标可根据由流量计50和压力计51记录的数据进行计算，并且用户与测量位置之间，即用户端口40与导管20的位于用户端口40与流量计50之间的部分之间的空气通道的动态表征可用于增强所计算的阻抗和指标的准确性。

导管20还可与大气端口60流体连通，所述大气端口60对气流具有确定的阻抗，所述阻抗是足够低的以防止对用户的呼吸造成不当负荷，但又是足够高的以防止振荡波形的短路。

装置10还可包括所有需要的电子器件70，包括：至少一个处理模块71，所述处理模块71具有一个或多个处理器，所述一个或多个处理器具有用于数据存储的存储器、通信设施等；外围设备72，诸如A/D和D/A转换器、信号放大器、滤波器和振荡器驱动器；以及能量源73，诸如电池，即产生振荡，记录测量值，存储结果并将所述结果传输到另一个装置，诸如计算机、平板计算机、智能手机、远程医疗服务器或中心数据库所需的所有部件(仅列举几个例子)。处理模块71可呈非暂时性计算机可读存储器的形式，所述非暂时性计算机可读存储器通信地耦合到处理单元并且包括计算机可读程序指令，所述计算机可读程序指令可由处理单元执行来执行并评定示波测量。在另一个实施方案中，所述装置可与计算机或便携式电子装置无线地通信，并且上文描述的处理功能或用户界面功能中的一些可位于此便携式电子装置上。

所有以上部件在紧凑且足够轻质的封闭外壳80中在物理上彼此牢固地附接，所述外壳被组装来进行使用，但是也可被配置为为了清洁和维护而进行拆卸。这可允许触及示波测量系统(即上文描述的各种部件，包括硬件、电子器件和软件)，操作示波测量件。另外附接到外壳80的是用户支撑接口90。根据图2所示的实施方案，用户支撑接口90可采用一个或两个柔韧的符合解剖学和人体工程学成形的夹持件90(一个示出于图2中，而右手侧与图2的左手侧成镜像)的形式，这允许用户通过这些夹持件90拿起示波测量装置10，将所述示波测量装置带到靠近其嘴处，并且最终将示波测量装置10定位成使得用户端口40连接到气道开口(例如，接嘴件在嘴中)。夹持件90也可被称为手柄。在一些实施方案中，一旦装置处于适当的位置，装置10的重量的一部分也就可由用户端口40(或者更具体地说是用户在接嘴件上的咬合)支撑。夹持件90可被限定为可形成或不形成环的细长扁平条带，其中图1示出了环，而图2中示出了无环布置。条带被定性为是扁平的，因为所述条带具有宽度和长度基本上大于厚度的主表面。细长条带的“扁平”性质并不排除条带是弯曲的，因为所述条带可能是可变形的，也不排除所述条带包含孔洞或切口，或者由网片、网状物或线框结构构造而成，只要所述条带在功能上覆盖用户的颊部与施加颊部支撑的用户的手之间的足够区域即可。

由于用户支撑接口90相对于外壳80和用户端口40的位置，自用者的手与他或她的相应的颊部面对面地定位，以在自用者的嘴和/或鼻子连接到用户端口40(例如，直接在端口40上或在接嘴件上)时抵靠颊部和嘴底部符合人体工程学地施加手。在这种布置中，夹持件90(或其部分)被夹在手与颊部和/或嘴底部之间，使得装置10的重量由夹持件90或类似的用户支撑接口支撑。夹持件90可为足够柔性的，例如处于弹性变形状态，处于垂直于皮肤表面的维度，以便适应每个用户的面部的独特的形状。夹持件90还可由具有形状保持能力的材料制成，即在存在一定变形范围的情况下，夹持件90可保持其变形所达到的形状。当以图2所示的方式支撑时，夹持件90在竖直维度上可为足够刚性的以支撑装置10的重量并且相对于用户的嘴为外壳80提供稳定的位置。

根据一个实施方案，装置10可由夹持件90中的单个夹持件充分地支撑。根据另一个实施方案，一个或多个用户支撑接口90在与用户端口40相同的方向上突出，并且根据用户端口40的位置竖直地定位在外壳80上。例如，当装置10处于图2的取向时，即在夹持件90和/或用户端口40的轴线大体上水平的情况下，一个或多个夹持件90或者类似的用户支撑接口90的顶部边缘定位成与用户端口40的轴线齐平，或者在用户端口40的轴线上方高达5.0cm处或在所述轴线下方5.0cm处。关于其他可能性，夹持件90可基本上围绕接嘴件或用户端口40安装，即接嘴件从夹持件90挤出或者甚至是同一个部分。夹持件90或类似的用户支撑接口90也可移到下巴下方而不是移到颊部上，其中手仍然支撑颊部。用户支撑接口90还可处于连接到外壳80的分指手套的形状。

因此，诸如图2的夹持件的用户支撑接口90本身完全没有将压力施加在颊部上或者对支撑上气道的软组织做出很大贡献，因为这种支撑基本上由用户的手在夹持件90的上方和下方，并通过托住夹持件90来提供。由于夹持件90没有被配置为实质上将压力施加在自用者的面部上，因此所述夹持件在面部接触端部中具有可能至多4.0cm的高度(但是一些夹持件可能会超过4.0cm，诸如分指手套状用户支撑接口90)。然而，至多4.0cm的高度基本上都大于夹持件90的厚度。根据一个实施方案，夹持件90的高度与厚度比为至少10，但是所述高度与厚度比可能会更低。此比率可确保夹持件90或类似的用户接口90像图2中一样保留装置10的竖直性，同时是可变形的或柔性的以与自用者的颊部相贴合。变形能力或柔韧性可在使用时手柄90保持处于弹性变形的方面进行表达。变形能力或柔韧性还可暗示某种塑性变形，因为手柄90可以不同方式松弛。夹持件的用途是支撑示波测量装置10，换句话说，使得自用者能够同时使用他或她的手来手动地施加颊部支撑并且操纵、定位装置10并支撑所述装置的重量，同时将他或她的嘴放在用户端口40上。因此，用户支撑接口90必须是柔韧的并且在垂直于颊部皮肤表面的方向上具有很小的刚度。

在描述用户支撑接口的布置的另一种方式中，用户端口40具有中心轴线X，以及在用户端口40的最靠近用户的端部处的参考平面P，所述中心轴线X垂直于用户端口40的参考平面P(图3，但是适用于所有实施方案)。手柄90定位在中心轴线的侧向并且竖直地至少部分位于距离中心轴线+5cm至-5.0cm的范围内。手柄90在用户方向上突出超出参考平面P至少3.0cm。在一个实施方案中，手柄的端部位于与参考平面P相距3.0cm至12.0cm的范围内。在另一个实施方案中，位置调整机构93可准许夹持件90相对于用户端口40的用户可调整的竖直定位以有助于针对给定用户的外貌进行最优定位。位置调整机构93可呈供夹持件90移动的狭槽、用于夹持件90的带标识的连接点(例如，孔洞、凹槽等)以及其他可能性的形式。

参考图3所示的装置10的实施方案，用户支撑接口90是呈夹持件的形式，所述夹持件可包括一个或多个符合人体工程学成形的条带91，所述条带91包围手，或者一个或多个手指，使得在将用户端口40带向嘴时，装置10无法相对于自用者的手进行竖直移动。在所示的实施方案中，存在两根条带91，一根条带用于四个手指，并且另一根条带用于食指和中指。可能存在的是，每个夹持件90有单一的条带91，甚至是两个夹持件90总共有一根条带(如果存在两个夹持件90的话)。条带91可用于任何手指，包括单个手指。条带91可例如为弹性的和/或可根据期望的压力收紧。如上文参考93所描述，夹持件90上的条带91的位置可能是可调整的。图3中示出了其中一个夹持件90和条带91，但是右手侧可具有作为图2的左手侧的镜像的另一个夹持件90和条带91。此外，如图1所示，示波测量装置10可仅具有条带。在类似的实施方案中，夹持件90可被成形为无指手套或分指手套。此外，在具有两个夹持件的实施方案中，可存在夹持件之间的穿过下巴下方的横向连杆或桥接件，并且这种横向连杆可能是可调整的。

在图4所示的装置的实施方案中，用户支撑接口90可容纳一个或多个传感器92以测量由用户的手施加在其颊部和嘴底部上的压力，使得能够确保足够的且合理分布的颊部支撑。来自一个或多个传感器92的输出可用作开始测量的先决条件或触发条件，例如通过使一个或多个传感器检测足够的且合理分布的颊部支撑来开始测量。此外，一个或多个传感器92可在示波测量期间操作来确保颊部支撑在整个测量过程中是足够的。传感器92可采用任何适当的形式，诸如应变仪。

在另一个实施方案中，用户端口40可在接嘴件下方包括凹入空间，用户的舌部可舒适地放置在所述凹入空间中。这种舌部空间可装配有传感器，所述传感器可检测并确认适当的舌部放置，使得适当的舌部放置可用作开始测量的先决条件或触发条件。此特征可能是在示波测量装置或不一定自用的其他肺功能测量装置中。

在图5所示的另一个实施方案中，示波测量装置10可包括一个或多个传感器74，所述一个或多个传感器74检测示波测量装置10相对于水平平面的取向，使得可断言用户略微面朝上方的正确取向。可例如通过视觉或可听信号引导用户呈现正确的位置，并且适当的装置定位可用作开始测量的先决条件或触发条件。一个或多个传感器74可例如为惯性传感器，诸如加速度计。

在图6所示的另一个实施方案中，用户支撑接口90可被成形为单个杯状元件，所述杯状元件附接到外壳80的下部部分并且被设计成包住用户的下巴，所述杯状元件再次由足够柔韧的材料形成以在存在由用户的手提供颊部支撑的情况下适应患者的面部形状。杯状元件可以将根据用户的解剖结构选择的不同大小获得。

在图7所示的另一个实施方案中，用户支撑接口90可被实现为跨越扁平的细长条带区域的周边的柔韧的线框元件。在一个实施方案中，柔韧的线框元件可包括用于维持夹持件90的形状的附加支撑柱条94。

在图8所示的另一个实施方案中，用户支撑接口90可由一系列单独的柔韧的线形成，所述柔韧的线以一种方式从外壳80成扇形散开，使得所述线在颊部支撑期间共同覆盖用户的手与颊部之间的扁平的细长区域。再次，可使用一个或多个正交的连接元件95来维持这个夹持件90的整体形状和完整性。

根据一个实施方案，示波测量装置10具有图1至图8所示和本文所述的物品中的两者或更多者，以确保适当的颊部支撑、舌部放置和/或适当的装置定向的组合可用作开始测量的先决条件或触发条件，这可能与其他标准相组合，诸如在自动发起测量之前由装置10检测稳定的平静呼吸。这些特征可被编程到装置10中，例如作为处理模块71的一部分。

在另一个实施方案中，与示波测量装置10一起提供的吊架可被成形为使得当示波测量装置10搁置在吊架上时，一个或多个用户支撑接口90被自然地定位成使得装置10可容易地通过一个或多个用户支撑接口90拿起来。吊架可包括用于对示波测量装置10进行充电的构件，所述构件可包括用于感应充电的构件以及其他选项。

在装置的另一个实施方案中，用户支撑接口可被具有弹性带的头部接口替代，所述弹性带放置于用户的头部周围，使得示波测量装置10能够像面罩一样进行佩戴，从而准许完全解放双手的操作，例如以在运动测试期间对在跑步机或固定自行车上的用户进行测量。此特征可能是在不一定自用的示波测量装置中。