对呼吸系统的操作进行监测的制作方法

1.本发明涉及对呼吸系统(respiratory system)的操作进行监测，并且更特别地，用于但不限于，对具有由诸如气体混合器等的恒流治疗装置(constant flow therapy device)供应的气体的呼吸系统的操作进行监测，以识别何时发生故障或错误。


背景技术：

2.众所周知，空气/氧气混合器用于各种医疗保健应用，以提供将气体输送给患者的可靠且准确的方法。例如，在医院中，气体通常由墙壁处的供应物提供，且这些气体需要以所需的比例混合并以特定的压力和/或流量(flow rate)输送给患者。
3.以安全、简单和可控的方式提供混合的空气和氧气的能力变得越来越重要。因此，了解从装置向患者输送气体时是否出现故障/何时出现故障至关重要。
4.系统的某些故障对可测量的参数具有很大影响。这允许根据与可测量的参数相关联的正常值进一步设置故障边界(fault boundary)(即，针对可测量的参数的边界，该边界在被越过时指示与装置相关联的系统存在故障)并且仍然对故障进行检测。然而，系统的其他故障对可测量的参数的影响较小，这意味着必须将故障边界设置为接近可测量的参数的正常值以便对故障进行检测。
5.为了对这样的故障进行检测，故障边界需要特别窄。然而，由于该系统在其整个有效期(lifetime)内与不同的装备附件和患者接口一起使用，因此在不会招致大量错误的情况下，通常不可能在制造时预先确定所需的故障边界。因此，故障边界必须被设置得特别宽，具有极大的上故障边界和下故障边界，以试图捕获所有潜在的系统故障，这通常是无效的。
6.该问题的通常解决方案是一旦指定的装备已附接到用于操作的装置，就允许操作者设置故障边界。这允许故障边界被设置得更窄，以对上述更细微的潜在故障进行检测。然而，这给操作者带来了对故障边界进行更新的负担，并且要求操作者做到以下两者：a)了解每件可附接装备的正确边界，以及b)正确实施这些边界。


技术实现要素：

7.现在已经设计出一种用于对装置的操作进行监测的改进的方法，该方法克服或基本上减轻了与现有技术相关联的上述缺点和/或其他缺点。
8.根据本发明的第一方面，提供了一种对呼气系统(breathing system)中的故障进行检测的方法，该方法包括以下步骤：
9.(a)对呼气系统的第一参数进行一系列测量；以及
10.(b)设置针对第一参数的故障边界，该故障边界取决于第一参数的多个测量值；
11.其中，该方法包括至少一个更新程序，该至少一个更新程序包括以下步骤：
12.(c)对第一参数进行一个或更多个另外的测量；以及
13.(d)对故障边界进行更新，经更新的故障边界取决于第一参数的经更新的测量值
集，该第一参数的经更新的测量值集包括第一参数的另外的测量值中的至少一个另外的测量值。
14.该方法的优点在于它允许准确设置故障边界，而无论呼气系统的配置如何。针对第一参数的故障边界取决于在该方法的先前的步骤中获得的第一参数的测量值，这些测量值确保了故障边界是适当的，而无论与呼气系统一起使用的装备或患者接口如何。
15.此外，对取决于所得到的第一参数的另外的测量值的故障边界进行更新确保了故障边界在系统的整个使用期间持续保持适当。这是特别有利的，例如，因为患者的呼气速率和呼气系统的部件的任何运动不是恒定的，特别是基于患者是睡着还是处于清醒的时段而变化。因此，对故障边界进行更新允许在判断什么应该和不应该被视为故障时，将患者的状态和/或呼气系统的部件的任何运动考虑在内。
16.设置针对第一参数的故障边界可以包括将故障边界设置为相对于测量参数的偏移，该测量参数取决于多个测量值。在进行一个或更多个另外的测量之后，可以对测量参数进行更新。经更新的测量参数可以取决于另外的测量值中的至少一个另外的测量值。
17.测量参数可以是多个测量值的平均值。可替代地，测量参数可以是该一系列测量值的最小值和/或最大值。在对第一参数进行该一系列测量之后，该方法还可以包括确定多个测量值的平均值的步骤。确定多个测量值的平均值可以包括对多个测量值的均值或中值进行计算、或者对中心值的任何其他功能等效的计算。在测量参数已被更新的情况下，经更新的测量参数可以是多个经更新的测量值集的平均值、或者经更新的测量值集的最小值和/或最大值。
18.设置针对第一参数的故障边界或经更新的故障边界可以包括相对于测量参数或经更新的测量参数(例如确定的平均值、该一系列测量值的最小值和/或最大值、多个经更新的测量值集的平均值、或经更新的测量值集的最小值和/或最大值)来设置故障边界。设置故障边界可以包括设置上故障边界和/或下故障边界。上故障边界可以大于测量参数，或者在上故障边界是经更新的上故障边界的情况下，上故障边界可以大于经更新的测量参数；并且下故障边界可以小于测量参数，或者在下故障边界是经更新的下故障边界的情况下，下故障边界可以小于经更新的下故障边界。例如，上故障边界可以大于确定的平均值或经更新的平均值，而下故障边界可以小于确定的平均值或经更新的平均值。
19.故障边界可以与测量参数偏移预定量。可替代地，故障边界可以与测量参数偏移取决于多个测量值的方差因子(variance factor)的量。故障边界可以与测量值偏移确定的平均值的小部分(fraction)或百分比。在故障边界是经更新的故障边界的情况下，经更新的故障边界相对于经更新的测量参数的偏移可以是预定量或取决于多个经更新的测量值集的经更新的方差因子的量。
20.在对第一参数进行该一系列测量之后，该方法还可以包括确定多个测量值的方差因子的步骤。该方差因子可以取决于多个测量值的方差。方差因子可以取决于关于测量参数(例如，确定的平均值)的多个测量值的方差。
21.方差因子可以包括多个测量值的最高测量值与最低测量值之间的差值。可替代地，方差因子可以包括多个测量值中的任何一个测量值与测量参数(例如，确定的平均值)之间的最大差值。可替代地，方差因子可以包括上方差因子和下方差因子，该上方差因子是测量参数与多个测量值中的测量参数以上的任何一个测量值之间的最大差值，而该下方差
因子是测量参数与多个测量值中的测量参数以下的任何一个测量值之间的最大差值。可替代地，方差因子可以包括多个测量值的统计方差，例如统计偏差。
22.故障边界可以与测量参数偏移方差因子乘以误差因子(error factor)。误差因子可以等同于在系统的正常操作期间可接受的方差的量。在确定的方差因子包括上方差因子和下方差因子的情况下，设置故障边界可以包括设置与测量值偏移上方差因子乘以上误差因子的上故障边界，以及设置与测量值偏移下方差因子乘以下误差因子的下故障边界。上误差因子和下误差因子可以是相同的或是不同的。在故障边界是经更新的故障边界的情况下，经更新的故障边界可以与经更新的测量参数偏移经更新的方差因子乘以误差因子。
23.经更新的测量值集可以包括：被更新的故障边界所取决于的测量值中的至少一个测量值，以及另外的测量值中的至少一个另外的测量值。经更新的测量值集可以包括：被更新的故障边界所取决于的多个测量值，以及另外的测量值中的至少一个另外的测量值。在经更新的测量值集中，被更新的故障边界所取决于的多个测量值可以是被更新的故障边界所取决于的测量值中的最近获得的测量值。经更新的测量值集可以包括与被更新的故障边界所取决于的多个测量值相同数目的测量值。经更新的测量值集可以包括另外的测量值中的至少一个另外的测量值，这些另外的测量值代替了被更新的故障边界所取决于的等同数目的最早的测量值。
24.第一参数的一个或更多个另外的测量值可以包括单个另外的测量值。在这种情况下，经更新的测量值集可以包括被更新的故障边界所取决于的多个测量值中的除了一个测量值以外的所有测量值。经更新的测量值集可以包括被更新的故障边界所取决于的多个测量值中的除了最早的测量值以外的所有测量值。可替代地，第一参数的一个或更多个另外的测量值可以包括一系列的另外的测量值。在这种情况下，在经更新的测量值集中，该一系列另外的测量值可以代替被更新的故障边界所取决于的等同数目的最早的测量值。
25.在对第一参数进行一个或更多个另外的测量之后，该方法还可以包括对测量参数进行更新的步骤，经更新的测量参数取决于第一参数的另外的测量值中的至少一个另外的测量值。例如，该方法还可以包括对确定的平均值进行更新的步骤，经更新的平均值取决于第一参数的另外的测量值中的至少一个另外的测量值。对确定的平均值进行更新可以包括确定第一参数的经更新的测量值集的平均值。这通常被称为维持第一参数的测量值的摇摆平均值(rolling average)。
26.这可能是有利的，因为第一参数的摇摆平均值在呼气系统的整个操作期间被维持，这允许根据当前操作对故障边界进行更新。
27.在对第一参数进行一个或更多个另外的测量之后，该方法还可以包括对确定的方差因子进行更新的步骤，经更新的方差因子取决于第一参数的另外的测量值中的至少一个另外的测量值。对确定的方差因子进行更新可以包括确定针对第一参数的经更新的测量值集的方差因子。经更新的方差因子可以取决于经更新的测量值集的方差。经更新的方差因子可以取决于关于经更新的测量参数(例如，经更新的平均值)的经更新的测量值集的方差。
28.经更新的方差因子可以包括经更新的测量值集的最高测量值与最低测量值之间的差值。可替代地，经更新的方差因子可以包括经更新的测量值集中的任何一个测量值与经更新的测量参数(例如，经更新的平均值)之间的最大差值。可替代地，经更新的方差因子
可以包括经更新的上方差因子和经更新的下方差因子，该经更新的上方差因子是经更新的测量参数与经更新的测量值集中的在经更新的测量参数以上的任何一个测量值之间的最大差值，而经更新的下方差因子是经更新的测量参数与经更新的测量值集中的在确定的测量参数以下的任何一个测量值之间的最大差值。可替代地，经更新的方差因子可以包括经更新的测量值集的统计方差，例如统计偏差。
29.对取决于所获得的第一参数的另外的测量值的确定的方差因子进行更新确保了故障边界在系统的整个使用期间持续保持适当。当考虑患者的变化的呼气速率和呼气系统的部件的变化的运动时(这高度依赖于患者是睡着还是处于清醒的时段)，这是特别有利的。例如，当患者睡着时，他们的呼气频率变化不是很大，并且呼气系统保持相对静止，因此确定了下方差因子，以及可以设置更窄的边界，使得可以检测到可以指示阻塞或泄漏的较小的改变。另一方面，当患者处于清醒的时段中，或者通常更躁动时，他们的呼气速率变化更大，并且呼气系统运动更多，因此确定了上方差因子以及设置了更宽的边界，使得误报发生的可能性较小。
30.因此，对故障边界进行更新允许在判断什么应该和不应该被视为故障时将患者的状态考虑在内。
31.对针对第一参数的故障边界进行更新可以包括相对于经更新的测量参数来对故障边界进行更新。例如，对针对第一参数的故障边界进行更新可以包括相对于经更新的平均值来对故障边界进行更新。对故障边界进行更新可以包括对取决于经更新的方差因子的故障边界进行更新。对故障边界进行更新可以包括对上故障边界进行更新和对下故障边界进行更新。
32.该方法还可以包括：将第一参数的测量值与故障边界进行比较，或者在故障边界已经更新的情况下，将第一参数的测量值与经更新的故障边界进行比较，以及响应于测量值在故障边界或经更新的故障边界之外来确定呼气系统的操作有故障。在故障边界包括上故障边界和下故障边界的情况下，该方法可以包括：将第一参数的测量值与上故障边界进行比较，或者在上故障边界已经更新的情况下，将第一参数的测量值与经更新的上故障边界进行比较，以及响应于测量值在上故障边界或经更新的上故障边界以上来确定呼气系统的操作有故障；并且将第一参数的测量值与下故障边界进行比较，或者在下故障边界已经更新的情况下，将第一参数的测量值与经更新的下故障边界进行比较，以及响应于测量值在下故障边界或经更新的下故障边界以下来确定呼气系统的操作有故障。在故障边界已经更新的情况下，可以将第一参数的测量值与最新更新的故障边界进行比较。
33.响应于确定呼气系统的操作有故障，该方法还可以包括指示故障的步骤。附加地或可替代地，呼气系统可以用于相应地对其参数和/或操作的方法和/或操作的状态进行调整。
34.经更新的程序可以被至少重复一次。在每个后续更新程序中被更新的故障边界可以是来自先前的更新程序的经更新的故障边界。更新程序可以在呼气系统的整个操作中以间隔而被重复。呼气系统的操作可以被认为是向呼气系统供应气体的时段，和/或向患者提供医治(treatment)的时段。经更新的程序可以在针对以下各者的初始校准过程之后每隔一段时间间隔进行重复：向呼气系统供应气体的装置、以及用于执行根据本发明的第一方面的方法的装置中的任一者或任何组合。
35.更新程序可以被重复，直到以下各者中的任一者或任何组合：关闭呼气系统或呼气装置、改变需要重置故障边界的任何附接装备、改变任何参数设置、改变由呼气系统或装置执行的医治、以及用户确认存在故障。
36.时间间隔可以是规则间隔。经更新的程序可以被重复至少三次、至少五次、至少十次、至少50次或至少100次。可以每0.01秒、每0.1秒、每秒、每两秒、每五秒、每十秒、或每十五秒重复更新程序。时间间隔可以小于0.01秒、小于0.1秒、小于一秒、小于两秒、小于五秒、小于十秒、或小于十五秒。
37.本发明的第一方面的步骤(a)和/或步骤(b)可以发生在呼气系统的操作期间，即，向呼气系统供应气体的时段，和/或向患者提供医治的时段。在本发明第一方面的步骤(a)之前，该方法可以包括开始向呼气系统供应气体的步骤。该方法还可以包括在进行本发明的第一方面的步骤(a)至(d)的同时持续向呼气系统供应气体的步骤。步骤(a)可以在开始向呼气系统供应气体之后几乎立即开始。
38.术语“几乎立即”可以解释为在开始向呼气系统供应气体与开始本发明的第一方面的步骤(a)之间的轻微延迟，这允许供应的气体在进行所述一系列测量之前移动通过呼气系统的大部分或全部。在使用中，呼气系统可以连接到用于供应气体的设备，该设备例如可以包括气瓶或罐，或医院墙壁中的固定气体管线。从气体供应设备到呼气系统的气体的供应可以通过诸如气体混合器等的合适的装置来控制。从气体供应设备到呼气系统的气体的供应可以通过用于控制气体供应的至少一个阀来控制。合适的装置(例如气体混合器)可以包括至少一个阀。因此，开始向呼气系统供应气体可以包括打开至少一个阀。例如，用于供应气体的设备可能已经“开启”，即，该设备可以被布置成使得它可以容易地供应气体，但是直到阀被打开才向呼气系统供应气体。
39.根据本发明的另外的方面，提供了一种被配置成实施根据本发明的第一方面的方法的装置。该装置可以是用于向呼气系统供应气体的装置。该气体可以是呼吸气体。
40.用于供应气体的装置可以包括：入口，气体在该入口处被提供给装置；以及出口，气体从该出口被供应到与装置连接的呼气系统。呼气系统可以包括患者输送管和患者接口，该输送管被布置成将气体从装置供应到患者接口。患者接口可以包括被配置成连接到患者输送管的连接器。患者输送管可以具有用于连接到装置的出口的第一端部、以及用于连接到患者接口的第二端部。患者接口可以被布置成经由患者输送管将从装置供应的气体输送给患者。例如，患者接口可以是呼吸面罩。
41.第一参数可以取决于呼气系统的配置中的故障，诸如患者输送管中的扭结(kink)、患者输送管的阻塞、呼气系统的部件的断开或移除、或呼气系统中的泄漏。这可能是有利的，因为它能够将这些事件的检测识别为呼气系统的操作有故障。
42.该方法的另外的有利之处在于，它能够识别呼气系统的操作的这些故障，而无论连接到用于供应气体的装置的呼气系统的类型如何。
43.第一参数可以是呼气系统内的气体供应的参数。第一参数可以是可以在装置处测量的呼气系统的参数。第一参数可以取决于呼气系统的配置。因此，第一参数的改变可以指示呼气系统的配置的改变。第一参数的改变可以指示呼气系统中的故障。第一参数可以是与呼气系统对装置内的气体供应的影响相关联的参数。第一参数可以在装置处不受控制的参数。也就是说，第一参数可以不受装置的调节和校准。第一参数可以是装置或呼气系统内
的压力。第一参数可以在装置处被测量，例如在装置内、在装置的出口处、或在装置的入口处被测量。可替代地，第一参数可以在呼气系统内被测量，例如在呼气管内被测量，或在患者接口处被测量。
44.第一参数可以是呼气系统内的流量、背压、或患者压力中的任一者。
45.背压可以被定义为呼气系统内的任何点处的压力与环境压力(即，呼气系统周围的环境压力)之间的差值。呼气系统的患者接口可以被暴露于环境压力。在使用中，呼气系统内的任何点处的压力都应高于环境压力，以确保气体流过呼气系统来将气体从装置供应到患者接口。环境压力可以是大气压力。可以假设大气压力是固定的，例如为大约一大气压、大约一巴、或大约100kpa。在大气压力被固定的情况下，可以测量装置内的压力而不是呼气系统内的背压。由于气体流过呼气系统中的阻力，可能会产生背压。也就是说，背压可能取决于气体流过呼气系统的阻力，且因此根据气体流过呼气系统的阻力而变化。因此，流动的阻力的增大可能会增大呼气系统内的背压。背压也可能取决于流量，且因此根据流量而变化。类似地，患者压力可以被定义为呼气系统的患者接口附近的压力，例如患者接口处的压力。
46.该方法还可以包括控制呼气系统的第二参数。控制呼气系统的第二参数可以涉及控制用于向呼气系统供应气体的装置。第一参数可以附加地取决于第二参数。
47.控制呼气系统的第二参数以及取决于第二参数的第一参数可以提供相比于现有技术的另外的优点。因此，根据本发明的另外的方面，提供了一种对呼气系统中的故障进行检测的方法，该方法包括以下步骤：
48.(a)向呼气系统供应气体；
49.(b)对呼气系统的第一参数进行一系列测量；
50.(c)设置针对第一参数的故障边界，该故障边界取决于第一参数的多个测量值，
51.其中，在向呼气系统供应气体的期间控制呼气系统的第二参数，并且呼气系统的第一参数取决于第二参数和呼气系统，使得第一参数的改变可以指示呼气系统中的故障。
52.控制装置处的气体供应的第二参数可以包括向装置供应具有针对第二参数的预定值的气体。控制装置处的气体供应的第二参数可以包括在装置中的第一位置处、例如在装置的出口处测量第二参数的值。控制装置处的气体供应的第二参数可以包括：响应于在第一位置处的所测量的第二参数的值来对装置的第二位置处的气体供应的第二参数的值进行调节和/或校准。将理解的是，上述位置被称为第一位置和第二位置以区分这些测量值，而不一定用于指示它们在装置中相对于彼此的位置。
53.第二参数可以是可以在装置处受控制的任何参数。第二参数可以是可以在装置处被设置或被定义的、或者当被供应到装置时的气体供应的任何参数。第二参数可以是在装置处测量的，例如是在装置的入口或出口处测量的。第二参数可以是在呼气系统中测量的，例如在患者输送管中、或在患者接口处测量的。第二参数可以是能够由传感器测量的。第二参数可以由装置调节和/或校准。第二参数可以是流量，因为这通常是由用于供应气体的装置控制的参数。然而，第二参数也可以是装置或呼气系统内的压力，例如在装置的出口处的压力、在呼气系统内的背压、或患者压力。
54.装置可以具有用于对呼气系统的操作进行监测的第二故障检测系统。第二故障检测系统可以响应于第二参数的改变而发出故障信号。例如，在第二参数的测量值或第二参
数的多个测量值的平均值与针对第二参数的预定目标值之间的差值超过故障阈值的情况下。因此，根据本发明的方法可以结合装置本身的另一故障检测系统来实施。
55.在使用中，其中第二参数是流量，并且第一参数是呼气系统内的背压、或指示呼气系统内的背压的压力，并且在呼气系统中存在变化，例如，暂时降低流量的患者输送管中的扭结，装置通常会为将气体输送到呼气系统中提供增大的功率，以便维持恒定的流量。在这种布置中，呼气系统中的改变，例如，患者输送管中的扭结，将导致呼气系统内的背压增大。因此，根据本发明的方法将在系统内的背压落在至少一个边界之外的情况下发出故障信号，而第二故障检测系统不会发出故障信号，因为流量被成功地维持。
56.另一方面，如果装置不能为将气体输送到呼气系统中提供足够增大的功率以维持恒定的流量，则根据本发明的方法可能不会发出故障信号，因为针对根据本发明的方法，可能不存在足够的背压增大以发出故障信号，而装置的第二故障检测系统将由于减小的流量而发出故障信号。由装置提供的增大的功率可以等同于增大的供应压力。
57.第一参数可以取决于第三参数，且因此反映或指示第三参数。第一参数的改变可以指示第三参数的改变。第三参数可以取决于呼气系统的配置。例如，第三参数可以取决于上文提到的故障条件。例如，第三参数可以是呼气系统内的背压、或患者压力。这可能是有利的，因为它允许在装置内或呼气系统内进行对第一参数的简单测量，第一参数的任何改变都指示第三参数的改变，第三参数通常更难以测量，但指示呼气系统内的故障。
58.第一参数可以是装置内的压力。第三参数可以是呼气系统内的背压。第一参数可以通过测量装置内的一位置处的压力来确定，因为当环境压力固定时，与环境压力偏移的压力将指示通过呼气系统的背压，以允许确定呼气系统内的背压。因此，可能不需要另外的处理或计算以获得背压。
59.可以在第一时间段内测量所述一系列测量值。第一时间段可以是至少十秒、至少二十秒、至少三十秒、至少四十五秒、至少一分钟、至少两分钟、至少三分钟、至少四分钟、或至少五分钟。测量针对第一时间段的第一参数可以包括至少每0.01秒、至少每0.1秒、至少每秒、至少每两秒、至少每五秒、至少每十秒、或至少每十五秒对参数进行测量。
60.测量第一参数可以包括使用至少一个传感器来测量第一参数。至少一个传感器可以包括被定位在遍及装置的不同位置处的多个传感器，并且对第一参数的每个测量可以包括对由多个传感器测量的测量值进行瞬时平均。
61.第一参数可以取决于呼气系统的部件的数目或类型、用于供应气体的装置的类型、装置和/或呼气系统的操作模式、以及由吸系统提供的医治类型中的任一者或任何组合。第一参数还可以取决于上文提到的故障条件。
62.在装置利用多个传感器的情况下，确定多个测量值的平均值可以包括对在第一时间段内测量的瞬时平均值求平均，即，计算在第一时间段内测量的瞬时平均值的均值或中值。在示例性实施方式中，故障边界可以与确定的平均值偏移5％与50％之间、10％与30％之间、或15％与25％之间，例如偏移5％、10％、15％、20％、25％、或30％。在另外的示例性实施方式中，故障边界可以与确定的平均值偏移确定的方差因子的一倍、确定的方差因子的两倍、确定的方差因子的三倍、或确定的方差因子的四倍。
63.可以将故障边界与测量参数的偏移(或者在故障边界已更新的情况下，将经更新的故障边界从经更新的测量参数的偏移)与预定最小偏移进行比较。预定最小偏移可以与
对第一参数进行测量的至少一个传感器相关联。预定最小偏移可以与对第一参数进行测量的至少一个传感器的测量精度相关联。也就是说，预定最小偏移可以是与对第一参数进行测量的至少一个传感器的测量精度相关联的选定值。选定值可以是对第一参数进行测量的至少一个传感器基于其测量精度来无误差地区分任何两个测量值的这两个测量值之间所需的最小差值。在故障边界的偏移或经更新的故障边界的偏移小于预定最小偏移的情况下，故障边界的偏移或经更新的故障边界的偏移可以被增大以与预定最小偏移进行匹配。
64.这可能是有利的，因为它确保边界足够宽以防止大量错误以信号发出。
65.可以将下故障边界和/或上故障边界与确定的平均值的偏移(或者在下故障边界和上故障边界已经更新的情况下，将经更新的下故障边界和/或经更新的上故障边界与确定的平均值的偏移)与最大偏移进行比较。在下故障边界和/或上故障边界的偏移(或者在下故障边界和上故障边界已经更新的情况下，经更新的下故障边界和/或经更新的上故障边界的偏移)大于最大偏移的情况下，下故障边界和/或上故障边界的偏移(或者在下故障边界和上故障边界已经更新的情况下，经更新的下故障边界和/或经更新的上故障边界的偏移)可以被减小以与最大偏移匹配。
66.上故障边界可以是第一上故障边界并且下故障边界可以是第一下故障边界。也可以实施第二上故障边界和第二下故障边界。第二上故障边界和第二下故障边界可以是传统的较宽的故障边界。第二上故障边界可以大于第一上故障边界，而第二下故障边界可以小于第一下故障边界。可替代地，第二上故障边界可以等于或小于第一上故障边界，而第二下故障边界可以等于或大于第一下故障边界。由于第一上故障边界和第一下故障边界的动态特性，以及它们对第一参数的另外的测量值的依赖性，这是可能的。
67.将第一参数的测量值与故障边界或经更新的故障边界进行比较可以包括：持续对第一参数进行另外的测量以及将每个测量值与故障边界进行比较。可以每0.01秒、每0.1秒、每秒、每2秒、每5秒、每10秒、或每15秒进行另外的测量。发出装置的操作有故障的信号可以包括发出警报信号。该警报信号可以包括音频信号、视觉信号和振动中的任一者或任何组合。
68.在实施第二上故障边界和第二下故障边界的情况下，可以响应于第一参数超过第二上故障边界或低于第二下故障边界来确定装置的操作有不同故障。在该示例中，可以响应于第一参数超过第二上故障边界或低于第二下故障边界来发出不同的信号。
69.该方法可以仅在第一参数的一个或更多个另外的测量值落在故障边界内时对第一参数的确定的平均值进行更新。在平均值是经更新的平均值的情况下，该方法可以仅在第一参数的一个或更多个另外的测量值落在来自先前的更新程序的经更新的故障边界内的情况下对经更新的平均值进行更新。
70.该方法可以在对第一参数的一个或更多个另外的测量中的每个另外的测量之后或在第一参数的一系列另外的测量之后对确定的平均值进行更新。例如，如果每0.1秒对第一参数进行测量，则可以每10次测量(即，每秒)对第一参数的平均值以及测量值的关于第一参数的确定的平均值的方差因子进行更新。
71.这是有利的，因为与第一参数相关联的至少一个边界关于第一参数的最近的测量值被动态地更新。
72.响应于确定呼气系统的操作有故障，装置可以暂停或关闭，使得装置的操作停止。
对呼气系统的操作进行监测的方法也可以停止。一旦操作的故障已经解决，对呼气系统的操作进行监测的方法可以通过设置第二参数的步骤重新开始。呼气系统的操作的故障可以由装置或由操作者自动解决。可替代地，呼气系统可以继续操作并且对呼气系统的操作进行监测的方法也可以继续。在这种情况下，警报信号可能会继续被发出，直到呼气系统的操作不再有故障。
73.对呼气系统的操作进行监测的方法还可以响应于以下各者中的任一者或任何组合而通过设置第二参数的步骤重新开始：关闭呼气系统或装置、改变需要重置故障边界的任何附接装备、改变任何参数设置、改变由呼气系统或装置执行的医治、或用户确认存在故障。
74.该装置可以是气体混合器。气体混合器可以形成麻醉机的一部分或被布置成连接到气体供应的独立单元。气体混合器可以包括用于来自压力管线的气体供应的输入端口。可替代地，该装置可以是持续气道正压通气(cpap，continuous positive airway pressure)驱动器或婴儿流驱动器。
75.根据本发明的另外的方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，这些指令在由数据处理器执行时使数据处理器执行如上定义的方法。
76.根据本发明的另外的方面，提供了一种呼吸设备，该呼吸设备包括控制器和至少一个传感器，该至少一个传感器被配置成执行上述方法。
77.呼吸设备还可以包括至少一个指示器，该至少一个指示器被配置成响应于另外的测量值在故障边界之外而发出呼气系统的操作有故障的信号。
78.呼吸设备可以与被监测的呼气系统集成。该设备可以与向呼气系统供应气体的装置集成。可替代地，呼吸设备可以远离被监测的设备和呼气系统。
79.根据本发明的另外的方面，提供了一种用于向呼气系统供应气体的呼吸设备，该呼吸设备包括：至少一个传感器，该至少一个传感器被配置成对呼气系统的第一参数进行一系列测量，并且该至少一个传感器被配置成在至少一个更新程序中对第一参数进行一个或更多个另外的测量；控制器，该控制器被配置成设置针对第一参数的故障边界，该故障边界取决于第一参数的多个测量值，并且该控制器被配置成在至少一个更新程序中对故障边界进行更新，经更新的故障边界取决于第一参数的经更新的测量值集，第一参数的经更新的测量值集包括第一参数的另外的测量值中的至少一个另外的测量值。
80.控制器可以包括处理器。控制器可以被配置成将第一参数的测量值与故障边界进行比较。控制器还可以被配置成响应于测量值在故障边界之外而发出呼气系统的操作有故障的信号。呼吸设备还可以包括至少一个指示器，该至少一个指示器被配置成响应于测量值在至少一个边界之外而发出呼气系统的操作有故障的信号。
81.控制器还可以被配置为确定多个测量值的平均值。控制器还可以被配置为确定多个测量值的方差因子
82.控制器可以被配置成控制呼吸设备处的气体供应的第二参数。第一参数可以附加地取决于第二参数。控制气体供应的第二参数可以包括向装置供应具有针对第二参数的预定值或用户可选值的气体。
83.呼吸设备还可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置成测量第二参数。该至少一个传感器可以与呼吸设备的控制器进行通信以对第二参数进行调节和/或校
准。这种通信可以经由控制器进行。
84.呼吸设备还可以包括用户界面，该用户界面被配置成向用户指示以下各者中的任一者或任何组合：设置的第二参数值、第一参数的多个测量值的平均值、第一参数的多个测量值的确定的方差因子、最后测量的第一参数值、以及故障边界。
85.至少一个指示器可以包括扬声器，该扬声器用于响应于第一参数落在故障边界之外而提供音频信号。至少一个指示器可以包括光源，该光源用于响应于第一参数落在故障边界之外而提供视觉信号。可替代地，可以在用户界面上提供视觉信号。至少一个指示器可以包括多个指示器，即，前述指示器的组合。
86.呼吸设备还可以包括入口。入口可以被布置成接纳来自外部气体供应的气体。入口可以被配置成连接或附接到外部气体供应。例如，外部气体供应可以是气瓶或罐的形式，或者是医院墙壁中的固定气体管线。呼吸设备还可以包括出口。出口可以被布置成向呼气系统供应气体。出口可以被配置成连接或附接到呼气系统，使得呼吸设备与呼气系统流体连通。呼气系统可以包括患者接口，该患者接口用于向患者提供气体供应。呼气系统可以包括呼气管，该呼气管被布置为将气体供应从出口输送到患者接口。
87.根据本发明的另外的方面，提供了一种呼吸系统，该呼吸系统包括如上定义的呼吸设备，以及与呼吸设备流体连通的呼气系统，该呼气系统包括被布置成在使用中向患者供应气体，以及被布置成将气体供应从呼吸设备输送到患者接口的呼气管。
88.根据本发明的另外的方面，提供了一种呼吸系统，该呼吸系统包括呼气系统和用于向呼气系统供应气体的呼吸设备，该呼吸设备包括：至少一个传感器，该至少一个传感器被配置成对呼气系统的第一参数进行一系列测量，并且该至少一个传感器被配置成在至少一个更新程序中对第一参数的另外进行一个或更多个另外的测量；控制器，该控制器被配置成设置针对第一参数的故障边界，该故障边界取决于第一参数的多个测量值，并且该控制器被配置成在至少一个更新程序中对故障边界进行更新，经更新的故障边界取决于第一参数的经更新的测量值集，该第一参数的经更新的测量值集包括第一参数的另外的测量值中的至少一个另外的测量值；该呼气系统包括：患者接口，该患者接口被布置成在使用中向患者供应气体；以及呼气管，该呼气管被布置成将气体供应从呼吸设备输送到患者接口。
89.控制器可以包括处理器。控制器还可以被配置成将第一参数的测量值与故障边界进行比较。控制器还可以被配置成响应于测量值在故障边界之外而发出呼气系统的操作有故障的信号。呼吸设备还可以包括至少一个指示器，该至少一个指示器被配置成响应于测量值在至少一个边界之外而发出呼气系统的操作有故障的信号。
90.控制器还可以被配置成确定多个测量值的平均值。控制器还可以被配置成确定多个测量值的方差因子。
91.控制器还可以被配置成控制呼吸设备处的气体供应的第二参数。第一参数可以附加地取决于第二参数。
92.呼气系统还可以包括气体供应，该气体供应连接到呼吸设备使得气体供应与呼吸设备流体连通。例如，气体供应可以是气瓶或罐的形式，或者是医院墙壁中的固定气体管线。
93.例如，患者接口可以是面罩或鼻罩。
附图说明
94.现在将参考随附附图仅通过示例的方式描述本发明的实用实施方式，在附图中：
95.图1是示出了根据第一实施方式的对用于恒流治疗装置中的气体参数的故障边界进行动态更新以及对故障进行测试的方法的流程图；
96.图2是示出了根据第二实施方式的对用于恒流治疗装置中的气体参数的故障边界进行动态更新以及对故障进行测试的方法的流程图；
97.图3是示出了与图2的方法相关联的参数的初始化的流程图。
98.图4是对用于恒流治疗装置中的气体参数的故障边界进行设置的第一工作示例；
99.图5是对用于恒流治疗装置中的气体参数的故障边界进行设置的第二工作示例；以及
100.图6是对用于恒流治疗装置中的气体参数的故障边界进行设置的第三工作示例。
具体实施方式
101.图1示出了根据第一实施方式的方法，通过该方法，在装置的操作期间对用于恒流治疗装置中的气体参数的故障边界进行动态更新，以便确定装置的操作中是否存在错误以及然后对故障进行测试。
102.由图1的虚线框指示的步骤100至120示出了确定传感器的长期平均值的初始化过程。
103.在步骤100处，确定装置是否处于启动模式。启动模式被定义为是当装置刚被打开时、当由装置提供的医治刚被改变时、或者当装置的参数刚被操作者更改时。当装置处于启动模式时，由虚线框指示的初始化过程作为连续循环运行达45秒。将理解的是，该时间段的确切值不是必需的，并且可以在合理范围内变化。
104.如果在步骤100处确定装置处于启动模式，则该方法进行到步骤120，在该步骤120中对参数进行测量并对该参数的长期平均值(即，在45秒时段内)进行更新。所测量的参数是由于由用户预定义的另一参数而变化的参数，即，由于使用不同患者接口或由于所输送的治疗中的变化而变化的参数。所测量的参数也是由于装置所连接的呼气系统中的故障而变化的参数。在以下实施方式中，该所测量的参数将被示例为装置处的压力。已知装置处的压力取决于装置所连接的呼气系统内的背压，并且已知呼气系统内的背压取决于该呼气系统中的任何故障。因此，装置处的压力的改变指示呼气系统内的背压的改变，如果背压足够大，则装置处的压力的改变可能指示呼气系统中的故障。
105.一旦已经更新了长期平均值，该方法就进行到步骤130。在步骤130处，判断装置是否仍处于启动模式。如果是，则该方法返回至开始以继续初始化过程。
106.一旦已开始进行了45秒的初始化过程，在步骤130处将确定装置不再处于启动模式，并且该方法将同时进行到步骤140和150。在步骤140和150处，定义上故障边界和下故障边界。这些故障边界被定义为分别比长期平均压力高20％和比长期平均压力低20％。将理解的是，这些百分比的确切值不是必需的，并且可以在合理范围内变化。
107.在步骤160处，将下故障边界与在步骤150中定义的长期平均值的偏移和预定最小偏移进行比较。预定最小偏移与对装置处的压力进行测量的传感器的测量精度相关联。也就是说，预定最小偏移等于传感器基于其测量精度来确定地区分任何两个测量值的这两个
值之间所需的最小差值。如果下故障边界偏移低于被分配给传感器的预定最小偏移，则在步骤170处，对该下故障边界偏移进行调整。这确保了上故障边界和下故障边界在长期平均值附近不会变得太窄，这可能导致大量测量值被错误地确定为错误测量值，特别是在传感器的准确度或精度相对较低的情况下。
108.在确定下故障边界与长期平均值的偏移低于预定最小偏移的情况下，下故障边界和上故障边界的偏移都被增大到预定最小偏移。作为示例，如果步骤120处的长期平均值为3，则20％的故障边界将导致上边界为3.6且下边界为2.4。将0.6的故障边界偏移与被分配给传感器的预定最小偏移进行比较。如果被分配给传感器的预定最小偏移为2(即，传感器精确到
±
2)，则下故障边界偏移和上故障边界偏移将增大到2，使得下故障边界变为1(即，3-2)并且上故障边界变为5(即，3+2)。将理解的是，在其他示例中，仅故障边界中的一个故障边界可以响应于下故障边界与长期平均值的偏移低于预定最小偏移而被偏移
109.如果下故障边界偏移高于被分配给传感器的预定最小偏移，则该方法继续并进行到步骤180。
110.也可以以类似的方式定义最大偏移，使得故障边界在长期平均值附近不会变得太宽。
111.在步骤180处，传感器进行压力测量。在步骤190处，将该测量值与所定义的故障边界进行比较。如果发现所测量的压力在这些故障边界之外，则在步骤200处发出自适应警报故障，并且警报信号被发出以向操作者发出装置的操作中存在故障的信号。警报信号是视觉信号与声音信号的组合，该警报信号提醒操作者装置的配置中存在故障。如果发现所测量的压力在这些故障边界之内，则在步骤210处不发出自适应警报故障。这表示算法的结束。在任一情况下，算法在该点(220)处结束并在步骤100处重新开始。
112.由于装置不再处于启动模式，因此在步骤100处，该方法将移动至步骤110。在步骤110处，如果在先前的方法循环中确定存在自适应警报故障，则不会使用在先前的方法循环期间测量的压力来对压力的长期平均值进行更新。相反，该方法将直接移至步骤130，并且再次判断装置的操作中是否仍然存在故障，或者故障是否已经解决。
113.如果在先前的方法循环中确定不存在自适应警报故障，则在步骤120处将使用在先前的方法循环期间测量的压力来对压力的长期平均值进行更新。然后该方法将移动到步骤130，以在步骤140和150处基于经更新的压力的长期平均值来对上限和下限进行更新，并且在步骤180至210处再次对压力进行测量和监测。
114.步骤100至220作为连续循环被重复，直到由于以下各者而中断：关闭装置、改变需要重置方法的任何附接装备、改变在医治中实施的参数、启动由装置执行的医治中的改变、或用户确认存在警报故障信号。也就是说，响应于这些事件中的任一事件，初始化过程将需要再重复一次达45秒。
115.图2示出了根据第二实施方式的方法，通过该方法，在装置的操作期间对恒流治疗装置中的气体参数的故障边界进行动态地更新，以便判断装置的操作中是否存在错误以及然后对故障进行测试。值得注意的是，传感器的长期平均值和传感器的平均偏差首先由初始化过程确定，该初始化过程将在下面关于图3进行描述。
116.尽管以不同方式示出，但为了解释起来简单，这里将该方法描述为在步骤340处开始，因为实际上该方法是连续循环。
117.在步骤340处，从测量相同参数的多个传感器获得平均读数(average reading)。在步骤350处，计算在步骤340获得的平均读数与传感器的长期平均值偏离多远，以便确定传感器的短期偏差。然后判断在步骤340处获得的平均读数是否落在故障边界之外，该故障边界被设置为是与传感器的长期平均值的平均偏差的三倍。也就是说，判断在步骤340处获得的平均读数是大于第一故障边界还是低于第二故障边界。
118.与关于图1描述的方法一样，如果确定了由与长期平均值的平均偏差的三倍导致的故障边界太窄，则本实施方式的方法也采用相同的补偿技术。为简洁起见，这里将不再重复。
119.如果在步骤340获得的平均读数落在故障边界内，则该方法移动到步骤360，并且通过测试。也就是说，确定操作中不存在故障。如果在步骤340处获得的平均读数落在故障边界之外，则该方法移动到步骤370，并且测试失败。也就是说，确定操作中存在故障。
120.在任一情况下，该方法返回复到步骤300以执行该方法的另一次迭代。在步骤300处，判断在由警报发出信号的操作中当前是否存在故障。如果是，则该方法移动到步骤340，该步骤340允许对要被跳过的传感器的长期平均值和传感器的平均偏差进行更新。这样实施使得用于判断是否发生故障的传感器的长期平均值和传感器的平均偏差不会因添加本身已导致错误警报信号的传感器值而被偏斜(skew)。
121.在不存在当前警报信号的情况下，该方法移动至步骤310。在步骤310处，判断自从传感器的长期平均值和传感器的平均偏差被更新以来是否已经过去一秒。这允许每秒获取多个传感器读数，而无需使用在每个读数处对传感器的长期平均值和传感器的平均偏差进行更新的处理能力。在没有过去一秒的情况下，该方法再次执行如前所述的步骤340至370。将理解的是，在替代实施方式中，传感器的长期平均值和传感器的平均偏差可以在每次获得传感器读数时被更新。
122.在自从传感器的长期平均值和传感器的平均偏差被更新以来已经过去一秒的情况下，该方法进行到步骤320，在该步骤320中对传感器的长期平均值进行更新。此处，将自从长期平均值上次被更新以来的一秒时段内获得的短期平均值读数的平均值添加到传感器的长期平均值。传感器的长期平均值包括32个读数，这32个读数由先前的32个短期平均值组成，并且最新的值取代了这32个读数中最旧的值。
123.然后，该方法进行到步骤330，将在自从平均偏差上次被更新以来的一秒时段内被计算的短期偏差的平均值添加到传感器的平均偏差。传感器的平均偏差包括64个读数，这64个读数由先前的64个平均短期偏差组成，并且最新的值取代了这64个读数中最旧的值。
124.步骤300至370作为连续循环被重复，直到由于以下各者而中断：关闭装置、改变需要重置方法的任何附接装备、改变在医治中实施的参数、启动由装置执行的医治中的改变、或用户确认存在警报故障信号。也就是说，响应于这些事件中的任一事件，图3中所示的初始化过程将需要再一次重复达45秒。
125.在步骤370处，其中确定操作中存在故障，生成警报信号。警报信号是视觉信号和声音信号的组合，该警报信号提醒操作者装置的配置存在故障。
126.图3示出了在实施图2的连续方法之前确定传感器的长期平均值和传感器的平均偏差的初始化过程。
127.在步骤400处，操作者经由与装置相关联的用户界面定义第二参数(在这种情况
下，第二参数为通过装置的流量)。在步骤410处，通过被定位在装置内的压力传感器在45秒的时段内以1秒的间隔对第一参数(在这种情况下，第一参数为装置处的压力)进行测量。计算所获得的压力读数的平均值并将其设置为通过呼气系统的压力的参考水平，该参考水平是步骤320中提到的传感器的长期平均值。
128.同时，在步骤420处，相对于在步骤410处计算的平均压力来确定在该45秒时段内获得的压力测量值的偏差。在该45秒时段内获得的测量值的偏差可以是在该45秒时段内获得的每个读数的偏差的平均值(即，所有读数与在步骤410确定的平均参考水平相比的平均偏差)，或在45秒时段的持续时间内经历的与参考水平的最大偏差。
129.在步骤430处，将故障边界定义为在步骤420处确定的压力的偏差的函数。定义了两个故障边界，第一故障边界大于在步骤410中计算的平均压力，而第二故障边界低于在步骤410中计算的平均压力。将在下面更详细地示出用于定义错误参数边界的计算的工作示例。
130.在替代实施方式中，预计替代参数可以在步骤400处被设置并在步骤410、420和340处被测量。在一个示例中，压力可以在步骤400处被设置并且流量可以在步骤410、420和340处被测量。
131.在替代实施方式中，预计装置的配置有故障可以由装置本身解决，在这种情况下，警报信号可以是从装置的处理器发送到装置的控制器的内部信号。
132.在替代实施方式中，可以在步骤430处仅设置一个故障边界。在该实例下，故障边界可以大于或低于在步骤410处确定的平均压力。
133.在替代实施方式中，响应于在步骤370处确定装置的操作中存在故障，装置的操作可以停止，直到操作者已经修复了故障。
134.在替代实施方式中，在步骤330处作为参考记录的偏差可以是与传感器的长期平均值的最大偏差。
135.图4的步骤410至430的工作示例在图4、图5和图6中呈现。对于这些示例，为简单起见，值以任意单位给出。
136.根据图4所示的第一示例，在步骤410处以1秒的间隔测量压力达45秒，并且将平均压力确定为20。因此，将压力长期平均值设置为20。在这45秒时段内，压力测量值与长期平均值的偏差为2.4。
137.该示例中的故障边界被设置为与长期平均值的平均偏差的三倍的偏移。因此，将上边界设置为27.2，从长期平均值+7.2；而将下边界设置为12.8，从长期平均值-7.2。
138.在图5和图6所示的第二示例和第三示例中，不使用压力测量值与长期平均值的平均偏差来计算上边界和下边界，而是使用最大偏差。尽管图5或图6中没有示出，但这可能需要将上边界和下边界偏移所计算的偏差的较小倍数。
139.在图5中，在步骤410处测量压力达45秒，并且将平均压力确定为20。因此，将传感器的长期平均值设置为20。压力测量值在45秒的时段内在18与23的值之间波动。因此，将压力测量值与长期平均值的最大偏差记录为3。
140.该示例中的故障边界被设置为与长期平均值的最大偏差的三倍的偏移。因此，将上边界设置为29，从长期平均值+9；而将下边界设置为11，从长期平均值-9。
141.在图6中，在步骤410处测量压力达45秒，并且将平均压力确定为20。因此，将压力
长期平均值设置为20。压力测量值在45秒的时段内在18与23的值之间波动。在该示例中，将压力测量值与长期平均值的最大偏差记录为：在负方向上为2，而在正方向上为3。
142.将该示例中的故障边界设置为与长期平均值在该特定方向上的最大偏差的三倍的偏移。因此，将上边界设置为29，从长期平均值+9(3x 3)；而将下边界设置为14，从长期平均值-6(3x-2)。