肺量計系統和數據分析方法

肺量計系統和數據分析方法
【專利摘要】本公開內容涉及電子肺量計，其使得用戶能夠經由與移動裝置、平板計算機和計算機的簡單集成而定量跟蹤和主動管理呼吸疾病。在一方面，患者將能夠與他們的醫生聯絡以確定藥物劑量和療效，避免環境觸發物，以及防止發作和惡化。
【專利說明】肺量計系統和數據分析方法 相關申請的奪叉引用
[0001] 本申請要求于2012年5月22日提交的、標題為"Spirometer and Methods of Data Analysis"的美國臨時專利申請號61/650, 122的權益和優先權，以及于2012年11月 30日提交的、標題為"Spirometer"的美國臨時專利申請號61/732, 065的權益和優先權，上 述申請的全部內容通過引用并入本文。

【技術領域】
[0002] 本發明總體上涉及肺量計。更具體而言，本發明涉及具有射流振蕩器的手持式肺 量計。


【發明內容】

[0003] 本公開涉及用于測量氣流的系統和方法，其可用于監測或評估呼吸功能。在各個 實施方式中，該系統包括流量計，諸如與計算裝置通信的肺量計，所述計算裝置執行一個或 多個應用以處理和分析在所述肺量計處生成的數據。
[0004] 在一個實施方式中，用于測量空氣流的連續流速的裝置包括噴嘴，所述噴嘴具有 至少一個通道用于將所述空氣流的一部分排放至所述裝置外部的環境中，以及至少一個其 他通道用于將所述空氣流的另一部分導引至射流振蕩器中。該裝置還包括射流振蕩器，該 射流振蕩器具有殼體和至少一個障礙物以在所述空氣流中誘發振蕩。所述振蕩的頻率與所 述空氣流的連續流速相關。該裝置還包括至少一個傳感器，用以測量所述空氣流的振蕩。 所述至少一個傳感器還生成對應于測得的振蕩的電子信號，并將該電子信號傳輸至計算裝 置。
[0005] 在另一實施方式中，用于測量空氣流的連續流速的裝置包括噴嘴，用以將所述空 氣流的一部分導引至射流振蕩器中。該裝置還包括可拆卸式銜嘴，用以降低所述裝置內的 回壓。該可拆卸式銜嘴具有與所述噴嘴的直徑相等的直徑，并且限定多個通道。所述多個 通道中的至少一個將所述空氣流的一部分導引至所述噴嘴，同時至少一個其他通道將所述 空氣流的另一部分排放至所述裝置外部的環境。該裝置還包括射流振蕩器，該射流振蕩器 具有殼體和至少一個障礙物以在所述空氣流中誘發振蕩。所述振蕩的頻率與所述空氣流的 連續流速相關。該裝置還包括至少一個傳感器，用以測量所述空氣流的振蕩。所述至少一 個傳感器還生成對應于測得的振蕩的電子信號，并將該電子信號傳輸至計算裝置。
[0006] 用于監測用戶的肺功能的流量計系統包括振蕩腔室，用以在穿過該振蕩腔室的氣 流中誘發至少一個振蕩。所述氣流是由用戶在呼吸測試過程中生成的。該系統還包括至少 一個傳感器，用以測量所述振蕩腔室中的振蕩的速率，以及向計算裝置傳輸數據信號。該計 算裝置具有至少一個處理器，并接收所述數據信號。該計算裝置還處理所述數據信號以確 定所述振蕩腔室中的所述氣流的流速、持續時間或體積中的至少一項。該系統進一步包括 顯示裝置，該顯示裝置與所述計算裝置通信，以向所述用戶顯示對呼吸健康和風險水平的 評估。
[0007] 用于監測用戶的肺功能的系統包括至少一個處理器、至少一個數據存儲裝置和應 用，該應用在所述至少一個處理器上執行以確定從肺量計接收的數據信號的肺量測定特 性。所述數據信號是響應于所述肺量計中的氣流的至少一個振蕩而生成的。該系統還在顯 示裝置上生成至少一個顯示，用以顯示所述肺量測定特性和生成至少一個風險水平評估。
[0008] 本公開還涉及各種用于測量氣流和監測肺功能的方法。所述方法可以使用在此公 開的裝置和系統的各個實施方式來執行。所述方法還可以用其他合適的裝置和系統來執 行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是根據一個實施方式的肺量計裝置的第一末端的透視圖。
[0010] 圖2是根據一個實施方式的肺量計裝置的第二末端的透視圖。
[0011] 圖3是根據一個實施方式的肺量計裝置的側視平面圖。
[0012] 圖4是根據一個實施方式，沿著線A-A截取的圖3的肺量計裝置的截面圖。
[0013] 圖5是根據一個實施方式的肺量計裝置的俯視平面圖。
[0014] 圖6是根據一個實施方式的肺量計裝置的第一末端的平面圖。
[0015] 圖7是根據一個實施方式的肺量計銜嘴的第一末端的透視圖。
[0016] 圖8是根據一個實施方式的肺量計銜嘴的第二末端的透視圖。
[0017] 圖9是根據一個實施方式的肺量計銜嘴的一個實施方式的側視平面圖。
[0018] 圖10是根據一個實施方式，沿著線B-B截取的圖9的肺量計銜嘴的截面圖。
[0019] 圖11是根據一個實施方式的肺量計銜嘴的俯視平面圖。
[0020] 圖12是根據一個實施方式的肺量計銜嘴的第一末端的平面圖。
[0021] 圖13是根據一個實施方式的肺量計銜嘴的透視圖。
[0022] 圖14是根據一個實施方式的圖13的肺量計銜嘴的端視圖。
[0023] 圖15是根據一個實施方式的圖13的肺量計銜嘴的俯視平面圖。
[0024] 圖16是根據一個實施方式，具有集成的銜嘴的肺量計裝置的第一末端的透視圖。
[0025] 圖17是根據一個實施方式，具有集成的銜嘴的肺量計裝置的第二末端的透視圖。
[0026] 圖18A-圖18C是肺量計裝置的其他實施方式的俯視平面圖。
[0027] 圖19是根據一個實施方式，從模塊化傳感器殼體脫離的肺量計裝置的透視圖。
[0028] 圖20是根據一個實施方式的模塊化傳感器殼體的透視圖。
[0029] 圖21根據一個實施方式，沿著線C-C截取的圖17的模塊化傳感器殼體的截面圖。
[0030] 圖22是根據一個實施方式，與模塊化傳感器殼體相接合的肺量計裝置的俯視平 面圖。
[0031] 圖23是根據一個實施方式的雙向肺量計裝置的透視圖。
[0032] 圖24是根據一個實施方式的堆疊式雙向肺量計裝置的俯視平面圖。
[0033] 圖25是根據一個實施方式的圖24的堆疊式雙向肺量計裝置的側視平面圖。
[0034] 圖26是根據一個實施方式，用于收集和分析肺量測定數據的系統和計算環境的 框圖。
[0035] 圖27是描繪根據一個實施方式，用于分析來自肺量計裝置的數據的信號處理方 法的框圖。
[0036] 圖28是描繪根據一個實施方式，用于分析來自肺量計裝置的數據的信號處理方 法的框圖。
[0037] 圖29是描繪根據一個實施方式，用于分析來自肺量計裝置的數據的信號處理方 法的框圖。
[0038] 圖30是描繪根據一個實施方式，用于校準肺量計裝置的方法的框圖。
[0039] 圖31是根據一個實施方式，可在計算裝置上執行的肺量測定應用的一個實施方 式。
[0040] 圖32描繪了根據一個實施方式，由肺量測定應用在平板計算機上生成的用戶界 面。
[0041] 圖33-圖34描繪了根據一個實施方式，由肺量測定應用在智能電話上生成的用戶 界面。

【具體實施方式】
[0042] 本公開總體上涉及低成本肺量計裝置和在計算裝置上執行以對用戶的呼吸功能 進行分析的軟件系統。所述軟件系統可以對在肺量計處生成的數據信號執行分析，以及向 用戶提供指導和反饋。
[0043] 在各個實施方式中，所述肺量計的用戶可以通過所述裝置呼氣和/或吸氣。通過 該裝置的每次呼氣或吸氣可被稱為肺量測定操作。在一方面，每次肺量測定操作將會具有 由該裝置的傳感器檢測的特性。由傳感器生成的數據信號繼而可以傳輸至計算裝置用于信 號處理和分析。在各個實施方式中，數據信號可以包含關于一個或多個肺量測定操作的信 肩、。
[0044] 圖1和圖2是肺量計100的一個實施方式的透視圖。如圖所示，肺量計100的這 個實施方式包括至少部分地由殼體104所限定的射流振蕩器102、銜嘴130和傳感器150。 雖然射流振蕩器102已被描述和示出為與殼體104相集成，但是在其他實施方式中，其可被 包含在單獨的殼體或環境內。
[0045] 在一方面，射流振蕩器102至少部分地由殼體104所限定，以提供兩個或更多個通 路或側通道106A-B用于讓空氣行進穿過所述振蕩器。通路106A-B由障礙物108分隔開。 在一個實施方式中，如圖4和圖5中所示，障礙物108大體上呈心形。在本實施方式中，空 氣流或氣流總體上表示為，該空氣流或氣流進入射流振蕩器102將會首先接觸障礙物108 的凹面112。在接觸凹面112之后，氣流110在凸面114A-B周圍被彎曲或轉向，并進入到兩 個通路106A-B中之一，例如圖4中所示的通路106A，從而在相對的通路（例如，通路106B) 處創造出壓力節點。通路106A-B和障礙物108共同限定了殼體104內的振蕩腔室111。
[0046] 在這方面，由通路106B中的壓力節點造成的壓差導致氣流110繼而彎曲或者使氣 流從其當前流經的通路轉向并朝向包含壓力節點的通路（即，通路106B)。以下這種模式， 在氣流進入射流振蕩器102時連續出現：氣流110穿過一個通路，同時在相對的通路中生成 壓力節點，直至壓差導致氣流轉換通路。氣流110在通路106A-B之間交替或振蕩的頻率與 肺量計102中的空氣的流速具有線性關系。
[0047] 如圖所示，通路106A-B合并成單一出口 116。出口 116可具有任何橫截面配置。出 口 116由殼體104所限定。具體而言，出口 116由側壁118A-B連同頂壁118C和底壁118D 一起限定。
[0048] 在一個實施方式中，至少出口腔室的側壁118A-B的遠端部分120向外遠離肺量計 的中心縱軸122線性地成角度，從而為氣流110限定較大的體積以流出射流振蕩腔室111， 從而降低腔室內的氣道阻力。
[0049] 肺量計100還包括銜嘴130,該銜嘴接合至殼體104,以便將氣流110導引至射流 振蕩器102的振蕩腔室111。在一方面，銜嘴130被配置用于接合由殼體104所限定的射流 振蕩器102的入口 124。銜嘴130可以與肺量計相集成，使得該肺量計可以具有牢固的整體 構造。
[0050] 在各個實施方式中，銜嘴130可從射流振蕩器102拆卸。銜嘴130可通過卡扣接 合、摩擦配合接合或任何其他附接機構而接合至射流振蕩器102。在一個特定示例中，銜嘴 帶有螺紋并接合至射流振蕩器102的對應的螺紋部分。在另一實施方式中，銜嘴130通過 將銜嘴130上的凸出物與射流振蕩器102上的對應通道對準來接合至振蕩器102。在對準 和插入之后，可以旋轉銜嘴130以將銜嘴牢固地附接至振蕩器102。
[0051] 在一方面，銜嘴130可以是任何牢固的導管，包括現有的肺量計銜嘴和過濾器，其 具有比入口 124的直徑更大的直徑，以降低入口和振蕩腔室111內的回壓。在這個實施方 式中，銜嘴130可以是沿著其縱向長度具有均勻半徑的中空圓柱體。在另一實施方式中，銜 嘴130包括如圖7-圖11中所示的噴嘴132,該噴嘴的尺寸設計成配合于入口 124內，以形 成密閉接合。如圖4中所示，噴嘴132將肺量計的用戶所生成的總氣流134的一部分導引 至射流振蕩器中。
[0052] 在這個實施方式中，銜嘴130包括一個或多個折流板136A-B，以使總氣流134的 一部分轉向，使得比銜嘴中的總氣流更少的氣流進入到射流振蕩器。例如，進入射流振蕩器 102的氣流110可以占總氣流134的大約50 %或更少。在另一示例中，進入射流振蕩器102 的氣流110可以占總氣流134的大約30 %或更少。
[0053] 折流板（baffle) 136A-B進一步限定入口通道138和至少一個排氣通道。在圖2、 圖4、圖5和圖7-圖12中所示的實施方式中，銜嘴130包括兩個排氣通道140A-B。在其他 實施方式中，銜嘴可以含有單一排氣通道，或者備選地，可以含有三個或更多個排氣通道。 如圖所示，排氣通道使總氣流134的幾部分轉向遠離射流振蕩器，并如142所指示那樣將它 們排放至環境。
[0054] 在一個實施方式中，排氣通道140A-B可以具有大體上為圓形的橫截面，而入口通 道138具有大體上為矩形的橫截面。在如圖2、圖7、圖8、圖10和圖12中所示的另一實施 方式中，入口通道138和排氣通道140A-B均可具有大體上為矩形的橫截面。在所有的實施 方式中，銜嘴130被配置用于減小肺量計100內的回壓，使得肺量計的操作符合由美國胸科 協會肺量測定法標準化（American Thoracic Society Standardization of Spirometry) 所制定的準則。圖13-圖15描繪了銜嘴130的其他實施方式。如圖13和圖14中所示，排 氣通道140A-B可以具有大體上為半球形的橫截面，而入口通道138具有大體上為矩形的橫 截面。在各個實施方式中，入口通道138和排氣通道140A-B具有對稱地垂直于總氣流134 的方向的橫截面。此外，折流板136A-B以及通道138U40A和140B可以為進入肺量計的湍 氣流134生成層流。
[0055] 圖16-圖17描繪了肺量計100的其他實施方式，其具有集成的入口 131，從而形成 單一的整體構造。在這些實施方式中，銜嘴130的結構和特征中的一些結構和特征可以集 成到殼體102中。因此，入口包括與前文所述類似的折流板和通道。
[0056] 傳感器150可以是適合于檢測振蕩腔室111內的氣流110的振蕩并生成與檢測到 的振蕩相關的電子信號的任何傳感器。在各個實施方式中，傳感器可以是壓力換能器、壓電 傳感器、聲傳感器或熱傳感器等。在各個實施方式中，沿著或靠近凹面112的對稱軸放置傳 感器。當振蕩腔室中的壓力節點在通路106A-B之中的一個通路中的氣流110的射流上施 加足夠大的力并導致其向另一側彎曲時，氣流110穿越傳感器的路徑。在一個實施方式中， 氣流110跨過傳感器的兩個測得的通過代表一個周期。
[0057] 在一個實施方式中，如圖3、圖21和圖22中所不，傳感器150為聲傳感器，包括但 不限于麥克風。該麥克風定位在鄰近障礙物108的凹面112之處，以檢測和捕捉由振蕩腔 室111內的氣流110的振蕩所生成的聲信號或聲音。如下文進一步描述，由麥克風響應于 捕捉到的振蕩而生成的信號例如可以傳輸至計算裝置或以其他方式被接收于計算裝置，該 計算裝置包括但不限于移動計算裝置，諸如智能電話。
[0058] 在一方面，傳感器150可放置在振蕩腔室的外部。例如，傳感器150可以定位在殼 體104中鄰近障礙物108的開口 152上。在另一示例中，開口 152可以位于鄰近凹面112 的區域的正上方。在該示例中，傳感器以密閉接合的方式接合至殼體104,使得氣流110不 經開口 152逸出。在又一方面，傳感器150可經開口 152插入到氣流110中。在另一示例 中，傳感器可放置成與凹面112平齊，以使得氣流垂直于傳感器150。
[0059] 在另一實施方式中，肺量計100可以包括多個傳感器150。例如，可以將一個或多 個傳感器150放置在通路106A-B中的每個通路內或與其鄰近之處。至少一個傳感器150 在通路中的放置可以進一步提高由一個或多個傳感器獲得的數據的準確度。在另一示例 中，可以沿著凹形障礙物表面112的對稱軸放置傳感器150,同時將另一傳感器定位在通路 106A或106B中的一個通路內。在該示例中，由靠近障礙物108的傳感器和通路中的傳感器 所檢測到的頻率之間的比例將會是2:1。因此，沿者對稱軸的傳感器將會測量氣流的兩次通 過作為單個周期，而沿著側通道或通路的傳感器將會測量一次通過作為單個周期。來自全 部傳感器的組合記錄信號將因此連續地捕捉數據信號的一次諧波和二次諧波。在一方面， 由多個傳感器生成的數據信號可以在信號處理期間提供更高的準確度。例如，可以在當用 戶呼氣時隨著時間推移描記出的兩個單獨的頻率曲線之間作出比較。多個傳感器最終產生 單個肺量測定測試的多個曲線。在一個實施方式中，評價所述多個曲線，繼而對其在一起加 以比較或求平均，以創造出更準確的結果。
[0060] 如圖19-圖21中所示，傳感器150可以是可從肺量計100的殼體拆卸的。在一方 面，傳感器可以被容納在模塊化傳感器殼體154中，所述模塊化傳感器殼體被配置用于接 合射流振蕩器102的殼體104。模塊化傳感器允許多種傳感器隨肺量計一起使用。例如，肺 量計100可包括多個傳感器150,每個傳感器具有其自己的模塊化傳感器殼體154并且可以 是可互換的，以便捕捉氣流110的不同特性。在各個實施方式中，對于包括兩個或更多個傳 感器的肺量計的實施方式，模塊化傳感器殼體可包含多個傳感器。類似地，可以隨每個肺量 計裝置一起使用各自包含一個或多個傳感器105的多個模塊化傳感器殼體。圖18A-圖18C 是肺量計100的其他實施方式的俯視圖。如圖所示，模塊化傳感器殼體154可具有各種形 狀和配置。
[0061] 如果有必要，對一個或多個可拆卸式傳感器150的使用還允許用戶清潔或更換傳 感器。在各個實施方式中，傳感器和/或模塊化傳感器殼體154包括定位在傳感器上的一 個或多個膜，以保護其在呼氣或正常使用期間免受磨損和污染。在一方面，所述膜被配置用 于降低在記錄信號中的不期望的噪聲。
[0062] 傳感器150被配置用于向計算裝置傳輸電子數據信號。例如，諸如麥克風之類的 聲傳感器可包括導線或線纜156,所述導線或線纜156可以接合至計算裝置以允許在傳感 器與計算裝置之間的通信。在一方面，線纜156可被接納于音頻插孔、USB端口、mini USB端 口、micro USB端口或計算裝置的其他端口，包括任何專用連接器，諸如那些用于Apple"' 裝置的連接器。在另一示例中，傳感器可以向計算裝置無線傳輸電磁波數據信號。
[0063] 在另一實施方式中，計算裝置可以通過包括因特網、蜂窩網絡和/或無線網絡等 在內的通信網絡408將數據信號進一步傳輸至另一裝置。例如，當用戶向肺量計中呼氣時， 聲傳感器150記錄由振蕩產生的聲音。該傳感器還經由線纜156與計算裝置通信。計算裝 置可以在本地存儲數據，或者進一步經由蜂窩電話網絡或者包括但不限于因特網或其他無 線和有線網絡在內的其他通信網絡408將數據傳輸至遠程服務器或網站以進行數據分析。 在一個示例中，遠程服務器或網站可由包括但不限于醫生、護士和其他醫務人員在內的患 者的醫療保健提供者所訪問，以及由保險提供者和承保人所訪問。該數據還可以存儲在遠 程地點，并且當用戶訪問所述裝置或者經由蜂窩電話網絡或通信網絡訪問時可以將對數據 的分析傳輸或發送回計算裝置。
[0064] 圖23-圖25描繪了雙向肺量計200和300的實施方式。雙向肺量計200和300 類似于肺量計100,并且可以使用相同的銜嘴130以及一個或多個傳感器150 ;然而，雙向肺 量計具有一個或多個振蕩腔室111，從而針對遠離用戶（呼氣）和朝向用戶（吸氣）行進的 氣流110均可以記錄數據。針對呼氣和吸氣的數據分析允許肺量計200和300獲取表征肺 功能的更多定量數值。
[0065] 在一個實施方式中，如圖23中所示，肺量計200具有雙向射流振蕩器202,所述振 蕩器202至少部分地由殼體204所限定，以提供兩個或更多個通路206A-B以便于空氣行 進穿過所述振蕩器。通路206A-B由單一的障礙物208分隔開。在一個實施方式中，如圖4 和圖5中所示，障礙物208具有大體上為沙漏或蝴蝶結的形狀。在本實施方式中，進入射流 振蕩器202的總體上表示為210的氣流將會首先接觸障礙物208的第一凹面212A。在接 觸第一凹面212A之后，氣流210在第一對凸面214A-B周圍彎曲或轉向，并進入到兩個通路 206A-B中之一，例如通路206A，從而在相對的另一通路（例如，通路206B)處創造出壓力節 點。通路206A-B和障礙物208共同限定了在殼體204內串聯布置的兩個振蕩腔室2 IlA-B。
[0066] 在這方面，由通路206B中的壓力節點造成的壓差導致氣流210繼而彎曲或者使氣 流從其當前流經的通路轉向并朝向包含壓力節點的通路（即，通路206B)。氣流210穿過一 個通路而同時在相對的通路中生成壓力節點直至壓差導致氣流轉換通路的這種模式在氣 流進入射流振蕩器202時連續出現。氣流210在通路206A-B之間交替或振蕩的頻率與肺 量計202中的空氣的流速具有線性關系。
[0067] 在一方面，進入每個通路206A-B的氣流210的一部分在第二組凸面214C-D周圍 彎曲并接觸第二凹面212B，在此處有類似于在第一凹面212A處發生的振蕩的第二組振蕩。
[0068] 在本實施方式中，通路206A-B合并成單一的出口 216。出口 216可具有任何橫截 面配置。出口 216由殼體204所限定。具體而言，出口 216由側壁218A-B連同頂壁（未示 出）和底壁218C所限定。
[0069] 在一個實施方式中，至少出口腔室的側壁218A-B的遠端部分220向外遠離肺量計 的中心縱軸222線性地成角度，從而為氣流210限定較大的體積以流出射流振蕩腔室211， 從而降低腔室內的氣道阻力。
[0070] 雙向肺量計200包括類似于傳感器150的一個或多個傳感器，所述傳感器可定位 在鄰近凹面212A-B之處，如230A-B所表示。每個傳感器150可以放置在振蕩腔室211的 外部或者可以在位置230A-B處插入到空氣流或氣流210中。在其他實施方式中，還可以使 用附加的傳感器來從通路206A-B之中的一個或多個通路中的氣流采集數據。在又一實施 方式中，一個或多個傳感器150可以配置用于記錄來自多個輸入的數據。例如，麥克風傳感 器可以配置用于同時記錄在多個位置處的聲信號，類似于在音頻/視覺裝置中使用的多通 道信號。
[0071] 每個振蕩器腔室211A-B可關聯于單個的共享傳感器150,或者備選地，每個振蕩 器腔室可關聯于其自己的傳感器150。用于每個振蕩器腔室211A-B的傳感器可以是相同類 型的傳感器，包括但不限于聲傳感器、熱傳感器和壓力換能器等。相反地，每個振蕩器腔室 211A-B可以使用不同類型的傳感器來收集數據。
[0072] 雙向肺量計300已在圖24-圖25中示出，包括兩個或更多個單向射流振蕩器 302A-B，類似于并聯布置的射流振蕩器102。具體而言，射流振蕩器302A-B被布置成堆疊配 置，其中射流振蕩器302A被配置用于在呼氣期間（空氣在正方向上流動）的振蕩，并且位 于被配置用于在吸氣期間（空氣在反方向上流動）的振蕩的射流振蕩器302B之上。例如， 用戶可以通過肺量計300呼氣，以在第一射流振蕩器302A中生成氣流振蕩，并且吸氣以在 第二射流振蕩器302B中生成振蕩。在本實施方式中，肺量計300的出口 316在吸氣期間起 入口的作用。
[0073] 在各個其他實施方式中，肺量計可以包括處于類似于雙向肺量計300的堆疊布置 下的多個雙向肺量計，諸如雙向肺量計200。也可以使用單向和雙向肺量計的其他布置、配 置和大小。
[0074] 在本實施方式中，每個振蕩器302A-B可關聯于共享的傳感器150,或者備選地，每 個振蕩器可關聯于其自己的傳感器150。用于每個射流振蕩器302A-B的傳感器可以是相同 類型的傳感器，包括但不限于聲傳感器、熱傳感器和壓力換能器等。相反地，肺量計300可 針對每個射流振蕩器302A-B包括不同類型的傳感器。類似于肺量計100和200的其他實 施方式，肺量計300可以包括附加的傳感器，所述附加傳感器定位在射流振蕩器302A-B的 通路316A-D之中的一個或多個通路中。
[0075] 圖26是系統400以及用于使用肺量計100和執行肺量測定應用的計算裝置402 來收集和分析肺量測定數據的計算環境的一個實施方式的框圖。在各方面，使用肺量計100 收集的數據被傳輸至計算裝置，在此處使用肺量測定應用來執行信號處理和數據分析。雖 然系統400被示出和描述為使用肺量計100,但還可以使用肺量計200-300的其他實施方 式。
[0076] 在各個實施方式中，肺量計100可包括被表示為450的一個或多個附加傳感器或 監測器以采集附加數據。這些附加傳感器450可以與肺量計100相集成，或者可以與肺量 計100或計算裝置402通信。例如，附加傳感器450可以是測量空氣質量、變應原、溫度和 /或其他環境數據的外部空氣監測裝置。在另一示例中，附加傳感器450是吸入器監測裝 置。例如,肺量計100可與跟蹤藥物使用情況的裝置（例如，GeckoCap或Asthmapolis系 統）通信，這些裝置是接合至吸入器以記錄每次吸入器的使用和使用地點的電子裝置。
[0077] 在又一示例中，附加傳感器450可以是活動傳感器。在該示例中，肺量計100與基 于活動的傳感器通信，所述基于活動的傳感器諸如但不限于從鞋、手表或腕帶收集數據的 傳感器，諸如Nike ?116]^11(1111、？;^13;^111、]\^8；1^111、1^8丨8 111或其他傳感器。在該示例中，可 以使用肺量計系統400來更好地了解諸如活動水平和心率等因子如何影響呼吸功能或受 呼吸功能影響。在另一示例中，附加傳感器450還可以是脈搏血氧計。
[0078] 計算裝置402包括一個或多個處理器或處理系統404以及易失性和/或非易失性 存儲器406,并且被配置用于經由通信網絡408從其他計算裝置（未示出）接收數據和/或 通信，以及/或者向其他計算裝置（未示出）傳輸數據和/或通信。計算裝置402的示例 包括智能電話、平板計算機、臺式計算機、服務器以及其他計算裝置。計算裝置402經由無 線和/或有線通信進行通信。
[0079] 計算裝置402與數據存儲裝置409通信并在其上存儲數據。在一個實施方式中， 數據存儲裝置是遠程外部存儲裝置，使得計算裝置402可以在云計算環境中經由通信網絡 408檢索和存儲數據。在另一實施方式中，數據存儲裝置409可以與計算裝置402相整合， 或者如411所表示，至少與計算裝置直接通信。
[0080] 計算裝置402還包括顯示器410,諸如計算機監視器或屏幕，用于顯示數據和/或 圖形用戶界面。計算裝置402還可以包括輸入設備412,諸如鍵盤或指點設備（例如，鼠標、 軌跡球、筆或觸摸屏），以向圖形用戶界面中輸入數據或者與圖形用戶界面交互。計算裝置 402還包括配置有肺量測定應用416的計算機可讀介質（"CRM"）414。
[0081] 根據一方面,CRM 414可以包括易失性介質、非易失性介質、可移動介質、不可移動 介質和/或可由計算裝置400訪問的另一可用介質。通過示例而非限制的方式而言，CRM 414包括計算機存儲介質和通信介質。計算機存儲介質包括以用于信息存儲的方法或技術 實現的非暫時性存儲器、易失性介質、非易失性介質、可移動介質和/或不可移動介質，所 述信息諸如計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或其他數據。通信介質可以體現計算機可 讀指令、數據結構、程序模塊或其他數據，并包括信息遞送介質或系統。
[0082] 肺量測定應用416包括可由處理系統404執行的指令或模塊，用以接收和分析從 肺量計100收集的關于射流振蕩器102內的氣流110的各種特性的數據，并向用戶提供信 息和指導。例如，應用416可以使用從射流振蕩器中的每次肺量測定操作收集的數據（肺 量測定數據）和與用戶位置相關的環境數據，該環境數據用以警告用戶可能影響用戶的呼 吸功能的潛在不利環境條件。如下文更全面描述，肺量測定應用416可以對數據信號執行 傅里葉變換以產生與一個或多個肺量測定操作有關的譜。此外，對于每個譜，可以定位和記 錄最大強度的頻率。每個最大強度的頻率可以來源于針對該設定時間間隔的特定振蕩頻率 的平均。繼而使用線性流速校準處理來將這些頻率轉換成流速。繼而將每個新轉換的流速 標繪在其對應的時間間隔處，以創建一個或多個流速與時間標繪圖。從這些標繪圖中，可以 通過校準數據并關于時間對標繪圖進行積分來計算肺量測定數據，包括但不限于用力肺活 量（FVC)、在用力呼氣的第一秒末所呼出的體積（FEV1)、呼氣峰流速（PEF)，以及許多其他肺 量測定值。
[0083] 在一個實施方式中，肺量測定應用416包括用戶界面（UI)模塊418、數據輸入模 塊420、傅里葉變換模塊422以及數據輸出模塊424。此外，肺量測定應用416包括采樣模 塊426、分段模塊428、校準模塊430以及優化模塊432。
[0084] 在其他實施方式中，肺量測定應用416可以包括附加模塊。在所有的實施方式中， 每個模塊的功能可由一個或多個其他模塊所共享和執行。此外，在至少一個實施方式中，模 塊，或者至少每個模塊的功能，可以分布在經由通信網絡408進行通信的一個或多個計算 裝置之間。
[0085] Π 模塊418生成一個或多個用戶界面，包括用于在顯示器412顯示的輸入表單。 例如，肺量測定系統400的用戶使用輸入設備412來與例如肺量測定應用416或網絡瀏覽 器進行交互，經由用戶界面來訪問、交互和顯示數據或由肺量測定應用所生成的其他界面。 圖32-圖34中描繪了示例用戶界面1000A-C。
[0086] 數據輸入模塊420接收來自肺量計和用戶的數據。所接收的數據包括肺量測定 數據，諸如但不限于數據信號，包括關于氣流與時間曲線的音頻信號、所有相關的肺量測定 值，諸如 FVC、FEVJPPEF。
[0087] 數據輸入模塊420還接收針對每次肺量測定測試、用戶癥狀、藥物使用或其他輸 入數據的元數據。在一方面，元數據包括地理位置數據，諸如在肺量計測試過程中的日期、 時間和用戶的位置。位置可以從計算裝置的GPS數據獲得，或者來源于計算裝置的通信網 絡。元數據還包括環境數據，包括但不限于溫度、氣壓、濕度、空氣質量指數、當地變應原和 污染物數據（例如，花粉計數、霉菌計數等）。
[0088] 傅里葉變換模塊422對數據信號執行傅里葉變換。該模塊可以執行任何傅里葉變 換或小波變換，包括但不限于短時傅里葉變換（STFT)，以分析在設定時間間隔中的頻譜。
[0089] 數據輸出模塊424生成可以在一個或多個用戶界面或數據表單中顯示的數據。在 一方面，數據輸出模塊向用戶提供健康評估或風險評估水平界面。在一方面，可以通過將來 自一次或多次肺量測定測試的結果與預測的測試結果相比較而確定用戶的健康或風險水 平。在這方面，與預測結果的偏差可能導致健康或風險水平評估中的變化。健康或風險水 平評估包括聚合癥狀數據，連同肺量測定結果、位置和環境數據、氣象數據以及其他相關數 據。在一個實施方式中，在具有從〇%到100%的范圍的連續譜上提供健康或風險水平評 估，其中較大的百分比指示出增大的風險。健康評估還為用戶呈現可付諸行動的項目，諸如 當天每隔多長時間進行肺量測定測試，以及至少部分地基于用戶的健康或風險評估水平而 應于何時接受測試。由于風險水平基于測試的時機而變化，因此在各個實施方式中，更近期 的測試或癥狀將會在計算當前健康或風險評估水平中占更大的權重。隨著新的數據被添 力口，測試結果的價值將繼而隨著時間推移而降低。
[0090] 數據輸出模塊424還允許用戶將數據存儲在云網絡中。例如，用戶可以創建基于 憑據的帳戶，以便經由移動裝置或在線經由網絡應用或移動應用（app)來訪問他們的數 據。在一方面，護理者和醫療保健提供者可以與患者帳戶相連接以訪問患者數據和監測眾 多患者。此外，數據輸出模塊被配置成與各種電子病案系統相集成。
[0091] 在另一方面，數據輸出模塊可以在需要時向護理者和醫療保健提供者生成警報 (經由電子郵件、移動應用警報、文本消息等）。這些警報可例如生成于癥狀或發作之后、異 常肺量測定結果之后、在預定天數中或其他設定時間段中如若患者未服用藥物，或者達到 了升高的或不良的健康或風險評估水平之后（例如，諸如哮喘發作等不良呼吸事件的風險 彡50% )。還可以使用其他準則來生成警報。
[0092] 數據輸出模塊還可以與用戶的哮喘行動計劃相通信和集成，該計劃基于PEF、FEV1 或風險評估水平結果而告知用戶應當采取什么行動。此外，該數據輸出可以基于預測的環 境數據或天氣條件來預測未來幾天的未來風險水平。輸出模塊424還生成具有預測的結果 以及與每天或預測時間段最相關的因子的一個或多個用戶界面顯示。所述預測時間段可以 在幾小時與幾個月之間的范圍內。
[0093] 采樣模塊426對數據信號進行采樣，并且在一個實施方式中，通過下采樣來降低 信號的采樣率。分段模塊428將數據信號分割成離散段，以標識每次肺量測定操作的各部 分，諸如起始或初始點和結束點。此外，分段模塊428還可以在信號處理期間將任何點處的 數據信號的段重新結合，以進一步優化所處理的信號。
[0094] 校準模塊430執行一個或多個校準公式和算法以校準肺量計裝置100和從其接收 的數據信號。類似地，如下文參考圖31所述，優化模塊432執行一個或多個公式和算法以 優化其他模塊418-430以及模塊434-444的功能和結果。
[0095] 在用戶用肺量計100執行肺量測定操作之后，傳送由傳感器150所采集的數據以 供在肺量計外部進行分析。在優選的實施方式中，數據信號的分析發生在射流振蕩器102 外部。因此，任何電路或其他電子元件（包括一些實施方式中的傳感器150)都在射流振蕩 器外部，從而允許肺量計100的方便清潔。然而，在至少一個實施方式中，肺量計可以是獨 立裝置，具有集成的微處理器和存儲器以記錄、處理和存儲數據。該實施方式還可被配置成 與外部裝置通信。
[0096] 在各個實施方式中，數據信號或數據信號內的數據可經由文本或媒體消息、經由 通往計算裝置的直接連接、經由電話呼叫或經由因特網來傳輸。可以在本地計算裝置、智能 電話、遠程計算裝置、網絡服務器、網站或諸如Google語音等語音信箱服務處分析信息。
[0097] 通過示例而非限制的方式而言，向智能電話或蜂窩電話傳送的數據文件可以通過 蜂窩電話或無線通信網絡以文本消息的形式發送至網站，該網站分析所述數據并繼而通過 蜂窩或無線網絡將分析發送回用戶。在另一示例中，數據文件可以通過蜂窩電話通信以電 話呼叫的形式發送至網站，該網站將消息存儲為音頻文件。繼而將該音頻文件上傳至網站， 該網站分析所述數據并通過電話將分析發送回用戶。
[0098] 在又一示例中，數據信號可以直接由一個或多個應用（諸如肺量測定應用414)所 捕捉，所述應用如前文參考圖26和圖31所述，在智能電話、平板計算機或蜂窩電話上執行。 在本示例中，分析在智能電話上進行，并顯示給用戶。在類似的示例中，直接在臺式或膝上 型計算裝置處捕捉數據信號，所述計算裝置存儲數據并經由在該計算裝置上執行的程序或 應用（諸如肺量測定應用）來分析該數據。此外，本地計算裝置可以將數據傳輸至遠程計 算裝置（諸如服務器）以供分析。
[0099] 圖27-圖29是描繪用于處理和分析從肺量計的傳感器150接收的數據信號的各 種方法500-800的框圖。在一方面，所述方法可以使用肺量測定應用416對肺量測定數據 執行。
[0100] 在一個實施方式中，在框502中，在肺量計100的用戶通過裝置呼氣或吸氣并且傳 感器150記錄由穿過該裝置的空氣的振蕩所生成的聲音之后，在計算裝置402處接收包含 關于空氣振蕩的數據的數據信號，該數據信號在一個實施方式中可以是音頻信號。在框504 中，在肺量測定應用41的采樣模塊426處對音頻信號進行下采樣或抽取。在一方面，對信 號的抽取防止在奈奎斯特頻率上的混疊。在框506中，在分段模塊428處通過迭代估計來 標識數據信號的峰值，并且在框508中，分段模塊在信號中標識每次肺量測定操作的起始 點和結束點。
[0101] 在框510中，在一個實施方式中，傅里葉變換模塊422對數據信號執行具有不同窗 口大小的多個短時傅里葉變換（STFT)。在其他實施方式中，傅里葉變換模塊422可以執行 小波變換以代替或附加于STFT。在變換之后，標識肺量測定操作內的最大頻率。繼而確定 并連同最大頻率一起使用信號特性（諸如數據信號的導數、信噪比以及信號功率或強度）， 以限定若干個閾值或斷點，數據信號在此處將會被分段模塊428所分段。如由存在于每段 中的特性所決定，將會使用最佳STFT提取所述段以提高數據的準確度。例如，由于STFT的 窗口大小改變時間或頻率分辨率，因此期望標識出一個或多個最佳窗口大小，以同時優化 頻率與時間曲線的每個特定區間的時間分辨率和頻率分辨率。最佳STFT窗口大小由曲線 的斜率（S卩，存在于區間中的頻率范圍除以區間中的時間變化）所決定。因此，最終是曲線 的斜率決定了最合適的STFT窗口大小。
[0102] 在框512中，在校準模塊430處執行將頻率與針對優化的STFT的流速關聯起來的 校準公式。在框516中，優化模塊432通過對流速進行積分來確定氣流110的體積。
[0103] 在各個實施方式中，肺量測定應用416還被配置用于降低數據信號內的噪聲。例 如，肺量測定應用416可以用于執行用以同時降低數據信號內的靜態噪聲和動態噪聲的方 法600,如圖28中所示。在框602中，肺量測定應用416在對數據信號的特定特性的初步分 析之后，采用自適應噪聲消除。基于這些特性，應用416選擇最合適的噪聲消除方法用于所 述信號。例如，這可以基于存在于數據信號的每個段中的靜態或動態噪聲量。此外，還可以 基于穿過肺量計裝置的空氣的測量的或推測的流動特性（例如，層流或湍流）來評價或量 化信號中存在的噪聲。
[0104] 例如，為了降低靜態噪聲，在框604中，采樣模塊426通過對每次肺量測定操作之 間或者單次操作之前和之后的噪聲進行采樣而進行差分噪聲消除。在框606中，采樣模塊 426繼而從這種類型的噪聲對于其影響到數據質量（亦即，信噪比較小（（例如，< 2:1 (信 號：噪聲）））的信號部分中移除噪聲。類似地，為了降低動態噪聲，在框608中采樣模塊估 計信號的強度。在一方面，在數據信號是音頻信號的情況下，從傳感器150接收的數據信號 已知在每次肺量測定操作期間是連續的；因此，采樣模塊估計信號值，而不是如在針對音頻 信號降噪的傳統方法中所做的那樣估計噪聲。在框610中，應用針對每個段的合適的噪聲 消除處理或算法來從數據信號中移除動態噪聲。
[0105] 類似地，應用416可以執行自適應流速確定過程。例如，在分析數據信號的特定特 性之后，應用416基于數據信號的特性選擇一個或多個最合適的方法來計算針對信號的每 個部分的流速。例如，可以使用包括頻率與流速曲線或者幅度與流速曲線在內的校準曲線 來確定流速。
[0106] 圖29是用于處理和分析從聲傳感器150接收的音頻數據信號的另一方法800的 流程圖。可以使用肺量測定應用416的各個模塊418-432來執行該方法。在框802中，在 計算裝置402處接收音頻信號。在框804中，抽取音頻信號以防止基于奈奎斯特頻率的混 疊，而在框806中，找到音頻信號的峰值。在框808中標識音頻信號中的每次肺量測定操作 的起始點和結束點，并且在框810中對整個信號執行具有不同參數的若干個STFT。
[0107] 在框812中，由于頻率范圍的上邊界和下邊界已知，因此通過對數據信號的STFT 應用帶通濾波器而對每個段進行降噪。由于數據信號是連續信號，因此基于數據信號內的 峰值流速通過斷點來標識每個段的邊界。在框816中，對數據信號的STFT應用將頻率與流 速關聯起來的校準公式。在框818中確定峰值流速的位置，并且在框820中對流速進行積 分以確定穿過肺量計的空氣的體積。
[0108] 在框822中，優化STFT。在一方面，這包括基于肺量測定操作內的每個頻率與最大 頻率的比例，將該操作分段或分割成四個區間。繼而基于存在于每個特定區間中的頻率為 曲線的每個區間指定STFT參數，以提高準確度。根據每個STFT區間的特性，對該區間應用 降噪。例如，對降噪的需求由所存在的噪聲、信噪比以及在操作周期中的區間位置所決定。 可以使用各種技術，包括但不限于使用高通濾波器和低通濾波器、差分噪聲消除、使用移動 平均和任何其他濾波技術，來進行降噪。通過基于從對曲線的分段確定的間隔而將區間及 其相關STFT拼合在一起，來產生優化的和連續的STFT。
[0109] 圖30描繪了用于校準肺量計100、肺量計200或肺量計300的線性流速以確定振 蕩頻率與流速之間的關系的方法900。在框902中，空氣流由壓縮機所生成，穿過調節器和 變截面流量計，并最終通過肺量計。在一方面，調節器用于設置特定的流速，繼而使用流量 計來記錄該流速。在框904中，肺量計上的傳感器150記錄振蕩的聲音，并且在框906中，所 記錄的數據文件經受與前文參考圖27所述的相同或相似的方法。在框908中記錄最大強 度的平均頻率。由于進入流速是已知和恒定的，因此可以將最大強度的頻率直接關聯于已 知的流速。在框910中，記錄最大強度的頻率并針對各個流速而相對于流速標繪出該頻率， 并且繼而在框912中將趨勢線擬合至數據點以建立線性公式，該公式在很大程度上獨立于 環境因子，諸如濕度、海拔和壓力，并且可以確定針對任何給定頻率的流速。
[0110] 如圖31中所示，如在CRM 414上編碼的肺量計應用416的另一實施方式可以包括 附加模塊，用于執行除分析肺量測定數據之外的附加功能。應用416還可以包括藥物治療 模塊434、癥狀模塊436、輔導模塊438、第三方資源模塊440、質量控制模塊442以及康復/ 運動訓練模塊444。
[0111] 藥物治療模塊434允許用戶建立接受藥物治療的計劃表，該計劃表包括標識要添 加什么藥物治療、劑量、頻率以及其他相關信息。在一方面，藥物治療模塊434通過文本消 息、電子郵件、社交媒體消息以及移動電話警報/通知或者app警報/通知來警告患者接受 藥物治療。此外，藥物治療模塊434包括"貪睡"功能，其中如果用戶無法在當時接受其藥 物治療，則可以推遲或延遲其藥物治療警報。例如，應用416可以被配置用于利用設定的時 間周期（例如，15分鐘、30分鐘、60分鐘等）之后的另一警報來再次提醒用戶。
[0112] 藥物治療模塊434還生成一個或多個用戶界面以接受由用戶做出的輸入，以便確 認藥物治療已被接受。藥物治療模塊434繼而將會將此事件以及任何相關的時間/地點/ 環境數據記入日志。在另一方面，藥物治療模塊434可以基于癥狀、肺量測定結果或其他相 關準則，在設定范圍內推薦或確定針對藥物劑量的調整。此外，在另一方面，護理者或醫療 保健提供者可以在任何時間遠程檢查或為用戶設定藥物治療信息或警報。
[0113] 癥狀模塊436提示用戶在應用內或在外部介質上將任何呼吸相關癥狀記入日志。 例如，癥狀模塊436可以生成用戶界面以在肺量測定測試之前或之后以可變的周期將癥狀 記入日志。該周期例如可以是每3小時、就在肺量測定測試之前或之后，或者就在接受藥物 治療之前或之后。還可以使用其他周期。
[0114] 輔導模塊438在肺量測定操作和測試期間向用戶提供實時的指導和輔導。例如， 輔導模塊438使用預錄的鼓勵或聲音/音樂鼓勵。在特定示例中，輔導模塊438隨著用戶 通過裝置吹氣而播放上升的大調音階，其中隨著患者更接近最大努力而達到音階的每個音 符。在另一示例中，輔導模塊438提供視覺鼓勵，包括使用游戲來誘導來自用戶的最大努 力。在另一方面，輔導模塊438提供測試后輔導并告知用戶應當在測試之后采取什么行動。 例如，輔導模塊438可以標識最近一次測試中的缺點，以通過音頻和視覺提醒或鼓勵在下 次提示更好的結果。
[0115] 在另一方面，輔導模塊438還合并了教育資源，以幫助患者更好地了解其呼吸狀 況，例如哮喘，并幫助他們了解他們可以做什么來更好地管理該狀況。例如，輔導模塊438 包括教育資源數據庫，其中用戶可以了解他們的疾病，包括如何接受藥物治療、如何進行肺 量測定以及如何標識他們的疾病觸發物以及其他數據。
[0116] 第三方資源模塊440允許研究人員與肺量測定應用416的各部分進行交互并對其 加以定制，以設計和實現研究或實驗方案。研究人員可以向特定用戶或用戶組推送消息或 表單，并跟蹤來自多個組的數據，以便通過比較各個組之間或之內的用戶來進行分析。
[0117] 質量控制模塊442標識肺量測定測試中的錯誤。例如，質量控制模塊442確定是 否需要再次進行測試，并告知用戶什么變化是收集可使用的數據所必要的。在一方面，所述 模塊使用算法來將測試與先前認可的測試進行比較，或者為各種肺量測定值設定范圍。
[0118] 康復/運動訓練模塊444對于處于康復中的運動員或用戶是有用的，以評估運動 表現和/或肺功能。在一方面，訓練模塊444檢測用戶如何呼吸以確定該用戶在呼吸時是 使用了其肺的全部容量還是特定的百分比。此外，訓練模塊444經由各個肺量測定測試來 測量用戶在體力消耗之后的呼吸恢復時間。在另一方面，該模塊包括在呼吸練習或肺量測 定測試期間針對用戶的游戲或輔導。
[0119] 上文的描述包括體現本公開內容的技術的示例系統、方法、技術、指令序列和/或 計算機程序產品。然而，應當理解，所述的公開內容可以在沒有這些特性細節的情況下實 施。在本公開內容中，所公開的方法可以作為可由裝置讀取的指令集或軟件而實現。此外， 應當理解，所公開的方法中的步驟的特定順序或層級是示例方法的實例。基于設計偏好，應 當理解，所述方法中的步驟的特定順序或層級可以重新布置，而仍然在所公開的主題之內。 所附方法權利要求按樣本順序呈現各個步驟的要素，而并不一定意味著限于所呈現的特定 順序或層級。
[0120] 所述公開內容的各部分可以提供為計算機程序產品或軟件，其可以包括具有存儲 于其上的指令的機器可讀介質，該指令可以用于對計算機系統（或其他電子裝置）進行編 程以執行根據本公開內容的過程。機器可讀介質包括用于以可由機器（例如，計算機）讀 取的形式（例如，軟件、處理應用）存儲信息的任何機制。機器可讀介質可以包括但不限于 磁存儲介質（例如，軟盤）、光存儲介質（例如，CD-ROM)、磁光存儲介質、只讀存儲器（ROM)、 隨機存取存儲器（RAM)、可擦可編程存儲器（例如，EPROM和EEPROM)、閃速存儲器，或者適 合于存儲電子指令的其他類型的介質。
[0121] 據信本公開內容及其所伴隨的許多優點將會通過上述描述得到理解，并且將會顯 而易見的是，可以在組件的形式、構造和布置上作出各種改變而不脫離所公開的主題或者 犧牲任何其實質優點。所述的形式僅僅是解釋說明性的，并且以下權利要求旨在包含和包 括此類改變。
[0122] 雖然已經參考各個實施方式描述了本公開內容，但是應當理解，這些實施方式是 說明性的，并且本公開內容的范圍并不僅限于此。許多變化、修改、添加和改進是可能的。更 一般而言，已經在特定實現的上下文中描述了根據本公開內容的實施方式。在本公開內容 的各個實施方式中能夠分別地或不同地組合框中的功能，或者用不同的術語來描述功能。
【權利要求】
1. 一種用于測量空氣流的連續流速的裝置，包括： 噴嘴，其具有至少一個通道用于將所述空氣流的一部分排放至所述裝置外部的環境 中，以及至少一個其他通道用于將所述空氣流的另一部分導引至射流振蕩器中； 所述射流振蕩器，其具有殼體和至少一個障礙物，以在所述空氣流中誘發振蕩，其中所 述振蕩的頻率與所述空氣流的連續流速相關；以及 至少一個傳感器，用以測量所述空氣流的振蕩，所述至少一個傳感器生成一電子信號， 并將該電子信號傳輸至計算裝置，該電子信號對應于測得的振蕩。
2. 根據權利要求1的裝置，進一步包括可拆卸式銜嘴，用以降低所述裝置內的回壓。
3. 根據權利要求1的裝置，其中所述至少一個通道和所述至少一個其他通道被配置用 于按固定比例分割所述空氣流的所述部分和所述另一部分。
4. 根據權利要求3的裝置，其中排放至環境空氣的所述空氣流的所述部分不少于所述 空氣流的一半。
5. 根據權利要求4的裝置，其中排放至環境的所述空氣流的所述部分至少為所述空氣 流的總體積的三分之二。
6. 根據權利要求1的裝置，其中所述至少一個通道和所述至少一個其他通道各自具有 對稱垂直于所述空氣流的方向的橫截面。
7. 根據權利要求1的裝置，其中所述至少一個通道和所述至少一個其他通道與進入空 氣流的面積、所述空氣流的平均流速、進入空氣流的最大流速或比流速中的至少一項相關 聯。
8. 根據權利要求1的裝置，其中所述至少一個通道和所述至少一個其他通道在所述空 氣流進入所述射流振蕩器之前將所述空氣流的湍流轉換成層流。
9. 根據權利要求1的裝置，其中所述射流振蕩器是單向的或雙向的。
10. 根據權利要求1的裝置，其中所述射流振蕩器是雙向的，并且所述至少一個障礙物 是對稱的，所述裝置進一步包括： 入口噴嘴，用以將所述空氣流的所述另一部分導引至所述射流振蕩器的振蕩腔室中； 所述射流振蕩器內的對稱障礙物，其限定第一凹面和第二凹面，其中所述空氣流的第 一部分在正方向上接觸所述第一凹面以生成正向振蕩； 兩個或更多個通路，每個該通路由所述殼體和所述對稱障礙物所限定，其中所述兩個 或更多個側通道在所述空氣流接觸所述第一凹面之后在所述對稱障礙物的相對側周圍導 引所述空氣流，其中所述兩個或更多個側通道進一步導引所述空氣流的所述另一部分以在 反方向上接觸所述第二凹面從而誘發反向振蕩。
11. 根據權利要求10的裝置，其中所述兩個或更多個側通道不包括反饋通道或回路。
12. 根據權利要求10的裝置，其中所述至少一個傳感器位于所述第一凹面的近側，并 且至少一個其他傳感器位于所述第二凹面的近側。
13. 根據權利要求10的裝置，其中所述至少一個傳感器同時檢測正方向和反方向上的 振蕩。
14. 根據權利要求1的裝置，其中所述射流振蕩器是雙向的，并且所述裝置進一步包 括： 另一射流振蕩器，其具有至少一個第二障礙物，以在所述空氣流中誘發反方向上的振 蕩； 其中所述射流振蕩器和所述另一射流振蕩器布置成堆疊配置。
15. 根據權利要求11的裝置，進一步包括另一噴嘴，該另一噴嘴具有至少一個反向通 道，用于將進入所述另一射流振蕩器的所述空氣流的反向部分排放至所述裝置外部的環境 中，以及至少一個其他反向通道，用于將所述空氣流的另一反向部分導引至射流振蕩器中。
16. 根據權利要求1的裝置，其中所述至少一個傳感器選自壓力傳感器、壓電傳感器、 麥克風和熱傳感器。
17. 根據權利要求1的裝置，其中在所述空氣流的所述部分進入所述裝置并繞過所述 射流振蕩器之后，所述至少一個通道將所述空氣流的所述部分排放至所述裝置外部的環境 中。
18. -種用于測量空氣流的連續流速的裝置，包括： 噴嘴，用以將所述空氣流的一部分導引至射流振蕩器中； 可拆卸式銜嘴，用以降低所述裝置內的回壓，其中所述可拆卸式銜嘴具有與所述噴嘴 的直徑相等的直徑，并且其中所述可拆卸式銜嘴限定多個通道，該多個通道中的至少一個 將所述空氣流的所述部分導引至所述噴嘴，并且至少一個其他通道將所述空氣流的另一部 分排放至所述裝置外部的環境； 所述射流振蕩器，其具有殼體和至少一個障礙物，以在所述空氣流中誘發振蕩，其中所 述振蕩的頻率與所述空氣流的連續流速相關；以及 至少一個傳感器，用以測量所述空氣流的振蕩，所述至少一個傳感器生成一電子信號， 并將該電子信號傳輸至計算裝置，該電子信號對應于測得的振蕩。
19. 根據權利要求18的裝置，其中所述可拆卸式銜嘴具有與所述噴嘴的直徑相等的直 徑，并且可移除地接合至所述噴嘴。
20. 根據權利要求19的裝置，其中所述可拆卸式銜嘴通過卡扣接合、摩擦配合接合、螺 紋接合或旋轉凸出物接合中的至少一種而接合至所述噴嘴。
21. -種用于監測用戶的肺功能的流量計系統，該系統包括： 振蕩腔室，用以在穿過該振蕩腔室的氣流中誘發至少一個振蕩，其中所述氣流是由用 戶在呼吸測試過程中生成的； 至少一個傳感器，用以測量所述振蕩腔室中的振蕩的速率，以及向計算裝置傳輸數據 信號；以及 所述計算裝置，其具有至少一個處理器，用以接收所述數據信號并處理所述數據信號 以確定所述振蕩腔室中的所述氣流的流速、持續時間或體積中的至少一項；以及 顯示裝置，其與所述計算裝置通信，以向所述用戶顯示對呼吸健康和風險水平的評估。
22. 根據權利要求21的系統，其中所述數據信號是在所述至少一個振蕩期間連續和實 時地生成的。
23. 根據權利要求21的系統，其中所述計算裝置與數據存儲裝置通信，以存儲和檢索 對兩個或更多個呼吸測試期間的數據信號進行處理的結果。
24. 根據權利要求21的系統，其中所述計算裝置將數據信號處理的一個或多個結果傳 輸至用戶的醫療保健提供者。
25. 根據權利要求24的系統，其中所述計算裝置將用戶收到的不良呼吸健康評估的指 示傳輸至所述用戶的醫療保健提供者。
26. 根據權利要求21的系統，其中所述至少一個傳感器通過無線網絡、藍牙連接或有 線連接中的至少一種與所述計算裝置通信。
27. 根據權利要求26的系統，其中所述傳感器進一步包括至少一個數據傳輸線纜，該 數據傳輸線纜被配置用于接合USB端口或音頻插孔。
28. 根據權利要求21的系統，其中所述計算裝置選自智能電話、平板計算機、蜂窩電 話、臺式計算機、膝上型計算機和處理系統。
29. -種用于監測用戶的肺功能的系統，該系統包括： 至少一個處理器； 至少一個數據存儲裝置；以及 在所述至少一個處理器上執行的應用，用以： 確定從肺量計接收的數據信號的肺量測定特性，其中所述數據信號是響應于所述肺量 計中的氣流的至少一個振蕩而生成的； 生成至少一個顯示，用以顯示所述肺量測定特性；以及 生成至少一個風險水平評估。
30. 根據權利要求29的系統，其中所述應用通過在執行于所述處理器上的一個或多個 信號處理模塊處進行信號分析而確定所述數據信號的所述肺量測定特性。
31. 根據權利要求30的系統，其中所述一個或多個信號處理模塊包括： 分段模塊，用以將所述數據信號分割成特性段； 采樣模塊，用以評價每個所述特性段中的噪聲，并消除每個所述特性段中的噪聲； 傅里葉變換模塊，用以對每個所述特性段執行傅里葉變換；以及 優化模塊，用以優化針對每個所述特性段的頻譜的首次擬合。
32. 根據權利要求31的系統，其中所述分段模塊在消除噪聲之后將所述特性段重新結 合，以形成具有更高準確度的經處理信號。
33. 根據權利要求29的系統，其中使用一個或多個傳感器來測量所述氣流中的振蕩的 多個諧波，并對信號進行比較或結合，以形成具有更高準確度的經處理信號。
34. 根據權利要求29的系統，其中所述肺量測定特性包括所述氣流的流速、所述氣流 的持續時間以及所述氣流的總體積。
35. 根據權利要求29的系統，其中所述至少一個顯示包括所述氣流的流速與所述氣流 的持續時間的第一標繪圖、所述氣流的流速與體積的第二標繪圖以及所述氣流的體積與持 續時間的第三標繪圖中的至少一項的圖形顯示。
36. 根據權利要求35的系統，進一步包括健康評估模塊，用以將來自所述第一標繪圖、 第二標繪圖或第三標繪圖中的至少一項的一個或多個值與針對所述用戶的預測值進行比 較。
37. 根據權利要求36的系統，進一步包括風險評估模塊，用以生成所述至少一個風險 水平評估，其中所述風險評估水平是通過將來自所述第一標繪圖、第二標繪圖或第三標繪 圖中的至少一項的所述一個或多個值與針對所述用戶的所述預測值進行比較而確定的。
38. 根據權利要求35的系統，進一步包括風險評估模塊，用以生成至少一個風險水平 評估，其中所述風險水平評估是通過向以往和當前肺量測定值、針對用戶的預測值、藥物使 用、癥狀跟蹤、位置和環境數據分配權重值并計算所述風險水平評估而確定的。
39. 根據權利要求29的系統，進一步包括數據輸出模塊，用以將所述至少一個風險水 平評估傳輸至所述用戶的醫療保健提供者。
40. -種用于利用包括處理器和至少一個數據存儲裝置的系統來監測肺功能的方法， 該方法包括： 在所述處理器處： 確定從肺量計接收的數據信號的肺量測定特性，其中所述數據信號是響應于所述肺量 計中的氣流的至少一個振蕩而生成的； 在顯示裝置上生成至少一個顯示，以顯示肺量測定特性；以及 生成至少一個風險水平評估。
41. 根據權利要求40的方法，其中確定所述數據信號的所述肺量測定特性包括在所述 處理器處對所述數據信號執行信號處理。
42. 根據權利要求41的方法，其中執行信號處理進一步包括： 將所述數據信號分割成特性段； 評價每個所述特性段中的噪聲，并消除每個所述特性段中的噪聲； 對每個所述特性段執行傅里葉變換；以及 優化針對每個所述特性段的頻譜的首次擬合。
43. 根據權利要求42的方法，進一步包括在消除噪聲之后將所述特性段重新結合，以 形成經處理信號。
44. 根據權利要求40的方法，其中所述肺量計包括一個或多個傳感器，所述方法進一 步包括： 測量所述氣流中的振蕩的多個諧波；以及 對信號進行結合，以形成具有更高準確度的經處理信號。
45. 根據權利要求40的方法，其中所述肺量測定特性包括所述氣流的流速、所述氣流 的持續時間以及所述氣流的總體積。
46. 根據權利要求40的方法，其中所述至少一個生成的顯示包括所述氣流的流速與所 述氣流的持續時間的第一標繪圖、所述氣流的流速與總體積的第二標繪圖以及所述氣流的 體積與持續時間的第三標繪圖中的至少一項的圖形顯示。
47. 根據權利要求46的方法，進一步包括將來自所述第一標繪圖、第二標繪圖或第三 標繪圖中的至少一項的一個或多個值與預測值進行比較。
48. 根據權利要求47的方法，其中生成所述至少一個風險水平評估是響應于來自所述 第一標繪圖、第二標繪圖或第三標繪圖中的至少一項的所述一個或多個值與所述預測值的 比較。
49. 根據權利要求40的方法，進一步包括： 在所述處理器處，生成至少一個風險水平評估，其中所述風險水平評估是通過如下確 定的： 向以往和當前肺量測定值、針對用戶的預測值、藥物使用、癥狀跟蹤、位置和環境數據 分配權重值；以及 計算所述風險水平評估。
50.根據權利要求40的方法，進一步包括將所述至少一個風險水平評估傳輸至所述用 戶的醫療保健提供者。
【文檔編號】A61B5/08GK104519795SQ201380039007
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年5月22日 優先權日:2012年5月22日
【發明者】安德魯·布瑞馬爾, 阿比蓋爾·科亨, 布萊登·伊萊亞森, 奧爾加·內曼 申請人:斯帕羅實驗室