呼吸氣體的濕化的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請號為200910138707. 8,申請日為2009年3月6日，發明名稱為"呼 吸氣體的濕化"的發明專利申請的分案申請。
[0002] 相關申請的交叉引用
[0003] 本申請要求下列美國專利申請的優先權，它們分別是申請日為2008年3月6日的 申請61/034,318、申請日為2008年4月3日的申請61/042, 112和申請日為2008年7月 29日的申請084, 366,上述每ー個申請的全部內容在此引入作為參考。
技術領域
[0004] 本發明涉及控制可呼吸氣體的濕度的系統和方法，所述系統和方法用于各種形 式的呼吸裝置的通風系統，包括對諸如阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA)的睡眠呼吸紊亂（SDB) 狀況以及各種其它的呼吸紊亂和疾病進行的侵入式或非侵入式通風、持續氣道正壓通氣 (CPAP)、雙水平治療和處置。
【背景技術】
[0005] 呼吸裝置通常具有改變可呼吸氣體的濕度的能力，以便減少患者氣道干燥和由于 氣道干燥所引起的患者不適及相關的并發癥。使用放置在氣流發生器和患者面罩之間的加 濕器可產生濕化氣體，該氣體使鼻黏膜的干燥最小化并且增加了患者氣道的舒適性。另外 在較冷的環境下，通常給面罩內及周圍的臉部區域施加溫暖的空氣比施加冷空氣更舒適。
[0006] 目前有很多類型的加濕器，盡管最方便的形式是那種與相關的呼吸裝置成為一體 或者構造為連接在其上。雖然被動的加濕器可以提供某些緩解，但通常需要加熱的加濕器 以向空氣提供足夠的濕度和溫度，以便患者將感覺舒適。加濕器典型地包括具有數百毫升 容量的水桶、用于加熱水桶中的水的加熱元件、使濕度水平能夠變化的控制器、接收來自氣 流發生器的氣體的氣體入口，以及適于被連接到向患者面罩傳輸加濕氣體的患者導管的氣 體出口。
[0007] 典型地，加熱元件與加熱板合為一體，所述加熱板位于水桶下面并與水桶熱接觸。
[0008] 濕化的空氣可能會在沿從加濕器到患者的導管的路徑上冷卻，導致"雨水沖洗 (rain-out)"現象，或者在導管的內壁上形成冷凝。為了克服上述問題，公知的解決辦 法是通過插入到患者導管內的加熱有線電路而額外地加熱供給給患者的氣體，其中所述 患者導管將濕化的氣體從加濕器供給到患者面罩。在摩茲比的呼吸護理設備（Mosby's RespiratoryCareEquipment)(第七版）中第97頁中闡述了這樣的系統。可替代地，加熱 有線電路可以定位在患者導管的壁上。這樣的系統在美國專利6, 918, 389中被描迷。
[0009] 在醫院環境中，醫院內的環境溫度由空調控制為通常維持在例如大約23°C。因此 呼吸裝置所提供的濕化氣體所需的溫度可以被控制在固定的溫度參數內。被控制的溫度參 數保證濕化氣體維持在它們的露點之上的溫度以防止在呼吸導管內的冷凝。
[0010] 在家庭護理環境中也經常會使用加濕器，用于例如呼吸和睡眠暫停紊亂的治療 中。和家用CPAP裝置一起使用的加濕系統由于成本限制和需要使系統小巧且重量輕、具有 舒適的軟管和面罩，還需要其面對未經訓練的使用者時具有低復雜性，因此受到許多限制。 在臨床或醫院中使用的系統中，這種限制通常不成問題，并且溫度和濕度傳感器可設置在 氣道中并鄰近患者的鼻部以向控制系統提供直接反饋，因此確保了良好的效果。上述系統 的成本、尺寸、重量和不舒適性還不適合家用。家庭使用者因此只能依賴于通過試驗和錯誤 所獲得的經驗來獲得可接受的效果。
[0011] 在家庭護理環境中，環境溫度和氣體溫度的范圍可能遠遠超過醫院環境。在家庭 護理中，環境溫度在晚上可能低至1(TC，而白天溫度可能超過20°C。這樣的溫度變化導致 上述通常使用的控制技術遭遇不利。使用上述類型的加濕器，呼吸導管上的冷凝（或雨水 沖洗）至少在某種程度上將出現。冷凝程度極大地依賴于環境溫度，環境溫度和氣體溫度 的差別越大，冷凝程度就越大。呼吸管內形成大量水對患者造成相當的不便，并可能加速氣 體冷卻從而最終阻塞管道，在管中產生水流聲音，或者水可能被噴進患者體內。此外，當被 傳輸的呼吸氣體的溫度與環境溫度相差很大時，患者也可能感覺不適。過度冷凝也會導致 加濕器的加濕器腔內的水的無效使用。
[0012] 已經出現了監視環境溫度和空氣流量作為輸入到控制算法的輸入量以嘗試解決 與家用呼吸系統相關的這些問題，所述算法預測矯正的加熱輸入以追蹤使用者的初始設 置。但是，這一方法仍然依賴于使用者為每次使用情況確定ー個適當的設置。
【發明內容】
[0013] 一個方案是ー種呼吸裝置，該裝置解決了患者關于傳輸給患者接ロ的可呼吸氣體 不夠溫暖、鼻腔干燥的癥狀和/或空氣傳輸軟管內過度冷凝等的抱怨。
[0014] 另一方案是ー種呼吸裝置，該裝置允許患者選擇傳輸給患者接ロ的可呼吸氣體的 溫度和/或相対濕度和/或絕對濕度。在一個替代的和/或附加的方案中，加濕器出口的 絕對濕度被控制為調節到傳輸給患者的預定相對濕度。
[0015] 再一方案是ー種呼吸裝置，該裝置提供預定溫度和/或濕度的濕化氣流到患者接 ロ，同時考慮改變環境溫度和/或濕度。
[0016] 又一方案是ー種呼吸裝置，該裝置提供預定溫度和/或濕度的濕化可呼吸氣流到 患者接ロ，同時考慮改變可呼吸氣體的濕化氣流的流量。
[0017] 又一方案涉及ー種呼吸裝置，該裝置包括可連接到一起的氣流發生器和加濕器以 允許氣流發生器和加濕器之間連通和/或指示連接和/或移除。
[0018] 再一方案涉及ー種呼吸裝置，該裝置包括加濕器和加熱空氣傳輸管、軟管或導管。 加濕器的加熱元件的占空比和加熱管的占空比可以被控制為使得由上述兩個占空比合成 的占空比不超過100%，以及/或者使加濕器的加熱元件和加熱管不同時接收電力。在ー個 替代的和/或附加的方案中，加濕器的加熱元件和/或加熱管調節溫度而非施加ー個固定 的占空比。在另ー個替代的和/或附加的方案中，空氣傳輸管內可呼吸氣體的濕化氣流的 溫度在加濕器的下游測量以便調節至傳輸給患者的預定相対濕度。
[0019] 另一方案涉及ー種氣流發生器，其檢測例如加熱管的管道的連接，以及/或連接 管的尺寸，以及/或管道與加濕器的分離。
[0020] 又一方案涉及ー種氣流發生器，其包括例如存儲在表中的諸如控制參數的常量， 該常量可以被三線性插入以控制加濕器和/或加熱管。
[0021] 再一方案涉及ー種呼吸裝置以及其控制器，該裝置包括加濕器和可連接到加濕器 上的非加熱管。
[0022] 又一方案涉及ー種加濕器控制器，其將在例如熱敏電阻上測量的電壓轉換成溫 度。
[0023] 更一方案涉及ー種呼吸裝置，該裝置包括氣流發生器和加濕器，所述氣流發生器 和加濕器兩者之間可連接并可以通過串行通訊鏈路傳輸數據和/或指令。
[0024] 根據ー個示范實施例，用于向患者傳輸可呼吸氣體的濕化氣流的呼吸裝置的加濕 器包括配置為存儲供應水以加濕可呼吸氣流的加濕器腔，加濕器腔包括配置為加熱供應水 的第一加熱元件；檢測環境空氣相對濕度并產生指示環境相対濕度的信號的相対濕度傳感 器；檢測環境空氣溫度并產生指示環境溫度的信號的第一溫度傳感器；和配置為由相對濕 度傳感器和第一溫度傳感器所產生的信號確定環境空氣的絕對濕度以控制第一加熱元件 向可呼吸氣流提供預定絕對濕度的控制器。
[0025] 根據另ー個示范實施例，用于向患者傳輸可呼吸氣體的濕化氣流的呼吸裝置的加 濕器包括配置為存儲用以加濕可呼吸氣流的供應水的加濕器腔，加濕器腔包括配置為加熱 供應水的第一加熱元件；檢測濕化氣流的絕對濕度并產生指示絕對濕度的信號的絕對濕度 傳感器；和配置為接收絕對濕度傳感器所產生的信號并控制第一加熱元件以向可呼吸氣流 提供預定絕對濕度的控制器。
[0026] 根據另ー個示范實施例，用于向患者傳輸可呼吸氣體的濕化氣流的呼吸裝置的加 濕器包括配置為存儲用以加濕可呼吸氣流的供應水的加濕器腔，加濕器腔包括配置為加熱 供應水的第一加熱元件；檢測環境空氣的相対濕度并產生指示環境相対濕度的信號的相對 濕度傳感器；檢測環境空氣溫度并產生指示環境溫度的信號的第一溫度傳感器；和配置為 從相對濕度傳感器和第一溫度傳感器所產生的信號確定環境空氣的絕對濕度并控制第一 加熱元件向可呼吸氣流提供預定絕對濕度、預定溫度和/或預定相対濕度的控制器。
[0027] 根據另ー個示范實施例，用于向患者傳輸可呼吸氣體的濕化氣流的呼吸裝置的加 濕器包括配置為存儲用以加濕可呼吸氣流的供應水