呼吸或手术增湿器以及使用方法技术

一种控制呼吸或手术增湿器系统的操作的改进系统和方法，该呼吸或手术增湿器系统能够仅根据一个监测变量来提供大致恒定湿度的经增湿气体，该监测变量是从温度传感器接收到的信号。功率控制器能够被配置为根据加热板温度和湿度廓线来控制向加热板供应的功率水平，以便将该增湿器的操作点朝向该湿度廓线驱动。能够根据加热板温度设定点和加热板温度来可变地控制加热板温度设定点的改变速率。地控制加热板温度设定点的改变速率。地控制加热板温度设定点的改变速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】呼吸或手术增湿器以及使用方法


[0001]本披露内容涉及呼吸和/或手术增湿器、以及用于经由气体供应管向患者或使用者供应气体的呼吸或吸气辅助系统。

技术介绍

[0002]呼吸设备用于比如医院、医疗机构、住院护理、姑息护理或家庭环境等各种环境中。对于一系列呼吸应用而言，对供应给患者或使用者的气体进行增湿是有益的。这些应用包括气体用于供患者或使用者呼吸的情况和/或在手术期间向患者或使用者供应气体的情况。在以非侵入模式使用呼吸气体的情况下，当吸入的气体通过上气道时、比如当经由面罩或鼻罩将气体递送给患者或使用者时，湿度使患者或使用者的舒适度提高、改善患者或使用者对无创通气(NIV)的耐受性，并且经增湿的气体不太容易使患者或使用者的气道的组织(例如鼻粘膜)变干。在向患者的手术部位递送气体时的手术气体或侵入模式的情况下，当递送给患者的气体绕过上气道时，已经发现气体的增湿能改善患者舒适度并且提供生理益处，比如改善粘液输送，这对于患者或使用者的安全来说可能是必要的，比如用于防止因气道分泌物的浓缩、气道上皮(或手术应用中的间皮)破裂而引起的气道阻塞，和/或用于改善术后结果。在高流量疗法的情况下，经增湿的气体以高流量通过未密封的接口递送给患者或使用者。患者或使用者比如在麻醉时可能会自发呼吸或可能呼吸暂停。可以使用具有增湿器的流量治疗设备来递送高流量气体，并且该治疗设备可以控制比如气体流动等特性，包括流速、温度、压力、湿度、补充气体浓度等。在气道正压疗法(PAP)疗法的情况下，可以使用包括鼓风机和增湿器的PAP治疗设备来向使用者提供压力疗法，例如连续气道正压疗法(CPAP)。
[0003]在以上提及的任一疗法中，经增湿的气体可以经由气体供应管递送给患者。这种气体必须以或接近期望目标湿度水平进行供应。常规的增湿器采用在时间上以及在操作点方面都是离散的控制策略。在这种控制策略中，可以提供许多操作点来限定相关联的加热板设定点值的准许加热板功率范围。对加热板温度进行控制以便将加热板温度朝向当前操作点的加热板设定点值驱动。对加热板所要求的功率进行周期性测量，并且在超出操作点的准许范围的情况下使操作移动到相邻的操作点。许多增湿器还要求流动路径内的温度和/或气体流量传感器以执行增湿器控制。

技术实现思路

[0004]在呼吸或手术增湿器(用于对气体进行增湿以便供应给患者或使用者)中，重要的是确保呼吸或手术增湿器安全且正确地操作，以便确保经由气体供应管供应给患者的气体被正确地增湿，并且患者或其他使用者不暴露于任何风险。因此，重要的是经增湿的气体被维持在所需目标湿度范围处或附近。
[0005]本文中披露的呼吸或手术增湿器和/或方法可以具有以下和/或其他优点中的任一个。本披露内容提供了能够连续地控制向加热板供应的功率以递送所需湿度的经增湿气
体而不需要监测经增湿气体的流速的呼吸或手术增湿器。在一些示例中，增湿器可以根据仅来自一个换能器的信号来连续地控制向加热板供应的功率水平，这些信号是来自加热板温度传感器的信号，而无需感测经增湿气体的流速。在一些示例中，可以朝向与所需稳态湿度值相关联的湿度廓线的加热板温度和加热板功率供应水平组合连续地控制增湿器的操作点。在其他示例中，可以采用其他换能器，比如气体流动路径中的传感器，比如检测经增湿气体或其他气体的流速、压力、湿度或温度的传感器。
[0006]本披露内容还提供了能够处理瞬变事件(比如填充增湿器腔室)的呼吸或手术增湿器的示例。在一些示例中，可以在瞬变事件期间可变地控制加热板温度设定点的改变速率。
[0007]以上示例可以提供相对简单且便宜的增湿器系统，这些增湿器系统能快速装配且容易使用并且不需要在经增湿气体的流动路径中的传感器。可以通过连续控制以及允许更准确的确定加热板温度设定点且更快地达到所需加热板温度设定点来实现湿度控制的增强解决方案。可以在一系列不同的呼吸回路和周围环境温度上递送更一致的湿度水平。可以提供具有高湿度水平的经增湿气体，而同时减少冷凝物并维持令人满意的增湿器性能。改进对加热板的功率输出的控制可以避免瞬变事件期间的不稳定性。
[0008]当增湿器腔室空了时或者当没有经增湿的气体流过呼吸回路时，示例增湿器系统可以提供固有安全的操作，因为控制可以沿湿度曲线向下自动地跟踪到低设定点，而先前的系统可以驱动到较高设定点以尝试将腔室出口处的经增湿气体的温度维持在规定的温度。在供应处于升高温度的入口气体的情况下，也可以提供安全操作，因为控制不是基于入口气体的温度。还可以针对环境温度调整一个或多个湿度廓线，从而针对升高的环境温度提供安全操作。
[0009]在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括用于递送处于所需湿度水平和/或所需温度的气体的呼吸或手术增湿器，该呼吸或手术增湿器包括：壳体，该壳体被配置为接纳增湿器腔室；加热组件，该加热组件至少部分地位于该壳体内，该加热组件包括：传热体，该传热体被配置为在该增湿器腔室被该壳体接纳时向该增湿器腔室传递热量；传热体温度传感器，该传热体温度传感器被配置为感测该传热体的温度；以及加热器，该加热器被配置为加热该传热体；以及功率控制器，该功率控制器被配置为根据从该传热体温度传感器接收到的温度信号以及限定了与所需湿度值相关联的传热体温度和加热器功率供应水平组合的一个或多个湿度廓线来控制向该加热器供应的功率水平。
[0010]在一些配置中，每个湿度廓线的传热体温度和加热器功率供应水平组合可以形成了与在该增湿器的期望操作范围内的恒定湿度值相关联的曲线。
[0011]在一些配置中，每个湿度廓线可以描述在该增湿器的期望操作范围内递送所需恒定湿度值的传热体温度与加热器功率供应水平之间的关系。
[0012]在一些配置中，每个湿度廓线的传热体温度和加热器功率供应水平组合可以由在该增湿器的期望操作范围内递送所需恒定湿度值的多个离散的传热体温度和加热器功率供应水平组合组成。
[0013]在一些配置中，每个湿度廓线可以选自针对不同的恒定湿度值的多个廓线中的一个。
[0014]在一些配置中，该呼吸或手术增湿器可以包括环境温度传感器。
[0015]在一些配置中，该环境温度传感器可以选自：
[0016]红外检测器、负温度系数热敏电阻以及正温度系数热敏电阻。
[0017]在一些配置中，每个湿度廓线可以基于环境温度进行修改。
[0018]在一些配置中，每个湿度廓线可以基于环境温度进行缩放。
[0019]在一些配置中，该所需湿度值可以是大致恒定的稳态湿度值。
[0020]在一些配置中，该呼吸或手术增湿器可以包括存储一个或多个湿度廓线的非易失性存储器。
[0021]在一些配置中，该功率控制器可以连续地控制向该加热器供应的功率水平。
[0022]在一些配置中，该功率控制器可以仅根据一个监测变量来控制向该加热器供应的功率水平，该监测变量是从该传热体温度传感器接收到的温度信号。
[0023]在一些配置中，该功率控制器可以包括加热器控制电路，该加热器控制电路至少部分地根据该温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于递送处于所需湿度水平和/或所需温度的气体的呼吸或手术增湿器，包括：a.壳体，该壳体被配置为接纳增湿器腔室；b.加热组件，该加热组件至少部分地位于该壳体内，该加热组件包括：i.传热体，该传热体被配置为在该增湿器腔室被该壳体接纳时向该增湿器腔室传递热量；ii.传热体温度传感器，该传热体温度传感器被配置为感测该传热体的温度；以及iii.加热器，该加热器被配置为加热该传热体；以及c.功率控制器，该功率控制器被配置为根据从该传热体温度传感器接收到的温度信号以及限定了与所需湿度值相关联的传热体温度和加热器功率供应水平组合的一个或多个湿度廓线来控制向该加热器供应的功率水平。2.如权利要求1所述的呼吸或手术增湿器，其中，每个湿度廓线的传热体温度和加热器功率供应水平组合形成了与在该增湿器的期望操作范围内的恒定湿度值相关联的曲线。3.如权利要求1或权利要求2所述的呼吸或手术增湿器，其中，每个湿度廓线描述了在该增湿器的期望操作范围内递送所需恒定湿度值的传热体温度与加热器功率供应水平之间的关系。4.如权利要求1所述的呼吸或手术增湿器，其中，每个湿度廓线的传热体温度和加热器功率供应水平组合由在该增湿器的期望操作范围内递送所需恒定湿度值的多个离散的传热体温度和加热器功率供应水平组合组成。5.如权利要求1至4中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，每个湿度廓线能够选自针对不同的恒定湿度值的多个廓线中的一个。6.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该功率控制器仅根据从该传热体温度传感器接收到的温度信号来控制向该加热器供应的功率水平。7.如权利要求1至5中任一项所述的呼吸或手术增湿器，包括环境温度传感器。8.如权利要求6所述的呼吸或手术增湿器，其中，该环境温度传感器选自：红外检测器、负温度系数热敏电阻以及正温度系数热敏电阻。9.如权利要求6或权利要求7所述的呼吸或手术增湿器，其中，每个湿度廓线基于环境温度进行修改。10.如权利要求8所述的呼吸或手术增湿器，其中，每个湿度廓线基于环境温度进行缩放。11.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该所需湿度值是大致恒定的稳态湿度值。12.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，包括存储一个或多个湿度廓线的非易失性存储器。13.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该功率控制器连续地控制向该加热器供应的功率水平。14.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该功率控制器包括加热器控制电路，该加热器控制电路至少部分地根据该温度信号与加热板温度设定点值之间的差来改变向该加热器供应的功率水平。15.如权利要求14所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热器控制电路至少部分地根据
该温度信号与加热板温度设定点值之间的差的比例和/或积分和/或微分分量来改变向该加热器供应的功率水平。16.如权利要求15所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热器控制电路包括前馈电路，该前馈电路基于该加热板温度设定点值的预期稳态功率水平来修改向该加热器供应的功率水平。17.如权利要求16所述的呼吸或手术增湿器，其中，通过找到该湿度廓线中的与该加热板温度设定点值相关联的功率水平来确定该预期稳态功率水平。18.如权利要求17所述的呼吸或手术增湿器，其中，来自该湿度廓线的功率水平通过该加热板温度设定点值的微分值进行修改。19.如权利要求18所述的呼吸或手术增湿器，其中，将该加热板温度设定点值的微分值加到来自该湿度廓线的功率水平。20.如权利要求14至19中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该功率控制器包括加热板温度设定点控制器，该加热板温度设定点控制器至少部分地基于该加热器功率供应水平或其一个或多个分量以及基于温度信息的速率信号来产生加热板温度设定点值。21.如权利要求20所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热板温度设定点控制器基于与该湿度廓线中的加热器功率供应水平相关联的目标温度来形成目标温度，并且至少部分地基于该目标温度和该速率信号来修改该加热板温度设定点。22.如权利要求21所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热板温度设定点控制器确定先前的加热板温度设定点与目标加热板温度设定点之间的差，并且对该差进行积分以产生新的加热板温度设定点值。23.如权利要求21所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热板温度设定点控制器确定先前的加热板温度设定点与目标加热板温度设定点之间的差，并且将该差的比例和积分分量相结合以产生新的加热板温度设定点值。24.如权利要求20至23中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，根据增湿器腔室液位来调整向该加热板温度设定点控制器供应的加热器功率供应水平或其一个或多个分量。25.如权利要求24所述的呼吸或手术增湿器，其中，向该加热板温度设定点控制器供应的加热器功率供应水平随着增湿器腔室液位降低而增加。26.如权利要求22至25中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该速率信号在积分之前修改先前的加热板温度设定点与目标加热板温度设定点之间的差。27.如权利要求20至26中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该速率信号至少部分地基于该温度信号和该加热板温度设定点值。28.如权利要求27所述的呼吸或手术增湿器，其中，该速率信号根据该温度信号与加热板温度设定点值之间的绝对差来减小该积分分量的改变速率。29.如权利要求20至28中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热板温度设定点是在启动时的预定值。30.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热器是加热元件。31.如权利要求30所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热元件是电阻加热元件。32.如权利要求31所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热元件由镍铬丝形成。33.如权利要求31或32所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热元件被缠绕并设置在该
传热体内或与其热接触。34.如权利要求30至33中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该传热体温度传感器基于该加热元件的电阻廓线来产生该温度信号。35.如权利要求1至33中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该传热体温度传感器是负温度系数热敏电阻。36.如权利要求1至33中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该传热体温度传感器是正温度系数热敏电阻。37.如权利要求1至33中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该传热体温度传感器是热电偶。38.如权利要求1至33中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该传热体温度传感器是红外传感器。39.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，包括两个传热体温度传感器。40.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该功率控制器包括一个或多个微处理器。41.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该传热体是加热板。42.如前述权利要求中任一项所述的呼吸或手术增湿器，包括增湿器腔室，该增湿器腔室具有用于接收气体的入口和用于供应经增湿气体的出口。43.一种用于递送处于所需湿度水平和/或所需温度的气体的呼吸或手术增湿器，包括：a.壳体，该壳体被配置为接纳增湿器腔室；b.加热组件，该加热组件至少部分地位于该壳体内，该加热组件包括：i.传热体，该传热体被配置为在该增湿器腔室被该壳体接纳时向该增湿器腔室传递热量；ii.传热体温度传感器，该传热体温度传感器被配置为感测该传热体的温度并提供温度信号；以及iii.加热器，该加热器被配置为加热该传热体；以及c.功率控制器，该功率控制器被配置为：i.至少部分地基于向该加热器供应的功率水平来确定该增湿器递送处于所需湿度水平的气体所需要的加热板温度设定点，其中，至少部分地根据该加热板温度设定点与该温度信号之间的差来可变地控制该加热板温度设定点的改变速率；以及ii.基于该加热板温度设定点和该温度信号来控制向该加热器供应的功率水平。44.如权利要求43所述的呼吸或手术增湿器，其中，根据速率信号来控制该加热板温度设定点的改变速率，该速率信号基于当前的加热板温度设定点以及该温度信号和在使用时增湿器腔室内的流体的估计温度两者。45.如权利要求44所述的呼吸或手术增湿器，其中，通过对该温度信号进行低通滤波来获得该估计温度。46.如权利要求44所述的呼吸或手术增湿器，其中，通过在该经低通滤波的信号大于该加热板温度时使用该加热板温度信号并且在该经低通滤波的信号小于该加热板温度时使用该经低通滤波的信号来获得该估计温度。
47.如权利要求43至46中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，将该温度信号和该估计温度两者与该加热板温度设定点进行比较以产生误差信号，该误差信号进行组合以产生控制该加热板温度设定点的改变速率的速率信号。48.如权利要求43所述的呼吸或手术增湿器，其中，根据该当前的加热板温度设定点和该温度信号来控制该加热板温度设定点的改变速率。49.如权利要求48所述的呼吸或手术增湿器，其中，将多项式函数应用于该当前的加热板温度设定点与该温度信号之间的差并且求倒数以产生该速率信号。50.如权利要求48所述的呼吸或手术增湿器，其中，将指数函数应用于该当前的加热板温度设定点与该温度信号之间的差并且求倒数以产生该速率信号。51.如权利要求48至50中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，将常量加到该当前的加热板温度设定点与该温度信号之间的差并且求平方且然后求倒数以产生该速率信号。52.如权利要求49至51中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，对该速率信号进行滤波。53.如权利要求52所述的呼吸或手术增湿器，其中，由非对称滤波器对该速率信号进行滤波。54.如权利要求43至53中任一项所述的呼吸或手术增湿器，其中，该功率控制器包括加热板温度设定点控制器，该加热板温度设定点控制器至少部分地基于该加热器功率供应水平和该速率信号来产生加热板温度设定点值。55.如权利要求54所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热板温度设定点控制器基于与该湿度廓线的加热器功率水平相关联的目标温度来形成目标温度，并且至少部分地基于该速率信号来修改该目标温度以产生加热板温度设定点。56.如权利要求55所述的呼吸或手术增湿器，其中，该加热板温度设定点控制器确定先前的加热板温度设定点与目标加热板温度设定点之间的差...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：费雪派克医疗保健有限公司，
类型：发明
国别省市：