CN102961812A - 异型输送加湿可吸入气体的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种异型输送加湿可吸入气体的方法和设备。本发明还公开一种加湿器，其配置为联接到送风机上，所述送风机适于提供用于向患者提供持续正压气道通气治疗的加压可吸入气体的供应，所述加湿器包括：槽区，其适于容纳一定体积的水；加热元件，加热所述一定体积的水；温度传感器，感测周围温度；计时器件，监测时间并且为治疗过程的至少一部分提供时间；以及控制器，其中所述控制器配置为控制所述加热元件以提供治疗过程中的湿度曲线；其中所述湿度曲线被判定为感测到的周围温度和时间的函数以在整个治疗过程中保持所述一定体积的水的有效使用。

Description

异型输送加湿可吸入气体的方法和设备
本申请是申请号为200580026851.2（PCT国际申请号为PCT/AU2005/001156）、申请日为2005年8月3日、发明名称为“异型输送加湿可吸入气体的方法和设备”的专利申请的分案申请。
在先申请的交叉参考
本申请要求享有于2004年8月10日提交的美国临时申请号为60/599,864的美国临时专利申请的利益，其全文在此引用作为参考。
关于联邦商业研究或发展的陈述
无。
背景技术
当前为患有呼吸障碍如阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的患者制造的许多加湿器都大而笨重，并且具有大量的水体储备用于治疗大多数医学有关的疾病，如可能由例如口腔漏气引起的干燥。口腔漏气或者任何因为该问题引起的漏气将湿润的气体释放到大气中，并且绕开需要湿润气体的患者的气道。包括那些需要高级别持续湿润的医用条件在内的这些大量需求可能需要具有高达600mL水的储量的加湿器设备。这使得持续正压气道通气(CPAP)装置、呼吸器、病患呼吸气系统或气体供应系统的总尺寸和体积增大。
在患者没有表现出这些不注意的泄漏或者患者只是需要较低级别的湿润的情况下，在治疗过程的后期他们可能被留有不必要的特大水箱。
此外，存在相当多的患者，他们只需要相对少量的湿润来稍微改进舒适度到典型的患者能接受的程度。例如这些患者可能包括那些只在冬天较冷的月份使用他们传统的加湿器（ResMed HumidAireTM或者Fisher&Paykel HC100），通过对由于通过患者气道的气流而变干的气道增加温暖和/或湿润获得少量但是足够的舒适。
当前的加湿器通常被设计用来完成最坏的疾病，因此需要大量的湿润要求。这些系统能被看作是许多只需要对不舒适的干燥和冷空气进行“舒适”级别改进的OSA患者的“过分行为”。
当前和传统的加湿系统通常提供使用者设置的加湿持续级别并且依赖周围的温度和湿度。也存在使用多个传感阵列来更改加湿级别的系统，所述传感阵列如温度传感器和/或湿度或流量传感器用以帮助使效率和/或与空气流的压力同步最大化。这些传统的系统能最大化加湿器的性能，通过能够输送最大量的湿度，同时减小或消除冷凝（如：较冷空气能携带较少湿气），在本领域中公知为“雨洗效应(rain-out)”。然而，这些类型的传感器系统复杂而昂贵并且仍消耗大量水。
从而，在本领域中需要解决上述现有技术加湿器的至少一个缺点。
发明内容
本发明的一个方面是改进传统加湿器的尺寸和设计局限，同时输送足够并且舒适级别的湿润，同时以一种有效的方式（需要较小的液体存储体积）消耗/输送液体（如：水、核心气体蒸气等）并且根据患者的需要输送，该需要也可以是手动选择和/或可编程、半自动和/或自动输送曲线。
本发明的另一个方面涉及帮助患者寻找呼吸舒适的有限改进。然而，目的不是代替传统、持续加热的加湿器，而是提供一种对某些患者更合适的额外选择。
本发明的另一方面是给患者提供加湿气体的异型输送（profileddelivery）。
本发明的另一个方面是通过最大化水的使用效率，这是一种“定量配给”的形式，来减少所需的水或液体的体积。
本发明的另一个方面旨在依照一个实施例中患者可选择的曲线来改进呼吸舒适。
这些和其它方面将在下面的详细描述中描述或者从中变得清楚。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的送风机的示意图；
图2和图3示出患者治疗期间的样本加湿曲线；以及
图4示意性地示出本发明的一个可选择实施例。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明一个实施例的送风机10。送风机10典型地包括机架12以支撑送风机发动机14，该送风机发动机14加压可吸入气体，该可吸入气体通过连接到送风机10的出口导管20的输气导管18输送给患者界面16（如：面罩）。送风机10包括具有一个或多个按钮并且优选为显示器的控制面板22。送风机10包括压力传感器24，其依照商业上可从ResMed有限公司获得的一个或多个控制算法，提供一信号到控制器26（如：CPU）用于控制送风机发动机14。
送风机10可选择地装备有选择性地可连接和可分离的加湿器单元28，该加湿器单元包括一槽区30和一个或多个连接到吹风机10的导管32、34。加湿器单元28可以包括如美国专利申请公开号为2004/0055597A1中详述的结构，其全文被引用作为参考。加湿器单元28连接到控制器26，例如，当导管32、34被连接到送风机10上时。
在一个实施例中，加湿器单元28的操作和/或执行被修改或者被绘制成曲线以适合患者特殊的加湿需要。这导致更有效的水使用，并且允许槽区30的容量减小。例如，槽区30的容量能小于400mL，如：在20mL－400mL之间或者更优选的在50mL－200mL之间。自然，容量依赖应用可以更大或更小。减小的体积允许送风机加湿器和/或组装部件的总尺寸减小，从而移除设计的局限并且使送风机的传输更容易，如：在患者的运送期间。
绘制曲线可以是断续的，或者依照患者可选择曲线或者按照治疗期间周围环境条件的可选择的或半/自动的典型曲线来绘制。
另一个实施例可以按照治疗期间整个室温，修改输送曲线。设备可以测量相对时间的温度，并且预报为维持有效的液体/水使用需要曲线中的哪种调整。
在另一个实施例中，曲线可以在治疗的设定时间段改变。例如，在八小时治疗期间，曲线在治疗的初始启动，并且继续到疗程结束或在设备设定的时间段结束。
很明显上述能结合其它实施例使用，例如：观察平均室温或者甚至监控在小时、天、周或者月的时间段内的温度变化，并且可以因此修改曲线。
例如，曲线可以识别出一典型的卧室在清晨的前几个小时是趋于凉爽的，而这几个小时是在日出使卧室变暖之前温度趋于稳定的几个小时。在本发明的一个简单形式中，另一个可以使用的曲线可以在晚间逐渐降低加湿级别。
在实施例中，本发明也可能推迟输送直到睡眠期间已经过去。例如，处于CPAP情况下的患者并不倾向于以干燥的气道入睡（治疗期间开始）。他们的气道可能在稍晚的时候变干，比如入夜后的一个小时。与OSA的八小时期间使用的传统加湿器相比，该一项特征就能减少加湿用水体积的1/8。
当实现该延迟特征时，阀35a和35b能被用于使空气路径改变方向，以便通过旁通导管35c绕过加湿器单元28。该空气路径在图1中以虚线箭头36示出。当关闭时，阀35a和35b形成送风机10内的气体导管各个壁的一部分。
本发明在一个优选实施例中可以在夜间在接通和切断之间循环。这些循环可以是规则的、不规则的或其他使用一些智能电子控制以许多间隔和可变持续时间被控制。上述切断对于完成切断而言并不是必须的，但是可以在需要较少湿润的期间降低温度。如上所述，这减少了水的使用并且也可以导致能量（电能）消耗的减少和/或运行成本的降低。例如，加湿器单元28可以包括加热元件以加热水体。加热元件能通过控制器26来控制。
使用者手动选择形式也是可能的，例如，如图2和3所示，患者可以从菜单上设置加湿器设备，所述菜单包括，例如：方形波或者正弦波，所述方形波或正弦波以在刻度盘或按钮上的符号的形式集成到送风机10或加湿器单元28。然后设备根据这些在一治疗期间的变化曲线将空气加湿到一定级别。在正弦波的设置在周期开始是“上升”的情况下，加湿级别逐渐增加，在治疗过程的中期达到最大值，并且在治疗过程的结束逐渐减少。该曲线可以是对称的或不对称的。同样，上述的延迟特征能结合方形和/或正弦波被使用，所以只有在治疗开始之后湿度被增加。
如果加湿器在要求时提供即时的加湿，那么该曲线也可以适用于以患者的每次呼吸为基础，而不是整个治疗过程。
上述这些曲线可以是波形/曲线和/或梯状的任何结合或变形。其也可以自动获知周围环境条件。例如，温度传感器40（图1）可以监测在一年季节中室温的改变，并且修改曲线以进一步获得水/液体使用和效率的最大值。例如，在较冷的月份，加湿曲线可以允许更长的加湿时间（在接通或者更高加热周期期间）但是不允许高到一定级别，以便减少冷凝并且使患者的舒适最大化。
另一个实施例可以包括“模糊逻辑”形式，其中使用者在设备智能的帮助下提供一种最优的加湿曲线，其在为患者提供最佳的舒适的同时维持有效的流体/水使用。在该例中，患者可以醒来并且按压三个按钮中的一个，或者选择刻度盘设定，以指出加湿的级别是否是“正常”、“太小”或者“太多”。然后设备能够根据患者感知的舒适级别重新为输送绘制曲线。在这种情况下，多数实际的曲线绘制是自动的。
本发明的另一个实施例考虑到加湿的两个积极方面，并且提供额外的好处。当前技术加热患者呼吸的空气。暖空气被认为呼吸起来更舒适，尤其是周围温度相对较低的情况下。其次，加湿器为呼吸的空气增加水分。本发明可以以与空气温度的湿度级别不同的比率绘制湿度级别的曲线。例如，根据前述的正弦波设定例子，设备可以维持具有在治疗过程的中期最小的增长需求的温暖的呼吸的空气。然而，湿度可能以相对温度独立的级别增长；例如，在波形的波峰处湿度可能增长远多于温度。这可以由患者根据他们的舒适需求而再次选择。
上述提及的任何一个实施例都有可能通过记忆存储介质或无线通信（如：“蓝牙”技术）传送任何“已获知”的逻辑，以便所述逻辑能被医师、其他使用者利用，否则只因为患者想要代替设备或升级到一个新的模式。控制器26可以包括存储器26a来使得数据易于存储/传输。
在本发明更机械化的实施例中，控制加湿的空气进入到主流呼吸空气的简单阀可以通过机械连接物控制。例如，如图4所示，被绘制的旋转凸轮42通过机械连接物48控制阀46，从而产生经过导管49（其可以是在图1中的导管34）的加湿的气体的阶段输送。所述凸轮侧面图可以是凸轮凸角的顶峰能转变为最大的阀开口并且达到最大的加湿级别。凸轮42能被设计成在一个治疗过程中旋转一个回转。该凸轮凸角的形状决定输送曲线。双金属弹簧也可以被增加以更改提升(lift)（通常随着温度的降低减少提升来减少湿度），因此形成机械温度补偿的类型。
对于上述实施例，进一步地，使用者能够机械的调整曲线。例如，围绕在凸轮凸角周边的多个可选择销可以在任何过程通过抬高阀的程度被推入或拉出。
在另一个实施例中，本发明也可以结合一开关或者传感器设备，其切断需要中断的治疗过程的加湿器。例如，一OSA患者可以在夜间起床去洗手间。该特征被设计以进一步减少水的消耗并且也阻止在输气管中的冷凝，尤其是在流量生成器已经停止的情况下（ResMed的智能停止TM特征）。而且也阻止当患者回到床上时在冷凝状态的呼吸，这增进了患者的舒适。
本发明的另一个实施例包括一面罩“雨洗效应”传感器50（图1），其不像现有技术那样需要使用湿度传感器。例如，一与控制器26结合的红外发射器和检波器放置在面罩界面底部或者位于冷凝可能成水珠或一滩水的地方。并排的发射器/检波器前的面罩框架壁对红外线是透明的。在正常条件下，检波器看不到任何红外线。如果大量的微滴在发射器/检波器前出现（冷凝），那么光被反射回检波器并表示冷凝。设备也可以使用另一种可见类型或不可见光发射器/检波器混合的类型。
上述应用到本发明的特征可以适应“雨洗效应”减少湿度或加热，或相反可以更改前述的湿度输送曲线以增进患者的舒适。同样通过识别“雨洗效应”，可以为设备控制提供智能，周围的温度降低或者输送空气的加热太低而不能携带当前级别的湿气。
依照本发明的实施例，可以实现一个或多个下列优点：
●加湿器更小、更容易储存或携带。
●使用者能修改（或绘制曲线）或设置设备以适合他们的环境、需求或对舒适的期望。
●曲线加湿器可以跨过在低效的“忽略”（无加热）加湿器和治疗大部分干燥气道疾病的完全特征加热的加湿器之间的差距。
●因为患者可以调整了他们的设备到高的设置，所以潜在地很少抱怨“雨洗效应”或者冷凝，只发现冷却室引起增加的冷凝。
●能控制、修改和调整他们患者的治疗。
●通过当不需要湿度输送时最小化湿度输送来减少水的使用和所需要的贮水容积，从而减小设备尺寸。
●减少OSA市场上设计者在尺寸上限制，所述市场倾向于利用更少的设计以满足期望的舒适。
●流量生成器已经在尺寸上减少，然而加湿器如果不大于那么就与下一代流量生成器的尺寸相等。这个概念让使用者感知到有更轻更容易运输的更紧凑的尺寸。
虽然结合当前认为最实用和优选的实施例描述了本发明，但是可以理解本发明并不局限于所公开的实施例，相反地，本发明意图覆盖在本发明的精神和范围内的各种修改和等同设置。例如，上述本发明的优选实施例可以适用于任何无论是治疗OSA或者用于任何气体呼吸系统的加湿设备。

Claims (33)

1.一种加湿器，其配置为联接到送风机上，所述送风机适于提供用于向患者提供持续正压气道通气治疗的加压可吸入气体的供应，所述加湿器包括：
槽区，其适于容纳一定体积的水；
加热元件，加热所述一定体积的水；
温度传感器，感测周围温度；
计时器件，监测时间并且为治疗过程的至少一部分提供时间；以及
控制器，
其中所述控制器配置为控制所述加热元件以提供治疗过程中的湿度曲线；
其中所述湿度曲线被判定为感测到的周围温度和时间的函数以在整个治疗过程中保持所述一定体积的水的有效使用。
2.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述湿度曲线包括使加热元件在治疗过程期间在接通和切断之间循环预定时间段。
3.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述湿度曲线包括在治疗过程开始时延迟打开所述加热元件达预定时间段。
4.根据权利要求3所述的加湿器，其中所述预定时间段为一个小时。
5.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述湿度曲线减小治疗过程期间的湿度级别并且初始湿度级别基于周围温度和计时器件而确定。
6.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述周围温度在多个治疗过程中被感测以确定所述湿度曲线。
7.根据权利要求1所述的加湿器，其中由来自一个或多个之前的治疗过程的感测到的周围温度来确定所述湿度曲线。
8.根据权利要求1所述的加湿器，其中响应于当前治疗过程的感测到的周围温度和计时器件改变所述湿度曲线。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加湿器，其中所述计时器件监测和记录整个治疗过程中的时间。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的加湿器，其中所述计时器件在每个治疗过程开始时从预定的时间值倒数。
11.根据权利要求10所述的加湿器，其中所述预定时间值为治疗过程的平均时间长度。
12.根据权利要求11所述的加湿器，其中所述治疗过程的平均时间长度由多个之前的治疗过程确定。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的加湿器，其中所述湿度曲线被确定为防止在治疗过程期间所述槽区使用等于和/或多于所述一定体积的水。
14.一种向患者提供持续正压气道通气治疗的装置，包括：
送风机，适于提供加压可吸入气体的供应；
患者界面，配置为向患者输送加压可吸入气体的供应；
在所述送风机和所述患者界面之间的输气导管；以及
加湿器单元，
其中所述加湿器单元包括槽区和与所述送风机连通的至少一个导管，所述加湿器单元配置为根据湿度曲线给加压可吸入气体提供湿度，并且
所述湿度曲线包括使得湿度在治疗过程中改变的设定。
15.根据权利要求14所述的装置，进一步包括控制面板以允许从菜单中选择湿度曲线。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述菜单包括正弦波湿度曲线、方形波湿度曲线以及其结合中的至少一种。
17.根据权利要求14所述的装置，其中所述湿度曲线配置为响应于周围环境条件的变化而改变湿度。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述周围环境条件包括温度和湿度中的至少一个。
19.根据权利要求14至18中的任一项所述的装置，其中所述湿度曲线配置为在治疗过程期间在接通和切断所述加湿器单元之间循环。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述接通和切断循环配置为在整个治疗过程中规则地发生。
21.根据权利要求19所述的装置，其中所述接通和切断循环配置为在整个治疗过程中不规则地发生。
22.根据权利要求19所述的装置，其中所述切断循环为当提供的湿度级别相对于在所述接通循环中提供的湿度级别减小时的时间段。
23.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中所述湿度曲线配置为在治疗过程开始时将湿度的供应延迟预定时间段。
24.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中所述湿度曲线配置为在整个治疗过程中随时间而减小提供的湿度级别。
25.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中所述湿度曲线配置为仅仅在治疗过程的预定时间段提供湿度。
26.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中所述加湿器单元包括两个与送风机连通的导管，一个导管适于向加湿器单元供应加压可吸入气体，并且另一个导管适于将湿润的加压可吸入气体供应回送风机以输送到输气导管。
27.根据权利要求26所述的装置，其中所述送风机进一步包括使加压可吸入气体的路径改变方向到加湿器单元的旁通器件的变向器件。
28.根据权利要求27所述的装置，其中所述变向器件包括一对阀来关闭所述加湿器单元的两个导管以防止加压可吸入气体进入所述加湿器单元。
29.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中所述患者界面进一步包括配置为检测冷凝的传感器。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述传感器包括红外发射器和/或检波器。
31.根据权利要求29所述的装置，其中所述湿度曲线配置为响应于由传感器感测到的冷凝级别而调整可吸入气体的温度。
32.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中所述槽区具有在20ml至400ml范围内的容量。
33.根据权利要求32所述的装置，其中所述槽区具有在50ml至200ml范围内的容量。
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