CN104023776B - 加湿气体输送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将加湿气体输送至使用者或患者的方法，例如使用在但不限于，机械通气的呼吸气体通气支持、持续正压通气呼吸和双向正压通气呼吸期间；本发明包括以下步骤：加热来自加湿气体贮存器的加湿气体；将加热的加湿气体传送到患者；接收来自患者的呼出气体；加热呼出气体；以及将加热的呼出气体传送到气体出口；其中加湿气体和呼出气体被加热到不同的温度。本发明还公开了一种加湿气体输送系统，其通过在机械通气、持续正压通气呼吸、双向正压通气呼吸或其它模式的提供给使用者或患者的呼吸支持期间将加湿气体输送至用户或患者发现了其作为呼吸气体加湿系统的呼吸回路的实用性。

Description

加湿气体输送系统
技术领域
本发明涉及一种用于将加湿气体输送至使用者或患者的方法，在例如但不限于，机械通气的呼吸气体通气支持、持续正压通气呼吸和双向正压通气呼吸期间。本发明还涉及一种通过在例如但不限于机械通气的呼吸气体通气支持、持续正压通气呼吸、双向正压通气呼吸或其它模式的提供到使用者或患者的呼吸支持期间将加湿气体输送至使用者或患者用于结合在呼吸气体加湿系统的呼吸回路中的加湿气体输送系统。
发明背景
呼吸气体加湿是一种为使用者或患者加热和加湿呼吸气体的方法，特别是可能在延长的时间段内需要呼吸气体通气支持的待被使用者或患者吸入的呼吸气体的加热和加湿。当使用者或患者的自然气道通道绕道或否则通过某种方式受限为被用于将安全通气路径提供到患者肺部中和从患者肺部提供安全通气路径的设备所必需以进行呼吸气体通气支持时，呼吸气体加湿是必需的，以补偿热量和水分的损耗。呼吸气体加湿可以减少或避免临床并发症，如肺部感染、肺组织的物理损伤和/或肺功能的衰弱。
通常，存在两种已知的呼吸气体加湿方法，即，主动呼吸气体加湿和被动呼吸气体加湿。
主动呼吸气体加湿通常使用气体和水运输导管以及/或者气体和水蒸汽输送导管，所述主动呼吸气体加湿设置有气体加热装置并被连接到水至蒸汽至发生装置，例如加湿器控制单元和含有用于蒸发的水的水容器。现有技术的水容器通常称为增湿腔，并且现有技术的这种吸气和呼气导管在某些条件下已知将导致蒸发的水的无意冷凝；由此凝结水无意地累积在吸气导管和/或呼气导管。凝结水的非故意聚集给患者呼吸带来了风险，由于至患者的肺的气体通道的潜在阻塞和/或来自患者的肺的气体通道的潜在阻塞以及/或者吸入呼吸气体的潜在阻塞。
被动呼吸气体加湿不用任何外部能源或外部的供水系统而进行，并且是独立于所述任何外部能源或外部供水系统的。通常，被动呼吸气体加湿器可以通过从来自使用者或患者的呼出气体回收热量和水分来充当热量和湿气交换器（HME），并为待被所述使用者或患者吸入的气体提供热量和水分。
本发明涉及一种加湿气体输送系统给主动呼吸气体加湿使用，并且保证了使用者或患者装备有调节呼吸气体。在主动加湿方法中，水分和热量输入到呼吸气体先于使用者或患者的吸入。主动呼吸气体加湿器的性能数据和安全相关的要求由标准ISO8185进行规定。根据这一标准，吸入呼吸气体的最小水含量约为33毫克每升的气流量而用于吸入的最大呼吸气体温度约为42℃。
为了输送气体（例如加湿呼吸气体）到使用者或患者，通常具有约1米到约2米长度且具有在约0.4至约2毫米的范围内的壁厚的挠性管路被用于将气体从气体供应装置输送到使用者或患者（吸气导管），以及将气体从使用者或患者（呼气导管）输送到出口（或在使用机械呼吸机或其它气流量产生或接收装置的情况下将其输送回到气体供给）。
将加湿呼吸气体的含水量升高，这是通过在呼吸气体中人为地增加水蒸汽的量而达到的。优选地，呼吸气体在被患者或使用者吸入时其相对湿度是100%。呼吸气体中的水蒸汽的量的人工增加是通过使用加湿器–一种设备而实现的，所述加湿器–一种设备的使用用水蒸气丰富了呼吸气体，例如，其中通过在储水器存在的情况下引导呼吸气体（来自气体供应）的流动。加热所述储水器以促进水份蒸发以及水蒸汽的产生，其中水蒸汽被呼吸气体的流动从贮存器中水的表面运输到吸气导管。
然而，由高相对湿度（例如100%或更高）的加湿气体所运输的水蒸气更有可能冷凝并积聚在吸气导管的内壁处——被称为“雨洗效应（rain out）”的过程。因此，必须定期排出吸气线路，以除去所累积的液体以绕过到达使用者或患者的肺的所累积的液体。
类似地，呼气导管，其将气体输送到出口，将传送来自使用者或患者的肺的高（例如大于100%）相对湿度的加湿气体，并且由呼出气体所运输的水蒸气很可能冷凝并积聚在呼气回路的情况下，需要定期排放，特别是在呼气导管被连接到机械呼吸机或者其它气流量产生或接收装置的情况下。
现有技术教导了吸气和呼气导管结合加热元件以加热呼吸气体并同时将管壁加热到适当的温度，并且以在吸气导管和呼气导管两者的整个长度上维持恒定的温度，以便降低冷凝。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于将加湿气体输送至患者的方法，所述方法包括以下步骤：
（a）加热来自加湿气体贮存器的加湿气体；
（b）将加热的加湿气体传送到患者；
（c）接收来自患者的呼出气体；
（d）加热所述呼出气体；并
（e）将所述加热的呼出气体传送到气体出口；
其中所述加湿气体和呼出气体被加热到不同的温度。
可选地，该方法包括下列步骤：（a）将加湿气体加热；（b）将加热的加湿气体传送到患者；（c）加热来自患者的呼出气体；以及（d）传送来自患者的加热呼出气体；其中所述加湿气体和所述呼出气体被加热到不同的温度。
根据本发明的第二方面，提供了一种加湿气体输送系统，所述系统包括：
（a）用于将来自加湿气体贮存器的加湿气体转移到患者的吸气导管；
（b）用于加热所述吸气导管的装备；
（c）用于将来自患者的呼出气体传送到气体出口的呼气导管；以及
（d）用于加热呼气导管的加热装置；
其中各个加热装置被各自设置以将加湿气体与呼出气体加热到不同的温度。
可选地，所述系统包括：（a）用于将湿化气体传输至患者的具有近端和远端的吸气导管；（b）用于加热吸气导管的装置；（c）用于传送来自患者的呼出气体的具有近端和远端的呼气导管；以及（d）用于加热呼气导管的加热装置；其中各个加热装置被各自设置，得以将加湿气体与呼出气体加热到不同的温度。
在特定实施例中，吸气导管可以包括管，可选地为挠性管，用于运输用于吸入的气体，可选地来自加湿气体贮存器运输到患者。在一个具体实施例中，呼气导管可以包括用于将来自患者的呼出气体输送到气体出口的挠性管。吸气导管具有近端和远端。另外，呼气导管具有近端和远端。在使用时每个近端是位于患者处或邻近患者的端部。在使用时每个远端是位于气体出口或邻近气体出口的端部。
可选地，提供了在使用时位于吸气导管的近端处或邻近吸气导管的近端的导管连接；并且，提供了在使用时呼气导管的近端处或邻近呼气导管的近端的导管连接。可选地，导管连接，在使用时，与吸气导管和呼气导管中的每个流体连通。可选地，导管连接，在使用时，与输送设备流体连通，诸如面罩或鼻罩。可选地或者另外地，所述输送设备，诸如面罩或鼻罩，在使用时，与患者的肺部流体连通，例如，在使用时，被安装到患者的面部或被安装到气管套管，可选地被定位在患者的口腔或鼻孔。进一步可选地，所述输送装备，在使用时，被安装到定位在患者的气管切开人造口中的气管切开插管。可选地，导管连接和/或输送设备可以是适于允许穿过其中的气体（可选地为加湿气体）的双向和/或单向通过。进一步可选地，导管连接和/或输送设备可以是适于允许气体（可选地为加湿气体）的双向和/或单向通道，位于患者的气管–支气管分叉处和加湿气体输送系统的吸入导管和/或呼气导管中的每个之间。更进一步可选地，导管连接和/或输送设备可以是适于允许穿过其中的气体（可选地为加湿气体）的双向和/或单向通过，使得可以建立加湿气体输送回路，可选地为封闭的加湿气体输送回路。可选地，加湿气体输送回路，可选地为封闭的加湿气体输送回路，传送用于吸入的加湿气体和用于呼出的加湿气体。
可选地，呼出气体被加热到约34℃和约44℃之间。进一步可选地，呼出气体被加热到至少38℃。仍然进一步可选地，呼出气体被加热到至少42℃。优选地，呼出气体被加热至约44℃。可选地，呼出气体被加热至任何合适的温度，从而使得所呼出气体在呼气导管的远端处或邻近呼气导管的远端，在气体出口或邻近气体出口被加热至约44℃。可选地，呼出气体被加热到从约34℃（在呼气导管的近端处或邻近呼气导管的近端）至约44℃（在呼气导管的远端处或邻近呼气导管的远端）的温度。进一步可选地，呼出气体在气体出口处或邻近气体出口（在呼气导管的近端处或邻近呼气导管的近端）接收其时被加热至约34℃。可选地或此外，呼出气体在患者处或邻近患者（在呼气导管的远端处或邻近呼气导管的远端）接收其时被加热至约44℃。可选地，呼出气体在气体出口处或邻近气体出口（在呼气导管的近端处或邻近呼气导管的近端）接收其时被加热至约34℃，并且呼出气体在气体出口处或邻近气体出口（在呼气导管的远端处或邻近呼气导管的远端）接收其时被加热至约44℃。可以在患者处或邻近患者接收呼出气体时从约34℃顺序地（以均匀或非均匀的增量）加热呼出气体并且在气体出口处或邻近气体出口接收其时加热至约为44℃的温度。可选地，呼出气体被加热到一个温度，使得呼出气体的相对湿度小于90%，可选地低于80%，进一步可选地小于70%，更进一步可选地小于60%，更进一步可选地小于55%；可选地在气体出口处或邻近气体出口（在呼气导管或邻近呼气导管的远端）接收其时。
所谓“相对湿度”是指气体和水蒸气的混合物中的水量的量度，可选地在给定气体温度和大气压力下，可选地在恒定的大气压力下，可选地表示为在给定气体温度和大气压力下气体内水蒸汽的最大量的百分比。对于本说明书而言，术语“相对湿度”意在表示在来自加湿气体贮存器和水蒸汽的混合物中的水蒸气的量的量度；和/或可选地表示为百分比，可选地在恒定的大气压力下，在来自患者的气体的混合物中的水蒸汽的量的量度。对于本说明书而言，大气压力理解为是约980至1040毫巴。所谓“环境条件”是指在约40和约65%之间的相对湿度下同时具有小于约5厘米每秒的环境气流量速度的约21℃的环境温度。
可选地，加热的加湿气体以约30至约50毫克每升被传送到患者，可选地约为33至约46毫克每升，优选地为约43至约45毫克每升，更优选地为约44毫克每升；可选地在患者处或邻近患者（在吸气导管的近端处或邻近吸气导管的近端）接收其时。
所谓“患者”指的是加湿气体被来自加湿气体贮存器传递到的任何使用者。可选地，加湿气体被来自加湿气体贮存器传递到患者的气道通道，可选择地被传递到肺部气管–支气管分叉处，进一步可选地，患者的肺的峰板。
可选地，加热的呼出气体以小于约55毫克每升被传送到气体出口，可选地小于50毫克每升，优选地为约44毫克每升；可选地在气体出口处或邻近气体出口（在呼气导管的远端处或邻近呼气导管的远端）接收其时。
可选地或此外，来自加湿气体贮存器的加湿气体被加热到约28℃和约40℃之间。进一步可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体被加热到约32℃。更进一步可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体被加热到约36℃。优选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体从被加热到约37℃。可选地，在来自加湿气体贮存器的加湿气体被加热至约34℃至约40℃之间时，呼出气体被加热到大于来自加湿气体贮存器的加湿气体的温度约3℃。可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体当在气体贮存器处或邻近气体贮存器（在相邻吸气导管的远端处或邻近吸气导管的远端）被加热到约37℃。可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体被加热到从约28℃至约40℃的温度。进一步可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体当在气体贮存器处或邻近气体贮存器（在吸气导管的远端处或邻近吸气导管的远端）接收其时被加热到约37℃。可选地或此外，来自加湿气体贮存器的加湿气体在患者处或邻近患者（在吸气导管的近端或邻近吸气导管的近端）接收其时被加热到约40℃。可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体在气体接贮存器处或邻近气体接贮存器（在吸气导管的远端处或邻近吸气导管的远端）接收其时被加热到约37℃，并且来自加湿气体贮存器的加湿气体在患者处或邻近患者（在吸气导管的近端或邻近吸气导管的近端）接收其时被加热到温度至约40℃。可以在气体贮存器处或邻近气体贮存器接收呼出气体时从约37℃顺序地（以均匀或非均匀的增量）加热呼出气体并且当在患者处或邻近患者接收其时加热至约为40℃的温度。可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体被加热到一个温度，使得来自加湿气体贮存器的加湿气体的相对湿度至少为50%，可选地至少为60%，进一步可选地至少为70%，更进一步可选地至少为80%，更进一步、可选地至少为90%；可选地在患者处或邻近患者（在吸气导管的近端处或邻近吸气导管的近端）接收其时。
可选地，吸气导管是导热的。进一步可选地，吸气导管由导热材料形成。可选地，吸气导管外表面（其可选地与环境条件相接触并以约18次呼吸每分钟处于例如约500毫升潮气量的机械通气的流动模式下）的温度为约33℃至约40℃，可选地为约34℃至约37℃；可选地在吸气导管的远端的吸气导管的总长度的约5%至约10%的位置处测量温度时。
可选地，呼气导管是导热的。进一步可选地，吸气导管由导热材料形成。可选地，吸气导管外表面（其可选地与环境条件相接触并以约18次呼吸每分钟处于例如约500毫升潮气量的机械通气的流动模式下）的温度为约38℃至约44℃，可选地为约42℃至约44℃；可选地在吸气导管的远端的吸气导管的总长度的约5%至约10%的位置处测量温度时。
可选地，使用导电电阻器加热来自加湿气体贮存器的加湿气体。可选地或此外，使用导电电阻器加热来自患者的呼出气体。可选地，电阻器具有约0.1×10-3欧姆伽米（0.1milliohmmetres）至约25.0×10-3欧姆伽米（25.0milliohmmetres）的电阻率，可选地在约20℃下。
可选地，被电阻器消耗的功率为约18至约42瓦。可选地，使用导电电阻器加热来自加湿气体贮存器的加湿气体，其中被电阻器消耗的功率为约18至约34瓦，可选地为约20至约30瓦，进一步可选地从约22至约28瓦。可选地或此外，使用导电电阻器加热来自患者的呼出气体，其中被电阻器消耗的功率从约28至约42瓦，可选地从约30瓦至约40瓦，更可选地从约32至约38瓦。
可选地，电阻器具有不超过25欧姆的电阻率，可选地在约20℃下。可选地，使用具有约13至约20欧姆的电阻的导电电阻器加热来自加湿气体贮存器的加湿气体，可选地为约15至约17欧姆，优选地为约为16欧姆，可选地在约20℃下。可选地，使用具有约为10至16欧姆电阻的导电电阻器加热呼出气体，可选地为约11至约14欧姆，优选地为约12欧姆，可选地在约20℃下。
可选地，电流以连续或半连续方式被供给到所述或每个电阻器。
可选地，在加湿气体温度低于第一温度时将电流供应到所述或每个电阻器。进一步可选地，在加湿气体高于第二温度时不将电流供应到电阻。更进一步可选地，在加湿气体低于第一温度时将电流供应到电阻器；并且在加湿气体高于第二温度时不将电流供应到电阻器；其中，第一和第二温度是相同的温度或不同的温度。可选地，使用导电电阻器加热来自加湿气体贮存器的加湿气体，其中在加湿气体低于约为28℃的第一温度时将电流供应到电阻器，可选地为约31℃，进一步优选地为约34℃，优选地为约37℃；可选地在患者处或邻近患者（在吸气导管的近端处或邻近吸气导管的近端）接收其时。可选地，来自加湿气体贮存器的加湿气体被加热，其中不将电流供应到加湿气体时的电阻高于第二温度约为40℃，可选地约42℃，进一步可选地约44℃；可选地在患者处或邻近患者（在吸气导管的近端处或邻近吸气导管的近端）接收其时。可选地或此外，使用导电电阻加热来自加湿气体贮存器的加湿气体，其中在加湿气体贮存器处或邻近加湿气体贮存器（在吸气导管的远端或邻近吸气导管的远端）测量时加湿气体的温度与在患者处或邻近患者（在吸气导管的近端或邻近吸气导管的近端）测量时加湿气体的温度上的差异大于3℃。可选地，使用导电电阻加热来自患者的呼出气体，其中在将电流供应到吸气导管中的电阻器时将电流供应到电阻器。可选地，使用导电电阻加热呼出气体；其中在不将电流供应到吸气导管中的电阻器时不将电流供应到电阻器。
可选地，吸气导管被设置成允许加热的湿气的通道从其中穿过。进一步可选地，吸气导管包括中空圆筒形管。更进一步可选地，吸气导管包括具有开口的近端和远端的中空圆筒形管。
进一步可选地，吸气导管的内表面包括沿导管内部的长度的全部或任何部分的光滑表面。进一步可选地或此外，吸气导管的内径为约10至约32毫米，可选地约15至约26毫米，进一步可选地为约20至24毫米，优选地为约20至约22毫米。进一步可选地，呼气导管的内表面包括沿导管内部的长度的全部或任何部分的光滑表面。进一步可选地或此外，呼气导管的内径为约10至约32毫米，可选地约15至约26毫米，进一步可选地为约20至24毫米，优选地为约20至约22毫米。
可选地，吸气导管包括圆周凹部，可选地为沿吸气导管的至少一部分的多个重复的圆周凹部。进一步可选地，吸气导管包括圆周凹部，可选地为沿吸气导管的内表面的至少一部分的多个重复的圆周凹部。可选地或另外，呼气导管包括圆周凹部，可选地为沿呼气导管的至少一部分的重复的多个圆周凹部。进一步可选地，呼气导管包括圆周凹部，可选地为沿呼气导管的内表面的至少一部分的多个重复的圆周凹部。
可选地，吸气导管被设置成接收电阻器。进一步可选地，吸气导管被设置成接收电阻器在其腔内。可选地或另外，呼气导管配置成接收电阻器。进一步可选地，呼气导管配置成接收电阻器在其腔内。可选地，吸气导管包括装置以固定电阻器到其。进一步可选地，吸气导管还包括装置以固定电阻器于其腔内。可选地或此外，呼气导管还包括装置以固定电阻器到其。进一步可选地，吸气导管还包括装置以固定电阻器于其腔内。
可选地，电阻器是导线。可选地，所述导线具有恒定的截面尺寸。可选地，导线具有约1.5至约3.0欧姆每米长度的电阻，可选地为约1.75至约2.5欧姆每米长度，优选地为2.0欧姆每米长度。可选地，导线至少部分地由非导电的聚合物材料包裹。可选地，聚合物材料选自聚烯烃和聚酰胺。进一步可选地，聚合物材料选自聚丙烯和尼龙。可选地，非导电的聚合物材料的厚度为约0.2至约2毫米，优选地为约0.4至约1毫米。
可选地，电阻器是由金属或合金形成；尽管本领域的技术人员可以选择任何具有所需的电阻率的合适的材料。可选地，电阻器是由选自铝、黄铜、碳（可选地无定形碳）、铜镍合金、铜、铁、锰铜、钼、镍铬合金、镍、铂、不锈钢、钢、钨和锌的金属或合金形成。
可选地，在使用时，电阻器，可选地为导线，被定位在吸气导管内。进一步可选地，在使用时，电阻器，可选地为导线，导线被定位在吸气导管的管腔内。可选地，在管腔内所述导线至少有一部分呈圆周状延伸，可选地，或此外，至少部分的导线被布置成跨过吸气导管内腔延伸；并且圆周状的一部分嵌入管腔的横向横截面。优选地，至少部分的导线被布置成在至少一部分内腔内圆周地延伸并且至少部分的导线被布置成跨过吸气导管的内腔延伸；可选地跨过吸气导管的内腔的横向横截面。可选地，所述导线是由一系列的至少两片段形成；其中每片段至少有一部分呈圆周状延伸，并且圆周状的一部分嵌入管腔的横向横截面。
可选地，在使用时，电阻器，可选地为导线，被定位在呼气导管内。进一步可选地，在使用时，电阻器，可选地为导线，被定位在呼气导管的内腔内。可选地，至少部分的导线被布置成在呼气导管的至少一部分的内腔内圆周地延伸。可选地，或此外，至少部分的导线被布置成跨过呼气导管内腔延伸；可选地跨过呼气导管内腔的横向横截面。优选地，至少部分的导线被布置成在至少一部分的内腔内圆周地延伸并且至少部分的导线被布置成跨过吸气导管的内腔延伸；可选地跨过呼气导管的内腔的横向横截面。可选地，导线由一系列的至少两个片段构成，其中每个片段，至少部分的导线被布置成在至少一部分的内腔内圆周地延伸并且至少部分的导线被布置成跨过呼气导管的内腔延伸；可选地跨过呼气导管的内腔的横向横截面。
可选地，每一片段呈蜿蜒形状。进一步可选地，每个片段成型为字母“S”的形式。可选地，所述每一片段含有第一部分、中间部分和第二部分以及一个连接器，所述第一部分、中间部分、第二部分和连接器分别含有远端和近端。可选地，所述第一部分为曲线形状；所述中间部是直线形状；所述第二部分是曲线形状；并且所述连接器是直线形状。可选地，所述第一部分是曲线形状，所述第一部分近端连接所述中间部分远端，所述中间部分是直线形状；并且所述中间部分的近端连接所述第二部分远端，所述第二部分是曲线形状；所述连接器是直线形状、并且延伸在所述导线第一片段第一部分的所述远端和所述导线相邻片段第二部分的所述近端之间。
可选地，所述每一片段的形状变化是沿所述导电电阻器纵向轴线的形状变化。可选地，所述导线的第一片段的第一部分的所述远端和所述导线的相邻片段第二部分的所述近端置于所述导电电阻器所述纵向轴线两侧。可选地，所述导线是由沿所述导电电阻器纵向轴线相邻设置的一系列片段的至少两片段形成。
可选地，吸气导管包括至少一个所述导电电阻器。进一步可选地，吸气导管包括多于一根导线。可选地，吸气导管包括多于一根导线，其中每根导线关于吸气导管的纵向轴线同轴地设位。可选地，吸气导管包括多于一根导线，其中每根导线被同轴地设置，并且关于吸气导管的纵轴，相对于另一根导线交错着。可选地，吸气导管包括多于一根导线，其中每根导线的片段被同轴地设置，并且关于吸气导管的纵向轴线相对于另一根导线的片段交错着。
可选地，每个片段关于呼气导管的纵向轴线发生变形。可选地为导线的第一片段的第一部分的远端和导线的邻近片段的第二部分的近端相对于呼气导管被间隔开。可选地，导线由关于呼气导管的纵向轴线的一系列的至少两个片段被临接布置。
可选地，呼气导管包括多于一个电阻器。进一步可选地，呼气导管包括多于一根导线。可选地，呼气导管包括多于一根导线，其中每根导线关于呼气导管的纵向轴线同轴地设置。可选地，呼气导管包括多于一根导线，其中每根导线被同轴地设置，并且关于呼气导管的纵轴相对于另一根导线交错着。可选地，呼气导管包括多于一根导线，其中每根导线的片段被同轴地设置，并且关于呼气导管的纵向轴线相对于另一根导线的片段交错着。
可选地，加湿气体贮存器为增湿腔。可选地，所述增湿腔具有至少一个进气口和至少一个排气口。可选地，在使用时，进气口与气体供应流体连通，例如，在机械呼吸机或者其它气流量产生或接收装置的情况下。可选地，在使用时，出口与吸气导管流体连通；可选地连接到吸气导管的远端。可选地，至少部分的增湿腔是足够透明的以允许穿过其中的可见光通过。可选地，增湿腔包括贮存器，其适于容纳和保持流体，可选地为水，其量为约10至约200立方厘米，可选地为约20至约180立方厘米，优选地为约100至160立方厘米。可选地或者另外地，贮存器被定型和定尺寸成适合接纳和保留流体，可选地为水；使得流体占据约5至约50毫米的贮存器的内部高度的深度。
可选地，该方法进一步包括以下步骤：调节来自加湿气体贮存器的加湿气体的相对湿度。可选地，增湿腔包括装置以调节其中的气体的相对湿度。可选地，增湿腔包括装置以调节在增湿腔内所接收的流体的量，可选地为水。进一步可选地，调节装置包括阀门，可选地为浮力阀门。更进一步可选地，阀门，可选地为浮力阀门，适合于终止在增湿腔内所容纳的水。更进一步可选地，浮力阀门包括弹性的（可选地为橡胶的）表面；其中，在使用时，形成针对在增湿腔所收纳的流体（可选地为水）的密封。
可选地，增湿腔具有约6000至10000平方毫米的内部横截面积。进一步可选地，在使用时，横截面积的约7000至9000平方毫米由流体（可选地为水）占据。
可选地，调节装置适于允许穿过其中的水蒸汽通过。可选地，在使用时，调节装置被设置在增湿腔内的流体（可选地为水）的表面。可选地，调节装置是有浮力的。可选地，在使用时，调节装置阻塞增湿腔的内部横截面积的约30至约80%。可选地，在使用时，调节装置阻塞约1000平方毫米至7000平方毫米的增湿腔的内部横截面积的区域；可选地为约2000平方毫米到约6000平方毫米；优选地为约3000平方毫米至约4000平方毫米。可选地，调节装置适于在增湿腔内往复地移动。进一步可选地，调节装置适于在增湿腔内自由地往复移动。可选地，在使用时，调节装置允许约30至50毫克每升的水的蒸发，可选地为约33至约46毫克每升，进一步优选地为约43至约45毫克每升，优选地约为44毫克每升；当加湿气体的温度约为37℃。
可选地，调节装置包括至少一个孔，可选地使得在增湿腔内的流体（可选地为水）的至少部分的表面暴露于穿过增湿腔的气体。可选地，调节装置在形式上基本上为平面的，并且包括至少一个孔。
所谓“平面的”指的是表面，可选地在使用中，调节装置的气体–可配合的表面在单个二维平面内延伸。调节装置可以基本上不含突出部或突起，其从表面延伸，可选地调节装置的在使用时的气体–可配合表面。
可选地，调节装置在形式上基本上为平面的，并包括六个孔。可选地，孔中至少一个在形状上为月状的。可选地，孔中的至少一个是月牙形的。可选地或此外，孔中的至少一个在形状上为圆形的。可选地或此外，孔中的至少一个在调节装置的外部边缘打开。可选地，调节装置通常在形状上为近于环形的。可选地，调节装置在形式上基本上为平面的，一般在形状上近于环形的，并且包括一个月状的孔和四个圆形孔。
可选地，调节装置是由不可渗透的聚合物树脂形成，可选地选自无定形聚合物和半结晶聚合物，可选地选自聚烯烃、聚酰胺、聚醚醚酮和硅氧烷。可替换地，调节装置是由可渗透材料形成，例如开孔或闭孔聚合物泡沫或发泡聚合物，可选地选自泡沫或发泡无定形聚合物和半结晶聚合物，可选地选自泡沫或发泡聚烯烃、泡沫或发泡聚酰胺、泡沫或发泡聚醚醚酮和泡沫或发泡硅树脂。可选地，调节装置具有约0.5至5毫米的厚度，可选地为约1至约3毫米。
可选地，气体出口是机械呼吸机。
附图说明
现在将参照附图和实例描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明的第一方面的加湿气体输送系统的透视图；
图2A是根据本发明的第二方面的第一实施例的吸气导管的横向横截面图；
图2B是图2A的吸气导管的纵向横截面图；
图2C是图2B的吸气导管的透视图；
图3A是根据本发明的第二方面的第二实施例的吸气导管的横向横截面图；
图3B是图3A的吸气导管的纵向横截面图；
图3C是图3B的吸气导管的透视图；
图4A是根据本发明的第二方面的第三实施例的吸气导管的横向横截面图；
图4B是图4A的吸气导管的纵向横截面图；
图4C是图4B的吸气导管的透视图；
图5A是图1的加湿气体输送系统的增湿腔的平面剖视图；
图5B是图5A的增湿腔的透视剖视图；
图5C是图5A的增湿腔的侧剖视图；
图6A是图5A的增湿腔的调节装置平面图；
图6B是图6A的调节装置的透视图；
图7是示出了根据本发明的加湿气体输送系统与现有技术的加湿气体输送系统之间的直接对比试验的曲线图；以及
图8是可选择的调节装置的视图，该视图不构成本发明的一部分。
具体实施方式
现在参考图1，其中示出了根据本发明的第一方面的加湿气体输送系统10的透视图。在优选的实施例中，加湿气体输送系统10包括用于将来自加湿气体贮存器14的加湿气体转移到患者（未示出）的吸气导管12；用于加热吸气导管12的装置；用于将来自患者的呼出气体（未显示）传送至气体出口18的呼气导管16；和用于加热呼气导管16的装置。加热装置各自被布置成将加湿气体和呼出气体加热到不同的温度。
吸气导管12可以包括用于将来自加湿气体贮存器14的用于吸入的气体运输到患者的挠性管。呼气导管16可以包括用于将来自患者的呼出气体输送到气体出口18的挠性管。
导管连接20可以被设置在吸气12和呼气16的导管中的每个的近端（相对于患者）终端处或邻近吸气12和呼气16的导管中的每个的近端（相对于患者）终端。导管连接20通常是Y形连接且设置有用于测量气体温度的探头入口（未示出），其在使用时是与吸气12和呼气导管16中每个流体连通的。因此，导管连接20可以将来自加湿气体贮存器14的用于吸入的气体经由吸气导管12输送到患者，并且接收待被传送到气体出口18的来自患者的呼出气体。导管连接20可以与输送设备（例如面罩或鼻罩）流体连通，其中输送设备（未示出）在使用时，与患者的肺流体连通。例如，输送设备可以是面罩，其可反向地安装到患者的面部；或传送装置可以是气管套管，其被定位在患者的口腔或鼻孔中。在另一个实施例中，输送设备可以是可以被安装到定位在患者的气管切开人造口的气管切开插管。可选地，导管连接20和/或输送设备适于允许气体（例如来自加湿气体贮存器14的加湿气体）的双向和/或单向通过；这样使得导管连接20和/或输送设备允许患者的气管支气管分支与加湿气体输送系统10的吸气12和/或呼气16导管中的每个之间的来自加湿气体贮存器14的加湿气体的双向和/或单向通过。在这样的实施例中，导管连接20与吸气12和呼气16的导管中的每个一起构成加湿气体输送回路，可选地为封闭的加湿气体输送回路，其将用于吸入的来自加湿气体贮存器14用于呼出的加湿气体传送到气体出口18。
在一个实施方法中，呼出导管16中的呼出气体被加热到从约34℃至约44℃的温度。在该方法中，呼出导管16中的呼出气体被加热到至少38℃，可选地为至少42℃，且优选地为约44℃。应理解的是，呼出导管16中的呼出气体可以被加热至任何合适的温度，使得呼出气体在气体出口18处或邻近气体出口18为在约44℃。在一个优选的实施例中，沿呼气导管16的长度顺序地加热呼气导管16中的呼出气体，其中温度沿呼气导管16的长度顺序地从约34℃增大到约44℃。例如，呼出气体在患者处或邻近患者接收其时可以被加热到约34℃，并在气体出口18处或邻近气体出口18接收其时被加热至高达约44℃的连续增加的温度。要理解的是，呼出气体被加热到温度，使得呼出气体的相对湿度小于90%，可选地低于80%，进一步可选地小于70%，更进一步可选地小于60%，更进一步可选地小于55%。将加热的呼出气体以小于约55毫克每升传送到气体出口18，可选地小于50毫克每升，优选地约44毫克每升，在一个优选的实施例中。呼气导管16的外表面（其通常与环境条件相接触并以约18次呼吸每分钟处于约500毫升潮气量的机械通气的流动模式下）的温度为约38℃至约44℃；在呼气导管的总长度的约5%至约10%的位置处测量温度时。在呼气导管16具有1米的总长度的情况下，呼出气体的温度在离气体出口18约5至10厘米的位置处优选地为约38℃至约44℃。
在优选的实施例中，加热的加湿气体被以约30至约50毫克每升从加湿气体贮存器14传送到患者，可选地为约33至约46毫克每升，优选地为约43至约45毫克每升，更优选地为44毫克每升。来自加湿气体贮存器14的加湿气体被加热至从约28℃至约40℃的温度。在一个优选的实施例中，吸气导管12中的加湿气体被加热到约32℃，可选地为约36℃，且优选地为约37℃。吸气导管12中的加湿气体当在气体贮存器14处或邻近气体贮存器14优选地被加热到约37℃。可选地，沿吸气导管12的长度将吸气导管12中的加湿气体加热到从约28℃至约40℃的顺序增加的温度。例如，加湿气体当在气体贮存器14处或邻近气体贮存器14接收其时可以被加热到约37℃，并且当在患者处或邻近患者接收其时可以被加热到约40℃。在优选的方法中，吸气导管12中的加湿气体当在气体容器14处或邻近气体容器14接收时被加热到约37℃，并且当在患者处或邻近患者接收其时被加热高达约40℃的沿吸气导管12的长度的顺序增加的温度。在优选的实施例中，吸气导管12中的加湿气体可以被加热到温度，使得来自加湿气体贮存器的加湿气体的相对湿度为至少50%、可选地为至少60%、进一步可选地至少70%，仍进一步可选地为至少80%，仍进一步可选地为至少90%。应该理解的是，吸气导管12的外表面（其通常与环境条件相接触并以约18次呼吸每分钟处于约500毫升潮气量的机械通气的流动模式下）的温度为约33℃至约40℃，当在吸气导管12的总长度的约5%至约10%的位置处测量温度时。在吸气导管12具有1米的总长度的情况下，加湿气体的温度在离加湿气体贮存器14的约5至10厘米的位置处优选地为约33℃至约38℃。
在优选的实施例中，在使用时，所述导电电阻器为导线，导线被定位在吸气导管的管腔内。在管腔内所述导线至少有一部分呈圆周状延伸，可选地，或此外，至少部分的导线被布置成跨过吸气导管内腔延伸；并且圆周状的一部分嵌入管腔的横向横截面。优选地，至少部分的导线被布置成在至少一部分内腔内圆周地延伸并且至少部分的导线被布置成跨过吸气导管的内腔延伸；可选地跨过吸气导管的内腔的横向横截面。可选地，所述导线是由一系列的至少两片段形成；其中每片段至少有一部分呈圆周状延伸，并且圆周状的一部分嵌入管腔的横向横截面。
可选地，每一片段呈蜿蜒形状。进一步可选地，每个片段成型为字母“S”的形式。可选地，所述每一片段含有第一部分、中间部分和第二部分以及一个连接器，所述第一部分、中间部分、第二部分和连接器分别含有远端和近端。可选地，所述第一部分为曲线形状；所述中间部是直线形状；所述第二部分是曲线形状；并且所述连接器是直线形状。可选地，所述第一部分是曲线形状，所述第一部分近端连接所述中间部分远端，所述中间部分是直线形状；并且所述中间部分的近端连接所述第二部分远端，所述第二部分是曲线形状；所述连接器是直线形状、并且延伸在所述导线第一片段第一部分的所述远端和所述导线相邻片段第二部分的所述近端之间。
可选地，所述每一片段的形状变化是沿所述导电电阻器纵向轴线的形状变化。可选地，所述导线的第一片段的第一部分的所述远端和所述导线的相邻片段第二部分的所述近端置于所述导电电阻器所述纵向轴线两侧。可选地，所述导线是由沿所述导电电阻器纵向轴线相邻设置的一系列片段的至少两片段形成。
所述导管包括至少一个所述的导电电阻器。
所述系统包括至少一个根据权利要求14所述的导管。
在优选的实施例中，使用导电电阻器22、22a加热吸气导管12中的加湿气体和呼气导管16中的呼出气体。电阻器22、22a可由具有在约20℃约0.1×10-3欧姆/米至约25.0×10-3欧姆/米的电阻率的材料形成。并且优选地，所述导线具有1.5至3.0欧姆/米的电阻率，或为1.75至约2.5欧姆/米的电阻率，或为2.0欧姆/米的电阻率。并且优选地使得被电阻器22、22a所消耗的功率为从约18至约42瓦。使用导电电阻器22加热吸气导管12中的加湿气体，其中被电阻器22所消耗的功率为从约18到约34瓦，可选地为约20至约30瓦，进一步可选地约22到约28瓦；并且使用导电电阻器22a加热呼气导管16中的呼出气体，其中被电阻器22a所消耗的功率为约28至约42瓦，可选地为约30到约40瓦，进一步可选地为约32至约38瓦。
电阻器22、22a可以具有约20℃不超过25欧姆的电阻。可以使用具有在约20℃约16欧姆的电阻的导电电阻器22加热吸气导管12中的加湿气体；并且可以使用具有在20℃约12欧姆的电阻的导电电阻器22a加热呼出导管16中的呼出气体。
可以以连续或半连续方式将电流供应到电阻器22、22a。在优选的实施例中，在增湿气体温度低于第一温度时将电流供应到电阻器22。在优选的实施例中，在增湿气体温度低于第一温度时将电流供应到电阻器22；并且在加湿气体高于第二温度时不将电流供应到电阻器22；其中，所述第一和第二温度是相同的或不同的温度。类似地，当呼出气体低于第一温度时可以将电流供应到电阻器22a；当呼出气体高于第二温度时不将电流供应到电阻器22a；其中，所述第一和第二温度是相同的或不同的温度。
使用导电电阻器22加热吸气导管12中的加湿气体，其中在加湿气体低于约为28℃（优选为37℃）的第一温度时将电流供应到电阻器22。使用导电电阻器22加热吸气导管12中的加湿气体，其中当加湿气体高于约40℃（优选为约44℃）的第二温度时不将电流供应到电阻器22。可选地或另外，使用导电电阻器22加热吸气导管12中的加湿气体，其中在加湿气体贮存器14处或邻近加湿气体贮存器14测量时加湿气体在温度上与在患者处或邻近患者测量时加湿气体的温度上的差异大于3℃时不将电流供应到电阻器22。
使用导电电阻22a加热呼气导管16中的呼出气体，其中当将电流供应到吸气导管12中的电阻器22时将电流供应到电阻器22a。
电阻（如导线22、22a）能够承载交流电流（例如来自市电电流的电源）；或直流电流（例如来自电池组或电池）。在优选的实施例中，导线22、22a能够承载高达3安培的交流电流或直流电流。尽管本领域的技术人员可以容易地选择任何合适的非导电的聚合物材料，但是导线22、22a至少部分地被非导电的聚合物材料（如聚烯烃和聚酰胺，例如聚丙烯或尼龙）包裹。非导电的聚合物材料的厚度为约0.2至约2毫米，优选地为约0.4到约1毫米。电阻器（如导线22、22a）可以由金属或合金形成；尽管本领域的技术人员可以选择任何合适的具有所需的电阻率的材料。在优选的实施例中，电阻22、22a（如导线22、22a）是由选自铝、黄铜、碳（可选地无定形碳）、铜镍合金、铜、铁、锰铜、钼、镍铬合金、镍、铂、不锈钢、钢、钨和锌的金属或合金形成的。
吸气导管12被布置成允许穿过其中的加热湿气通过，并且在优选的实施例中，吸气导管12包括具有开口端的中空圆柱形管。在优选的实施例中，吸气导管12的内径为约10至约32毫米，优选地为约20至约22毫米。吸气导管12可以包括圆周凹部24，可选地为沿至少一部分的吸气导管12的多个重复的圆周凹部。圆周凹部24可以沿吸气导管12的至少一部分的内表面延伸。吸气导管12可以被布置为接收其内腔内的电阻器22。在优选的实施例中，吸气导管12还包括装置以固定其内腔内的电阻器22。在特别优选的实施例中，电阻器22为具有大致恒定的横截面尺寸的导线。导线22可以具有约1.5至约3.0欧姆(优选2.0欧姆)每米长度的电阻。
参考图2，其中示出了根据本发明的第一实施例的吸气导管12的横向横截面图（2A）、纵向横截面图（2B）和透视图（2C）。在使用时，可以将电阻器22（例如导线22）定位在吸气导管12的腔内。至少部分的导线22可以被布置成在吸气导管12的至少一部分的内腔内圆周地延伸；并且至少部分的导线22可以被布置成在直径上延伸在吸气导管12的内腔。在优选的实施例中，导线22由一系列的至少两个片段26形成，其中每个片段26，至少部分的线22被布置成在至少一部分的内腔内圆周地延伸并且至少部分的导线被布置成在直径上延伸在吸气导管12的内腔。
类似地，在使用时，电阻22a（可选地为导线22a）被定位在呼气导管16的内腔内；其中至少部分的导线22a被布置成在直径上延伸在呼气导管16的内腔。导线22a可以由一系列的至少两个片段26形成，其中每个片段26，至少部分的导线22a被布置成在至少一部分的内腔内圆周地延伸并且至少部分的导线22a被布置成在直径上延伸在呼气导管16的内腔。
为了便于参考，将参照图2概括地描述定位在吸气导管12的内腔内的导线22；尽管该描述也参照定位在呼气导管16的腔内中的导线22a，它具有类似的特征。在优选的实施例中，每个片段26具有蛇形形式，例如每个片段26被定型成字母“S”的形式；并且具有第一端28、中间部分30、第二端32和连接器34。邻近第一端28的所述部分的导线片段在形式上基本上是曲线的；邻近中间部分30的所述部分的导线片段在形式上基本上是线性的；邻近第二端32的所述部分的导线片段在形式上基本上是曲线的；并且邻近连接器34的所述部分的导线片段在形式上基本上是线性的。在优选的实施例中，邻近第一端28的所述部分的导线片段在形式上基本上是曲线的；邻近第二端32的所述部分的导线片段在形式上基本上是曲线的；并且每个由邻近中间部分30的部分的导线片段连接，所述邻近中间部分30的部分的导线片段在形式上基本上是线性的。邻近连接器34的所述部分的导线片段在形式上基本上是线性的并且延伸在导线的第一片段26的第二端32和导线的邻近片段26的第一端28之间。连接器34可以通常以相反的方向被定向到每个片段26的中间部分30，如在图2A中大体示出的。
如在图2B和2C中可以看出，每个分段26关于吸气导管12的纵向轴线发生变形，使得每个片段26的第一端28和第二端32关于吸入导管12的纵向轴线被间隔开。在优选的实施例中，导线22由关于吸气导管12的纵向轴线相邻地被布置的一系列的至少两个片段26形成。
在可替换的实施例中，如图3和4中所示的，吸气导管12包括多于一个电阻器22，例如导线22。吸气导管12可包括多于一根导线22，其中每根导线22关于吸气导管12的纵向轴线同轴地设置，如图3所示的。吸气导管12可以包括多于一根导线22，其中每根导线22被同轴地设置，并且关于吸气导管12的纵向轴线相对于另一根导线22交错着。
在进一步可替换的实施例中，如图4所示的，吸气导管12可以包括多于一个电阻器22，例如导线22；其中每根导线22邻近另一根导线22或关于另一根导线22以并排的关系定位，并且关于吸气导管12的纵向轴线相对于其它导线22交错着。
现在参照图5，其中示出了加湿气体输送系统10的增湿腔36的平面剖视图（5A）、透视剖视图（5B）和侧透视图（5C）。增湿腔36包括加湿气体贮存器14，以及设置有用于测量气体温度的探针入口（未示出）的至少一个进气口38和至少一个出气口40。通常，进气口从气源，例如机械通风器42（见图1），接收流体，例如气体，并且将所述气体传送到加湿气体贮存器14。在加湿气体储水器14中加湿来自气体源（例如机械呼吸机42）的气体，且经由出气口40将加湿气体转移到吸气导管12。至少部分的增湿腔36可以是足够透明的以允许穿过其中的可见光线通过。加湿气体贮存器14适于容纳和保持流体，可选地为水，其量为约10至约200立方厘米，可选地为约20到约180立方厘米，优选地为约100至约160立方厘米；并且通常被定型并被定尺寸成成容纳和保持流体，可选地为水；使得流体占据约5至约50毫米的贮存器的内部高度的深度；尽管其形状和尺寸可以由本领域的技术人员来选择。
可选地，增湿腔包括装置46以调节在增湿腔36内所接收的流体（可选地为水）的量。流体调节装置46可以包括阀门，可选地为浮力阀门。阀门46可选地为浮力阀门46，适于终止容纳在增湿腔36中的水；并可以包括弹性的（可选地为橡胶的）表面；其可以形成针对收纳在增湿腔36内的流体（可选地为水）的密封。
增湿腔36，具体地为加湿气体贮存器14，通常具有约6000至约10000平方毫米的内部横截面积。在使用时，约7000至约9000平方毫米的横截面积被流体（可选地为水）占据。
在优选的实施例中，本发明的方法还包括调节加湿气体的相对湿度的步骤。增湿腔36可以包括装置44以调节其中的气体的相对湿度。图6A是增湿腔38的调节装置44的平面图。调节装置44适合于允许穿过其中的水蒸气通过；并且，在使用时，调节装置44被设置在增湿腔38内的流体（可选地为水）的表面上或在其表面处；具体地在加湿腔38的加湿气体贮存器14内的流体（可选地为水）的表面上或在其表面处。在优选的实施例中，调节装置是浮性的；并且，在使用时，调节装置44阻塞在加湿腔38的加湿气体贮存器14内的流体（可选地为水）的表面的约30至约80%的内部横截面积。在使用时，调节装置44阻塞在约1000平方毫米至7000平方毫米的加湿腔38的加湿气体贮存器14内的流体（可选地为水）的表面的内部横截面积；优选地为约3000平方毫米到约4000平方毫米。调节装置44适合于在增湿腔38内自由移动和往复移动，并且与加湿气体贮存器14中的流体（如水）的变化水平相适应。调节装置44优选地包括至少一个孔，使得增湿腔38内的流体（如水）的至少部分的表面暴露于通过增湿腔38的气体。在特别优选的实施例中，调节装置44在形式上基本上是平面的并包括六个孔。孔中的至少一个在形状上是月状的（月牙形的）；孔中的至少一个在调节装置44的外部边缘处打开，使得调节装置44在形状上大体呈近于环形的；并且孔中的四个为圆形孔。调节装置44可以由不渗透性的聚合物树脂形成，如例如聚烯烃、聚酰胺、聚醚醚酮和硅氧烷的无定形的和半结晶聚合物。或者，调节装置可以由可渗透性的材料形成，例如开孔或闭孔聚合物泡沫或发泡聚合物。调节装置44具有约0.5至约5毫米的厚度，优选地为约1至约3毫米。
有利的是，在本发明中，加湿气体输送系统10包括控制系统，其考虑到患者所需的加湿气体的水平，通过调节加湿气体的温度及调节加湿气体的相对湿度邻近加湿气体贮存器14并紧靠导管连接20达到辨别在其间的温度均。例如，使用口腔或鼻腔气管套管或气管造口管插管其气管的患者可能需要用于吸入的气体，其在基于在导管连接20处达到37℃的吸入加湿气体温度的一个温度。相反地，未被插管却反而安装有面罩的患者可能需要用于吸入的气体，其在基于在患者连接处获得34℃的吸入加湿气体温度。达到其间的气体温度的区分是操作者决定，通常基于患者的气道通道中的多少被绕过或否则以其它方式限制为使其成为用于提供安全通气路径到患者肺部或从患者肺部提供的安全通气路径以进行呼吸气体通气支持的设备的必需。
不受理论限制，认为通过流经加湿气体贮存器14的气体对增湿腔38的加湿气体贮存器14中的水的表面的扰动是加湿气体贮存器14中的水的总的表面面积上增加的原因。表面面积的这种增加是由流经加湿气体贮存器14的气体的体积和/或流速影响的。在物理外观上，对另外的平的表面的这种干扰为“波”的干扰。通常，由于气流量的气体体积和/或流速通过加湿气体贮存器14增大，暴露于这种气流量的水的总表面积增加；这会导致水蒸气的产生超过在经选择的温度中能够保持作为水蒸气的产生。这些事件不可避免地导致这种过多的水蒸汽的无意的冷凝。虽然临床治疗要求需要宽范围的气流量和气体流速，但是它们不需要这些气体满载超过在所选择的温度在所述气体中可承载的最大量。
还认为，对加湿气体贮存器14中的“自由空间”的可压缩体积的无意改变引起对水的表面的扰动。所谓“自由空间”是指未被水占据的加湿气体贮存器14的体积。借此以保持加湿气体贮存器14中的“自由空间”的恒定体积的方法是优选的，但在现有技术中没有教导所述方法。在现有技术中对凝聚水的无意聚集做出贡献的因子是在加湿气体贮存器14中的水的不一致蒸发；在某些气流量速度通过加湿气体贮存器14时出现所述不一致性。借其以避免水蒸汽的不必要的产生的方法是优选的，但在现有技术中既没有公开，也没有教导所述方法。此外，借其以产生水蒸汽在恒定水平而不依赖于使用特定气流量和/或气体流速的方法是优选的，但在现有技术中并未公开所述方法。
因此，本发明有选择地调节加湿气体中的加湿气体的相对湿度，并有选择地调节加湿气体和呼出气体的温度，以试图保证来自加湿气体或呼出气体的水蒸气的凝结在加湿气体输送系统10中不出现。
实施例
实施例1
在以下条件下进行了直接对比试验：根据本发明的加湿气体输送系统的增湿腔和包括Fisher Paykel型号MR290增湿腔（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）的现有技术的加湿气体输送系统在直接对比试验中进行了比较。两个加湿气体输送系统都是在作为加热器底部的“气管模式”下使用Maquet Servo300呼吸机（Maquet Ltd.，桑德兰，英国）作为通风源和加热器加湿器模型MR850（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）进行试验的；并且以下设定参数和条件在两个系统中是完全相同的：
潮气量：在21%氧气500毫升；
呼吸频率：18次呼吸每分钟；
通风比：1：E1：2；
呼气末正压（PEEP）：5厘米水柱；
环境温度：在30至50%湿度下21℃；以及
环境空气速度：在1个大气压下小于5厘米.秒。
这两个系统都大致按照图1（或根据产生商的说明书）进行布置，并使其在试验开始之前能够持续大约3小时的稳定时间运行。在开始后16小时时记录数据。每个系统被连接到Maquet1.0升患者的肺，将其保持在37℃；并使用DM509TX-01温度测量仪（RenseInstruments，Oosterhout，NL）测定温度。装水容器装满水，其具有超过所需的量的量以将增湿腔填充到其“自动填充”水平并认为必需以供应增湿腔用于蒸发的水持续大于16小时。装水的容器，当将其连接到连接到增湿腔的供给线，将水排放到增湿腔直到增湿腔的水填充阀门机构被致动以停止水的流动到增湿腔。包含在增湿腔中的水被认为是“自动填充”量。然后装水容器用阀门关闭并且待被称重以建立装水容器中剩余水的净重量的系统去连接。使用重量测量仪器（Adam Equipment，Danbury，美国）计算重量。一式三份进行测定并计算水的平均净重。然后将装水容器重新连接到增湿腔的供水线并且将带阀门的设置为打开。这为水提供了开路以重新填充增湿腔以代替气体流和热量所蒸发的水。然后，测试开始。在16小时时，装水容器再次用阀门关闭并且先于被称重以建立装水容器中的剩余水的净重量从系统去连接。使用重量测量仪器来计算重量。一式三份地进行测定并计算水的平均净重。开始时和在16小时之间在水的重量上的差别以单位毫克进行定量，然后除以在16个小时中通过增湿腔的总气流量以对在16个小时期间流经增湿腔的每升的气流量所蒸发的水的毫克进行定量。
通风参数（I：E1：2） 现有技术 本发明
Tv700毫升每12呼吸频率 39.6 43
Tv650毫升每15呼吸频率 41.8 43.1
Tv600毫升每18呼吸频率 43.8 43.2
Tv550毫升每21呼吸频率 44.2 43.4
Tv500毫升每24呼吸频率 44.9 43.6
Tv450毫升每27呼吸频率 43.6 43.1
Tv400毫升每30呼吸频率 44.1 43.2
Tv350毫升每33呼吸频率 45.8 43.8
结果在图7中绘出。虚线表示100%RH（相对湿度）在37℃为44毫克每升流量。这些数据表明本发明的增湿腔产生的湿度的水平比现有技术的增湿腔产生的湿度的水平始终如一地更接近44毫克每水柱并且低于44毫克每水柱。
实施例2
在以下条件下进行了直接对比试验：根据本发明的加湿气体输送系统和包括Fisher Paykel型号RT200（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）（现有技术1）和Intersurgical型号2026310（Intersurgical(UK)Limited，沃金厄姆，英国）（现有技术2）的现有技术的加湿气体输送系统
在作为加热器底部的“气管模式”下使用Maquet Servo300呼吸机（Maquet Ltd.，桑德兰，英国）作为通风源和加热器加湿器模型MR850（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）试验所述加湿气体输送系统并且其中进行了干涉以改变在增湿腔（例如，参见图1的40）的出气口处得加湿气体的目标温度。以下设定参数和条件在这些系统中是完全相同的：
潮气量：在21%氧气500毫升；
呼吸频率：18次呼吸每分钟；
通风比：1：E1：2；
呼气末正压（PEEP）：5厘米水柱；
环境温度：在30至50%湿度下21℃；以及
环境空气速度：在1个大气压下小于5厘米.秒。
这些系统都大致按照图1（或根据产生商的说明书）进行布置，并使其在试验开始之前能够持续大约3小时的稳定时间运行。在开始后16小时时记录数据。每个系统被连接到Maquet1.0升患者的肺，将其保持在37℃；并使用DM509TX-01温度测量仪（RenseInstruments，Oosterhout，NL）测定温度。使得去电离的水的供应可用于填充增湿腔以保持其“自动填充”水平并足够供应增湿腔用于蒸发的水持续大于16小时。在测试开始前使用ACB150重量测量仪器（Adam Equipment，丹伯里，美国）对这些系统的相关导管子装配进行称重。一式三份进行测定并计算平均净重。在开始后16个小时时再次对导管进行称重以便建立由沿任何部分的导管子装配冷凝水的积聚所导致的测试开始时和在16小时之间在水的重量上的差别。一式三份地进行测量并计算平均净重增加。
NR：不能达到导管出气温度
*顺序地加热到这个温度
**从在导管的重量上的净增加的测量进行计算
这些数据示出了本发明的加湿气体输送系统，在与现有技术的加湿气体输送系统相比时，在导管进气温度的范围上，在吸气导管和呼气导管中的每个中产生较少的水冷凝。另外，值得注意的是现有技术1和现有技术2在呼气导管的气体出口不能够到达44℃。
实施例3
在以下条件下进行了直接对比试验：根据本发明的加湿气体输送系统和包括Fisher Paykel型号RT200（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）（现有技术1）和Intersurgical型号2026310（Intersurgical(UK)Limited，沃金厄姆，英国）（现有技术2）的现有技术的加湿气体输送系统
在作为加热器底部的“气管模式”下使用Maquet Servo300呼吸机（Maquet Ltd.，桑德兰，英国）作为通风源和加热器加湿器模型MR850（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）试验所述加湿气体输送系统并且其中进行了干涉来改变增湿腔（例如，参见图1的出气口40）以适合这些测试所要求的进气导管温度的范围并且其中进行了干涉以确保在1:1的比率上中断供应给电阻器的电流；典型地5秒钟打开且5秒钟关闭。这是要模仿“在使用时”场景借此超过目标气体温度并且加热器底座的控制器转换电流供应关闭一边用于所述温度减少到一定的范围内。以下设定参数和条件在这些系统中是完全相同的：
潮气量：在21%氧气500毫升；
呼吸频率：18次呼吸每分钟；
通风比：1：E1：2；
呼气末正压（PEEP）：5厘米水柱；
环境温度：在30至50%湿度下21℃；以及
环境空气速度：在1个大气压下小于5厘米.秒。
这些系统都大致按照图1（或根据产生商的说明书）进行布置，并使其在试验开始之前能够持续大约3小时的稳定时间运行。在开始后16小时时记录数据。每个系统被连接到Maquet1.0升患者的肺，将其保持在37℃；并使用DM509TX-01温度测量仪（RenseInstruments，Oosterhout，NL）测定温度。使得去电离的水的供应可用于填充增湿腔以保持其“自动填充”水平并足够供应增湿腔用于蒸发的水持续大于16小时。在测试开始前使用ACB150重量测量仪器（Adam Equipment，丹伯里，美国）对这些系统的相关导管子装配进行称重。一式三份进行测定并计算平均净重。在开始后16个小时时再次对导管进行称重以便建立由沿任何部分的导管子装配冷凝水的积聚所导致的测试开始时和在16小时之间在水的重量上的差别。一式三份地进行测量并计算平均净重增加。
*顺序地加热到这个温度
**从在导管的重量上的净增加的测量进行计算
这些数据示出了本发明的加湿气体输送系统，在与现有技术的加湿气体输送系统相比时，在导管进气温度的范围上，在连续地或半连续地供应到电阻器的电流时，在吸气导管和呼气导管中的每个中产生较少的水冷凝。
实施例4
在以下条件下进行了直接对比试验：根据本发明的加湿气体输送系统和包括Fisher Paykel型号RT200（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）（现有技术1）和Intersurgical型号2026310（Intersurgical(UK)Limited，沃金厄姆，英国）（现有技术2）的现有技术的加湿气体输送系统在合适的“气管模式”和“面罩”模式下使用Maquet Servo300呼吸机（Maquet Ltd.，桑德兰，英国）作为通风源和加热器加湿器模型MR850（FisherPaykel Healthcare，奥克兰，新西兰）试验所述加湿气体输送系统。以下设定参数和条件在这些系统中是完全相同的：
潮气量：在21%氧气500毫升；
呼吸频率：18次呼吸每分钟；
通风比：1：E1：2；
呼气末正压（PEEP）：5厘米水柱；
环境温度：在30至50%湿度下21℃；以及
环境空气速度：在1个大气压下小于5厘米.秒。
这些系统都大致按照图1（或根据产生商的说明书）进行布置，并使其在试验开始之前能够持续大约3小时的稳定时间运行。在开始后16小时时记录数据。每个系统被连接到Maquet1.0升患者的肺，将其保持在37℃；并使用DM509TX-01温度测量仪（RenseInstruments，Oosterhout，NL）测定温度。使得去电离的水的供应可用于填充增湿腔以保持其“自动填充”水平并足够供应增湿腔用于蒸发的水持续大于16小时。在测试开始前使用ACB150重量测量仪器（Adam Equipment，丹伯里，美国）对这些系统的相关导管子装配进行称重。一式三份进行测定并计算平均净重。在开始后16个小时时再次对导管进行称重以便建立由沿任何部分的导管子装配冷凝水的积聚所导致的测试开始时和在16小时之间在水的重量上的差别。一式三份地进行测量并计算平均净重增加。
NR：不能够达到导管出气温度
*顺序地加热到这个温度
**从在导管的重量上的净增加的测量进行计算
这些数据示出了本发明的加湿气体输送系统，在与现有技术的加湿气体输送系统相比时，在导管进气温度的范围上，通常用在不具有旁路的气道的患者中及具有旁路的气道的患者中，在吸气导管和呼气导管中的每个中产生较少的水冷凝。值得注意的是，现有技术的加湿气体输送系统在呼气导管的气体出口不能够到达44℃。
实施例5
在以下条件下进行了直接对比试验：根据本发明的加湿气体输送系统和包括Fisher Paykel型号RT200（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）（现有技术1）和Intersurgical型号2026310（Intersurgical(UK)Limited，沃金厄姆，英国）（现有技术2）的现有技术的加湿气体输送系统在“气管模式”下使用Maquet Servo300呼吸机（MaquetLtd.，桑德兰，英国）作为通风源和加热器加湿器模型MR850（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）试验所述加湿气体输送系统。以下设定参数和条件在这些系统中是完全相同的：
潮气量：在21%氧气500毫升；
呼吸频率：18次呼吸每分钟；
通风比：1：E1：2；
呼气末正压（PEEP）：5厘米水柱；
环境温度：在30至50%湿度下21℃；以及
环境空气速度：在1个大气压下小于5厘米.秒。
这些系统都大致按照图1（或根据产生商的说明书）进行布置，并使其在试验开始之前能够持续大约3小时的稳定时间运行。在开始后16小时时记录数据。每个系统被连接到Maquet1.0升患者的肺，将其保持在37℃；并使用DM509TX-01温度测量仪（RenseInstruments，Oosterhout，NL）测定温度。使得去电离的水的供应可用于填充增湿腔以保持其“自动填充”水平并足够供应增湿腔用于蒸发的水持续大于16小时。使用Fluke62Mini IR温度计（Fluke(UK)Ltd.，诺维奇，英国）在导管的长度的大约中间部分处试验这些系统的相关导管子装配的表面温度。一式三份进行测定并计算平均温度。
这些数据示出了本发明的加湿气体输送系统的电阻器比与现有技术的加湿气体输送系统的电阻器相比时在吸气导管和呼气导管中的每个的外表面上形成更高的温度。
实施例6
在以下条件下进行了直接对比试验：根据本发明的加湿气体输送系统和包括Fisher Paykel型号RT200（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）（现有技术1）和Intersurgical型号2026310（Intersurgical(UK)Limited，沃金厄姆，英国）（现有技术2）的现有技术的加湿气体输送系统在“气管模式”下使用Maquet Servo300呼吸机（MaquetLtd.，桑德兰，英国）作为通风源和加热器加湿器模型MR850（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）试验所述加湿气体输送系统。以下设定参数和条件在这些系统中是完全相同的：
潮气量：在21%氧气500毫升；
呼吸频率：18次呼吸每分钟；
通风比：1：E1：2；
呼气末正压（PEEP）：5厘米水柱；
环境温度：在30至50%湿度下21℃；以及
环境空气速度：在1个大气压下小于5厘米.秒。
这些系统都大致按照图1（或根据产生商的说明书）进行布置，并使其在试验开始之前能够持续大约3小时的稳定时间运行。在开始后16小时时记录数据。每个系统被连接到Maquet1.0升患者的肺，将其保持在37℃；并使用DM509TX-01温度测量仪（RenseInstruments，Oosterhout，NL）测定温度。使得去电离的水的供应可用于填充增湿腔以保持其“自动填充”水平并足够供应增湿腔用于蒸发的水持续大于16小时。使用Fluke62Mini IR温度计（Fluke(UK)Ltd.，诺维奇，英国）在导管的长度的大约中间部分处试验这些系统的相关导管子装配的表面温度。一式三份进行测定并计算平均温度。
这些数据示出了本发明的加湿气体输送系统的电阻器比与现有技术的加湿气体输送系统的电阻器相比时在它们的表面上形成更高的温度。
实施例7
在以下条件下进行了直接对比试验：在直接对比试验中对比了根据本发明的加湿气体输送系统的增湿腔（1a）和省去了漂浮在待被保存在腔中的水的表面上的任何部件的不存在的在结构上与本发明的增湿腔相同的增湿腔（1b）和省去了可替换的调节装置的使用的在结构上与本发明的增湿腔相同的腔（可替换的调节装置；1c；图8）。在作为加热器底座的“气管模式”下使用Maquet Servo300呼吸机（Maquet Ltd.，桑德兰，英国）作为通风源和加热器加湿器模型MR850（Fisher Paykel Healthcare，奥克兰，新西兰）试验所述加湿气体输送系统；并且以下设定参数和条件在这些系统中是完全相同的：
潮气量：在21%氧气500毫升；
呼吸频率：18次呼吸每分钟；
通风比：1：E1：2；
呼气末正压（PEEP）：5厘米水柱；
环境温度：在30至50%湿度下21℃；以及
环境空气速度：在1个大气压下小于5厘米.秒。
这些系统都大致按照图1进行布置，并使其在试验开始之前能够持续大约3小时的稳定时间运行。在开始后16小时时记录数据。每个系统被连接到Maquet1.0升患者的肺，将其保持在37℃；并使用DM509TX-01温度测量仪（Rense Instruments，Oosterhout，NL）测定温度。装水容器装满去电离的水，其具有超过所需的量的量以将增湿腔填充到其“自动填充”水平并认为必需以供应增湿腔用于蒸发的水持续大于16小时。装水的容器，当将其连接到连接到增湿腔的供给线时，将水排放到增湿腔直到增湿腔的水填充阀门机构被致动以停止水的流动到增湿腔。包含在增湿腔中的水被认为是“自动填充”量。然后装水容器用阀门关闭并且待被称重以建立装水容器中剩余水的净重量的系统去连接。使用重量测量仪器（Adam Equipment，Danbury，美国）计算重量。一式三份进行测定并计算水的平均净重。然后将装水容器重新连接到增湿腔的供水线并且将带阀门的设置为打开。这为水提供了开路以重新填充增湿腔以代替气体流和热量所蒸发的水。然后，测试开始。在16小时时，装水容器再次用阀门关闭并且先于被称重以建立装水容器中的剩余水的净重量从系统去连接。使用重量测量仪器来计算重量。一式三份地进行测定并计算水的平均净重。开始时和在16小时之间在水的重量上的差别以单位毫克进行定量，然后除以在16个小时中通过增湿腔的总气流量以对在16个小时期间流经增湿腔的每升的气流量所蒸发的水的毫克进行定量。
省去了可替换的调节装置的使用的在结构上与本发明的增湿腔相同的所述腔相似地被定位在待被包含在所述腔内的水的表面处或其表面上，这里所谓“可替换的调节装置”在图8中示出。在本实施例中，可替换的调节装置被定位在增湿腔内的水的表面处；具体地被定位在增湿腔的加湿气体贮存器内的水的表面处。可替换的调节装置适合于在增湿腔内自由移动和往复移动，并且与加湿气体贮存器中的水的变化水平相适应。可选择的调节装置包括六个孔；其中的至少一个在形状上是月状的（月牙形的）；其中的至少一个在调节装置的外部边缘处打开；且其中的四个为圆形孔。月状孔和四个圆形孔中的每个进一步包括突出部。突出部基本上垂直地从可替换的调节装置的气体接合面（可替换的调节装置的面，其与增湿腔中的气体相接触）延伸。突出部围绕至少部分的月状孔和四个圆形孔中的每个。认为突出部起到在气体流过腔时限制增湿腔中的气流与水的表面的接触的作用。这个可替换的实施例从而限制蒸发可能性。本发明的调节装置（1a）的许可是其与调节装置的顶部表面为“平坐”水平的可用于蒸发的水，使得所述水与气体流直接接触；然而可选择的调节装置（1c）通过阻塞来自气体流的水限制可用于蒸汽的水。
AMCA1142为本发明的加湿系统
AMCA1141为不具有调节装置的加湿腔
AMCA1142*为具有可选择的调节装置的加湿腔
这些数据表明本发明的调节装置产生，比不具有调节装置的加湿腔产生的水平，始终如一地低于44毫克每水柱的湿度水平；并且产生，比具有可选择的调节装置的加湿腔产生的水平，始终如一地更接近于44毫克每水柱的湿度水平。

Claims (12)

1.一种用于加湿气体输送系统导管中的导电电阻器；所述导管有管腔，使用时，所述导电电阻器被设置在所述导管的管腔内；其特征在于，所述导电电阻器是导线；在管腔内所述导线是由一系列的至少两片段形成；其中每片段至少有一部分呈圆周状延伸，并且圆周状的一部分嵌入管腔内表面横向横截面设置的圆周凹部内；
所述每一片段含有第一部分、中间部分和第二部分以及一个连接器，所述第一部分、中间部分、第二部分和连接器分别含有远端和近端，所述第一部分为曲线形状；所述中间部是直线形状；所述第二部分是曲线形状；并且所述连接器是直线形状。
2.根据权利要求1所述的导电电阻器；其特征在于，所述每一片段呈蜿蜒形状。
3.根据权利要求1所述的导电电阻器；其特征在于，所述第一部分是曲线形状，所述第一部分近端连接所述中间部分远端，所述中间部分是直线形状；并且所述中间部分的近端连接所述第二部分远端，所述第二部分是曲线形状；所述连接器是直线形状、并且延伸在所述导线第一片段第一部分的所述远端和所述导线相邻片段第二部分的所述近端之间。
4.根据权利要求1所述的导电电阻器；其特征在于，所述每一片段的形状变化是沿所述导电电阻器纵向轴线的形状变化。
5.根据权利要求4所述的导电电阻器；其特征在于，所述导线的第一片段第一部分的所述远端和所述导线的相邻片段第二部分的所述近端置于所述导电电阻器所述纵向轴线两侧。
6.根据权利要求4所述的导电电阻器；其特征在于，所述导线是由沿所述导电电阻器纵向轴线相邻设置的一系列片段的至少两片段形成。
7.根据权利要求1所述的导电电阻器；其特征在于，所述导线在20°C时，具有0.1×10-3欧姆/米至25.0×10-3欧姆/米的电阻率。
8.根据权利要求1所述的导电电阻器；其特征在于，由所述导线所消耗的功率为18至42瓦。
9.根据权利要求1所述的导电电阻器；其特征在于，所述导线具有1.5至3.0欧姆/米的电阻率。
10.根据权利要求1所述的导电电阻器；其特征在于，所述导线是铝、黄铜、碳、铜镍合金、铜、铁、锰铜、钼、镍铬合金、镍、铂、不锈钢、钢、钨之一；或锌的金属或与锌的合金形成。
11.一种加湿气体输送系统的导管，其特征在于，所述导管包括至少一个根据前述权利要求1所述的导电电阻器。
12.一种加湿气体输送系统，其特征在于，所述系统包括至少一个根据权利要求11所述的导管。
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