CN104519938A - 紧凑型加湿器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加湿器，所述加湿器可集成有通气器，从而允许其在患者运输的过程中持续加湿。所述加湿器可置于所述通气器出口端口处，并且可具有在患者回路的吸气臂中增加了最小阻力和顺从性的大小。所述加湿器的最内芯为加热器元件，所述加热器元件定位于疏水膜的内部，从而允许加湿围绕所述疏水膜流动的气体。

Description

紧凑型加湿器

发明领域

本发明涉及用于患者的有创或无创通气的一次性主动呼吸加湿器。

背景技术

呼吸加湿器用于将呼吸器的吸气气体加湿至生理水平。

患者的上呼吸道在正常呼吸过程中通常加温和加湿所吸入的气体。然而，当所吸入气体通过有创或无创通气器来输送时，这点被损害。在有创通气过程中，气管插管的使用绕过上呼吸道，所以上呼吸道不能促成所输送气体的加热和加湿。这可导致支气管发炎和相关的呼吸并发症。在无创通气过程中，鼻粘膜未必能够适当地加温和加湿所吸入气体，并且可导致浓黏液，从而导致呼吸道阻力增加和肺顺从性降低。

因此，在临床实践中，加湿器用于向所输送气体提供适当加热和加湿。

一般来讲，加湿器是相当笨重的、沉重的，并且可能特征在于高程度的热损耗。

加湿器，诸如热量和湿气交换器(HME)，也称为被动式加湿器，未必能够可靠地维持高流量的所吸入气体的温度和湿度，因为湿度通常通过所呼出空气来维持。相反，加热加湿器(HH)，也称为主动式加湿器，通过控制加热板尽量维持所输送气体的温度和湿度，该加热板加热并蒸发气体流动路径中的水。然而，这些加湿器在回路中引入了额外的死空间或额外的阻力，或可能必须每天变更HME以避免细菌污染，或不能可靠地输送经加热和加湿的气体。

根据各种原理操作的这些装置通常布置成与呼吸器分开。

对于用户，分开布置的一个缺点是其中大量的不同管道和连接。

现有加湿器的另一个缺点是，在患者的运输过程中，他们需要进行切换和断开连接，并且因此切换至被动式加湿。

因此，一种改善的加湿器将是有利的；特别地，一种在患者通气回路中使用的，可集成在呼吸器内的加湿器将是有利的。

此外，高效加湿器将是有利的；特别地，一种在患者通气回路中使用的，在患者的运输过程中可持续主动加湿的加湿器将是有利的。

一种低成本、轻便加湿器也将是有利的；特别地，一种在患者通气回路中使用的，具有快速响应速率的加湿器将是有利的。

一种改善的加湿器将是有利的；特别地，一种在患者通气回路中使用的更高效、更紧凑加湿器将是有利的。

发明目的

本发明的一个目标是提供一种加湿器，该加湿器可集成有通气器，从而允许其在患者的运输过程中持续加湿。

本发明的另一个目标是提供一种加湿器，该加湿器为紧凑的、轻便的和低成本的。

本发明的另一个目标是提供现有技术的替代方案。

特别地，提供一种通过置于患者回路的吸气支路中解决了现有技术的上述问题可视为本发明的一个目标。

发明内容

因此，上文所描述的目标和若干其它目标旨在通过提供在患者通气回路中使用的加湿器在本发明的第一方面获得，该加湿器包括：加热器，该加热器用于加热液体；疏水膜，该疏水膜对蒸汽相的液体是可渗透的，其中用于加热液体的加热器被可渗透蒸汽相的液体的疏水膜围绕，从而仅允许蒸汽相的液体穿越所述膜。

本发明的加湿器将任选地经加热和加湿的气体输送至患者，而无需特殊的线加热患者回路。

另外，本发明的加湿器为紧凑的和轻便的，在患者回路中增加了最小顺从性、阻力和死空间。

特别地，加热器在疏水膜内部的特征位置使热损耗最小化，并因此改善了加湿器的功率效率。

在使用中，加热器加热产生蒸汽的液体，该蒸汽可穿越疏水膜，因为所述膜对蒸汽是可渗透的，同时液体相被所述膜阻止。

加热器可包括用于加热液体的任何装置，例如欧姆电阻。

疏水膜不允许水穿越所述膜。然而，所述膜为蒸汽可渗透的，从而允许蒸汽相的液体穿越所述膜。所述膜围绕液体和加热器，即该加热器和液体位于所述膜的内部。

可在疏水膜中使用的材料可为聚合物，诸如聚氟乙烯(PFE)。

一般来讲，液体可为水性溶液、水基液体或纯水。

在一些其它实施例中，加湿器还包括用于容纳液体的液体腔室。

液体通过连接至外部水回路或还简单地连接至水罐、袋或瓶的供应线被提供至腔室。这还具有在患者的运输过程中允许使用加湿器的优点。

在一些其它实施例中，加湿器还包括用于感测加热器的温度的温度传感器。

温度传感器还能够感测水腔室中的水的温度。温度传感器还能够感测加湿器的外部流动的空气的温度。这些温度可通过单个温度传感器或通过一个以上的传感器来感测。

在一些实施例中，温度传感器为热电偶。热电偶可位于加热器和液体腔室之间，从而感测液体腔室和加热器之间的温度差。

在一些另外实施例中，用于加热液体的加热器包括在主体中，并且对蒸汽相的液体是可渗透的的疏水膜位于主体的壳体的外部表面上。

壳体可包括液体腔室。液体腔室具有适于容纳由加热器来加热的液体的体积，并且位于疏水膜和主体之间，即围绕主体。

液体通过包括在主体中的液体通道被供应至加湿器。液体在液体供应入口处进入液体通道并且流向出口，同时由加热器来加热。液体通道的出口对应于包括在壳体中的液体腔室的入口，在该液体腔室中，液体进一步由加热器来加热。

在使用时，将主体插入壳体中，使得主体被疏水膜围绕，并且通过加热存在于液体通道和液体腔室中的液体诸如水而产生的蒸汽可通过疏水膜来释放。

在一些实施例中，液体腔室包括在主体中。

在一些其它实施例中，液体通道不包括在主体中。

在一些另外实施例中，温度传感器包括在主体中。

主体可由金属制成，诸如铝或铝合金。因此，主体可为紧凑的金属块，其中用于容纳加湿器的不同元件诸如加热器、温度传感器和液体通道的腔室已被挤压出。

因此，在本发明的第二方面，提供了在患者通气回路中使用的加湿器，该加湿器包括：包括液体供应通道、温度传感器腔室和加热器腔室的主体；主体的壳体，该壳体构造成容纳该主体，该壳体包括蒸汽可渗透疏水膜，该蒸汽可渗透疏水膜大致围绕主体并且位于壳体的至少外部表面上。

主体可包括加热器腔室内部的加热器和温度传感器腔室内部的温度传感器。在使用时，加热器和温度传感器经由接线连接至控制单元，并且液体诸如水被提供至液体腔室以被加热。

液体供应通道，也称为液体通道，将水供应至液体腔室，该液体腔室可包围加热器腔室。

在其它实施例中，主体还包括在液体通道和由疏水膜界定的液体腔室之间的至少一个液体通路。

在其它实施例中，壳体还包括在液体通道和疏水膜之间的液体腔室的至少一个入口。

由加热器加热的液体流经液体通道并到达液体通道的出口，即，液体通道和疏水膜之间的液体通路。壳体中的液体腔室的入口对应于主体中的液体通道的出口，从而允许液体通道中的加温液体流入液体腔室并蒸发，从而穿越疏液膜。

另选地，液体通道的出口可包括在壳体中。还可能的是，液体腔室的入口包括在主体中。

在一些实施例中，主体为大致圆柱形的，并且液体腔室的至少一个入口大致环形地围绕液体通道设置。

在一些另外实施例中，加热器同轴地放置到主体，并且液体腔室大致环形地围绕加热器设置。

在一些实施例中，疏水膜大致环形地围绕主体设置。

在另外实施例中，液体腔室包围加热器。

液体腔室相对于加热器的其它位置是可能的。通常，加热器被构造成加热液体腔室，即，加热容纳于液体腔室中的液体，因而加热器和液体腔室的位置允许加热器和液体腔室之间的直接或间接接触。加热器可直接接触容纳在液体腔室中的液体。加热器可通过与允许将热传递至液体腔室并依次传递至其中容纳的液体的元件接触而间接接触液体腔室。

在一些实施例中，加湿器还包括至少一个流体通路。

流体可为空气，因而，流体通路可为空气通路。加湿器加湿在壳体的外部，即在疏水膜的表面处流动的空气。为了将空气朝向来自疏水膜的蒸汽被释放的区域引导和导向，可存在流体通路。因此，当将加湿器插入呼吸管中或插入在呼吸管和通气器的出口之间的连接器中时，该流体通路将起源于通气器的出口处的空气流朝向呼吸管引导穿过来自疏水膜的蒸汽被释放的区域。

因此，在一些另外实施例中，至少一个流体通路被构造成允许流体在外部流动至可渗透蒸汽相液体的疏水膜。

在一些实施例中，至少一个流体通路大致环形地围绕主体的至少一部分设置。

主体可被描述为包括第一部分和第二部分，第一部分包括至少一个流体通路。当将主体置于壳体中时，第二部分位于壳体的内部，而第一部分位于壳体的外部。

在一些实施例中，包括至少一个流体通路的第一部分具有大于壳体的横截面直径的横截面直径。

一般来讲，流体通路的功能是引导和允许空气流朝向其中空气被加湿的区域以及将加湿器保持在呼吸管的中心从而使空气流具有最小限制。因此，流体通路可为围绕加热器的单个环形管。流体通路还可为从主体的中心辐射的多个通道，从而具有轮辐状形式的横截面，由此实现对空气流的最小阻力。流体通路还可具有高达其中可容纳加湿器的连接器或呼吸管的直径的大小。

在一些实施例中，加湿器具有允许容纳在标准呼吸管中的尺寸。加湿器为紧凑的和轻便的，并且可完全集成于呼吸管中，或容纳在具有呼吸管的量级的大小的连接器中。

加湿器的大小具有很大的优点，例如，其在患者回路中增加了最小顺从性、阻力和死空间。

另外，减小的大小允许将加湿器放置于吸气支路，或允许其在出口端口处与通气器集成。

例如，加湿器的大小可在30和180mm之间，诸如在50和150mm之间，优选地在60和130mm之间，甚至更优选地在75和120mm之间的范围内。加湿器的直径可小于50mm，诸如在40和5mm之间的范围内，优选地小于30mm，诸如在20和10mm之间的范围内。例如，加湿器的横截面可具有12mm的直径。

加湿器的大小还允许更快速的响应速率，因为更大的加热表面加热小体积的水，从而提供更快速的蒸发。

所描述的目标和若干其它目标旨在通过提供包括根据本发明的第一方面的加湿器的呼吸管在本发明的第三方面获得。

所描述的目标和若干其它目标旨在通过提供通气系统在本发明的第四方面获得，该通气系统包括：通气器；包括呼气管和吸气管的患者回路，其中吸气管包括根据本发明的第一方面的加湿器。

可将包括主体和壳体的加湿器插入吸气管中，或插入连接器中，所述连接器在一侧上联接至通气器的出口，在另一侧上联接至吸气管，从而允许穿过连接器或穿过吸气管的空气的加湿。

加湿器可在通气器出口端口处在任何取向上即360°联接至通气器。

所描述的目标和若干其它目标旨在通过提供用于在患者通气回路中使用的加湿器的一次性壳体在本发明的第五方面获得，该一次性壳体包括：入口，该入口构造成接收主体，该主体包括加热器和液体通道；出口，该出口允许释放由所述主体提供的蒸汽；隔室，该隔室位于入口和出口之间，用于接纳主体；蒸汽可渗透疏水膜，该蒸汽可渗透疏水膜至少位于出口上，从而允许蒸汽释放至壳体外部。

一次性壳体的使用具有避免细菌污染的优点，因为膜和壳体在每次使用之后被处理。

主体，即容纳加热器、温度传感器和液体通道的铝芯，可重复使用并且可消毒，例如在高压釜中。

在一些另外实施例中，根据第五方面的一次性壳体还包括紧固装置以将壳体紧固至主体。

蒸汽可渗透疏水膜可通过紧固装置诸如夹丝(crimps)被紧固至壳体。

本发明还涉及一种在通气器的出口处加湿空气的方法，该方法包括将根据本发明的第一方面的加湿器插入连接器中；将连接器放置于通气器的出口和呼吸管之间；在通气器吹送空气时操作加湿器，从而在呼吸管的端部处，即在呼吸管的近侧部分处提供加湿的空气。

本发明的主要思想为一种在患者通气回路中使用的加湿器，该加湿器包括用于加热水的加热器和围绕与水接触的加热器的蒸汽可渗透疏水膜，从而允许通过加热水而产生的蒸汽穿过所述膜，而液体形式的水在所述膜的表面处被阻止。

本发明的第一、第二、第三和其它方面以及实施例可各自结合其它方面和实施例的任一个。本发明的这些和其它方面根据下文所描述的实施例将是显而易见的，并且将参考下文所描述的实施例来说明。

附图说明

根据本发明的加湿器现将关于附图来更详细地描述。这些图示出了实施本发明的一种方式，并且不应解释为对属于所附权利要求书的范围内的其它可能实施例的限制。

图1为根据本发明的一个方面的加湿器的一部分的简化剖视图。

图2为根据本发明的一些实施例的加湿器的另一部分的简化剖视图。

图3为包括根据本发明的一些实施例的加湿器的呼吸管的简化剖视图。

图4为根据本发明的一些实施例的通气器系统的透视图。

具体实施方式

图1为根据本发明的一个方面的加湿器的芯的壳体，也称为盒，的简化剖视图。

图1示出了用于在患者通气回路中使用的加湿器的一次性壳体1，其包括构造成接收主体3的入口2。入口2为壳体1中的允许插入主体的开口。入口2可包括紧固装置4，紧固装置4被设计成与如图2所示的主体3上的互补紧固装置5配合。例如，可使用与入口2的内部表面上的内部螺纹4互补的围绕主体3缠绕的螺旋脊部，即主体3上的外部螺纹5。

紧固装置4确保将主体紧固至壳体。为避免经由主体3的液体通道6引入的液体诸如水的最终泄漏，入口2上存在与主体3上的O型密封圈38互补的区域7。

如图1所示的紧固装置4和如图2所示的互补紧固装置5以螺母和螺栓的形式表示。然而，可使用采用不同机构的其它紧固装置，该不同机构诸如是壳体1上的一部分和主体3上的一部分之间的过盈贴合或压贴合。

壳体1包括至少一个入口8，入口8允许液体进入液体腔室37。在使用时，经由液体入口12引入的液体流经主体3的液体通道6，从而到达与壳体1中的液体腔室37的入口8对应的液体通路或出口33。输水膜9为疏水性的，即经由主体3的液体通道6引入并存在于液体腔室37中的水由于分子间相互作用而不维持与所述膜接触。疏水膜9对蒸汽是可渗透的，即通过加热与膜9接触的液体腔室37和液体通道6中的液体而产生的蒸汽穿越所述膜，而液体不能穿过。

壳体1还包括用于将疏水膜9紧固至壳体的外部表面的装置，诸如夹丝32。

壳体1为一次性的，因为在每次使用之后可通过例如将其从其芯即主体3拧开而被移除并且用新壳体替换。

主体3可重复使用，并且可易于消毒，例如在高压釜中。

图2为根据本发明的一些实施例的加湿器的芯即主体3的简化剖视图。

加湿器的芯即主体3包括液体(诸如水)供应通道6、温度传感器腔室10和加热器腔室11。

诸如水的液体通过水供应端口12流入水供应通道6，水供应端口12可经由管道而连接至或可直接卡合至水瓶或水罐。任选地，将水供应至水通道6和依次供应至水腔室37可通过泄漏传感器探针的存在来控制，该泄漏传感器探针检测在任何取向上的水泄漏。以这种方式，对加湿器的水供应在需要时可容易地关闭。

温度传感器腔室10接纳温度传感器，诸如用于加湿器的温度控制的热电偶。

加热器腔室11接纳加热器元件。温度传感器可感测加热器腔室内部的加热器元件的温度，并最终通过控制单元(未示出)控制其温度。

主体3可由金属制成，诸如导热金属。例如，主体3可由铝或铝合金制成。因此，加热器元件、温度传感器和水供应通道6被封闭于传导金属的外壳中。

主体3还包括与壳体中的紧固装置互补的紧固装置，即与壳体1的内部表面上的内部螺纹4互补的外部螺纹5。

当壳体与主体密封以确保无最终液体泄漏时，主体3还可包括O型密封圈38。

主体3可包括第一部分17和第二部分16。当将主体放置于壳体中时，第二部分16整体位于壳体1的内部，而第一部分17位于壳体1的外部。第一部分17可包括至少一个通路18，通路18允许来自通气器的出口34的空气流22到达其中空气在进入呼吸管15之前被加湿和加热的区域23，如图3所示。通路18可大致环形地围绕主体3设置，如图2所示。在一些其它实施例中，通路18可不同地放置。一般来讲，通路适于允许空气流朝向区域23和/或接触壳体1的膜9的外部表面。

在一些实施例中，流体通路不包括在主体3中。

在图2和图3中，通路18表示为具有特定直径。然而，流体通路的直径可发生变化，例如高达在其中容纳加湿器的连接器或呼吸管的直径。通路18被设计成允许空气流具有最低限制。因此，藉由计算机模拟和/或针对使空气流限制最小化的实验可实现和实施通路的尺寸和形状的优化。

图3为包括根据本发明的实施例的加湿器的呼吸管的简化剖视图。

如图3所示的包括芯3和壳体1的加湿器13位于连接器14的内部，连接器14将通气器(未示出)的出口34与呼吸管15，诸如吸气管连接。

将加湿器13同轴地放置于连接器14的内部。然而，在其它实施例中，加湿器13可不同地放置以进一步使患者回路的呼吸管15中的阻力最小化。

任选地，O型圈35可用于确保连接器14和出口34之间的紧密连接。

泄漏传感器探针36可定位于连接器14的内部以检测和避免泄漏。

图3还示出了至腔室10内部的温度传感器的电连接19和用以向腔室11内部的加热器供应电力的电连接20。水经由管道21供应。

在一些实施例中，加湿器13可直接放置于呼吸管15的内部。

在使用时，经由通气器系统(未示出)所产生的空气经由出口34到达呼吸管。在此，沿箭头22的方向并经过通路18的空气流到达连接器14的围绕加湿器13的区域23。在加湿器13的内部，存在于腔室10中并经由管道21所提供的水通过位于加热器腔室11内部的加热器元件来加热。液体的加热产生蒸汽，该蒸汽穿过壳体1的蒸汽可渗透疏水膜9并在区域23中被释放。因此，穿过区域23的空气流在进入呼吸管15之前被加湿和加热。

图4为根据本发明的一些实施例的通气器系统的透视图。通气器24具有空气出口25和空气入口26，空气出口25和空气入口26分别联接至也称为吸入支路的吸气管27和称为呼出支路的呼气管28。根据图4可注意到，由于其有限的大小，加湿器29可易于集成至通气系统30的吸入支路27中。

本发明的加湿器可用于成人、儿童和新生儿通气治疗，该通气治疗需要家庭或医院用气体的加热、加湿。该加湿器还可具有对其它气体加湿产品的适用性。

虽然本发明已结合指定实施例来描述，但是不应解释为以任何方式限制所提出的实例。本发明的范围由所附权利要求书描述。在权利要求书中，术语“包括”或“包含”并不排除其它可能的元件或步骤。另外，所提及的参考，诸如“一个”或“一种”等不应解释为排除复数。权利要求中的附图标记关于图中所指示的元件的使用也不应解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中所提及的各个特征有可能被有利地组合，并且在不同权利要求中对这些特征提及不排除这些特征的组合是不可能的和有利的。

Claims (15)

1.一种在患者通气回路中使用的加湿器(13)，所述加湿器包括：

-加热器(11)，所述加热器(11)用于加热液体，

-疏水膜(9)，所述疏水膜(9)对蒸汽相的所述液体是可渗透的，用于加热所述液体的所述加热器被对蒸汽相的所述液体是可渗透的所述疏水膜围绕，从而仅允许所述液体的蒸汽相穿越所述疏水膜。

2.根据权利要求1所述的加湿器，其特征在于，所述加湿器还包括用于容纳所述液体的液体腔室(37)。

3.根据权利要求1或2所述的加湿器，其特征在于，所述加湿器还包括用于感测所述加热器的温度的温度传感器(10)。

4.根据权利要求1或2所述的加湿器，其特征在于，用于加热液体的所述加热器(11)包括于主体(3)中，并且对蒸汽相的所述液体是可渗透的所述疏水膜(9)位于用于所述主体的壳体(1)的外部表面上。

5.根据权利要求1或2所述的加湿器，其特征在于，所述液体腔室(37)包围所述加热器。

6.根据权利要求4所述的加湿器，其特征在于，所述壳体还包括在所述液体通道(6)和所述疏水膜(9)之间的所述液体腔室(37)的至少一个入口(8)。

7.根据权利要求6所述的加湿器，其特征在于，所述主体(3)为大致圆柱形的，并且所述液体腔室(37)的所述至少一个入口(8)大致环形地围绕所述液体通道(6)设置。

8.根据权利要求6或7所述的加湿器，其特征在于，所述加热器同轴地放置到所述主体，并且所述液体腔室(37)大致环形地围绕所述加热器(11)设置。

9.根据权利要求6或7所述的加湿器，其特征在于，所述疏水膜(9)大致环形地围绕所述主体(3)设置。

10.根据权利要求1、2、6或7所述的加湿器，其特征在于，所述加湿器还包括至少一个流体通路(18)。

11.根据权利要求1、2、6或7所述加湿器，其特征在于，所述加湿器具有允许被容纳在标准呼吸管中的尺寸。

12.一种包括根据权利要求1所述的加湿器(29)的呼吸管(27)。

13.一种通气系统(30)，所述通气系统(30)包括：

-通气器(24)；

-患者回路，所述患者回路包括呼气管(28)和吸气管(27)，所述吸气管(27)包括根据权利要求1所述的加湿器(29)。

14.一种用于加湿器的一次性壳体(1)，所述加湿器用在患者通气回路中，所述一次性壳体包括

-入口(2)，所述入口(2)构造成接收主体(3)，所述主体包括加热器(11)和液体通道(6)；

-出口(8)，所述出口(8)允许释放由所述主体提供的蒸汽，

-腔室(31)，所述腔室(31)位于所述入口(2)和所述出口(8)之间，用于接纳所述主体，

-蒸汽可渗透疏水膜(9)，所述蒸汽可渗透疏水膜(9)至少位于所述出口(8)上，从而允许蒸汽释放至所述壳体外部。

15.一种根据权利要求14所述的一次性壳体(1)，其特征在于，所述一次性壳体还包括紧固装置(4)以将所述壳体紧固至所述主体。