CN111655318B - 加湿器和包括该加湿器的气道压力支持系统 - Google Patents

Abstract

一种加湿器用于气道压力支持系统，所述气道压力支持系统用于将加湿的呼吸气体流递送到患者。所述加湿器(102)包括水腔室(120)、导管(130)、喷嘴(126)、加热器板(128)以及分离器特征(132)。所述导管包括第一端部和第二端部以及壁部分(142)，所述壁部分限定在所述第一端部与所述第二端部之间的内部通路(144)并且被构造为在所述第一端部与所述第二端部之间输送所述呼吸气体流。所述喷嘴被流体连接到所述水腔室并且被配置为用从所述水腔室接收的水来产生水滴。所述加热器板被耦合到所述壁部分，被暴露于所述内部通路，并且被定位为接收来自所述喷嘴的所述水滴。所述分离器特征被耦合到所述壁部分并且被配置为将所述水滴屏蔽于所述呼吸气体流。

Description

加湿器和包括该加湿器的气道压力支持系统

技术领域

本发明涉及用于在将加湿的气体流递送到患者的气道中使用的气道压力支持系统。本发明还涉及用于气道压力支持系统的加湿器。

背景技术

许多人在睡眠期间遭受呼吸障碍。睡眠呼吸暂停是全世界数百万人遭受的这种睡眠呼吸障碍的常见示例。一种类型的睡眠呼吸暂停是阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)，这是一种因气道(通常是上气道或咽区)阻塞而无法呼吸所引起的睡眠反复中断的状况。通常认为气道阻塞至少部分是由于使上气道段稳定的肌肉总体松弛而允许组织使气道塌陷所致。另一种类型的睡眠呼吸暂停综合症是中枢性呼吸暂停，它是由于没有来自脑部呼吸中枢的呼吸信号所引起的呼吸停止。呼吸暂停状况(无论是阻塞性，中枢性还是混合性(其是阻塞性与中枢性的组合))都被定义为完全或几乎停止呼吸，例如峰值呼吸气流减少90％或更多。

那些患有睡眠呼吸暂停的人在睡眠期间会经历睡眠破碎和间歇性的完全或几乎完全的通气停止，并且可能伴有严重的氧合血红蛋白饱和度降低。这些症状在临床上可以被转化为极端的白天嗜睡、心律不齐、肺动脉高压、充血性心力衰竭和/或认知功能障碍。睡眠呼吸暂停的其他后果包括右心室功能障碍、在清醒期间和睡眠期间的二氧化碳滞留以及持续降低的动脉血氧张力。睡眠呼吸暂停患者可能会因这些因素以及在驾驶和/或操作可能有危险的装备时发生事故的风险升高而导致较高的死亡风险。

即使患者没有遭受完全或几乎完全的阻塞气道，也已知在仅气道部分阻塞的情况下会发生不良效应，例如，从睡眠中被唤醒。气道部分阻塞通常导致浅呼吸，其被称为呼吸不足。呼吸不足通常被定义为峰值呼吸气流减少50％或更多。其他类型的睡眠呼吸障碍包括但不限于上气道阻力综合症(UARS)和气道振动，例如，咽壁振动(通常被称为打鼾)。

众所周知，通过向患者的气道施加持续气道正压通气(CPAP)来处置睡眠呼吸障碍。该正压有效地“夹住”气道，从而维持通向肺部的开放通道。还已知提供一种正压治疗，其中，被递送到患者的气体压力随着患者的呼吸周期而变化，或者随着患者的呼吸努力而变化，以提高患者的舒适感。这种压力支持技术被称为双水平压力支持，其中，被递送到患者的吸气气道正压(IPAP)高于呼气气道正压(EPAP)。还已知提供一种正压治疗，其中，基于检测到的患者状况(例如，患者是否正在经历呼吸暂停和/或呼吸不足)来自动调节压力。该压力支持技术被称为自动滴定型压力支持，因为压力支持设备试图向患者提供仅与处置呼吸障碍所需的压力一样高的压力。

刚刚描述的压力支持治疗涉及将患者接口设备放置在患者的面部上，该患者接口设备包括具有柔软的柔性密封垫的面罩部件。该面罩部件可以是但不限于覆盖患者的鼻子的鼻罩、覆盖患者的鼻子和嘴巴的鼻/口罩或覆盖患者的面部的全面罩。这样的患者接口设备还可以采用其他患者接触部件，例如，前额支撑件、脸颊垫和下巴垫。患者接口设备通常通过头戴式部件被紧固到患者的头部。将患者接口设备连接到气体递送管或导管，并且将压力支持设备与患者的气道接口连接，使得能够将呼吸气体流从压力/流量生成设备递送到患者的气道。

加湿器常常被提供在PAP机器与用户接口之间或者与之集成在一起，以便对由PAP机器生成的相对干燥的压缩空气进行加湿。通常，加湿器能够被分类为加热型或逾越型。

加热型加湿器具有内置加热器，该内置加热器提高在CPAP机器与面罩之间承载的空气的温度。在冷空气中呼吸会感到不适并导致喉咙疼痛。当今市场上的大多数机器都使用加热型加湿器，因为它们倾向于提供舒适的呼吸条件。

逾越式加湿器之所以这样命名，是因为空气在从机器到面罩的过程中会实际上“越过”加湿器中的水。逾越式加湿器的芯释放湿气并且类似于加热型加湿器，使得空气更容易呼吸并且对喉咙的刺激也较小。

WO 2016/036260 A1描述了一种呼吸加湿系统，所述呼吸加湿系统包括：液体流量控制器，其提供受控的液体流；加热系统，其包括被配置为位于气体通路中并为经过所述通路的气体提供加湿的加热表面，其中，所述加热系统接收所述受控的液体流；以及一个或多个硬件处理器，其通过用指令指示所述液体流量控制器调节在所述加热系统处接收的所述受控的液体流来确定性地控制经过所述气体通路的气体的湿度水平。

WO 2012/080923 A1描述了一种加湿单元，所述加湿单元包括：液体腔室，其接收来自液体源的液体；雾化器，其使来自所述液体腔室的液体雾化；雾化腔室，其接收来自所述雾化器的雾化液体；以及热源，其将所述雾化液体转换成蒸汽，所述蒸汽对患者回路中的气体进行加湿。

DE 4312793 A1描述了一种包括能够被加热的蒸发器的设备。所述蒸发器的蒸发腔室经由收缩部与呼吸气体管线连通。泵将水分批输送到所述蒸发腔室中。所述泵的体积输出和所述蒸发器的加热能力适于使进入所述蒸发腔室的水迅速蒸发。

发明内容

因此，本发明的目的是提供改进的加湿器和包括该加湿器的气道压力支持系统。

作为所公开的构思的一个方面，提供了一种用于气道压力支持系统的加湿器，所述气道压力支持系统用于将加湿的呼吸气体流递送到患者的气道。所述气道压力支持系统具有患者接口设备和气流生成器。所述气流生成器被配置为生成所述呼吸气体流，所述呼吸气体流被通过所述患者接口设备被递送到所述患者的所述气道。所述加湿器包括：水腔室，其被构造为容纳一定量的水；导管，其包括第一端部、相对的第二端部，以及壁部分，所述第一端部被构造为被流体连接到所述气流生成器，所述第二端部被构造为被流体连接到所述患者接口设备；所述壁部分限定在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的内部通路，所述内部通路被构造为在所述第一端部与所述第二端部之间输送所述呼吸气体流；喷嘴，其被流体连接到所述水腔室并且被配置为用从所述水腔室接收的水来产生水滴；加热器板，其被耦合到所述壁部分并且被暴露于所述内部通路，所述加热器板被定位为接收来自所述喷嘴的所述水滴；以及分离器特征，其被连接到所述壁部分并且被配置为将所述水滴屏蔽于所述呼吸气体流。

作为所公开的构思的另一方面，提供了一种气道压力支持系统。所述气道压力支持系统包括：患者接口设备；气流生成器，其被配置为生成呼吸气体流，所述呼吸气体流被通过所述患者接口设备被递送到患者的所述气道；以及上述加湿器。

在参考附图考虑以下描述和权利要求书的情况下，本发明的这些和其他目的、特征和特性，以及操作方法和有关的结构元件和零件组合的功能和制造的经济性将变得更加明显，所有附图均形成本说明书的部分，其中，在各个附图中同样的附图标记指代对应的部分。然而，应当明确理解，附图仅是出于图示和描述的目的，并非旨在作为对本发明的限制的定义。如在说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确指示。

附图说明

图1是根据其中可以实施本发明的各种实施例的一个特定的非限制性实施例的气道压力支持系统的示意图，在图1中示出了被设置在患者的面部上的气道压力支持系统的患者接口设备；

图2是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的加湿器的示意图，其中可以实施本发明的各种其他示例性实施例；

图3是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的另一气道压力支持系统和用于该另一气道压力支持系统的加湿器的沿着位于通过加湿器的气流通路的纵轴上的平面截取的局部示意性立面剖视图；

图4是沿着垂直于通过加湿器的气流通路的纵轴的平面截取的图3的加湿器的立面剖视图；

图5是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的另一气道压力支持系统和用于该另一气道压力支持系统的加湿器的沿着位于通过加湿器的气流通路的纵轴上的平面截取的局部示意性立面剖视图；

图6是图5的加湿器的部分的沿着图5的线A-A截取的简化剖视图；

图7是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的另一加湿器的部分的简化剖视图；

图8是根据其中可以实施本发明的各种实施例的一个特定的非限制性实施例的另一气道压力支持系统和用于该另一气道压力支持系统的加湿器的示意图；

图9和图10分别是针对图8的气道压力支持系统和用于该气道压力支持系统的加湿器的水腔室和过滤器的等距视图和正视图，在图9和图10中示出了处于第一位置的水腔室；

图11A和图11B是针对图8的气道压力支持系统和用于该气道压力支持系统的加湿器的水腔室和过滤器的剖视图，在图11A和图11B中分别示出了处于第一位置和处于第二位置的水腔室；

图12是图9-11的水腔室和过滤器的分解等距视图；

图13和图14分别是图12的水腔室和过滤器的正视图和等距视图，在图13和图14中示出了塌陷到第二位置的水腔室；

图15是根据其中可以实施本发明的各种实施例的一个特定的非限制性实施例的用于气道压力支持系统的另一加湿器的部分的示意图；

图16是图15的加湿器的部分的简化俯视图；

图17是图15的加湿器的部分的另一示意图，在图17中示出了旋转了最大操作角度的加湿器；

图18是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的气道压力支持系统的气流生成器和加湿器的示意图；

图19是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的用于启动加湿器的方法的流程图；

图20是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的示例性泵的示意性剖视图；

图21是针对根据本发明的一个特定的非限制性实施例的泵的示例性接线图；并且

图22是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的用于操作螺线管泵的示例性电力输送曲线。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅是本发明的示例，其可以以各种形式来体现。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应被解读为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为教导本领域技术人员通过几乎任何适当的详细结构以各种方式应用本发明的代表性基础。

本文使用的单数形式的“一”、“一个”或“该”包括复数引用，除非上下文明确指示。本文使用的两个或更多个部分或部件被“耦合”的表述将意指：只要发生连接，这些部分直接地或间接地(即，通过一个或多个中间部分或部件)接合或共同操作。本文使用的“直接耦合”意指两个元件直接地彼此接触。本文使用的“固定耦合”或“固定的”意指两个部件被耦合以便在保持相对彼此的恒定取向的情况下作为一个整体进行移动。

本文使用的“整体”一词意指创建为单个工件或单元的部件。亦即，包括分别创建并且然后耦合在一起作为一单元的工件的部件不是“整体”部件或实体。本文使用的两个或更多部分或部件一个接一个“接合”的表述意指多个部件直接地或通过一个或多个中间部分或部件向另一个施加力。本文使用的术语“数个”意指一或大于一的整数(即，多个)。

本文使用的方位短语，例如并且不限于，顶部、底部、左侧、右侧、上部、下部、前部、后部及其衍生物，涉及附图中示出的元件的取向，并且不限制权利要求书，除非在文中明确地记载。

图1是根据其中可以实施本发明的各种实施例的一个特定的非限制性实施例的气道压力支持系统2的示意图。压力支持系统2包括气流生成器4、递送导管6、被构造为在患者的气道附近接合的患者接口设备8，以及用于将患者接口设备8紧固到患者(P)的头部的头带10。气流生成器4被构造为生成呼吸气体流，该呼吸气体流被通过患者接口设备8被递送到患者P的气道。该呼吸气体流可以由加湿器12来加热和/或加湿，加湿器12被提供在具有气流生成器4的公共壳体14(例如，如图1中的虚线所示)中，或者备选地被提供为与压力生成设备4分离的单元并且位于压力生成设备4的外部。如下面进一步详细讨论的，加湿器12是滴灌加湿器。

气流生成器4可以包括但不限于通气机、恒压支持装置(例如，连续气道正压设备或CPAP设备)、可变压力设备(例如，由宾夕法尼亚州的Murrysville的PhilipsRespironics制造和销售的或C-Flex^TM设备)，以及自动滴定压力支持设备。递送导管6被构造为将呼吸气体流从气流生成器4传送到患者接口设备8。递送导管6和患者接口设备8常常被统称为患者回路。

设备是双水平设备，其中，被提供给患者的压力随着患者的呼吸周期而变化，使得在吸气期间递送的压力要大于在呼气期间递送的压力。自动滴定压力支持系统是压力随着患者的状况(例如，患者是否正在打鼾或者是否正在经历呼吸暂停或呼吸不足)而变化的系统。本发明预想到气流生成器4是用于将气流递送到患者的气道或者用于升高患者的气道处的气体压力的任何常规系统，包括以上概述的压力支持系统和无创通气系统。虽然在本文中描述的示例性实施例使用加压气体流，但是将意识到，本文描述的本发明的实施例也可以容易地用于其他通常为非加压的应用(例如但不限于高流量治疗应用)。

在示例性实施例中，患者接口设备8包括患者密封构件16，患者密封构件16在所图示的实施例中是全面罩。然而，将意识到，在保持在本发明的范围内的同时，其他类型的患者密封构件(例如但不限于鼻/口罩、鼻垫或促进将呼吸气体流递送到患者的气道的任何其他装置)可以代替患者密封构件16。还将意识到，仅出于示例目的提供了头带10、并且在不脱离本发明的范围的情况下可以采用任何合适的头带装置。

参考图2，滴灌加湿器12包括水腔室20，水腔室20被构造为容纳适量的水22。水通过螺线管致动的泵(例如，螺线管泵24)或其他合适的机构以预定速率从水腔室20转移到被设置在加热器板28上方的滴嘴26。滴嘴26和加热器板28被设置在导管30内，导管30在第一端部38(即，入口)与相对的第二端部40(即，出口)之间延伸。第一端部38被构造为接收例如但不限于来自气流生成器4的呼吸气体流，然后该呼吸气体流由导管30(如空心箭头所示)引导到第二端部40(并且进一步到达患者)。被递送到加热器板28的水22的量是螺线管泵24的体积和滴嘴26的几何形状的函数。

图3是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的包括加湿器112(也参见图4)的另一气道压力支持系统102的局部示意性立面剖视图。气道压力支持系统102包括类似的部件，并且类似于上面讨论的气道压力支持系统2的方式工作。这样，相似的数字将用于指定相似的部件。加湿器112包括水腔室120、泵124、喷嘴126、加热器板128、导管130以及分离器特征(例如但不限于凹穴132)。导管130包括第一端部138、相对的第二端部140以及壁部分142、壁部分142限定在第一端部138与第二端部140之间延伸的内部通路144。第一端部138被流体连接到气流生成器104，并且第二端部140被流体连接到患者接口设备108。因此，将意识到，导管130的内部通路144被构造为在第一端部138与第二端部140之间输送由气流生成器104生成的呼吸气体流。此外，导管130的壁部分142包括大体上居中设置的接收部分143，接收部分143延伸通过内部通路144并且被定位为大体上垂直于导管130的纵轴131。如图所示，喷嘴126至少部分地延伸通过接收部分143。

继续参考图3，在一个示例性实施例中，加湿器112还包括接收构件134和多个框架构件170、171，每个框架构件170、171被耦合到导管130的壁部分142。接收构件134和框架构件170、171协作以将加热器板128耦合到导管130。凹穴132由接收构件134来限定。在讨论接收构件134和框架构件170、171的配置以及水122的流动通路时，将在下面讨论凹穴132的功能。

接收构件134可以包括环形主体部分156和从主体部分156径向向外延伸的舌状构件160。此外，主体部分156具有面向内部的凹槽区域158。如图3所示，加热器板128的外周位于凹槽区域158中并与之接合。接收构件134可以由任何被构造为维持加热器板128的定位而不会在结构上受到损害的材料(例如但不限于硅树脂)制成。在示例性实施例中，由刚性热塑性材料制成的框架构件170、171可以通过本领域中已知的任何合适的机构来耦合(例如但不限于通过卡扣配合机构来耦合，被焊接在一起)，并且优选形成凹槽区域172。虽然将结合两个框架构件170、171来描述所公开的构思，但是将意识到，在不脱离所公开的构思的范围的情况下，类似的合适的替代性加湿器可以包括一个框架构件以耦合到接收构件。如图所示，接收构件134的舌状构件160位于凹槽区域172中，以便通过舌槽机构将接收构件134耦合到框架构件170、171。然而，将意识到，所公开的构思预想到合适的替代性耦合机构。

喷嘴126被流体连接到水腔室120、并且被配置为用从水腔室120接收的水122产生水滴。更具体地，喷嘴126具有被流体连接到水腔室120的入口150以及相对的出口152，水滴从该出口152离开喷嘴126。被耦合到壁部分142的加热器板128被定位为接收来自喷嘴126的水滴。在一个示例性实施例中，当从图3和图4的角度观看时，加热器板128被直接定位在出口152的下方。此外，加热器板128被暴露于内部通路144。这样，在操作中，当水滴离开出口152并撞击加热器板128时，加热器板128被配置为使水滴蒸发，从而加湿从导管130的第一端部138流向导管130的第二端部140的呼吸气体流。

现在将结合图3和图4来详细讨论凹穴132的功能。如图所示，被耦合到壁部分142的凹穴132远离内部通路144而延伸。以这种方式，凹穴132被配置为将从喷嘴126的出口152去往加热器板128的水滴屏蔽于呼吸气体流。这使得水被不期望地吹入患者接口设备108的可能性显著地最小化。例如，在水不期望地积聚在加热器板128上的情况下(例如不会很快蒸发掉和/或不会很快离开出口152)，通过将出口152定位在凹穴132中并将加热器板128定位在出口152下方，水通常会维持在气流下方和气流之外。这样，气流通常将不足以迫使任何积水通过导管130的第二端部140并进入患者接口设备108。相反，积累的水(如果有的话)通常将维持在加热器板128上并且/或者与限定凹穴132的接收部件134接合。另外，在不期望的倾斜状况的情况下(其中，气道压力支持系统102被无意地倾斜，使得气道压力支持系统102不能被平放在其所位于的表面上)，离开出口152的没有立即蒸发的水通常将维持在凹穴132中。

图5是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的包括加湿器212(也参见图6)的另一气道压力支持系统202的局部示意性立面剖视图。气道压力支持系统202包括类似的部件，并且类似于上面讨论的气道压力支持系统2和102的方式工作。这样，相似的数字将用于指定相似的部件。另外，为了便于说明和公开经济性，将仅详细讨论显著的区别。

如图5和图6所示，加湿器212的分离器特征为从导管230的壁部分242径向向内延伸的壁部分(例如但不限于通常为平坦构件232)的形式。在一个示例性实施例中，平坦构件232和壁部分242形成由单个材料件制成的整体部件。如图5和图6所示，平坦构件232位于第一端部238与加热器板228之间。这样，将意识到，平坦构件232为加湿器212提供的优点与凹穴132为加湿器112提供的优点基本上相同。

更具体地，在操作中，平坦构件232使来自水腔室220的积水被吹入患者接口设备208的可能性最小化。因此，平坦构件232有利地防止了这种可能性并且/或者确保了水滴从液体到蒸气的相变的发生，而水滴不太可能因呼吸气体的速度分量而通过第二端部240被带走。

如图5所示，加湿器212通常没有凹穴。加热器板228可以位于壁部分242的高处或者在壁部分242的高处上方(即，从图5的角度看)。在图5的示例中，加热器板228通常位于与导管230的壁部分242的高度相同的高处，并且接收部分243比加湿器112的接收部分143短，使得接收部分243通常终止于内部通路244中。因此，喷嘴226的出口252通常位于内部通路244中。此外，平坦构件232用作阻碍来自气流生成器204的气流的屏障。也就是说，从气流生成器204进入第一端部238的气体通常将不具有在加热器板228上的直接路径，否则可能导致积水(例如，水可能蒸发得不够快和/或水可能因离开喷嘴226过快而积聚)，从而使水被不期望地吹过第二端部240并被吹入患者接口设备208。然而，加热器板228仍被暴露于内部通路244、并且因此起到将水蒸发到内部通路244中的作用，从而允许加湿的气体离开第二端部240并被递送到患者接口设备208。

图7是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的另一加湿器312的部分的简化剖视图。加湿器312与上面讨论的加湿器212基本相同。这样，相似的数字将用于指定相似的部件。另外，为了便于说明和公开经济性，将仅详细讨论显著的区别。

如图7所示，壁部分332具有面向加热器板328的大致凹形表面333。将意识到，虽然壁部分332为加湿器312提供的优点与对应的平坦构件232为加湿器212提供的优点基本上相同，但是壁部分332还提供了额外的优点。具体地，在操作中，壁部分332的凹入的几何形状通常引起呼吸气体流以相对较小的湍流经过导管330。也就是说，通常将防止呼吸气体流直接流过加热器板328，并且将以呼吸气体流被壁部分328平滑地偏转的方式进行这种操作。

将意识到，加湿器112、212和312提供了所公开的构思的不同示例。具体地，加湿器112、212和312中的每个提供了独特的机构，通过该独特的机构进行保护而使水不会进入气流并被吹入对应的患者接口设备108和208(以及包括加湿器312的气道压力支持系统的患者接口设备)。虽然加湿器112、212和312均通过分离器特征132、232和332实现该目的，但是将意识到，本文也预想到起到最小化和/或防止水进入气流的作用的合适的替代性分离器特征。

图8是根据其中可以实施本发明的各种实施例的一个特定的非限制性实施例的包括加湿器412的另一气道压力支持系统402的示意图。气道压力支持系统402包括类似的部件，并且类似于上面讨论的气道压力支持系统2、102和202(以及包括加湿器312的气道压力支持系统)的方式工作。这样，相似的数字将用于指定相似的部件。

气流生成器404被配置为使呼吸气体流经过导管430并且进一步到达患者接口设备408。喷嘴426被配置为用从水腔室420接收的水422来产生水滴。被耦合到导管430的壁部分442并且被暴露于内部通路444的加热器板428被定位为接收来自喷嘴426的水滴。以这种方式，当水滴蒸发并进入气流时，加湿的呼吸气体能够通过患者接口设备408被递送到患者。

根据所公开的构思，加湿器412以及因此气道压力支持系统402还被配置为使溶解的固体(例如但不限于钙、镁、钾、钠、氯化物、硫酸盐，以及其他有机物)将从水腔室420被递送到泵424和/或在水滴撞击加热器板428并蒸发到内部通路444中后留在加热器板428上的可能性最小化。例如，虽然通常建议将用于气道压力支持系统的加湿器与蒸馏水一起使用，但是用户通常会使用市售的瓶装水或自来水(例如，来自水井或市政供水系统的水)，其中可能包含不想要的污染物。虽然不建议使用的这些替代类型的水通常不会对加湿器的操作产生不利影响，但是它们可能对长期使用的泵产生问题，并且通常会在加热器板上残留上述污染物。如果残留物的量太大，通常就必须更换加湿器的部件。为了解决这些关心问题，加湿器412还包括过滤器433和任选的过滤仪447。

图9-14示出了水腔室420和过滤器433的不同视图。参考图12，水腔室420包括柔性主体部分461、盖463、环形保持构件465以及基座467。水腔室420的主体部分461包括入口469和相对的出口471。盖463被选择性地耦合到入口469，并且具有被限定为穿过盖463的排气通道473。这样，排气通道473被配置为当在使用期间其中的水位下降时允许空气进入水腔室420。保持构件465将主体部分461的出口471连接到基座467。如图12所示，基座467具有主体部分475，主体部分475被选择性地耦合到水腔室420的主体部分461的出口471，并且主体部分475具有被限定为穿过主体部分475的通道部分477。

过滤器433具有壳体435，壳体435具有入口437和相对的出口439。此外，过滤器433的壳体435被构造为容纳过滤介质441(在图12中部分示出)。在一个示例性实施例中，过滤器433的入口437能被螺纹连接到基座467的通道部分477，并且与水腔室420的主体部分461的出口471流体连接。这样，过滤器433的壳体435可以被直接耦合到水腔室420。然而，将意识到，所公开的构思预想到合适的替代性耦合机构(例如但不限于经由螺钉和/或螺栓、卡扣和/或四分之一转特征的耦合)。另外，可以预想到，水腔室(未示出)可以具有任何合适的替代数量的通道，以允许将水从水腔室排到过滤器中。此外，水腔室由合适的替代部件组成并且具有合适的替代配置属于所公开的构思的范围。

过滤介质441包括过滤器元件，该过滤器元件被选择为当水422(图8)通过过滤器433时从水422中去除大部分溶解的固体，由此使其准备好用于沸腾。过滤介质441的过滤器元件可以包括以下各项中的一项或多项：粗颗粒不锈钢网筛、去除氯和细菌的活性炭、去除许多溶解的固体的离子交换树脂、包含树脂的纤维网和/或任何其他合适的部件。还可以预想到，过滤器433的出口439也可以包含止回阀，以防止水在加湿器412的组装完成之前发生流动。

水腔室420在便携性方面也提供了改进的优点。更具体地，水腔室420被配置为从第一(扩展)位置(如图9-11A所示)塌陷到第二(塌陷)位置(如图11B、图13和图14所示)。为了这样工作，水腔室420的主体部分461优选由柔软的柔性材料(例如但不限于硅树脂)制成。当水腔室420处于第二位置(图11B、图13和图14)时，入口469位于内部并且相对于出口471大致是同心的。更具体地，主体部分461具有多个脊部481、483、485。脊部481从出口471延伸，脊部485从入口469延伸，并且脊部483在脊部481、485之间延伸。如在图9-11A中最清楚地示出的那样，当水腔室420处于第一位置时，脊部481、483、485各自都处于伸出位置，并且性对于彼此并不是同心的。如图11B、图13和图14所示，当水腔室420处于第二位置时，脊部481、483、485处于塌陷位置，使得它们各自大体上位于相同的高度处(参见图11B和图13)。这样，水腔室420比现有的水腔室更易于运输，因为当没有充满水时，水腔室420能够被相对容易地配置而使得体积较小并因此更易于携带和存储。在一个示例性实施例中，当水腔室420处于扩展位置时，水腔室420从加湿器412的壳体向外突出，而当水腔室420处于塌陷位置时，水腔室420通常与加湿器412的壳体的顶表面平齐。

再次参考图8，过滤仪447具有入口449、出口451、在入口449与出口451之间延伸的主体部分453，以及位于主体部分453中的机构455。入口449被流体连接到过滤器433的出口439。过滤仪447的主体部分453被构造为将水从过滤仪447的入口449输送到过滤仪447的出口451。提供了加湿器412的一种示例性配置，其中，泵424被流体连接在水腔室420的出口471与喷嘴426之间。在优选实施例中，泵424被流体连接在过滤仪447的出口451与喷嘴426之间。

过滤仪447的机构455被构造为测量通过主体部分453被输送的水的过滤数据。在一个示例性实施例中，机构455与气流生成器404的处理设备(未编号)电连接，以便将过滤数据传达到气流生成器404。因此，过滤器433和过滤仪447协作以向加湿器412提供在水422未被蒸馏的情况下从水422中去除溶解的固体的机构。

更具体地，在水422已经经过过滤介质441并离开过滤器433的出口439之后，水422进入过滤仪447的入口449。在一个示例性实施例中，过滤仪447是具有两个金属探头(例如但不限于涂覆有诸如金之类的使腐蚀最小化的材料的铜探头)的总溶解固体仪表。探头可以是相同大小的(例如但不限于，直径为1.5毫米，被暴露于水中的长度约为2毫米)，并且可以在中心到中心的距离约为5毫米处平行放置。由于包含探头的机构455与气流生成器404电连接，因此将意识到，气流生成器404的板电路被配置为测量两个探头之间的电导率。可以将电导率测量结果转换为每百万个的部分(以下简称“PPM”)，这提供了对经过过滤仪447的水中包含的溶解的固体的量的指示。

在优选实施例中，应当理解，经过过滤器433的水中的溶解的固体的含量应当小于30PPM。如果过滤仪447测量的溶解的固体超过30PPM，则过滤仪447与气流生成器404之间的电连接将使气流生成器404向用户提供水的质量太差(例如包含过多的溶解的固体)以及需要更换过滤器的指示(例如，屏幕读数)。此外，可以预想到，加湿器412可以不在溶解的固体的含量超过30PPM的情况下操作，以便保护泵424和加热器板428。此外，加湿器412还被配置为使得：一旦水的溶解的固体的含量达到20PPM，就将在气流生成器404上通知用户过滤器接近其使用寿命并且应当立即更换。

一旦水422已经经过过滤仪447，水422就可以流入泵424、泵424生成压力以将水422移动到喷嘴426。如先前所讨论的，喷嘴426被配置为用水422来生成水滴，并且加热器板428被配置为接收水滴。

因此，将意识到，气道压力支持系统402和用于气道压力支持系统402的加湿器412有利地被构造为与任何饮用水(例如，自来水、瓶装水、蒸馏水)一起工作。具体地，蒸馏水通常不包含有问题的溶解的固体，溶解的固体可能会损害加湿器412的部件(例如，泵424和加热器板428)。当使用自来水和瓶装水时，虽然不建议用户使用加湿器412，但是水在离开出口439之前将有利地由过滤介质441过滤以去除许多溶解的固体。此外，除了包括过滤器433之外，过滤仪447的故障保险设备还提供了提醒用户注意过滤器433的出水口439的水质的额外优点。也就是说，虽然过滤器433通常被配置为从水中去除溶解的固体，但是随着时间的流逝，长期使用过滤器433可能会损害过滤器433从水中去除溶解的固体的能力。这样，过滤仪447提供了解决该关心问题的机构。也就是说，如上面所讨论的，机构455易于被配置为提醒用户过滤器433的出水口439的水质。如果质量不合格(例如大于30PPM)，则用户可以在气流生成器404上接收到指示需要更换过滤介质441的指示。一旦过滤介质441已经被用户更换，非蒸馏水(虽然不是优选的)将再次被可靠地过滤并被送到泵424和加热器板428，在泵424和加热器板428中就包含相对较少的溶解的固体。这样，加湿器412是通用的，因为它易于被配置为与蒸馏水和非蒸馏水一起使用，而无需担心损害操作部件(例如，泵424和加热器板428)的完整性。

图15是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的用于气道压力支持系统的另一加湿器512的放大部分的示意图。加湿器512包括类似的部件，并且类似于上面讨论的加湿器12、112、212、312和412的方式工作。这样，相似的数字将用于指定相似的部件。

导管530包括第一端部538、第二端部540、壁部分542、壁部分542限定在第一端部538与第二端部540之间延伸的内部通路544。喷嘴526具有出口552、出口552被配置为用从水腔室(未示出)接收的水来产生水滴。如图所示，加热器板528具有面向喷嘴526的第一侧529以及背离喷嘴526的相对的第二侧531。第一侧529被定位为接收来自喷嘴526的水滴。在一个示例性实施例中，加湿器512还包括被耦合到加热器板528的第二侧531的多个加热元件571、573。加热元件571、573被配置为对加热器板528进行加热，以便使撞击第一侧529的水滴蒸发，从而对呼吸气体进行加湿。

另外，加湿器512还可以包括被耦合到加热器板528的第二侧531的热敏电阻575。相比于位于喷嘴526的出口552上的加热元件571、573，热敏电阻575的位置更靠近喷嘴526的出口552。热敏电阻575可以(例如经由处理单元)被电连接到包括加湿器512的气道压力支持系统的气流生成器，并且允许处理单元监测加热器板528的温度。以这种方式，热敏电阻575提供了用于检测离开出口552的水滴是否撞击加热器板528的机构。

继续参考图15，加热器板528的第一侧529和第二侧531各自具有比第一侧529和第二侧531上的任何其他对应位置更靠近出口552的对应中心位置533、535。中心位置533可以位于中心位置535的正对面。当从俯视图(例如参见图16)观看时，中心位置533、535位于出口552的正下方。在一个示例性实施例中，热敏电阻575位于第二侧531的中心位置535处。如图所示，喷嘴526的位置通常围绕延伸通过第一侧529和第二侧531的纵轴527，且并不经过加热元件571、573。

因此，将意识到，加热器板528通常具有位于中心的“无热区”，在图16中最清楚地描绘了没有任何加热元件的“无热区”。具体地，加热元件571、573的最内边界被示为外部虚线圆圈，并且该外部虚线圆圈的内部空间是“无热区”。如图所示，加热元件571、573与中心位置533、535之间的间隔至少为半径R。

参考图17，现在将详细讨论对喷嘴526的出口552与加热器板528之间的间隔的确定。如图所示，出口552位于第一侧529的中心位置533上方的高度H处。发明人已经发现，当H小于大约4毫米时，因水滴撞击加热器板428引起的沸腾的水泡常常会弹起并撞击出口552，这种情况会导致喷嘴426从水腔室中吸取比可能期望的情况更多的水。这样，发明人发现，H优选在大约4毫米至大约X毫米的范围内，其中，X＝(半径R)/切线(θ)。

在图17中示出的示例中，加湿器512已经倾斜到最大操作角度θ。角度θ可以对应于加湿标准ISO 8185：2007或任何其他预定最大sage操作角度。在一个示例性实施例中，角度θ大约为20度，并且半径R大约为3毫米。换句话说，热敏电阻575可以与加热元件571、573中的每个间隔开至少3毫米。因此，在一个示例性实施例中，H可以大约为6毫米。在这个高度处，撞击加热器板528的水通常将与出口552相距足够远，从而不会导致喷嘴526无意中从水腔室中吸取比必要的水量更多的水。此外，在这个高度处，撞击加热器板528的水滴通常将足够接近，以至于在无意的或不期望的倾斜条件(例如直至最大操作角度θ)的情况下，热敏电阻575仍将能够检测水滴是否撞击了加热器板528。

图18是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的气道压力支持系统602的气流生成器604和加湿器612的示意图。类似于先前讨论的加湿器装置，加湿器612包括泵624，泵624用于将水622的流从水腔室620供应到滴嘴626。滴嘴626被定位为将水滴递送到加热器板628、加热器板628具有如关于图15-17的实施例所讨论的那样布置的热敏电阻675和加热元件671、673。压力支持系统602包括处理单元601，处理单元601可以是加湿器612的部分(如图所示)、气流生成器604的部分或者作为单独的元件。处理单元601包括处理部分和存储器部分，该处理部分可以是例如微处理器、微控制器或某种其他合适的处理设备，该存储器部分可以在处理部分内部或者被操作性耦合到处理部分并提供用于数据和软件的存储介质，该数据和软件能由处理部分运行以控制气流生成器604、泵624和加热元件671和673的操作以及接收来自气流生成器604的元件以及热敏电阻675的输入。

在图19中示出了可以根据本发明的一个特定的非限制性实施例执行的示例方法700的流程图，该方法可以由处理设备601在启动加湿器612时执行。方法700开始于702，在702中，接收对系统602加电的指示。通常，这样的指示是从输入设备(未示出)接收的，例如，电源按钮或其他合适的装置，该装置可以由患者、护理人员或其他人员致动以发起压力处置会话。一旦在702处接收到指示，就如704处所示向气流生成器604供电，从而使空气流开始经过加湿器612的导管630并向前到达患者。如在706处所示，允许在第一预定时间内持续发生这样的流，在本发明的示例性实施例中，该第一预定时间为10秒，但是在不脱离本发明的范围的情况下也可以采用其他时间增量。

接下来，如在708处所示，通过被提供给加热元件671和673中的一个或多个的电源将加热器板628的温度从大致上周围环境的温度升高到第一预定温度。在本发明的示例性实施例中，这样的第一预定温度大约为50℃，但是也可以采用其他温度而不脱离本发明的范围。如先前关于图15-17的装置所讨论的，通过监测热敏电阻675的电阻会很容易地确定加热器板628的温度。

如在710处所示，一旦加热器板628的温度已经达到第一预定温度，则将温度在第二预定时间段内保持在第一预定温度。在本发明的示例性实施例中，这样的第二预定时间段是10秒，但是也可以采用其他时间增量而不脱离本发明的范围。如在712处所示，一旦第二预定时间段已经过去，则从预定倒数时间开始倒数计时器的倒计时，并且如在714处所示，向泵624供应足够的功率，以便以第一预定占空比开始操作泵624。在本发明的示例性实施例中，这样的第一预定占空比大约为20％的占空比，但是也可以采用其他合适的占空比而不脱离本发明的范围。在本发明的示例性实施例中，倒数计时器被设置为五分钟，但是也可以利用其他时间段而不脱离本发明的范围。

一旦在714处泵624开始操作，就如在716处所示(经由热敏电阻675)监测加热器板628的温度。如在718和720中所示，这样的监测将一直持续到检测到温度下降或者倒数计时器达到零为止。如果在718中检测到温度下降之前，在720处倒数计时器达到零，从而指示没有水撞击了加热器板628(由于水腔室620中缺水，泵故障，水腔室620与喷嘴626之间的某处堵塞或某种其他问题)，那么如722所示关闭泵624，并且如在724处所示关闭加热器元件671和673。任选地，可以经由任何合适的手段将信号或消息提供给患者以指示加湿器已经关闭。备选地，如果在倒数计时器达到零之前，在718处检测到温度下降，从而指示一个或多个水滴撞击了加热器板628(即，由于撞击板的水滴蒸发，加热器板的温度略有下降)，那么如在726处所示在等待了第三预定时间段之后，泵624的占空比在728处增加到预定第二占空比。在本发明的示例性实施例中，这样的第二占空比大约为25％的占空比，但是也可以采用其他合适的占空比而不脱离本发明的范围。在本发明的示例性实施例中，这样的第三预定时间段为二十秒，但是也可以采用其他合适的时间增量而不脱离本发明的范围。

在728处增加泵的占空比之后，如在730处所示将加热器板628的温度增加到大约第二预定温度(其与正常操作温度一致)。在本发明的示例性实施例中，这样的第二预定温度大约为120℃，但是也可以采用其他合适的温度而不脱离本发明的范围。在达到第二预定温度之后，加湿器继续正常操作。根据前述内容，应当意识到，方法700提供了一种启动机制，该启动机制保持加热器板不被完全供电，直到确认水被递送到加热器板为止。另外，通过在低温下润湿加热器板，先前沉积在加热器板上的任何固体(来自在水腔室中提供的水中的杂质)不会分解并释放到气流中。因此，这样的方法还减少/消除了有害气体的释放，否则这些有害气体会从这样的固体中释放出来。

图20是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的示例性螺线管泵(例如，图18的泵624)的示意性剖视图。泵624包括壳体680，壳体680具有在其中限定的入口682和出口684。泵624还包括可变形的隔膜构件686，可变形的隔膜构件686与壳体680的部分一起限定泵送腔室688。泵送腔室688经由仅允许流体流入泵送腔室688的单向入口阀690与入口682分开，并且经由仅允许流体从泵送腔室688流出的单向递送阀692与出口684分开。泵624还包括螺线管694，当通过向端子T施加功率而进行通电时，螺线管694令电枢696使隔膜构件686变形，从而减小泵送腔室688的体积，进而迫使流体经由递送阀692和出口阀684从泵送腔室688中排出。泵624还包括弹簧构件698，弹簧构件698被拉紧，以便将电枢696拉回螺线管694，从而将隔膜构件686移回到初始位置并增加泵送腔室688的体积。随着泵送腔室688的体积增加，流体会经由入口682和入口阀690被拉入泵送腔室688。

图21是根据本发明的一个特定的非限制性实施例的用于示例性泵装置800的示例性接线示意图，示例性泵装置800用于向滴灌加湿器中的泵(例如，图18和图20的泵624)供电。对螺线管694的端子T的供电由电源699选择性地提供，电源699经由开关S被电连接到端子T。开关S由合适的微处理器(例如，前面结合图18描述的处理单元601)来控制。通过使用开关S的高频脉冲宽度调制(PWM)，可以根据期望的曲线向螺线管694供电。在图22中示出了根据本发明的一个特定的非限制性实施例的一种用于为螺线管泵的螺线管(例如，泵624的螺线管694)的单次致动供电的这样的功率曲线802。

功率曲线802在对应于电枢696从开始位置到完全延伸位置的移动的泵体积范围804与在图22中示出的示例中以相对方式(即，用于完全延伸的时间花费100％的延伸时间)表示的总延伸时间806之间延伸。为了使螺线管安静地操作，功率曲线通常包括：初始部分808，其通常以第一总体速率增大；中间部分810，其通常以大于第一总体速率的第二总体速率增大；以及最终部分812，其以第三总体速率减小。初始部分808从电枢696的初始(缩回)定位814(即，0，0)延伸到第二定位816，第二定位816为范围804和时间806两者的大约20％(即，大约20，20)。初始部分808通常在初始定位814附近以缓慢的速率增大，然后在第二定位816附近以增大的速率增大。中间部分810通常从第二定位816延伸到第三定位818(即，大约40，60)，这大约是范围804的40％和时间806的20％。中间部分810在接近第二定位816处通常最初以较大的速率增大，然后在接近第三定位818处以通常稍慢的速率增大。最终部分812通常从第三定位818延伸到通常完全延伸的最终定位820(即，大约100，100)，这大约是范围804的40％和时间的60％。最终部分812通常在第三定位818附近以第一速率减小，然后在最终定位820附近以减小的速率减小。在本发明的示例性实施例中，在电枢696缩回期间，根据功率曲线802的镜像(关于穿过100，100的垂直轴的镜像)向螺线管694供电，以便选择性地抵消由弹簧696在使电枢696以受控方式返回初始定位0，0中施加的力。通过使用(一个或多个)这样的预定功率曲线，螺线管696以安静的方式操作，这减少/消除了对系统602的用户的潜在干扰。

螺线管驱动的泵(例如，图20的泵624)可能需要标称功率水平对泵隔膜628和阀690和692进行致动，并且具有足够的功率来克服静力以使流体移动通过泵。但是，这样的系统可能需要启动例程，在启动例程中，需要比标称水平更大的功率水平来克服初始静态条件。如果流体泵长时间保持闲置状态，则单向流量阀(例如，690和692)可能会开始卡住，在这种情况下，标称泵送功率不足以克服该初始卡死条件。克服该初始卡死条件的方法是在启动阶段期间将泵驱动能量调制为处于或接近泵系统的共振频率(+/-大约5％)。以共振频率驱动泵可以为主动单向阀提供最大作用力并为被动单向阀提供增大的功率。在其中利用H电桥式功率驱动器实施向螺线管致动器供电的示例性实施例中，然后能够在共振频率下在正向极性与反向极性之间交替改变向螺线管的电力极性。该方法使得递送相等的功率来释放两个单向阀。

在权利要求中，被放置在括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”或“包含”不排除权利要求中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在列举若干单元的装置型权利要求中，这些单元中的若干可以被具体实施为一个相同的硬件项。元件前的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。在列举若干单元的任何装置型权利要求中，这些单元中的若干可以被实施为一个相同的硬件项。虽然某些元件被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示这些元件不能被组合使用。

虽然已经基于当前被认为是最实用和优选的实施例，出于图示的目的详细描述了本发明，但是应当理解，这样的详情仅出于所述目的，并且本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖在权利要求的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应当理解，本发明预期任何实施例的一个或多个特征能够在可能的范围内与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (4)

1.一种用于气道压力支持系统(102、202)的加湿器(112、212、312)，所述气道压力支持系统用于将加湿的呼吸气体流递送到患者的气道，所述气道压力支持系统包括患者接口设备(108、208)和气流生成器(104、204)，所述气流生成器被配置为生成所述呼吸气体流，所述呼吸气体流通过所述患者接口设备被递送到所述患者的所述气道，所述加湿器包括：

水腔室(120、220)，其被构造为容纳一定量的水(122)；

导管(130、230、330)，其包括：

第一端部(138、238)，其被构造为被流体连接到所述气流生成器，

相对的第二端部(140、240)，其被构造为被流体连接到所述患者接口设备，以及

壁部分(142、242)，其限定在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的内部通路(144、244)，所述内部通路被构造为在所述第一端部与所述第二端部之间输送所述呼吸气体流，其中，所述壁部分包括延伸通过所述内部通路并且垂直于所述导管的纵轴(131)定位的接收部分(143)；

喷嘴(126、226)，其被流体连接到所述水腔室并且被配置为用从所述水腔室接收的水来产生水滴，其中，所述喷嘴至少部分延伸通过所述接收部分(143)并且具有出口(152)，所述水滴从所述出口离开所述喷嘴；

加热器板(128、228、328)，其被耦合到所述壁部分并且被暴露于所述内部通路，所述加热器板被定位为接收来自所述喷嘴的所述水滴；以及

分离器特征(132、232、332)，其被连接到所述壁部分并且被配置为将所述水滴屏蔽于所述呼吸气体流；

其中，所述分离器特征是远离所述内部通路(144)延伸的凹穴(132)，并且，所述喷嘴的所述出口(152)被设置在所述凹穴中并且在所述加热器板上方，

所述凹穴(132)由被耦合到所述壁部分(142)的接收构件(134)来限定，

所述加湿器还包括被耦合到所述壁部分的多个框架构件(170、171)，其中，所述接收构件通过舌槽机构被耦合到所述框架构件。

2.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述喷嘴具有被流体连接到所述水腔室的入口(150)。

3.根据权利要求1或2所述的加湿器，其中，所述接收构件具有凹槽区域(158)，并且其中，所述加热器板(128)被设置在所述凹槽区域中并且与所述凹槽区域相接合。

4.一种用于将加湿的呼吸气体流递送到患者的气道的气道压力支持系统(102、202)，所述气道压力支持系统包括：

患者接口设备(108、208)；

气流生成器(104、204)，其被配置为生成所述呼吸气体流，所述呼吸气体流被通过所述患者接口设备被递送到所述患者的所述气道；以及

加湿器(112、212、312)，其包括：

水腔室(120、220)，其被构造为容纳一定量的水(122)，

导管(130、230、330)，其包括：

第一端部(138、238)，其被流体连接到所述气流生成器，

相对的第二端部(140、240)，其被流体连接到所述患者接口设备，以及

壁部分(142、242)，其限定在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的内部通路(144、244)，所述内部通路被构造为在所述第一端部与所述第二端部之间输送所述呼吸气体流，其中，所述壁部分包括延伸通过所述内部通路并且垂直于所述导管的纵轴(131)定位的接收部分(143)；

喷嘴(126、226)，其被流体连接到所述水腔室并且被配置为用从所述水腔室接收的水来产生水滴，其中，所述喷嘴至少部分延伸通过所述接收部分(143)并且具有出口(152)，所述水滴从所述出口离开所述喷嘴；

加热器板(128、228、328)，其被耦合到所述壁部分并且被暴露于所述内部通路，所述加热器板被定位为接收来自所述喷嘴的所述水滴；以及

分离器特征(132、232、332)，其被连接到所述壁部分并且被配置为将所述水滴屏蔽于所述呼吸气体流；

其中，所述分离器特征是远离所述内部通路(144)延伸的凹穴(132)，并且，所述喷嘴的所述出口(152)被设置在所述凹穴中并且在所述加热器板上方，

所述凹穴(132)由被耦合到所述壁部分(142)的接收构件(134)来限定，

所述加湿器还包括被耦合到所述壁部分的多个框架构件(170、171)，并且其中，所述接收构件通过舌槽机构被耦合到所述框架构件。