CN116113463A - 具有高温模式的呼吸支持设备 - Google Patents

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R·W·伯格斯
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Fisher and Paykel Healthcare Ltd
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Abstract

根据本披露内容，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；以及控制器。该设备被该控制器控制以至少两种模式运行，该至少两种模式为正常模式和高温模式。在高温模式下，输送给该患者的气体的温度高于当处于正常模式时输送给该患者的气体的温度。在高温模式下，该控制器将该气体流的一个或多个参数控制为与正常模式下的参数不同，同时提供更高的温度。该设备还在冷却模式下操作，在该冷却模式下，该气体流的一个或多个参数受到控制。该设备包括安全特征以确保该气体流的温度、露点、焓和/或能量不超过安全限制。

Description

具有高温模式的呼吸支持设备
技术领域
本披露内容涉及一种具有高温模式并且被配置为提供气体流以供患者吸入的呼吸支持设备。
背景技术
呼吸支持设备用于比如医院或其他医疗设施等各种环境，以向患者输送呼吸气体流。气体流通常被加热和加湿以帮助使患者舒适并减轻气道的干燥程度。气体流经由吸气导管和患者接口输送给患者。这种呼吸支持设备的示例包括无创通气(NIV)设备(比如CPAP、PEEP、双水平设备和高流量设备)。
包括在高流量呼吸支持设备中的患者接口通常包括鼻插管。鼻插管可以包括一个或多个叉头，该一个或多个叉头被配置为接纳在患者的鼻孔中。叉头可以被配置为不密封鼻孔，使得气体(包括呼出气体)可以从叉头周围泄漏。由具有鼻插管的高流量呼吸支持设备提供的治疗通常称为经鼻高流量呼吸支持或经鼻高流量(NHF)治疗。
在NHF治疗期间，流量通常维持在一定范围(例如，成人10L/min至100L/min，或新生儿或儿童1L/min至25L/min)内的设定速率。气体流可以由空气或补充有附加氧气的空气组成。在NHF治疗期间，患者接口处呼吸气体的温度通常可以选自一系列预设值(例如，31℃、34℃或37℃)。
呼吸支持设备的另一个示例是无创通气(NIV)设备。无创通气设备可以是流量受控设备(被控制到设定流量)或压力受控设备(被控制到设定压力)。压力受控NIV设备可以控制到恒定压力(如在CPAP治疗中)或控制到可变压力(如在双水平治疗中)。在双水平NIV治疗中，吸气期间的设定压力可以不同于与呼气期间的设定压力。
与NIV设备一起使用的患者接口通常包括至少部分地密封用户面部的患者接口。密封患者接口的示例包括口罩、鼻罩或全面罩，该罩包括密封患者面部的密封垫。
发明内容
本披露内容源于试图提供一种呼吸支持设备的一些工作，该呼吸支持设备可以用于改善对患者的治疗，并且在一些情况下，用于改善对感染病毒(比如人鼻病毒(HRV))的患者的治疗。
根据本披露内容的设备可以改善对患有上呼吸道病毒感染或细菌感染(例如，人鼻病毒(HRV)或流感病毒、或引起上呼吸道感染的其他病毒)的患者的治疗。
本披露内容的一方面是提供一种呼吸支持设备，该呼吸支持设备被控制以在相对高温(例如，高于40℃的温度，并且在一些情况下，43℃到47℃之间的温度)下输送高气体流量。
本披露内容的一方面是提供一种呼吸支持设备，该呼吸支持设备被控制以输送具有高能量(相对于由已知呼吸支持设备输送的气体流的能量)的气体流。这种高能量气体流可以包括高温气体流或高露点气体流(即，具有高温度和高湿度的气体流)。例如，气体流的温度可以高于40℃，并且在一些情况下在43℃到47℃之间。在此示例或另一个示例中，气体流的露点可以高于40℃，在一些情况下为43℃至47℃。”
本披露内容的其他方面是提供一种高流量设备，该高流量设备被控制以管理气体流的焓和/或露点，以便有助于患者在暴露于高流量的高温气体期间和之后立即保持安全而免受过度焓暴露和热损伤。焓和/或露点可以在患者接口处测量，或根据在气体流动路径中气体流量发生器与患者接口之间的其他地方进行的测量来计算。
本披露内容的各方面是提供一种设备，该设备根据正常模式操作，并且根据高温模式操作，在高温模式下，呼吸气体在相对高温下被输送给患者，该设备进一步根据一个或多个安全算法操作。该(多个)安全算法可以被配置为在高温模式期间将呼吸气体的一种或多种特性控制在安全水平内。该(多个)安全算法可以被配置为在高温模式已经终止之后但在正常模式恢复之前将呼吸气体的一种或多种特性控制在安全水平内。
本披露内容提供了一种设备，该设备被控制以相对高温输送气体流，以便提高供应给患者的气体的温度，和/或提高供应给患者的气体的露点。供应给患者的气体的露点将根据气体的湿度而变化。该设备可以被控制以在高温模式下操作，在高温模式下，要么供应给患者的气体的温度相对较高，要么供应给患者的气体的温度和露点都相对较高。
在根据本披露内容的设备中，气体温度和/或露点指代供应给患者(即，在患者接口处或中)的气体的温度和/或露点。可以使用患者处的一个或多个传感器来测量患者处的温度。例如，这一个或多个传感器可以在吸气导管的患者端处，或者在患者接口本身处或中。替代性地，可以在设备中的其他地方测量温度。例如，可以在加湿器处、加湿器出口处或加湿器与患者之间的某个其他点处测量温度。如果温度是在远离患者处(例如在加湿器出口处)测量的，则设备的控制器可以被配置为计算温度在测量点与患者之间可能如何变化。控制器可以被配置为控制被加热的吸气导管的加热器，以在气体到达患者之前试图维持气体的温度。换言之，控制器可以控制导管加热器以补偿沿吸气导管的任何计算出的温度下降。
控制器可以基于来自导管的患者端处的一个或多个患者端传感器(比如温度传感器和/或湿度传感器)的反馈来控制导管加热器。(多个)患者端传感器可以位于导管的患者端处，例如位于导管末端的袖套或连接器中。(多个)患者端传感器可以位于患者接口中。控制器可以被配置为确定从吸气导管的末端到患者的温度下降，例如3℃的下降。
根据本披露内容的设备可以被控制以输送具有高温度和高露点的气体流(即，具有高温度和足够高的相对湿度以使气体流具有高露点的气体流)。
在一个示例中，高露点包括高于40℃的温度和超过80％的湿度。
根据本披露内容的设备可以根据高温模式操作，其中，气体流具有比当处于正常模式时更高的峰值温度和/或更高的露点。正常模式是将呼吸气体输送给患者、但不以高温度或高露点输送的治疗模式。
本披露内容的一方面是一种安全算法，该安全算法被配置为在高温模式期间和之后控制呼吸设备，在高温模式下，以高温度和高露点向患者输送气体。在一些方面，该安全算法：
a)限制在高温模式期间可以使用的流量；和/或
b)限制高温模式的持续时间；和/或
c)控制设备从高温模式返回到正常模式的过程，在正常模式下，以标准流量和较低温度向患者输送气体。
根据本披露内容的一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式运行，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于当处于该正常模式时输送给该患者的气体的温度；
其中，在该正常模式下，该控制器控制该气体流量发生器以处于受第一峰值流量限制的第一流量范围内的流量产生该气体流；并且
其中，在该高温模式下，该控制器控制该流量发生器以处于受第二峰值流量限制的第二流量范围内的流量产生该气体流，该第二峰值流量低于该正常模式的第一峰值流量。
根据本披露内容的一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的无创通气呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式运行，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于当处于该正常模式时输送给该患者的气体的温度；
其中，在该正常模式下，该控制器控制该气体流量发生器以处于受第一峰值流量限制的第一流量范围内的流量产生该气体流；并且
其中，在该高温模式下，该控制器控制该流量发生器以处于受第二峰值流量限制的第二流量范围内的流量产生该气体流，该第二峰值流量低于该正常模式的第一峰值流量。
根据本披露内容的一方面，提供了一种被配置为向患者提供高气体流量的高流量呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种高流量模式运行，该至少两种高流量模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于当处于该正常模式时输送给该患者的气体的温度；
其中，在该正常模式下，该控制器控制该气体流量发生器以处于受第一峰值流量限制的第一流量范围内的流量产生该气体流；并且其中，在该高温模式下，该控制器控制该流量发生器以处于受第二峰值流量限制的第二流量范围内的流量产生该气体流，该第二峰值流量低于该正常模式的第一峰值流量。
该第一流量范围可以受第一最小流量限制，并且该第二流量范围受第二最小流量限制。
可以将第一流量范围与第二流量范围之间的变化幅度控制为低于预定阈值。
第二流量范围的最小流量可以等于或小于当处于正常模式时第一流量范围的最小流量。
第二流量范围可以比第一流量范围更窄。
第二流量范围可以比第一流量范围窄1L/min到70L/min之间，优选地5L/min到60L/min之间，更优选地10L/min到60L/min之间。
第一流量范围可以在0L/min到100L/min之间。第二流量范围可以在20L/min到80L/min之间，更优选地在30L/min到60L/min之间。
第二流量可以比第一流量少5L/min到30L/min之间，或10L/min到25L/min之间，或大致15L/min，或大致10L/min。
当处于高温模式时，流向患者的气体流可以在41℃至50℃、优选地43℃至47℃的温度范围内。
在高温模式下，控制器可以将高温模式的持续时间限制为最大持续时间。
该设备可以被控制器控制处于另外的模式，该模式是冷却模式，该冷却模式在高温模式之后操作，使得当处于冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
a)流量被控制到流量设定点，其中，流量从高温模式期间使用的流量到流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
b)供应给加湿器加热器的电功率从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
c)输送给患者的气体流的温度设定点从高温模式期间的温度设定点降低。
可以例如通过控制PWM、占空比、电压和/或电流来降低电功率。
电功率可以降低预定量，和/或可以降低到零。
根据本披露内容的另一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式操作，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在正常模式下输送给该患者的气体的温度；
其中，在高温模式下，控制器将高温模式的持续时间限制为最大持续时间。该持续时间可以是设定的持续时间，在该持续时间中，该设备被控制在预定时间段内在高温模式下操作。用户可以随时退出高温模式，直至达到最大持续时间。
气体流量发生器可以包括一个或多个鼓风机，每个鼓风机包括马达和叶轮。(多个)鼓风机可以安装在该设备的壳体中。加湿器也可以安装在设备的壳体中或上。
根据本披露内容的另一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式操作，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在正常模式下输送给该患者的气体的温度；
其中，在高温模式下，控制器将高温模式的持续时间限制为最大持续时间。该持续时间可以是设定的持续时间，在该持续时间中，该设备被控制在预定时间段内在高温模式下操作。用户可以随时退出高温模式，直至达到最大持续时间。
该设备可以包括气体入口，该气体入口被配置为从外部气体源接收一种或多种气体。该设备可以包括多个气体入口。外部气体源可以包括例如氧气源。外部气体源可以包括墙壁源，例如医院中的氧气墙壁供应。外部气体源可以包括具有(多种)压缩气体的气柜或气罐。
控制器可以使用由定时器产生的信号将高温模式的持续时间限制为设定的持续时间。
设定的持续时间可以在15分钟到180分钟之间，优选地在20分钟到150分钟之间，并且更优选地在30分钟到120分钟之间。
控制器可以使用由计数器产生的信号将高温模式的持续时间限制为设定的持续时间。
该设备可以产生该信号。
该设备可以包括另外的控制器，该另外的控制器被配置为产生该信号。
该设备可以从远程装置接收信号。
该设备可以被控制器控制处于另外的模式，该模式为冷却模式，该冷却模式在高温模式结束后并且在设定的持续时间到期时操作。
当处于冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
流量可以被控制到流量设定点，其中，该流量从高温模式期间使用的流量到该流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
供应给加湿器加热器的电功率可以从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
输送给患者的气体流的温度设定点可以从高温模式期间的温度设定点降低。
可以通过改变PWM、占空比、电压和/或电流中的任何一项或多项来改变供应给加湿器加热器的电功率。
在冷却模式下，该设备可以被控制到40℃或更低的气体流温度设定点。
在冷却模式下，该设备可以被控制以处于所述正常模式下产生的流量范围内的流量产生气体流。
在冷却模式下，该设备可以被控制以使得气体流的焓和/或露点从气体流在高温模式下的焓和/或露点降低。
当处于高温模式时，流向患者的气体流可以在41℃至50℃、或43℃至47℃、或43℃至45℃的温度范围内。
根据本披露内容的又一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿，该加湿器包括加湿器加热器；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种流量模式操作，该至少两种流量模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在该正常模式下输送给该患者的气体的温度；
该设备进一步被控制器控制处于另外的模式，该模式是冷却模式，该冷却模式在高温模式之后操作，使得当所述冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
a)流量被控制到流量设定点，其中，流量从高温模式期间使用的流量到流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
b)供应给加湿器加热器的电功率从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
c)输送给患者的气体流的温度设定点从高温模式期间的温度设定点降低。
根据本披露内容的又一方面，提供了一种被配置为向患者提供高气体流量的高流量呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿，该加湿器包括加湿器加热器；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种高流量模式操作，该至少两种高流量模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在该正常模式下输送给该患者的气体的温度；
该设备进一步被控制器控制处于另外的模式，该模式是冷却模式，该冷却模式在高温模式之后操作，使得当所述冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
a)流量被控制到流量设定点，其中，流量从高温模式期间使用的流量到流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
b)供应给加湿器加热器的电功率从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
c)输送给患者的气体流的温度设定点从高温模式期间的温度设定点降低。
响应于该设备的一个或多个预定操作条件，控制器可以自动选择冷却模式。
该一个或多个预定操作条件可以选自以下各项中的任何一项或多项：
a)由定时器确定的预定时间段；
b)由计数器确定的预定数量的计数；
c)超过气体流露点；
d)超过气体流焓；
e)用户退出高温模式。
在冷却模式之后，控制器可以将该设备返回到正常模式。
控制器可以在冷却模式的预定时间段之后将该设备返回到正常模式，该预定时间段可以在15分钟至60分钟的范围内、优选地为30分钟。
控制器可以根据气体流的温度将该设备返回到正常模式。
控制器可以根据气体流的温度低于预定温度将该设备返回到正常模式。
控制器可以根据气体流的露点将该设备返回到正常模式。
控制器可以根据气体流的焓将该设备返回到正常模式。
当处于高温模式时，流向患者的气体流可以在41℃至50℃、43℃至47℃、优选地43℃至45℃的温度范围内。
根据本披露内容的另一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式操作，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在正常模式下输送给该患者的气体的温度；
其中，控制器控制该设备以在高温模式期间和/或在高温模式终止之后立即限制气体流的特性，使得气体流的焓和/或露点低于预定水平。如上所述，气体流的温度、焓和/或露点可以在患者接口处或附近测量，或者在吸入气体流动路径中气体流量发生器与患者接口之间的其他地方测量。
根据本披露内容的另一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式操作，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在正常模式下输送给该患者的气体的温度；
其中，控制器控制该设备以在高温模式期间和/或在高温模式终止之后立即限制气体流的特性，使得气体流的焓和/或露点低于预定水平。如上所述，气体流的温度、焓和/或露点可以在患者接口处或附近测量，或者在吸入气体流动路径中气体流量发生器与患者接口之间的其他地方测量。
当处于高温模式时，流向患者的气体流可以在41℃至50℃、43℃至47℃、优选地43℃至45℃的温度范围内。
根据本披露内容的又一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿，该加湿器包括加湿器加热器；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式操作，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在正常模式下输送给该患者的气体的温度；其中，当处于高温模式时，流向患者的气体流在41℃至50℃、或43℃至47℃的温度范围内。
根据本披露内容的又一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿，该加湿器包括加湿器加热器；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式操作，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于在正常模式下输送给该患者的气体的温度；其中，当处于高温模式时，流向患者的气体流在41℃至50℃、或43℃至47℃的温度范围内。
根据本披露内容的又一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿，该加湿器包括加湿器加热器；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式运行，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的露点高于在正常模式下输送给该患者的气体的露点；其中，当处于高温模式时，流向患者的气体流在43℃至47℃的露点范围内。
根据本披露内容的又一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿，该加湿器包括加湿器加热器；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式运行，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的露点高于在正常模式下输送给该患者的气体的露点；其中，当处于高温模式时，流向患者的气体流在43℃至47℃的露点范围内。
该设备可以包括以下各项中的任何一项或多项：
a)患者接口，该患者接口被配置为安装在患者身上并接收来自加湿器的加湿气体流；
b)患者回路，该患者回路包括至少一个患者导管，该患者导管被配置为连接到加湿器的出口并接收来自加湿器的加湿气体流；
c)头帽，该头帽被配置为将患者接口安装在患者的头部上。
患者接口可以包括未密封接口。患者接口可以包括鼻插管或气管接口(比如气管接管)。
患者接口可以包括密封接口。
该设备可以包括用户界面，该用户界面被布置为接收来自用户的输入以控制该设备。该用户界面可以为图形用户界面，优选地为触摸屏图形用户界面。正常模式和高温模式能够经由用户界面被用户选择。
用户界面可以被配置为呈现倒计时定时器。用户界面还可以显示可以重新启动定时器和高温模式的按钮或交互元素。
该设备可以被配置为限制用户可以连续激活高温模式的次数。
该设备可以被控制在高温模式终止后提供冷却模式。
响应于该设备的一个或多个预定操作条件，控制器可以自动选择冷却模式。
该一个或多个预定操作条件可以选自以下各项中的任何一项或多项：
a)由定时器确定的预定时间段；
b)由计数器确定的预定数量的计数；
c)超过气体流露点；
d)超过气体流焓；
e)用户退出高温模式。
该设备可以被控制在冷却模式后返回到正常模式。
当处于正常模式时，气体流可以被控制为具有以下特性中的任何一种或多种特性：
a)露点在31℃至37℃的范围内；
b)温度在31℃至37℃的范围内；
c)流量在10L/min至70L/min的范围内。
当处于高温模式时，气体流可以被控制为具有以下特性中的任何一种或多种特性：
a)露点在40℃至47℃的范围内；
b)温度在41℃至50℃的范围内；
c)流量在30L/min至40L/min的范围内；
d)最小流量比正常模式下的最小流量少预定量；
e)最小流量比正常模式下的最小流量多预定量；以及
f)最大流量比正常模式下的最大流量少预定量。
高温模式期间的流量范围可以与正常模式期间使用的流量范围有关。例如，高温模式期间的流量范围可以具有相同的流量范围中点。
根据本披露内容的一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式运行，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，输送给该患者的气体的温度高于当处于该正常模式时输送给该患者的气体的温度；
其中，在该正常模式下，该控制器控制该气体流量发生器以处于受第一峰值流量限制的第一流量范围内的流量产生该气体流；并且
其中，在该高温模式下，该控制器控制该气体流量发生器以处于由第二峰值流量限制的第二流量范围内的流量产生该气体流，该第二峰值流量低于该正常模式的第一峰值流量；
其中，在高温模式下，控制器将高温模式的持续时间限制为最大持续时间；
该设备进一步被控制器控制处于另外的模式，该模式是冷却模式，该冷却模式在高温模式之后操作，使得当所述冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
a)流量被控制到流量设定点，其中，流量从高温模式期间使用的流量到流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
b)供应给加湿器加热器的电功率从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
c)输送给患者的气体流的温度设定点从高温模式期间的温度设定点降低。
根据本披露内容的设备可以是被配置为向患者输送高流量气体的高流量设备。
高流量设备可以被配置为与非密封的患者接口一起使用或包括非密封的患者接口。非密封的患者接口的示例包括具有一个或多个非密封鼻叉的鼻插管。非密封的鼻叉不密封患者的鼻孔。
根据本披露内容的设备可以是无创通气设备。
无创通气设备可以被配置为与密封患者接口一起使用或包括密封患者接口。密封患者接口的示例包括口罩、鼻罩或全面罩，该罩包括密封患者面部的密封垫。
根据本披露内容的设备可以是压力支持设备，比如CPAP或例如双水平设备。
根据本披露内容的一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被控制器控制以在第一模式和第二模式下运行，其中，当处于第一模式时，气体以比当处于第二模式时更高的露点和/或更高的平均温度输送给患者。
根据本披露内容的一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被控制器控制以在第一模式和第二模式下运行，其中，当处于第一模式时，气体以比当处于第二模式时更高的露点和/或更高的平均温度输送给患者。
根据本披露内容的一方面，提供了一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，该呼吸支持设备包括：
流量发生器，该流量发生器被配置为产生该气体流；
加湿器，该加湿器被配置为对该气体流进行加湿；
控制器，该设备被该控制器控制以至少两种模式运行，该至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于该高温模式时，该设备在第一流量范围内操作，而当处于正常模式时，该设备在第二流量范围内操作，其中，该第二流量范围大于该第一流量范围，并且其中，该设备被控制在预定持续时间内处于该高流量模式。
持续时间可以例如小于120分钟、小于90分钟、小于60分钟、小于45分钟或小于30分钟。
就第二范围的峰值流量和/或第二范围的流量宽度而言，第二流量范围可以更大。
根据本披露的另一方面，提供了一种向患者提供呼吸支持的方法，该方法使用根据以上陈述中的任何一项或多项所述的设备。
呼吸支持设备可以包括吸气导管，该吸气导管被配置为在气体流量发生器出口与患者接口之间为气体流提供吸入气体流动路径。
该流量发生器可以是鼓风机。该流量发生器可以是多个鼓风机。该多个鼓风机中的一个鼓风机可以被配置为产生气体流，并且该多个鼓风机中的另一个鼓风机可以被配置为例如经由在呼气导管中抽吸力的产生迫使呼出气体沿着呼气导管。
该设备可以包括壳体。流量发生器可以位于壳体中。加湿器可以位于壳体中。流量发生器和加湿器可以都位于同一壳体中。
根据本披露内容的另一方面，提供了一种呼吸系统，该呼吸系统包括：
如以上陈述中任一项所述的呼吸支持设备；
a)患者接口；以及
b)吸气导管。吸气导管可以包括加热器(比如加热丝)，该加热器被配置为加热导管中的气体。
应当注意，本文档中同时使用了术语“患者”和“用户”。术语“患者”指代从高流量设备接收气体流的人。术语“用户”指代与设备的控制器(例如，可以包括图形用户界面(GUI))交互的人。用户和患者可以是同一个人，也可以是不同的人。
来自一个或多个实施例或配置的特征可以与一个或多个其他实施例或配置的特征进行组合。另外，在患者的呼吸支持过程期间可以一起使用多于一个实施例。
本说明书中使用的术语‘包括(comprising)’意指‘至少部分地由……组成’。当解释本说明书中的包含术语‘包括(comprising)’的每条陈述时，也可能存在除所述术语之后的那个或那些特征以外的特征。相关的术语如‘包括(comprise)’和‘包括(comprises)’将以相同的方式进行解释。
对本文中披露的数字范围(例如，1至10)的提及旨在也包括提及这个范围内的全部有理数(例如，1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9和10)，以及这个范围内的任何有理数范围(例如，2至8、1.5至5.5和3.1至4.7)，并且因此，特此明确地披露本文中所明确披露的全部范围的全部子范围。这些仅仅是具体意图披露的内容的实例，并且所枚举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合都应当被认为在本申请中以类似方式明确陈述。
应理解的是，替代性的实施例或配置可以包括在本说明书中展示、描述或提及的部分、元件或特征中的两个或更多个的任何或所有组合。
本发明还可以广义地被说成包括本申请的说明书中单个或共同地提及或指示的部件、元件和特征，以及任何两个或更多个所述部分、元件或特征的任何或所有组合。
对于本发明所涉及的领域的技术人员来说，本发明的在结构上的许多改变以及广泛不同的实施例和应用将表明它们自身而不脱离如在所附权利要求中定义的本发明的范围。本文中的披露内容和描述完全是说明性的，并且不旨在任何意义上是限制性的。本文中提及具有本发明所涉及领域的已知等效物的特定整体时，这种已知等效物被认为也并入本文中，就如同单独地阐述一样。
附图说明
图1A以图解形式示出了呼吸支持设备。
图1B展示了感测电路板，该感测电路板包括可以用于呼吸支持设备中的流量传感器。
图2是根据本披露内容的包括高温模式的呼吸支持设备的控制器提供的控制步骤的流程图。
图3是根据本披露内容的由包括冷却模式的呼吸支持设备的控制器提供的控制步骤的流程图。
图4a至图4c示出了可以包括根据本披露内容的呼吸支持设备的一部分的图形用户界面的可能屏幕。
图5是可以包括根据本披露内容的呼吸支持设备的一部分的图形用户界面的另一可能屏幕。
图6是示出由呼吸支持设备提供给患者的气体的焓可以如何随时间变化的曲线图。
图7以图解形式示出了与远程管理系统通信的根据本披露内容的呼吸支持设备。
图8是结合根据本披露内容的设备的患者传感器的示例电路。
具体实施方式
本披露内容涉及一种被配置为安全地向患者输送高温气体流的呼吸支持设备。在高温下将加湿气体流引入患者的鼻孔可以减轻与病毒相关联的症状，所述病毒比如为人鼻病毒(可能引起普通感冒)、流感和/或可能驻留在患者的上气道或通过患者的上气道进入人体的任何其他病毒。这种症状的减轻可能是由于高温气体流输送到患者气道的热能增加所致。根据本披露内容的各方面，气体流可以是高流量气体，例如具有适合NHF的流量。
根据本披露内容的呼吸支持设备可以有助于克服患者可能在治疗期间或在治疗之后立即遭受的热损伤的问题。如果气体流的焓(或露点)过高和/或如果高温治疗期持续时间过长，则可能会发生这种热损伤。
根据本披露内容的设备的进一步实施细节将下面提供。
然而，总而言之，本披露内容的一方面提供了一种在正常高流量模式与高温高流量模式之间操作的高流量呼吸支持设备。高温模式可以被认为是高能量模式，在该模式下，与正常治疗期间输送的气体流相比，流向患者的气体流的能量增加。该设备包括流量发生器。该设备根据以下高级控制阶段进行控制：
a)高温模式的启动
-与正常模式下的峰值气体流量相比，其峰值气体流量减少。替代性地或附加地，与正常模式下的气体流的流量范围相比，其气体流的流量范围减小。该设备可以自动更改气体流量。
b)高温模式的操作
-定时器或计数器产生控制信号以限制高温模式的最长持续时间。
c)高温模式的后操作——第一阶段
-气体流量朝向其后高温模式设定点缓慢增加(或减少)。该设备可以自动增加(或减少)气体流量。
-输送到气体加热器(例如，加湿器加热器)的电功率减小。例如，加湿器加热器板的脉冲宽度调制(PWM)可以在设定时间内被设置为零。
-设备的加湿器下游的气体流温度在设定时间内受到限制。控制器可以在预定时间内限制最高温度设定点。
d)高温模式的后操作——后续阶段
-可以供应给气体加热器的电功率增加。供应给加热器的功率可以以多种方式变化。例如，加湿器加热器(可以是加热器板)的PWM可以增加回到设备处于正常模式时使用的PWM。供应给气体加热器的功率还(或替代性地)可以通过改变气体加热器的占空比或通过改变供应给气体加热器的电压和/或电流来改变。
-(在流动路径中的特定点测量的)气体流温度朝向其(针对流动路径中的该特定点的)后高温模式设定点缓慢升高。可以在加湿器下游的任何点(例如在患者接口处)测量气体流温度。在一些示例中，在将气体流从加湿器输送到患者接口的软管末端测量气体流温度很方便(此测量值被称为软管末端或EoH温度)。
本披露内容的一方面提供了一种在正常模式与高温模式之间操作的呼吸支持设备，比如NIV设备。该设备包括流量发生器。该设备根据以下高级控制阶段进行控制：
a)高温模式的启动
-与正常模式下的峰值气体流量相比，其峰值气体流量减少。替代性地或附加地，与正常模式下的气体流的流量范围相比，其气体流的流量范围减小。该设备可以自动更改气体流量。
-替代性地，改变最大压力和/或最小压力。
-替代性地，设备10可以控制气体流量发生器在高温模式期间输送恒定压力。
b)高温模式的操作
-定时器或计数器产生控制信号以限制高温模式的最长持续时间。
c)高温模式的后操作——第一阶段
-气体流量朝向其后高温模式设定点缓慢增加(或减少)。该设备可以自动增加气体流量。
-输送到气体加热器(例如，加湿器加热器)的电功率减小。例如，加湿器加热器板的PWM可以在设定时间内被设置为零。
-设备的加湿器下游的气体流温度在设定时间内受到限制。控制器可以在预定时间内限制最高温度设定点。
d)高温模式的后操作——后续阶段
-可以供应给气体加热器的电功率增加。供应给加热器的功率可以以多种方式变化。例如，加湿器加热器(可以是加热器板)的PWM可以增加回到设备处于正常模式时使用的正常PWM。供应给气体加热器的功率还(或替代性地)可以通过改变气体加热器的占空比或通过改变供应给气体加热器的电压和/或电流来改变。
-(在流动路径中的特定点测量的)气体流温度朝向其(针对流动路径中的该特定点的)后高温模式设定点缓慢升高。可以在加湿器下游的任何点(例如在患者接口处)测量气体流温度。在一些示例中，在将气体流从加湿器输送到患者接口的软管末端测量气体流温度很方便(此测量值被称为软管末端或EoH温度)。
本披露内容的一方面提供了一种在正常模式与高温模式之间操作的呼吸支持设备，并且其中，该设备根据以下高级控制阶段进行控制：
高温模式的启动
-与正常模式下的峰值气体流量相比，其峰值气体流量减少。替代性地或附加地，与正常模式下的气体流的流量范围相比，其气体流的流量范围减小。如果该设备不包括气体流量发生器，或者不使用气体流量发生器，则该设备可以从该设备所连接的一个或多个气体源接收气体流。在这样的实施例中，该设备可以接收用户已经例如通过关闭或打开气体源的流量控制阀来手动调整的减少的气体流。在这样的实施例中，该设备可以被配置为产生一个或多个提醒，以向用户指示在高温模式启动时减少来自(多个)气体源的(多种)气体流。
高温模式的操作
-定时器或计数器产生控制信号以限制高温模式的最长持续时间。
高温模式的后操作——第一阶段
-气体流量朝向其后高温模式设定点缓慢增加(或减少)。该设备可以自动增加气体流量。
-输送到气体加热器(例如，加湿器加热器)的电功率减小。例如，加湿器加热器板的PWM可以在设定时间内被设置为零。
-设备的加湿器下游的气体流温度在设定时间内受到限制。控制器可以在预定时间内限制最高温度设定点。
高温模式的后操作——后续阶段
-可以供应给气体加热器的电功率增加。供应给加热器的功率可以以多种方式变化。例如，加湿器加热器(可以是加热器板)的PWM可以增加回到设备处于正常模式时使用的正常PWM。供应给气体加热器的功率还(或替代性地)可以通过改变气体加热器的占空比或通过改变供应给气体加热器的电压和/或电流来改变。
-(在流动路径中的特定点测量的)气体流温度朝向其(针对流动路径中的该特定点的)后高温模式设定点缓慢升高。可以在加湿器下游的任何点(例如在患者接口处)测量气体流温度。在一些示例中，在将气体流从加湿器输送到患者接口的软管末端测量气体流温度很方便(此测量值被称为软管末端或EoH温度)。
呼吸支持设备
已知要提供呼吸支持设备。这种呼吸支持设备的一个示例是高流量呼吸支持设备，该高流量呼吸支持设备包括鼻插管形式的患者接口。鼻插管包括接纳在患者的鼻孔中的叉头。在这种设备中，患者通常经由他们的嘴巴和/或经由插管的叉头周围的空漏处直接向大气呼气。在这样的示例中，这种呼吸支持设备可以被控制到用户定义的流量，使得该设备产生流量为例如大约50L/min至60L/min的吸入气体流。在替代形式中，高流量呼吸支持设备可以包括气管患者接口，用于通过例如插入患者颈部的气管接管输送高流量。
呼吸支持设备的另一个示例是NIV设备，该设备包括呈密封接口形式的患者接口，比如全面罩，其密封在患者的鼻子和嘴巴周围。在这样的示例中，这种呼吸支持设备可以被控制到用户定义的压力。该压力可以产生流量为例如约1L/min至40L/min的吸入气体流。根据本披露内容，可以提供根据正常模式、高温模式和冷却模式操作的NIV设备，在所述模式下会向患者提供高温吸入气体流。每种模式期间的吸入气体流可以通过控制该流的压力来控制。
在图1A中示出了高流量呼吸支持设备10。呼吸支持设备10可以包括主壳体100，该主壳体容纳呈马达/叶轮布置形式的流量发生器11(例如，鼓风机)、可选的加湿器12、控制器13、以及用户界面14(包括例如显示器和比如(多个)按钮、触摸屏等(多个)输入装置)。控制器13可以被配置或编程为控制设备的操作。例如，控制器可以控制设备的部件，包括但不限于：操作流量发生器11以产生用于输送至患者的气体的流(气体流)，从而操作加湿器12(如果存在的话)以对产生的气体流进行加湿和/或加热，控制进入流量发生器鼓风机中的氧气体流，接收来自用户界面14的用户输入以对设备10进行重新配置和/或用户定义的操作，并向用户输出信息(例如，在显示器上)。用户可以是患者、保健专业人士或对使用该设备感兴趣的任何其他人。如本文中所使用的，“气体流”可以指代可以在呼吸辅助或呼吸装置中使用的任何气体流，比如环境空气体流、包含基本上100％氧气的流、包含环境空气和氧气的某种组合的流等。
患者呼吸导管16的一端连接到呼吸支持设备10的壳体100中的气体流出口21。患者呼吸导管16的另一端联接到患者接口17，比如具有歧管19和鼻叉18的非密封的鼻插管。另外地或替代性地，患者呼吸导管16可以联接到面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管内管、气管造口接口等。优选地，在呼吸支持设备10中，患者接口17是非密封接口，以便为患者提供高流量呼吸支持。由呼吸支持设备10产生的气体流可以被加湿，并且经由患者导管16通过插管17被输送到患者。患者导管16可以具有加热丝16a以便加热穿过到达患者的气体流。加热丝16a可以受控制器13的控制。患者导管16和/或患者接口17可以被认为是呼吸支持设备10的一部分、或在该呼吸支持设备的外围。呼吸支持设备10、呼吸导管16以及患者接口17可以一起形成呼吸支持系统。
设备10可以包括：
a.壳体，该壳体中设置有加湿器和流量发生器。
b.弯管，该弯管将加湿器的出口流体联接到设备的出口。弯管是可拆卸的，使得可以对弯管进行消毒或更换以减少患者感染的机会。
控制器13可以控制流量发生器11以产生具有期望的流量的气体流。控制器13还可以控制补充氧气入口以允许输送补充氧气，加湿器12(如果存在)可以对气体流加湿和/或将气体流加热到适当的水平，等等。气体流通过患者导管16和插管17被引出到达患者。控制器13还可以控制加湿器12中的加热元件和/或患者导管16中的加热元件16a，以将气体加热到期望的温度来实现患者的期望的治疗水平和/或舒适水平。控制器13可以被编程有气体流的合适目标温度或可以确定气体流的合适目标温度。温度可以包括气体流的温度或气体流的露点。
氧气入口端口28可以包括阀，加压气体可以穿过该阀进入流量发生器或鼓风机。该阀可以控制进入流量发生器鼓风机中的氧气流。该阀可以是任何类型的阀，包括比例阀或二位阀。氧气源可以是氧气罐或医院氧气供应源。医疗级别的氧气的纯度通常在95％与100％之间。也可以使用较低纯度的氧气源。阀模块和过滤器的示例在于2016年10月18日提交的题为“Valve Modules and Filter(阀模块和过滤器)”的美国临时申请号62/409,543以及于2017年4月23日提交的题为“Valve Modules and Filter(模块和过滤器)”的美国临时申请号62/488,841中披露，这些美国临时申请通过援引以其全文并入本文中。下文关于图6来进一步详细讨论阀模块和过滤器。
在一些示例中，呼吸支持设备10可以测量和控制被输送至患者的气体的氧气含量，且因此测量和控制被患者吸入的气体的氧气含量。在高流量呼吸支持或治疗(即，高流量疗法)期间，所输送的气体的高流量满足或超过患者的峰值吸气需求。这意味着，在吸气期间由装置输送到患者的气体的体积满足或超过在吸气期间由患者吸入的气体的体积。因此，高流量呼吸支持(即，高流量治疗)有助于防止在患者呼入时夹带环境空气，并且冲洗掉患者的气道中的呼出气体。只要输送的气体的流速满足或超过患者的峰值吸气需求，就防止了夹带环境空气，并且由装置输送的气体组分与患者呼入的气体组分基本上相同。因而，在装置中测得的氧气分数(称为输送氧气分数(FdO2))将与用户吸入的氧气分数(称为吸入氧气分数(FiO2))基本上相同。因此，术语FdO2和FiO2在此上下文中可以被视为等同的。应当注意，在其他示例中，设备10可以不包括任何氧气控制，并且可以向患者提供高流量而不提供任何补充氧气，即，流向患者的吸入气体流是从环境空气中产生的通过气体流量发生器入口的流(该流可以可选地被加湿)。
操作传感器3a、3b、3c(比如流量传感器、温度传感器、湿度传感器和/或压力传感器)可以放置在呼吸支持设备10中的各个位置中。附加传感器(例如，传感器20、25)可以放置在患者导管16和/或插管17上的各个位置中(例如，在吸气管一端处或附近、或在患者接口处可能存在温度传感器29)。来自传感器的输出可以由控制器13接收，以辅助控制器以提供合适治疗的方式来操作呼吸支持设备10。在一些配置中，提供合适的治疗包括满足患者的峰值吸气需求。设备10可以具有发射器和/或接收器15，以使得控制器13能够从传感器接收信号8和/或控制呼吸支持设备10的各种部件，包括但不限于流量发生器11、加湿器12和加热丝16a或者与呼吸支持设备10相关联的附件或外围设备。另外或替代性地，发射器和/或接收器15可以将数据输送到远程服务器或实现对设备10的远程控制。
可以通过将一个或多个气体组分传感器(比如超声换能器系统，也称为超声传感器系统)放置在流动路径中氧气和环境空气已完成混合的点下游来测量氧气。该测量可以在装置、输送导管、患者接口内或在任何其他合适的位置处进行。所使用的一个或多个特定传感器可以根据控制要求而变化。在一个示例中，超声换能器系统定位在气体流动路径内、在呼吸支持设备的壳体内。
在一些示例中，呼吸支持设备10可以包括患者传感器26(比如脉搏血氧仪或患者监测系统)，以测量患者的一个或多个生理参数(比如患者的血氧饱和度(SpO2)、心率、呼吸频率或灌注指数)。患者传感器26还可以提供信号质量的度量。传感器26可以通过有线连接或通过经由传感器26上的无线发射器进行的通信来与控制器13通信。传感器26可以是被设计成连接到患者手指的一次性粘性传感器。传感器26可以是非一次性传感器。针对不同年龄组设计并且将被连接至患者身上的不同位置的传感器是可获得的，并且可以与呼吸支持设备一起使用。
在患者传感器26是脉搏血氧仪的情况下，其附接到患者(典型地附接在其手指处)，但是其他位置(如耳垂)也是一个选项。脉搏血氧仪连接至设备10中的处理器(例如连接到控制器13)，并且持续地提供指示患者血氧饱和度的信号。
患者传感器26可以是可热插拔的装置，其可以在呼吸支持设备10的操作期间加以附接或互换。例如，患者传感器26可以使用USB接口或使用无线通信协议(例如，比如近场通信、WiFi或
Figure BDA0004038324150000261
)连接到呼吸支持设备10。当患者传感器26在操作期间断开时，呼吸支持设备10可以在其先前的操作状态下继续操作限定的时间段。患者传感器26可以是床旁监测系统或通过物理或无线接口与呼吸支持设备10通信的其他患者监测系统。
本文所讨论的高流量呼吸支持旨在被赋予本领域技术人员所理解的其典型的普通含义，其通常指的是以下呼吸辅助系统，该呼吸辅助系统经由有意未密封的患者接口以总体上旨在满足或超过患者的吸气流量的流量来输送目标流量的经加湿的呼吸气体。典型的患者接口包括但不限于鼻或气管患者接口。成人的典型流量的范围通常为但不限于约十五升/分钟(L/min)至约七十升/分钟或更大。小儿患者(比如新生儿、婴儿和儿童)的典型流量的范围通常为但不限于大约一升/分钟/千克患者体重至约三升/分钟/千克患者体重或更大。高流量呼吸支持(即，高流量治疗)还可以可选地包括气体混合物组分，这些气体混合物组分包括补充氧气和/或施用治疗药物。高流量呼吸支持通常被称为经鼻高流量(NHF)、加湿高流量鼻插管(HHFNC)、高流量鼻氧气(HFNO)、高流量治疗(HFT)或气管高流量(THF)以及其他常见名称。用于实现“高流量”(即，高流量呼吸支持)的流量可以是以下列出的流量中的任何一种。例如，在一些配置中，对于成人患者，‘高流量呼吸支持’可以是指以以下流量向患者输送气体：大于或等于约10升/分钟(10L/min)，比如在约10L/min与约100L/min之间、或在约15L/min与约95L/min之间、或在约20L/min与约90L/min之间、或在约25L/min与75L/min之间、或在约25L/min与约85L/min之间、或在约30L/min与约80L/min之间、或在约35L/min与约75L/min之间、或在约40L/min与约70L/min之间、或在约45L/min与约65L/min之间、或在约50L/min与约60L/min之间。在一些配置中，对于新生儿、婴儿或儿童患者，‘高流量呼吸支持’(即，高流量治疗)可以是指以以下流量向患者输送气体：大于1L/min，比如在约1L/min与约25L/min之间、或在约2L/min与约25L/min之间、或在约2L/min与约5L/min之间、或在约5L/min与约25L/min之间、或在约5L/min与约10L/min之间、或在约10L/min与约25L/min之间、或在约10L/min与约20L/min之间、或在约10L/min与15L/min之间、或在约20L/min与约25L/min之间。用于成人患者、新生儿、婴儿或儿童患者的高流量呼吸支持设备可以以约1L/min与约100L/min之间的流量或以上文概述的子范围中的任何子范围中的流量向患者输送气体。呼吸支持设备10可以以在约1L/min与约100L/min之间的任何流量输送高达100％的任何浓度的氧气(例如，FdO2)。在一些配置中，这些流量中的任何一种都可以与约20％至30％、21％至30％、21％至40％、30％至40％、40％至50％、50％至60％、60％至70％、70％至80％、80％至90％和90％至100％的氧气浓度(FdO2)相组合。在一些组合中，流量可以在约25L/min与75L/min之间并与约20％至30％、21％至30％、21％至40％、30％至40％、40％至50％、50％至60％、60％至70％、70％至80％、80％至90％和90％至100％的氧气浓度(FdO2)相组合。在一些配置中，呼吸支持设备10可以包括安全阈值，这些安全阈值防止用户将太多氧气输送到患者。
高流量呼吸支持可以施用到用户的鼻孔和/或经口、或经由气管造口接口来施用。高流量呼吸支持可以以处于或超过预期用户的峰值吸气流量要求的流量将气体输送到用户。高流量呼吸支持可以在鼻咽中产生冲洗效果，使得上气道的解剖学死腔被进入的高气体流冲洗。这可以产生出可供用于每次呼吸的新鲜气体储备，同时最小化对氮气和二氧化碳的再呼吸。另外，当试图控制患者的FdO2时，满足吸气需求和冲洗气道是重要的。高流量呼吸支持可以利用非密封的患者接口(例如，比如鼻插管)来输送。鼻插管可以被配置为以超过预期用户的峰值吸气流量要求的流量将呼吸气体输送到用户的鼻孔。
如本文中所使用的，术语“非密封的患者接口”可以指代在患者的气道与不完全堵塞患者的气道的气体流源(比如来自流量发生器11)之间提供气动链路的接口。非密封的气动链路可以包括小于患者的气道的约95％的堵塞。非密封的气动链路可以包括小于患者的气道的约90％的堵塞。非密封的气动链路可以包括在患者的气道的约40％与约80％之间的堵塞。气道可以包括患者的鼻孔或口部中的一个或多个。对于鼻插管，气道穿过鼻孔。
流量发生器或鼓风机11可以包括环境空气入口端口27，环境室内空气可以通过该环境空气入口端口被吸入鼓风机中。
呼吸支持设备10还可以包括通向阀的氧气入口端口28，加压气体可以穿过该氧气入口端口进入流量发生器或鼓风机11。阀可以控制进入流量发生器鼓风机11中的氧气流。该阀可以是任何类型的阀，包括比例阀或二位阀。
鼓风机可以以大于约1,000RPM且小于约30,000RPM、大于约2,000RPM且小于约21,000RPM、大于4,000RPM且小于19,000RPM、或在任何前述值之间的马达速度操作。鼓风机的操作可以混合通过入口端口进入鼓风机的气体。使用鼓风机作为混合器可以降低在具有单独混合器(比如包括挡板的静态混合器)的系统中会发生的压降，因为混合需要能量。具有静态混合器还可以增大阀与气体组分传感器之间的气体流动路径的体积，这可以进一步增大阀电流发生变化与测量到对应的氧气浓度变化的时间之间的延迟。
基于用户输入和由特定装置供应的治疗，控制器可以确定鼓风机的输出参数(例如，流量)的目标值。控制器可以接收输出参数的测量值，并基于目标值与测量值之间的差来调整鼓风机的速度。
目标输出参数可以是流量。目标流量可以是恒定的值。目标流量可以是波动的值。在一些配置中，控制器可以基于目标流量控制鼓风机马达速度，并且基于患者的呼吸周期额外地增大或减小马达速度。目标流量不一定改变，但是控制器使马达速度波动，以便给瞬时流量增加振荡，使得流量与患者的呼吸同步。这种系统在2017年5月17日提交的名称为“Flow Path Sensing for Flow Therapy Apparatus[用于呼吸支持设备的流动路径感测]”的国际申请号PCT/NZ2017/050063中进行了描述。
另外参考图1B，示出了可以在呼吸支持设备10中实施的感测电路板2200。感测电路板2200可以定位于传感器室中，使得感测电路板2200至少部分地浸入气体流中。气体流可以通过导管离开鼓风机11并进入传感器室中的流动路径。感测电路板2200上的传感器中的至少一些传感器可以定位在气体流内以测量流内的气体特性。在穿过传感器室中的流动路径之后，气体可以离开而到达上文所描述的加湿器12。
感测电路板2200可以是印刷感测电路板(PCB)。替代性地，可以利用连接电子部件的电线来构建板2200上的电路，而不是将该电路印刷在电路板上。感测电路板2200的至少一部分可以安装在气体流之外。气体流可以由上文所描述的流量发生器11产生。感测电路板2200可以包括超声换能器2204。感测电路板2200可以包括一个或多个热敏电阻器2205。热敏电阻器2205可以被配置为测量气体流的温度。感测电路板2200可以包括热敏电阻器流量传感器2206。感测电路板2200可以包括其他类型的传感器，比如湿度传感器(包括要与单独的温度传感器一起使用的仅湿度传感器、以及组合的湿度传感器和温度传感器)、用于测量大气压力的传感器、用于测量压差的传感器、和/或用于测量表压的传感器。热敏电阻器流量传感器2206可以包括热线式流量计，比如铂丝和/或热敏电阻器(比如负温度系数(NTC)热敏电阻器、或正温度系数(PTC)热敏电阻器)。加热式温度感测元件的其他非限制性示例包括玻璃或环氧气树脂包封的热敏电阻器、或者非包封的热敏电阻器。热敏电阻器流量传感器2206可以被配置为通过以下方式来测量气体的流量：被供应恒定功率，或被维持在恒定传感器温度，或被维持在与气体流的温度相差恒定量的温度。
感测电路板2200可以包括第一部分2201和第二部分2202。第一部分2201可以定位成在气体的流动路径内，而第二部分2202可以定位成在气体的流动路径之外。气体流的方向在图1B中由箭头2203指示。气体流的方向可以是直线、或者如图1B所示是弯曲的。
将热敏电阻器2205和/或热敏电阻器流量传感器2206中的一者或多者定位在组合的鼓风机和混合器的下游可以将供应到来自鼓风机的气体流的热量考虑在内。将基于温度的流量传感器浸入流动路径中可以提供对气体流特性的更好的表示，因为这种浸入会使得传感器受到气体流内状况的影响。
感测电路板2200可以包括超声换能器、收发器或传感器，这些部件被配置为测量气体流的特性，比如组分。如应当理解，任何合适的换能器、收发器或传感器都可以安装到感测电路板2200。例如，感测电路板可以包括超声换能器系统(也称为超声传感器系统)，其采用超声波或声波来确定气体浓度。
控制器13可以基于来自导管9的患者端处的患者端传感器26中的一个或多个传感器(比如温度传感器和/或湿度传感器)的反馈来控制导管加热器16c和/或加湿器12。(多个)患者端传感器26可以位于导管的患者端处，例如位于导管末端的袖套或连接器中。(多个)患者端传感器可以位于患者接口17中。控制器13可以被配置为确定从吸气导管9的末端到患者的温度下降(例如3℃的下降)，并使用反馈控制(即，使用闭环控制)来控制导管加热器16c和/或加湿器12。我们较早的专利US8453641中披露了这种控制方法。
参考图8，提供了电路401，该电路可以用于执行使用患者端传感器26测量温度的方法，以控制在根据本披露内容的设备操作期间(特别是在高温模式和/或冷却模式期间)吸入气体流的温度和/或露点。
当DC加热电压401施加于加热丝16A时，二极管403导通，电流流过加热丝16A，并且加热丝16A正常工作并对输送管9进行加热。当使用开关407关断加热电压401时，与加热电压401 5具有相反极性的测量电压409被施加到加热丝16A。在这种情况下，加热丝16A中的电流不流过二极管403，而是流过可以是热敏电阻器的患者端传感器26并且流过参考电阻器411。然后可以在输出413处测量参考电阻器411两端的电压，并确定气体的温度。使用查找表或等式将参考电阻器411两端的电压测量值413转换为温度，以计算温度值。
更一般地，热敏电阻器26可以由用于压力或湿度测量的阻抗(例如，电阻器和电容传感器)代替。可以通过测量参考电阻器411两端的电压来测量阻抗，或者可以通过及时查看参考电阻器411两端的电压来确定上升时间。
电路的一部分可以包括在输送导管9中，并且特别地，二极管403和热敏电阻器26(彼此并联)优选地与加热丝16A串联地放置在加热丝16A中的在输送管9距离患者最近的一端处或附近的点。例如，它们可以在印刷电路板上互连、用塑料包覆成型以密封、并通过输送导管9安装在气体流中。此外，电路可以由壳体(例如，塑料壳体)中的互连部件形成，该壳体从输送管的塑料壁突出到流过导管的气体流中，以便测量气体的特性。包括参考电阻器411和开关电路系统407的电路的所有其他部分将被包括在设备100的控制电路系统中。
热敏电阻器26的值可以被选择为在环境温度下具有已知特性的不同电阻曲线。与电路一起使用的特定热敏电阻器值的选择允许控制器13识别并将该热敏电阻器值与特定导管或管道9和/或患者接口17相匹配。不同的热敏电阻器值可以与特定且适当的导管和/或患者接口类型相匹配，并且在导管9连接到设备100时，控制器13可以识别热敏电阻器26并将适当的控制策略应用于导管9的加热。
例如，代替定位于流动路径之外，将传感器定位于流动路径中允许换能器2204两者都在相对于彼此的较小温度范围内操作或者两者都基本上在一个温度(即，气体流的温度)下操作。由于换能器对温度敏感，因此使它们处于基本上均匀的温度下会提高准确性。进一步地，沿着流动路径来定位传感器允许让测量和计算考虑到气体速度的影响，使得可以从传感器测量值中去除气体速度的影响。
在一些配置中，呼吸支持设备还可以设置有湿度传感器，该湿度传感器位于流动路径中并且被配置为产生湿度信号，该湿度信号指示流过传感器组件的气体流的湿度。在这种配置中，可以通过感测到的声速以及感测到的温度和/或感测到的湿度来确定气体组分。湿度传感器可以是相对湿度传感器或绝对湿度传感器。在一些实施例中，可以基于感测到的声速以及感测到的湿度来确定气体组分，而无需温度传感器。
呼吸支持设备的一些示例在2016年12月2日提交的名称为“Flow Path Sensingfor Flow Therapy Apparatus[用于呼吸支持设备的流动路径感测]”的国际申请号PCT/NZ2016/050193、2016年6月24日提交的名称为“Breathing Assistance Apparatus[呼吸辅助设备]”的国际申请号PCT/IB2016/053761、以及2005年8月19日提交的美国专利US8453641进行了披露，这些申请中的每一个都通过援引以其全文并入本文。在下面进一步详细讨论可以与本披露内容的多个方面一起使用的呼吸支持设备的配置的示例。
所描述的各种配置仅是示例性配置。来自任何配置的任何一个或多个特征可以与来自任何其他配置的任何一个或多个特征结合使用。
呼吸设备10包括控制器13。控制器13可以包括一个或多个电子数据处理器，该电子数据处理器根据硬件、固件和软件的组合操作。控制器13可以包括一个或多个存储器单元。控制器13可以包括一个或多个子控制器。可以提供单独的控制器来控制设备10的每个部件，例如用于气体流量发生器的控制器、用于加湿器的控制器等。术语“控制器”的使用可以指代这些配置中的任何一个。
设备10进一步包括呈一个或多个用户界面形式的输入/输出装置14。该输入/输出装置14被配置为允许用户向控制器13输入一个或多个控制信号。方便地，输入/输出装置14可以被配置为向用户提供一个或多个图形用户界面，从而允许用户查看和控制设备10的操作参数。输入/输出装置14可以包括触摸屏界面。
控制器13被配置为控制设备10如上所述地向患者提供高流量的气体。特别地，控制器13控制流量发生器以期望流量产生气体流。控制器13还控制加湿器在气体流被输送给患者之前对其进行加热和加湿。控制器可以控制加湿器将气体流加热到温度设定点。温度设定点可以基于期望的气体流露点来确定。露点是气体流温度和气体流湿度两者的函数。控制这两个参数使得能够控制露点。控制器可以附加地或替代性地控制加湿器将气体流加湿到测量或计算的湿度(在这种情况下，对于给定的气体流温度，露点将随着湿度的变化而变化)。
控制器13被配置为控制设备10处于正常模式和高温模式。在这两种模式下，设备10可以被配置为控制气体流的温度和湿度两者，从而确保设备可以在期望的露点(通常称为设定点)下输送气体流。由控制器自动地或由用户对露点设定点进行的改变控制设备改变气体流的温度和/或湿度，以在露点设定点下输送气体流。这些模式可以由用户使用用户界面14手动选择。在这两种模式下，都会产生高流量的气体并将其输送给患者。在正常模式下，输送给患者的气体流的流量按照例如上文第[00135]段中阐述的正常高流量。在正常模式下，输送给患者的气体流的露点通常低于39℃，并且更典型地在31℃至37℃的范围内。在高温模式下，输送给患者的气体流的露点高于正常模式下的露点，并且特别是在43℃至50℃的范围内。高温模式下的温度可以在41℃至50℃的范围内。高温模式下的温度可以在41℃至49℃的范围内。高温模式下的温度可以在43℃至47℃的范围内。换言之，设备试图输送气体流的气体流温度设定点在高温模式下高于在正常模式下。设备10被配置为提高这两种模式之间的气体流的露点，使得在高温模式下输送的气体具有更高的露点。
在提供高温模式时，设备10根据一个或多个安全算法进行操作，这些算法确保输送给患者的气体流的特性在高温模式期间和之后都是安全的。这些安全算法控制气体流以确保气体流中的热能和/或焓低于安全水平。因此，安全算法可以根据包括气体温度、气体露点、气体流量和/或高温模式和随后的冷却模式的持续时间的参数来操作。下面参考图2描述在高温模式期间控制设备10的方法。下面参考图3描述根据随后的冷却模式控制设备10的方法。
首先参考图2，当用户选择高温模式时，控制器13从用户接收进入高温模式的指令201。
在步骤201A处控制设备10升温。特别地，加湿器加热器板和/或导管加热器16c升温。当设备开始朝向高温模式的较高温度设定点升温时，控制器13在步骤203处开始执行高温控制算法，或者至少是这种算法的第一部分(图中标记为‘第1部分’)，以有助于保持患者在高温模式期的期间安全，即，在该治疗期的期间避免过高的焓/露点。第I部分根据图2所示的过程。
一旦设备10在步骤203处已经预热，就向患者提供高温治疗，即，高温吸入气体流。一旦高温治疗已经开始，就在步骤204处启动定时器以提供定时信号，控制器13使用该定时信号将高温模式的持续时间限制为预定的或用户编程的持续时间。在步骤204处，设备10继续在高温模式下操作，直到持续时间达到其限制(按照步骤206A)，或者用户以其他方式指示设备10终止高温模式(在步骤206B中)。然后，设备10在步骤207处终止高温模式。
如果用户希望继续使用设备10，他们可以在步骤208处这样做。替代性地，他们可以在步骤209处终止所有治疗。在步骤208处，用户可以选择一个或多个新的操作参数(例如，温度设定点或流量)用于继续治疗。如下面将参考图3描述的，然后在步骤210处根据冷却模式控制设备10，在该冷却模式下，控制流向患者的气体流的一个或多个参数，使得气体流保持对于患者安全。
现在参考图3，设备10在高温模式终止之后根据冷却模式进行操作。在冷却模式的步骤301处，设备10从用户接收关于气体流的期望参数(例如，温度设定点和/或流量)的指令。这样的指令经由用户界面14或经由远程管理系统101接收，如下面将进一步描述的。
在步骤302处，根据一个或多个初始安全过程控制设备。这些安全过程包括以下任何一项或多项：朝向冷却模式流量设定点缓慢减少流量，在预定时间段内将加湿器加热器板的PWM设置为零，以及将最高软管末端温度设置为被认为对于用户安全的预定值。软管末端温度可以由患者端传感器26测量，并且控制器相应地使用反馈控制。
一旦设置了一个或多个安全过程，控制器就在303处等待，直到测量温度低于预定最高安全温度(按照步骤304A)，或者已经经过了预定时间段(按照步骤304B)。步骤304A可以使用在加湿器下游的任何地方测得的温度，例如，在加湿器的出口处测得的温度或使用患者端传感器26在软管末端处测得的温度。在一个示例中，预定时间段可以是30分钟。
在步骤305处，设备检查是否满足步骤304A或304B之一，如果满足，则移动到步骤306，即终止冷却模式，并使设备转变到正常模式。在此转变期间，设备将加湿器加热器板的PWM返回到其正常值或值范围，并使如患者端传感器26测得的软管末端温度朝向正常设定点缓慢升高。
当执行该算法的第一部分，即高温模式时，控制器将气体流的峰值流量从正常模式下使用的较高峰值流量减少。当处于高温模式时，控制器13还可以缩小可选择的流量范围(即，可以由用户选择的流量范围)。例如，可选择的流量范围可以从10L/min到70L/min减小到30L/min到40L/min、30L/min到70L/min或10L/min到40L/min的更窄范围。控制器13可以将流量范围减小到低于正常模式下使用的流量范围的预定量。例如，流量范围可以减小15L/min，或10L/min。控制器13可以提高或降低流量范围的上限和/或下限。可能适合的是，提高流量范围的上限，使得系统中的残余能量不会导致气体流温度飙升。同样，提高流量范围的下限也可能是适合的。
一旦设备10已经升温，控制器13就启动高温模式作为高温期，在此期间，在上述高温下输送气体流，并且同时开始时期定时器。用户和/或患者可以控制控制器13启动高温模式。如上所述，在高温模式下，气体流被控制在其中峰值温度高于正常模式下使用的温度范围的峰值温度的温度范围内。当时期定时器达到其安全限制或用户指示设备10终止高温模式时，控制器13结束高温期。此时，控制器13已经到达高温控制算法的第一部分(图中标记为“第1部分”)的末尾。安全限制是参考定时器确定的设定持续时间，并且将典型地为120分钟或更短。用户可以设置小于设备在高温模式下允许的最大值的持续时间，例如，30或60分钟。可以参考计数器(导致高温模式终止的预定数量的计数)来确定设定持续时间。定时器或计数器可以由控制器13上的算法产生，或者控制器13可以被配置为从另一个控制器(例如，专用定时器/计数器控制器)或从远程装置(例如，如下所述地经由远程管理系统01从远程装置103)接收定时器或计数器信号。当设备10正在升温时，可以在用户界面14的屏幕上提供消息，或者可以将消息发送到患者的移动装置。一旦升温模式完成，就可以将不同的消息呈现在用户界面14上或发送给患者。
如果用户希望在正常模式下(例如，具有低于40℃的露点设定点以及低于预定阈值的流量设定点)继续使用设备，则控制器开始执行高温模式算法的第二部分(图中标记为“第2部分”)，该部分是冷却模式，被配置为在设备冷却时有助于保持患者安全。应当注意，阈值可以是预定的(例如，出厂设置的)，或者是高温模式期间使用的流量的函数。无论哪种方式，阈值都表示装置在不会在气体流的露点(和/或焓)中产生尖峰的情况下可以在高温模式后快速转变到的最高流量。如果设备过快地从高温模式转变到正常模式(具有低流量)，则可能会出现这种尖峰——由于设备中的残余能量。
在冷却模式下，控制器使气体流量朝向其新的设定点缓慢地改变，并降低供应给加湿器加热器板的电功率。冷却模式根据图3所示的过程。控制器可以例如通过在至少预定时间段内将加热器板的PWM设置为零来降低供应给加热器板的电功率。供应给加热器板的功率可以替代性地或附加地通过控制加热器板的占空比或供应给加热器板的电压和/或电流来控制。在冷却模式下，控制器13还在至少预定时间内将加湿下游的特定点处的最高气体流温度设定点设置为预定值。
因此，控制器13可操作以控制当气体流的流量从高温模式下使用的流量转变为随后将在正常模式下使用的流量时气体流流量的变化率。这有助于确保在设备中仍然存在热能(该热能是在刚刚终止的高温模式期间产生的)时流量不会下降得过快。从图6中可以看出，并在下面进一步解释，如果流量下降到太低的值，将有相对较少的气体通过系统，但会有相对较高的残余热能。这可能导致气体流在冷却期间变得过热，从而将气体露点/焓提高到对患者有害的水平。
控制器13还可操作以至少减少在冷却模式期间供应给加湿器加热器的电能，并且可以将该电能减少到零。这确保了加热器在冷却期间不会向热系统增加热能，从而进一步有助于确保气体温度保持低于安全水平。如果设备10在通向患者的气体输送导管9中包括导管加热器16c，则如果需要，也可以控制供应给这种导管加热器16c的电能。
进一步地，设备10根据气体流的新露点设定点操作，该设定点优选在正常模式的温度范围内。该新露点设定点可以由用户设置。这有助于确保气体流温度在冷却期间不超过安全水平。因此，设备10被配置为在高温模式之后立即管理设备部件中潜在的高热能/焓残留，从而最小化患者暴露于具有高于安全水平的露点和/或焓的气体流的可能性。
一旦在加湿器下游(例如在患者接口处)测得的温度下降至低于阈值，和/或在加湿器加热器PWM减少至或设置为零后经过了预定时间，控制器就将加湿器加热器PWM返回到其正常值范围(如在正常模式期间使用的值范围)，并且使软管末端气体流温度朝向其新的温度设定点(如在正常模式期间使用的温度设定点)缓慢地升高。此时，控制器已经到达高温算法的第二部分的末尾。
图4中示出了针对图2的细节A、B和C的、用户界面14的图形用户界面的示例屏幕。
在一个示例中，用户可以通过首先导航到高流量装置图形用户界面(GUI)上的“设置露点”屏幕来启动一种高温模式版本(在本示例中为“41℃模式”)，按照图4A。用户在此屏幕上按下虚拟的“41℃模式”按钮(如果指定的高温模式露点不同，则此按钮可能显示不同的露点)。该按钮提示GUI显示通知用户他们已选择高温41℃模式的屏幕(图4B)。该屏幕具有虚拟的“确认”按钮。应当注意，GUI的虚拟按钮可以由非触摸屏显示器附近的机电按钮代替或补充。
当用户按下虚拟的“确认”按钮时，上述安全算法会立即通过改变最小和最大流量范围限制中的一个或两个来缩小可选择的流量范围(例如，可选择的流量范围可以从10L/min至70L/min改变为30L/min至40L/min、30L/min至70L/min或10L/min至40L/min)。当按下此按钮时，安全算法还开始将气体流的露点朝向高温模式下使用的设定点(例如41℃)提高。当设备在提高露点时，GUI会显示通知用户设备正在“升温至41℃模式”的屏幕(图4C)。
一旦设备将设定点提高到41℃，高温模式(在本示例中为“41℃模式”)就开始。设备一进入41℃模式，安全算法就启动定时器，该定时器从设定的持续时间(例如2小时)倒计时(或计数至该设定的持续时间)。该设定的持续时间限定了设备可以在高温模式下操作的最大持续时间。用户可以选择在41℃模式期间在GUI上显示此定时器，例如参见图5。在达到最大持续时间之前，用户可以手动退出高温模式。如果用户不手动退出，则一旦达到最大持续时间，该设备就将自动终止高温模式并进入冷却模式。
参考图6，为了理解冷却模式的重要性，考虑这样的使用情况，即用户在设备已经终止高温模式后立即选择低于30L/min(但高于0L/min)的流量。如果在加湿器腔室温度有时间降低至低于其高温模式设定点之前流量立即下降，则每单位体积呼吸气体吸收的热量的量将增加，从而导致患者接口处气体流的焓(和/或露点)急剧升高(尖峰)。由于水冷却需要时间，因此即使流量一下降就将供应给加湿器加热器的电能切换为0％，也会出现此尖峰。最终水会冷却，焓会降低，但是焓尖峰可能足以超过安全焓限制(如图6所示的示例)。
根据本披露内容，我们还提供了一种呼吸支持设备10，其中省略了流量发生器。设备10还包括加湿器12以及上述并且图1A中示出的其他部件。这种呼吸支持设备包括一个或多个(多种)气体入口，该气体入口被配置为从一个或多个外部气体供应源接收一种或多种气体。外部气体供应源可以包括例如医院墙壁氧气供应或来自气体罐或气柜的气体供应。
在这种呼吸支持设备中，控制器13不控制通过该设备的气体流。来自外部气体供应源的气体流可以由设备10的用户例如通过调整外部气体供应源的流量阀手动控制。设备10的控制器可以被配置为在高温模式启动时或在启动后不久产生一个或多个气体流量提醒和/或警报。气体流量提醒被配置为提醒用户确保流量处于高温模式下操作的允许范围内。这可能需要也可能不需要减少来自外部气体供应源的气体流量。如果用户不减少气体流量，则可以例如在高温模式启动后的预定时间之后激活一个或多个警报。可以设置一个或多个流量传感器以便测量来自该或每个(多种)外部气体供应源的气体流量，控制器使用这些流量传感器来产生一个或多个提醒和/或警报。当高温模式终止时，出于上述原因，仍然很重要的是输送给患者的气体流量保持在安全流量范围内，从而确保系统中的残余能量不会导致气体流出现温度尖峰。因此，在冷却模式期间，设备10的控制器可以被配置为当高温模式终止时产生一个或多个气体流量提醒和/或警报。气体流量提醒被配置为提醒用户确保流量应当被控制为处于冷却模式下操作的允许范围内。这可能需要将来自外部气体供应源的气体流量维持预定时间段，或至少维持高于最小阈值。如果气体流量下降至低于允许范围或最小阈值，则可以例如在高温模式启动后的预定时间之后激活一个或多个警报。
我们在上文中提及了控制供应给加湿器加热器的电能。加湿器加热器是加热气体流的主要机制。还可能的是，还经由导管加热器加热将气体流从加湿器输送到患者接口的患者导管。上述算法还可以控制导管加热器，作为高温模式和冷却模式的一部分。
存在许多用于控制供应给加湿器加热器的电能的技术。其中之一是脉冲波调制(PWM)，如上文示例中所提及的。如上所述，可以在高温模式和冷却模式期间控制PWM，以提供对气体流的加热和加湿的控制。可以类似地控制加湿器加热器的占空比。本披露内容设想可以使用任何其他技术来控制加湿器加热器的电功率。加湿器加热器将通常包括加热器板，虽然也设想其他类型的加湿器加热器。
参考图7，设备10可以被配置为与远程管理系统101通信，该远程管理系统可以托管在一个或多个服务器中。远程管理系统101可以是基于云的，或者托管在使用设备10的医院等的网络中。
远程管理系统101可以与远程装置103通信，该远程装置比如为智能电话、平板计算机、笔记本计算机或任何其他类型的远程电子处理装置。
设备10、远程管理系统101和远程装置103可以经由有线或无线通信接口105(如图7中的虚线所指示)进行通信。
远程管理系统101可以用于患者管理。
例如，远程管理系统101可以被配置为远程控制设备10的一个或多个方面，和/或可以被配置为在设备10与远程管理系统101和远程装置103之间接收和/或发送数据。
远程管理系统可以被配置为控制控制器13以控制设备操作的一个或多个方面。此类方面包括但不限于：操作流量发生器11以产生用于输送到患者的气体流(各气体的流)，从而操作加湿器12(如果存在的话)以对产生的气体流进行加湿和/或加热，控制进入流量发生器鼓风机中的氧气体流，从远程装置103接收用户输入以对设备10进行重新配置和/或用户定义的操作，并向远程装置103输出信息。
在一个实施例中，远程管理系统101仅接收使用数据并呈现和/或存储该信息。例如，远程管理系统101可以存储指示设备在高温模式下的使用的数据。
替代性地，远程管理系统101接收、显示和/或存储患者数据和使用数据以及治疗数据。医师或患者或其他方可访问该信息。
可选地，远程管理系统101可以向设备发送控制数据，例如向设备100发送新的治疗参数，该设备随后根据这一个或多个新的治疗参数进行操作。
这种控制数据的发送可以是从该设备接收数据的替代方案。
远程管理系统可以经由通信接口105直接从设备10接收使用数据和/或治疗数据。
使用数据可以包括：
a.在给定时间段内使用设备10的时间量；
b.每个使用时段的长度；
c.患者对特定治疗的依从性。例如，此类数据可以包括患者接受治疗的分钟数/小时数/天数；治疗开始时间；治疗结束时间。
治疗数据可以包括：
a.一个或多个治疗参数，例如湿度或露点或流量、或SpO2、或与高温模式相关的参数。
b.使用高温模式的次数和/或
c.每天使用高温模式的次数。
使用数据和治疗数据可以在每次治疗期结束时或至少每24小时一次发送至远程管理系统101。例如，使用数据和治疗数据可以在治疗结束后的预定时间发送。在一个示例中，使用数据和治疗数据可以在治疗结束后激活的干燥模式期间发送。使用数据和治疗数据可以被发送到远程装置101，其例如可以是患者的电话。
可选地，在高温模式已经终止之后，可以根据干燥模式来控制设备10。例如，如果患者按下关闭按钮以结束治疗，则可以激活干燥模式。
在干燥模式下，设备10产生指示患者和/或用户不要使用设备10的消息。例如，消息可以包括用户界面14的屏幕上的指令、或远程装置103上的指令。
干燥模式可以操作预定时间，例如60分钟至120分钟，优选约90分钟。在干燥模式下，加湿器加热器板断电或功率降低到非常低的功率(例如，小于5W)，并且导管加热丝16c被供电到最大值。流量发生器11被控制在设定的流量，例如在干燥模式的持续时间内，流量在10L/min之间到30L/min之间。干燥模式干燥可能在导管9中形成的冷凝物。这可能特别有用，因为高温模式的使用会提高露点，这会导致在设备从高温模式转出时产生更多的冷凝物。
通信接口105可以包括调制解调器。通信接口105可以包括Wifi路由器和/或
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。
远程管理系统101和远程装置103可以被配置为将用户界面14的显示镜像到远程装置103，以便向远程装置103发送实时数据。例如，可以镜像用户界面14的各种GUI中的一个、一些或所有。例如，可以将显示在用户界面14上的流量减少指令发送并呈现在患者的移动电话上。这可以有助于指导患者如何使用高温模式。警告和/或警报也可以显示在远程装置103上。实时日期可以包括倒计时定时器。定时器可以在设备10的控制器13内。替代性地，定时器可以由远程管理系统101和/或远程装置103产生，例如由患者的电话产生。例如，可以利用移动电话的时钟或定时器功能对高温模式的持续时间进行计时。这是为了防止患者在设备以高温模式操作时入睡或以其他方式分心(例如看电视或看书)。该提醒系统确保在高温模式下操作时患者保持安全。
患者管理系统101可以被配置为接收和存储指示设备10的使用(例如高温模式的使用)的数据，。该信息可以包括在由患者管理系统101产生的治疗报告中，或者从存储在患者管理系统101上的数据远程产生的治疗报告中。该报告可以被发送到患者的远程装置103，或者可以被发送/访问到患者的临床医生/医师的远程装置103。
替代的冷却模式也被设想为上文参考图3描述的冷却模式的修改或替代。
例如，在冷却模式的另一个示例中，加湿器加热器板和/或导管加热丝16c被降低到低功率或零。使用患者端传感器26测量导管9的患者端处的温度。可选地，在加湿器12的出口处可以存在温度传感器3b(例如在气体路径内加湿器12下游并且邻近加湿器出口)。可选地，可以测量加湿器12的出口处的温度。一旦测得的患者端温度处于37℃或以下，就可以控制气体流量发生器11，使得流量可以改变为用户设定的设定流量。替代性地，一旦加湿器12的出口处的温度处于或低于37℃，就改变流量。
这种修改的冷却模式是上文参考图3描述的步骤302的修改。在该修改的冷却模式下，仅在(导管的患者端处和/或加湿器12的出口处的)温度低于预定阈值后才改变流量。
在冷却模式步骤302的另一种可能的修改中，在退出高温模式后，流量可能不会上升。这可能是因为设定的流量(即治疗流量)尚未改变。在那种情况下，加湿器加热器板和/或导管加热器16c的功率被设置为0或被降低到低功率(例如小于5W)，以允许温度降低。
设想，一旦患者端处和/或加湿器12的出口处的温度低于安全温度阈值(例如37℃)，可选择的流量就只能扩展至正常模式流量范围。
还设想，在冷却模式期间，一旦高温模式结束，设备10就将默认向患者提供37℃露点的湿度设置。在高温模式下，湿度设置会被锁定，因此用户无法改变这些湿度设置。一旦定时器到期或一旦用户结束高温模式，湿度设置就会是可改变的。如果用户将湿度设置改变为低于37℃露点的湿度设置(例如34℃露点或31℃露点)，则设备10被配置为降低加湿器加热器板的功率和/或加热丝16c的功率(或切断功率)，直到至少通过患者端传感器26测得的患者端温度读取到对应于当前设定湿度设置的温度。替代性地，控制器13使用传感器3b测量加湿器腔室出口的温度，直到达到设定的湿度。一旦温度处于当前设置，就恢复正常湿度控制(即，加湿器加热器板功率和/或加热丝16c的正常控制)。
根据本披露内容的设备和方法有利地使呼吸气体能够在比现有技术呼吸治疗设备更高的温度下安全地输送给患者，以治疗由病毒和/或细菌引起的呼吸系统疾病、特别是上呼吸道疾病。根据本披露内容的高温模式输送比正常模式(即，正常治疗模式)具有更高能量的气体。具有更高的能量气体向患者的上气道提供更高的能量。更高的能量会导致病毒变性和/或限制或停止病毒复制。这进而可以减轻症状并且可以改善患者状况。根据本披露内容的设备和方法还促进气体流从高温模式安全转变回正常模式。进一步地，在高温模式下的流量范围会受到限制，这提供了安全的高温模式，并降低了过高焓或患者被过度供能的可能性。进一步地，提供了安全特征以确保患者安全，即使在高温模式终止后也是如此。
根据本披露内容的设备和方法还提供了一个或多个安全特征以使得这种高温气体能够被安全地输送，并且进一步地，一旦高温模式终止，就控制系统中增加的能量残余。
2017年9月13日提交的名称为“Thermistor Flow Sensor Having MultipleTemperature Points[具有多个温度点的热敏电阻器流量传感器]”的国际申请号PCT/NZ2017/050119、2016年12月2日提交的名称为“Flow Path Sensing for Respiratorysupport Apparatus[用于呼吸支持设备的流动路径感测]”的国际申请号PCT/NZ2016/050193、以及2005年8月19日提交的美国专利US8453641通过援引以其全文并入本文。
对本说明书中的任何现有技术的引用并非也不应被视为承认或以任何形式暗示该现有技术构成世界上任何国家的奋斗领域中的公知常识的一部分。
在本文中使用对比如“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“水平”、“竖直”等方向性术语的参考的情况下，这些术语指代在设备位于典型的使用中位置时的情况，并且用于示出和/或描述相对方向或取向。
除非上下文清楚地另外要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等应在包含性的意义上解释，而不是在排他性或穷举的意义上，也就是说，在“包含但不限于”的意义上解释。
如本文中所使用的术语“大约”、“约”和“基本上”代表接近所陈述的量且仍然执行期望的功能或实现期望的结果的量。例如，在一些实施例中，如上下文可准许的，术语“大约”、“约”和“基本上”可指代在所陈述的量的小于或等于10％、小于或等于5％、并且小于或等于1％的范围内的量。
对本说明书中任何现有技术的引用不是并且不应当认为是承认或以任何形式暗示该现有技术形成世界上任何国家中所涉及领域中公共常识的一部分。
所披露的设备和系统还可以在广义上被说成是存在于该申请的说明书中单独地或共同地提及或指示的部分、元件和特征，以及所述部分、元件或特征中的两者或更多者的任何或所有组合中。
其中在上述描述中，已经参考整体或具有已知的其等效物的部件，这些整体如同单独阐述一样并入本文中。
取决于实施例，本文中所描述的任何算法、方法或过程的某些动作、事件或功能可以以不同的序列执行，可以被添加、合并或完全省略(例如，并非所有所描述的动作或者事件对于算法的实践都是必要的)。此外，在某些实施例中，可以例如通过多线程处理、中断处理、或多个处理器或处理器核或在其他并行架构上同时而不是顺序地执行动作或事件。
应当注意，对本文中所描述的当前优选的实施例的各种变化和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。在不脱离所披露的设备和系统的精神和范围的情况下，以及在不削弱其伴随优势的情况下，可作出此类的改变和修改。例如，可以根据需要重新定位各种部件。因此预期此类改变和修改包含在所披露的设备和系统的范围内。此外，并非所有这些特征、方面以及优点都是实践所披露的设备和系统所必需的。因此，所披露的设备和系统的范围旨在仅由所附权利要求限定。

Claims (46)

1.一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，所述呼吸支持设备包括：
流量发生器，所述流量发生器被配置为产生所述气体流；
加湿器，所述加湿器被配置为对所述气体流进行加湿；
控制器，所述设备被所述控制器控制以至少两种模式运行，所述至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于所述高温模式时，输送给所述患者的气体的峰值温度高于当处于所述正常模式时输送给所述患者的气体的峰值温度；
其中，在所述正常模式下，所述控制器控制所述气体流量发生器以处于受第一峰值流量限制的第一流量范围内的流量产生所述气体流；并且
其中，在所述高温模式下，所述控制器控制所述流量发生器以处于受第二峰值流量限制的第二流量范围内的流量产生所述气体流，所述第二峰值流量低于所述正常模式的第一峰值流量。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一流量范围受第一最小流量限制，并且所述第二流量范围受第二最小流量限制，所述第二最小流量高于所述第一最小流量。
3.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，将高温模式与正常模式之间的流量范围的变化幅度控制为低于预定阈值。
4.如权利要求2所述的设备，其中，所述第二流量范围的最小流量等于或小于所述第一流量范围的最小流量。
5.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第二流量范围比所述第一流量范围更窄。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第二流量范围比所述第一流量范围窄1L/min到70L/min之间，优选地5L/min到60L/min之间，更优选地10L/min到60L/min之间。
7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，当处于所述高温模式时，流向所述患者的气体流被控制在41℃至50℃、优选地43℃至47℃的温度范围内。
8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制器将所述高温模式的持续时间限制为设定的持续时间。
9.如前述权利要求中任一项所述的设备，并且被配置为被所述控制器控制处于另外的模式，所述模式是冷却模式，所述冷却模式在所述高温模式之后操作，使得当处于所述冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
a.所述流量被控制到流量设定点，其中，所述流量从高温模式期间使用的流量到所述流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
b.供应给所述加湿器加热器的电功率从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
c.输送给所述患者的所述气体流的温度设定点从高温模式期间的温度设定点降低。
10.一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，所述呼吸支持设备包括：
流量发生器，所述流量发生器被配置为产生所述气体流；
加湿器，所述加湿器被配置为对所述气体流进行加湿；
控制器，所述设备被该控制器控制以至少两种模式运行，所述至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于所述高温模式时，输送给所述患者的气体的温度高于在正常模式下输送给所述患者的气体的温度；
其中，在所述高温模式下，所述控制器将所述高温模式的持续时间限制为最大持续时间。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述控制器使用由定时器产生的信号限制所述高温模式的持续时间。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述设定的持续时间在15分钟到180分钟之间，优选地在20分钟到120分钟之间，更优选地在30分钟到90分钟之间。
13.如权利要求10所述的设备，其中，所述控制器使用由计数器产生的信号限制所述高温模式的持续时间。
14.如权利要求11至13中任一项所述的设备，其中，所述设备产生所述信号。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述设备包括另外的控制器，所述控制器被配置为产生所述信号。
16.如权利要求11至13中任一项所述的设备，其中，所述设备从远程装置接收所述信号。
17.如权利要求12至15中任一项所述的设备，其中，所述设备被配置为被所述控制器控制处于另外的模式，所述模式为冷却模式，所述冷却模式在所述高温模式结束后操作。
18.如权利要求17所述的设备，其中，当处于所述冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
a.所述流量被控制到流量设定点，其中，所述流量从高温模式期间使用的流量到所述流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
b.供应给所述加湿器加热器的电功率从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
c.输送给所述患者的所述气体流的温度设定点从高温模式期间的温度设定点降低。
19.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在所述冷却模式下，所述设备被控制到40℃或更低的气体流温度设定点。
20.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在所述冷却模式下，所述设备被控制以处于所述正常模式下产生的第一流量范围内的流量产生气体流。
21.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在所述冷却模式下，所述设备被控制以使得所述气体流的焓和/或露点从所述高温模式下的焓和/或露点降低。
22.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，当处于所述高温模式时，流向所述患者的气体流在41℃至50℃、优选地43℃至47℃的温度范围内。
23.一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，所述呼吸支持设备包括：
流量发生器，所述流量发生器被配置为产生所述气体流；
加湿器，所述加湿器被配置为对所述气体流进行加湿，所述加湿器包括加湿器加热器；
控制器，所述设备被该控制器控制以至少两种模式操作，所述至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于所述高温模式时，输送给所述患者的气体的温度高于在所述正常模式下输送给所述患者的气体的温度；
所述设备进一步被所述控制器控制处于另外的模式，所述模式是冷却模式，所述冷却模式在所述高温模式结束之后操作，使得当处于所述冷却模式时，满足以下各项中的任何一项或多项：
a.所述流量被控制到流量设定点，其中，所述流量从高温模式期间使用的流量到所述流量设定点的变化率被控制为低于预定阈值；
b.供应给所述加湿器加热器的电功率从在正常模式和/或高温模式期间使用的电功率减少；和/或
c.输送给所述患者的所述气体流的温度设定点从高温模式期间的温度设定点降低；
d.所述流量、和/或所述流量从高温模式期间使用的流量的变化率根据预定的流量-时间曲线/关系受到控制。
24.如权利要求23所述的设备，其中，响应于所述设备的一个或多个预定操作条件，所述控制器自动选择所述冷却模式。
25.如权利要求24所述的设备，其中，所述一个或多个预定操作条件选自以下各项中的任何一项或多项：
a.由定时器确定的预定时间段；
b.由计数器确定的预定数量的计数；
c.超过气体流露点；
d.超过气体流焓；
e.所述用户退出高温模式。
26.如权利要求23至25中任一项所述的设备，其中，在所述冷却模式之后，所述控制器将所述设备返回到正常模式。
27.如权利要求26所述的设备，其中，所述控制器在预定时间段之后将所述设备返回到正常模式，所述预定时间段能够在15分钟至60分钟的范围内、或30分钟。
28.如权利要求26所述的设备，其中，所述控制器根据所述气体流的温度将所述设备返回到正常模式。
29.如权利要求28所述的设备，其中，所述控制器根据所述气体流的温度低于预定温度将所述设备返回到正常模式。
30.如权利要求26所述的设备，其中，所述控制器根据所述气体流的露点将所述设备返回到正常模式。
31.如权利要求26所述的设备，其中，所述控制器根据所述气体流的焓将所述设备返回到正常模式。
32.如权利要求22至31中任一项所述的设备，其中，当处于所述高温模式时，流向所述患者的气体流在41℃至50℃、优选地43℃至47℃的温度范围内。
33.一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，所述呼吸支持设备包括：
流量发生器，所述流量发生器被配置为产生所述气体流；
加湿器，所述加湿器被配置为对所述气体流进行加湿；
控制器，所述设备被该控制器控制以至少两种模式运行，所述至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于所述高温模式时，输送给所述患者的气体的温度高于在正常模式下输送给所述患者的气体的温度；
其中，所述控制器控制所述设备以在高温模式期间和/或在高温模式终止之后立即限制所述气体流的特性，使得所述气体流的焓和/或露点低于预定水平。
34.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，当处于所述高温模式时，流向所述患者的气体流在41℃至50℃、优选地43℃至47℃的温度范围内。
35.一种被配置为向患者提供气体流的呼吸支持设备，所述呼吸支持设备包括：
流量发生器，所述流量发生器被配置为产生所述气体流；
加湿器，所述加湿器被配置为对所述气体流进行加湿，所述加湿器包括加湿器加热器；
控制器，所述设备被该控制器控制以至少两种模式运行，所述至少两种模式为正常模式和高温模式，其中，当处于所述高温模式时，输送给所述患者的气体的露点高于在正常模式下输送给所述患者的气体的露点；其中，当处于所述高温模式时，流向所述患者的气体流在43℃至50℃的露点范围内。
36.如前述权利要求中任一项所述的设备，包括以下各项中的任何一项或多项：
a.患者接口，所述患者接口被配置为安装在所述患者身上并接收来自所述加湿器的加湿气体流；
b.患者回路，所述患者回路包括至少一个患者导管，所述患者导管被配置为连接到所述加湿器的出口并接收来自所述加湿器的所述加湿气体流；
c.头帽，所述头帽被配置为将患者接口安装在所述患者的头部上。
37.如权利要求36所述的设备，其中，所述患者接口包括鼻插管。
38.如前述权利要求中任一项所述的设备，包括用户界面，所述用户界面被布置为接收来自所述用户的输入以控制所述设备。
39.如权利要求38所述的设备，其中，所述用户界面为图形用户界面，优选地为触摸屏图形用户界面。
40.如权利要求38或39所述的设备，其中，所述正常模式和所述高温模式能够经由所述用户界面被用户选择。
41.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备被控制在所述高温模式终止后提供冷却模式。
42.如权利要求41所述的设备，其中，响应于所述设备的一个或多个预定操作条件，所述控制器自动选择所述冷却模式。
43.如权利要求42所述的设备，其中，所述一个或多个预定操作条件选自以下各项中的任何一项或多项：
a.由定时器确定的预定时间段；
b.由计数器确定的预定数量的计数；
c.超过气体流露点；
d.超过气体流焓；
e.所述用户退出高温模式。
44.如权利要求41至43中任一项所述的设备，其中，所述设备被控制在所述冷却模式后返回到所述正常模式。
45.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，当处于正常模式时，供应给所述患者的气体流被控制为具有以下特性中的任何一种或多种：
a.露点在31℃至37℃的范围内；
b.温度在31℃至37℃的范围内；
c.流量在10L/min至70L/min的范围内。
46.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，当处于高温模式时，供应给所述患者的气体流被控制为具有以下特性中的任何一种或多种特性：
a.露点在40℃至45℃的范围内；
b.温度在41℃至50℃的范围内；
c.流量在30L/min至40L/min的范围内；
d.最小流量比所述正常模式下的最小流量少预定量；
e.最小流量比所述正常模式下的最小流量多预定量；以及
f.最大流量比所述正常模式下的最大流量少预定量。
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