CN117355352A - 呼吸加湿设备和操作方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种呼吸加湿设备，包括：湿气交换器，该湿气交换器定位在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中，该湿气交换器定位成使得在吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与湿气交换器接触，该湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度；加热器；以及控制器，该控制器控制向加热器的功率供应使得：加热器使湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到第一目标温度或高于第一目标温度约第一目标点；以及湿气交换器的温度在呼吸循环中下降至第二目标温度或低于第二目标温度约第二目标点，其中，第一目标温度高于第二目标温度，并且其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间湿气交换器从空气中提取湿气。

Description

呼吸加湿设备和操作方法

技术领域

本发明涉及一种呼吸加湿设备和操作方法。

背景技术

呼吸支持设备(诸如，哮喘喷雾器、气道正压设备(包括PAP、CPAP、APAP和BiPAP)、麻醉机、呼吸机甚至气切插管)用于在一些患者中恢复或提供适当的呼吸循环。这些治疗干扰自然润滑和正常的空气调节过程，因为存在压力增加和湍流效应，或者绕过了为最重要的空气调节部分的鼻腔。呼吸设备会引起粘膜干燥和创伤，其中纤毛细胞被灭活和减少(Malik&Kenyon，2004)。因此，为了在37℃、相对湿度接近100％下到达肺部，并保持最佳的粘膜纤毛运输，必须对吸气气流进行加温和加湿。

该气流通过患者界面(诸如，面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管切开管、气管内导管或织物面罩)递送到患者(或在一些情况下，未患病的用户)。在呼吸支持设备与患者界面之间，常见的有管、阀、Y形连接件、吸入口、取样口等，其统称为呼吸回路。患者界面和呼吸回路的类型取决于应用。

WO 2019/093910公开了一种湿气交换器和一种呼吸加湿设备，该湿气交换器被加热以从亲水性变为疏水性的(或反之亦然)，该呼吸加湿设备包括湿气交换器和加热元件。呼吸加湿设备可以从呼吸支持设备接收供应的气流，或者它可以加热和加湿环境空气。

呼吸加湿设备的湿气交换器包括温度响应聚合物和衬底，该衬底物理地支撑温度响应聚合物以保持期望的形状并为聚合物提供大量表面以与吸气和呼气气流接触。可能适合的衬底的实例包括纤维材料(诸如，天然纤维(棉、亚麻、甲壳质或壳聚糖等)、合成或加工的纤维(人造丝(Rayon)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)或聚丙烯(polypropylene，PP)等)或其混合物)、以及具有非常多颗粒、晶体或孔的非纤维材料(诸如，某些制造的或天然存在的金属或聚合物的结构)。可以产生具有规则结构或不规则结构或两者的组合的衬底，例如编织织物或无纺织物、3D印刷的金属基体或烧结的金属基体。一些实现方式可以包括为织物的衬底，而其他实现方式可以使用开孔泡沫或其他合适的材料。

适合在本发明使用的衬底的必要特性包括：与它们的体积相比，它们具有非常大的表面积，并且允许空气容易通过。理想地，衬底是多孔的，具有超过10％或25％、并且更优选50％或75％的孔隙率。

温度响应型聚合物可以接枝到衬底上；可以是从衬底接枝的共聚物；可以聚合以形成衬底；或可以是聚合以形成衬底的共聚物。衬底和温度响应性聚合物可以是相同的，例如：网状聚合物或共聚物结构；由一种或多种聚合物或共聚物制成的网状聚合物结构；电纺纤维；织造纤维；或非织造纤维。WO 2019/093910公开了合适的温度响应聚合物。

应认识到，术语“包括”、“包含”和“含有”在不同的司法权下可以具有排他性或包含性含义。对于本说明书，除非另外指出，否则这些术语旨在具有包含性含义，即，这些术语将表示包括使用直接涉及的所列部件以及可能还包括其他未指出的部件或元件。

术语“气流”是概括性使用，可以包括例如富氧空气流、麻醉气体流、或纯氧流。

本说明书中所涉及的任何文献不构成：承认它是现有技术、可与其他文献有效组合或形成公知常识的一部分。

本发明的目的是开发一种改进的呼吸加湿设备，其使用上卫生或者至少为公众或工业提供有用的选择。

发明内容

根据一种示例性实施方式，提供了一种呼吸加湿设备，包括：

湿气交换器，该湿气交换器定位在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中，该湿气交换器定位成使得在吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与湿气交换器接触，该湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度；

加热器；以及

控制器，该控制器控制向加热器供应功率，使得：

加热器使湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到第一目标温度或高于第一目标温度约第一目标点；并且

湿气交换器的温度在呼吸循环中下降至第二目标温度或低于第二目标温度约第二目标点，

其中，第一目标温度高于第二目标温度，并且其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间湿气交换器从空气中提取湿气。

优选地，呼吸加湿设备还包括用于向加热器供应功率的电源。

优选地，第一目标温度高于第二目标温度。

优选地，第一目标温度高于临界溶解温度。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少0.5℃。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少1℃。

优选地，第二目标温度低于临界溶解温度。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少0.5℃。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少1℃。

优选地，临界溶解温度是下限临界溶解温度(lower critical solutiontemperature，LCST)，并且第一目标点至少在吸气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在吸气期间被加热。

优选地，LCST在25℃与50℃之间。

优选地，LCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始吸气。

优选地，控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，其中，第二目标点开始呼气。

优选地，控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前减小加热器的功率或关闭加热器。

优选地，临界溶解温度是上限临界溶解温度(upper critical solutiontemperature，UCST)，并且第一目标点在呼气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在呼气期间被加热。

优选地，UCST在20℃与50℃之间。

优选地，UCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始呼气。

优选地，控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，第二目标点开始吸气。

优选地，控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前减小加热器的功率或关闭加热器。

优选地，加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

优选地，呼吸加湿设备还包括偏置通气孔。

优选地，呼吸加湿设备还包括水源。

优选地，呼吸加湿设备还包括用于调节控制器的操作的用户界面。

优选地，控制器是机械开关，该机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

优选地，控制器是处理器。

优选地，控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一个或多个的预测控制器。

优选地，控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

优选地，呼吸加湿设备还包括传感器，并且其中，控制器的操作响应于从传感器接收的信息。

优选地，第一目标温度或第二目标温度可以根据所期望的吸气空气温度或呼吸加湿设备的模式进行调节。

优选地，模式是有创通气或无创通气。

优选地，呼吸加湿设备还包括细菌过滤器。

根据一种示例性实施方式，提供了一种控制在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中提供加湿空气用湿气交换器的水蒸气释放和吸收的方法，该湿气交换器被定位成使得在吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与湿气交换器接触，该湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，该方法包括使用控制器通过控制对加热器的功率供应来控制加热器，使得加热器能使湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到目标温度或高于目标温度约第一目标点；以及湿气交换器的温度在呼吸循环中下降至第二目标温度或低于第二目标温度约第二目标点，其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中并且在呼气期间，湿气交换器从空气中提取湿气。

优选地，第一目标温度高于第二目标温度。

优选地，第一目标温度高于临界溶解温度。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少0.5℃。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少1℃。

优选地，第二目标温度低于临界溶解温度。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少0.5℃。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少1℃。

优选地，临界溶解温度是下限临界溶解温度(LCST)，并且第一目标点在吸气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在吸气期间被加热。

优选地，LCST在25℃与50℃之间。

优选地，LCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始吸气。

优选地，控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，第二目标点开始呼气。

优选地，控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前减小加热器的功率或关闭加热器。

优选地，临界溶解温度是上限临界溶解温度(UCST)，并且第一目标点在呼气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在呼气期间被加热。

优选地，UCST在20℃与50℃之间。

优选地，UCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始呼气。

优选地，控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，第二目标点开始吸气。

优选地，控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前减小加热器的功率或关闭加热器。

优选地，加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

优选地，湿气交换器还包括用于调节控制器的操作的用户界面。

优选地，控制器是机械开关，该机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

优选地，控制器是处理器。

优选地，控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一个或多个的预测控制器。

优选地，控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

优选地，湿气交换器还包括多个传感器，并且其中，该方法还包括控制器响应于从传感器接收的信息而操作。

优选地，方法还包括根据所期望的吸气空气温度或湿气交换器的模式调节第一目标温度或第二目标温度。

优选地，模式是有创通气或无创通气。

根据一种示例性实施方式，提供了一种被配置用于呼吸加湿设备中的湿气交换器，该湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，该呼吸加湿设备包括：

加热器；以及

控制器，该控制器控制向加热器的功率供应，使得：

加热器使湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到目标温度或高于目标温度约第一目标点；并且

湿气交换器的温度在呼吸循环中下降至第二目标温度或低于第二目标温度约第二目标点，

其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间所述湿气交换器从空气中提取湿气。

优选地，还包括用于向加热器供应功率的电源。

优选地，第一目标温度高于第二目标温度。

优选地，第一目标温度高于临界溶解温度。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少0.5℃。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少1℃。

优选地，第二目标温度低于临界溶解温度。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少0.5℃。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少1℃。

优选地，临界溶解温度是下限临界溶解温度(LCST)，并且第一目标点在吸气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在吸气期间被加热。

优选地，LCST在25℃与50℃之间。

优选地，LCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始吸气。

优选地，控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，第二目标点开始呼气。

优选地，控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前减小加热器的功率或关闭加热器。

优选地，临界溶解温度是上限临界溶解温度(UCST)，并且第一目标点在呼气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在呼气期间被加热。

优选地，UCST在20℃与50℃之间。

优选地，UCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始呼气。

优选地，控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，第二目标点开始吸气。

优选地，控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前减小加热器的功率或关闭加热器。

优选地，加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、辐射和红外加热器组成的组。

优选地，还包括偏置通气孔。

优选地，还包括水源。

优选地，还包括用于调节控制器的操作的用户界面。

优选地，控制器是机械开关，该机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

优选地，控制器是处理器。

优选地，控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一个或多个的预测控制器。

优选地，控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

优选地，呼吸加湿设备还包括传感器，并且其中，控制器的操作响应于从传感器接收的信息。

优选地，第一目标温度或第二目标温度可根据所期望的吸气空气温度或湿气交换器的模式调节。

优选地，模式是有创通气或无创通气。

优选地，呼吸加湿设备还包括细菌过滤器。

根据一种示例性实施方式，提供了一种呼吸加湿设备，包括：

湿气交换器，该湿气交换器定位在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中，该湿气交换器定位成使得在吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与湿气交换器接触，该湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度；

加热器；以及

控制器，该控制器控制向加热器的功率供应，使得在呼气开始之前减少给加热器的功率，

其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间湿气交换器从空气中提取湿气。

优选地，还包括用于向加热器供应功率的电源。

优选地，控制器将给加热器的功率降低到小于可用功率的5％。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率降低至少500ms。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率降低至少250ms。

优选地，控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来降低功率。

优选地，区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

优选地，阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

优选地，控制器进一步控制向加热器的功率供应，使得给加热器的功率在吸气开始之前增加。

优选地，控制器将给加热器的功率增加到大于可用功率的90％。

优选地，控制器在吸气开始之前将给加热器的功率增加至少500ms。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率增加至少250ms。

优选地，控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来增加功率。

优选地，区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

优选地，阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

优选地，控制器控制加热器以使湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到第一目标温度或高于第一目标温度约第一目标点，并且湿气交换器的温度在呼吸循环中降低到第二目标温度或低于第二目标温度约第二目标点。

优选地，第一目标温度高于第二目标温度。

优选地，第一目标温度高于临界溶解温度。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少0.5℃。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少1℃。

优选地，第二目标温度低于临界溶解温度。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少0.5℃。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少1℃。

优选地，临界溶解温度是下限临界溶解温度(LCST)，并且第一目标点至少在吸气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在吸气期间被加热。

优选地，LCST在25℃与50℃之间。

优选地，LCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始吸气。

优选地，第二目标点开始呼气。

优选地，临界溶解温度是上限临界溶解温度(UCST)，并且第一目标点在呼气期间出现。

优选地，UCST在20℃与50℃之间。

优选地，UCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始呼气。

优选地，第二目标点开始吸气。

优选地，第一目标温度或第二目标温度能够根据所期望的吸气空气温度或呼吸加湿设备的模式进行调节。

优选地，模式是有创通气或无创通气。

优选地，加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

优选地，还包括偏置通气孔。

优选地，还包括水源。

优选地，还包括用于调节控制器的操作的用户界面。

优选地，控制器是机械开关，该机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

优选地，控制器是处理器。

优选地，控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一个或多个的预测控制器。

优选地，控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

优选地，还包括传感器，并且其中，控制器的操作响应于从传感器接收的信息。

优选地，还包括细菌过滤器。

根据一种示例性实施方式，提供了一种控制在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中提供加湿空气的湿气交换器的水蒸气释放和吸收的方法，该湿气交换器被定位成使得在吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与湿气交换器接触，该湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，该方法包括使用控制器通过控制对加热器的功率供应来控制加热器，使得在呼气开始之前降低供应到加热器的功率，其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中并且在呼气期间，湿气交换器从空气中提取湿气。

优选地，控制器将给加热器的功率降低到小于可用功率的5％。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率降低至少500ms。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率降低至少250ms。

优选地，控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来降低功率。

优选地，区别点由控制器基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

优选地，阈值是由控制器在多个呼吸循环上计算出来的。

优选地，控制器进一步控制向加热器的功率供应，使得给加热器的功率在吸气开始之前增加。

优选地，控制器将给加热器的功率增加到大于可用功率的90％。

优选地，控制器在吸气开始之前将给加热器的功率增加至少500ms。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率增加至少250ms。

优选地，控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来增加功率。

优选地，区别点由控制器基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

优选地，阈值是由控制器在多个呼吸循环上计算出来的。

优选地，控制器控制加热器使湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到第一目标温度或高于第一目标温度约第一目标点，并且湿气交换器的温度在呼吸循环中降低到第二目标温度或低于第二目标温度约第二目标点。

优选地，第一目标温度高于第二目标温度。

优选地，第一目标温度高于临界溶解温度。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少0.5℃。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少1℃。

优选地，第二目标温度低于临界溶解温度。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少0.5℃。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少1℃。

优选地，临界溶解温度是下限临界溶解温度(LCST)，并且第一目标点在吸气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在吸气期间被加热。

优选地，LCST在25℃与50℃之间。

优选地，LCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始吸气。

优选地，控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，其中，第二目标点开始呼气。

优选地，临界溶解温度是上限临界溶解温度(UCST)，并且第一目标点在呼气期间出现。

优选地，湿气交换器至少在呼气期间被加热。

优选地，UCST在20℃与50℃之间。

优选地，UCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始呼气。

优选地，控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加加热器的功率或打开加热器。

优选地，第二目标点开始吸气。

优选地，所述方法还包括根据所期望的吸气空气温度或湿气交换器的模式调节第一目标温度或第二目标温度。

优选地，模式是有创通气或无创通气。

优选地，加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

优选地，湿气交换器还包括用于调节控制器的操作的用户界面。

优选地，控制器是机械开关，该机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

优选地，控制器是处理器。

优选地，控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一个或多个的预测控制器。

优选地，控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

优选地，湿气交换器还包括多个传感器，并且其中，该方法还包括控制器响应于从传感器接收的信息而操作。

根据一种示例性实施方式，提供了一种被配置用于呼吸加湿设备中的湿气交换器，该湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，该呼吸加湿设备包括：

加热器；以及

控制器，所述控制器控制给所述加热器的功率，使得在呼气开始之前减少给所述加热器的功率，

其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间湿气交换器从空气中提取湿气。

优选地，还包括用于向加热器供应功率的电源。

优选地，控制器将给加热器的功率降低到小于可用功率的5％。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率降低至少500ms。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率降低至少250ms。

优选地，控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来降低功率。

优选地，区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

优选地，阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

优选地，控制器进一步控制向加热器的功率供应，使得给加热器的功率在吸气开始之前增加。

优选地，控制器将给加热器的功率增加到大于可用功率的90％。

优选地，控制器在吸气开始之前将给加热器的功率增加至少500ms。

优选地，控制器在呼气开始之前将给加热器的功率增加至少250ms。

优选地，控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来增加功率。

优选地，区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

优选地，阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

优选地，控制器控制加热器使湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到第一目标温度或高于第一目标温度约第一目标点，并且湿气交换器的温度在呼吸循环中降低到第二目标温度或低于第二目标温度约第二目标点。

优选地，第一目标温度高于第二目标温度。

优选地，第一目标温度高于临界溶解温度。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少0.5℃。

优选地，第一目标温度比临界溶解温度高至少1℃。

优选地，第二目标温度低于临界溶解温度。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少0.5℃。

优选地，第二目标温度比临界溶解温度低至少1℃。

优选地，临界溶解温度是下限临界溶解温度(LCST)，并且第一目标点在吸气期间出现。

优选地，LCST在25℃与50℃之间。

优选地，LCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始吸气。

优选地，第二目标点开始呼气。

优选地，临界溶解温度是上限临界溶解温度(UCST)，并且第一目标点在呼气期间出现。

优选地，UCST在20℃与50℃之间。

优选地，UCST在30℃与45℃之间。

优选地，第一目标点开始呼气。

优选地，第二目标点开始吸气。

优选地，第一目标温度或第二目标温度能够根据所期望的吸气空气温度或湿气交换器的模式调节。

优选地，模式是有创通气或无创通气。

优选地，加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、辐射和红外加热器组成的组。

优选地，还包括偏置通气孔。

优选地，还包括水源。

优选地，还包括用于调节控制器的操作的用户界面。

优选地，控制器是机械开关，该机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

优选地，控制器是处理器。

优选地，控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一个或多个的预测控制器。

优选地，控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

优选地，呼吸加湿设备还包括传感器，并且其中，控制器的操作响应于从传感器接收的信息。

优选地，呼吸加湿设备还包括细菌过滤器。

附图说明

结合在本说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与以上给出的本发明的一般描述和以下给出的实施方式的详细描述一起用于解释本发明的原理，其中：

图1示出了现有技术的示例性呼吸面罩。

图2a示出了与单肢呼吸回路一起使用的示例性呼吸加湿设备。

图2b示出了与双肢呼吸回路一起使用的呼吸加湿设备的示意图。

图3a示出了位于气管内导管与主呼吸回路之间的示例性呼吸加湿设备。

图3b示出了位于鼻枕与主呼吸回路之间的示例性呼吸加湿设备。

图4a示出了垂直于气流布置的示例性湿气交换器。

图4b示出了垂直于气流布置的进一步示例性湿气交换器，和加热元件。

图4c示出了与气流成角度布置的示例性湿气交换器，和加热元件。

图5a示出了与气流成直线或平行的褶状构造或折叠构造的示例性湿气交换器。

图5b示出了与气流成直线或平行的褶状构造或折叠构造的示例性湿气交换器。

图5c示出了折叠成锥形形状的褶状构造或折叠构造的示例性湿气交换器。

图6示出了含有偏流引导件和偏流挡板的呼吸加湿设备的偏流通气孔。

图7示出了具有位于全脸面罩与单肢呼吸回路之间的可移除模块的示例性呼吸加湿设备。

图8示出了由两个轴向接合部分制成的示例可移除模块，包括细菌和/或病毒过滤器以及多个偏置通气出口。

图9a示出了用于图8中的可移除模块的示例性加热器和流量传感器。

图9b示出用于与图9b中的加热器和流量传感器一起使用的湿气交换器的示例性保持装置。

图10示出了若干个具有单独电源的示例性呼吸加湿设备。

图11示出了若干个具有壁挂式电源的示例性呼吸加湿设备。

图12示出了用于呼吸加湿设备的示例性用户界面。

图13示出了示例性呼吸加湿设备，其中，控制器被设计成悬挂模块连接器和可移除模块并且与模块连接器和可移除模块一起使用。

图14示出了示例性呼吸加湿设备，其中，控制器被设计成放置在患者的床上并且与模块连接器和可移除模块一起使用。

图15示出了示例性呼吸加湿设备，其中控制器和模块连接器集成并且还包括触摸屏用户界面。

图16a示出可移除模块的分解图。

图16b示出了图16a的可移除模块内部的示例性传感器布置。

图16c示出了在可移除模块与控制器之间的示例性连接线缆。

图17a至图17e示出了示例可移除模块和包括传感器的模块连接器的各个方面。

图18示出了图17a的呼吸加湿设备的部件，但少了一个温度传感器。

图19示出了具有可移除模块以及集成到模块连接器中的电子器件的示例性呼吸加湿设备的部件。

图20示出了在控制器的存储器中的选择表。

图21示出了用于校准加热器电阻的算法的流程图。

图22a示出了与单肢呼吸回路和排气阀一起使用的呼吸加湿设备。

图22b示出了与具有双肢呼吸回路和呼气末正压(Positive End ExpiratoryPressure，PEEP)临床布置的气管内导管一起使用的呼吸加湿设备。

图22c示出了与具有单肢呼吸回路和排气阀呼吸回路的无创通气(non-invasiveventilation，NIV)面罩一起使用的呼吸加湿设备。

图22d示出了与具有双肢呼吸回路和PEEP阀呼吸回路的无创通气(NIV)面罩一起使用的呼吸加湿设备。

图23a示出了在现有技术设备呼吸期间的典型气流和对应的控制器输出。

图23b示出了在本发明的呼吸加湿设备的呼吸期间的典型气流和对应的控制器输出。

具体实施方式

布置

总体布置和偏置通气

呼吸加湿设备可以集成在患者界面(诸如，CPAP和无创通气(NIV)面罩)中，其中，湿气交换器位于面罩内部或位于面罩框架入口与主呼吸回路之间。

许多CPAP和无创通气(NIV)患者界面具有位于面罩框架或弯头(elbow)上的偏流通气孔(出口)(参见图1，现有技术，Fisher&Paykel Simplus 1001全脸面罩，其中偏流通气孔位于面罩框架的上部区域上，在弯头上方)。偏流通气孔使连续的、潜在变化的空气流离开呼吸回路，包括基本上由患者呼出的所有空气。

图2a示出了本发明的呼吸加湿设备2001或其部分(例如加热器、湿气交换器和/或用户界面)优选地位于独立单元(self-contained unit)中，在尺寸上与现有技术的HME相似、连接在空气递送管与患者界面之间的呼吸回路中。该呼吸加湿设备甚至可以结合到呼吸回路中，例如作为主呼吸管的一部分，所以它被替换成呼吸回路的一部分。

图2a示出了单肢呼吸回路2002。偏流通气孔位于湿气交换器的上游或非患者侧(呼吸支持设备侧)上。需要使用在框架或弯头上没有偏流通气孔的患者界面(例如，面罩)(非通气式患者界面面罩)。偏流通气孔位置将所有呼出的空气(来自患者)引导通过湿气交换器，从而允许重新捕获患者的湿气。

图2b示出了在双肢呼吸回路中使用的呼吸加湿设备2010的示意图。在这种情况下，在患者界面、呼吸加湿设备以及呼吸回路中都没有偏流通气孔，因为呼吸机(呼吸支持设备)接收呼出的空气并且负责排出或再循环它。呼吸加湿设备将位于连接吸气肢2011、呼气肢2012和患者界面2013的Y形接头的患者腿上，靠近该接头。呼吸加湿设备甚至可以包含Y形接头，因此可以具有两个上游连接器和一个下游连接器。

图3a和图3b还示出了在双肢呼吸回路中使用的呼吸加湿设备3001。呼吸加湿设备包括含有按钮的用户界面，并且在其内包含作为电源的电池(未示出)。呼吸加湿设备3001还可以包括在下游端上连接到气管内导管(图3a)或鼻枕(图3b)患者界面的延伸管。在上游端上，呼吸回路可以包括经由Y形连接器连接到呼吸加湿设备的吸气肢和呼气肢。

连接器

在框架、弯头上或通常在呼吸加湿设备的患者侧上，设计的没有偏流通气孔的面罩应当具有设计为不直接连接到标准CPAP回路的机械连接，诸如22mm锥形连接器(或类似的ISO标准连接器)。这将防止患者或医疗保健提供者在不使用呼吸加湿设备的情况下，意外地将标准CPAP呼吸回路直接连接到面罩上。这样做会伤害患者，因为在(非通气面罩的)系统中不会提供偏流通气孔。可以将警告、颜色和/或文字放置在这种面罩上以提供额外的保护。

呼吸加湿设备的非患者(上游)侧上的连接器可以是任何标准ISO医用连接器，诸如22mm的凸形或凹形锥形连接器。这将使得呼吸加湿设备能够连接到标准医院或家庭呼吸回路。可以具有多于一个上游连接器。

当呼吸加湿设备设计成与非通气面罩一起使用时，呼吸加湿设备的患者(下游)侧优选地不应具有标准的可移除连接器，以避免意外地将其连接到非通气面罩。可替代地，根据应用，下游连接器可以是标准连接器。

部件

湿气交换器布置

呼吸加湿设备需要湿气交换器定位在气流中。

图4a和图4b示出了垂直于气流放置的湿气交换器4001，使得全部或基本上全部的气流必须在呼气或吸气期间穿过湿气交换器的衬底。湿气交换器通过第一夹持环和第二夹持环保持抵靠圆盘形且基本上多孔或敞开的加热器(此处以示意性形式示出)。第二夹持环的凸起边缘固定与中心轴对准的加热器，并且电线将功率从控制器运送到加热器。湿气交换器被切割成圆盘形状，该圆盘形状同心地装配在第一夹持环的凸起边缘中以便固定与中心轴对齐的湿气交换器。湿气交换器可以是两层或更多层的衬底和温度响应聚合物，以便提高保水性质并且因此提高呼吸加湿设备的性能。

图4c示出了包括湿气交换器4001的管状可移除模块，该湿气交换器与管的轴线成角度定位。因此，湿气交换器的面积相对于可移除模块的横截面积增大，从而允许较大的湿气交换器捕获更多的湿气，同时当气流从管的一端传递到另一端时在湿气交换器上引入较小的压降。一系列水平杆形式的支撑件对角地跨过管，纵横交错弯曲线的加热器保持湿气交换器抵靠所述管。加热器的线穿过管的侧面以接触外部。在呼气或吸气期间，所有气流必须穿过湿气交换器的衬底。

褶状和折叠的湿气交换器

图5a和图5b示出了另一管状可移除模块5001，该管状可移除模块包含褶状或折叠结构的湿气交换器，该褶状或折叠结构平行于气流但与气流接触，使得气流接触湿气交换器但在呼气或吸气期间不一定穿过衬底。可移除模块将湿气交换器封装在第一半壳体和第二半壳体中，第一半壳体和第二半壳体通过第一夹持环和第二夹持环保持在一起并且围绕湿气交换器。可以使用任何其他已知的接合塑料外壳(半壳体)的方法，诸如胶合、焊接、卡扣配合连接等。框架由通过多个支撑柱连接的两个平行的环形成，湿气交换器围绕支撑柱折叠，使其纵横交错地穿过两个环之间的气流路径。湿气交换器具有缝合到其中的加热器元件。在使用中，可移除模块放置在呼吸气流路径中，使得气流穿过第一夹持环和第二夹持环的中心并且越过折叠的湿气交换器的表面。

图5c示出了另一管状可移除模块5001，该模块具有折叠成锥形的湿气交换器，其轴线与管的轴线重合。因此，湿气交换器的面积相对于可移除模块的横截面积增大，从而允许较大的湿气交换器捕获更多的湿气，同时当气流从管的一端传递到另一端时在湿气交换器上引入较小的压降。在管内部形成了基本上敞开的圆锥形支撑件，纵横交错(或螺旋)的弯曲线的加热器将湿气交换器保持抵靠所述管。加热器的线穿过管的侧面以接触外部。在呼气或吸气期间，所有气流必须穿过湿气交换器的衬底。

一体式偏置通气孔和设计

在一些应用中，例如图2a中所示的CPAP、APAP或BiPAP，优选的是呼吸加湿设备结合了位于湿气交换器上游(即呼吸支持设备上或非患者侧上)的一体式偏流通气孔。

偏流通气孔可以结合到呼吸加湿设备或可移除模块外壳中，并且可以是单个孔或多个孔，并且可以另外覆盖有扩散器或过滤器样材料，以便扩散从偏流通气孔逸出的空气流，从而减少患者烦恼。

优选地，偏流通气孔定位成靠近湿气交换器、优选地在湿气交换器的5cm内或更优选地在3cm内，并且定位成使得由呼吸支持设备供应的空气在到达湿气交换器之前到达偏流通气孔。

优选地，偏流通气孔布置成使得穿过其中的一些偏流被引导抵靠湿气交换器以产生冷却流，该冷却流在呼气期间或在吸气结束时冷却湿气交换器。冷却流可以是由穿过偏流通气孔离开的偏流所产生的偏流的湍流涡旋，或者它可以是借助于上游连接器(用于供应来自呼吸支持设备的空气)与偏流通气孔的相对布置而与湿气交换器的表面平行地定向的偏流本身。因此，在呼吸加湿设备内可以存在将冷却流引导至湿气交换器的偏流引导件。

冷却流必须不能太强以致基本上穿过湿气交换器，因为在这样做时，它将冷却在湿气交换器下游(朝向患者)的设备的壁并且由此产生冷凝。因此，在湿气交换器的与偏流通气孔相对的一侧上还可存在偏流挡板，以防止冷却流冷却。还优选地，偏流通气孔距湿气交换器至少1cm、并且优选地至少2cm。

图6示出了具有径向布置的偏流通气孔的呼吸加湿设备6001的一部分的示例性实施方式。图8还示出了偏流引导件和偏流挡板。通过偏流通气孔离开呼吸加湿设备的偏流的方向的改变在湿气交换器的区域中产生了用于冷却湿气交换器的涡旋。进一步提供了偏流引导件，以通过引导这些偏流引导件抵靠湿气交换器来增强这些涡旋的冷却效果；并且进一步提供了偏流挡板，以减少涡旋穿过湿气交换器的渗透，这将冷却下游部件并且产生不期望的冷凝。

可移除模块

图7示出了呼吸加湿设备7001，其中，湿气交换器和加热器包含在可移除模块7002内，能够从呼吸回路移除和并且在需要时更换。虽然图7示出了在单肢呼吸回路中并且使用全脸面罩的可移除模块，但是可移除模块同样可用于双肢呼吸回路以及其他患者界面(诸如，鼻枕面罩和气管内导管)。

可移除模块包括如图4所示的湿气交换器和同心地保持在圆形外壳内部的加热器。上游管和下游管旋转地闩锁到外壳中，并将湿气交换器和加热器保持在适当位置并且彼此牢固地轴向接触。图5所示的湿气交换器也可以与可移除模块一起使用。

上游管包含两根电线以用于将功率从控制器输送到加热器。通过将上游管和下游管相对于外壳和上游管以预定旋转可旋转地闩锁到外壳中来保持加热器与两条电线接触，该预定旋转由上游管的设计和外壳的设计确定，并且加热器布置成确保加热器由来自上游管的两条线供电。

上游管连接到呼吸支持设备，并且两条线经由连接器连接到呼吸加湿设备的控制器，使得控制器可以加热湿气交换器。线可以形成到上游管中，或者可以可移除地夹到其上，或者可以完全采取另一路径。

在使用中，可移除模块可以通过扭转运动分开，从而允许更换湿气交换器和/或加热器。而且，可移除模块可以在不同时间更换到上游管或下游管。

在替代实施方式中，外壳是上游管的一部分，加热器固定在外壳中，并且仅湿气交换器是可移除的。

电子控制器

呼吸加湿设备的控制器、传感器和电源可以全部位于也包含湿气交换器和加热器的1个外壳内，如图3a和图3b所示。可替代地，这些功能件中的一些或全部可以位于远离湿气交换器的位置，其中(多条)线将功率从远程控制器递送至加热器，如图7所示。

例如，在图7中，现有技术的呼吸支持设备可以已经具有流量传感器、微控制器和电源。这些功能件可以由呼吸支持设备提供给呼吸加湿设备，其中呼吸支持设备测量患者的呼吸流速，向呼吸加湿设备控制器发送信号以确定何时需要向加热器提供功率并且经由两条线向加热器提供功率。呼吸加湿设备的控制器可以在呼吸支持设备的控制器中实现，并且这两个设备可以集成在一个单元中。

这些线可以被保持到呼吸回路上、机械地夹到或固定到呼吸回路的外部。替代地，它们可以定位在呼吸回路内部或者内置在呼吸回路的壁中，这与加热壁式呼吸支持设备的管一样常见，如图7所示。将呼吸回路连接到呼吸支持设备和呼吸加湿设备(在另一端)还可以形成电路的连接，为呼吸加湿设备供电或以其他方式与呼吸加湿设备电通信/电子通信。

还可以在呼吸加湿设备的外壳与呼吸支持设备之间经由无线技术(诸如，蓝牙、WiFi或具有通信作用的感应功率传输)发送信号。

细菌/病毒过滤器

呼吸加湿设备并且特别是可移除模块在吸气或呼气气流路径中可以包括零个、一个或多个一体式细菌/病毒过滤器。在呼吸设备包括零个一体式过滤器的情况下，呼吸设备可以与装配于主呼吸回路的外部过滤器(一个或多个)一起使用以过滤吸气流或呼气流或二者。

图8示出了可移除模块8001，该可移除模块包括位于湿气交换器与非患者设备出口之间的一体式细菌和/或病毒过滤器。该可移除模块还包括偏流通气孔，该偏置流通气孔布置为围绕上游连接器的周缘的多个轴向定向的孔。环绕上游连接器并且覆盖偏流通气孔的环形扩散器减少了由空气从这些孔中逸出所引起的噪声。

图8中的可移除模块8001还包括支撑结构，该支撑结构包括气流路径中的加热器和传感器(以下参见图9描述)以及用于连接到患者界面的下游连接器。湿气交换器通过由螺钉保持在一起的上游部分和下游部分与加热器保持轴向接合。可移除模块包括用于到控制器的线缆的连接器(未示出)，控制器向加热器提供功率并且从传感器读取信号。

当偏流通气孔也被一体化并且需要呼气过滤时，这个过滤器或这些过滤器应该位于湿气交换器与任何偏流出气孔之间。

过滤器实施例可以包括用于解决上述功能的一个或多个单独的过滤器。在过滤材料是定向的情况下，更疏水的过滤表面应被定向成面向每个过滤器的湿气交换器。细菌/病毒过滤器(一个或多个)和过滤器保留的设计实施方式应确保在所需过滤方向上的所有气流必须通过过滤器。

呼吸加湿设备可以与放置在湿气交换器上游的诸如褶状疏水过滤器或静电过滤器等呼吸系统过滤器结合使用，以便提供细菌和病毒过滤(>99％)来为患者提供额外的保护。

加热器

电阻

加热器优选地包括与湿气交换器热接触(优选地直接热接触)的电阻加热器。电阻加热器的实例包括缝制到或编织到湿气交换器中的线或导电聚合物细丝，或所述细丝被压成与湿气交换器接触，或柔性印刷电路胶合到或以其他方式压靠所述细丝。以下描述了示例性加热器和湿气交换器布置。

图9a示出了螺纹地穿过支撑结构中的孔的电阻加热元件9001，其可与参见图8描述的可移除模块一起使用。电阻加热元件被缠绕以提供跨湿气交换器的均匀热分布。孔图案和周围的支撑结构设置为在流动路径半径内，以使电阻加热器元件最大化地暴露于气流并且增强冷却。加热器元件支撑间距设置在最小安全间隙以上，以避免电弧和短路。孔布置为允许多种加热器元件螺纹图案和允许既是柔性的又是自支撑的加热器元件。可以使用不同的螺纹布置来增大或减小与湿气交换器直接接触的加热器元件的长度以及更直接地与流入的新鲜空气接触的长度。可以使用孔的替代方案，诸如在支撑结构的外部中形成的狭缝，这些狭缝允许加热元件缠绕到支撑结构上以改进可制造性。将加热元件围绕竖直柱缠绕是又一个替代选择。

图9b显示了如何通过湿气交换器保持环来设置湿气交换器9005与加热器9010的接近度。在湿气交换器上的张力由保持环与支撑结构之间的间隙设定。在吸气过程中，湿气交换器被拉向靠在加热器元件上从而确保最大的热传递。在呼气期间，保持环横杆与加热元件之间的间隙可以允许湿气交换器减少与加热器元件的接触，以增强冷却。

红外线

在某些实施方式中，加热器可以是红外加热器。红外加热器提供了许多优点，诸如它几乎可以立即打开和/或关闭(存在比线加热器元件更小的滞后)。红外热量可以卫生地与湿气交换器以及吸气和呼气气流路径分离。这可降低操作成本，因为红外热源可以在同一患者或其他患者之间重复使用。红外热源可以与控制器一起密封在玻璃或塑料外壳中，或以其他方式通过透光材料或光弯曲材料与气流分离。

任何反射的红外光也可以被光传感器检测到，以便计算穿过设备(被患者吸入和/或呼出)的空气的湿度水平或被湿气交换器捕获的湿气。

多个

可以存在多于一个加热器，该加热器可以被一起或独立地控制以将不同的温度分布递送到呼吸加湿设备的不同位置或湿气交换器的不同区域。

图9a示出了在呼吸加湿设备的可移除模块内部的支撑结构。支撑结构包括多个第一加热器和多个第二加热器。在该实例中，第一加热器和第二加热器由螺纹地穿过保持结构的线的一个连续件形成，并且因此被控制器一起控制，但是多个第一加热器将与湿气交换器和气流两者接触，而多个第二加热器不与湿气交换器接触但仍与气流接触。(图9b示出了湿气交换器相对于支撑结构的位置。)

在冷室条件下，仅具有第一加热器的呼吸加湿设备可以不允许湿气交换器或加热器足够快地冷却至基本上捕获患者呼出的所有湿气。因此，不与湿气交换器接触的第二加热器可以更快地冷却。而且，在吸气期间，第二加热器能够在吸入的空气到达湿气交换器之前将更多的热能传递到吸入的空气；在仅有第一加热器的情况下，第一加热器可能必须非常热，这将损坏湿气交换器。因此，具有两个加热器为用户提供了对加湿性能的更好控制和使用户更舒适。

加热器和位置的各种组合(例如，湿气交换的上游或下游)是可能的。也可以使用多个加热器，并且它们可以由控制器单独控制或一起控制。

电源及电池

图10示出了电源10001，该电源带有单独的插头和AC/DC适配器以独立地向控制器供电(图10a)，带有与控制器并联或串联连接的单独的电池组(图10b)，或带有集成在控制器外壳10002中或能够可移除地附接到其上以形成粘合单元的电池(图10c)。

图11示出了集成的壁式电源插头和AC/DC适配器以独立地向控制器供电11001(图11a)，带有单独的电池组与集成的壁式电源插头并联连接以作为用于控制器的替代电源11002(图11b)，带有与作为控制器的替代电源的集成的壁式电源插头串联连接的单独的电池组11003(图11c)，或者带有集成在控制器外壳中或能够可拆卸地附接到控制器外壳上以形成粘合单元的电池11004(图11d)。

用户界面—存在

呼吸加湿设备可以包括用户界面，以用于打开和关闭呼吸加湿设备、改变加湿性能、消除警报或检查呼吸加湿设备的操作。为了实现这些目标，用户界面可以改变与所期望的吸气气流相关的参数。这些参数可以通过查找表或计算来确定用于控制施加到加热器的功率的时间和大小的目标点或目标温度。

用户界面—特征

图12示出了集成到呼吸加湿设备中的用户界面12001的实例，该呼吸加湿设备具有用于连接到呼吸支持设备上的上游连接器以及用于连接到患者界面上的下游连接器。用户界面包括四个LED指示器，每个指示器紧挨着四个不同的湿度目标中的一个。鼻腔CPAP通气的患者可能需要相对低的加湿水平(25mg/L)；全脸双水平通气的患者可能需要更高的加湿水平(30mg/L)；气管造口患者可能需要35mg/L；而插管患者可能需要最高的相对加湿水平(40mg/L或更高)。对按钮按压将在四个不同的湿度目标之间循环，以改变目标点和目标温度以及控制器使用的时间。按压并保持按钮将切换呼吸加湿设备的开启和关闭。

在替代实施方式中，按钮可以在鼻部、全脸或插管/气管造口选项之间进行选择，或者旋钮可以在20mg/L至40mg/L或更大的范围内的任何地方选择加湿或温度。用户界面可以包括多个参数的选择和/或显示，诸如独立地设置/显示温度、湿度和/或绝对或相对湿度。

用户界面可以包括对所选择的设置的指示和对所实现的性能水平的指示(例如，吸气气流湿度或温度)两者。例如，红色LED指示器可以示出：已经选择但尚未实现设置，并且绿色LED指示器可以示出：正在递送所选择的加湿水平。

用户界面还可以结合声音和/或灯来提供呼吸加湿设备具有错误状况(例如由于可以降低所递送的加湿水平的过度面罩泄漏)的警报。

呼吸加湿设备可以包控制件，用于校准呼吸加湿设备或其传感器、改变状态灯或警报器的功能或操作、或者连接或断开远程管理设备。一些控制件可以具有多个功能。

呼吸加湿设备可以并入状态指示器(诸如，图形显示器、数值读出器、灯和扬声器或蜂鸣器)以指示设备的功能(诸如，模式或设置点)、电池充电、正确操作、错误条件、更换任何消耗元件或可移除模块的需要、或与远程管理设备的连接或断开。用户界面还可以允许用户配置呼吸加湿设备加湿和/或温度性能随时间的一系列变化，例如在20mg/L湿度下1小时，在25mg/L湿度下4小时。用户界面还可以允许显示所记录的关于呼吸加湿设备性能的数据或随时间段(诸如，前一小时、24小时或更长的时间段)的使用数据。

远程管理

呼吸加湿设备可以具有远程管理界面以允许远程管理设备配置呼吸加湿设备。

远程管理设备优选地使用远程管理界面来实现以上参考用户界面描述的所有功能。远程管理设备还可以优选地从呼吸加湿设备检索数据，例如，使用或未使用的时间和量；由传感器测量的或以其他方式推断的吸气和呼气气流参数；睡眠呼吸暂停、呼吸窘迫、呼吸困难等的发生或发作频率；更换零件的需要或行为；或错误状况。

远程管理界面可以包括无线通信(例如，蜂窝网络、广域网(例如，Lorawan、Sigfox、蓝牙、WiFi、Zigbee、Z-Wave、NFC)或有线通信(例如，USB、I2C、SPI、RS-232、RS-485)中的一个或多个。

远程管理设备可以是呼吸支持设备、移动电话、平板计算机、计算机服务器或互联网云服务。远程管理设备可以是人工智能远程管理设备，该人工智能远程管理设备能够从呼吸加湿设备检索数据并且基于该数据采取动作，包括配置呼吸加湿设备以及提醒人类用户或患者。

用户界面—布置

图13和图14示出了示例性呼吸加湿设备(13001和14001)，其中可移除模块通过线缆与控制器分离，并且电缆在特别设计为连接到可移除模块的模块连接器中结束。

图13示出了控制器，该控制器可以悬挂在IV杆上或安装在呼吸机或其他设备上并且可以包括先前描述的实例的任何组合。该控制器包括用于改变加湿设置的“+”按钮和“-”按钮以及用于显示当前性能和任何错误消息的LCD屏幕。其经由控制线缆连接到模块连接器。

图14示出了控制器，该控制器与控制线缆成一直线放置或悬挂于控制线缆并且可以包括先前描述的先前实例的任何组合。该控制器包括用于改变加湿设置的“+”按钮和“-”按钮以及用于显示当前性能和任何错误消息的LCD屏幕。其经由控制线缆连接到模块连接器。

图15示出了另一示例性呼吸加湿设备15001，其中控制器集成到模块连接器中。控制器包括在模块连接器处被模制到线缆中的触摸屏用户界面和包括方向指示器(在实例中由模块连接器的尖的形状指示)。

在图13、图14和图15的每一个中，控制器通过电缆连接至电源，并且模块连接器和可移除模块可以被分开以替换可移除模块。

用户界面和控制器不必在同一单元中。例如，也可以将控制器放置在模块连接器中，并且用户界面是单独的单元。从外部看，这种实施方式与图13或图14无法区分。

机械控制器

控制器可以是用于控制加热器的功率的机械开关，而不是使用电子控制器来确定何时向加热器提供功率。例如，机械开关可以位于气流路径内。开关可以通过改变患者呼吸方向而从接通切换至断开。当患者吸气时，流量开关可以切换到接通，并且向加热器供电。当患者呼气时，流量开关可以切换到关闭，从加热器移除功率，并且从而机械地控制加热器的功率。

优选地，例如通过使用弹簧、磁体或其他系统将机械流开关偏置为接通或断开。例如，如果流量开关被偏置为接通，当患者接近他们的呼气循环的终点时，流量开关的偏置将引起开关改变至接通状态，从而向加热器提供功率，允许加热器有时间加热湿气交换器并且向湿气交换器提供热量以开始呼吸循环的吸气部分。替代地，如果流量开关被偏置为关闭，当患者接近他们的吸气循环的终点时，流量开关的偏置将引起开关改变至关闭状态，从而从加热器移除功率，允许在呼吸循环的呼气部分开始之前湿气交换器有时间冷却。这种偏置可以是用户可调节的，以便递送不同水平的湿度和/或温度。

可移除模块传感器

图16a示出可移除模块16001，该可移除模块包含与吸气气流或呼气气流接触的呼吸加湿设备的所有部件。图16b示出了用于图16a中的加热器和传感器的支撑结构16002的细节。在该实例中，除了可移除模块以外，呼吸加湿设备的各部分不与吸气气流或呼气气流接触。控制器和电源以及模块连接器将不与任何患者呼出的空气或体液接触。

图16a和图16b中的可移除模块具有三个单独的传感器。

首先，存在位于支撑结构上并且放置在患者侧上的气流中的SHT30温度和湿度传感器，即它是下游温度传感器。SHT温度和湿度传感器从其他部件充分移除，以避免读数受到干扰，例如受到作为流量传感器操作的一部分发出的热量的干扰。

其次，流量传感器(图16a，项目9)包括电阻加热器(图16b，项目4)，该电阻加热器具有在中心流动轴线上位于上游的一个热敏电阻(图16b，项目5)以及位于下游的一个热敏电阻(图16b，项目3)。热敏电阻各自位于薄桥上，在桥之间具有窄的气隙。气隙、桥间距和桥宽度足以避免电阻加热器元件和传感器之间的传导热和辐射热的传递。两个传感器读数的比较指示流动方向的变化，因为当下游热敏电阻相对于流动方向在下游时，下游热敏电阻将读取来自加热电阻器的对流热。

第三，用作湿气交换器温度传感器(图16b，项目6)的热敏电阻定位在支撑结构的湿气交换器侧上，与湿气交换器接触，但是在传感器主体与支撑结构之间具有气隙，以使热敏电阻对湿气交换器温度变化的响应最大化。热敏电阻位于距离流量传感器加热电阻器轴向1-2cm处，以避免显著的温度读数干扰。

图16a中的可移除模块还具有加热元件，其具有与参见图9所描述的相同的设计。

该传感器与加热器组合包括用于模块连接器的连接点，在这种情况下，模块连接器是并入模块中的可逆连接器。图16c示出了包括将可移除模块连接到控制器的模块连接器的线缆16010。

模块连接器中的传感器

图17a示出了可移除模块17001和模块连接器17005的实例，其中，模块连接器包括两个锥形温度探针(传感器)。温度探针和模块连接器是密封的，使得它们可以浸入消毒流体中或在蒸汽环境中消毒。

一个探针是上游温度传感器，并且一个探针是下游温度传感器。可移除模块包括用于接纳两个探针的两个略微锥形管，并且具有上游端和下游端。模块连接器包括成形为弧形的对准翼片，以部分地包围可移除模块的外部。由于翼片相比于一个探针更靠近另一个探针，并且还在每个弧的上游侧直径逐渐变小，因此翼片使得不可能错误地附接可移除模块。控制线缆连接至模块连接器的非患者侧并且到达控制器或电源。

图17b详细示出了探针17015具有上部基本圆柱形区域，其中锥形温度敏感尖端在下面。

图17c示出了当图17a中的两个部分被连接时，探针如何经由锥形管进入可移除模块并且呈现至气流中。上部基本圆柱形区域与两个温度探针的锥形管形成过盈配合，从而将呼吸加湿设备的两个部件牢固地保持在一起，而不管可移除模块内的气流和压力如何。

图17d示出了加热器和湿气交换器17020如何一起夹在可移除模块的上游部分与下游部分之间，由保持在上游部分与下游部分之间的两个基本上敞开的格栅保持在适当位置。上游部分和下游部分在制造过程中永久焊接在一起并且密封，例如使用超声焊接。在一些实施方式中，格栅可形成为上游部分和下游部分的特征。

图17e示出了对准翼片17030，该对准翼片在附接时部分地包封可移除模块并且保持可移除模块和模块连接器适当地对准。这些对准翼片各自包括在内部的弹簧夹连接器，该弹簧夹连接器电连接到控制线缆。加热器电连接件焊接在上游部分和下游部分之间，并且因此穿过可移除模块的相对壁到达保持在可移除模块外部的触件。当可移除模块和模块连接器适当地附接时，翼片上的弹簧夹连接器与触件接触。在附接期间，弹簧夹连接器越过可移除模块外侧上的保持脊部(retaining ridge)，使得可移除模块和模块连接器牢固地锁定在一起。

图18示出了具有单个传感器探针18020的模块18001的实例。单探针传感器布置实例与图17中的双探针布置一致，但只有一个探针位于患者侧并且单个对应的锥形过盈配合管位于可移除模块中。

图17和图18中的可移除模块可以具有结合到其中的偏流通气孔和细菌/病毒过滤器。

可移除模块电子器件

图19示出了可移除模块19001和模块连接器19010的简化横截面，其中，控制器结合到模块连接器中。控制器包括PCB，该PCB具有用于控制到加热器的功率的FET开关、用于从用户接收命令的按钮、用于将状态通信给用户的两个LED、以及用于提供功率并与另一设备(诸如，远程用户界面)进行状态通信和从所述另一设备接收命令的电连接器。塑料壳体包覆模制在模块连接器PCB和部件上，但是在适当位置变薄，使得LED可以发光透过以警告用户任何问题，并且可以按压按钮以选择不同的操作模式(诸如，有创通气和无创通气)。

控制器还包括上游和下游超声换能器，当模块连接器附接到可移除模块时，上游和下游超声换能器装配到可移除模块的壁中的流量传感器突起中并且在它们之间在交替方向上发送超声信号。在使用中，控制器使用声音在气流中上行和下行的飞行时间差，来确定患者何时吸气或呼气。所述突起保护换能器免于与气流接触。

进一步，加热器包括在可移除模块的外壁上的触件，该触件与PCB上突出穿过塑料壳体的触垫接合。

最后，红外(IR)传感器通过可移除模块的壁接收来自加热器和湿气交换器的光，并且一旦被校准，就允许控制器测量湿气交换器和加热器的温度。替代地，可以测量加热元件的电阻以估计加热器和湿气交换器的温度。

因此，控制器的任何部分都不与气流接触，从而改善了呼吸加湿设备的卫生。

自动模式选择

用户可以使用用户界面在若干模式中的一种模式之间进行选择，如参见图12、13或14所描述。在替代实施方式中，可以制造多于一种规格的可移除模块，以适用于不同用途(诸如，有创通气和无创通气)。

图20示出了在示例性控制器的存储器中的选择表20001。控制器测量可移除模块中的加热器的电阻，在选择表中定位对应的行，并且由此基于选择表确定操作哪种模式。控制器在吸气期间控制气流的温度以匹配目标T值，并且还将LED指示器的颜色设置为相应的颜色以向用户指示已经选择的模式。

代替测量电阻，替代性实施方式包括模块连接器，该模块连接器具有与加热器元件连接的三个触件，并且控制器基于连接以形成电路的触件的组合来检测哪种类型的可移除模块已经被连接。在另一替代方式中，控制器能够测量每种类型的可移除模块唯一的物理特征(诸如，可移除模块上的彩色补片)的存在、不存在或特性。

以此方式，用户不必改变用户界面上的设置来选择模式——他们仅选择适合于预期应用的带标签的或颜色编码的可移除模块，并且呼吸加湿设备将自行进行适当配置。LED指示器可以例如与印刷在可移除模块上的颜色匹配，从而易于确定呼吸加湿设备被正确配置。

校准

由于制造公差，每个可移除模块可以彼此稍微不同。因此，可能需要对每个单独的可移除模块的控制器进行校准。

图21示出了用于校准加热器电阻的算法21001，该电阻可以在模块之间变化例如+/-5％。在步骤2001中，控制器确定是否已经建立连接。如果是，则控制器测量加热器的电阻(2002)，根据预定方程或查询表计算理想操作电压(2003)，并且相应地配置加热器供电电压(2004)。然后通过打开和关闭加热器来开始操作呼吸加湿设备(2005)，直到它检测到可移除模块已经断开连接(2006)。

对于可移除模块中的任何传感器，可能需要控制器的类似校准过程。

应用

呼吸加湿设备可以与使用了加热加湿器、非加热加湿器和/或HME的呼吸支持设备一起使用，例如麻醉剂递送；气管切开术；CPAP设备；双水平PAP设备；以及家用或医院呼吸机。

它还可以用于其中患者完全健康的其他应用(诸如用于一般污染、工业污染的个人防护面罩)中，并且用于其他干燥环境(诸如飞机或沙漠或高山环境)中，或世界上人或动物经历干燥空气(尤其是冷干燥空气)的任何部分。在这种情况下，系统可能必须关闭电池或非主电源。

示例性临床设置

图22a和图22b示出了在用气管导管或气管造口管进行有创通气时使用的呼吸加湿设备22001。两个附图都示出了图16中所提供的示例性实施方式并且具有如图10a中所建议的放置在呼吸机附近的控制器和电源。在图22a中，可移除模块连接到排气阀、单肢呼吸管和呼吸机。在图22b中，可移除模块连接到双肢呼吸回路的吸气肢和呼气肢；PEEP阀；和呼吸机。

图22c和图22d示出了在具有非通气式面罩的无创通气中使用的呼吸加湿设备。两个附图都示出了图16中所提供的示例性实施方式并且具有如图10a中所建议的在呼吸机附近的控制器和电源。在图22c中，可移除模块连接到排气阀、单肢管和CPAP、APAP或BiPAP呼吸支持设备。在图22d中，可移除模块连接到双肢呼吸回路的吸气肢和呼气肢、PEEP阀和呼吸机。

呼吸加湿设备与其他设备的组合

呼吸加湿设备可以与水加湿器结合使用，以便：提供更高的加湿性能、不同的湿度分布、使用一个来使另一个的性能最大化、控制患者界面和/或管道中的雨水冷凝、提供更准确的温度控制或提供更准确的湿度控制。

呼吸加湿设备可以与液态水储存器结合使用，以在吸气期间用液态水滴填充湿气交换器，并且在呼气期间通过将湿气交换器温度增加到约80℃将其释放，以蒸发液态水。

控件

预测功率变化

如以上所公开的，期望控制器不仅在吸气阶段期间而且在吸气开始之前(并且在任何传感器检测吸气开始之前)施加功率来加热湿气交换器；以及不仅在呼气阶段期间而且在呼气开始之前(以及在任何传感器检测呼气开始之前)去除功率(和热量)或至少向公众提供有用的选择。

图23a示出了在WO 2019/093910中描述的现有技术控制器的行为。当黑线23001在虚线23002上方时，气流是吸气的，而当黑线在虚线下方时，气流则是呼气的。当流量变成吸气时，加热器电源(红线)23003打开；当流量开始呼气时，加热器电源关闭。

图23b示出了在本发明的一个实施方式中，控制器如何在呼吸流量从呼气变为吸气之前增加加热器功率(打开加热器)，并且在呼吸流量由吸气变为呼气之前减少加热器功率(关闭加热器)。

在该实施方式中，控制器在呼吸流量从吸气变化到呼气之前降低加热器功率(关闭加热器)。优选地，这样做以使得在呼气开始之前或至少在呼气已经达到峰值流量或总体积的显著部分(例如其5％、10％、20％或甚至可能30％)之前，湿气交换器的温度下降到或低于第二目标温度。优选地，第二目标温度是LCST、或者甚至比LCST低0.5℃或1℃。

优选地，这样做以使得在吸气开始之前或至少在吸气已经达到峰值流量或总体积的显著部分(例如其5％、10％、20％或甚至可能30％)之前，湿气交换器的温度升高到或高于第一目标温度。还优选地，控制器控制(限制)加热器功率(或将加热器保持关闭直到接近吸气的开始)，使得湿气交换器的温度在呼气结束之前或大部分呼气体积已经经过湿气交换器之前(优选地其70％或80％或甚至更优选地90％)或在呼气流量已经显著下降之前(优选地低于呼气流量峰值的30％或20％或甚至更优选地低于10％)没有达到或超过不期望的温度。优选地，所期望的或不期望的温度是LCST，或更优选地它们分别高于和低于LCST至少0.5℃或1℃。

检测流量

控制器可以使用市场可获得的任何已知流量传感器来检测呼吸气流的大小或方向。

控制时间的区别点

为了确定何时改变加热器功率，控制器可以感测与通过湿气交换器的气流相关的测量参数并且使用该测量参数来检测呼吸循环中的一个或多个区别点。优选地，测量参数是空气流速和方向，但是在一些替代实施方式中，例如，其可以是气流压力。

理想地，一个或多个区别点包括从吸气到呼气的变化和/或反之亦然，或等效地呼气或吸气的开始/结束。吸气和呼气的开始和/或结束可以通过计算测量参数何时从高于阈值转变至低于阈值或从低于阈值转变至高于阈值来检测。

当测量参数是气流时，阈值可以是零，并且尤其如果气流传感器提供方向，则呼气的开始或结束可易于检测。然而，许多成本有效的传感器不提供气流或气流方向，并且即使传感器确实提供气流和方向，呼吸加湿设备也必须在多种环境条件下操作，并且特别是可能会出现患者界面泄漏的错误状况，这意味着在一些实施方式中，阈值通过计算测量参数在紧接着前一周期(包括多个呼吸循环，例如30s或60s)上的平均值来确定。于是，阈值可以是测量参数的平均值，或者它可以被设定为高于至低于平均值的预定量，或者与包括多个呼吸循环的紧接着的前一周期中测量参数的最大值或最小值相比高于或低于平均值达成比例的量。作为具体实例，测量参数可以是通过湿气交换器的气流(包括其方向)，并且预测控制器可以计算气流的平均值，从而在气流高于气流的平均值时检测吸气的近似开始，并且在气流低于气流的平均值时检测呼气的开始。

在其他实施方式中，所述一个或多个区别点可以通过测量参数的变化率高于或低于阈值来确定。

使用来自区别点的时间偏移

为了实现在吸气或呼气开始之前改变加热器功率的期望特征，控制器可以是预测控制器，该预测控制器监测连续的吸气或呼气循环或区别点以了解那些循环的典型周期、或呼吸循环的整个周期。在了解那些周期的情况下，预测控制器可以在呼吸循环中的一个或多个区别点之后的时间偏移处改变加热器功率，其中预期所述时间偏移是随后的时间偏移之前的已知量。

在优选实施方式中，时间偏移与呼吸循环周期成比例。呼吸循环周期可以从一个或多个先前区别点之间所经历时间的平均值计算。

多个时间偏移

进一步，可能存在与呼吸循环中的不同区别点和/或电源的不同变化相关的多个时间偏移。

多个区别点可以是吸气的开始和呼气的开始，使得多个时间偏移包括吸气时间偏移和呼气时间偏移。吸气时间偏移是呼吸流量从呼气变成吸气之后的时间偏移。在一个实施方式中，控制器在呼吸流量从呼气变成吸气之后的吸气时间偏移时降低加热器功率(或断开加热器)。呼气时间偏移是呼吸流量从吸气变化到呼气后的时间偏移。控制器在呼吸流量从吸气变化到呼气之后的呼气时间偏移时增加加热器功率(或将加热器接通)。

时间偏移、吸气时间偏移或呼气时间偏移优选地小于吸气时间段或呼气时间段、或者小于吸气时间段或呼气时间段的总和。它们优选地小于吸气时间段或呼气时间段的75％、并且更优选地小于50％、并且甚至更优选地小于33％。

最小时间偏移的选项是例如1s、1.5s，或在1s与3s之间。

静态时间偏移

在一种实施方式中，时间偏移可以基于加热器的时间常数、热量进入湿气交换器的传递速率、以及湿气交换器对温度变化的响应速率和来自湿气交换器的湿气的吸收或解吸速率中的一项或多项来预先确定。

动态时间偏移

时间偏移可以是随时间变化的动态时间偏移。动态时间偏移可以使用呼吸循环周期，吸气气流的期望或实际温度和湿度，呼气气流的湿度、温度或流速，和环境空气或供应气流的温度或湿度中的一项或多项来确定。

在一些实施方式中，吸气气流的期望温度或湿度的增加导致动态时间偏移变得更小，即导致控制器更早地改变供应给加热元件的功率。相反，吸气气流的期望温度或湿度的降低导致动态时间偏移变得更大，即导致控制器稍后改变供应给加热元件的功率。

控制时间的锁相环

另一种实现在吸气或呼气开始前改变加热器功率的理想特征的方法是使用锁相和锁频环(Phase-and Frequency-locked Loop，PLL)，该锁相和锁频环与呼吸循环同步并由测量参数驱动。PLL的相位输出用于确定是打开还是关闭加热器。控制器可以相对于呼吸循环(的PLL估计)以预定的相位或计算的相位打开和关闭加热器。控制器可以相对于呼吸循环(的PLL估计)以预定的相位或计算的相位改变目标温度。

控制时间的流量阈值

替代地，控制器可以在气流速率降到阈值以下时施加热量。例如，当呼气气流速率下降到低于呼气流量峰值或平均流量的40％时，可以应用加热。这个百分比是示例性的，并且实际上可以应用其他流速阈值(诸如，20％、30％或50％)。这是允许热源提供热量并加热湿气交换器的时间。这是一种有用的方法，因为在延长的周期内，呼气循环的结束往往是相对低的流速。

对此的一个替代可以是潮气量阈值，其中，传感器(例如，流量传感器)用于计算典型的潮气量，并且当呼气的潮气量达到例如平均潮气量的80％时，触发加热。这个百分比是示例性的，并且实际上可以应用其他潮气量阈值，诸如，在40-80％、80-90％或90-99％之间。

相同的触发可以应用于吸气循环，其中，在吸气流量下降到阈值以下或吸入的潮气量超过某个阈值之后停止加热。例如，当吸气流量下降到峰值流量的40％以下或下降到平均流量，或吸入的潮气量超过预期潮气量的80％时，可以停止加热。这个百分比是示例性的，并且实际上可以应用其他流量(或潮气量)阈值，例如20％、30％或50％(或40-80％、80-90％或90-99％)之间。这是允许热源提供热量并加热湿气交换器的时间。

控制器可以主动地调节这些阈值中的任一个以实现最佳湿气交换器温度分布，并且这可以根据患者的潮气量、呼吸频率、受过训练的操作者控制的设置，和/或患者呼吸的波形而在患者之间变化。控制器可以具有反馈回路，以控制加热的时间，从而在呼吸循环中达到湿气交换器的温度的期望时间、空气温度的期望时间和/或湿度输送的期望时间。

阈值也可以被调节以实现期望的湿度水平。例如，如果需要更少的湿度，则可以延迟湿气交换器在呼气时的冷却以减少湿气交换器中积聚的湿气。替代地，可以延迟在吸气时对湿气交换器的加热。这也可以根据环境温度和湿度而改变。

上述阈值可以使用反馈回路主动调节，或者可以是预设值或从查找表中获得。替代地，它们可以经由增加或减少所期望的加湿水平的界面由用户控制。

加热控制

恒定加热时间

控制器可以在不(直接)取决于呼吸循环周期的固定周期内将热量施加到湿气交换器或从湿气交换器移除热量。例如，控制器可以施加热量1秒或2秒，或最优选地1.5秒。以此方式，控制器可以确保所有湿气从湿气交换器释放，达到可预测的温度，并且一旦所有湿气从湿气交换器释放，则湿气交换器就在尽可能早的时间开始冷却。

峰值并保持

优选地，呼吸加湿设备的控制器在其开启阶段开始时提供功率峰值以使元件和湿气交换器快速升高温度，然后在短时间段之后或者一旦达到或计算出或预期达到某一温度(电阻)就降低其功率。

优选地，在呼吸循环内供应到加热元件的功率存在多种变化，这些变化包括高功率阶段接着是低功率阶段接着是无功率阶段。

优选地，高功率阶段是控制器可以供应的最大功率的100％、或至少75％。

优选地，低功率阶段是控制器可以供应的最大功率的＜70％、＜50％、或小于30％。

优选地，低功率阶段持续高功率阶段的至少2倍长、或至少3倍长、或至少4倍长。

优选地，高功率阶段和低功率阶段一起持续小于呼吸循环周期的一半，或更优选地小于呼吸循环周期的40％。

替代地，在呼吸循环中的任何阶段，可以相对于流速或与流速成比例地控制递送功率。

替代地，递送功率可以由开环前馈控制器或闭环反馈控制器(或其组合)控制以维持用于吸气的期望的湿气交换器的温度或空气温度，其中包括在吸气或呼气期间在不同点处的不同温度。

优选地，控制高功率阶段和低功率阶段，使得它们在吸气过程中将湿气交换器维持在期望的湿气交换器温度下持续至少100ms、或更优选地至少200ms，以便允许湿气交换器有时间将湿气释放到吸气气流中。所期望的湿气交换器的温度优选地是在LCST处或以上。讨论的时间取决于加湿设备的应用，如果在CPAP设备中使用，时间会缩短，但如果在气管切开管或呼吸机上使用，时间将更长，可能长达2秒。所提供的功率(％)也可以调节。

反馈控制

在另一实施方式中，控制器使用来自湿气交换器温度传感器的反馈来控制湿气交换器的温度。控制器可以使用PID控制器或继电器式(恒温)控制器(bang-bang(thermostat)controller)。

错误检测

呼吸加湿设备/装置优选地能够检测一个或多个错误状况。错误状况包括传感器的错误(开路、短路、信号无效、信号丢失等)；加热器/设备的错误(开路、短路、阻抗不正确)；加热器或湿气交换器的污染；电源超出允许范围；湿气交换器部件或可移除模块的缺失或不正确；环境空气状况(温度、湿度、压力)超出正确操作范围；及时更换可移除模块或其他可更换部件方面的错误(例如，由于安装后其使用已超过安全量)；呼吸问题(诸如，患者界面被移除、掉落或泄漏)；空气供应的损失或改变；湿气交换器阻塞不允许空气通过(例如，如高度冷凝、痰、分泌物)。

这些错误状况可能导致不必要的功率消耗、不安全的操作、不足的或过多的治疗输出(流量、湿度、温度、压力)或患者烦恼。

因此，在检测到错误状况时，呼吸加湿设备优选地通过声音(音调、噪声、语音信息)、闪烁光、气流的中断或限制，或者与患者、用户、医疗保健专业人员或远程管理设备或呼吸回路的另一部分通信，来提醒用户或患者。呼吸加湿设备可以在某些错误状况下停止操作。

呼吸加湿设备还可以在睡眠呼吸暂停、呼吸窘迫、呼吸困难等的发作期间，或者当其频率或数量超过阈值时，通过上述装置中的任一种提醒用户或患者。

检测泄漏

呼吸辅助设备的关键错误状况是空气从患者界面、患者与界面之间的密封件周围泄露。本发明的呼吸加湿设备尤其如此，因为该设备通常需要捕获尽可能多的呼出的湿气以提供最大湿度。因此，期望具有一种检测患者界面泄漏这一错误状况的方法。

本发明的另一方面是根据本发明的其他方面提供一种在呼吸加湿设备中检测患者界面泄漏这一错误状况的方法，该方法包括：监测与穿过呼吸加湿设备的气流相关联的至少一个传感器值并且将其与一组预期传感器值进行比较；以及当所述至少一个传感器值不在所述一组预期传感器值内时，检测错误状况。该方法优选地在至少每10个呼吸循环并且优选地在每个循环执行。

所述至少一个传感器值可以是变化率或传感器值。

患者界面泄漏的错误状况可以通过现有技术中公开的任何方法来检测，例如测量通过呼吸加湿设备的平均流速或峰值流速。然而，根据以上描述的泄漏检测可能是有利的，因为它在更靠近患者处进行，并且可能更灵敏，或者能够更容易地区分患者界面处的泄漏，或者来自湿气交换器上游的空气供应中的另一点处的泄漏。

仅说明

虽然本发明已经通过对其实施方式的描述进行了说明，并且虽然已经详细描述了这些实施方式，但是本申请人的意图不是将所附权利要求书的范围限制或以任何方式限制于此类详细描述。另外的优点和改进对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性装置和方法以及说明性实例。因此，在不背离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (243)

1.一种呼吸加湿设备，包括：

湿气交换器，所述湿气交换器定位在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中，所述湿气交换器定位成使得在所述吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与所述湿气交换器接触，所述湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度；

加热器；以及

控制器，所述控制器控制向所述加热器的功率供应，使得：

所述加热器使所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中上升到第一目标温度或高于所述第一目标温度约第一目标点；并且

所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中下降到第二目标温度或低于所述第二目标温度约第二目标点，

其中，所述第一目标温度高于所述第二目标温度，并且其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间所述湿气交换器从空气中提取湿气。

2.根据权利要求1所述的呼吸加湿设备，还包括用于向所述加热器供应功率的电源。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度高于所述第二目标温度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度。

5.根据权利要求4所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少0.5℃。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少1℃。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标温度低于所述临界溶解温度。

8.根据权利要求7所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少0.5℃。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少1℃。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述临界溶解温度是下限临界溶解温度LCST，并且所述第一目标点至少在吸气期间出现。

11.根据权利要求10所述的呼吸加湿设备，其中，所述湿气交换器至少在吸气期间被加热。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的呼吸加湿设备，其中，所述LCST在25℃与50℃之间。

13.根据权利要求12所述的呼吸加湿设备，其中，所述LCST在30℃与45℃之间。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标点开始吸气。

15.根据权利要求14所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标点开始呼气。

17.根据权利要求16所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前减小所述加热器的功率或关闭所述加热器。

18.根据权利要求1至10中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述临界溶解温度是上限临界溶解温度UCST，并且所述第一目标点在呼气期间出现。

19.根据权利要求18所述的呼吸加湿设备，其中，所述湿气交换器至少在呼气期间被加热。

20.根据权利要求18或权利要求19所述的呼吸加湿设备，其中，所述UCST在20℃与50℃之间。

21.根据权利要求20所述的呼吸加湿设备，其中，所述UCST在30℃与45℃之间。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标点开始呼气。

23.根据权利要求22所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

24.根据权利要求18至23中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标点开始吸气。

25.根据权利要求24所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前减小所述加热器的功率或关闭所述加热器。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括偏置通气孔。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括水源。

29.根据权利要求1至28中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括用于调节所述控制器的操作的用户界面。

30.根据权利要求1至29中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器是机械开关，所述机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

31.根据权利要求1至30中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器是处理器。

32.根据权利要求31所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一项或多项的预测控制器。

33.根据权利要求31或权利要求32所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

34.根据权利要求31至33中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括传感器，并且其中，所述控制器的操作响应于从所述传感器接收的信息。

35.根据权利要求1至34中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度或所述第二目标温度能够根据所期望的吸气空气温度或所述呼吸加湿设备的模式进行调节。

36.根据权利要求35所述的呼吸加湿设备，其中，所述模式是有创通气或无创通气。

37.根据权利要求1至36中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括细菌过滤器。

38.一种控制在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中提供加湿空气的湿气交换器的水蒸气释放和吸收的方法，所述湿气交换器被定位成使得在所述吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与所述湿气交换器接触，所述湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，所述方法包括使用控制器通过控制对所述加热器的功率供应来控制加热器，使得所述加热器能使所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中上升到目标温度或高于所述目标温度约第一目标点；以及所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中下降至第二目标温度或低于所述第二目标温度约第二目标点，其中在吸气期间湿气添加到进入的空气中并且在呼气期间，所述湿气交换器从空气中提取湿气。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述第一目标温度高于所述第二目标温度。

40.根据权利要求38或权利要求39所述的方法，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度。

41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度至少0.5℃。

42.根据权利要求40或权利要求41所述的方法，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少1℃。

43.根据权利要求38至42中任一项所述的方法，其中，所述第二目标温度低于所述临界溶解温度。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少0.5℃。

45.根据权利要求43或权利要求44所述的方法，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少1℃。

46.根据权利要求38至45中任一项所述的方法，其中，所述临界溶解温度是下限临界溶解温度LCST，并且所述第一目标点在吸气期间出现。

47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述湿气交换器至少在吸气期间被加热。

48.根据权利要求46或权利要求47所述的方法，其中，所述LCST在25℃与50℃之间。

49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述LCST在30℃与45℃之间。

50.根据权利要求38至49中任一项所述的方法，其中，所述第一目标点开始吸气。

51.根据权利要求50所述的方法，其中，所述控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

52.根据权利要求38至51中任一项所述的方法，其中，所述第二目标点开始呼气。

53.根据权利要求52所述的方法，其中，所述控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前减小所述加热器的功率或关闭所述加热器。

54.根据权利要求38至45中任一项所述的方法，其中，所述临界溶解温度是上限临界溶解温度UCST，并且所述第一目标点在呼气期间出现。

55.根据权利要求54所述的方法，其中，所述湿气交换器至少在呼气期间被加热。

56.根据权利要求54或权利要求55所述的方法，其中，所述UCST在20℃与50℃之间。

57.根据权利要求56所述的方法，其中，所述UCST在30℃与45℃之间。

58.根据权利要求54至57中任一项所述的方法，其中，所述第一目标点开始呼气。

59.根据权利要求58所述的方法，其中，所述控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

60.根据权利要求54至59中任一项所述的方法，其中，所述第二目标点开始吸气。

61.根据权利要求60所述的方法，其中，所述控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前减小所述加热器的功率或关闭所述加热器。

62.根据权利要求38至61中任一项所述的方法，其中，所述加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

63.根据权利要求38至62中任一项所述的方法，其中，所述湿气交换器还包括用于调节所述控制器的操作的用户界面。

64.根据权利要求38至63中任一项所述的方法，其中，所述控制器是机械开关，所述机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

65.根据权利要求38至64中任一项所述的方法，其中，所述控制器是处理器。

66.根据权利要求65所述的方法，其中，所述控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一项或多项的预测控制器。

67.根据权利要求65或权利要求66所述的方法，其中，所述控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

68.根据权利要求65至67中任一项所述的方法，所述湿气交换器还包括传感器，并且其中，所述方法还包括所述控制器响应于从所述传感器接收的信息而操作。

69.根据权利要求38至68中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括根据所期望的吸气空气温度或所述湿气交换器的模式调节所述第一目标温度或所述第二目标温度。

70.根据权利要求69所述的方法，其中，所述模式是有创通气或无创通气。

71.一种被配置用于呼吸加湿设备中的湿气交换器，所述湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，所述呼吸加湿设备包括：

加热器；以及

控制器，所述控制器控制向所述加热器的功率供应，使得：

所述加热器使所述湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到目标温度或高于所述目标温度约第一目标点；并且

所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中下降到第二目标温度或低于所述第二目标温度约第二目标点，

其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间所述湿气交换器从空气中提取湿气。

72.根据权利要求71所述的湿气交换器，还包括用于向所述加热器供应功率的电源。

73.根据权利要求71或权利要求72所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度高于所述第二目标温度。

74.根据权利要求71至73中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度。

75.根据权利要求74所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度至少0.5℃。

76.根据权利要求74或权利要求75所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少1℃。

77.根据权利要求71至76中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第二目标温度低于所述临界溶解温度。

78.根据权利要求77所述的湿气交换器，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少0.5℃。

79.根据权利要求77或权利要求78所述的湿气交换器，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少1℃。

80.根据权利要求71至79中任一项所述的湿气交换器，其中，所述临界溶解温度是下限临界溶解温度LCST，并且所述第一目标点在吸气期间出现。

81.根据权利要求80所述的湿气交换器，其中，所述湿气交换器至少在吸气期间被加热。

82.根据权利要求80或权利要求81所述的湿气交换器，其中，所述LCST在25℃与50℃之间。

83.根据权利要求82所述的湿气交换器，其中，所述LCST在30℃与45℃之间。

84.根据权利要求71至83中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第一目标点开始吸气。

85.根据权利要求84所述的湿气交换器，其中，所述控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

86.根据权利要求71至85中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第二目标点开始呼气。

87.根据权利要求84至86中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前减小所述加热器的功率或关闭所述加热器。

88.根据权利要求71至79中任一项所述的湿气交换器，其中，所述临界溶解温度是上限临界溶解温度UCST，并且所述第一目标点在呼气期间出现。

89.根据权利要求88所述的湿气交换器，其中，所述湿气交换器至少在呼气期间被加热。

90.根据权利要求88或权利要求89所述的湿气交换器，其中，所述UCST在20℃与50℃之间。

91.根据权利要求90所述的湿气交换器，其中，所述UCST在30℃与45℃之间。

92.根据权利要求88至91中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第一目标点开始呼气。

93.根据权利要求92所述的湿气交换器，其中，所述控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

94.根据权利要求88至93中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第二目标点开始吸气。

95.根据权利要求94所述的湿气交换器，其中，所述控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前减小所述加热器的功率或关闭所述加热器。

96.根据权利要求71至95中任一项所述的湿气交换器，其中，所述加热器选自由元件、细丝、螺旋线、辐射和红外加热器组成的组。

97.根据权利要求71至96中任一项所述的湿气交换器，还包括偏置通气孔。

98.根据权利要求71至97中任一项所述的湿气交换器，还包括水源。

99.根据权利要求71至98中任一项所述的湿气交换器，还包括用于调节所述控制器的操作的用户界面。

100.根据权利要求71至99中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器是机械开关，所述机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

101.根据权利要求71至99中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器是处理器。

102.根据权利要求101所述的湿气交换器，其中，所述控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一项或多项的预测控制器。

103.根据权利要求101或权利要求102所述的湿气交换器，其中，所述控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

104.根据权利要求101至103中任一项所述的湿气交换器，还包括传感器，并且其中，所述控制器的操作响应于从所述传感器接收的信息。

105.根据权利要求71至104中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度或所述第二目标温度能够根据所期望的吸气空气温度或所述湿气交换器的模式进行调节。

106.根据权利要求105所述的湿气交换器，其中，所述模式是有创通气或无创通气。

107.根据权利要求71至106中任一项所述的湿气交换器，还包括细菌过滤器。

108.一种呼吸加湿设备，包括：

湿气交换器，所述湿气交换器定位在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中，所述湿气交换器定位成使得在所述吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与所述湿气交换器接触，所述湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度；

加热器；以及

控制器，所述控制器控制向所述加热器的功率供应，使得在呼气开始之前减少给所述加热器的功率，

其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间所述湿气交换器从空气中提取湿气。

109.根据权利要求108所述的呼吸加湿设备，还包括用于向所述加热器供应功率的电源。

110.根据权利要求108或权利要求109所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器将给所述加热器的功率降低到小于可用功率的5％。

111.根据权利要求108至110中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率降低至少500ms。

112.根据权利要求108至110中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率降低至少250ms。

113.根据权利要求108至110中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来降低功率。

114.根据权利要求113所述的呼吸加湿设备，其中，所述区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

115.根据权利要求114所述的呼吸加湿设备，其中，所述阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

116.根据权利要求108至115中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器进一步控制向所述加热器的功率供应，使得给所述加热器的功率在吸气开始之前增加。

117.根据权利要求116所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器将给所述加热器的功率增加到大于可用功率的90％。

118.根据权利要求116或权利要求117所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在吸气开始之前将给所述加热器的功率增加至少500ms。

119.根据权利要求116或权利要求117所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率增加至少250ms。

120.根据权利要求116或权利要求117所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来增加所述功率。

121.根据权利要求120所述的呼吸加湿设备，其中，所述区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

122.根据权利要求121所述的呼吸加湿设备，其中，所述阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

123.根据权利要求108至122中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器控制所述加热器以使所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中上升到第一目标温度或高于所述第一目标温度约第一目标点，并且所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中降低到第二目标温度或低于所述第二目标温度约第二目标点。

124.根据权利要求123所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度高于所述第二目标温度。

125.根据权利要求123或权利要求124所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度。

126.根据权利要求125所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少0.5℃。

127.根据权利要求125或权利要求126所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少1℃。

128.根据权利要求123至127中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标温度低于所述临界溶解温度。

129.根据权利要求128所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少0.5℃。

130.根据权利要求128或权利要求129所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少1℃。

131.根据权利要求123至130中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述临界溶解温度是下限临界溶解温度LCST，并且所述第一目标点至少在吸气期间出现。

132.根据权利要求131所述的呼吸加湿设备，其中，所述湿气交换器至少在吸气期间被加热。

133.根据权利要求131或权利要求132所述的呼吸加湿设备，其中，所述LCST在25℃与50℃之间。

134.根据权利要求133所述的呼吸加湿设备，其中，所述LCST在30℃与45℃之间。

135.根据权利要求123至134中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标点开始吸气。

136.根据权利要求123至135中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标点开始呼气。

137.根据权利要求123至130中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述临界溶解温度是上限临界溶解温度UCST，并且所述第一目标点在呼气期间出现。

138.根据权利要求137所述的呼吸加湿设备，其中，所述UCST在20℃与50℃之间。

139.根据权利要求138所述的呼吸加湿设备，其中，所述UCST在30℃与45℃之间。

140.根据权利要求137至139中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标点开始呼气。

141.根据权利要求137至140中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第二目标点开始吸气。

142.根据权利要求137至141中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述第一目标温度或所述第二目标温度能够根据所期望的吸气空气温度或所述呼吸加湿设备的模式进行调节。

143.根据权利要求142所述的呼吸加湿设备，其中，所述模式是有创通气或无创通气。

144.根据权利要求108至143中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

145.根据权利要求108至144中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括偏置通气孔。

146.根据权利要求108至145中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括水源。

147.根据权利要求108至146中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括用于调节所述控制器的操作的用户界面。

148.根据权利要求108至147中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器是机械开关，所述机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

149.根据权利要求108至148中任一项所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器是处理器。

150.根据权利要求149所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一项或多项的预测控制器。

151.根据权利要求149或权利要求150所述的呼吸加湿设备，其中，所述控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

152.根据权利要求149至151中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括传感器，并且其中，所述控制器的操作响应于从所述传感器接收的信息。

153.根据权利要求108至152中任一项所述的呼吸加湿设备，还包括细菌过滤器。

154.一种控制在具有吸气和呼气呼吸循环的呼吸系统中提供加湿空气的湿气交换器的水蒸气释放和吸收的方法，所述湿气交换器被定位成使得在所述吸气和呼气呼吸循环中出现的气流与所述湿气交换器接触，所述湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，所述方法包括使用控制器通过控制对所述加热器的功率供应使得对所述加热器的功率供应使得在呼气开始之前降低供应到所述加热器的功率，其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间所述湿气交换器从空气中提取湿气。

155.根据权利要求154所述的方法，其中，所述控制器将给所述加热器的功率降低到小于可用功率的5％。

156.根据权利要求154或权利要求155所述的方法，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率降低至少500ms。

157.根据权利要求154或权利要求155所述的方法，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率降低至少250ms。

158.根据权利要求154或权利要求155所述的方法，其中，所述控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来降低所述功率。

159.根据权利要求158所述的方法，其中，所述区别点由所述控制器基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

160.根据权利要求159所述的方法，其中，所述阈值是由所述控制器在多个呼吸循环上计算出来的。

161.根据权利要求154所述的方法，其中，所述控制器进一步控制向所述加热器的功率供应，使得给所述加热器的功率在吸气开始之前增加。

162.根据权利要求161所述的方法，其中，所述控制器将给所述加热器的功率增加到大于可用功率的90％。

163.根据权利要求161或权利要求162所述的方法，其中，所述控制器在吸气开始之前将给所述加热器的功率增加至少500ms。

164.根据权利要求161或权利要求162所述的方法，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率增加至少250ms。

165.根据权利要求161或权利要求162所述的方法，其中，所述控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来增加所述功率。

166.根据权利要求165所述的方法，其中，所述区别点由所述控制器基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

167.根据权利要求166所述的方法，其中，所述阈值是由所述控制器在多个呼吸循环上计算出来的。

168.根据权利要求154至167中任一项所述的方法，其中，所述控制器控制所述加热器使所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中上升到第一目标温度或高于所述第一目标温度约第一目标点，并且所述湿气交换器的温度在所述呼吸循环中降低到第二目标温度或低于所述第二目标温度约第二目标点。

169.根据权利要求168所述的方法，其中，所述第一目标温度高于所述第二目标温度。

170.根据权利要求168或权利要求168所述的方法，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度。

171.根据权利要求170所述的方法，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少0.5℃。

172.根据权利要求170或权利要求171所述的方法，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少1℃。

173.根据权利要求168至172中任一项所述的方法，其中，所述第二目标温度低于所述临界溶解温度。

174.根据权利要求173所述的方法，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少0.5℃。

175.根据权利要求173或权利要求174所述的方法，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少1℃。

176.根据权利要求168至175中任一项所述的方法，其中，所述临界溶解温度是下限临界溶解温度LCST，并且所述第一目标点在吸气期间出现。

177.根据权利要求154所述的方法，其中，所述湿气交换器至少在吸气期间被加热。

178.根据权利要求176或权利要求177所述的方法，其中，所述LCST在25℃与50℃之间。

179.根据权利要求178所述的方法，其中，所述LCST在30℃与45℃之间。

180.根据权利要求168至179中任一项所述的方法，其中，所述第一目标点开始吸气。

181.根据权利要求180所述的方法，其中，所述控制器在呼吸流从呼气变成吸气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

182.根据权利要求168至181中任一项所述的方法，其中，所述第二目标点开始呼气。

183.根据权利要求168至175中任一项所述的方法，其中，所述临界溶解温度是上限临界溶解温度UCST，并且所述第一目标点在呼气期间出现。

184.根据权利要求183所述的方法，其中，所述湿气交换器至少在呼气期间被加热。

185.根据权利要求183或权利要求184所述的方法，其中，所述UCST在20℃与50℃之间。

186.根据权利要求185所述的方法，其中，所述UCST在30℃与45℃之间。

187.根据权利要求183至186中任一项所述的方法，其中，所述第一目标点开始呼气。

188.根据权利要求187所述的方法，其中，所述控制器在呼吸流从吸气变成呼气之前增加所述加热器的功率或打开所述加热器。

189.根据权利要求154至188中任一项所述的方法，其中，所述第二目标点开始吸气。

190.根据权利要求168至189中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括根据所期望的吸气空气温度或所述湿气交换器的模式调节所述第一目标温度或所述第二目标温度。

191.根据权利要求190所述的方法，其中，所述模式是有创通气或无创通气。

192.根据权利要求154至191中任一项所述的方法，其中，所述加热器选自由至少元件、细丝、螺旋线、感应线圈、辐射和红外加热器组成的组。

193.根据权利要求154至192中任一项所述的方法，其中，所述湿气交换器还包括用于调节所述控制器的操作的用户界面。

194.根据权利要求154至193中任一项所述的方法，其中，所述控制器是机械开关，所述机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

195.根据权利要求154至194中任一项所述的方法，其中，所述控制器是处理器。

196.根据权利要求195所述的方法，其中，所述控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一项或多项的预测控制器。

197.根据权利要求195或权利要求196所述的方法，其中，所述控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

198.根据权利要求195至197中任一项所述的方法，所述湿气交换器还包括传感器，并且其中，所述方法还包括所述控制器响应于从所述传感器接收的信息而操作。

199.一种被配置用于呼吸加湿设备中的湿气交换器，所述湿气交换器是温度响应性的并且具有临界溶解温度，所述呼吸加湿设备包括：

加热器；以及

控制器，所述控制器控制给所述加热器的功率，使得在呼气开始之前减少给所述加热器的功率，

其中，在吸气期间湿气添加到进入的空气中，并且在呼气期间所述湿气交换器从空气中提取湿气。

200.根据权利要求199所述的湿气交换器，还包括用于向所述加热器供应功率的电源。

201.根据权利要求199或权利要求200所述的湿气交换器，其中，所述控制器将给所述加热器的功率降低到小于可用功率的5％。

202.根据权利要求199至201中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率降低至少500ms。

203.根据权利要求199至201中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率降低至少250ms。

204.根据权利要求199至201中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来降低功率。

205.根据权利要求204所述的湿气交换器，其中，所述区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

206.根据权利要求205所述的湿气交换器，其中，所述阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

207.根据权利要求199至206中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器进一步控制向所述加热器的功率供应，使得给所述加热器的功率在吸气开始之前增加。

208.根据权利要求207所述的湿气交换器，其中，所述控制器将给所述加热器的功率增加到大于可用功率的90％。

209.根据权利要求207或权利要求208所述的湿气交换器，其中，所述控制器在吸气开始之前将给所述加热器的功率增加至少500ms。

210.根据权利要求207或权利要求208所述的湿气交换器，其中，所述控制器在呼气开始之前将给所述加热器的功率增加至少250ms。

211.根据权利要求207或权利要求208所述的湿气交换器，其中，所述控制器基于吸气和呼气呼吸循环中出现的区别点来增加所述功率。

212.根据权利要求211所述的湿气交换器，其中，所述区别点基于从阈值以上至阈值以下的转变来计算，或反之亦然。

213.根据权利要求212所述的湿气交换器，其中，所述阈值是在多个呼吸循环上计算出来的。

214.根据权利要求199至213中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器所述加热器使所述湿气交换器的温度在呼吸循环中上升到第一目标温度或高于所述第一目标温度约第一目标点，并且所述湿气交换器的温度在呼吸循环中降低到第二目标温度或低于所述第二目标温度约第二目标点。

215.根据权利要求214所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度高于所述第二目标温度。

216.根据权利要求214或权利要求215所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度。

217.根据权利要求216所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度高于所述临界溶解温度至少0.5℃。

218.根据权利要求216或权利要求217所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度比所述临界溶解温度高至少1℃。

219.根据权利要求214至218中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第二目标温度低于所述临界溶解温度。

220.根据权利要求219所述的湿气交换器，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少0.5℃。

221.根据权利要求219或权利要求220所述的湿气交换器，其中，所述第二目标温度比所述临界溶解温度低至少1℃。

222.根据权利要求214至221中任一项所述的湿气交换器，其中，所述临界溶解温度是下限临界溶解温度LCST，并且所述第一目标点在吸气期间出现。

223.根据权利要求222所述的湿气交换器，其中，所述LCST在25℃与50℃之间。

224.根据权利要求223所述的湿气交换器，其中，所述LCST在30℃与45℃之间。

225.根据权利要求214至224中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第一目标点开始吸气。

226.根据权利要求214至225中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第二目标点开始呼气。

227.根据权利要求214至221中任一项所述的湿气交换器，其中，所述临界溶解温度是上限临界溶解温度UCST，并且所述第一目标点在呼气期间出现。

228.根据权利要求227所述的湿气交换器，其中，所述UCST在20℃与50℃之间。

229.根据权利要求228所述的湿气交换器，其中，所述UCST在30℃与45℃之间。

230.根据权利要求227至229中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第一目标点开始呼气。

231.根据权利要求227至230中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第二目标点开始吸气。

232.根据权利要求214至231中任一项所述的湿气交换器，其中，所述第一目标温度或所述第二目标温度能够根据所期望的吸气空气温度或所述湿气交换器的模式进行调节。

233.根据权利要求232所述的湿气交换器，其中，所述模式是有创通气或无创通气。

234.根据权利要求199至233中任一项所述的湿气交换器，其中，所述加热器选自由元件、细丝、螺旋线、辐射和红外加热器组成的组。

235.根据权利要求199至234中任一项所述的湿气交换器，还包括偏置通气孔。

236.根据权利要求199至235中任一项所述的湿气交换器，还包括水源。

237.根据权利要求199至236中任一项所述的湿气交换器，还包括用于调节所述控制器的操作的用户界面。

238.根据权利要求199至237中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器是机械开关，所述机械开关通过使用弹簧、磁体或其他装置偏置以接通或断开。

239.根据权利要求199至238中任一项所述的湿气交换器，其中，所述控制器是处理器。

240.根据权利要求239所述的湿气交换器，其中，所述控制器是基于时间偏移、静态时间和流速中的一项或多项的预测控制器。

241.根据权利要求239或权利要求240所述的湿气交换器，其中，所述控制器操作以调节从气流中提取的或者添加到气流中的湿气的量。

242.根据权利要求239至241中任一项所述的湿气交换器，还包括传感器，并且其中，所述控制器的操作响应于从所述传感器接收的信息。

243.根据权利要求199至242中任一项所述的湿气交换器，还包括细菌过滤器。