DE112010005006T5 - Zuführungsvorrichtung für befeuchtete Gase und Verfahren für ihre Steuerung - Google Patents

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water
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Alastair Edwin McAuley
Yi Cheng Sun
Jonathan David Harwood
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Fisher and Paykel Healthcare Ltd
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer, die ein Teil einer Zuführungsvorrichtung für befeuchtete Gase ist, und ein System. Das Verfahren umfasst die Schritte des Zuführens von Leistung zu einer Heizplatte, des Veränderns der zur Heizplatte zugeführten Leistung, des Messens der Temperaturänderungsrate und des Bestimmens des Wasserfüllstands auf der Basis der Heizeigenschaften des Wasservolumens innerhalb der Kammer, insbesondere des Bestimmens des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der Temperaturänderungsrate und der zugeführten Leistung.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Zuführungsvorrichtung für befeuchtete Gase und Verfahren zum Steuern derselben.
  • Hintergrund
  • Es sind zahlreiche Verfahren und Systeme auf dem Fachgebiet bekannt, um die Atmung eines Patienten zu unterstützen. Ein kontinuierlicher Atemwegsüberdruck (CPAP) beinhaltet die Verabreichung von Luft unter Druck an einen Patienten gewöhnlich durch eine Patientenschnittstelle wie eine Maske. CPAP wird gewöhnlich verwendet, um Schnarchen und obstruktive Schlafapnoe (OSA) zu behandeln. Eine vollständigere Atemunterstützung wird durch ein Beatmungsgerät geschaffen.
  • Mit der Luftzufuhr zu den Atemwegen eines Patienten sind Probleme verbunden. Schleimhautaustrocknung ist ein solches Problem. Die Schleimhautaustrocknung ist unangenehm und kann Patienten während der Nacht aufwecken. Eine medikamenteninduzierte verstopfte Nase tritt üblicherweise während des folgenden Tages auf, die eine Vireninfektion simuliert.
  • Solche Symptome können auch in einer Krankenhausumgebung auftreten, wenn sich Patienten an einem Beatmungsgerät befinden. Typischerweise werden Patienten in dieser Situation intubiert, aber alternativ kann Luft über andere Patientenschnittstellen wie Masken oder eine Nasenkanüle zum Patienten zugeführt werden. Patienten in der Krankenhausumgebung können auch unter Schleimhautaustrocknung, einer medikamenteninduzierten verstopften Nase und auch unter Trockenheit, Reizung und Entzündung des Halses aufgrund der Intubation leiden. Diese Probleme verursachen alle Leiden des Patienten und können zu weiteren Atemproblemen führen.
  • Es wurden zahlreiche Verfahren verwendet, um die vorher beschriebenen Symptome und Zustände zu bekämpfen. Einige der Verfahren beinhalten pharmakologische Mittel, um die Nasenkrankheit zu verringern, oder die Heizung des Raums des Patienten. Das am häufigsten verwendete Verfahren ist die Befeuchtung der zum Patienten zugeführten Gase. Die befeuchteten Gase tragen zum Verringern oder Minimieren der durch die Luft- oder Gaszufuhr zu einem Patienten verursachten Probleme bei. Befeuchter und Verfahren zum Befeuchten von Atemgasen sind auf dem Fachgebiet bekannt. Die üblichsten Befeuchtungsverfahren verwenden eine Befeuchtungskammer mit einem Wasserreservoir und einer Heizplatte. Das Wasser wird erhitzt, um Wasserdampf zu erzeugen, und Gase werden durch die Befeuchtungskammer geleitet. Die Gase sammeln und halten den Wasserdampf und werden daher befeuchtet. Die Befeuchtungskammer kann nur eine endliche Menge an Wasser halten und muss durch den Benutzer oder durch einen Krankenhausarbeiter in einer Krankenhausumgebung nachgefüllt werden. Folglich muss der Benutzer oder die Gesundheitsfachkraft den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer überwachen und mehr Wasser zugeben, wenn es erforderlich ist. Dies kann eine lästige Aufgabe sein und übersehen werden. Ein Füllstandsensor, der innerhalb der Kammer verbunden ist, ist eine Weise zum Messen des Wasserfüllstands innerhalb der Befeuchtungskammer. Dies ist zu schwierig zu implementieren und kann mühselig sein. Der Füllstandsensor ist schwierig zu implementieren, da er elektrische Verbindungen innerhalb der Befeuchtungskammer erfordert, der Sensor eine Kalibrierung erfordert und der Sensor die Befeuchtung von Gasen stören kann.
  • US 2008/0142019 offenbart ein Therapiesystem mit hohem Durchfluss mit einer nicht abdichtenden Atemschnittstelle, nahe der ein Sensor angeordnet ist. Das System umfasst auch eine Befeuchtungskammer zum Befeuchten von Gasen und eine Heizplatte zum Heizen des Inhalts der Befeuchtungskammer. Das System umfasst einen Mikroprozessor zum Steuern der Heizplatte und Messen des Drucks von zugeführten Gasen. Das Dokument offenbart die Überwachung von Temperatur- und Leistungsdaten der Heizplatte, um den Zustand des Wasserfüllstands in der Feuchtigkeitskammer zu bestimmen, und kann ein automatisches Nachfüllen der Kammer auslösen.
  • US 2002/0112725 offenbart eine Atemunterstützungsvorrichtung zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten. Das System umfasst eine Befeuchtungskammer mit einer Heizplatte und einen Mikroprozessor zum Steuern der Heizung der Heizplatte. Das Dokument offenbart ein Verfahren zum Bestimmen der Menge an Leistung, die erforderlich ist, um den Inhalt des Befeuchters auf die geeignete Temperatur zu erwärmen, so dass die Gase auf ihr korrektes Niveau befeuchtet werden.
  • US 2004/0079370 offenbart eine Durchflusssonde zur Verwendung in einem Befeuchtungssystem. Die Sonde schafft eine Temperatur- und Durchflussratenerfassung. Das Dokument offenbart einen ”Wasser-Aus-Alarm”, der einen Benutzer warnt, wenn der Wasserfüllstand innerhalb der Befeuchtungskammer zu niedrig ist. Das System berechnet eine Wärmeleitfähigkeit auf der Basis der Heizplatten-Leistungsanforderung, der Heizplattentemperatur und der Kammertemperatur. Die Steuereinheit vergleicht diese berechnete Wärmeleitfähigkeit mit einem Schwellenwert. Wenn der Schwellenwert größer ist als die Wärmeleitfähigkeit, dann ist der Wasserfüllstand zu niedrig.
  • In dieser Patentbeschreibung, in der auf Patentbeschreibungen, andere externe Dokumente oder andere Informationsquellen Bezug genommen wurde, dient dies im Allgemeinen für den Zweck der Bereitstellung eines Zusammenhangs für die Erörterung der Merkmale der Erfindung. Wenn nicht spezifisch anders angegeben, soll eine Bezugnahme auf solche externen Dokumente nicht als Zugeständnis aufgefasst werden, dass solche Dokumente oder solche Informationsquellen in irgendeiner Rechtsprechung Stand der Technik sind oder einen Teil der üblichen allgemeinen Kenntnis auf dem Fachgebiet bilden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung zu schaffen, das zum Bewältigen oder dazu, die Öffentlichkeit zumindest mit einer nützlichen Alternative zu versehen, beitragen kann.
  • Folglich kann in einem ersten Aspekt gesagt werden, dass die Erfindung grob aus einem Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase besteht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, die verwendet wird, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Bestimmen einer Temperaturerhöhung über eine Zeitdauer, während die Leistung zugeführt wird,
    Bestimmen eines Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der zugeführten Leistung, der Temperaturerhöhung und der Zeitdauer.
  • Vorzugsweise wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Temperaturerhöhungsrate und der zugeführten Leistung bestimmt.
  • Vorzugsweise wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer aus einer Nachschlagetabelle bestimmt, wobei die Nachschlagetabelle Werte speichert, die die Temperaturänderung über eine festgelegte Zeitdauer, für eine gegebene Leistung mit dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer in Beziehung setzen.
  • Alternativ wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer unter Verwendung einer Gleichung für die Wärmeenergie in eine Substanz und Umordnen der Gleichung, um nach der Masse aufzulösen, bestimmt.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren die zusätzlichen Schritte des Messens der Temperatur des Kammerinhalts vor dem Start, des Messens der Temperatur, nachdem die Zeitdauer abgelaufen ist, des Bestimmens der Temperaturerhöhung auf der Basis einer Differenz zwischen der Endtemperatur und der Anfangstemperatur.
  • Vorzugsweise wird das vorher beschriebene Verfahren verwendet, um den anfänglichen Wasserfüllstand innerhalb der Kammer am Beginn der Therapie zu bestimmen.
  • In einem weiteren Aspekt kann gesagt werden, dass die Erfindung grob aus einem Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase besteht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Verringern der Leistung für die Heizvorrichtung für eine Zeitdauer,
    Bestimmen eines Temperaturabfalls über eine festgelegte Zeitdauer, während zur Heizvorrichtung verringerte Leistung zugeführt wird,
    Bestimmen eines Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der verringerten Leistung, des Temperaturabfalls und der Zeitdauer.
  • Vorzugsweise wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Temperaturabnahmerate bestimmt.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren die zusätzlichen Schritte des Messens der Temperatur des Kammerinhalts vor dem Verringern der Leistung, des Messens der Temperatur nach der Zeitdauer mit verringerter Heizplattenleistung.
  • Vorzugsweise wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer aus einer Nachschlagetabelle bestimmt, wobei die Nachschlagetabelle die Beziehung zwischen dem Temperaturabfall und dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer enthält.
  • Vorzugsweise wird das beschriebene Verfahren verwendet, um den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer beim Start der Therapie oder während der Therapie zu bestimmen.
  • In einem weiteren Aspekt kann gesagt werden, dass die Erfindung aus einem Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase besteht, das die folgenden Schritte umfasst:
    Bestimmen eines Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb des Zuführungssystems für befeuchtete Gase gemäß irgendeiner der obigen Aussagen,
    Empfangen und Speichern von Behandlungsdaten eines Patienten, einschließlich zumindest der durchschnittlichen Behandlungszeit,
    Steuern der zu einer Heizplatte zugeführten Leistung, so dass die Menge an Wasser in der Kammer für zumindest einen beträchtlichen Teil der Behandlungszeit ausreicht, während ein minimales Ausmaß an Befeuchtung gemäß den Behandlungsdaten des Patienten geschaffen wird.
  • Vorzugsweise kann irgendeines der vorher beschriebenen Verfahren ferner die folgenden Schritte umfassen:
    Messen des Wasserfüllstands in der Kammer vor dem Beginn der Behandlung,
    Alarmieren eines Benutzers, wenn der Wasserfüllstand zu niedrig ist, vor dem Start der Behandlung oder während der frühen Stufen der Behandlung.
  • Alternativ kann irgendeines der vorher beschriebenen Verfahren ferner die folgenden Schritte umfassen:
    Bestimmen des Wasserfüllstands in der Kammer während der Behandlung des Patienten,
    Abschalten der Leistung für die Heizplatte, wenn der Wasserfüllstand in der Kammer unter einem minimalen Wasserfüllstand liegt.
  • Vorzugsweise wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Temperaturerhöhungsrate und der zugeführten Leistung bestimmt.
  • Alternativ wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Temperaturabnahmerate, wenn die Leistung für die Heizvorrichtung entweder abgeschaltet oder verringert wird, bestimmt.
  • Alternativ wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer durch irgendeines der vorher beschriebenen Verfahren bestimmt.
  • In einem weiteren Aspekt kann gesagt werden, dass die Erfindung aus einer Befeuchtungsvorrichtung besteht, die dazu ausgelegt ist, einen Strom von Gasen zu befeuchten, wobei die Befeuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst:
    eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass zum Empfangen eines Stroms von Gasen und einen Auslass umfasst,
    eine Heizplatte, die bei der Verwendung mit der Befeuchtungskammer in Kontakt steht, wobei die Heizplatte dazu ausgelegt ist, die Befeuchtungskammer und den Inhalt innerhalb der Kammer zu heizen, um Wasserdampf innerhalb der Kammer zu erzeugen,
    eine elektronische Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, die zur Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist:
    – Leistung zu einer Heizvorrichtung zuzuführen, die verwendet wird, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    – eine Temperaturerhöhung über eine Zeitdauer zu bestimmen, während die Leistung zugeführt wird,
    – einen Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der zugeführten Leistung, der Temperaturerhöhung und der Zeitdauer zu bestimmen.
  • In einem weiteren Aspekt kann gesagt werden, dass die Erfindung aus einer Befeuchtungsvorrichtung besteht, die dazu ausgelegt ist, einen Strom von Gasen zu befeuchten, wobei die Befeuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst:
    eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass zum Empfangen eines Stroms von Gasen und einen Auslass umfasst,
    eine Heizplatte, die bei der Verwendung mit der Befeuchtungskammer in Kontakt steht, wobei die Heizplatte dazu ausgelegt ist, die Befeuchtungskammer und den Inhalt innerhalb der Kammer zu heizen, um Wasserdampf innerhalb der Kammer zu erzeugen,
    eine elektronische Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, die zur Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist:
    – Leistung zu einer Heizvorrichtung zuzuführen, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    – die Leistung für die Heizvorrichtung für eine Zeitdauer zu verringern,
    – einen Temperaturabfall über eine festgelegte Zeitdauer zu bestimmen, während zur Heizvorrichtung verringerte Leistung zugeführt wird,
    – einen Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der verringerten Leistung, des Temperaturabfalls und der Zeitdauer zu bestimmen.
  • In einem weiteren Aspekt kann gesagt werden, dass die Erfindung aus einer Befeuchtungsvorrichtung besteht, die dazu ausgelegt ist, einen Strom von Gasen zu befeuchten, wobei die Befeuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst:
    eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass zum Empfangen eines Stroms von Gasen und einen Auslass umfasst,
    eine Heizplatte, die bei der Verwendung mit der Befeuchtungskammer in Kontakt steht, wobei die Heizplatte dazu ausgelegt ist, die Befeuchtungskammer und den Inhalt innerhalb der Kammer zu heizen, um Wasserdampf innerhalb der Kammer zu erzeugen,
    eine elektronische Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, die zur Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist:
    – den Wasserfüllstand in einer Kammer innerhalb des Zuführungssystems für befeuchtete Gase zu bestimmen,
    – Behandlungsdaten eines Patienten zu empfangen und zu speichern, einschließlich zumindest der durchschnittlichen Behandlungszeit,
    – die zu einer Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, so dass die Menge an Wasser in der Kammer für zumindest einen beträchtlichen Teil der Behandlungszeit ausreicht, während ein minimales Ausmaß an Befeuchtung gemäß den Behandlungsdaten des Patienten geschaffen wird.
  • In einem weiteren Aspekt kann gesagt werden, dass die Erfindung grob aus einem Zuführungssystem für befeuchtete Gase zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten besteht, das Folgendes umfasst:
    eine Druckgasquelle,
    eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen in ihr zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei die Befeuchtungskammer einen Strom von Gasen von der Gasquelle durch den Einlass empfängt, wobei der Strom von Gasen innerhalb der Kammer befeuchtet wird und durch den Auslass austritt,
    eine Heizplatte, die dazu ausgelegt ist, den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen,
    eine Patientenschnittstelle, die befeuchtete Gase von der Befeuchtungskammer empfängt und die befeuchteten Gase zum Patienten zuführt,
    eine Steuereinheit, die die zur Heizplatte zugeführte Leistung und die Durchflussrate der Gasquelle regelt,
    wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, irgendeines oder alle der vorher beschriebenen Verfahren zu implementieren.
  • Alternative Ausführungsformen
  • Andere alternative Ausführungsformen können irgendeines oder irgendeine Kombination der folgenden Verfahren umfassen.
  • Eine alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase beim Start des Systems umfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, die verwendet wird, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Messen der Zeit, bis der Kammerinhalt eine Zieltemperatur erreicht,
    Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis einer Menge an Zeit, die es dauert, bis der Kammerinhalt eine Zieltemperatur erreicht.
  • Vorzugsweise wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer aus einer Nachschlagetabelle bestimmt, wobei die Nachschlagetabelle die Beziehung zwischen der Zeit, die es dauert, um eine Zieltemperatur zu erreichen, und dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer enthält.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte des Messens der Temperatur vor dem Heizen und des Messens der Temperatur während der ganzen Heizdauer, um zu überwachen, wenn die Zieltemperatur erreicht wird.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase beim Start des Systems nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassen, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, die verwendet wird, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Messen der Anfangstemperatur,
    Verringern der zur Heizvorrichtung zugeführten Leistung,
    Messen der Zeit, die es dauert, bis der Kammerinhalt eine Zieltemperatur erreicht, während verringerte Leistung zugeführt wird,
    Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der Zeit, die es dauert, um eine Zieltemperatur zu erreichen, und des verringerten Leistungspegels.
  • Vorzugsweise wird der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer aus einer Nachschlagetabelle bestimmt, wobei die Nachschlagetabelle den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer mit der Zeit zum Erreichen einer Zieltemperatur in Beziehung setzt.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase bei der Verwendung umfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizplatte, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Messen der Anfangstemperatur des Kammerinhalts,
    Ändern der Menge an Leistung für die Heizplatte für eine Zeitdauer, um eine Änderung der Temperatur des Wassers innerhalb der Kammer zu bewirken,
    Bestimmen der Temperaturänderung über die festgelegte Zeitdauer, sobald die Leistung für die Heizplatte verändert wird,
    Berechnen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis einer Beziehung zwischen der Temperaturänderung, der Zeitdauer und der zugeführten Leistung.
  • Vorzugsweise wird die Leistung für die Heizplatte über eine festgelegte Zeitdauergrößenordnung abgeschaltet, um den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Beziehung zwischen der Temperaturänderung und der Zeitdauer zu bestimmen.
  • Vorzugsweise wird die Leistung über die festgelegte Zeitdauer erhöht, der Wasserfüllstand wird auf der Basis der Temperaturänderung, der zugeführten Leistung und der Zeitdauer bestimmt.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Messen der Umgebungslufttemperatur und der Luftdurchflussrate vor dem Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer.
  • Vorzugsweise wird das beschriebene Verfahren in festgelegten Zeitintervallen durchgeführt und der berechnete Wasserfüllstand wird jedes Mal gespeichert, wenn das Verfahren durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Speichern des Werts des Wasserfüllstands, der im vorherigen Zeitintervall berechnet wird, das Berechnen der Verdampfungsrate von Wasser aus der Kammer und das Berechnen des aktuellen Wasserfüllstands innerhalb der Kammer durch Subtrahieren der Verdampfungsarte vom Wasserfüllstand für das vorherige Zeitintervall.
  • Vorzugsweise wird der anfängliche Wasserfüllstandwert von der Steuereinheit als Benutzereingabe von einer Benutzerschnittstelle empfangen.
  • Alternativ kann der anfängliche Wasserfüllstandwert durch einen geeigneten Sensor gemessen werden.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit umfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Bestimmen von Änderungen einer Menge an Wasser in einer Kammer,
    Messen der Luftdurchflussrate in die Kammer,
    Messen der Umgebungstemperatur,
    Bestimmen der Umgebungsfeuchtigkeit auf der Basis der Änderung des Wasserfüllstands, der Luftströmung und der Umgebungstemperatur.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt des Berechnens der Umgebungsfeuchtigkeit aus einer Nachschlagetabelle, die den Wasserfüllstand in einer Befeuchtungskammer, die Umgebungstemperatur, die Luftdurchflussrate und die Umgebungsfeuchtigkeit in Beziehung setzt.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase bei der Verwendung umfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Messen der Temperatur des Kammerinhalts,
    Bestimmen einer Temperaturänderung über eine erste festgelegte Zeitdauer, sobald die Leistung für die Heizplatte verändert wird,
    Berechnen des Wasserfüllstands für die festgelegte Zeitdauer und den Speicherwert der zugeführten Leistung.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase mit den folgenden Schritten umfassen:
    Empfangen eines Wasserfüllstandwerts von einer Benutzereingabe,
    Speichern des Wasserfüllstandwerts,
    Berechnen einer Verdampfungsrate von Wasser aus der Kammer,
    Berechnen eines aktuellen Werts des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer durch Subtrahieren der berechneten Verdampfungsrate vom gespeicherten Wasserfüllstandwert.
  • Vorzugsweise wird das Verfahren bei der Verwendung in festgelegten Zeitintervallen wiederholt.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase bei der Verwendung umfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Empfangen eines anfänglichen Wasserfüllstandwerts von einer Benutzereingabe über eine Benutzerschnittstelle,
    Speichern eines anfänglichen Wasserfüllstandwerts,
    Messen der Temperatur des Kammerinhalts,
    Zuführen von Leistung zu einer Heizplatte, um eine Temperaturänderung des Wassers innerhalb der Kammer zu bewirken,
    Bestimmen einer Temperaturänderung über eine festgelegte Zeitdauer, wenn der Leistungspegel für die Heizplatte verändert wird,
    Bestimmen einer Verdampfungsrate von Wasser aus der Kammer,
    Berechnen eines Wasserfüllstands auf der Basis des anfänglichen Wasserfüllstands, der Verdampfungsrate, der Temperaturänderung, der Zeitdauer und des zugeführten Leistungspegels.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Messen der Umgebungstemperatur und der Luftdurchflussrate vor dem Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer.
  • Vorzugsweise wird die Verdampfungsrate auf der Basis des Massenübergangs von Gasen durch die Kammer, der nassen Oberfläche, des Dampfdrucks der nassen Oberfläche und des Dampfdrucks der Gasströmung berechnet.
  • Vorzugsweise wird die nasse Oberfläche auf der Basis der Geometrie der Kammer bestimmt, der Wert der nassen Oberfläche wird berechnet, im Speicher vor dem Berechnen der Verdampfungsarte gespeichert, die nasse Oberfläche wird aus dem Speicher abgerufen, um die Verdampfungsrate zu berechnen.
  • Vorzugsweise wird der Massenübergang auf der Basis der universellen Gaskonstante, der Molekülmasse von Gasen und des Massenübergangskoeffizienten berechnet, der Massenübergangswert wird vor dem Berechnen der Verdampfungsrate berechnet und im Speicher gespeichert und aus dem Speicher abgerufen, um die Verdampfungsrate zu berechnen.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte des Messens der Umgebungsfeuchtigkeit, der Volumendurchflussrate von Gasen und des Dampfdrucks für die Gasströmung in die Kammer vor dem Bestimmen der Verdampfungsrate von Wasser aus der Kammer.
  • Vorzugsweise wird der Dampfdruck der nassen Oberfläche auf der Basis der Umgebungsfeuchtigkeit bestimmt und der Massenübergangskoeffizient wird auf der Basis der Volumendurchflussrate und des Strömungsmusterverhaltens berechnet und der Dampfdruck der nassen Oberfläche und der Massenübergangskoeffizient werden vor dem Bestimmen der Verdampfungsrate berechnet.
  • Vorzugsweise umfasst irgendeines der vorher beschriebenen Verfahren ferner die folgenden Schritte:
    Steuern der zur Heizplatte zugeführten Leistung, so dass die Menge an Wasser in der Kammer für zumindest einen beträchtlichen Teil der Behandlungszeit ausreicht, während ein angemessenes Ausmaß an Befeuchtung für eine nominale Behandlungszeit geschaffen wird.
  • Vorzugsweise basiert die nominale Behandlungszeit auf einem historischen Datensatz von Patientenbehandlungszeiten.
  • Vorzugsweise kann irgendeines der vorher beschriebenen Verfahren ferner den folgenden Schritt umfassen:
    Empfangen und Speichern von Behandlungsdaten eines Patienten, insbesondere der durchschnittlichen Behandlungszeit für einen Patienten und des erforderlichen Ausmaßes an Befeuchtung.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer beim Start umfassen, die als Teil eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase beim Start des Systems verwendet wird, wobei das System eine Heizvorrichtung, die bei der Verwendung verwendet wird, um den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen, einen Temperatursensor, um die Temperatur des Inhalts der Befeuchtungskammer zu messen, und eine Steuereinheit, die Daten vom Temperatursensor empfängt, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Messen der Temperatur des Inhalts der Kammer,
    Zuführen von Leistung mit einer bekannten Rate zur Heizvorrichtung,
    Messen der Temperatur des Inhalts der Kammer, nachdem eine Zeitdauer vergangen ist, und Bestimmen der Temperaturerhöhung des Inhalts über die Zeitdauer,
    Bestimmen eines Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der Menge an zugeführter Leistung, der Temperaturerhöhung und der Zeitdauer.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer, die als Teil eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase verwendet wird, beim Start des Systems umfassen, wobei das System eine Heizvorrichtung, die bei der Verwendung verwendet wird, um den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen, einen Temperatursensor, um die Temperatur des Inhalts der Befeuchtungskammer zu messen, und eine Steuereinheit, die Daten vom Temperatursensor empfängt, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Verringern der Leistung für die Heizvorrichtung für eine Zeitdauer,
    Bestimmen eines Temperaturabfalls über eine festgelegte Zeitdauer, während zur Heizvorrichtung verringerte Leistung zugeführt wird,
    Bestimmen eines Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der verringerten Leistung, des Temperaturabfalls und der Zeitdauer.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer beim Start, die als Teil eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase verwendet wird, beim Start des Systems umfassen, wobei das System eine Heizvorrichtung, die bei der Verwendung verwendet wird, um den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen, einen Temperatursensor, um die Temperatur des Inhalts der Befeuchtungskammer zu messen, und eine Steuereinheit, die Daten vom Temperatursensor empfängt, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, die verwendet wird, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Messen der Zeit, bis der Kammerinhalt eine Zieltemperatur erreicht,
    Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der Menge an Zeit, die es dauert, bis der Kammerinhalt eine Zieltemperatur erreicht.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer beim Start, die als Teil eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase verwendet wird, während des Betriebs oder der Verwendung des Systems umfassen, wobei das System eine Heizvorrichtung, die bei der Verwendung verwendet wird, um den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen, einen Temperatursensor, um die Temperatur des Inhalts der Befeuchtungskammer zu messen, und eine Steuereinheit, die Daten vom Temperatursensor empfängt, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen von Leistung zu einer Heizplatte, um den Inhalt der Kammer zu heizen,
    Messen der Anfangstemperatur des Kammerinhalts,
    Ändern der Menge an Leistung für eine Heizplatte für eine Zeitdauer, um eine Änderung der Temperatur des Wassers innerhalb der Kammer zu bewirken,
    Bestimmen der Temperaturänderung über eine festgelegte Zeitdauer, sobald die Leistung für die Heizplatte verändert wird,
    Berechnen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis einer Beziehung zwischen der Temperaturänderung, der Zeitdauer und der zugeführten Leistung.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer beim Start, die als Teil eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase verwendet wird, während des Betriebs oder der Verwendung des Systems umfassen, wobei das System eine Heizvorrichtung, die bei der Verwendung verwendet wird, um den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen, einen Temperatursensor, um die Temperatur des Inhalts der Befeuchtungskammer zu messen, und eine Steuereinheit, die Daten vom Temperatursensor empfängt, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Messen der Temperatur des Kammerinhalts,
    Bestimmen einer Temperaturänderung über eine erste festgelegte Zeitdauer, sobald die Leistung für die Heizplatte verändert wird,
    Berechnen des Wasserfüllstands für die festgelegte Zeitdauer und den Speicherwert der zugeführten Leistung.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform könnte ein Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer beim Start, die als Teil eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase verwendet wird, während des Betriebs oder der Verwendung des Systems umfassen, wobei das System eine Heizvorrichtung, die bei der Verwendung verwendet wird, um den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen, einen Temperatursensor, um die Temperatur des Inhalts der Befeuchtungskammer zu messen, und eine Steuereinheit, die Daten vom Temperatursensor empfängt, umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Empfangen eines anfänglichen Wasserfüllstandwerts von einer Benutzereingabe über eine Benutzerschnittstelle,
    Speichern eines anfänglichen Wasserfüllstandwerts,
    Messen der Temperatur des Kammerinhalts,
    Zuführen von Leistung zu einer Heizplatte, um eine Temperaturänderung von Wasser innerhalb der Kammer zu bewirken,
    Bestimmen der Temperaturänderung über eine festgelegte Zeitdauer, wenn der Leistungspegel für die Heizplatte verändert wird,
    Bestimmen einer Verdampfungsrate von Wasser aus der Kammer,
    Berechnen eines Wasserfüllstands auf der Basis des anfänglichen Wasserfüllstands, der Verdampfungsrate, der Temperaturänderung, der Zeitdauer und des zugeführten Leistungspegels.
  • Es kann auch gesagt werden, dass diese Erfindung grob aus den Teilen, Elementen und Merkmalen, die in der Patentbeschreibung der Anmeldung einzeln oder gemeinsam angeführt oder angegeben sind, und beliebigen oder allen Kombinationen von beliebigen zwei oder mehr der Teile, Elemente oder Merkmale besteht, und wenn spezifische ganze Zahlen hier erwähnt sind, die bekannte Äquivalente auf dem Fachgebiet aufweisen, auf das sich diese Erfindung bezieht, werden solche bekannten Äquivalente als hier integriert erachtet, als ob sie individuell dargelegt wären. Die Erfindung besteht im Vorangehenden und zieht auch Konstruktionen in Erwägung, von denen das Folgende nur Beispiele angibt.
  • Der Begriff ”umfassend”, wie in der Patentbeschreibung verwendet, bedeutet ”teilweise bestehend aus”. Wenn jede Aussage in dieser Patentbeschreibung interpretiert wird, die den Begriff ”umfassend” umfasst, können andere Merkmale als jenes oder jene, die durch den Begriff eingeleitet sind, auch vorhanden sein. Verwandte Begriffe wie z. B. ”umfassen” und ”umfasst” sollen in derselben Weise interpretiert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Beatmungsgerät-Befeuchtungssystem zum Zuführen von befeuchteten Atemgasen zu einem Benutzer.
  • 2 zeigt ein CPAP-Befeuchtungssystem zur Verwendung als Teil eines Systems zum Zuführen von befeuchteten Atemgasen zu einem Benutzer.
  • 3 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer auf der Basis einer Kühlung über eine Zeitdauer.
  • 4 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer auf der Basis einer Temperaturerhöhung über eine Zeitdauer.
  • 5 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Bestimmen eines Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer auf der Basis der Zeit, die es dauert, um den Kammerinhalt auf eine Zieltemperatur zu erwärmen.
  • 6 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen eines Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer auf der Basis der Zeit, die es dauert, bis der Kammerinhalt auf eine Zieltemperatur abkühlt.
  • 7 zeigt einen Ablaufplan eines verallgemeinerten Verfahrens zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer bei der Verwendung auf der Basis der Temperaturänderung.
  • 8 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer bei der Verwendung auf der Basis der Berechnung der Verdampfungsrate und der Bestimmung des Wasserfüllstands auf der Basis der Verdampfungsrate, des anfänglichen Wasserfüllstands und der Temperaturänderung.
  • 9 bis 12 zeigen Versuchsergebnisse der Temperaturreaktion, wenn die Heizleistung abgeschaltet wird, wobei jede der Figuren eine Temperaturreaktion für drei Volumina von Wasser zeigt, wobei die Temperatur in verschiedenen Positionen in dem System oder Befeuchter gemessen wird.
  • 13 zeigt die Temperaturreaktion zum Erhitzen des Wassers, bis eine stationäre Temperatur erreicht wird.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Befeuchtungssystem
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen werden Beispiel-Befeuchtungsvorrichtungen oder Atembefeuchtungssysteme, die die vorliegende Erfindung beinhalten, dargestellt. 1 zeigt ein Atembefeuchtungssystem 1 mit einem Beatmungsgerät oder einem Gaszufuhrmittel oder einem Beatmungsgerät 2 mit einem Auslass 3, das Gase (beispielsweise Luft, Sauerstoff, Anästhesiegase) zum Einlass 4 einer Befeuchtungskammer 5 zuführt. In einem Beatmungssystem ist der Einlass der Befeuchtungskammer 5 mit dem Auslass des Beatmungsgeräts 2 durch eine geeignete Leitung 6 verbunden. 2 zeigt ein typisches CPAP-System, wobei der Befeuchter in ein Gebläse 30 zum Einsaugen von Umgebungsluft und Zuführen derselben unter Druck zur Befeuchtungskammer 5 integriert ist. Das Gebläse und die Befeuchtungskammer 5 sind in eine Einheit integriert. Das Gebläse befindet sich im Gehäuse 31.
  • Die Befeuchtungskammer 5 kann beispielsweise eine aus Kunststoff ausgebildete Kammer mit einer wärmeleitfähigen Basis 7 umfassen, wobei die Basis den Boden der Kammer 5 abdichtet. Die Befeuchtungskammer 5 ist dazu ausgelegt, ein Volumen von Wasser 8 in ihr zu halten, und die Basis 7 der Befeuchtungskammer ist vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material wie z. B. Aluminium ausgebildet. Die wärmeleitfähige Basis 7 der Kammer 5 steht mit einer Heizplatte 9 einer Befeuchtungsvorrichtung oder eines Befeuchters 10 in Kontakt. Der Befeuchter 10 umfasst eine Steuereinheit 11. Die Steuereinheit steuert den Betrieb der Heizplatte 9 und steuert auch andere Teile und Merkmale des Befeuchtungssystems.
  • Wenn das Wasser innerhalb der Kammer 5 erhitzt wird, verdampft es langsam, wobei der Wasserdampf mit der Gasströmung durch die Befeuchtungskammer 5 vom Gebläse 2 vermischt wird. Folglich verlassen die befeuchteten Gase die Kammer 5 über den Auslass 12 der Kammer und werden zu einem Patienten 13 oder einer anderen Person, die solche Gase benötigt, durch einen Gastransportweg oder einen Atmungsschlauch 14 zugeführt. Um die Kondensation innerhalb des Atmungsschlauchs 14 zu verringern und die Temperatur der zum Patienten 13 zugeführten Gase zu erhöhen, kann ein Heizdraht 15 in dem, um den oder benachbart zum Atmungsschlauch 14 vorgesehen sein. Der Heizdraht kann durch einen Strom erregt werden, der vom Befeuchter 10 zugeführt wird. Die Zufuhr von Strom kann durch die Steuereinheit 11 gesteuert werden.
  • 1 zeigt eine Patientenschnittstelle 16. In diesem Beispiel ist die Schnittstelle eine Maske über der Nase und dem Mund des Patienten. Viele andere Patientenschnittstellen wie z. B. eine Nasenkanüle, Nasenpolster, eine Nasenmaske, eine Mundmaske, eine Intubation, Vollgesichtsmasken, Nasenbalge und Mund-Nasen-Masken können verwendet werden, um befeuchtete und mit Druck beaufschlagte Gase zu einem Patienten zuzuführen. Die Patientenschnittstelle 16 ist mit dem Atmungsschlauch 14 verbunden und dazu ausgelegt, Gase vom Atmungsschlauch 14 zu empfangen und die Gase zu den Nasendurchgängen oder zum Munddurchgang des Patienten 13 zuzuführen. Es ist auch möglich, einen Rückführungsweg für die ausgeatmeten Gase des Patienten zum Gebläse oder Beatmungsgerät 2 zurück vorzusehen. In diesem Fall kann ein geeignetes Anschlussstück wie z. B. ein ”Y-Stück” zwischen dem Patienten 13, dem Einatmungsschlauch 14 und einem Ausatmungsschlauch (nicht dargestellt), der mit einem Einlass (nicht dargestellt) des Beatmungsgeräts oder Gebläses 2 verbunden ist, befestigt sein.
  • Die Steuereinheit 11 kann beispielsweise einen Mikroprozessor oder eine Logikschaltung mit einem zugehörigen Speicher oder einer zugehörigen Ablage umfassen, der/die ein Softwareprogramm enthält. Das Softwareprogramm umfasst vorzugsweise einen Satz von Befehlen hinsichtlich des Betriebs und der Steuerung des Systems 1. Das Softwareprogramm wird von der Steuereinheit ausgeführt, um den Betrieb des Systems auf der Basis der Befehle im Softwareprogramm und auf der Basis von externen Eingaben zu steuern. Die Steuereinheit implementiert Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in der Befeuchtungskammer 5. Diese Verfahren und andere Funktionen der Steuereinheit werden nun genauer beschrieben.
  • In einer alternativen Form kann die CPAP-Vorrichtung oder das Atembefeuchtungssystem eine Benutzerschnittstelle 22 umfassen. Die Benutzerschnittstelle ermöglicht einem Benutzer, mit der Steuereinheit zu kommunizieren. Die Benutzerschnittstelle ermöglicht auch, dass die Steuereinheit 11 Informationen hinsichtlich des Systems oder der CPAP-Vorrichtung zum Benutzer übermittelt. In der am meisten bevorzugten Form umfasst die Benutzerschnittstelle einen Bildschirm und ein Tastenfeld. Der Benutzer kann Informationen vom Tastenfeld eingeben. Das Tastenfeld ist mit der Steuereinheit verbunden und speist Benutzerinformationen in die Steuereinheit 11 ein. Die Informationen vom Tastenfeld werden im geeigneten Format übertragen, um zu ermöglichen, dass die Steuereinheit 11 die Informationen verarbeitet, oder alternativ kann die Steuereinheit die Informationen vom Tastenfeld in das korrekte Format umsetzen. Der Bildschirm gibt Informationen von der Steuereinheit 11 an den Benutzer aus. Der Bildschirm ist vorzugsweise ein LCD-Bildschirm, könnte jedoch alternativ irgendein anderer Bildschirm zum Anzeigen von Informationen sein. Der Bildschirm ist vorzugsweise dazu ausgelegt, Informationen in einem alphanumerischen Format anzuzeigen, kann jedoch Informationen in irgendeinem anderen geeigneten Format anzeigen. Das Tastenfeld und der Bildschirm können auch mit anderen Elementen des Atembefeuchtungssystems oder der CPAP-Vorrichtung in Kommunikation stehen.
  • 7 zeigt das verallgemeinerte Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer. Das Verfahren wird vorzugsweise durch eine Steuereinheit 11 implementiert. Das Verfahren beginnt durch Zuführen von Leistung zu einer Heizplatte in Schritt 70. Die Steuereinheit bestimmt den zu einer Heizplatte zugeführten Leistungspegel und führt konstant Leistung zu, wenn das System 1 befeuchtete Gase zuführt. Die Anfangstemperatur des Wassers in der Kammer 5 wird dann in Schritt 71 gemessen. Die Steuereinheit bestimmt die Anfangstemperatur des Wassers unter Verwendung eines Sensors. Die Steuereinheit empfängt die Informationen vom Sensor. Dieser Schritt ist optional und muss nicht durchgeführt werden; in den meisten Fällen wird dieser Schritt jedoch durchgeführt. Als nächstes wird die Leistung für die Heizvorrichtung für eine festgelegte Zeitdauer in Schritt 72 verändert. Die Steuereinheit 11 kann die Leistung entweder erhöhen oder die Leistung verringern oder die Leistung, die zur Heizplatte 9 zugeführt wird, abschalten. Als nächstes wird die Temperatur am Ende der festgelegten Zeitdauer in Schritt 73 gemessen. Die Steuereinheit misst die Temperatur am Ende der Zeitdauer, für die der Leistungspegel verändert wurde. Als nächstes wird die Temperaturänderungsrate bei 74 bestimmt. Die Temperaturänderungsrate ist die Temperaturreaktion des speziellen Wasservolumens. Obwohl das Verfahren angibt, dass die Leistung für eine festgelegte Zeitdauer verändert wird, kann als Alternative die Leistung verändert werden, bis eine Solltemperatur erreicht ist, und die Zeit, die es dauert, um die Solltemperatur zu erreichen, kann gemessen werden. Die Temperaturreaktion (Temperaturänderungsrate) ist die Temperaturänderung über die Zeitänderung. Das Verfahren kann die Temperaturänderung für eine bekannte Zeit messen oder alternativ die Zeit messen, die es dauert, bis eine festgelegte Temperaturänderung auftritt. Beide von diesen Weisen zum Bestimmen der Temperaturänderungsrate sind ein Teil der vorliegenden Erfindung. Als nächstes wird der Wasserfüllstand auf der Basis der Temperaturänderungsrate und der zugeführten Leistung in Schritt 75 bestimmt. Die Steuereinheit bestimmt den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Temperaturreaktion für einen speziellen Leistungspegel oder eine spezielle Änderung des Leistungspegels. Die Beziehung zwischen der Temperaturänderungsrate und dem Leistungspegel oder Wasserfüllstand kann aus einer Nachschlagetabelle oder einer abgeleiteten Gleichung für das System bestimmt werden. Die Nachschlagetabelle wird konstruiert und die Beziehung des Wasserfüllstands zur Temperaturänderungsrate (Temperaturreaktion) wird experimentell durch Messen und Speichern von verschiedenen Temperaturreaktionen für verschiedene Wasservolumina in der Kammer bestimmt.
  • Kammerwasserfüllstand beim Start
  • 4 und 5 zeigen einen Ablaufplan von Schritten, um den Wasserfüllstand beim Start der Kammer zu bestimmen. Der Kammerwasserfüllstand wird durch die Steuereinheit 11 beim Start des Systems gemessen, um eine Basiswassermenge in der Befeuchtungskammer 5 zu bestimmen. Beim Start führt die Steuereinheit 11 in Schritt 40 oder Schritt 50 Leistung zur Heizvorrichtung zu, um den Kammerinhalt zu heizen. Vorzugsweise erregt die Steuereinheit 11 in Schritt 50 die Heizplatte 9 auf ihre volle Leistung und misst die Zeit, die es dauert, bis der Kammerinhalt einen Prozentsatz einer vorbestimmten Temperatur erreicht oder die vorbestimmte Temperatur erreicht. In Schritt 43 kann auch die Temperaturänderungsrate als Zeit, die es dauert, um eine Zieltemperatur zu erreichen, für eine gegebene Leistungseingabe bestimmt werden. Bei voller Leistung misst die Steuereinheit beispielsweise die Zeit, die der Kammerinhalt braucht, um 75% einer vorbestimmten Temperatur zu erreichen. Insbesondere bestimmt die Steuereinheit in Schritt 41 die Anfangstemperatur vor dem Heizen. In Schritt 42 wird die Temperatur nach dem Heizen gemessen oder die Temperatur wird gemessen, um festzustellen, ob eine Zieltemperatur erreicht ist. Sobald die Zeit gemessen ist, drosselt die Steuereinheit die zur Heizplatte zugeführte Leistung auf einen niedrigeren Leistungswert. Die Heizplatten-Leistungseingabe kann abgestuft werden, um das Wasser innerhalb der Kammer 5 auf verschiedene Temperaturen zu heizen und die Temperaturreaktion des Wassers zu messen, um den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer 5 zu bestimmen. In Schritt 43 wird die Temperaturänderungsrate gemessen. Insbesondere wird beim Start (in Schritt 43) die Temperaturerhöhung über eine Zeitdauer bestimmt. Die Temperatur der Kammer kann durch entweder Messen der Temperatur des Wassers, der Wand der Kammer, der Heizplatte oder der Auslasslufttemperatur am Kammerauslass bestimmt werden. Die Steuereinheit setzt die Zeit, die es dauert, um das Wasser auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, mit der thermischen Masse des Wassers in der Kammer 5 in Beziehung. Das System kann die Anfangstemperatur des Wassers oder die Umgebungstemperatur des Wassers unter Verwendung eines Sensors oder irgendeines anderen geeigneten Mittels messen. Die Temperaturänderung wird unter Verwendung der Anfangstemperatur des Wassers und der endgültigen gemessenen Temperatur des Wassers berechnet. Die Temperaturreaktion oder Temperaturänderungsrate kann durch die Steuereinheit 11 bestimmt werden.
  • Vorzugsweise greift die Steuereinheit 11 auf eine Nachschlagetabelle, die die Temperaturänderungsrate mit dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer für eine gegebene Wärmeenergieeingabe in Beziehung setzt, in Schritt 44 oder Schritt 52 zu. Die Nachschlagetabelle umfasst vorzugsweise die Temperaturänderungsrate mit einem entsprechenden Wasserfüllstandwert für eine spezielle Wärmeeingabe oder Eingabe von elektrischer Leistung. Die Nachschlagetabelle umfasst die Temperaturänderungsrate oder Temperaturwerte und entsprechende Wasserfüllstandwerte für einen Bereich von elektrischer Leistung oder Wärme, die zur Heizplatte zugeführt wird. Vorzugsweise ist die Nachschlagetabelle im Speicher der Befeuchtungsvorrichtung 10 gespeichert. Der Speicher ist auch mit der Steuereinheit 11 verbunden, die auf den Speicher zum Lesen von Informationen aus dem Speicher und Schreiben von Informationen in den Speicher zugreifen kann. Die Steuereinheit 11 verwendet die Nachschlagetabelle, um den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Nachschlagetabelle zu bestimmen, die die Temperaturänderungsrate und den Wasserfüllstand bei verschiedenen Leistungspegeln in Beziehung setzt. In einer alternativen Form kann die Nachschlagetabelle das Ausmaß der Temperaturänderung mit dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer 5 in Beziehung setzen. Der Wasserfüllstand kann beispielsweise mit dem Ausmaß der Temperaturänderung über eine ausgewählte Zeitdauer anstelle der Temperaturänderungsrate bei einem gegebenen Leistungspegel in Beziehung stehen. Die Nachschlagetabellen können auf der Basis von Versuchsergebnissen von verschiedenen Temperaturänderungsraten für verschiedene Wasservolumina bei verschiedenen Umgebungsbedingungen erstellt werden.
  • 13 zeigt ein Versuchsdiagramm der Temperaturreaktion für verschiedene Wasserfüllstände. Dies könnte die Basis einer Nachschlagetabelle bilden. 13 ist ein Diagramm der Temperaturreaktion bei 85 Watt, die zur Heizplatte 9 zugeführt werden. Vorzugsweise basiert die Nachschlagetabelle auf den Daten von mehreren Diagrammen wie desjenigen in 13, wobei jedes von diesen Diagrammen für einen unterschiedlichen Leistungspegel, der zur Heizvorrichtung zugeführt wird, ist. Das Diagramm in 13 zeigt die Temperaturzunahme, wenn Leistung zugeführt wird, da dies das Diagramm beim Start ist. Der Deutlichkeit halber zeigt 13 drei Temperaturreaktionskurven in Bezug auf 3 Wasserfüllstände.
  • Das System umfasst vorzugsweise gemessene oder aufgetragene Temperaturreaktionen für mehrere Volumina. Am meisten bevorzugt wird die Temperaturreaktion für alle Betriebsvolumina oder Füllstände von Wasser gemessen oder experimentell bestimmt. Die Betriebsvolumina oder Betriebsfüllstände von Wasser bedeuten die verschiedenen Wasserfüllstände oder -volumina, die während der Befeuchtung erforderlich sind. Das minimale Kammervolumen kann beispielsweise 10 ml sein und das maximale Betriebsvolumen kann 800 ml sein. Die Temperaturreaktionen werden für jedes Volumen bestimmt oder aufgelöst, in diesem Fall bei 100 ml, 300 ml und 600 ml. Dies ist ein Beispiel, aber die Temperaturreaktionen könnten für irgendein Intervall von Wasservolumina sein, der Deutlichkeit halber sind nur 3 Volumina in 13 gezeigt, aber allgemeiner könnten mehr Volumina aufgetragen werden, z. B. in Intervallen von 2 ml von 10 ml bis 800 ml. Der Wasserfüllstand in der Kammer für 85 Watt kann durch Bestimmen oder Messen der Temperatur nach einem Zeitintervall und Bezugnahme auf den Graphen für den Wasserfüllstand gefunden werden. In einer alternativen Form kann die Temperaturänderungsrate zwischen der Anfangstemperatur und bis zu einem Zweig 1300 im Graphen gemessen werden. Die Temperatur ist eine stationäre Temperatur nach dem Zweig gemäß 13. Die stationäre Temperatur kann für spezielle Leistungspegel erreicht werden oder die Heizvorrichtung wird abgeschaltet, sobald die Temperaturänderungsrate bestimmt ist, die abgeschaltete Heizvorrichtung könnte durch den Zweig 1300 angegeben sein. Graphen oder Nachschlagetabellen könnten zum Korrelieren von Wasserfüllständen mit anderen Leistungseingangspegeln auch erzeugt werden. 13 ist ein Beispiel für 85 Watt. 13 zeigt die Temperaturreaktion für das Wasser innerhalb der Kammer.
  • Alternativ kann die Nachschlagetabelle eine eingebettete Formel umfassen, die die Temperaturänderungsrate oder die Zeit, die es dauert, bis die Temperatur eine vorbestimmte Temperatur erreicht, und den Wasserfüllstand für verschiedene Umgebungsbedingungen und Durchflussraten in Beziehung setzt. Die Steuereinheit wendet die Formel auf Sensoreingaben von Umgebungsbedingungen, Temperaturwerte oder die Temperaturänderungsrate, Durchflussraten und Zeitdauern der Erwärmung und Kühlung an. Die eingebettete Formel kann im Steuereinheitsspeicher gespeichert sein. Die Formel kann ausgearbeitet und in die Steuereinheit programmiert werden.
  • Alternativ kann die Steuereinheit den Wasserfüllstand in der Kammer unter Verwendung der Gleichung für die thermische Masse des Wassers berechnen. Die thermische Masse ist gleich der Menge an Wasser, multipliziert mit seiner spezifischen Wärmekapazität. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist ein bekannter Wert, der in die Steuereinheit programmiert werden kann und im Speicher, der mit der Steuereinheit 9 verbunden ist, gespeichert werden kann. Die Gleichung für die Wärmenergie, die in ein Volumen von Material eingebracht oder aus dem Volumen von Material entnommen wird, basiert auf der thermischen Masse, multipliziert mit der Temperaturänderung. Die Menge an Wärmeenergie wird durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt.
    • Q
    = mcΔT
    Q
    = Zu einer Substanz zugeführte Wärmeenergie
    m
    = Masse
    c
    = Spezifische Wärmekapazität
    ΔT
    = Temperaturänderung
  • Die zum Wasservolumen in der Kammer zugeführte Wärmeenergie ist bekannt, da sie mit der zur Heizplatte zugeführten Energie in Beziehung steht. Die Heizplatte wird auf die volle Leistung erregt, was bedeutet, dass die Wärmeenergie Q gleich der maximalen elektrischen Leistung, die zur Heizplatte zugeführt wird, minus irgendwelche Verluste innerhalb des Heizsystems und/oder der Heizplatte, ist. Beim Start wird der Inhalt der Kammer erhitzt, bis eine Solltemperatur erreicht ist, oder alternativ wird der Inhalt der Kammer 5 für eine festgelegte Zeitdauer erhitzt und die Temperaturänderung wird gemessen. Auf der Basis der Gleichung für die Wärme, die auf den Inhalt der Kammer 5 (vorstehend gezeigt) aufgebracht wird, kann die Masse des Wassers innerhalb der Kammer berechnet werden. Das Wasservolumen kann aus der Masse des Wassers berechnet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Form des Verfahrens der Wasserfüllstandmessung misst die Steuereinheit einen Temperaturabfall mit der von der Heizplatte 9 empfangenen Leistung. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es von Herstellungsvariationen wie den Heizplatten-Heizeigenschaften, die von Einheit zu Einheit variieren können, oder von der Wärmeleitfähigkeit durch die Heizplatte unabhängig ist. In der am meisten bevorzugten Form wird das Wasser in der Kammer 5 auf eine bekannte Temperatur erhitzt und die Heizplatte wird auf einen festgelegten Leistungspegel erregt. Die Steuereinheit misst dann die Zeit, bis die Kammer oder der Kammerinhalt in der Temperatur von einer ersten bekannten Temperatur auf eine zweite bekannte Temperatur fällt. Der Kammerinhalt wird beispielsweise auf 40 Grad Celsius erhitzt und dann wird die Zeit gemessen, bis der Kammerinhalt von 40 Grad Celsius auf 30 Grad Celsius fällt. Alternativ kann die Steuereinheit den Abfall der Temperatur über eine festgelegte Zeit messen; diese festgelegte Zeit kann im Steuereinheitsspeicher gespeichert sein. Der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer wird unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, die den Temperaturabfall mit dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer in Beziehung setzt, bestimmt. Die Beziehung zwischen dem Temperaturabfall und dem Wasserfüllstand wird experimentell bestimmt und im Speicher, der mit der Steuereinheit verbunden ist, gespeichert. Die grundlegende Beziehung zwischen dem Wasserfüllstand und dem Temperaturabfall ist: je größer die Wassermasse oder das Wasservolumen ist, desto länger dauert es, bis die Temperatur abfällt. Ein größeres Volumen oder eine größere Masse des Wassers führt zu einer längeren Abkühlperiode.
  • In einer weiteren alternativen Form kann der Benutzer den anfänglichen Wasserfüllstandwert durch die Benutzerschnittstelle eingeben. Die Steuereinheit kann diesen anfänglichen Wasserfüllstandwert speichern oder kann ihn wieder für den Benutzer anzeigen. Die Steuereinheit kann auch um die Benutzerbestätigung des Wasserfüllstandwerts durch den Bildschirm bitten.
  • Kammerwasserfüllstand während der Verwendung
  • 3 und 6 zeigen einen Ablaufplan zum Bestimmen des Wasserfüllstands auf der Basis der Kühlungsänderungsrate für einen Wasserfüllstand. Die Ablaufpläne zeigen Verfahren, die verwendet werden können, um den Wasserfüllstand in einer Kammer 5 während der Verwendung zu bestimmen. Die Steuereinheit 9 kann auch die Menge an Wasser in der Kammer, während die Kammer 5 in Gebrauch ist, durch Durchführen eines nachstehend beschriebenen zweiten Verfahrens berechnen. Bei der Verwendung strömen Atem- oder Beatmungsgase in die Kammer 5 durch den Kammereinlass, werden befeuchtet, und strömen aus dem Kammerauslass aus. In Schritt 30 oder Schritt 60 führt die Steuereinheit Leistung zur Heizplatte zu. Dies ist die Bedingung in Gebrauch, wobei die Heizplatte erregt wird, um das Wasser zu erhitzen, so dass Wasserdampf erzeugt wird, um die Gasströmung zu befeuchten. In Schritt 31 oder Schritt 61 misst die Steuereinheit die Anfangstemperatur. Die Steuereinheit 11 verändert die zur Heizplatte zugeführte Leistung in Schritt 62 oder Schritt 32. Vorzugsweise verringert die Steuereinheit die Leistung für die Heizplatte und noch bevorzugter schaltet die Steuereinheit die Leistung für die Heizplatte in Schritt 32 oder Schritt 62 ab. In Schritt 63 oder Schritt 34 bestimmt die Steuereinheit die Temperaturreaktion (d. h. die Temperaturänderungsrate für die Abkühlung) des Kammerinhalts 8. Vorzugsweise misst die Steuereinheit in Schritt 33 die Temperatur am Ende der Zeitdauer, für die die Leistung abgeschaltet (oder verändert) wird. Die Steuereinheit bestimmt einen von zwei Werten, entweder die Temperaturänderung über eine festgelegte Zeitdauer (gemäß Schritt 34), beispielsweise kann die Steuereinheit die Leistung für die Heizplatte abschalten und den Abfall der Temperatur über eine festgelegte Zeit (gemäß den Schritten 33 und 34) messen. Alternativ kann die Steuereinheit die Zeit, die es dauert, bis die Temperatur des Kammerinhalts 8 auf eine bestimmte festgelegte Temperatur abfällt, messen (gemäß Schritt 63), beispielsweise kann die Steuereinheit 11 die Heizplatte abschalten und die Zeit, die es dauert, bis das System die Temperatur um zwei Grad ändert, messen. Beide von diesen bestimmten Werten gemäß einem Verfahren geben die Temperaturänderungsrate für die Kühlung an. Die Menge an Wasser, die in der Befeuchtungskammer bleibt, wird durch die Steuereinheit (in Schritt 35 oder Schritt 64) auf der Basis der Änderungsrate der Temperaturänderung für die Kühlung bestimmt. Beide Verfahren zum Bestimmen der Temperaturänderungsrate können verwendet werden.
  • Der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer während der Verwendung wird experimentell bestimmt, was bedeutet, dass die Beziehung zwischen der Temperaturänderungsrate für die Kühlung und dem Wasserfüllstand experimentell bestimmt und innerhalb einer weiteren Nachschlagetabelle gespeichert wird. Die Nachschlagetabelle für den Wasserfüllstand während der Verwendung wird im Speicher der Steuereinheit 11 gespeichert. Die Steuereinheit greift auf die Nachschlagetabelle zu, um den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer zu bestimmen. Die Steuereinheit verändert die Leistung und misst die Temperaturänderung. Die Steuereinheit bestimmt dann den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer 5 unter Verwendung der Nachschlagetabelle, um den Wert des Wasserfüllstands auf der Basis der anderen vorher identifizierten Variablen zu bestimmen. Sobald der Wasserfüllstand bestimmt ist, wird die Leistung für die Heizplatte auf normale Betriebspegel wiederhergestellt.
  • In dem Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands bei der Verwendung verringert die Steuereinheit die Leistung für die Heizplatte oder schaltet die Leistung für die Heizplatte ab und misst dann das Ausmaß des Temperaturabfalls in einem festgelegten Zeitintervall. Eine Alternative ist die Temperaturänderungsrate oder das Messen der Zeit, die es dauert, bis die Temperatur um ein festgelegtes Ausmaß abfällt. Die Nachschlagetabelle umfasst vorzugsweise die Beziehung zwischen dem Wasserfüllstand und dem Ausmaß der Temperaturänderung für ein festgelegtes Zeitintervall. Die Nachschlagetabellen können auf der Basis von Versuchsergebnissen von verschiedenen Temperaturänderungsraten (d. h. Kühlraten) für verschiedene Wasservolumina bei verschiedenen Umgebungsbedingungen erstellt werden. Beispiele von Versuchsergebnissen, die verwendet werden, um eine Nachschlagetabelle zu erstellen, sind in 9 bis 12 gezeigt. Die Nachschlagetabelle setzt das Wasservolumen mit der Temperaturänderungsrate für die Kühlung in Beziehung, wie in 9 bis 12 zu sehen. Das Wasservolumen oder der Wasserfüllstand in der Kammer kann aus dem Graphen auf der Basis der Kühlrate für dieses spezielle Volumen gemessen oder bestimmt werden. Jedes Wasservolumen in der Kammer 5 weist eine andere Kühlrate oder eine andere Temperaturreaktion für die Kühlung auf, wie aus den drei Graphen zu sehen ist, die die verschiedenen Volumina betreffen. Die in 9 bis 12 gezeigten Kurven sind für 0 Leistung, die zur Heizplatte zugeführt wird, d. h. die Leistung ist abgeschaltet. Für Deutlichkeitszwecke sind nur drei Volumina in 9 bis 12 gezeigt. In der tatsächlichen Nachschlagetabelle wird die Beziehung zwischen der Kühlrate und dem Volumen für jedes Betriebsvolumen der Kammer bestimmt. Betriebsvolumina oder Betriebswasserfüllstände bedeuten die verschiedenen Wasserfüllstände oder -volumina, die während der Befeuchtung erforderlich sind. Das minimale Volumen der Kammer kann beispielsweise 10 ml sein und das maximale Betriebsvolumen kann 800 ml sein. Die Temperaturreaktionen (d. h. Kühlraten) werden für jedes Volumen in Intervallen von 2 ml von 10 ml bis 800 ml bestimmt oder aufgelöst. 9–12 sind ein Beispiel, das drei Volumina 600 ml, 300 ml und 100 ml zeigt, aber die Temperaturreaktionen könnten für irgendein Intervall von Wasservolumina sein. Jedes Wasservolumen weist eine eindeutige Kühlreaktion (d. h. Temperaturänderungsrate für die Kühlung) auf. Die Kühlraten hängen nicht vom Leistungspegel ab, wenn keine Leistung zur Heizvorrichtung zugeführt wird. 9 zeigt die Temperaturreaktion des Kammerwassers. 10 zeigt die Temperaturreaktion der Heizplattentemperatur. 11 zeigt die Temperaturreaktion der Kammerkuppeloberfläche. 12 zeigt die Temperaturreaktion am Kammerauslass. Irgendeine oder alle der Temperaturmessstellen können verwendet werden, um die Temperatur für irgendeines der vorstehend beschriebenen Verfahren zu messen. Die Figuren bestätigen die Beziehung, dass je größer das Wasservolumen ist, desto länger es zum Kühlen braucht.
  • Alternativ kann die Nachschlagetabelle eine eingebettete Formel umfassen, die die Temperaturänderungsrate oder die Zeit, die es dauert, bis die Temperatur eine vorbestimmte Temperatur erreicht, und den Wasserfüllstand für verschiedene Umgebungsbedingungen und Durchflussraten in Beziehung setzt. Die Steuereinheit wendet die Formel auf Sensoreingaben von Umgebungsbedingungen, Temperaturwerte oder die Temperaturänderungsrate, Durchflussraten und Zeitdauern zum Erwärmen und Kühlen an. Die eingebettete Formel kann im Steuereinheitsspeicher gespeichert sein. Die Formel kann ausgearbeitet und in die Steuereinheit programmiert werden.
  • Die Luftdurchflussrate kann unter Verwendung eines Durchflusssensors oder Drucksensors, der nahe dem Einlass 4 der Kammer 5 angeordnet ist, bestimmt werden, wobei die Kammer eine Gasströmung von einem Gebläse 2 empfängt. In der am meisten bevorzugten Form ist der Durchflusssensor oder Drucksensor direkt vor dem Ventilator im Gebläse 2 angeordnet. Alternativ könnte der Sensor irgendwo zwischen dem Einlass 4 der Kammer 5 und dem Gebläse 2 angeordnet sein.
  • Ein weiteres alternatives Verfahren zum Berechnen des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer während der Verwendung wird beschrieben. Das Verfahren beinhaltet das Erregen der Heizplatte 9 auf einen festgelegten Pegel.
  • Wasserverdampfungsratenberechnung
  • Gemäß einem alternativen Verfahren zum Messen des Wasserfüllstands während der Verwendung berechnet die Steuereinheit 11 die Menge an Wasserverbrauch oder die Verdampfungsrate in der Befeuchtungskammer 5 und berechnet dann den Wasserfüllstand in der Kammer unter Verwendung der Menge an verbrauchtem Wasser. 8 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens, das verwendet wird, um den Wasserfüllstand auf der Basis der Verdampfungsrate zu bestimmen. Die Menge an verbrauchtem Wasser wird als Verdampfungsrate von Wasser aus der Befeuchtungskammer 5 berechnet. Die Menge an verbrauchtem Wasser oder die Verdampfungsrate basiert auf der Umgebungstemperatur, dem Umgebungsfeuchtigkeitspegel, der Heizplatteneinstellung, der Luftvolumen-Durchflussrate und der nassen Oberfläche. Die nasse Oberfläche kann die Fläche des Reservoirs in der Kammer oder die Oberfläche von Wasser innerhalb der Kammer 5 sein. Vorzugsweise misst die Steuereinheit 11 die Umgebungstemperatur, die Heizleistung und die Luftdurchflussrate direkt. Die Steuereinheit 11 speichert diese Werte im Speicher und ruft diese Werte ab, um die Verdampfungsrate zu bestimmen.
  • Die Verdampfungsrate kann auf der Basis dieser Eingaben und der nachstehenden Gleichung berechnet werden:
    Figure 00390001
    • M n / B
    = Verdampfungsrate
    MB
    Molekülmasse
    Rg
    Universelle Gaskonstante
    hm
    Massenübergangskoeffizient
    AReservoir
    Nasse Oberfläche
    PBi
    Dampfdruck für Luftstrom
    PBo
    Dampfdruck für nasse Oberfläche
  • Der Massenübergangskoeffizient
    Figure 00390002
    wird aus der Luftvolumen-Durchflussrate und dem Luftströmungsmusterverhalten unter einer unterschiedlichen Volumendurchflussrate und einem unterschiedlichen Wasserfüllstand berechnet. AReservoir ist eine bekannte Eingabe durch Kenntnis der Kammergeometrie. PBi ist der Dampfdruck der nassen Oberfläche, der immer auf einem gesättigten Pegel betrachtet werden würde. PBo kann auf der Basis der Kenntnis des Umgebungsfeuchtigkeitspegels berechnet werden. Der Umgebungsfeuchtigkeitspegel wird vorzugsweise unter Verwendung eines Feuchtigkeitssensors oder irgendeiner anderen geeigneten Messvorrichtung gemessen. Diese Verdampfungsrate kann verwendet werden, um den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer durch Subtrahieren der Verdampfungsmenge vom anfänglichen Wasserfüllstand berechnet werden, was zum aktuellen Wasserfüllstandwert führt. Diese Berechnung kann durchgeführt werden, wenn das System arbeitet. Die Steuereinheit führt diese Berechnung der Menge an verdampftem Wasser vorzugsweise ständig durch und unterhält eine Abschätzung des Wasserfüllstands während der ganzen Betriebszeit des Befeuchtungssystems. Am meisten bevorzugt führt die Steuereinheit diese Berechnungen alle paar Sekunden, beispielsweise alle 30 Sekunden, durch. Alternativ könnte die Steuereinheit diese Berechnungen in Minutenintervallen oder in beliebigen anderen geeigneten Intervallen durchführen. Der anfängliche Wasserfüllstand innerhalb der Kammer kann unter Verwendung von irgendeinem der Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands beim Start bestimmt werden, wie vorher beschrieben. Alternativ kann der Benutzer den anfänglichen Wasserfüllstand in der Kammer durch die Benutzerschnittstelle 22 eingeben. Der anfängliche Wasserfüllstand in der Kammer wird im Speicher gespeichert und durch die Steuereinheit abgerufen, um den Wasserfüllstand in der Kammer unter Verwendung der Verdampfungsrate zu bestimmen.
  • Das Verdampfungsratenverfahren kann in einem CPAP-System oder Befeuchtungssystem verwendet werden, um den Wasserfüllstand in der Kammer 5 zu bestimmen und einen genaueren Wasserfüllstand innerhalb der Kammer 5 zu schaffen. Die Verdampfungsrate kann bei irgendeinem der Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in der Kammer bei der Verwendung verwendet werden, um einen genaueren Wert des Wasserfüllstands in der Kammer 5 bereitzustellen. Der Wasserfüllstand in der Kammer während der Verwendung oder beim Start wird auf der Basis des vorher beschriebenen Verfahrens berechnet und gespeichert. In den Schritten 80 und 81 empfängt die Steuereinheit einen anfänglichen Wasserfüllstand und speichert den anfänglichen Wasserfüllstand. In Schritt 82 führt die Steuereinheit Leistung zur Heizvorrichtung zu. In Schritt 83 bestimmt die Steuereinheit die Kammerinhaltstemperatur. In Schritt 84 verändert die Steuereinheit die zur Heizvorrichtung zugeführte Leistung. In Schritt 85 misst die Steuereinheit die Temperatur am Ende der Zeitdauer der veränderten Leistung. In Schritt 86 wird die Temperaturänderungsrate oder die Temperaturänderung oder die Temperaturreaktion bestimmt. Die Verdampfungsrate wird in Schritt 87 unter Verwendung des Verfahrens zum Berechnen der Verdampfungsrate auf der Basis der vorstehend identifizierten Formel berechnet. Der aktuelle Wasserfüllstand wird in Schritt 88 auf der Basis der Verdampfungsrate, des anfänglichen Wasserfüllstands, der Temperaturänderung und der Zeitdauer berechnet. Vorzugsweise wird die Verdampfungsrate verwendet, um eine tatsächliche Verdampfungsmenge zu berechnen, die verwendet werden kann, um den Wasserfüllstand durch Subtrahieren der Verdampfungsmenge vom Wasserfüllstand, der durch das Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands bei der Verwendung berechnet wird, zu bestimmen. Die Verdampfungsmenge wird auf der Basis der Verdampfungsrate und einer festgelegten Zeitdauer bestimmt, d. h. die Verdampfungsmenge ist gleich der Verdampfungsrate, multipliziert mit der Zeitdauer. Alternativ kann die Steuereinheit den Wasserfüllstand aus einer Nachschlagetabelle bestimmen, die den berechneten Wasserfüllstand, den anfänglichen Wasserfüllstand, die Temperaturänderung und die Verdampfungsrate in Beziehung setzt. Die Nachschlagetabelle gibt den ” echten Wasser”-Füllstandwert in der Kammer an. Der echte Wasserfüllstandwert ist der Wasserfüllstand, sobald die Verdampfungsrate von Wasser berücksichtigt oder kompensiert wurde. Die Nachschlagetabelle umfasst die Beziehung zwischen dem berechneten Wasserfüllstand und der Verdampfungsrate. Die Nachschlagetabelle, die den echten Wasserfüllstand bestimmt, kann auch im Speicher, der mit der Steuereinheit verbunden ist, gespeichert werden.
  • Vorteile
  • Das Bestimmen des Wasserfüllstands in der Befeuchtungskammer 5 ist nützlich, da es ermöglicht, dass die CPAP-Maschine oder das Gaszuführungssystem einen Wasserfüllstandindikator umfasst, der einen Benutzer oder Krankenhausarbeiter auffordert, die Kammer nachzufüllen, wenn der Wasserfüllstand zu niedrig ist. Dies ist vorteilhaft, da das beschriebene Wasserfüllstand-Messverfahren an Maschinen implementiert werden kann, bei denen die Befeuchtungskammer nicht sichtbar ist und ein Benutzer den Wasserfüllstand in der Kammer 5 nicht durch Betrachten der Kammer mitteilen kann. Die Steuereinheit kann den Benutzer vor der Verwendung alarmieren, um die Kammer 5 zu füllen. Alternativ kann die Steuereinheit den Benutzer auf einen niedrigen Wasserfüllstand während der Verwendung der Befeuchtungskammer aufmerksam machen. Die Steuereinheit kann als Alarm für einen niedrigen Wasserfüllstand dienen. Die Steuereinheit kann beispielsweise einen Summer oder eine Sirene aktivieren, um einen Benutzer vor einem niedrigen Wasserfüllstand zu warnen. Dies ist beim Start der Vorrichtung besonders nützlich, da die Steuereinheit einen Benutzer warnen kann, die Vorrichtung nicht zu starten, wenn der Wasserfüllstand zu niedrig ist. Die vorstehend identifizierten Verfahren sind auch vorteilhaft, da es die Steuerung des Wasserverbrauchs innerhalb der Befeuchtungskammer ermöglicht. Die Steuereinheit kann die Wärme der Heizplatte und die Durchflussrate der Gase verändern, um sicherzustellen, dass das Wasser länger ausreicht, auf der Basis der erforderlichen Menge an Feuchtigkeit und der Dauer der Befeuchtung. Die Steuereinheit kann in der Lage sein, den Therapieverlauf eines speziellen Patienten auf der Basis des Wasserverbrauchs und der Wasserfüllstandberechnungen durch die Therapie zu lernen. Alternativ kann die Steuereinheit mit dem Therapieverlauf eines Patienten beispielsweise für eine Nacht für die Durchflussraten und Feuchtigkeitspegel vorprogrammiert werden. Die Steuereinheit kann den Wasserfüllstand überwachen und den Wasserfüllstand steuern, um sicherzustellen, dass der Patient eine gewisse Befeuchtung während der ganzen Therapie erhält.
  • In der bevorzugten Form unterhält die Steuereinheit einen Datensatz der nominalen Behandlungszeit für einen Patienten. Vorzugsweise basiert die nominale Behandlungszeit für einen Patienten auf einem historischen Datensatz der Patientenbehandlungszeit. Die Steuereinheit kann die Patientenbehandlungszeiten überwachen und Patientenbehandlungszeiten im Speicher speichern. Die Behandlungszeiten können in einer Nachschlagetabelle oder irgendeiner anderen geeigneten Form gespeichert werden. Die nominale Patientenbehandlungszeit wird auf der Basis der gespeicherten historischen Werte durch irgendein geeignetes Verfahren berechnet.
  • Alternativ kann die Behandlungszeit für den Patienten in die Steuereinheit 11 vorprogrammiert und im Speicher gespeichert werden. Alternativ kann der Patient oder ein Gesundheitsarbeiter oder irgendein anderer Benutzer die Behandlungszeit eines Patienten manuell in die Steuereinheit durch die Benutzerschnittstelle 22 eingeben. In einer weiteren alternativen Form kann die Befeuchtungsvorrichtung 10 einen USB-Anschluss umfassen und die Behandlungsinformationen eines Patienten können in die Steuereinheit mit einem USB programmiert werden. In einer weiteren alternativen Form kann der Befeuchter oder die Befeuchtungsvorrichtung 10 oder die Steuereinheit 11 eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung wie ein Modem umfassen. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann ermöglichen, dass die Steuereinheit mit einem Server kommuniziert, der abseits liegt. Die Steuereinheit kann die Behandlungszeit und -details eines Patienten vom Server durch drahtlose Kommunikation unter Verwendung von irgendeinem geeigneten drahtlosen Kommunikationsprotokoll empfangen.
  • Die Steuereinheit kann den Wasserfüllstand in der Kammer unter Verwendung von einem der vorher beschriebenen Verfahren überwachen. Die Steuereinheit 11 kann die Heizung der Heizplatte steuern, so dass das Wasservolumen innerhalb der Kammer 5 die ganze Zeit der Behandlung oder zumindest eine beträchtliche Zeit der Behandlung ausreicht, während auch ein minimales Ausmaß an Befeuchtung für den Patienten bereitgestellt wird. Das minimale Ausmaß an Befeuchtung für einen Patienten ist irgendein Feuchtigkeitspegel über der Umgebungsfeuchtigkeit. Dies ist vorteilhaft, da es das Austrocknen der Luftwege des Patienten stoppt. In einer alternativen Form kann die zu einem Patienten zuzuführende Menge an Feuchtigkeit durch die Steuereinheit 11 empfangen und in der Steuereinheit 11 gespeichert werden. Die zu einem Patienten zuzuführende Menge an Feuchtigkeit kann ein Teil der Behandlungsdaten des Patienten sein, die durch die Steuereinheit 11 empfangen und gespeichert werden. Die Steuereinheit 11 überwacht auch den Wasserfüllstand in der Kammer während der Behandlung. Wenn der Wasserfüllstand in der Kammer 5 unter einen minimalen Wasserfüllstand fällt, kann die Steuereinheit den Benutzer alarmieren oder die Leistung für die Heizplatte abschalten. In einer anderen Form kann die Steuereinheit 11 den Wasserfüllstand in der Kammer 5 vor dem Beginn der Behandlung messen. Die Steuereinheit 11 kann feststellen, ob die Menge an Wasser genügt, um die ganze Behandlung auszureichen. Wenn sich genügend Wasser in der Kammer 5 befindet, beginnt die Steuereinheit die Behandlung. Wenn die Steuereinheit feststellt, dass der Wasserfüllstand zu niedrig ist oder unter einem minimalen Wasserfüllstand liegt, kann die Steuereinheit den Benutzer über einen Alarm oder eine Meldung auf dem Bildschirm alarmieren. Die Steuereinheit alarmiert den Benutzer nur über einen niedrigen Wasserfüllstand am Beginn der Behandlung oder in den frühen Stufen der Behandlung. Die frühen Stufen der Behandlung werden als bis zu den ersten zehn Minuten der Behandlung betrachtet. Wenn die Steuereinheit einen niedrigen Wasserfüllstand während der Behandlung nach den ersten zehn Minuten detektiert, verringert die Steuereinheit die Leistung für die Heizvorrichtung in einem Versuch, einen minimalen Feuchtigkeitspegel aufrechtzuerhalten, während veranlasst wird, dass das Wasser in der Kammer 5 ausreicht. Wenn jedoch die Steuereinheit 11 während der Behandlung detektiert, dass der Wasserfüllstand zu niedrig ist, kann die Steuereinheit 11 die Leistung für die Heizvorrichtung abschalten.
  • Die CPAP-Behandlung wird vorzugsweise an einen Patienten verabreicht, während der Patient schläft. Daher ist es vorteilhaft, den Wasserfüllstand in der Befeuchtungskammer 5 automatisch zu messen oder zu berechnen, da der Patient nicht ständig aufwachen und das in der Kammer übrige Wasservolumen messen muss. Die vorher beschriebenen Verfahren sind auch vorteilhaft, da die Steuereinheit 11 die Leistung für die Heizplatte derart regelt, dass das Wasser in der Kammer 5 für mindestens die nominale Behandlungszeit ausreicht, während der Patient mit einem minimalen Befeuchtungspegel versehen wird. Dies ist vorteilhaft, da der Patient mit einer Befeuchtung versehen wird, während der Patient schläft, was bedeutet, dass die Luftwege des Patienten nicht ausgetrocknet werden und der Patient nicht aus dem Schlaf aufgeweckt wird. Die Steuereinheit alarmiert oder verständigt den Benutzer über einen niedrigen Wasserfüllstand vor der Behandlung oder in den frühen Stufen der Behandlung. Dies ist vorteilhaft, da die Steuereinheit den Benutzer über einen niedrigen Wasserfüllstand alarmiert, bevor der Benutzer schläft, und daher dem Benutzer die Möglichkeit, die Kammer 5 nachzufüllen, ermöglicht. Während der Behandlung, wenn ein niedriger Wasserfüllstand detektiert wird, schaltet die Steuereinheit 11 einfach die Leistung für die Heizvorrichtung ab oder verringert die Leistung für die Heizvorrichtung, um das Wasser in der Kammer zu bewahren. Dies ist vorteilhaft, da der Patient nicht durch einen Alarm aufgeweckt wird und die verringerte Leistung immer noch ermöglichen kann, dass die Steuereinheit 11 einen minimalen Pegel an Befeuchtung zuführt, wobei somit das Austrocknen der Luftwege des Patienten verringert wird.
  • Die Verwendung der Verdampfungsrate zusammen mit einem der Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in der Kammer schafft einen genaueren Wert des Wassers in der Kammer. Der echte Wasserfüllstand, der unter Verwendung der Verdampfungsrate zusammen mit einem der Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands bestimmt werden kann, schafft einen genaueren Wert des Wasserfüllstands in der Kammer 5. Dies ist vorteilhaft, da es eine feinere Steuerung ermöglicht und eine genauere Überwachung des Wasserfüllstands in der Kammer ermöglicht. Die genaueren Werte verhindern auch Fehlalarme für einen niedrigen Wasserfüllstand. Dies bedeutet, dass der Benutzer alarmiert wird, wenn der Wasserfüllstand niedrig ist, und der Benutzer nicht ständig den Wasserfüllstand in der Kammer 5 überwachen muss.
  • In der bevorzugten Form umfasst der Befeuchter oder das System einen Feuchtigkeitssensor 20, der in Umgebungsgasen angeordnet ist, beispielsweise in der Gasströmung vor dem Kammereingang. Dies soll die Genauigkeit des Verfahrens der Wasserfüllstandbestimmung, das durch die Steuereinheit 11 implementiert wird, verbessern. In einer Steuereinheit 11 zur Verwendung mit einem Beatmungsgerät kann die Steuereinheit 11 programmiert werden, um anzunehmen, dass die anfängliche Feuchtigkeit der Gase null ist.
  • Das Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands ist für hohe Kammerwasserfüllstände genau, was bedeutet, wenn die Kammer voll oder nahezu voll ist. Der Anmelder hat durch Testen festgestellt, dass die Genauigkeit des Wasserfüllstandbestimmungsverfahrens abnimmt, wenn der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer 5 fällt. Das Verfahren ist bei niedrigen Wasserfüllständen innerhalb der Kammer ungenauer als bei hohen Wasserfüllständen innerhalb der Kammer. Das Hinzufügen eines Feuchtigkeitssensors ermöglicht, dass die Steuereinheit die Feuchtigkeit am Einlass der Kammer misst und die Feuchtigkeit der Einlassgase misst. Dies ermöglicht, dass die Steuereinheit 11 sich kalibriert, und führt daher zu genaueren Ergebnissen bei niedrigeren Wasserfüllständen innerhalb der Kammer.
  • Kammernachfüllüberprüfung
  • In einem weiteren Aspekt könnte ein Feuchtigkeitssensor 21 stromabwärts der Kammer verwendet werden. Die CPAP-Vorrichtung kann auch eine Benutzerschnittstelle 22 umfassen, die ermöglicht, dass der Benutzer Informationen eingibt. Die Steuereinheit empfängt Benutzereingaben durch die Benutzerschnittstelle. Die Steuereinheit führt ein Verfahren zum Prüfen, ob die Befeuchtungskammer 5 durch den Benutzer gefüllt wurde, durch. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung der Informationen vom stromabseitigen Feuchtigkeitssensor in Kombination mit einer Benutzereingabe.
  • Die Steuereinheit fragt den Benutzer, ob die ”Kammer gefüllt wurde?”. Die Nachrichten für den Benutzer können auf einer Anzeige 23 wie einem LCD-Bildschirm oder irgendeinem anderen geeigneten Bildschirm angezeigt werden. Vorzugsweise weist die Benutzerschnittstelle mindestens eine JA- und NEIN-Taste auf, um dem Benutzer zu ermöglichen, auf die Frage dessen, ob die Kammer nachgefüllt wurde, zu antworten. Der Benutzer drückt entweder die JA- oder die NEIN-Taste, um anzugeben, dass entweder die Kammer gefüllt wurde oder nicht.
  • Die Steuereinheit überwacht kontinuierlich den Wert des Feuchtigkeitssensors, der stromabwärts der Kammer 5 angeordnet ist. Der Feuchtigkeitssensor 21 misst den Wert der Feuchtigkeit in den Gasen, die die Kammer verlassen, da er stromabwärts der Kammer 5 und vorzugsweise im Strömungspfad der Gase, die die Kammer 5 verlassen, angeordnet ist. Die Steuereinheit unterhält eine Abschätzung des Wasserfüllstands in der Kammer auf der Basis des Feuchtigkeitswerts minus der Feuchtigkeit von Gasen, die in die Kammer eintreten. Die Steuereinheit kann überprüfen, ob die Kammer gefüllt wurde oder nicht, und kann daher eine Warnung für den Benutzer aktivieren, wenn die Kammer nicht genügend gefüllt wurde. Die Steuereinheit wird mit einem minimalen Schwellenfeuchtigkeitswert vorprogrammiert, der sich auf den minimalen Wasserfüllstand innerhalb der Kammer 5 bezieht. Die Steuereinheit kann eine Nachschlagetabelle umfassen, die Werte des stromabseitigen Feuchtigkeitssensors 21 und den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer in Beziehung setzt. Die Nachschlagetabelle ermöglicht, dass die Steuereinheit eine Wasserfüllstandabschätzung auf der Basis des Feuchtigkeitswerts bestimmt und umgekehrt. Die Nachschlagetabelle kann auf der Basis von Versuchsdaten erstellt und in den Steuereinheitsspeicher programmiert werden. Die Nachschlagetabelle ermöglicht auch, dass die Steuereinheit prüft, ob der stromabseitige Feuchtigkeitssensor 21 korrekt arbeitet und keine falschen Messwerte gibt. Wenn falsche Messwerte durch die Steuereinheit festgestellt werden, kann die Steuereinheit den Benutzer alarmieren, dass der stromabseitige Feuchtigkeitssensor fehlerhaft ist.
  • Berechnung der relativen Feuchtigkeit
  • Die Steuereinheit 11 weist eine Vielfalt von Funktionen neben den vorstehend beschriebenen Wasserfüllstandmessverfahren auf. Die Steuereinheit 11 ist auch dazu konfiguriert, die relative Feuchtigkeit eines Raums zu berechnen. Die Steuereinheit 11 berechnet diese relative Raumfeuchtigkeit oder Umgebungsfeuchtigkeit auf der Basis des Wasserverbrauchs in der Befeuchtungskammer. Die relative Feuchtigkeit eines Raums wird durch Berechnen des Massenübergangs in den Luftstrom berechnet. Der Massenübergang in den Luftstrom steht mit der Umgebungsfeuchtigkeit, der Durchflussrate von Gasen, der Temperatur und den Heizplatteneinstellungen wie der Menge an Wärmeenergie in Beziehung. Diese Beziehung wird vorzugsweise experimentell bestimmt und in einer Nachschlagetabelle gespeichert und innerhalb des Speichers der Steuereinheit gespeichert.
  • Die Steuereinheit 11 nimmt auf die Nachschlagetabelle Bezug und bestimmt eine Abschätzung der Umgebungsfeuchtigkeit für einen gegebenen Wasserverbrauchswert bei einer gegebenen Durchflussrate, einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Heizwert. Alternativ kann die relative Feuchtigkeit durch Umkehren der Gleichung für den Wasserverbrauch und Berechnen der relativen Feuchtigkeit oder Umgebungsfeuchtigkeit auf der Basis des Werts des Wasserverbrauchs berechnet werden.
  • In einer weiteren Alternative kann der Wert des Wasserverbrauchs aus der Verdampfungsratenberechnung, wie vorher beschrieben, aufgelöst werden. Die Verdampfungsrate ist zur Wasserverbrauchsrate aus der Befeuchtungskammer 5 direkt proportional. Die Wasserverbrauchsrate kann auch unter Verwendung von irgendeinem der Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb der Befeuchtungskammer berechnet werden. Vorzugsweise wird der Wert des Wasserverbrauchs durch Berechnen der Differenz zwischen aufeinander folgenden Wasserfüllstandwerten bestimmt. Das Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb einer Befeuchtungskammer 5 wird vorzugsweise wiederholt durchgeführt, um die Menge an Wasser in der Kammer 5 kontinuierlich zu überwachen. Die Steuereinheit speichert aufeinander folgende Werte des Wasserfüllstands innerhalb der Kammer und des berechneten Wasserverbrauchs auf der Basis der aufeinander folgenden Werte des Wasserfüllstands in der Kammer. Als weiteres alternatives Verfahren kann der Wert des Wasserverbrauchs unter Verwendung einer Kombination von einem der Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands und des Verfahrens zum Berechnen der Verdampfungsrate berechnet werden. Der Wasserfüllstand in der Kammer kann wiederholt unter Verwendung von einem der vorher beschriebenen Verfahren berechnet und gespeichert werden. Die Verdampfungsrate von Wasser kann berechnet und von einem vorherigen oder anfänglichen Wasserfüllstand subtrahiert werden, um einen echten Wasserfüllstandwert anzugeben. Der Wasserverbrauch kann als Differenz zwischen zwei aufeinander folgenden berechneten Wasserfüllstandwerten berechnet werden. In einer weiteren Alternative kann der Wasserfüllstand durch einen Füllstandsensor oder irgendeinen anderen geeigneten Sensor gemessen werden. Der Sensor misst vorzugsweise den Wasserfüllstand in festgelegten Zeitintervallen und speichert Wasserfüllstandwerte im Speicher. Der Wasserverbrauchswert kann als Differenz zwischen zwei aufeinander folgenden gemessenen Wasserfüllstandwerten berechnet werden. Die Steuereinheit 11 berechnet vorzugsweise den Wasserverbrauchswert.
  • Die Steuereinheit, die die Umgebungsfeuchtigkeit oder relative Feuchtigkeit berechnen kann, ermöglicht die Verwendung von Klimaeinstellungen in einem CPAP-Steueralgorithmus. Dies ermöglicht, dass die Steuereinheit die anderen Parameter der CPAP-Vorrichtung auf der Basis der Klimaeinstellungen und der relativen Feuchtigkeit des Raums einstellt. Die Kenntnis der Umgebungsfeuchtigkeit ermöglicht eine genauere Steuerung der CPAP-Vorrichtung. Dieses Verfahren zum Bestimmen der relativen Feuchtigkeit ermöglicht auch, dass die Steuereinheit die Heizplattentemperatur auf der Basis des Werts der relativen Feuchtigkeit optimiert, und ermöglicht daher eine bessere Steuerung des Feuchtigkeitspegels in den zum Patienten zugeführten Gasen.
  • Die Steuereinheit kann mehrere Nachschlagetabellen umfassen. Die Steuereinheit wählt die korrekte Nachschlagetabelle auf der Basis des Betriebsmodus des Systems aus und verwendet sie. Die grundlegenden Betriebsmodi sind ”Start”, ”in Gebrauch” und ”Erkennung der relativen Feuchtigkeit”. Der Benutzer kann den Betriebsmodus des Systems manuell auswählen oder die Steuereinheit kann den geeigneten Modus automatisch betreiben und auswählen.
  • Für irgendeine Beschreibung in dieser Patentbeschreibung von der Verwendung einer Nachschlagetabelle zum Bestimmen des Wasserfüllstands in der Kammer auf der Basis der Temperaturänderung des Wassers kann die Steuereinheit mehrere Nachschlagetabellen für eine unterschiedliche Umgebungstemperatur und Umgebungsluftströmung speichern. Die Steuereinheit kann auch mehrere Nachschlagetabellen für verschiedene Umgebungsfeuchtigkeitswerte speichern. Die Steuereinheit kann die geeignete Nachschlagetabelle auf der Basis der Luftströmungs- oder Umgebungstemperaturmessung auswählen. Die Umgebungstemperatur und die Luftströmung können durch einen geeigneten Sensor gemessen werden. Die Steuereinheit wählt die Nachschlagetabelle auf der Basis entweder der Umgebungstemperatur, der Luftströmung, der Umgebungsfeuchtigkeit oder einer Kombination von diesen aus. Die Nachschlagetabellen werden vorzugsweise auf der Basis von Versuchsergebnissen erstellt.
  • Die Schritte der vorstehend beschriebenen Verfahren werden vorzugsweise in einer sequentiellen Weise ausgeführt. Die Schritte werden vorzugsweise unabhängig voneinander durchgeführt. Alternativ können einige der Verfahrensschritte in einigen Ausführungsformen gleichzeitig durch die Steuereinheit 11 durchgeführt werden, während immer noch das gewünschte Ergebnis erreicht wird. In einer weiteren Alternative können einige der Schritte außerhalb der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden, aber immer noch dasselbe Ergebnis erreichen und innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung bleiben.
  • Obwohl die Erfindung für eine Ausführungsform in verschiedenen Formen empfänglich ist, sind spezifische Ausführungsformen in den Zeichnungen gezeigt und vorstehend im Einzelnen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung soll als Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung betrachtet werden und soll die Erfindung nicht auf das, was hier dargestellt und beschrieben ist, begrenzen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (23)

  1. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, die verwendet wird, um den Inhalt der Kammer zu heizen, Bestimmen einer Temperaturerhöhung über eine Zeitdauer, während die Leistung zugeführt wird, Bestimmen eines Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis der zugeführten Leistung, der Temperaturerhöhung und der Zeitdauer.
  2. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Befeuchtungskammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach Anspruch 1, wobei der Wasserfüllstand auf der Basis der Temperaturerhöhungsrate und des zugeführten Leistungspegels bestimmt wird.
  3. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach Anspruch 1, wobei der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer aus einer Nachschlagetabelle bestimmt wird, wobei die Nachschlagetabelle Werte speichert, die die Temperaturänderung über eine festgelegte Zeitdauer für eine gegeben Leistung mit dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer in Beziehung setzen.
  4. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach Anspruch 1, wobei der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer unter Verwendung einer Gleichung für Wärmeenergie in eine Substanz und Umordnen der Gleichung, um nach der Masse aufzulösen, bestimmt wird.
  5. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die zusätzlichen Schritte des Messens der Temperatur des Kammerinhalts vor dem Start, des Messens der Temperatur, nachdem die Zeitdauer abgelaufen ist, des Bestimmens der Temperaturerhöhung auf der Basis einer Differenz zwischen einer Endtemperatur und einer Anfangstemperatur umfasst.
  6. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren verwendet wird, um den anfänglichen Wasserfüllstand in der Kammer am Beginn der Therapie zu bestimmen.
  7. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Zuführen von Leistung zu einer Heizvorrichtung, um den Inhalt der Kammer zu heizen, Verringern der Leistung für die Heizvorrichtung für eine Zeitdauer, Bestimmen eines Temperaturabfalls über eine festgelegte Zeitdauer, während verringerte Leistung zur Heizvorrichtung zugeführt wird, Bestimmen eines Wasserfüllstands innerhalb der Kammer auf der Basis des Temperaturabfalls und der Zeitdauer.
  8. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach Anspruch 7, wobei der Wasserfüllstand auf der Basis der Temperaturabnahmerate bestimmt wird.
  9. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach Anspruch 7, wobei das Verfahren die zusätzlichen Schritte des Messens der Temperatur des Kammerinhalts vor dem Verringern der Leistung, des Messens der Temperatur nach der Zeitdauer mit verringerter Heizplattenleistung umfasst.
  10. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach Anspruch 7, wobei der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer aus einer Nachschlagetabelle bestimmt wird, wobei die Nachschlagetabelle die Beziehung zwischen dem Temperaturabfall und dem Wasserfüllstand innerhalb der Kammer enthält.
  11. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb eines Zuführungssystems für befeuchtete Gase nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Verfahren verwendet wird, um den Wasserfüllstand innerhalb der Kammer beim Start der Therapie oder während der Therapie zu bestimmen.
  12. Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase mit den folgenden Schritten: Bestimmen des Wasserfüllstands in einer Kammer innerhalb des Zuführungssystems für befeuchtete Gase, Empfangen und Speichern von Behandlungsdaten eines Patienten, einschließlich zumindest der durchschnittlichen Behandlungszeit, Steuern der zu einer Heizplatte zugeführten Leistung, so dass die Menge an Wasser in der Kammer für zumindest einen beträchtlichen Teil der Behandlungszeit ausreicht, während ein minimales Ausmaß an Befeuchtung gemäß den Behandlungsdaten des Patienten geschaffen wird.
  13. Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Messen des Wasserfüllstands in der Kammer vor dem Beginn der Behandlung; Alarmieren eines Benutzers, wenn der Wasserfüllstand zu niedrig ist, vor dem Start der Behandlung oder während der frühen Stufen der Behandlung.
  14. Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen des Wasserfüllstands in der Kammer während der Behandlung des Patienten, Abschalten der Leistung für die Heizplatte, wenn der Wasserfüllstand in der Kammer unter einem minimalen Wasserfüllstand liegt.
  15. Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase nach Anspruch 12, wobei der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Änderungsrate der Temperaturerhöhung und des zugeführten Leistungspegels bestimmt wird.
  16. Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase nach Anspruch 12, wobei der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der Temperaturabnahmerate, wenn die Leistung für eine Heizvorrichtung entweder abgeschaltet oder verringert wird, bestimmt wird.
  17. Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase nach Anspruch 12, wobei der Wasserfüllstand innerhalb der Kammer durch Durchführen von irgendeinem der in den Ansprüchen 1 bis 11 definierten Schritte bestimmt werden kann.
  18. Verfahren zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten durch ein Zuführungssystem für befeuchtete Gase nach Anspruch 12, wobei eine Steuereinheit innerhalb des Zuführungssystems für befeuchtete Gase die Verfahrensschritte durchführt.
  19. Befeuchtungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Strom von Gasen zu befeuchten, wobei die Befeuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass zum Empfangen eines Stroms von Gasen und einen Auslass umfasst, eine Heizplatte, die bei der Verwendung mit der Befeuchtungskammer in Kontakt steht, wobei die Heizplatte dazu ausgelegt ist, die Befeuchtungskammer und den Inhalt innerhalb der Kammer zu heizen, um Wasserdampf innerhalb der Kammer zu erzeugen, eine elektronische Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, die zur Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist: – Leistung zu einer Heizvorrichtung zuzuführen, die verwendet wird, um den Inhalt der Kammer zu heizen, – eine Temperaturerhöhung über eine Zeitdauer zu bestimmen, während die Leistung zugeführt wird, – einen Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der zugeführten Leistung, der Temperaturerhöhung und der Zeitdauer zu bestimmen.
  20. Befeuchtungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Strom von Gasen zu befeuchten, wobei die Befeuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass zum Empfangen eines Stroms von Gasen und einen Auslass umfasst, eine Heizplatte, die bei der Verwendung mit der Befeuchtungskammer in Kontakt steht, wobei die Heizplatte dazu ausgelegt ist, die Befeuchtungskammer und den Inhalt innerhalb der Kammer zu heizen, um Wasserdampf innerhalb der Kammer zu erzeugen, eine elektronische Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, die zur Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist: – Leistung zu einer Heizvorrichtung zuzuführen, um den Inhalt der Kammer zu heizen, – die Leistung für die Heizvorrichtung für eine Zeitdauer zu verringern, – einen Temperaturabfall über eine festgelegte Zeitdauer zu bestimmen, während verringerte Leistung zur Heizvorrichtung zugeführt wird, – einen Wasserfüllstand innerhalb der Kammer auf der Basis der verringerten Leistung, des Temperaturabfalls und der Zeitdauer zu bestimmen.
  21. Befeuchtungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Strom von Gasen zu befeuchten, wobei die Befeuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass zum Empfangen eines Stroms von Gasen und einen Auslass umfasst, eine Heizplatte, die bei der Verwendung mit der Befeuchtungskammer in Kontakt steht, wobei die Heizplatte dazu ausgelegt ist, die Befeuchtungskammer und den Inhalt innerhalb der Kammer zu heizen, um Wasserdampf innerhalb der Kammer zu erzeugen, eine elektronische Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, die zur Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist: – den Wasserfüllstand in einer Kammer innerhalb des Zuführungssystems für befeuchtete Gase zu bestimmen, – Behandlungsdaten eines Patienten, einschließlich zumindest der durchschnittlichen Behandlungszeit, zu empfangen und zu speichern, – die zu einer Heizplatte zugeführte Leistung zu steuern, so dass die Menge an Wasser in der Kammer für zumindest einen beträchtlichen Teil der Behandlungszeit ausreicht, während ein minimales Ausmaß an Befeuchtung gemäß den Behandlungsdaten des Patienten geschaffen wird.
  22. Zuführungssystem für befeuchtete Gase zum Zuführen von befeuchteten Gasen zu einem Patienten, das Folgendes umfasst: eine Druckgasquelle, eine Befeuchtungskammer, wobei die Befeuchtungskammer dazu ausgelegt ist, ein Wasservolumen in ihr zu halten, wobei die Befeuchtungskammer einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei die Befeuchtungskammer einen Strom von Gasen von der Gasquelle durch den Einlass empfängt, wobei der Strom von Gasen innerhalb der Kammer befeuchtet wird und durch den Auslass austritt, eine Heizplatte, die dazu ausgelegt ist, den Inhalt der Befeuchtungskammer zu heizen, eine Patientenschnittstelle, die befeuchtete Gase von der Befeuchtungskammer empfängt und die befeuchteten Gase zum Patienten zuführt, eine Steuereinheit, die die zur Heizplatte zugeführte Leistung und die Durchflussrate der Gasquelle regelt, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zu implementieren.
  23. Verfahren zum Bestimmen des Wasserfüllstands innerhalb einer Befeuchtungskammer, wie hier mit Bezug auf irgendeine der 3 bis 8 beschrieben.
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