JP7014717B2 - 呼吸回路用の区域加熱 - Google Patents

Description

参照による援用
本出願は、２０１２年１１月１４日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／７２６，５３２号明細書；２０１３年３月１４日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／７８６，１４１号明細書；２０１３年９月１３日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／８７７，７３６号明細書；２０１３年９月１３日出願の「ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＨＵＭＩＤＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国仮特許出願第６１／８７７，７８４号明細書；２０１３年９月１３日出願の「ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＵＢＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ」という名称の米国仮特許出願第６１／８７７，６２２号明細書；２０１３年９月１３日出願の「ＨＵＭＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国仮特許出願第６１／８７７，５６６号明細書；および２０１５年９月９日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称の米国仮特許出願第６２／２１６，２３２号明細書；および２０１６年８月２６日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称の米国仮特許出願第６２／３８０，１９５号明細書に関連しており、これらの各々が全体として参照によって本明細書に援用される。

加えて、２０１２年５月３０日出願の「ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＵＢＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ」という名称のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１２／００１７８６号明細書；２０１３年１２月４日出願の「ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＵＢＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ」という名称のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＮＺ２０１３／０００２２２号明細書；２０１３年１１月１４日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＮＺ２０１３／０００２０８号明細書もまた、全体として参照によって本明細書に援用される。

本開示は、一般に、加湿ガスを使用者に提供するための加湿システムに関し、より詳細には、加湿システムと共に使用される呼吸回路内のガスの加熱に関する。

多くのガス加湿システムは、呼吸治療や腹腔鏡などを含めた様々な医療処置用の加熱および加湿されたガスを送給する。これらのシステムは、センサからのフィードバックを使用して、温度、湿度、および流量を制御するように構成することができる。使用者への送給時に望ましい特性を維持するために、呼吸回路は、ガス管路に関連付けられた加熱器を有することができ、ここで、加熱器は、ガスが使用者へおよび／または使用者から流れるときにガスに熱を提供する。管路加熱器は、ガスが温度および／または湿度など望ましい特性を有して使用者に到達するように、ガスに熱を提供するように制御することができる。加湿システムは、温度センサを含むことができ、加湿制御装置へのフィードバックを提供し、加湿制御装置は、管路加熱器に送られる電力を調節および／または変更して、関連の管路に沿った位置で目標温度を実現することができる。

本明細書で述べるシステム、方法、およびデバイスは、革新性のある態様を有し、それらの態様のどれも、必須のものではなく、それらの望ましい属性のみを受け持つものではない。特許請求の範囲を限定することなく、有利な特徴の幾つかを以下にまとめる。

幾つかの実施形態は、呼吸回路用の吸気肢を提供する。本明細書で述べる吸気肢は、加熱および加湿されたガスが２つの異なる環境を通過しなければならない状況で特に有用である。これは、例えば、乳児保育器で問題となり得る。乳児保育器内では、周囲の環境よりも温度がかなり高く、または患者にガスを送給する管路の一部分がブランケットの下にある。しかし、本明細書で開示される実施形態は、加熱および／または加湿されたガスが患者に送給される任意の環境で使用することができ、吸気肢が２つの異なる環境を通過する用途に限定されない。

吸気肢は、加湿ガスを輸送するように構成された管路を形成する第１の構造を備える吸気肢の第１の区分を含むことができ、吸気肢の第１の区分は、第１の加熱器ワイヤ回路を含む。吸気肢は、加湿ガスを輸送するように構成された管路を形成する第２の構造を備える吸気肢の第２の区分を含むことができ、第２の構造は、第１の区分の第１の構造に機械的に結合して、加湿ガスのための延長された管路を形成するように構成され、吸気肢の第２の区分は、第２の加熱器ワイヤ回路を含む。吸気肢は、第１の加熱器ワイヤ回路を第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合する接続回路を含む中間コネクタを含むことができ、中間コネクタを、吸気肢の第１の区分の患者端部および吸気肢の第２の区分のチャンバ端部に結合させて、加湿ガス用の単一の管路を形成することができる。中間コネクタは、吸気肢の内部にあるように、吸気肢の第１の区分の一部分、吸気肢の第２の区分の一部分、または吸気肢の第１の区分と第２の区分の両方の一部分によって覆うことができる。

吸気肢は、２つの加熱モードで動作するように構成することができる。第１の加熱モードでは、電力は、中間コネクタを通過して第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、第２の加熱器ワイヤ回路には電力を提供しない。第２の加熱モードでは、電力は、中間コネクタを通過して第１の加熱器ワイヤ回路と第２の加熱器ワイヤ回路の両方に電力を提供する。例えば、中間コネクタは、電流の方向および／または電圧の極性の少なくとも一部に基づいて、異なる経路に沿って電力を送るように構成された電気構成要素を含むことができる。中間コネクタは、導電性トラックを含むことができ、導電性トラックは、第１の加熱器ワイヤ回路内の１つまたは複数のワイヤと、第２の加熱器ワイヤ回路内の１つまたは複数のワイヤとの間の短絡（例えば、介在する電気構成要素のない直接の電気接続）を提供することができる。中間コネクタは、導電性トラックを含むことができ、導電性トラックは、第１の加熱器ワイヤ回路内の１つまたは複数のワイヤを、第２の加熱器ワイヤ回路内の１つまたは複数のワイヤに電気的に結合し、ここで、導電性トラックは、例えば、限定はしないが、ダイオード、トランジスタ、コンデンサ、抵抗、論理ゲート、集積回路などの電気構成要素を含む。特定の実施形態では、中間コネクタは、第１の加熱器ワイヤ回路と第２の加熱器ワイヤ回路との両方に電気的に結合されたダイオードを含む。特定の実施形態では、吸気肢は、中間コネクタに位置決めされた第１のセンサを有する第１のセンサ回路をさらに備えることができる。特定の実施形態では、吸気肢は、患者端部コネクタに位置決めされた第２のセンサを有する第２のセンサ回路をさらに備え、患者端部コネクタは、吸気肢の第２の区分の患者端部に位置決めされる。吸気肢は、２つの感知モードで動作するように構成することができる。第１の感知モードでは、第１のセンサからの信号が受信され、第２のセンサからの信号は受信されない。第２の感知モードでは、第２のセンサからの信号が受信され、第１のセンサからの信号は受信されない。幾つかの実施形態では、感知は、第１のセンサと第２のセンサとの両方から並列で信号を受信することを含む。そのような実施形態では、アルゴリズムは、第１のセンサと第２のセンサとの両方から並列して受信された信号に少なくとも一部基づいて、第１のセンサによって測定されたパラメータを決定することができる。特定の実施形態では、中間コネクタは、第１のセンサ回路と第２のセンサ回路との両方に電気的に結合されたダイオードを含む。患者端部コネクタは、第２のセンサ回路用の電気接続を提供するように構成することができる。同様に、患者端部コネクタは、第２の加熱器ワイヤ回路用の電気接続を提供するように構成することもできる。センサは、温度センサ、湿度センサ、流量センサなどでよい。第１および第２のセンサは、温度、湿度、流量、酸素含有率など１つまたは複数のパラメータを測定するように構成されたセンサでよい。幾つかの実施形態では、第１および第２のセンサは、少なくとも１つの同様のパラメータ（例えば温度、湿度、流量など）を測定するように構成される。幾つかの実施形態では、３つ以上のセンサを含むことができ、中間コネクタおよび／または患者端部コネクタに位置決めすることができる。

幾つかの実施形態は、吸気肢と、制御装置とを備える呼吸用加湿システムを提供する。吸気肢は、第１の加熱器ワイヤ回路を有する第１のセグメントと、第２の加熱器ワイヤ回路を有する第２のセグメントと、第１の加熱器ワイヤ回路を第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合するように構成されたコネクタ回路を有する中間コネクタと、第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサと、第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサとを含むことができる。制御装置は、第１のモードと第２のモードとを選択的に切り換えるように適合させることができ、第１のモードでは、制御装置は、コネクタ回路を通して第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、第２のモードでは、制御装置は、第１および第２の加熱器ワイヤ回路に電力を提供する。特定の実施形態では、呼吸用加湿システムは、一方または両方のセンサからの入力に少なくとも一部基づいてモードを切り換える。特定の実施形態では、切換えは、温度、流量、湿度、電力、またはこれらの任意の組合せの１つまたは複数を含むパラメータに少なくとも一部基づいて行われる。パラメータは、第１のセンサ、第２のセンサ、または両方のセンサの組合せから直接導出または取得することができる。特定の実施形態では、第１および第２のモードは、電源によって提供される電流の方向または電圧の極性によって定義される。幾つかの実施形態では、呼吸用加湿システムは、３つ以上のセンサを含むことができ、これらのセンサが、吸気肢の加熱を制御するために使用される入力を提供する。

幾つかの実施形態は、吸気肢を含むことができる二重肢回路を提供する。そのような吸気肢は、第１の加熱器ワイヤ回路を有する第１のセグメントと、第２の加熱器ワイヤ回路を有する吸気肢の第２のセグメントと、第１の加熱器ワイヤ回路を第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合するように構成されたコネクタ回路を有する中間コネクタと、第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサと、第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサとを含むことができる。また、二重肢回路は、呼気加熱器ワイヤ回路を備える呼気肢を含むこともできる。二重肢システムは、吸気肢と呼気肢とに接続されたインターフェースをさらに含むことができる。二重肢システムは、第１のモードと第２のモードとを選択的に切り換えるように適合された制御装置をさらに含むことができ、第１のモードでは、制御装置は、コネクタ回路を通して第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、第２のモードでは、制御装置は、第１および第２の加熱器ワイヤ回路に電力を提供する。特定の実施形態では、呼気肢の加熱は、第１および第２の加熱器ワイヤ回路を使用する吸気肢の加熱とは別個に、呼気加熱器ワイヤ回路を使用して行われる。特定の実施形態では、呼気肢は、吸気肢の第１の区分内の第１の加熱器ワイヤ回路と並列に、および／または第１および第２の加熱器ワイヤ回路と並列に電力供給される。特定の実施形態では、呼気肢は、第１のモードのみで、第２のモードのみで、または第１のモードと第２のモードとの両方で電力供給されるように設計することができる。特定の実施形態では、インターフェースは、Ｙピースによって接続される。任意の適切な患者インターフェースを組み込むことができる。患者インターフェースは、広範な用語であり、当業者にとってのその通常的および慣例的な意味合いで解釈されるべきであり（すなわち、特殊な、または特化された意味合いに限定すべきではなく）、限定はしないが、マスク（気管マスク、フェースマスク、および鼻マスクなど）、カニューレ、および鼻枕を含む。

幾つかの実施形態では、区分化された吸気肢が提供され、区分の構造は、細長い管を備える。細長い管は、長手方向軸を有する管路を少なくとも一部形成するように螺旋状に巻かれた中空体と、長手方向軸に沿って延びる内腔と、内腔を取り囲む中空壁とを備える第１の細長い部材を含むことができる。細長い管は、第１の細長い部材の隣接する一巻き同士の間に螺旋状に巻かれて接合された第２の細長い部材を含むことができ、第２の細長い部材は、細長い管の内腔の少なくとも一部分を形成する。特定の実装形態では、第１の細長い部材は、長手方向断面で、偏平な表面を有する複数の気泡体を内腔に形成する。特定の実装形態では、隣接する気泡体は、第２の細長い部材の上方の隙間によって分離される。特定の実装形態では、隣接する気泡体は、互いに直接は接続されない。特定の実装形態では、複数の気泡体が穿孔を有する。

幾つかの実施形態は、２つの制御回路を備える呼吸用加湿システムを提供する。呼吸用加湿システムは、第１の加熱器ワイヤを備える第１の区分と、第２の加熱器ワイヤを備える第２の区分とを含む吸気肢を含むことができる。呼吸用加湿システムはまた、患者端部パラメータを測定するために第２の区分の患者端部に位置決めされたセンサを含むことができる。第１および第２の加熱器ワイヤは電気的に結合され、第１の加熱器ワイヤは第１の加熱器回路を形成しかつ第１および第２のワイヤは第２の加熱器回路を形成する。呼吸用加湿システムは、センサの出力を受信するように構成されたハードウェア制御装置を含むことができる。ハードウェア制御装置は、センサの出力と患者端部パラメータ設定点との差が所定の閾値未満であるときに第１の加熱器回路に電力を提供するように、かつセンサの出力と患者端部パラメータ設定点との差が所定の閾値以上であるときに第２の加熱器回路に電力を提供するようにさらに構成することができる。ハードウェア制御装置は、ハードウェア制御装置が第１の加熱器回路に電力を提供するときに第１の加熱器回路に最大電力を提供するように構成することができる。幾つかの実施形態では、呼吸用加湿システムは、第１および第２の加熱器ワイヤを電気的に接続するように構成されたコネクタ回路を有する中間コネクタをさらに含むことができる。幾つかの実施形態では、患者端部パラメータは温度でよい。幾つかの実施形態では、第１および第２の加熱器ワイヤは、異なる周囲環境に露出させることができる。幾つかの実施形態では、第１および第２の加熱器ワイヤは、異なる周囲温度に露出させることができる。幾つかの実施形態では、第１および／または第２の加熱器回路に供給される電力は、ＰＩＤ制御方式によって決定することができる。

幾つかの実施形態は、２つの制御回路を備える呼吸用加湿システムを提供する。呼吸用加湿システムは、第１の加熱器ワイヤを備える第１の区分と、第２の加熱器ワイヤを備える第２の区分と、患者端部パラメータを測定するために第２の区分の患者端部に位置決めされた温度センサとを含む吸気肢を含むことができる。第１および第２の加熱器ワイヤは電気的に結合することができ、第１の加熱器ワイヤは第１の加熱器回路を形成しかつ第１および第２のワイヤは第２の加熱器回路を形成し、第１および第２の加熱器ワイヤは、吸気肢を通過する呼吸ガスを加熱するように構成される。呼吸用加湿システムは、システムの流路内にあるとともに呼吸ガスの流量を測定するように構成された流量センサを含むことができる。呼吸用加湿システムは、第１および第２の加熱器ワイヤならびに温度センサおよび流量センサと電気的に通信するハードウェアプロセッサを含むことができる。ハードウェアプロセッサは、プロセッサに第１および第２の加熱器回路を制御させることができるソフトウェア命令を実行するように構成することができる。プロセッサは、センサの出力と患者端部パラメータ設定点との差が所定の誤差閾値未満であるときに第１の加熱器ワイヤにおいて最高温度に達するまで第１の加熱器回路を使用して呼吸ガスを加熱するように構成することができる。プロセッサは、センサの出力と患者端部パラメータ設定点との差が所定の誤差閾値以上であるときに第２の加熱器回路を使用して呼吸ガスを加熱するように構成することができる。第１の加熱器回路に提供される最大電力は、流量に基づいて第１の最大値でも第２の最大値でもよく、第１の最大値は第２の最大値よりも高い。

幾つかの実施形態では、最大電力は、測定された流量が流量閾値よりも高いときには第１の最大値でよく、測定された流量が流量閾値未満であるときには第２の最大値でよい。幾つかの実施形態では、流量閾値は、約２．４ｌｐｍ～約５ｌｐｍでよい。幾つかの実施形態では、流量閾値は、約３．５ｌｐｍでよい。幾つかの実施形態では、流量閾値は、約３ｌｐｍでよい。

他の実施形態では、第１の最大電力が第１の加熱器回路に提供されており、測定された流量が高流量－低流量閾値に減少したときに、第１の加熱器回路に提供される最大電力が第２の最大電力に切り換わることができる。第２の最大電力が第１の加熱器回路に提供されており、流量が低流量－高流量閾値に増加したときに、第１の加熱器回路に提供される最大電力が第１の最大電力に切り換わることができ、高流量－低流量閾値は低流量－高流量閾値よりも低い。幾つかの実施形態では、高流量－低流量閾値は、約２．４ｌｐｍ～約５ｌｐｍでよい。幾つかの実施形態では、低流量－高流量閾値は約６．５ｌｐｍである。

流量センサを用いる幾つかの実施形態では、第２の区分に隣接する吸気肢の第１の区分の一部分は、第２の区分と同じ周囲環境に露出させることができる。幾つかの実施形態では、第１の区分の部分および第２の区分は保育器の内部にあってよく、第１の区分の残りの部分は保育器の外部にあってよい。

図面を通じて、参照要素間の全般的な対応関係を示すために、参照番号を繰返し使用することがある。図面は、本明細書で述べる例示的実施形態を示すために提供され、本開示の範囲を限定することは意図されていない。

加湿ガスを使用者に送給するための例示的な呼吸用加湿システムを示す図であって、呼吸用加湿システムが呼吸回路を有し、呼吸回路が、各区分内にセンサを有する区分化された吸気肢を含む図である。 加湿システムと共に使用するための区分化された吸気肢であって、２つの区分内の加熱器ワイヤおよびセンサを結合するように構成された中間コネクタを有する区分化された吸気肢を示す図である。 呼吸回路の区分化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含む例示的な回路図であって、回路が、第１のモードでは、吸気肢の第１の区分内の加熱器ワイヤに電力供給し、第２のモードでは、両方の区分内の加熱器ワイヤに電力供給するように構成された回路図である。 呼吸回路の区分化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含む例示的な回路図であって、回路が、第１のモードでは、吸気肢の第１の区分内の加熱器ワイヤに電力供給し、第２のモードでは、両方の区分内の加熱器ワイヤに電力供給するように構成された回路図である。 吸気肢と呼気肢を有する例示的な加湿システムを示す図であって、加湿システムが、両方の肢での加熱器ワイヤを制御するように構成された図である。 吸気肢と呼気肢を有する例示的な加湿システムを示す図であって、加湿システムが、両方の肢での加熱器ワイヤを制御するように構成された図である。 吸気肢と呼気肢を有する例示的な加湿システムを示す図であって、加湿システムが、両方の肢での加熱器ワイヤを制御するように構成された図である。 吸気肢と呼気肢を有する例示的な加湿システムを示す図であって、加湿システムが、両方の肢での加熱器ワイヤを制御するように構成された図である。 吸気肢の延長部の存在を検出し、吸気肢、吸気肢の延長部、および呼気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するように構成された例示的システムのブロック図である。 加湿システム内の例示的な回路図であって、回路が、２つのセンサからのデータを読み取るために構成されている図である。 加湿システム内の例示的な回路図であって、回路が、２つのセンサからのデータを読み取るために構成されている図である。 加湿システム内の例示的な回路図であって、回路が、２つのトランジスタを使用して温度データを読み取るように構成された回路図である。 吸気肢と呼気肢を備える呼吸回路用のハードウェア構成の例示図であって、吸気肢が第１の区分と第２の区分とを有する図である。 吸気肢と呼気肢を備える呼吸回路用のハードウェア構成の例示図であって、吸気肢が第１の区分と第２の区分とを有する図である。 中間コネクタにあるマイクロコントローラを利用して、加熱を制御するためのデータを測定し、吸気肢でのセンサ値を読み取る呼吸用加湿システムの例示的実施形態を示す図である。 吸気肢用の中間コネクタのブロック図であって、中間コネクタがマイクロコントローラを使用するブロック図である。 図１０に示される中間コネクタに含まれる例示的なパワーモジュールおよびデータライン変換器に関する回路図である。 回路板上で制御側とＡＣ側との間での双方向データ通信を提供するために、図１０に示される中間コネクタと共に使用される例示的なデュアルオプトカプラ回路の回路図である。 少なくとも２つの区分を備える吸気肢を有する呼吸回路と共に使用するためのデジタル温度センサを組み込む例示的な加湿システムの回路図である。 中間コネクタの例示的な印刷回路板（「ＰＣＢ」）を示す図である。 中間コネクタの例示的な印刷回路板（「ＰＣＢ」）を示す図である。 中間コネクタの例示的実施形態を示す図である。 中間コネクタの例示的実施形態を示す図である。 患者端部コネクタ用の例示的なＰＣＢを示す図である。 患者端部コネクタの例示的実施形態を示す図である。 患者端部コネクタの例示的実施形態を示す図である。 患者端部コネクタの例示的実施形態を示す図である。 患者端部コネクタの例示的実施形態を示す図である。 区分化された吸気肢用の配置リミッタの例示的実施形態を示す図である。 区分化された吸気肢用の配置リミッタの例示的実施形態を示す図である。 区分化された吸気肢用の配置リミッタの例示的実施形態を示す図である。 区分化された吸気肢用の配置リミッタの例示的実施形態を示す図である。 区分化された吸気肢用の配置リミッタの例示的実施形態を示す図である。 例示的な複合管の一区間の側面図である。 図１７Ａの例示的な複合管と同様の管の上部の長手方向断面図である。 複合管内の第１の細長い部材を示す別の長手方向断面図である。 管の上部の別の長手方向断面図である。 管の上部の別の長手方向断面図である。 複合管内の第２の細長い部材の横方向断面図である。 第２の細長い部材の別の横方向断面図である。 別の例示的な第２の細長い部材を示す図である。 別の例示的な第２の細長い部材を示す図である。 別の例示的な第２の細長い部材を示す図である。 別の例示的な第２の細長い部材を示す図である。 別の例示的な第２の細長い部材を示す図である。 熱的効率を改良するように構成された第１の細長い部材の形状の例を示す図である。 熱的効率を改良するように構成された第１の細長い部材の形状の例を示す図である。 熱的効率を改良するように構成された第１の細長い部材の形状の例を示す図である。 熱的効率を改良するように構成されたフィラメント構成の例を示す図である。 熱的効率を改良するように構成されたフィラメント構成の例を示す図である。 熱的効率を改良するように構成されたフィラメント構成の例を示す図である。 第１の細長い部材の積層の例を示す図である。 第１の細長い部材の積層の例を示す図である。 第１の細長い部材の積層の例を示す図である。 ２つの加熱器を独立に制御するように構成された例示的な回路図である。 ２つの加熱器のゲート制御を行うように構成された例示的な回路図である。 ２つの加熱器の独立制御とゲート制御とを切り換えるように構成された例示的な回路図である。 ２つの加熱器または区分化された加熱器の制御を可能にするように構成された論理モジュールおよびモードリレーを含む例示的な回路図である。 ２つの加熱器を制御するように構成されたモードリレーのブロック図である。 区分化された加熱器を制御するように構成されたモードリレーのブロック図である。 ２つの加熱器の独立制御と２つの加熱器のゲート制御とを切り換えるようにかつ図２２Ａに示される例示的な回路図に関して述べた機能性を提供するように構成された例示的な回路図である。 ２つの加熱器を並列に制御するように構成された例示的な回路図である。 加熱器が両方とも電流の流れを制御するためのダイオードを含む、図２４Ａに示される加熱器モジュールの例示的な構成を示す。 加熱器モジュールを使用することによって区分化された加熱器を制御するように構成された図２４Ａに示される例示的な回路図を示す。 図２４Ｃに示す加熱器モジュールの例示的な構成を示す図である。 能動整流回路を使用して２つの加熱器を並列に制御するように構成された別の例示的な回路図である。 能動整流回路を使用して２つの加熱器を並列に制御するように構成された別の例示的な回路図である。 能動整流回路を使用して２つの加熱器を並列に制御するように構成された別の例示的な回路図である。 区分化された加熱器を制御するための例示的な方法のフローチャートである。 目標の温度プロファイルを示す図である。 制御モジュールの処理構成要素と、加熱器区分に関連する需要と、制御モジュールの決定の適用との関係を示す機能ブロック図である。 例示的な制御アルゴリズムのフローチャートである。 例示的なＰＩＤ制御方式のフローチャートである。 別の例示的な制御アルゴリズムのフローチャートである。 例示的な中間コネクタを示す図である。 例示的な中間コネクタを示す図である。 例示的な中間コネクタを示す図である。 中間コネクタ用の例示的なカバーを示す図である。 中間コネクタ用の例示的なカバーを示す図である。 中間コネクタ用の例示的なカバーを示す図である。 ダイオードと互いに直接結合された加熱器ワイヤを備える吸気肢および延長肢の例示的な実施形態を示す図である。 別の例示的な制御アルゴリズムのフローチャートである。 別の例示的な制御アルゴリズムのフローチャートである。 別の例示的なＰＩＤ制御方式のフローチャートである。 加湿システムと共に使用するための吸気管路の別の例示的な実施形態を示す図である。 保育器に対する吸気肢および延長肢の例示的な構成を示す図である。 保育器に対する吸気肢および延長肢の例示的な構成を示す図である。 低流量制御構成要素を備える別の例示的な制御アルゴリズムのフローチャートである。 別の例示的な低流量制御構成要素のフローチャートである。 中間コネクタの別の例示的なＰＣＢを示す図である。 患者端部コネクタの別の例示的なＰＣＢを示す図である。 チャンバ端部コネクタの例示的なＰＣＢを示す図である。 チャンバ端部コネクタの例示的なＰＣＢを示す図である。

本明細書では、区分化された吸気肢と多区域加熱と吸気肢および／または呼気肢の加熱との特定の実施形態および例を述べる。本開示は、具体的に開示される実施形態および／または使用法、ならびにそれらの自明な修正形態および均等形態も包含することを当業者は理解されよう。したがって、本明細書で開示される本開示の範囲は、本明細書で述べる任意の特定の実施形態によっては限定されないものと意図される。

本明細書では、呼吸用加湿システムの呼吸回路内の区分化された吸気肢に熱を提供するまたは吸気および／もしくは呼気肢に熱を提供するためのシステムおよび方法を述べる。本明細書における説明のほとんどは、呼吸回路内の区分化された吸気肢および／または呼気肢の文脈であるが、本開示の１つまたは複数の特徴を、例えば呼吸、手術、または他の用途において区分化されたガス送給用管路内での相違のある加熱または別個のガス送給用管路の独立した加熱を提供することが望ましい他のシナリオで実現することもできることを理解されたい。

本開示は、管路に熱を提供する文脈で、加熱器ワイヤ、加熱要素、および／または加熱器に言及する。例えば、加熱器ワイヤは、広範な用語であり、当業者にとってのその通常的および慣例的な意味合いで解釈されるべきであり（すなわち、特殊な、または特化された意味合いに限定すべきではなく）、限定はしないが、電力が提供されるときに熱を生成する加熱器ストリップおよび／または伝熱要素を含む。そのような加熱要素の例としては、導電性金属（例えば銅）、導電性ポリマー、管路の表面上に印刷された導電性インク、管路にトラックを作成するために使用される導電性材料などから形成されたワイヤを挙げられる。さらに、本開示は、ガス送給の文脈で、管路、肢、および医療用管に言及する。例えば、管は、広範な用語であり、当業者にとってのその通常的および慣例的な意味合いで解釈されるべきであり、限定はしないが、円筒形および非円筒形の経路など様々な断面を有する経路を含む。特定の実施形態は、複合管を組み込むことがあり、複合管は、一般に、以下により詳細に述べるように２つ以上の部分または特に幾つかの実施形態では２つ以上の構成要素を備える管と定義することができる。開示される医療用管を備える区分化された肢はまた、連続、可変、またはバイレベル気道陽圧（ＰＡＰ）システムなどの呼吸回路内、または他の形態の呼吸療法で使用することもできる。用語「管路」および「肢」は、管と同様のものとして解釈すべきである。

加熱され加湿された呼吸管が、保育器または温度管理された環境（または、やけど患者のために使用される放射加温器の周りや、患者によって使用されるブランケットの下など、温度変化がある任意の領域）のために使用されるとき、呼吸管は、少なくとも２つの異なる区域を通過する。すなわち、低温区域（保育器の外部の区域など）と、高温区域（保育器の内部の区域など）とである。管がその全長に沿って単一の加熱器で加熱される場合、どの区域が感知されるか（例えばどの区域が温度センサを含むか）に応じて、区域の１つは、望ましくない、適切でない、または最適でない温度になる傾向がある。加熱器が保育器の内部のセンサ（患者端部温度センサなど）に制御される場合、保育器の外部の区間は、温度が低くなりすぎる傾向があり、これは凝結をもたらすことがある。逆に、加熱器が保育器の外部のセンサに制御される場合、保育器の内部の区間は、温度が高くなりすぎることがあり、これにより、熱すぎるガスが患者に供給されることがある。したがって、本開示では、区分化された呼吸管内の熱の制御を可能にするシステムおよび方法を述べる。ここで、各区分は、制御モジュールにフィードバックを提供する関連のセンサを有する。本明細書では、２つの区域に関して幾つかの実施形態を述べるが、そのようなシステムは、さらなる区域、区分、または領域を用いた用途に適合するように拡張することもできる。例えば、３つの温度区域を備える一実施形態では、呼吸管の区分は、区域内の３つの異なる温度センサに少なくとも一部基づいて加熱され得る。さらに、本明細書で開示される実施形態は、管に沿った中間点にあるセンサの１つまたは複数を迂回または無視して、少なくとも一部患者端部でのパラメータに基づいて、呼吸管に送給される熱を制御することができる。さらに、本明細書で開示される実施形態は、例えば、限定はしないが、温度センサ、湿度センサ、流量センサ、酸素センサなどを含むセンサによって提供されるパラメータを使用して、呼吸管に送給される熱を制御することができる。

制御モジュールは、複数の区域または区間での加熱温度を監視および制御することができる。制御モジュールは、本明細書で述べるコネクタアセンブリの幾つかの実施形態を使用して、第１のモードでは呼吸管の第１の区間に熱を提供し、第２のモードでは呼吸管全体に熱を供給するように構成することができる。本明細書で述べる幾つかの実施形態は、フライングリード、露出されたコネクタ、および／または患者端部の電気接続線を用いずに使用することができる。用語「フライングリード」は、本明細書で使用するとき、呼吸管の外部に延びる電気接続線、呼吸管を通って内部に延びる電気接続線、および、呼吸管の一部として組み込まれた、成形された、または他の方法で形成もしくは包含された電気接続線を含む。制御モジュールは、加湿器の内部または加湿器の外部に位置させることができる。幾つかの実施形態では、制御モジュールは、加湿器の内部に位置されて、吸気肢の第１の区分と、吸気肢の第２の区分と、呼気肢とに関連付けられた加熱器ワイヤを制御し、また、吸気肢の第１および第２の区分および／または呼気肢に関連付けられたセンサからパラメータを読み取る。幾つかの実施形態では、制御モジュールは、吸気肢に関連付けられた加熱器ワイヤおよび呼気肢に関連付けられた加熱器ワイヤを独立に制御するように構成される。

制御モジュールは、区分に関する温度を適応変化させることもできる。例えば、制御モジュールは、１つまたは複数の区分に関連付けられた温度センサを監視することができる。監視は、連続的でも、定期的でも、割込みもしくはイベントベースでの監視など他の方式でもよい。例えば、温度センサの監視は、アナログ／デジタル変換器からの値の読取り、電圧または電流の決定、論理条件の感知、サーモスタットデバイスの読取り、サーミスタ値の測定、抵抗温度検出器の測定、熱電対の電圧の測定、または温度を感知するための他の方法、例えば、限定はしないが、半導体接合センサ、赤外もしくは熱放射センサ、温度計、インジケータなどの使用に基づくものでよい。幾つかの実施形態では、温度センサは、サーミスタである。

幾つかの実施形態では、吸気肢の第１の区分と吸気肢の第２の区分に送られる電力の比は、各区分に関連付けられたセンサからのフィードバックに少なくとも一部基づいて、使用中に変えることができる。例えば、電力の比は、各区分が凝結を減少または防止する温度に加熱されるように変えることができる。さらなる一例として、電力の比は、熱すぎるガスが患者に提供されないように変えることができる。幾つかの実施形態では、電力の比は、センサ（例えば温度センサ、湿度センサ、酸素センサ、流量センサなど）からのフィードバックに基づいて連続的に変えることができる。電力の比は、様々な方法で変えることができる。例えば、電力の比は、電力信号の振幅（限定はしないが、電圧および／または電流を含む）、電力信号の持続時間、もしくは電力信号のデューティサイクルを変更することによって、または電力信号に対する他の適切な変更によって変えることができる。一実施形態では、電力の比は、提供される電流の大きさを変えることによって変えられる。同様に、幾つかの実施形態では、吸気肢と呼気肢に送給される電力の比は、各肢に関連付けられたセンサからのフィードバックに少なくとも一部基づいて、使用中に変えることができる。

幾つかの実施形態は、ガス経路の内部にあるのではなく、加熱器ワイヤをガス経路から分離すると共に外部環境から断熱する材料の内部に含まれる加熱器ワイヤを備える吸気肢を提供する。幾つかの実施形態では、区分内の加熱器ワイヤに電力を提供するためおよびセンサを読み取るために使用される回路は、外部環境に露出されないように吸気肢の内部にある。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤは、吸気管または呼気管内に成形されて、管の相補的な区分内の加熱器ワイヤの端部が中間コネクタに接触し、したがって加熱器ワイヤが中間コネクタに電気的に結合し、ここで、中間コネクタは、加熱器ワイヤ制御および／またはセンサ読取りのための回路を提供するように構成することができる。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤに印加される電源のデューティサイクルは、関連の区分または肢に沿ってガスが流れるときにガスに送給される熱の量を変えるために調節、修正および／または変更することができる。

本明細書で述べる幾つかの実施形態は、患者または他の使用者に暖かい湿ったガスを送給するように構成された呼吸用加湿システムを提供する。ガスは、加熱器プレートを使用して加熱される液体（例えば水）を満たされた液体チャンバを通される。液体は、チャンバ内で蒸発し、その上を流れるガスと混合し、それによりガスを加熱および／または加湿する。加湿ガスは、関連付けられた１つまたは複数の加熱器ワイヤを有する吸気肢に送ることができる。加湿ガスに、所定の、望みの、適当な、または選択された熱量を提供するように、加熱器ワイヤに選択的に電力供給することができる。幾つかの実施形態では、呼吸用加湿システムは、保育器または放射加温器または温度制御環境と共に使用することができる。温度制御環境は、環境内の温度が所定の温度限界内に厳密に制御される略密閉環境であることがある。言及される温度制御環境は、厳密な温度制御を含む密閉された囲いを画定する。吸気肢は、第１の区分が保育器の外部にあり、第２の区分が保育器の内部にあるように区分化することができる。さらに、第１の加熱器ワイヤセットを第１の区分に関連付けることができ、第２の加熱器ワイヤセットを第２の区分に関連付けることができる。加湿システムは、第１のモードでは第１の加熱器ワイヤセットに電力を供給し、第２のモードでは第２の加熱器ワイヤセットに電力を提供するように構成することができる。幾つかの実施形態では、加湿システムは、第１のモードでは第１の加熱器ワイヤセットに電力を供給し、第２のモードでは第２の加熱器ワイヤセットに電力を提供するように構成することができる。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤの第１の区間または第１の組が加熱され、通気またはファンまたは保育器内の管のセンサを覆うように置かれたブランケットに起因するなどの温度制御環境もしくは保育器内の急激な変化が生じた場合にのみ加熱器ワイヤの第１および第２の組の両方が加熱される。吸気肢は、区分内の加熱器ワイヤの組に送給するための電力を選択する際に使用されるフィードバックを加湿システムに提供するために各区分の端部にセンサを含むことができる。幾つかの実施形態では、センサは管全体の端部にのみ位置することがあり、センサは温度制御環境または保育器または放射加温器内に位置することがある。幾つかの実施形態では、加湿システムは、同様に加湿システムによって選択的に制御される関連の加熱器ワイヤを有する呼気肢を含むことができる。本開示では、区分化された肢を、吸気肢を参照して述べる。しかし、説明する特徴を呼気肢にも適用することができる。

呼吸用加湿システム
図１は、加湿ガスを使用者に送給するための例示的な呼吸用加湿システム１００を示し、呼吸用加湿システム１００は呼吸回路２００を有し、呼吸回路２００は、各区分内にセンサ２０４ａ、２０４ｂを有する区分化された吸気肢２０２を含む。区分化された吸気肢２０２は、図示されるように保育器２０８と共に使用することができ、または、吸気肢２０２の様々な区分に沿って異なる温度が存在する別のシステム、例えば放射加温器または温度管理された環境と共に使用することもできる。区分化された吸気肢２０２は、吸気肢の様々な区分２０２ａ、２０２ｂに異なるレベルの熱を提供するために使用することができ、凝結を減少または防止し、および／または使用者に送給されるガスの温度を制御する。

図示される呼吸用加湿システム１００は、加圧ガス源１０２を備える。幾つかの実装形態では、加圧ガス源１０２は、ファンや送風器などを備える。幾つかの実装形態では、加圧ガス源１０２は、換気装置または他の陽圧発生デバイスを備える。幾つかの実装形態では、ガス源は加圧ガス貯蔵容器でよく、ガスは、病院内の壁ガス源などの出口によって供給することができる。加圧ガス源１０２は、入口１０４と出口１０６とを備える。

加圧ガス源１０２は、加湿ユニット１０８に流体（例えば、酸素、麻酔ガス、空気、空気と酸素の混合物、ガス混合物など）の流れを提供する。流体の流れは、加圧ガス源１０２の出口１０６から、加湿ユニット１０８の入口１１０に進む。例示される構成では、加湿ユニット１０８は、加圧ガス源１０２とは別個のものであり、加圧ガス源１０２に取り外し可能に接続可能である。例示される構成では、加湿ユニット１０８は、加圧ガス源１０２から独立して図示されており、加湿ユニット１０８の入口１１０が、管路１１２によって加圧ガス源１０２の出口１０６に接続されている。幾つかの実装形態では、加圧ガス源１０２と加湿ユニット１０８を単一のハウジングに一体化することができる。

他のタイプの加湿ユニットを使用して、本開示で述べる特定の特徴、態様、および利点を得ることもできるが、図示される加湿ユニット１０８は、加湿チャンバ１１４と、加湿チャンバ１１４への入口１１０とを備えるパスオーバー型（ｐａｓｓ－ｏｖｅｒ）加湿器である。幾つかの実装形態では、加湿チャンバ１１４は本体１１６を備え、本体１１６にはベース１１８が取り付けられている。加湿チャンバ１１６内部に区室を画定することができ、区室は、ベース１１８を通って伝達または提供される熱によって加熱することができる液体体積を保持するように適合される。幾つかの実装形態では、ベース１１８は、加熱器プレート１２０に接触するように適合される。加熱器プレート１２０は、制御装置１２２または他の適切な構成要素によって制御することができ、それにより、液体中へ伝達される熱を変更および制御することができる。

加湿ユニット１０８の制御装置１２２は、呼吸用加湿システム１００の様々な構成要素の動作を制御することができる。図示されるシステムは、単一の制御装置１２２を使用するものとして示されているが、他の構成では複数の制御装置を使用することもできる。複数の制御装置は通信することができ、または個別の機能を提供することができ、したがって制御装置が通信する必要はない。幾つかの実装形態では、制御装置１２２は、コンピュータプログラム用のソフトウェアコードを含む関連のメモリまたは記憶媒体を備えるマイクロプロセッサ、処理装置、または論理回路を備えることがある。そのような実装形態では、制御装置１２２は、例えばコンピュータプログラムに含まれる命令に従って、およびまた内部もしくは外部入力に応答して、呼吸用加湿システム１００の動作を制御することができる。制御装置１２２、または複数の制御装置の少なくとも１つを呼吸回路と共に位置させることができ、呼吸回路に取り付けられるか、または呼吸回路の一部として組み込まれる。

加湿チャンバ１１４の本体１１６は、加湿チャンバ１１４の入口１１０を画定するポート１２４と、出口１２８を画定するポート１２６とを備える。加湿チャンバ１１４の内部に含まれる液体が加熱されるとき、液体蒸気が、入口ポート１２４を通して加湿チャンバ１１４内に導入されるガスと混合される。ガスと蒸気の混合物は、出口ポート１２６を通って加湿チャンバ１１４から出る。

呼吸用加湿システム１００は、加湿ユニット１０８の出口ポート１２６を画定する出口１２８に接続された吸気肢２０２を備える呼吸回路２００を含む。吸気肢２０２は、加湿チャンバ１１４から出たガスと水蒸気の混合物を使用者に向けて搬送する。吸気肢２０２は、吸気肢２０２に沿って位置決めされた加熱要素２０６を含むことができ、加熱要素２０６は、吸気肢２０２に沿った凝結を減少するように構成されて、使用者に達するガスの温度の制御、ガスの湿度の維持、またはこれらの任意の組合せを行う。加熱要素２０６は、吸気肢２０２によって搬送されるガスと水蒸気の混合物の温度を上昇または維持することができる。幾つかの実装形態では、加熱要素２０６は、抵抗加熱器を画定するワイヤでよい。加湿チャンバ１１４から出たガスと水蒸気の混合物の温度を上昇または維持することによって、混合物から水蒸気が凝結されにくくなる。

呼吸用加湿システム１００は、保育器２０８と共に使用することができる。保育器２０８は、使用者のための望みの環境、例えば選択された、所定の、または望みの温度を保育器２０８の内部で維持するように構成することができる。したがって、保育器２０８の内部で、内部周囲温度は、保育器２０８の外部の温度とは異なることがある。したがって、保育器２０８は、吸気肢２０２に沿って異なる温度の区域を生成、画定、作成、または維持し、ここで、内部温度は、典型的には外部温度よりも高い。吸気肢２０２に沿って少なくとも２つの異なる温度区域を有することは、使用者へのガスの送給中に、吸気肢２０２に沿った凝結、高すぎる温度のガスの送給、またはそれら両方など、問題を生じることがある。

呼吸用加湿システム１００は、関連の加熱要素２１２を有する呼気肢２１０を含むことができる。幾つかの実施形態では、呼気肢２１０と吸気肢２０２は、適切な取付具（例えばＹピース）を使用して接続することができる。幾つかの実施形態では、呼吸用加湿システム１００は、放射加温器と共に使用することもでき、ブランケットの下で使用することもでき、または２つ以上の温度区域を形成する他のシステムもしくは状況で使用することもできる。本明細書で述べるシステムおよび方法は、そのようなシステムと共に使用することができ、保育器を組み込む実装形態に限定されない。

吸気肢２０２は、区分２０２ａと２０２ｂに分割することができ、ここで、第１の区分２０２ａは、保育器２０８の外部にある吸気肢２０２の一部でよく、第２の区分２０２ｂ（例えば保育器延長部）は、保育器２０８の内部にある吸気肢２０２の一部分でよい。第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、異なる長さでも同じ長さでもよい。幾つかの実施形態では、第２の区分２０２ｂは、第１の区分２０２ａよりも短くてよく、特定の実装形態では、第２の区分２０２ｂは、第１の区分２０２ａの約半分の長さでよい。第１の区分２０２ａは、例えば、少なくとも約０．５ｍおよび／または約２ｍ以下、少なくとも約０．７ｍおよび／または約１．８ｍ以下、少なくとも約０．９ｍおよび／または約１．５ｍ以下、または少なくとも約１ｍおよび／または１．２ｍ以下の長さを有することができる。第２の区分２０２ｂは、例えば、少なくとも約０．２ｍおよび／または約１．５ｍ以下、少なくとも約０．３ｍおよび／または約１ｍ以下、少なくとも約０．４ｍおよび／または約０．８ｍ以下、または少なくとも約０．５ｍおよび／または約０．７ｍ以下の長さを有することができる。

吸気肢の区分２０２ａ、２０２ｂは、互いに結合されて、単一のガス送給用管路を形成することができる。幾つかの実施形態では、第１の区分２０２ａは、１つまたは複数の第１の加熱器ワイヤ２０６ａと、１つまたは複数の第１のセンサ２０４ａとを含むことができ、第２の区分２０２ｂなしで使用することもできる。制御装置１２２は、第２の区分２０２ｂが第１の区分２０２ａに結合されていなくても、第１の加熱器ワイヤ２０６ａを制御し、第１のセンサ２０４ａを読み取るように構成することができる。さらに、第２の区分２０２ｂが第１の区分２０２ａに結合されるとき、制御装置１２２は、それぞれの区分内の第１および第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを制御し、第１および第２のセンサ２０４ａ、２０４ｂを読み取るように構成することができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、第２の区分２０２ｂが取り付けられるとき、それぞれの第１および第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを制御し、それぞれの第１および第２のセンサ２０４ａ、２０４ｂを読み取るように構成することができる。また、第２の区分２０２ｂが取り付けられないときには、第１の加熱器ワイヤ２０６ａを制御し、第１のセンサ２０４ａを読み取るように構成することができ、制御装置１２２または加湿ユニット１０８の変更は必要ない。したがって、吸気肢２０２が第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂとの両方を含むか、第１の区分２０２ａのみを含むかに関係なく、同じ制御装置１２２および／または加湿ユニット１０８を使用することができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２はさらに、制御装置１２２または加湿ユニット１０８を変更することなく、呼気肢２１０内の加熱器ワイヤ２１２を制御するように構成することができる。したがって、呼吸用加湿システム１００は、第２の区分２０２ｂを取り付けた状態でも取り付けない状態でも、および／または呼気肢２１０を取り付けた状態でも取り付けない状態でも動作可能である。第２の区分２０２ｂがなければ、患者にガスを提供するために患者インターフェースが第１の区分の端部に取り付けられた場合などに、吸気肢２０２の第１の区分２０２ａが独立型の吸気肢として機能できることを理解されたい。幾つかの構成では、制御装置１２２は、第１および第２の区分２０２ａ、２０２ｂの両方を制御するか、または第１の区分２０２ａのみもしくは第２の区分２０２ｂのみを制御することができる。

１つの構成では、制御装置１２２は、センサ２０４ｂからの読取値のみに基づいて、第１および第２の区分２０２ａ、２０２ｂまたは単に第１の区分２０２ａのみを制御するように構成される。この構成では、吸気管２０２は、中間センサ２０４ａを備えずに、第２の区分の端部に位置する１つのセンサ２０４ｂのみを含むことがある。

幾つかの実施形態では、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、互いに永久的に接合されて、単一のガス送給用管路を形成する。本明細書で使用する際、「永久的に接合」は、区分２０２ａ、２０２ｂが、それらの区分を分離するのが難しいように、例えば接着剤、摩擦嵌め、オーバーモールド、機械的コネクタなどを使用することによって互いに接合されることを意味する。幾つかの実施形態では、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、解放可能に結合されるように構成される。例えば、第１の区分２０２ａは、第２の区分２０２ｂなしでガス送給のために使用することができ、または第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂを互いに結合させて、単一のガス送給用管路を形成することもできる。幾つかの実施形態では、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、唯一の構成形態で互いに結合されるように構成することができる。例えば、第１の区分２０２ａは、所定のチャンバ端部（例えば、患者への加湿ガスの流れの方向に沿ってチャンバ１１４または加湿ユニット１０８に最も近い端部）と、所定の患者端部（例えば、患者への加湿ガスの流れの方向に沿って患者に最も近い端部）とを有することができ、チャンバ端部は、チャンバ１１４および／または加湿ユニット１０８での構成要素に結合するように構成される。第２の区分２０２ｂは、所定のチャンバ端部と、所定の患者端部とを有することができ、ここで、チャンバ端部は、第１の区分２０２ａの患者端部にのみ結合するように構成される。第１の区分２０２ａのチャンバ端部は、第２の区分２０２ｂのいずれかの端部とは結合しないように構成することができる。同様に、第１の区分２０２ａの患者端部は、第２の区分２０２ｂの患者端部とは結合しないように構成することができる。同様に、第２の区分２０２ｂの患者端部は、第１の区分２０２ａのいずれかの端部とは結合しないように構成することができる。したがって、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、一方向のみで結合して単一のガス送給用管路を形成するように構成することができる。幾つかの実施形態では、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、様々な構成形態で結合されるように構成することができる。例えば、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、所定の患者端部および／または所定のチャンバ端部を含まないように構成することができる。別の例として、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、第１の区分２０２ａの患者端部および／またはチャンバ端部が第２の区分２０２ｂのチャンバ端部または患者端部に結合することができるように構成することができる。同様に、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂは、第２の区分２０２ａのチャンバ端部および／または患者端部が第２の区分２０２ｂの患者端部またはチャンバ端部に結合することができるように構成することができる。

呼吸用加湿システム１００は中間コネクタ２１４を含み、中間コネクタ２１４は、吸気肢２０２の第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂとの要素を電気的に結合するように構成することができる。中間コネクタ２１４は、第１の区分２０２ａの加熱器ワイヤ２０６ａを第２の区分２０２ｂの加熱器ワイヤ２０６ｂに電気的に結合して、制御装置１２２を用いた加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂの制御を可能にするように構成することができる。中間コネクタ２１４は、第２の区分２０２ｂの第２のセンサ２０４ｂを第１の区分の第１のセンサ２０４ａに電気的に結合して、制御装置１２２がセンサのそれぞれの出力を取得することができるように構成することができる。中間コネクタ２１４は、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂの選択的制御、および／またはセンサ２０４ａ、２０４ｂの選択的読取りを可能にする電気構成要素を含むことができる。例えば、中間コネクタ２１４は、第１のモードでは第１の加熱器ワイヤ２０６ａを通して電力を送り、第２のモードでは第１および第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを通して電力を送る電気構成要素を含むことができる。中間コネクタ２１４に含まれる電気構成要素としては、例えば、限定はしないが、抵抗、ダイオード、トランジスタ、リレー、整流器、スイッチ、コンデンサ、インダクタ、集積回路、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ＲＦＩＤチップ、ワイヤレス通信センサなどを挙げることができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、外部要素から実質的に遮蔽される（例えば、吸気肢２０２の外部の環境からの水、微粒子、汚染物質などの１％未満しか中間コネクタ２１４に接触しない）ように、吸気肢２０２の内部に構成することができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４にある電気構成要素の幾つかは、湿気への露出により生じ得る損壊を減少または防止するために、吸気肢２０２内部の加湿ガスから物理的に隔離されるように構成することができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、コストを減少させるためおよび／または信頼性を高めるために、比較的安価な受動電気構成要素を含むことができる。

吸気肢２０２は、吸気肢のそれぞれの区分２０２ａ、２０２ｂ内にセンサ２０４ａ、２０４ｂを含むことができる。第１のセンサ２０４ａは、保育器２０８の近くで、第１の区分２０２ａの端部付近に位置決めすることができ、それにより、第１のセンサ２０４ａから導出されるパラメータは、第２の区分２０２ｂに入る加湿ガスのパラメータに対応する。第２のセンサ２０４ｂは、第２の区分２０２ｂの端部付近に位置決めすることができ、それにより、第２のセンサ２０４ｂから導出されるパラメータは、患者または使用者に送給される加湿ガスのパラメータに対応する。センサ２０４ａ、２０４ｂの出力は、吸気肢の区分２０２ａ、２０２ｂの加熱要素２０６ａ、２０６ｂに送られる電力を制御する際に使用するためのフィードバックとして制御装置１２２に送信することができる。幾つかの実施形態では、センサ２０４ａ、２０４ｂの一方または両方は、温度センサ、湿度センサ、酸素センサ、流量センサなどでよい。温度センサは、例えば、限定はしないが、サーミスタ、熱電対、デジタル温度センサ、トランジスタなどを含めた任意の適切なタイプの温度センサでよい。センサによって提供される、またはセンサから導出されるパラメータは、例えば、限定はしないが、温度、湿度、酸素含有量、流量、またはこれらの任意の組合せなどを含むことができる。

制御装置１２２は、加熱器ワイヤ２０６ａおよび２０６ｂの制御、センサ２０４ａおよび２０４ｂからのフィードバックの受信、加熱器ワイヤ２０６ａおよび２０６ｂへの電力を制御するための論理の提供、センサ２０４ａおよび２０４ｂからの読取値に応じた加熱器ワイヤ２０６ａおよび２０６ｂの制御の調節、吸気肢２０２の第２の区分２０２ｂの存在の検出、センサ２０４ａおよび２０４ｂからの読取値からのパラメータの導出などを行うように構成することができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、加熱器ワイヤに電力を送るように構成された電源を含む。電源は、交流電源でも直流電源でもよい。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、加熱器プレートセンサ１３０からの入力を受信することができる。加熱器プレートセンサ１３０は、加熱器プレート１２０の温度および／または電力使用量に関する情報を制御装置１２２に提供することができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、流量センサ１３２からの入力を受信することができる。任意の適切な流量センサ１３２を使用することができ、流量センサ１３２は、周囲空気と加湿チャンバ１１４との間、または加圧ガス源１０２と加湿チャンバ１１４との間に位置決めすることができる。図示されるシステムでは、流量センサ１３２は、加湿チャンバ１１４の入口ポート１２４に位置決めされる。

区分化された吸気肢
図２は、呼吸用加湿システム１００と共に使用するための区分化された吸気肢２０２の一部を示し、区分化された吸気肢２０２は、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂを備え、中間コネクタ２１４を有し、中間コネクタ２１４は、それぞれ区分２０２ａおよび２０２ｂ内にある第１の加熱器ワイヤ２０６ａを第２の加熱器ワイヤ２０６ｂに結合し、第１のセンサ２０４ａを第２のセンサ２０４ｂに結合するように構成される。２つの区分２０２ａと２０２ｂの結合は、加湿ガスを使用者に送給することができる単一の管路を形成するように区分を機械的に結合することを含むことができ、ここで、区分２０２ａと２０２ｂの機械的な結合により、それぞれの加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂとそれぞれのセンサ２０４ａ、２０４ｂとを中間コネクタ２１４によって電気的に結合させることができる。

区分化された吸気肢２０２は、加湿ガスが通ることができる内腔を形成する構造２１６を備えることができる。構造２１６は、加熱器ワイヤ２０６ａまたは２０６ｂを収容するように構成された構造２１６の壁に形成された経路を含むことができ、それにより、加熱器ワイヤ２０６ａまたは２０６ｂは、内腔を通って進む加湿ガスから遮蔽され、および／または露出されないように構造２１６の外面によって覆われる。例えば、構造２１６は、螺旋気泡管でよく、加熱器ワイヤ経路は、管内に成形されたコイルである。構造２１６は、任意のタイプの適切な材料を備えることができ、断熱材料および／または可撓性材料を含むことができる。幾つかの実施形態では、構造２１６および中間コネクタ２１４は、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂが機械的に結合されるときに、加熱器ワイヤ２０６ａおよび２０６ｂが中間コネクタ２１４に電気的に結合されるように中間コネクタ２１４の周りに巻き付くように構成することができる。幾つかの実施形態では、第１の区分２０２ａおよび／または中間コネクタ２１４は、第２の区分２０２ｂに接続するためのフライングリードをなくすこともでき、それにより、第１の区分２０２ａへの第２の区分２０２ｂの接続を容易にする。

第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂの相補的端部での構造２１６は、中間コネクタ２１４を収容するように構成することができる。したがって、中間コネクタ２１４は、吸気肢２０２の内部にあってよい。幾つかの実施形態では、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂの相補的端部は、吸気肢２０２を通って進む加湿ガスから中間コネクタ２１４を遮蔽するように構成することができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、吸気肢２０２の内部にあり、かつ管路内の加湿ガスから遮蔽され、それにより、中間コネクタ２１４での電気接続線の露出を減少または防止する。例示的な構成では、中間コネクタまたは少なくとも管腔の内部にある中間コネクタ２１４の部分は、保護層または被覆を形成するためにシリコーンまたはプラスチック材料でオーバーモールドされる。

幾つかの実施形態では、第１の加熱器ワイヤ２０６ａは、２つのワイヤ２１８と２２０を備えることができ、第２の加熱器ワイヤ２０６ｂは、２つのワイヤ２２２と２２４を備えることができる。第１の区分２０２ａの２つのワイヤ２１８と２２０は、電気構成要素２２８を介して互いに電気的に結合させることができ、電気的結合は、ワイヤ２１８と、電気構成要素２２８の少なくとも一部分と、ワイヤ２２０とを通る電気経路を作成する。同様に、第２の区分２０２ｂの２つのワイヤ２２２と２２４は、電気構成要素２２８を介して互いに電気的に結合させることができ、および／または、例えば図３Ａ、図３Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９、および図１３を参照して本明細書でより詳細に述べる患者端部コネクタ（図示せず）を介して、中間コネクタ２０２ｂと反対側の区分２０２ｂの端部で互いに電気的に短絡させることができる。第２の区分２０２ｂのワイヤ２２２と２２４を中間コネクタ２１４で結合させることによって、吸気肢２０２の患者端部での電気接続線が減少または省略され、これは、コスト、システムの複雑さ、および／または患者への危険を減少させることができる。

中間コネクタ２１４は、単一の制御装置が加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂへの電力を制御できるように構成することができ、制御装置は、図１を参照して本明細書で述べた加湿器制御装置１２２でよい。幾つかの実施形態では、加湿器制御装置１２２は、中間コネクタ２１４に位置される追加の制御機能なしで加熱器ワイヤを制御する。例えば、中間コネクタ２１４は、論理回路を有さない受動構成要素を含むことができ、受動構成要素は、制御装置１２２によって選択される加熱器ワイヤ２０６ａおよび／または２０６ｂに電力を送る。これは、比較的安価な構成要素を使用して中間コネクタ２１４を設計できるようにし、設計の複雑さを減少させることができる。

幾つかの実施形態では、区分２０２ａおよび２０２ｂの加熱は、各区分２０２ａ、２０２ｂ内で最大４本のワイヤを使用して達成することができる。例えば、第１の区分２０２ａでは、４本のワイヤは、第１の加熱器ワイヤ２１８、第２の加熱器ワイヤ２２０、信号センサワイヤ２２８、および帰還センサワイヤ２３０を含むことができる。第２の区分２０２ｂでは、４本のワイヤは、第１の加熱器ワイヤ２２２、第２の加熱器ワイヤ２２４、信号センサワイヤ２３２、および帰還センサワイヤ２３４を含むことができる。第２の加熱器ワイヤ２２２、２２４を第１の加熱器ワイヤ２１８、２２０に接続点２２６で結合させることによって、および第２のセンサワイヤ２３２、２３４を第１のセンサワイヤ２２８、２３０に接続点２２６で結合させることによって、区分２０２ａまたは２０２ｂ内に５本以上のワイヤを含まずに、制御装置は、第１の加熱器ワイヤ２０６ａと第２の加熱器ワイヤ２０６ｂに個別に電力を提供し、センサ２０４ａと２０４ｂから個別にセンサデータを読み取るように構成することができる。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤ２０６ａおよび２０６ｂの制御、ならびにセンサ２０４ａおよび２０４ｂの読取りは、各区分内で３本以下のワイヤを使用して（例えば、３本のワイヤを使用して、または２本のワイヤを使用して）達成することもでき、または各区分内で５本以上のワイヤを使用して（例えば、５本のワイヤを使用して、６本のワイヤを使用して、７本のワイヤを使用して、８本のワイヤを使用して、または９本以上のワイヤを使用して）達成することもできる。

中間コネクタ２１４は、制御装置１２２が加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを選択的に制御できるように構成された電気構成要素２２８を含むことができる。制御装置１２２は、２つのモードを使用して吸気肢２０２の加熱を制御するように構成することができ、第１の制御モードは、第１の区分内の加熱器ワイヤ２０６ａに電力を提供することを含み、第２の制御モードは、第１および第２の区分２０２ａおよび２０２ｂ内の加熱器ワイヤ２０６ａおよび２０６ｂに電力を提供することを含む。したがって、制御装置１２２は、加熱器ワイヤ区間を個別に制御するように構成することができる。この機能により、制御装置１２２は、第２の区分２０２ｂが存在しないときには、第１の制御モードに従って吸気肢の加熱のみを制御することによって吸気肢２０２の加熱を制御できるようになり、それにより、制御装置１２２または加湿ユニット１０８を変更することなく様々な状況で呼吸用加湿システム１００を使用できるようにする。幾つかの実施形態では、制御モードは、第２の区分２０２ｂ内の加熱器ワイヤ２０６ｂのみに電力が送られるモードを含むことができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、電流を提供する電源を含む。第１および第２の制御モードは、電源によって供給される電圧に少なくとも一部基づくことがあり、正の電圧または正の電流が第１の制御モードをトリガすることができ、負の電圧または負の電流が第２の制御モードをトリガすることができる。幾つかの実施形態では、電源は、整流されたＡＣまたはＤＣ電力を加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに提供し、整流または極性の変化が、制御モードの変更をトリガする。制御モードを切り換えることによって、出力信号の極性を切り換えることができる任意の電源を用いて呼吸回路２００内の加熱の制御を達成することができる。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに印加される電力のデューティサイクルを調節することによって、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに提供される電力の量を調節することができる。例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用して加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに電力供給することができ、送られる電力を制御するためにＰＷＭのデューティサイクルを調節することができる。別の例では、電力信号の振幅を制御することによって、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに提供される電力の量を調節することができる。

中間コネクタ２１４は、制御装置１２２がセンサ２０４ａ、２０４ｂを選択的に読み取ることができるように構成された電気構成要素２３０を含むことができる。図６Ａ、図６Ｂ、および図７を参照して本明細書で述べるように、選択的読取りは、電流源の使用によって達成することができ、ワイヤ２２８～２３０にわたって正の電流を印加することにより、制御装置１２２が第１のセンサ２０４ａからの信号を測定し、ワイヤ２２８および２３０にわたって負の電流を印加することにより、制御装置１２２が第２のセンサ２０４ｂから、または第１のセンサ２０４ａと第２のセンサ２０４ｂの両方からの信号を測定する。制御装置１２２は、センサ２０４ａ、２０４ｂからの読取値を使用して、例えばパルス幅変調を使用して加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂへの電力を調節することができる。第１のセンサ２０４ａは、第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂとの接続点または交差点付近に位置決めすることができ、第２の区分２０２ｂに入る（これは、異なる周囲温度を有する保育器または他のそのような領域に入ることに相当することがある）ガスのパラメータを制御装置１２２に提供する。第２のセンサ２０４ｂは、第２の区分２０２ｂの患者端部に位置決めすることができ、患者に送給されるガスのパラメータ、またはＹピースなど患者の上流の最終部片の前でのガスのパラメータを制御装置１２２に提供する。制御装置１２２は、これらの読取値を使用して、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂへの電力を調節し、吸気肢２０２の患者端部でのガスの温度を目標温度または適切な温度で保つことができる。目標温度または適切な温度は、少なくとも一部は、使用される用途および環境に応じて異なることがあり、約３７℃、約４０℃、少なくとも約３７℃および／または約３８℃以下、少なくとも約３６．５℃および／または約３８．５℃以下、少なくとも約３６℃および／または約３９℃以下、少なくとも約３５℃および／または約４０℃以下、少なくとも約３７℃および／または約４１℃以下、または少なくとも約３９．５℃および／または約４０．５℃以下でよい。幾つかの実施形態では、第２のセンサ２０４ｂは、保育器の内部に位置決めすることができるが、呼吸回路には取り付けられない。例えば、保育器内部のパラメータを測定することによって、第２の区分２０２ｂの温度を計算することができる。

制御装置１２２は、本明細書で述べるように、第１および第２の制御モードで送られる電力の量を独立して制御することができる。センサ２０４ａおよび／または２０４ｂからのフィードバックに少なくとも一部基づいて、制御装置１２２は、第１および第２の制御モードで送られる電力を独立して調節し、それにより第１の区分２０２ａと第２の区分２０２ｂとの加熱器電力の比を変えることができる。

幾つかの実施形態では、第１のセンサ２０４ａは、吸気肢２０２内部のガスの流れの中に位置決めされる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４または第１の区分２０２ａは、第１の温度センサ２０４ａを横切るガスの流れの乱流を減少させる機械構成要素を含むことができ、これは、センサ２０４ａの読取値の精度を高めることができる。例えば、機械的コネクタは、空気力学的断面を有することができ、その幾つかの例を、図１５Ｂ～図１５Ｅを参照して患者端部コネクタについて述べる。幾つかの実施形態では、乱流を減少させる機械的構成要素（例えば吸気管路内部のクロスメンバ部材）はまた、ガスの流れの中でセンサ２０４ａを固定する。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４および機械的構成要素は、中間コネクタ２１４にある電気構成要素からセンサ２０４ａを断熱するように構成され、これは、例えばセンサ２０４ａが温度センサである場合に有利となり得る。

幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、図２に示される接続点２２６に加えて、追加の接続点を含む。追加の接続点を使用して、呼吸回路にさらなる機能を組み込むことができ、例えば、メモリデバイス（ＰＲＯＭ）または（ＥＰＲＯＭ）、マイクロコントローラ、追加の回路などを組み込むことができる。

中間コネクタ回路
図３Ａは、例示的な中間コネクタ２１４の回路図を示し、中間コネクタ２１４は、呼吸回路の区分化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含み、回路は、第１のモードでは、吸気肢の第１の区分内の加熱器ワイヤＲ１およびＲ２に電力供給し、第２のモードでは、両方の区分内の加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に電力供給するように構成されている。代替として、中間コネクタ２１４にあるダイオードＤ１およびＤ２と、スイッチＳ１およびＳ２とを提供することによって、加熱器ワイヤＲ１およびＲ２（ここでは抵抗が加熱器ワイヤである）を通して、または加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４を通して電力を印加することができる。

電源は、符号ＶＰおよびＶＮを用いて図中に示されており、これらの符号は、電源の端子に対応する。一実施形態では、電圧供給源は、交流（ＡＣ）電源である。代替として、電源は、直流（ＤＣ）電源でもよい。この実施形態ではダイオードとして述べるが、Ｄ１およびＤ２は、例えば、限定はしないが、整流器、トランジスタ、リレー、スイッチ、トライアック、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ（ＳＣＲ）、サーモスタットなど、複数の異なるタイプの流量制御デバイスの任意のものを含むことができる。

スイッチＳ１およびＳ２は、電源のＶＰ端子とＶＮ端子の間での切換えを行う。一実施形態では、スイッチＳ１およびＳ２は、ＡＣ電力サイクルの半サイクルごとに切り換えられ、それにより、各半サイクル中にほぼ等しい電流が電源から引き出される。図３Ａに示される回路を使用して、加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４を２つの制御モードで制御することができ、第１の制御モードは、Ｒ１およびＲ２のみへの電力の提供に対応し、第２の制御モードは、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４への電力の提供に対応する。第１の区分２０２ａ内の加熱器Ｒ１およびＲ２のみに電力を提供する（これは第１の制御モードに対応する）ために、電源からの正サイクル中には、スイッチＳ１はＶＰに接続し、スイッチＳ２はＶＮに接続し、電源からの負サイクル中には、スイッチＳ１はＶＮに接続し、スイッチＳ２はＶＰに接続する。第１の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、およびＤ１を通って流れ、Ｄ２は、Ｒ３およびＲ４を通って電流が流れないようにする。第１および第２の区分２０２ａ、２０２ｂ内の加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４に電力を提供する（これは第２の制御モードに対応する）ために、電源からの正サイクル中に、スイッチＳ１はＶＮに接続し、スイッチＳ２はＶＰに接続し、電源からの負サイクル中には、スイッチＳ１はＶＰに接続し、スイッチＳ２はＶＮに接続する。第２の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＤ２を通って流れ、Ｄ１は、電流が加熱器Ｒ３およびＲ４を通らずにワイヤを流れて短絡しないようにする。図５を参照して本明細書で述べるように、スイッチＳ１およびＳ２の切換えは、システムに論理を追加するハードウェアまたはソフトウェアによって達成することができる。幾つかの実施形態では、Ｓ１およびＳ２の切換えは、ＡＣ電力回路のゼロ交差で行われる。幾つかの実施形態では、ゼロ交差回路の立ち下りエッジと立ち上りエッジが同じ量だけ遅延されず、ゼロ交差付近では回路がアクティブでない。したがって、スイッチＳ１およびＳ２の切換えは、ゼロ交差スイッチング検出および／または論理を用いて、または用いずに行うことができる。

ダイオードＤ１およびＤ２が、回路内で電力を損失し、したがって熱を発生することがある。幾つかの実施形態では、比較的高温の環境で電力損失を減少させることが望ましい場合には、ショットキーダイオードを使用することができる。ショットキーダイオードは、電力損失を減少または最小化するために最大接合温度付近で動作させることができ、これは、本明細書で述べる呼吸用加湿システムの特定の実装形態で望ましいことがある。幾つかの実施形態では、ダイオードによって発生される熱は、センサ２０４ａの温度読取値に影響を及ぼすことがある。この影響を減少させるために、ダイオードは、回路の気流経路に熱的に接続させることができる。この影響を減少させ、ダイオードによって発生される熱を放散させるために、周囲環境に熱的に結合されたヒートシンクまたはパッドを中間コネクタ２１４に含めることができる。この影響、および中間コネクタ２１４に対する他の構成要素の影響を減少させるために、図１４Ａ～Ｂおよび図１５を参照して述べるように、センサ２０４ａ（例えばサーミスタまたは他の温度センサ）を、それらの構成要素から断熱し、他の構成要素から物理的に比較的離して位置させることができる。

図３Ｂは、例示的な中間コネクタ２１４の別の回路図を示し、中間コネクタ２１４は、呼吸回路の区分化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含み、回路は、第１のモードでは、吸気肢の第１の区分内の加熱器ワイヤＲ１およびＲ２に電力供給し、第２のモードでは、両方の区分内の加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に電力供給するように構成されている。図３Ｂに示されるように、ダイオードＤ１のみを提供することができ、それでも、加熱器ワイヤＲ１およびＲ２を通る、または加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４を通る電力の経路は、図３Ａに関して前述したのと同様に制御することができる。図３Ａの回路に示したダイオードＤ２は省かれている。ただ１つのダイオードＤ１を有する図３Ｂに示される回路により、回路によって発生される熱を減少させ、部品コストを低減し、回路板をより小さくすることができる。図３Ｂに示される回路の残りの部分は、図３Ａの説明と同様の様式で動作する。図３Ｂに示されるようにＤ２を備えない実施形態では、電流のほとんどがＲ１、Ｒ２、およびＤ１を通って流れ、残余電流のみがＲ３およびＲ４を通って流れる。Ｒ３およびＲ４を通る残余電流は無視することができ、したがって加湿システムの性能に影響を及ぼさない。

図３Ａおよび図３Ｂに関して述べたＡＣ操作に加えて、同様の回路を、ＤＣ電源を用いて動作させることもできる。スイッチＳ１およびＳ２は、例えば、時間、電源の出力電流、センサからのフィードバック、または他の制御入力に少なくとも一部基づいて切り換えることができる。また、そのような実施形態では、図３Ａまたは図３Ｂに示される回路を使用して、２つの制御モードで加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４を制御することができ、ここで、第１の制御モードは、Ｒ１およびＲ２のみへの電力の提供に対応し、第２の制御モードは、Ｒ１～Ｒ４への電力の提供に対応する。第１の区分２０２ａ内の加熱器Ｒ１およびＲ２のみに電力を提供する（これは第１の制御モードに対応する）ために、スイッチＳ１はＶＰに接続し、スイッチＳ２はＶＮに接続する。第１の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、およびＤ１を通って流れる。Ｄ２は、図３Ａに示される回路内でＲ３およびＲ４を通って電流が流れないようにする。しかし、図３Ｂに示されるように、Ｄ２は任意選択の構成要素である。第１および第２の区分２０２ａ、２０２ｂ内の加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４に電力を提供する（これは第２の制御モードに対応する）ために、スイッチＳ１はＶＮに接続し、スイッチＳ２はＶＰに接続する。第２の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を通って流れ、Ｄ１は、電流が加熱器Ｒ３およびＲ４を通らずにワイヤを流れて短絡しないようにする。前述したように、図５を参照して本明細書で述べるように、システムに論理を追加するハードウェアまたはソフトウェアによってスイッチングを達成することができる。

吸気肢および呼気肢加熱器の制御
さらに、図１は、吸気肢２０２と呼気肢２１０を有する例示的な呼吸用加湿システム１００を示し、加湿システム１００は、両方の肢での加熱器ワイヤ２０６、２１２を制御するように構成される。幾つかの実施形態では、呼気肢２１０内の呼気加熱器ワイヤ２１２は、加湿ユニット１０８および制御装置１２２の外部の吸気加熱器ワイヤ２０６に電気的に結合させることができ、それにより、呼気加熱器ワイヤ２１２の制御は、他の制御モードに影響を及ぼさずに、かつ追加のスイッチングトランジスタを用いずに実施することができる。同様に、呼気加熱器ワイヤ２１２は、加湿ユニット１０８の内部の吸気加熱器ワイヤ２０６に電気的に結合させることもできる。吸気加熱器ワイヤ２０６への呼気加熱器ワイヤ２１２の接続は、加湿システム１０８内、中間コネクタ２１４上、加湿システム１０８でのセンサカートリッジ内などで行うことができる。したがって、制御装置１２２は、患者端部での追加の電気接続線なしで呼気加熱器ワイヤ２１２を制御することができる。そのような電気接続線の存在は、危険、システムの複雑さ、およびコストを高めることがある。加湿ユニット１０８の内部での呼気加熱器ワイヤ２１２と吸気加熱器ワイヤ２０６との電気的結合の例が、図４Ａ～図４Ｄ、図８Ａ、および図８Ｂに示されている。

図４Ａを参照すると、加湿ユニット１０８は、スイッチまたはリレーＳ３およびＳ４を組み込んで、吸気加熱器ワイヤと呼気加熱器ワイヤの独立制御と従属制御の間で選択を行うことができる。幾つかの実施形態では、スイッチまたはリレーは、例えば加湿ユニット１０８によって識別抵抗器を検出および／または測定することによって、適切な識別を有する管（例えば吸気肢または呼気肢）が加湿ユニット１０８に接続されるときに作動される。例えば、スイッチが作動されていない（例えば両方のスイッチＳ３、Ｓ４が開いている）とき、吸気肢内の加熱器ワイヤおよび／または呼気肢内の加熱器ワイヤは、個別におよび／または独立して制御することができる。

適切な管が接続されるとき、または管が適切であるとシステムが判断するとき、吸気肢と呼気肢を同時に制御するためにスイッチＳ３およびＳ４を閉じることができる。加湿ユニット１０８は、吸気電源ＩＮＳＰおよび呼気電源ＥＸＰを含むことができ、ここで、システムは、図３Ａおよび図３Ｂを参照して本明細書で述べる各電源の切換えを実施することができる。例えば、図３Ａを参照すると、吸気電源は、加熱器Ｒ１～Ｒ４に正および負サイクルを選択的に送るように構成されたスイッチＳ１およびＳ２を有することができる。同様に、図４Ａを参照すると、呼気電源ＥＸＰは、加熱器Ｒ５およびＲ６を有する呼気肢に電力を選択的に送るように構成されたスイッチを含むことができる。幾つかの実施形態では、スイッチＳ３およびＳ４が閉じられるとき、呼気電源ＥＸＰ内の両方のスイッチを開くことができ、それにより、吸気電源ＩＮＳＰによって吸気加熱器ワイヤおよび呼気加熱器ワイヤに電力が提供される。幾つかの実施形態では、加湿ユニット１０８は、呼気電源ＥＸＰを含まない。そのような実施形態では、吸気電源ＩＮＳＰを使用して、スイッチＳ３およびＳ４が開いているときには吸気加熱器ワイヤに電力を提供し、スイッチＳ３およびＳ４が閉じているときには吸気加熱器ワイヤと呼気加熱器ワイヤの両方に電力を提供する。したがって、吸気肢加熱器ワイヤ２０６は、前述したのと同様に制御することができるが、ここでは、システムは、スイッチＳ３、Ｓ４を使用して、統一された電気回路および／または制御システムを用いて、呼気加熱器ワイヤ２１２と吸気加熱器ワイヤ２０６への電力を同時に制御することができる。例えば、加湿ユニット１０８は、吸気肢２０２に対して２つのモード（例えば、加湿ユニット１０８が加熱器Ｒ１およびＲ２に電力を提供する第１のモードと、加熱器Ｒ１～Ｒ４に電力を提供する第２のモード）で動作し、それと同時に、呼気肢内の加熱器Ｒ５およびＲ６への電力を選択的に制御することができ、したがって、加湿ユニット１０８は、第１のモードで、第２のモードで、または両方のモードで動作しながら、加熱器Ｒ５およびＲ６に電力を提供することも、加熱器Ｒ５およびＲ６に電力を提供しないことも可能である。前述したように、吸気肢２０２と呼気肢２１０の接続は、加湿ユニット１０８の内部または外部で行うことができる。一実施形態では、接続は、センサカートリッジ内、中間コネクタ２１４、または別の位置で行われる。

幾つかの実施形態では、呼気加熱器ワイヤ２１２を制御装置１２２に接続するように構成された呼気回路を、図１に示される中間コネクタ２１４に実装することができる。呼気回路は、幾つかの方法の１つまたは複数で接続することができる。例えば、呼気回路は、第１の区分２０２ａ内の加熱器ワイヤ２０６ａと平行に、または第２の区分２０２ｂ内の加熱器ワイヤ２０６ｂと平行に接続することができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、中間コネクタ２１４で呼気回路を利用可能にする内部フライまたはフライングリードを含むことができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４を、追加された第３のチャネルに接続させることができ、それにより、吸気回路と呼気回路との間のフライングリードをなくす。そのような実施形態に対処するために、加熱器ワイヤドライバ制御回路を制御装置１２２に追加することができる。

図４Ｂは、スイッチまたはリレーＳ１～Ｓ６とダイオードＤ１との組合せによって、吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４と呼気加熱器ワイヤＲ５およびＲ６との両方に電力を提供するために電源４０５を組み込む加湿システムの例示的実施形態を示す。例示的実施形態では、加湿システムは、（例えば第１の動作モードで）吸気肢の第１の区分内の吸気加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２のみが電力を受け取っているとき、または（例えば第２の動作モードで）両方の区分内の吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４が電力を受け取っているときに、呼気加熱器ワイヤに電力を提供するように構成される。電源４０５は、例えば正弦波、鋸波、方形波、または他の形態での交流を提供する電源を含む任意の適切な電源でよい。幾つかの実施形態では、電源４０５は、少なくとも約２２ＶＡＣ、少なくとも約５ＶＡＣまたは約３０ＶＡＣ以下、少なくとも約１０ＶＡＣまたは約２５ＶＡＣ以下、少なくとも約１２ＶＡＣまたは約２２ＶＡＣ以下の電圧で交流信号を提供する変圧器でよい。

図４Ｂを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が負サイクルで電力を提供している間に、第１の動作モードで呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ３、Ｓ４を開く。電流は、電源４０５の負端子からスイッチＳ２を通って流れ、吸気肢と呼気肢の両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢では、電流は、吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでＤ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでスイッチＳ１を通って電源４０５の正端子に戻る。呼気肢では、電流は、スイッチＳ６を通って呼気加熱器ワイヤＲ５に流れ、次いで呼気加熱器ワイヤＲ６に流れ、次いでスイッチＳ５およびＳ１を通って電源４０５の正端子に戻る。

同様に、図４Ｂを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が正サイクルで電力を提供している間に、第１の動作モードで呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ１、Ｓ２を開く。電流は、電源４０５の正端子からスイッチＳ３を通って流れ、吸気肢と呼気肢の両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢では、電流は、スイッチＳ６を通って吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでダイオードＤ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでスイッチＳ５およびＳ４を通って電源４０５の負端子に戻る。呼気肢では、電流は、呼気加熱器ワイヤＲ５に流れ、次いで呼気加熱器ワイヤＲ６に流れ、次いでスイッチＳ４を通って電源４０５の負端子に戻る。

図４Ｂを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が正サイクルで電力を提供している間に、第２の動作モードで呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ３、Ｓ４を開く。電流は、電源４０５の正端子からスイッチＳ１を通って流れ、吸気肢と呼気肢の両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢では、電流は、吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでダイオードＤ１を通らずに吸気加熱器ワイヤＲ３に流れ、次いで吸気加熱器ワイヤＲ４に流れ、次いで吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでスイッチＳ２を通って電源４０５の負端子に戻る。呼気肢では、電流は、スイッチＳ５を通って呼気加熱器ワイヤＲ６に流れ、次いで呼気加熱器ワイヤＲ５に流れ、次いでスイッチＳ６およびＳ２を通って電源４０５の負端子に戻る。

同様に、図４Ｂを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が負サイクルで電力を提供している間に、第２の動作モードで呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ１、Ｓ２を開く。電流は、電源４０５の負端子からスイッチＳ４を通って流れ、吸気肢と呼気肢の両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢では、電流は、スイッチＳ５を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでダイオードＤ１を通らずに吸気加熱器ワイヤＲ３に流れ、次いで吸気加熱器ワイヤＲ４に流れ、次いで吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでスイッチＳ６およびＳ３を通って電源４０５の正端子に戻る。呼気肢では、電流は、呼気加熱器ワイヤＲ６に流れ、次いで呼気加熱器ワイヤＲ５に流れ、次いでスイッチＳ３を通って電源４０５の正端子に戻る。

図４Ｃは、スイッチまたはリレーＳ１～Ｓ６とダイオードＤ１、Ｄ２との組合せによって、吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４と呼気加熱器ワイヤＲ５およびＲ６との両方に電力を提供するために電源４０５を組み込む加湿システムの例示的実施形態を示す。例示的実施形態では、加湿システムは、（例えば第１の動作モードで）吸気肢の第１の区分内の吸気加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２のみが電力を受け取っているとき、呼気加熱器ワイヤに電力を提供するように構成される。

図４Ｃを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が負サイクルで電力を提供している間に、第１の動作モードで呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ３、Ｓ４を開く。電流は、電源４０５の負端子からスイッチＳ２を通って流れ、吸気肢と呼気肢の両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢では、電流は、吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでＤ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでスイッチＳ１を通って電源４０５の正端子に戻る。呼気肢では、電流は、スイッチＳ６およびダイオードＤ２を通って呼気加熱器ワイヤＲ５に流れ、次いで呼気加熱器ワイヤＲ６に流れ、次いでスイッチＳ５およびＳ１を通って電源４０５の正端子に戻る。

同様に、図４Ｃを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が正サイクルで電力を提供している間に、第１の動作モードで呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ１、Ｓ２を開く。電流は、電源４０５の正端子からスイッチＳ３を通って流れ、吸気肢と呼気肢の両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢では、電流は、スイッチＳ６を通って吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでダイオードＤ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでスイッチＳ５およびＳ４を通って電源４０５の負端子に戻る。呼気肢では、電流は、ダイオードＤ２を通って呼気加熱器ワイヤＲ５に流れ、次いで呼気加熱器ワイヤＲ６に流れ、次いでスイッチＳ４を通って電源４０５の負端子に戻る。

図４Ｃを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が正サイクルで電力を提供している間に、第２の動作モードで吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４のみに電力を提供する（呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６には電力を提供しない）ように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ３、Ｓ４を開く。電流は、電源４０５の正端子からスイッチＳ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでダイオードＤ１を通らずに吸気加熱器ワイヤＲ３、吸気加熱器ワイヤＲ４、吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、スイッチＳ２を通って電源４０５の負端子に戻る。電流は、ダイオードＤ２により、呼気加熱器ワイヤを通っては流れない。ダイオードＤ２は、正サイクルでは、上述したように構成されたスイッチと共に、その回路を通る電流の流れを遮断する。

図４Ｃを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が負サイクルで電力を提供している間に、第２の動作モードで吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４のみに電力を提供する（呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６には電力を提供しない）ように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ１、Ｓ２を開く。電流は、電源４０５の正端子からスイッチＳ４およびＳ５を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでダイオードＤ１を通らずに吸気加熱器ワイヤＲ３、吸気加熱器ワイヤＲ４、吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、スイッチＳ６およびＳ３を通って電源４０５の負端子に戻る。電流は、ダイオードＤ２により、呼気加熱器ワイヤを通っては流れない。ダイオードＤ２は、負サイクルでは、上述したように構成されたスイッチと共に、その回路を通る電流の流れを遮断する。

図４Ｄは、電源４０５を組み込む加湿システムの例示的実施形態を示し、スイッチまたはリレーＳ１～Ｓ６とダイオードＤ１との組合せによって、吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４と呼気加熱器ワイヤＲ５およびＲ６との両方に電力を提供し、呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６は、吸気肢の第１の区分内の加熱器ワイヤの患者端部で吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４に電気的に結合され、これは、本明細書で述べる中間コネクタの任意のものなど中間コネクタを生じることができる。図４Ｄを参照して述べるように、呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６は、吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４に中間コネクタで結合されるが、吸気肢と呼気肢の加熱器ワイヤを結合するために、第１の区分内の吸気加熱器ワイヤの後の任意の適切な位置を使用することができる。例示的実施形態では、加湿システムは、吸気肢の両方の区分内の吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４が電力を受け取っているときにのみ（例えば第２の動作モードでのみ）、呼気加熱器ワイヤに電力を提供するように構成される。

図４Ｄを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が正サイクルで電力を提供している間に、第２の動作モードで吸気加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４および呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ３、Ｓ４を開く。電流は、電源４０５の正端子からスイッチＳ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでダイオードＤ１を通らずに、吸気肢の第２の区分と呼気肢との両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢の第２の区分では、電流は、吸気加熱器ワイヤＲ３に流れ、次いで吸気加熱器ワイヤＲ４に流れ、中間コネクタに戻る。呼気肢では、電流は、Ｒ５に流れ、次いでＲ６に流れ、中間コネクタに戻る。電流は、次いで吸気加熱器ワイヤＲ２を通って流れ、次いでスイッチＳ２を通って電源４０５の負端子に戻る。

同様に、図４Ｄを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が負サイクルで電力を提供している間に、第２の動作モードで呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６に電力を提供するように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ１、Ｓ２を開く。電流は、電源４０５の負端子からスイッチＳ４およびＳ５を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでダイオードＤ１を通らずに、吸気肢の第２の区分と呼気肢との両方の加熱器ワイヤに電力を提供するように分岐する。吸気肢の第２の区分では、電流は、吸気加熱器ワイヤＲ３に流れ、次いで吸気加熱器ワイヤＲ４に流れ、中間コネクタに戻る。呼気肢では、電流は、Ｒ５に流れ、次いでＲ６に流れ、中間コネクタに戻る。電流は、次いで吸気加熱器ワイヤＲ２を通って流れ、次いでスイッチＳ６およびＳ３を通って電源４０５の正端子に戻る。

図４Ｄを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が負サイクルで電力を提供している間に、第１の動作モードで吸気肢の第１の区分内の吸気加熱器ワイヤＲ１およびＲ２のみに電力を提供する（呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６には電力を提供しない）ように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ３、Ｓ４を開く。電流は、電源４０５の負端子からスイッチＳ２を通って吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでダイオードＤ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、次いでスイッチＳ１を通って電源４０５の正端子に戻る。

同様に、図４Ｄを引き続き参照すると、加湿システムは、電源４０５が正サイクルで電力を提供している間に、第１の動作モードで吸気肢の第１の区分内の吸気加熱器ワイヤＲ１およびＲ２のみに電力を提供する（呼気加熱器ワイヤＲ５、Ｒ６には電力を提供しない）ように構成することができる。それを行うために、スイッチＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を閉じ、スイッチＳ１、Ｓ２を開く。電流は、電源４０５の正端子からスイッチＳ３およびＳ６を通って吸気加熱器ワイヤＲ２に流れ、次いでダイオードＤ１を通って吸気加熱器ワイヤＲ１に流れ、スイッチＳ５およびＳ４を通って電源４０５の負端子に戻る。

吸気加熱器、区分化された吸気加熱器、および／または呼気加熱器を制御するための他の回路設計および構成も可能である。様々な加熱器への電力の制御は、図１を参照して述べた制御装置１２２などの、制御装置または制御モジュールによって制御することができる。制御モジュールは、１つまたは複数の加熱器への電力を選択的に制御するためにスイッチの開閉を調整するように構成することができる。例えば、スイッチは、加熱器に送給される電力の量を制御するために開閉することができる。特定の実施形態では、電源は交流電流を提供し、スイッチは、例えば、パルス幅変調技術を使用して１つまたは複数の加熱器への電力量を変調するように制御することができる。別の例として、制御モジュールは、どちらの加熱器または加熱器区分に電力が送給されるかを制御するようにスイッチの動作を調整することができる。幾つかの実施形態では、加熱される各区域または加熱器ワイヤは、専用電源を含むことができる。このことによって、加熱器ワイヤ回路の電流を調整するように構成されたダイオードを省くことが可能となることがある。幾つかの実施形態では、制御アルゴリズムは、第１の加熱器区分の固定デューティサイクルを直接制御するために流れ情報を使用することができる。幾つかの実施形態では、制御アルゴリズムは、第１の加熱器区分の固定デューティサイクルを調整値に直接制御するために周囲温度読取値または測定値を使用することができる。

幾つかの実施形態では、中間点の、すなわち患者端部とチャンバ端部との間の、温度測定値は、制御モジュールによって使用されることがある。例えば、制御モジュールは、目標中間点温度を維持する目的で第１の加熱器区分のデューティサイクルを適用するためにそのような中間点温度測定値を利用することができる。第１の加熱器区分のデューティサイクルは、チャンバ出力温度に関連するチャンバ出力露点（湿度）に対して目標温度差を維持するように適合させることができる。第１の加熱器区分のデューティサイクルは、患者端部測定温度に対して目標温度差を連続的に維持するように適合させることができる。デューティサイクルが調整された期間にわたって１００％のままであり、かつ流れがゼロではないと判定されている一方で患者端部温度が調整値によって目標設定点未満である場合には、チャンバ出力温度は、有利には、（患者端部温度によって定められた）組み合わされた第１および第２の加熱器区分のデューティサイクルに少なくとも一部基づく計算された目標レベルまで低下させてもよい。

幾つかの実施形態では、温度フィードバック制御のためのシステム内の少なくとも単一の測定点を実現することができ、測定点は、システム出口に位置決めすることができる。そのような構成は、目標ガス条件を達成するのに十分であることがある。特定の実施形態では、二重区域システムは、各区域の伝熱特性の事前知識が既知の環境動作条件に対して確立されている場合には温度センサを備えないことがある。そのようなシステムでは、個々の電力レベルは、目標ガス出力条件が、システムを通る質量流量の正確な測定と、ガス送給システムに入るガス条件の知識とから得られ得るように、区域毎に確立されることがある。

図２１Ａは、２つの加熱器Ｈ１、Ｈ２（例えば、吸気加熱器、呼気加熱器、区分化された加熱器など）を独立に制御するように構成された例示的な回路図２０００ａを示す。本明細書で使用する際、独立制御とは、他方の加熱器に電力が送給されるかどうかを２つの加熱器の一方の加熱器への電力の送給が決定しないことを意味する。例えば、加熱器Ｈ１のみに電力を送給するために、スイッチＳ１およびＳ３を閉じることができ、スイッチＳ２およびＳ４を開くことができ、加熱器Ｈ２のみに電力を送給するために、スイッチＳ１およびＳ３を開くことができ、スイッチＳ２およびＳ４を閉じることができ、または両方の加熱器Ｈ１、Ｈ２に電力を送給するために、スイッチＳ１～Ｓ４を閉じることができる。

回路２０００ａは、電力を提供するように構成された電源２００２を含むことができる。電源２００２は、交流電源でも直流電源でもよい。電源２００２は、電圧源でも電流源でもよい。回路２０００ａは、回路２０００ａの構成要素への電力の送給を制御するように構成されたメインリレー２００４を含むことができる。メインリレー２００４は、システムによって故障状態が検出されたときに、またはシステムが呼吸回路の加熱器および／または他の電気構成要素への電力を遮断することを決めたときに開く（例えば、電流が流れることを可能にしない状態にする）ことができる。

幾つかの実施形態では、システムは、低電力回路と高電力回路との起こり得る短絡（例えば、加熱器とセンサワイヤの短絡）が生じたときにこれを検出するように構成することができる。高電力回路および低電力回路が共通電源から電力を受け取るおよび／または共通回路から電力を受け取るときに短絡が生じることがある。特定の実施形態では、高電力回路および低電力回路は、（例えば、ＡＣ電源からの）電力を整流する変圧器から電力を受け取り、（例えば、分圧器を使用して）高電力回路に対する出力電圧を低下（または増加）させ、かつ（例えば、分圧器を使用して）低電力回路に対する出力電圧を低下させる。例えば、高電力回路は約２２Ｖを提供するように構成することができ、低電力回路は約３．３Ｖを提供するように構成することができる。他の電圧も可能である。例えば、高電力回路は、少なくとも約５０Ｖ、少なくとも約３０Ｖおよび／または約５０Ｖ未満、少なくとも約２０Ｖおよび／または約３０Ｖ未満、あるいは少なくとも約１０Ｖおよび／または約２５Ｖ未満の電圧を提供することができる。別の例として、低電力回路は、少なくとも約５Ｖ、少なくとも約３Ｖおよび／または約５Ｖ未満、少なくとも約２Ｖおよび／または約３．５Ｖ未満、あるいは少なくとも約１．５Ｖおよび／または約２Ｖ未満の電圧を提供することができる。低電力回路の実電圧は、低電力回路に結合された１つまたは複数の温度センサによって測定された温度に依存することができる。例えば、約３．３Ｖを提供する低電力回路では、約５０℃の温度を測定するサーミスタは約０Ｖの電圧を出力することができ、約２０℃の温度を測定するサーミスタは約１．２Ｖの電圧を出力することができる。

システムは、低電力回路に電圧を提供するように構成された変圧器出力に電気的に結合された一連の分圧器の出力を基準とする第１の比較器を含むことができる。第１の比較器は、電圧が予測電圧（例えば、比較器が検出するように構成される電圧）を超えたときに範囲外信号を提供することができる。例えば、予測範囲が０～１．２Ｖまたは１．５Ｖである場合に、比較器は、電圧が１．２Ｖまたは１．５Ｖを超えたときに起こり得る短絡を示す信号を提供するように構成することができる。システムは、電圧が負であるときに起こり得る短絡を示す信号を提供するように構成された、接地を基準とする第２の比較器を含むことができる。システムは、予測範囲外の電圧を検出すると直ちに（例えば、リアルタイムでまたはほぼリアルタイムで）潜在的な短絡を示す信号を提供するように構成することができる。幾つかの実施形態では、システムは、短絡信号を無視し、警告を発動させ、ならびに／あるいは高電力回路および／または低電力回路への電力をオフにするまたは減少させるように構成された論理を含むことができる。システムが範囲外信号を受信した場合に、システムは、電気構成要素（例えば、加熱器ワイヤ、センサなど）への電力を遮断するためにメインリレー２００４を開くことができる。低電力回路における電圧を予測範囲外に増加させ得る、高電力回路から低電力回路への電圧の漏れがある場合に、短絡が生じることがある。同様に、高電力回路に供給される負のバイアス電圧が低電力回路に漏れた場合には、低電力回路における電圧が負になることがある。

回路２０００ａは、加熱器Ｈ１、Ｈ２への電力を制御するためのスイッチＳ１～Ｓ４を含むことができる。本明細書で使用する際、「スイッチ」という用語は、電気スイッチならびに／または電流の流れを制御するように構成された電気構成要素および／もしくは電気機械構成要素の他の任意の組み合わせを示すために使用することができる。例えば、スイッチは、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、トランジスタ、またはこれらの組み合わせなどを含むことができる。加熱器Ｈ１、Ｈ２は、本明細書で述べる加熱器の任意のものでよい。

回路２０００ａは、スイッチＳ１～Ｓ４を制御するように構成された制御モジュール２００６を含むことができる。制御モジュール２００６は、受信側スイッチの所望の状態を示すために信号をスイッチに提供するように構成することができる。例えば、制御モジュールは、スイッチＳ１およびＳ３またはスイッチＳ２およびＳ４が閉じるように制御するためにスイッチＳ１およびＳ３またはスイッチＳ２およびＳ４に信号（例えば、閾値電圧を越える電圧）を送信することができる。制御モジュール２００６は、１つの信号を使用してスイッチＳ１およびＳ３を制御するようにかつ別の信号を使用してスイッチＳ２およびＳ４を制御するように構成することができる。このようにすると、スイッチ対（例えば、スイッチＳ１、Ｓ３および／またはスイッチＳ２、Ｓ４）は、それらの動作を同期させる（例えば、同時またはほぼ同時に開閉する）ことができる。回路２０００ａは、スイッチ対Ｓ１、Ｓ３およびスイッチ対Ｓ２、Ｓ４の開閉を独立に制御することによって加熱器Ｈ１、Ｈ２を独立に制御するように構成される。

図２１Ｂは、加熱器Ｈ１、Ｈ２のゲート制御を行うように構成された例示的な回路図２０００ｂを示す。回路２０００ｂは、スイッチＳ２およびＳ４によって制御されるラインへの電力の流れがそれぞれスイッチＳ１およびＳ３によって制御されることを除き回路２０００ａと同様である。このようにすると、制御モジュール２００６は、加熱器Ｈ１、Ｈ２のゲート制御を行うことができる。本明細書で使用する際、ゲート制御は、加熱器Ｈ１への電力の流れがスイッチＳ１およびＳ３によって制御され、これに対して、加熱器Ｈ２への電力の流れがスイッチＳ１およびＳ３によって第１のレベルにかつスイッチＳ２およびＳ４によって第２のレベルに制御されることを意味することができる。例えば、電力は、スイッチＳ２およびＳ４の状態に応じてスイッチＳ１およびＳ３が閉じられたときに、加熱器Ｈ２に流れることがある。しかし、スイッチＳ１およびＳ３が開いている場合には、加熱器Ｈ２に電力が流れないので、スイッチＳ２およびＳ４の状態は関係しない。このようにすると、ハードウェアは、加熱器Ｈ１、Ｈ２の動作を制御することができる。このことは、制御モジュール２００６がスイッチＳ１およびＳ３を使用して加熱器Ｈ２への電力を制御できる（例えば、加熱器Ｈ２に対する電力のゲートを提供する）ので、加熱器Ｈ２のゲート制御をもたらす。このことは、加熱器のソフトウェア制御に加えて追加の制御機構を提供するために加熱器Ｈ１、Ｈ２のハードウェア制御が望ましい場合に有益であり得る。例えば、加湿装置における制御ソフトウェアは、加熱器Ｈ２の電源がオンにされることを要求することがあるが、その要求は、ハードウェア構成によって無効にすることができる。

図２１Ｃは、加熱器Ｈ１、Ｈ２の独立制御とゲート制御とを切り換えるように構成された例示的な回路図２０００ｃを示す。制御モジュール２００６は、選択的に回路２０００ｃを、図２１Ａを参照して本明細書で述べる回路２０００ａと同様の、独立制御構成に、または図２１Ｂを参照して本明細書で述べる回路２０００ｂと同様の、ゲート制御構成にするために、スイッチＳ５、Ｓ６を制御することができる。回路２００ｃは、制御モジュール２００６に対して所望の、適切な、および／または好適な構成を選択するために両方の回路２０００ａ、２０００ｂの利点を提供する。

図２２Ａは、２つの加熱器（例えば、吸気加熱器および呼気加熱器）または区分化された加熱器（例えば、区分化された吸気管路内の加熱器）の制御を可能にするように構成された論理モジュール２００８およびモードリレー２０１０を含む例示的な回路図２１００ａを示す。回路図２１００ａは、図２１Ａ～図２１Ｃを参照して本明細書で述べる回路図２０００ａ、２０００ｂ、および２０００ｃと同様の、電源２００２、メインリレー２００４、および制御モジュール２００６を含む。スイッチＳ１～Ｓ４は、回路図２０００ａと同様に構成される。しかし、論理モジュール２００８は、スイッチＳ１～Ｓ４を制御するための制御モジュール２００６とのインターフェースをとる。さらに、モードリレー２０１０は、異なる加熱器構成に対して動的構成を提供する。

論理モジュール２００８は、制御モジュール２００６から制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を受信し、制御モジュール２００６からのモード信号ＭＯＤＥに少なくとも一部基づいてこれらの制御信号ＳＷ１、ＳＷ２を処理する。モード信号ＭＯＤＥは、回路２１００ａに対する意図した、選択された、または所望のモードを示すことができる。例えば、モード信号ＭＯＤＥは、回路２１００ａの動作が加熱器の独立制御に対するものであるかまたは区分化された加熱器に対するものであるかを論理モジュール２００８に示すために使用することができる。制御信号ＳＷ１、ＳＷ２およびモード信号ＭＯＤＥに基づいて、論理モジュール２００８は、スイッチＳ１、Ｓ３およびＳ２、Ｓ４の対をそれぞれ制御するためにスイッチ信号ＨＷ１およびＨＷ２を出力する。

特定の実装形態では、モード信号ＭＯＤＥは、加熱器独立制御モードを論理モジュール２００８に示すために使用することができる。この場合、論理モジュール２００８は、制御信号ＳＷ１、ＳＷ２をほとんどまたは全く修正せずに出力スイッチ信号ＨＷ１、ＨＷ２に渡すように構成することができる。このようにすると、制御モジュール２００６は、２つの加熱器を独立に制御することができる。幾つかの実施形態では、モードリレー２０１０は、モード信号ＭＯＤＥによって提供された指示と同様の動作モードの指示を受信する。受信した指示に応答して、モードリレー２０１０は、ライン１～４（スイッチＳ１～Ｓ４によって制御されるラインに対応する）に対して電気接続を提供することができる。例えば、図２２Ｂに示されるように、モードリレー２０１０は、図２１Ａを参照して本明細書で述べる回路２０００ａの動作と同様の、加熱器Ｈ１、Ｈ２の独立制御を可能にするためにライン１～４に対する電気的な通過をもたらすことができる。

特定の実装形態では、モード信号ＭＯＤＥは、区分化された加熱器制御モードを論理モジュール２００８に示すために使用することができる。この場合、論理モジュール２００８は、整流された電気信号を区分化された加熱器に提供するためにスイッチ制御信号ＨＷ１、ＨＷ２を出力して制御スイッチＳ１～Ｓ４を選択的に制御するように構成することができる。このようにすると、制御モジュール２００６は、本明細書の他の箇所で述べるように、区分化された加熱器を制御することができる。幾つかの実施形態では、モードリレー２０１０は、モード信号ＭＯＤＥによって提供された指示と同様の動作モードの指示を受信する。受信した指示に応答して、モードリレー２０１０は、ライン１～４（スイッチＳ１～Ｓ４によって制御されるラインに対応する）に対して電気接続を提供することができる。例えば、図２２Ｃに示されるように、モードリレー２０１０は、本明細書で述べる区分された加熱器を制御するように構成された他の回路の動作と同様の、加熱器区分Ｈ１およびＨ２を備える区分化された加熱器の制御を可能にするために、ライン１および４を電気的に結合しかつライン２および３を電気的に結合することができる。このモードでは、モードリレー２０１０は、スイッチＳ１～Ｓ４の構成および電圧／電流の極性に少なくとも一部基づいて、加熱器区分Ｈ１または加熱器区分Ｈ１およびＨ２の両方をオンにする能力を提供する。

例えば、区分化された加熱器モードでは、制御モジュール２００６は、両方の加熱器区分Ｈ１、Ｈ２に電力を提供する要望または要求を示すために制御信号ＳＷ１を使用することができる。制御信号ＳＷ１に応答して、論理モジュール２００８は、電源２００２からの正極性信号受信時に閉じるようにスイッチＳ１およびＳ３を制御するスイッチ制御信号ＨＷ１を、ならびに電源２００２からの負極性信号受信時に閉じるようにスイッチＳ２およびＳ４を制御するスイッチ制御信号ＨＷ２を提供することができる。同様に、制御モジュール２００６は、加熱器区分Ｈ１のみに電力を提供する要望または要求を示すために制御信号ＳＷ２を使用することができる。制御信号ＳＷ２に応答して、論理モジュール２００８は、電源２００２からの正極性信号受信時に閉じるようにスイッチＳ２およびＳ４を制御するスイッチ制御信号ＨＷ２を、ならびに電源２００２からの負極性信号受信時に閉じるようにスイッチＳ１およびＳ３を制御するスイッチ制御信号ＨＷ１を提供することができる。このようにすると、論理モジュール２００８は、区分化された加熱器Ｈ１、Ｈ２への電圧／電流の整流を可能にする。

論理モジュール２００８は、区分化された加熱器制御で動作するときに実施され得る安全ラッチを可能にする。論理モジュール２００８は、両方の制御信号ＳＷ１、ＳＷ２がそれらの要求されたモードで動作する要求を示す場合にスイッチＳ１～Ｓ４を開くように制御するために両方のスイッチ制御信号ＨＷ１、ＨＷ２を設定するように構成することができる。論理モジュールは、区分化された加熱器に電力を提供することに関連する誤動作を低減または防止するために使用することができる。例えば、電源２００２は、交流電圧を、すなわち、交互に正および負のバイアス電圧を提供するために使用することができる。これらの電流および／またはバイアス電圧は、スイッチＳ１～Ｓ４によって制御することができる。全てのスイッチＳ１～Ｓ４を閉じることによって、両方向の電流または正および負のバイアス電圧の両方が加熱器回路２１００ａに同時に提供され、このことによって、システムが損傷を受けることがある。論理モジュール２００８は、制御モジュール２００６が（例えば、ソフトウェアまたはハードウェアの誤作動により）両立しない加熱器駆動部を作動させたときに（例えば、スイッチＳ１、Ｓ３およびＳ２、Ｓ４の両方の対を作動させたまたは閉じたときに）メインリレー２００４を開くラッチを含むことができる。

図２３は、２つの加熱器の独立制御（例えば、図２１Ａを参照して本明細書で述べる回路図２０００ａ）とゲート制御（例えば、図２１Ｂを参照して本明細書で述べる回路図２０００ｂ）とを切り換えるようにかつ図２２Ａに示される例示的な回路図２１００ａに関して説明した機能性を提供するように構成された例示的な回路図２１００ｂを示す。回路図２１００ｂは、図２２Ａを参照して本明細書で述べる、回路図２１００ａによって提供される機能性と共に、図２１Ｃを参照して本明細書で述べる、回路図２０００ｃの切り換え機能性を提供する。この機能性を可能にするために、制御モジュール２００６は、スイッチ制御信号ＨＷ３を提供してスイッチＳ５およびＳ６を動作させるために論理モジュール２００８が使用できる追加の制御信号ＳＷ３を提供することができる。スイッチＳ５およびＳ６は、加熱器独立制御モードで動作するときにかつ区分化された加熱器制御モードで動作するときにスイッチＳ１およびＳ２が並列になりかつスイッチＳ３およびＳ４が並列になるように構成することができる。スイッチＳ５およびＳ６は、加熱器ゲート制御モードで動作するときにスイッチＳ１およびＳ２が直列になりかつスイッチＳ３およびＳ４が直列になるように構成することができる。論理モジュール２００８は、モード信号ＭＯＤＥに少なくとも一部基づいて制御信号ＳＷ３が適切であることを確かめるために追加の確認を行うことができ、ここで、モード信号は、加熱器独立制御モード、加熱器ゲート制御モード、または区分化された加熱器制御モードで動作する選択、要求、または要望の指示を提供するように構成することができる。

図２４Ａは、２つの加熱器Ｈ１、Ｈ２を並列に制御するように構成された例示的な回路図２２００を示す。回路２２００は、加熱器モジュール２０１２ａに結合するように構成することができ、加熱器モジュール２０１２ａは加熱器Ｈ１、Ｈ２を含む。回路２２００は、加熱器モジュール２０１２ａに対して電気接続を提供するように構成することができ、電気接続は、図２２Ｃを参照して本明細書で述べるように構成される場合には、モードリレー２０１０によって提供されるものと同様である。さもなければ、回路２２００は、図２２Ａを参照して本明細書で述べる、回路２１００ａに構成することができる。

図２４Ａを参照すると、回路２２００は、加熱器モジュール２０１２ａ内の加熱器Ｈ１、Ｈ２に並列に電力を供給するように構成することができる。幾つかの実施形態では、加熱器モジュール２０１２ａは、加熱器モジュール２０１２ａ内の加熱器の１つまたは複数へと電流の流れを誘導するかまたは加熱器の１つまたは複数への電流の流れを制限するための１つまたは複数のダイオードを含むことができる。例えば、図２４Ｂは、加熱器Ｈ１、Ｈ２が両方とも電流の流れを制御するためのダイオードを含む、加熱器モジュール２０１２ａの例示的な構成を示す。ダイオードＤ１、Ｄ２は、追加の制御能力を提供するために電力が関連の加熱器Ｈ１、Ｈ２をいつ流れるかを制御するために使用することができる。

図２４Ｂはまた、ダイオードＤ１、Ｄ２を含むように構成された加熱器モジュール２０１２ａを備える回路２２００の機能性を実証する簡略化された回路図を示す。スイッチＳ１およびＳ３が閉じられた（ならびにスイッチＳ２およびＳ４が開いている）ときに、電源２００２によって提供される正電流は加熱器Ｈ１を流れるが加熱器Ｈ２には流れず、電源２００２によって提供される負電流は加熱器Ｈ２を流れるが加熱器Ｈ１には流れない。同様に、スイッチＳ２およびＳ４が閉じられた（ならびにスイッチＳ１およびＳ３が開いている）ときに、電源２００２によって提供される正電流は加熱器Ｈ２を流れるが加熱器Ｈ１には流れず、電源２００２によって提供される負電流は加熱器Ｈ１を流れるが加熱器Ｈ２には流れない。このようにすると、制御モジュールは、加熱器Ｈ１、Ｈ２を選択的に通電させるように電源２００２によって提供される電圧または電流の極性によってスイッチ対Ｓ１、Ｓ３およびＳ２、Ｓ４の開閉を調整することができる。幾つかの実装形態では、ダイオードＤ１、Ｄ２は、上述したものと反対の加熱器Ｈ１、Ｈ２を電流が流れるように異なるバイアスを有するように構成することができる。特定の実装形態では、電流が加熱器Ｈ１、Ｈ２の一方では制限されるが他方では制限されないように、ダイオードＤ１またはＤ２のいずれか１つを取り外すことができる。

図２４Ｃは、加熱器モジュール２０１２ｂを使用することによって区分化された加熱器を制御するように構成された例示的な回路図２２００を示す。この構成では、加熱器モジュール２０１２ｂを備える回路２２００は、図２２Ｃを参照して本明細書で述べるように、加熱器区分Ｈ１およびＨ２を備える区分化された加熱器の制御を可能にするために回路２１００ａ内のモードリレー２０１０がライン１および４を電気的に結合しかつライン２および３を電気的に結合するように構成される場合には、回路２１００ａと同じ様式で動作する。図２４Ｄは、加熱器モジュール２０１２ｂの例示的な構成と、スイッチが様々な構成にあるときの回路の機能性を実証するための回路２２００の簡略化された回路図とを示す。本明細書の他の箇所で述べるように、加熱器区分Ｈ１、Ｈ２の両方には、電源２００２によって正電流が提供されかつスイッチＳ１、Ｓ３が閉じているときに、または電源２００２によって負電流が提供されかつスイッチＳ２、Ｓ４が閉じているときに、電力を供給することができる。加熱器区分Ｈ１には、電源２００２によって負電流が提供されかつスイッチＳ１、Ｓ３が閉じているときに、または電源２００２によって正電流が提供されかつスイッチＳ２、Ｓ４が閉じているときに、電力を供給することができる。

回路図２２００は、有利には、単一の回路設計が異なる加熱器構成を動作させることを可能にするために異なる加熱器モジュールとの接続性を可能にすることができる。このことによって、制御システム設計、ソフトウェア設計を簡略化し、異なる呼吸装置用の構成要素の相互運用性を高めることもできる。

図２５Ａ～図２５Ｃは、Ａ／Ｃ電源２５０２からの電流の方向を迅速かつ細かく制御するためにバックツーバックＭＯＳＦＥＴを使用する能動整流回路を使用することによって区分化された加熱器を制御するための例示的な回路図２５００を示す。区分化された加熱器を例示的な回路２５００がどのように制御するかの説明を容易にするために、図２５Ｂおよび図２５Ｃは、以下に述べるように、特定の制御モードおよび開閉スイッチの特定の構成に関する回路内の結果として生じる電流の流れを理解し易くするためにダイオードとしてのスイッチＳ１～Ｓ４を示す。しかし、スイッチＳ１～Ｓ４が、図２５Ａに示されるように、ＭＯＳＦＥＴなどの、電気スイッチであることを理解されたい。

能動整流回路２５００は、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４を選択的に切り換えることによって目標の加熱器区分Ｈ１および／またはＨ２に電流を提供するように働くことができる。例えば、図２５Ｂは、加熱器区分Ｈ１およびＨ２に電力を提供するための回路構成を示す。電源２５０２によって正電流が提供されたときに、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１およびＳ３は閉じる（例えば、スイッチをオンにする）ことができ、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ２およびＳ４は開く（例えば、スイッチをオフにする）ことができ、ならびに電源２５０２によって負電流が提供されたときに、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１およびＳ３は開く（例えば、スイッチをオフにする）ことができ、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ２およびＳ４は閉じる（例えば、スイッチをオンにする）ことができる。図２５Ｃは、加熱器区分Ｈ１に電力を提供するための回路構成を示す。電源２５０２によって正電流が提供されたときに、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１およびＳ３は開く（例えば、スイッチをオフにする）ことができ、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ２およびＳ４は閉じる（例えば、スイッチをオンにする）ことができ、ならびに電源２５０２によって負電流が提供されたときに、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１およびＳ３は閉じる（例えば、スイッチをオンにする）ことができ、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ２およびＳ４は開く（例えば、スイッチをオフにする）ことができる。

幾つかの実施形態では、呼気加熱器は、第１の加熱器区分Ｈ１に電気的に結合される。そのような実施形態では、呼気加熱器は、第１の加熱器区分Ｈ１が電力を受け取るときに電力を受け取る。

回路図２５００は、有利には、単一の電源および患者端部温度センサ（例えば、サーミスタ）を使用して区分化された加熱器を制御することを可能にする。例えば、回路図２５００は、第１の加熱器区分Ｈ１を第２の加熱器区分Ｈ２に接続する中間コネクタに温度センサを含まないシステムにおいて実現することができる。回路図２５００は、第１の加熱器区分Ｈ１（例えば、吸気肢の内側ループＨＷ１）かまたは第１もしくは第２の加熱器区分Ｈ１、Ｈ２（例えば、吸気肢と延長肢とを備える吸気肢の外側ループＨＷ２）のいずれかを加熱するためにＭＯＳＦＥＴ対の切り換えを変更するように構成される制御システムを使用して実現することができ、このことは、以下によって詳細に述べる。ＨＷ２は、Ｈ１とＨ２の両方、すなわち、管全体に沿った加熱回路全体を含むことができる。

吸気肢の連接延長部の検出
図５は、延長部検出モジュール５０２を使用して吸気肢の延長部の存在を検出し、吸気肢（例えば吸気肢の第１の区分）、吸気肢の延長部（例えば吸気肢の第２の区分）、および／または呼気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するように構成された例示的システム５００のブロック図を示す。例えば図３Ａ、図３Ｂ、図４、図８Ａ、および図８Ｂを参照して述べるように、論理モジュール５０４（ハードウェア、ソフトウェア、または両方の何らかの組合せを備えることができる）は、様々な制御モードに関して述べた切換えを可能にする論理を提供するように構成することができる。論理モジュール５０４は、呼吸用加湿システム１００の一部である集積回路５０６から信号を受信することができる。幾つかの実施形態では、論理モジュール５０４は、全体または一部を集積回路５０６に埋め込まれたソフトウェアであり、集積回路５０６からの信号を変換する。論理モジュール５０４と集積回路５０６の組合せは、ゼロレベル交差、すなわち正から負へまたはその逆に電圧または電流が遷移する点を検出し、制御モジュールに従ってスイッチの状態を変えるように構成することができる。論理モジュール５０４は、望みの、選択された、または所定の電力出力に従ってＰＷＭ信号５０８ａ、５０８ｂを出力することができ、ここで、ＰＷＭ信号は、吸気加熱器ワイヤ（ＩＮＳＰ ＨＷ）、呼気加熱器ワイヤ（ＥＸＰ ＨＷ）、またはその両方に送給される。

幾つかの実施形態では、システム５００は、第２の区分２０２ｂが呼吸回路２００に接続されているかどうかを検出するように構成された延長部検出モジュール５０２を含むことができる。延長部検出モジュール５０２は、第２の区分２０２ｂが接続されている場合には、「イネーブル信号」を生成することができる。論理モジュール５０４は、「イネーブル信号」を受信し、それに従って切換えを調節することができる。幾つかの実施形態では、「イネーブル信号」は、システム５００が吸気回路と呼気回路とを独立して、かつ同時には制御しないことを論理モジュール５０４に示す。

幾つかの実施形態では、延長部検出モジュール５０２は、吸気回路と呼気回路との両方をオンに切り換え、ハードウェア過電流イベントが検出されるかどうかを検出することによって、第２の区分２０２ｂの存在を検出するように構成することができる。それぞれ個別にオンに切り換えられているときには過電流イベントが検出されないが、両方とも同時にオンに切り換えられているときには過電流イベントが検出されるとき、延長部検出モジュール５０２は、第２の区分２０２ｂが接続されていることを示す「イネーブル信号」を生成することができる。幾つかの実施形態では、延長部検出モジュール５０２は、電流測定を使用して各区間内の識別抵抗器または加熱器ワイヤの抵抗を検出することによって、第２の区分２０２ｂの存在を検出することができる。様々な区間の電流測定値に少なくとも一部基づいて、延長部検出モジュール５０２は、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図８Ａ、および図８Ｂを参照して上述したように様々な制御モードが実施される様々なサイクルに関する電流測定値が異なる場合に、「イネーブル信号」を生成することができる。

センサ回路
図６Ａおよび図６Ｂは、呼吸用加湿システム１００内の例示的な回路図を示し、ここで、回路６００は、２つのセンサＲ１およびＲ２からのデータを読み取るように構成される。図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、センサＲ１およびＲ２は抵抗を使用して表されているが、例えば、限定はしないが、温度センサ、湿度センサ、流量センサ、酸素センサなど任意の適切なタイプのセンサを使用することができる。幾つかの実施形態では、センサは、サーミスタなどの温度センサでよい。そのような実施形態では、センサＲ１とＲ２はそれぞれ、中間コネクタ２１４での第１のサーミスタと、呼吸回路２００の患者端部（例えば患者端部コネクタ）での第２のサーミスタとを表す。２つのサーミスタＲ１およびＲ２は、加湿器制御装置１２２内の電流または電圧源およびスイッチと共に回路６００を使用して、呼吸回路２００内での２本のワイヤを使用して測定することができる。図６Ａおよび図６Ｂを参照するこの説明はサーミスタに関するものであるが、関連付けられる回路に提供される電圧および／または電流に影響を及ぼす他の適切なセンサも適用可能である。

センサＲ１およびＲ２を選択的に読み取るために、電流は、ライン６０２および６０４を介していずれかの極性で供給される。患者端部センサＲ２を測定するために、加湿器制御装置１２２は、上部電流供給源を接地するようにスイッチをセットする。次いで、電流は、底部電流供給源からＲ２を通って流れ、スイッチを通って接地に流れる。ダイオードＤ１によって、電流はＲ１を通るのを妨げられる。加湿器制御装置１２２は、底部電流供給源から接地への電圧降下を測定し、供給される電流および測定された電圧に少なくとも一部基づいてセンサＲ２の抵抗を導出するように構成することができる。中間コネクタ２１４に位置決めされたセンサＲ１を測定するために、加湿器制御装置１２２は、患者端部センサＲ２を読み取り、結果を記録することができる。次いで、加湿器制御装置１２２は、底部電流源を接地するようにスイッチをセットすることができる。次いで、電流は、上部電流供給源からＲ１およびＲ２を通って、スイッチを通って接地に流れる。加湿器制御装置１２２は、上部電流供給源から接地への電圧降下を測定し、供給される電流と、測定された電圧と、Ｒ２の抵抗の測定からの記録された結果とに少なくとも一部基づいてセンサＲ１の抵抗を導出するように構成することができる。幾つかの実施形態では、Ｒ１の抵抗の導出時に、Ｄ１にわたる電圧降下が考慮に入れられる。図６Ａに示される実施形態では、Ｄ１をＲ１の近くに配置することによって、ダイオードＤ１の温度を計算することができ、この温度は、Ｄ１にわたる電圧降下の計算に使用することができる。図６Ａに示される構成の１つの生じ得る利点は、図６Ｂの実施形態に例示されるようにダイオードを通過することなく測定が行われるので、患者端部でのセンサＲ２の測定がより正確となり得ることである。ダイオードの通過は、不確かさまたは誤差をもたらすことがある。

幾つかの実施形態では、図６Ｂに示されるように、追加のダイオードＤ２を中間コネクタ２１４に追加することができる。そのような実施形態では、加湿器制御装置１２２は、図６Ａに示し上述した実施形態と同様にセンサＲ１およびＲ２を測定するように構成することができる。相違点は、センサＲ１を測定するときに、Ｒ２を通る電流の流れをダイオードＤ２が妨げるので、電流がＲ１およびＤ１を通って流れ、Ｒ２を通っては流れないことである。このようにすると、センサＲ１の測定を、センサＲ２の測定とは実質的に隔離または分離することができる。センサＲ１の抵抗の導出と同様に、センサＲ２の抵抗の導出時には、ダイオードＤ２にわたる電圧降下を考慮に入れることができる。Ｄ１およびＤ２をＲ１の近くに配置することによって、ダイオードの温度を計算することができ、この温度は、それぞれＤ１およびＤ２にわたる電圧降下の計算時に使用することができる。

特定の実施形態では、センサＲ１、Ｒ２の測定は、図６Ａまたは図６Ｂの回路に接続された制御装置で実行されるソフトウェアで行われる。回路に供給される電流の方向および量は、そのようなソフトウェアによって制御することができる。センサＲ１、Ｒ２の抵抗の正確な測定は、例えばアナログ／デジタル変換器を使用して電圧を測定することによって得ることができる。ダイオードＤ１および／またはＤ２によって引き起こされる変化の影響を最小化または防止するために、ソフトウェアは、同じ方向で２つの異なる電流（Ｉ１およびＩ２）を供給することができる。これにより、２つの異なる電流（Ｉ１およびＩ２）に対応する２つの異なる電圧読取値（Ｖ１およびＶ２）が得られる。これら２つの電圧および電流を使用して、ソフトウェアは、ダイオードＤ１、Ｄ２の電圧降下、およびセンサＲ１、Ｒ２に関する抵抗を求めることができる。センサＲ１に関して、例えば、電圧降下は、以下の式で求めることができる：Ｖｄｒｏｐ＝（（Ｖ１＊Ｉ２－Ｖ２＊Ｉ１）／（（Ｖ１－Ｖ２）／Ｒ２＋Ｉ２－Ｉ１））。センサＲ１の抵抗は、以下の式を使用して計算することができる：Ｒ１＝（Ｖ２－Ｖｄｒｏｐ）／（Ｉ２－Ｖ２／Ｒ２）。一実施形態では、計算されたＶｄｒｏｐは、測定されたＶｄｒｏｐから一定の誤差を有し、この誤差は、ソフトウェアで補正される。一実施形態では、Ｖｄｒｏｐは、誤差補償として約１５％だけ増加される。

幾つかの実施形態では、センサＲ１およびＲ２（例えば、サーミスタ）を省くことができる。そのような実施形態では、より精密なセンサをシステムに含めることができる。これによって、対称の中間コネクタ（例えば、機械的かつ電気的に独立したコネクタ）を使用することが可能となることがある。例えば、中間コネクタは、２つの方法で物理的に接続することができ、さらに、吸気肢の区分を機械的に結合するようにかつ区分化された加熱器の目標区分に電力を導くように動作することができる。本明細書で述べる実施形態の幾つかでは、ダイオードおよび他の電気構成要素は、コネクタが逆方向に差し込まれた場合に区分化された加熱器の望ましくない部分に制御アルゴリズムが電力を提供するように構成されることがある。

図７は、呼吸用加湿システム１００内の例示的な回路図を示し、ここで、回路７００は、温度センサとして作用する２つのトランジスタＱ１およびＱ２を使用して温度データを読み取るように構成される。温度測定は、トランジスタのベースおよびエミッタ端子のｐｎ接合の温度効果に少なくとも一部基づいていてよい。加湿器制御装置１２２での電流の切換えは、図６Ａおよび図６Ｂを参照して述べた回路に関するものと同じでよく、または図示されるように交互構成でもよい。例えば、図示される切換え構成は、２つの電源および２つの接地と共に２つのスイッチを使用して、電力をワイヤに選択的に提供する。第１の構成では、上部スイッチが、上部電源をワイヤ７０２に電気的に接続し、底部スイッチが、接地をワイヤ７０４に電気的に接続する。第２の構成では、上部スイッチが、接地をワイヤ７０２に電気的に接続し、底部スイッチが、底部電源をワイヤ７０４に電気的に接続する。トランジスタＱ１およびＱ２を温度センサとして使用することによって、トランジスタが温度センサおよびダイオードの機能を提供するので、ダイオードを省くことができる。

呼吸回路ハードウェア構成
図８Ａは、吸気肢の第１の区分２０２ａと、吸気肢の第２の区分２０２ｂと、呼気肢２１０とを有する呼吸回路２００に関するハードウェア構成８００の例示図を示す。ハードウェア構成８００は、スイッチまたはリレーＳ３およびＳ４を介して加熱器ワイヤＨＷ１とＨＷ２の配線を結合するように、また、センサ２０４ａ、２０４のための配線を結合するように構成された加湿器１０８を含むことができる。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤＨＷ１、ＨＷ２の配線およびセンサ２０４ａ、２０４のための配線を結合するようにセンサカートリッジ８０２を構成することができる。図４Ｂ～図４Ｄを参照して述べたのと同様の機能により、図４Ａを参照して述べたように、スイッチＳ３、Ｓ４を使用して、呼気肢２１０の加熱器ワイヤＨＷ２への電力を選択的に制御することができる。幾つかの実施形態では、スイッチＳ３とＳ４はどちらも、デフォルトで開位置であり、適切な管（例えば適切な識別抵抗器を有する吸気肢または呼気肢）が加湿器１０８に接続されたときに閉じられる。このようにすると、ハードウェア構成８００を使用して、加熱器ワイヤＨＷ１および／または加熱器ワイヤＨＷ２に電力を提供することができる。加熱器ワイヤＨＷ２が電力を受け取っているかどうかに関わらず、加熱器ワイヤＨＷ１を２つのモードで制御することができる。第１のモードでは、第１の加熱器ワイヤ２０６ａが電力を受け取り、第２の加熱器ワイヤ２０６ｂは受け取らない。第２のモードでは、第１および第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂが電力を受け取る。図示される実施形態では、加熱器ワイヤＨＷ２は、加熱器ワイヤＨＷ１が第１または第２のモードのいずれかで制御されているときに電力供給することができる。呼気肢の加熱器ワイヤＨＷ２を選択的に制御することができ、吸気肢の加熱器ワイヤＨＷ１は単一のモードであることを理解されたい。例えば、吸気肢の加熱器ワイヤＨＷ１が第１のモード（または第２のモード）で制御されているとき、呼気肢の加熱器ワイヤＨＷ２は、加熱器ワイヤＨＷ１の制御モードを変更せずに、スイッチＳ３およびＳ４の動作に少なくとも一部基づいて、電力を受け取る状態と、受け取らない状態を交互に取ることができる。同様に、吸気肢の加熱器ワイヤＨＷ１が第１のモードと第２のモードとの間で変更される一方で、呼気肢の加熱器ワイヤＨＷ２は、電力を受け取る状態のままにすることもできる。

ハードウェア構成８００は、２つのダイオードを含む中間印刷回路板（ＰＣＢ）２１４を含むことができ、一方のダイオードはパワーダイオードＤ１であり、他方のダイオードは信号ダイオードＤ３である。中間ＰＣＢ２１４は、ヒートパッドを含み、ダイオードＤ１、Ｄ３によって発生される熱を放散させ、センサ２０４ａに対する影響を減少させることができる。ハードウェア構成８００は、２つの加熱器ワイヤおよび１つのセンサ２０４ｂを有する患者端部ＰＣＢ８０４を含むことができ、加熱器ワイヤ２０６ｂは電気的に直接結合される。第１の動作モードでは、加熱器ワイヤ２０６ａおよびダイオードＤ１を通って電流が流れ、一方、加熱器ワイヤ２０６ｂを通っては実質的に電流が流れない（例えば、加熱器ワイヤ２０６ａを通る電流の１％未満しか加熱器ワイヤ２０６ｂを通って流れない）ようにＨＷ１に電力を提供することができる。第２の動作モードでは、加熱器ワイヤ２０６ａおよび２０６ｂを通って電流が流れるようにＨＷ１に電力を提供することができる。第１および第２の動作モードは、加熱器ワイヤＨＷ１を通る電流の方向によって少なくとも一部制御することができる。

特定の実施形態では、図８Ｂに示されるように、ハードウェア構成８００にダイオードＤ２およびＤ４を追加することができる。そのような実施形態では、感知回路用のソフトウェアは、熱の増加を考慮に入れるように変更することができる。幾つかの実施形態では、信号ダイオードＤ３、Ｄ４は互いに近接して位置決めされ、それにより、同一または同様の周囲条件を受けて、異なる周囲温度によって引き起こされる影響の相違を減少させる。その他の点では、回路２００は、図８Ａに示される回路と同様に動作する。

幾つかの実施形態では、図８Ａと図８Ｂを比較すると、ダイオードＤ４を省くことが、患者端部での感知信頼性を改良する。例えば、ダイオードは、開位置で故障することがある。ダイオードＤ４が開いた状態で故障した場合、患者端部温度の読取りが可能でなくなることがある。図８Ａに示される回路では、ダイオードＤ３が故障した場合でも、依然として患者端部センサ２０４ｂを読み取ることができる。ダイオードＤ２を省くことでも同様の利点を有することができる。

幾つかの実施形態では、センサカートリッジ８０２は、加湿システム１００の内部またはシステムの外部に位置させることができる。

マイクロコントローラを有するコネクタを備える例示的な区分化された吸気肢
図９は、呼吸用加湿システム１００の例示的実施形態を示し、この呼吸用加湿システム１００は、中間コネクタ２１４にあるマイクロコントローラを利用して、加熱を制御するためのデータを測定し、吸気肢２０２でのセンサ値を読み取る。幾つかの実施形態では、１つまたは複数のマイクロコントローラを、センサカートリッジ、加湿器、中間コネクタ２１４、またはこれらの任意の組合せに組み込むことができる。マイクロコントローラは、例えばセンサカートリッジに組み込まれるときに、本明細書で述べたのと同様の機能を提供する。図示される例示的実施形態は、ＶＮに接続された１つの加熱器ワイヤを共通の基準として使用し、２つの加熱器ワイヤＨＷ１、ＨＷ２およびセンサワイヤを共通の基準に接続する。また、例示的実施形態は、両方のセンサ２０４ａ、２０４ｂの読取値を信号中間コネクタ２１４でデジタル信号に変換して、加湿器制御装置１２２に送信する。これは、センサ２０４ａ、２０４の基準として共通の基準点を設け、デジタルパラメータ読取値を送信することによって、隔離の問題を減少または防止することができる。読取値は、制御装置１２２にあるオプトカプラを通過させることができ、これは、図１２を参照して本明細書で述べるように、信号を隔離する。この例示的実施形態の使用により、２つの独立した制御チャネルが、第１の区間２０２ａのみ、または吸気肢の第１および第２の区間２０２ａ、２０２ｂを加熱して、望みの、選択された、または所定の加熱制御を提供することができるようになる。

図１０は、吸気肢２０２用の中間コネクタ２１４のブロック図を示し、ここで、中間コネクタ２１４は、マイクロコントローラを使用する。マイクロコントローラを使用して、サーミスタ２０４ａおよび２０４ｂからアナログ信号を測定し、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用してアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。変換されたデジタル信号は、単一のデータライン上で加湿器制御装置１２２に送信することができる。温度データを提供するために、データラインを使用してマイクロコントローラと加湿器制御装置１２２との間の通信を可能にすることができる。データが送信されていないときに加湿器制御装置１２２においてデータラインをハイに引き上げることによって、データラインを使用してマイクロコントローラに電力を提供することができる。パワーモジュールおよびデータライン変換器は、コンデンサおよびダイオードを含むことができ、したがって、コンデンサは、データラインがハイであるときに充電される。データラインが通信に使用されているとき、充電されたコンデンサを使用してマイクロコントローラに電力供給することができる。例示的なパワーモジュールおよびデータライン変換器に関する回路図が図１１に示されている。

この構成を使用する温度感知は、中間コネクタ２１４にある電流源または電圧源を使用してサーミスタを駆動させて達成することができ、それにより、マイクロコントローラによって読み取ることができる。これは、例えばトランジスタまたはオペアンプを使用して行うことができる。データライン通信は、タイムスロットベース手法を使用して達成することができ、ここで、所定のタイムスロット内で各論理レベルを送信し、読み取ることができる。このようにして、１つのワイヤを使用して、加湿器制御装置１２２とマイクロコントローラとの間の双方向通信を可能にすることができる。

加湿器制御装置１２２は、ＶＮを基準として取ったＤＣ電源を含むことができる。コンデンサを含めることができ、コンデンサは、加熱器ワイヤがオンであるときには充電することができ、加熱器ワイヤがオフに切り換えられている間はマイクロコントローラに電力を提供することができる。加湿器制御装置１２２は、図１２に示されるように、デュアルオプトカプラ回路１２００を含むことができる。デュアルオプトカプラ回路を使用して、信号を隔離し、制御装置１２２と電源との間の双方向データ通信を行うことができる。

幾つかの実施形態では、マイクロコントローラに較正データを記憶することができ、この較正データは、呼吸回路が接続されたときに読み出すことができる。幾つかの実施形態では、接続された回路の製造元を特定するために、部品識別番号またはシリアル番号を記憶することができる。

デジタル温度センサを備える区分化された吸気肢
図１３は、例示的な呼吸用加湿システム１００の回路図を示し、この呼吸用加湿システム１００は、呼吸回路２００と共に使用するためのデジタル温度センサ２０４ａ、２０４ｂを組み込み、呼吸回路２００は、吸気肢２０２を形成するために、第１の区分２０２ａと、第２の区分２０２ｂを結合する中間コネクタ２１４とを有する。図９を参照して述べた設計と同様に、デジタル温度センサ２０４ａ、２０４ｂは、通信と電力供給のために単一のラインを利用することができ、回路設計を簡略化し、システム１００で使用されるワイヤの量を減少させる。図１３に示される設計は、温度センサおよびデータ通信を、回路素子の組合せではなく単一のチップとして実装することができ、これは望ましいことがある。

中間コネクタボード
図１４Ａおよび図１４Ｂは、中間コネクタ２１４の例示的な中間ＰＣＢ２５０を示し、各図が、中間ＰＣＢ２５０の２つの面それぞれを示す。中間ＰＣＢ２５０は、加熱器ワイヤおよびセンサ接続線用の接続パッド２５２、２５４を含む。接続パッド２５２、２５４は、中間ＰＣＢ２５０の両面に構成されて、吸気肢の周りに螺旋状に巻かれた加熱器ワイヤとの接続を容易にする。

中間ＰＣＢ２５０は、サーミスタもしくは他の温度測定構成要素、または湿度センサ、または流量センサなどのセンサ用のセンサ接続パッド２５６を含む。センサは、中間ＰＣＢ２５０にある信号接続パッド２５８を介して、ダイオード（例えば図８Ｂを参照して述べたダイオードＤ３）に結合させることができる。図示されるように、中間ＰＣＢ２５０は、他の電気構成要素およびトラックからセンサを断熱するように構成された隙間２６２を含む。幾つかの実施形態では、センサ接続パッド２５６に接続されたセンサをさらに断熱するために、隙間２６２に断熱材を充填することができる。さらに、中間ＰＣＢ２５０は、例えば突出部２５７などによって、センサを他の能動および／または受動電気構成要素から離して位置決めするように構成することができる。

中間ＰＣＢ２５０は、中間ＰＣＢ２５０上の電気トラックを介して加熱器ワイヤに電気的に結合されたダイオード用の電力接続パッド２６０を含む。ダイオードは、図３Ｂ、図６Ｂ、または図８Ｂを参照して述べたダイオードＤ１でよい。電力接続パッド２６０は、ヒートシンク２６４に電気的および熱的に結合させることができ、熱を放散させる助けとなり、センサ接続パッド２５６に結合されたセンサのパラメータ読取りの精度に対する影響を減少または最小化する。

図１４Ｃおよび図１４Ｄは、中間ＰＣＢ２５０および中間接続要素２６３を備える中間コネクタ２１４の例示的実施形態を示す。中間接続要素２６３は、吸気肢を通って流れる加湿ガスの一部を、中間接続要素２６３によって形成された管路を通して送るように構成することができる。次いで、中間ＰＣＢ２５０上のセンサが、中間接続要素２６３を通って流れるガスのパラメータに対応する信号を提供することができ、このパラメータは、その時点での吸気肢内の加湿ガスの少なくとも１つの特性（例えば温度、湿度、流量、酸素含有率など）を表す。幾つかの実施形態では、中間接続要素２６３は、吸気肢内部で中間ＰＣＢ２５０を位置決めするために中間ＰＣＢ２５０用の機械的支持を提供するように構成される。幾つかの実施形態では、中間接続要素２６３は、中間コネクタ２１４またはその付近で吸気肢の２つの区分を接合するための機械的支持を提供するように構成される。

中間コネクタ２１４は、中間ＰＣＢ２５０の第１の面にある第１の接続パッド２５２と、中間ＰＣＢ２５０の第２の面（中間ＰＣＢ２５０の逆側の面）にある第２の接続パッド２５４とを含む。本明細書で述べるように、第１および第２の接続パッド２５２、２５４はそれぞれ、区分化された吸気肢の第１および第２の区分内の加熱器ワイヤのための電気接点を提供するように構成することができる。幾つかの実施形態では、吸気肢の区分内の加熱器ワイヤは、螺旋状に巻かれる。中間ＰＣＢ２５０は、第１の区分内の螺旋状に巻かれた加熱器ワイヤおよび／または信号ワイヤ（例えば温度センサワイヤ）を第２の区分内の螺旋状に巻かれた加熱器ワイヤおよび／または信号ワイヤに電気的に結合するように構成される。

幾つかの実施形態では、中間ＰＣＢ２５０は、直径またはコードラインに沿って中間接続要素２６３によって形成された内腔を横切って延在する第１の部分を含み、それにより、中間ＰＣＢ２５０の一部は、一般に、ガスの流路の少なくとも一部を横切る。中間ＰＣＢ２５０の第１の部分は、オーバーモールド組成物によってオーバーモールドすることができる。中間ＰＣＢ２５０は、第１の部分に隣接する第２の部分２５１を含むことができ、第２の部分２５１は、中間接続要素２６３の外側から、内腔から離れる方向へ外方向に突出する。中間ＰＣＢ２５０の第２の部分２５１は、吸気肢の第１の区分から１本または複数本のワイヤを受け取るように構成された１つまたは複数の接続パッド２５２を含む。中間ＰＣＢ２５０は、第１の部分に隣接する第３の部分２５３を含むことができ、第３の部分２５３は、中間接続要素２６３の外側から、内腔から離れる方向かつ第２の部分２５１とは反対の方向へ外方向に突出する。第３の部分２５３は、吸気肢の第２の区分から１本または複数本のワイヤを受け取るように構成された中間ＰＣＢ２５０にある１つまたは複数の接続パッド２５４を含むことができる。中間ＰＣＢ２５０は、１つまたは複数の導電性トラックを含み、導電性トラックは、第２の部分２５１の１つまたは複数の接続パッド２５２を第３の部分２５３の１つまたは複数の接続パッド２５４に電気的に結合させるように構成され、また、吸気肢の第１の区分内のワイヤと第２の区分内のワイヤとの間の電気的接続を提供するように構成される。

幾つかの実施形態では、中間ＰＣＢ２５０は、ワイヤ用の接触パッドの数を４つに制限することができる。そのような実施形態では、ワイヤは、管に重なって管の連続性を維持することができる。そのような実施形態では、ワイヤの向きおよび／または順序を維持することが有益であることがある。

図３４は、ダイオード３４２０と互いに直接結合された加熱器ワイヤ３４０２、３４０４を備える吸気肢３４０５および延長肢３４１０の例示的な実施形態を示す。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、ワイヤ３４０２、３４０４を直接接続するためにダイオードを含むように構成することができる。例えば、ワイヤ３４０２、３４０４は、ワイヤ３４０２、３４０４が露出されるようにレーザ切除することができる。ダイオード３４２０は、本明細書で述べるように、センサがなくかつ中間ＰＣＢがない場所で加熱器ワイヤ３４０２、３４０４を横切ってワイヤに接触するように構成することができる。そのような構成では、吸気肢および延長肢は、有利には、非加熱区間のないように構成することができる。同様に、この構成は、凝結物、デンドライト成長、加熱器ワイヤまたは検知ワイヤの電気的短絡、中間コネクタにおける印刷回路板、回路の破壊および／または流れ抵抗を低減または排除することができる。

患者端部コネクタボード
図１５Ａは、患者端部コネクタ８０４の例示的な患者端部ＰＣＢ２７０を示す。患者端部ＰＣＢ２７０は、加熱器ワイヤおよびセンサ接続線用の接続パッド２７２を含む。接続パッド２７２は、患者端部ＰＣＢ２７０の片面のみにあるように構成されて、吸気肢からの螺旋状に巻かれた加熱器ワイヤおよび信号ワイヤに接続する。接続パッド２７２のうちの２つを、電気通路として互いに電気的に直接結合させることができる。加熱器ワイヤは、電気的に直接結合された接続パッド２７２に結合させることができる。残りの２つの接続パッド２７２は、センサ接続パッド２７４に電気的に結合させることができる。センサ接続パッド２７４への、およびそこからの電気トラック２７８は、トレースの幅を減少または最小化にし、トラックの長さを増加または最大化して、センサ接続パッド２７４に接続されたセンサを断熱するように構成することができる。患者端部ＰＣＢ２７０は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示したＰＣＢ２５０を参照して述べたのと同様の突出部２７６を含むことができる。突出部２７６は、患者端部ＰＣＢ２７０での電流および構成要素の影響からセンサをさらに断熱するように構成することができる。

図１５Ｂ～図１５Ｅは、患者端部コネクタ８０４の例示的実施形態を示す。図１５Ｂおよび図１５Ｄは、吸気肢２０２の一部としてオーバーモールドされた患者端部ＰＣＢ２７０の例示的実施形態を示す。図１５Ｃおよび図１５Ｅにそれぞれ示される患者端部ＰＣＢ２７０の断面は、患者に送給されるガスの乱流を減少または最小化するように空気力学的に構成することができる。

区分化された吸気肢配置リミッタ
図１６Ａ～図１６Ｅは、区分化された吸気肢２０２用の配置リミッタ２８０の例示的実施形態を示す。図１６Ａは、例示的な配置リミッタ２８０を示し、これは、より大きいチャンバ端部２８２（例えばガス供給源により近い端部）と、より小さい患者端部２８４と、溝２８８を有する鋭利な隅２８６とを有するように構成され、溝２８８内にグロメット２９４を配置することができる。配置リミッタ２８０は、中間コネクタまたは吸気肢２０２の区分接続点（例えば中間ＰＣＢ２５０が位置される場所）が開口２９２を通って保育器２９０に入る可能性を防止または減少するように構成することができる。より小さい端部２８４は、保育器２９０に入るように構成することができ、一方、より大きい端部２８２は、グロメット２９４と接触することによって、保育器開口２９２を通る進入を防止または阻止するように構成することができる。幾つかの実施形態では、配置リミッタ２８０は、保育器からの目標距離内または所望の距離内で、または異なる温度環境を定義する他のそのような点で、中間ＰＣＢ２５０の位置を実質的に固定するように構成される。目標距離または所望の距離は、約２０ｃｍ以下、約１０ｃｍ以下、約５ｃｍ以下、または約０ｃｍでよい。図１６Ｂは、気泡管２０２と共に使用される例示的な配置リミッタ２８０を示し、ここで、配置リミッタは、保育器２９０への入口２９２から距離ｄ１に位置される。

図１６Ｃは、衣服、ブランケット、または患者とは別の他の物体などの物体にクリップ留めまたは固定されるように構成された配置リミッタ２８０の例示的実施形態を示す。配置リミッタ２８０は、吸気肢２０２に固定され、吸気肢２０２の配置を調節するために吸気肢２０２に沿って移動することが可能であるように構成される。図１６Ｄは、保育器２９０内への中間ＰＣＢコネクタ２５０の進入を阻止または防止するために保育器２９０と共に使用時の配置リミッタ２８０を備える吸気肢２０２を示す。図１６Ｅは、患者と共に使用時の配置リミッタ２８０を備える吸気肢２０２を示し、ここで、配置リミッタ２８０は、患者および／またはブランケットに対する吸気肢２０２の移動を阻止または防止するように患者のブランケットに固定される。配置リミッタ２８０は、ガス送給システムに関連して使用される呼気肢または他の医療用管と共に使用することもできる。

呼吸用加湿システムと共に使用するための区分化された医療用配管
図１７Ａは、図１を参照して述べた呼吸用加湿システム１００と共に使用することができる例示的な複合管１２０１の一区間の側面図を示す。複合管１２０１は、吸気肢２０２として使用することができ、本明細書で述べるように、管に沿ったガスの凝結を防止する助けとなる熱的に有益な特性を提供するように構成することができる。複合管１２０１は、経路を形成するように巻かれて接合された複数の細長い部材を含み、ここで、複数の細長い部材は、本明細書で述べる加熱器ワイヤの１本または複数本を含むことができる。加熱器ワイヤが複合管１２０１の壁に埋め込まれることに少なくとも一部基づいて、吸気肢２０２としての複合管１２０１の使用は、凝結およびレインアウトを減少させ、吸気肢２０２の長さに沿ったより望ましいまたは目標の温度プロファイルを維持することができる。複合管の壁は、より大きい熱質量を提供することができ、これは、温度変化に強く、肢２０２の外部の周囲温度に対する壁の断熱効果を高める。その結果、任意の数の異なる温度環境を含む肢２０２の長さに沿った温度をより正確に制御することができ、患者に送給されるガスの温度を制御する際に損失される電力またはエネルギーをより少なくすることができる。幾つかの実施形態では、複合管１２０１を呼気肢２１０として使用することもできる。

一般に、複合管１２０１は、第１の細長い部材１２０３と第２の細長い部材１２０５とを備える。部材は、広範な用語であり、当業者にとってのその通常的および慣例的な意味合いで解釈されるべきであり（すなわち、特殊な、または特化された意味合いに限定すべきではなく）、限定はしないが、一体部分、一体構成要素、および異なる構成要素を含む。したがって、図１７Ａは、２つの異なる構成要素から形成された実施形態を示すが、他の実施形態では、第１の細長い部材１２０３と第２の細長い部材１２０５は、単一の材料から形成された管内の領域を表すこともできることを理解されたい。したがって、第１の細長い部材１２０３は、管の中空部分とすることができ、第２の細長い部材１２０５は、中空部分に構造的支持を追加する管の構造的支持または補強部分となる。本明細書で述べるように、中空部分および構造的支持部分は、螺旋構成を有することができる。複合管１２０１を使用して、本明細書で述べる吸気肢２０２および／または呼気肢２１０、以下に述べる同軸管、または本開示の他の箇所で述べる任意の他の管を形成することができる。

この例では、第１の細長い部材１２０３は、螺旋状に巻かれた中空体を備えて、長手方向軸ＬＡ－ＬＡを有する細長い管を少なくとも一部形成し、また、長手方向軸ＬＡ－ＬＡに沿って延びる内腔１２０７を備える。少なくとも１つの実施形態では、第１の細長い部材１２０３は管である。好ましくは、第１の細長い部材１２０３は可撓性を有する。さらに、第１の細長い部材１２０３は、好ましくは透明であり、または少なくとも半透明または半不透明である。ある程度の透光性により、介護者または使用者が、閉塞または汚染物質に関して内腔１２０７を検査できる、または湿気の存在を確認できるようにする。医療グレードプラスチックを含めた様々なプラスチックが、第１の細長い部材１２０３の本体に適している。適切な材料の例としては、ポリオレフィンエラストマー、ポリエーテルブロックアミド、熱可塑性コポリマーエラストマー、ＥＰＤＭ－ポリプロピレン混合物、および熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。

第１の細長い部材１２０３の中空体構造は、複合管１２０１に対する断熱特性に寄与する。本明細書で説明するように熱損失を防止または減少するので、断熱管１２０１が望ましい。これにより、管１２０１は、より少ないまたは最小限のエネルギー損失でガスの調整状態を実質的に維持しながら、加熱器－加湿器から患者にガスを送給することが可能になる。

少なくとも１つの実施形態では、第１の細長い部材１２０３の中空部分は、ガスで満たされる。ガスは空気でよく、空気は、その低い熱伝導率（３００Ｋで２．６２×１０^－２Ｗ／ｍ・Ｋ）および非常に低いコストにより望ましい。また、有利には、空気よりも粘性の高いガスを使用することができる。これは、より高い粘性が、対流伝熱を減少させるからである。したがって、アルゴン（３００Ｋで１７．７２×１０^－３Ｗ／ｍ・Ｋ）、クリプトン（３００Ｋで９．４３×１０^－３Ｗ／ｍ・Ｋ）、およびキセノン（３００Ｋで５．６５×１０^－３Ｗ／ｍ・Ｋ）などのガスが、断熱性能を高めることができる。これらのガスはそれぞれ無毒性であり、化学的に不活性であり、難燃性であり、市販されている。第１の細長い部材１２０３の中空部分は、管の両端で封止することができ、内部のガスを実質的に停滞させる。代替として、中空部分は、管の患者端部から制御装置に圧力フィードバックを伝送するための圧力サンプルラインなど、二次空気圧接続ラインでよい。第１の細長い部材１２０３は、任意選択で穿孔することができる。例えば、第１の細長い部材１２０３の表面は、内腔１２０７とは反対の外向きの表面に穿孔されることがある。別の実施形態では、第１の細長い部材１２０３の中空部分は、液体で満たされる。液体の例としては、水、または高い熱容量を有する他の生体適合性の液体を挙げることができる。例えば、ナノ流体を使用することができる。適切な熱容量を有する例示的なナノ流体は、水と、アルミニウムなどの物質のナノ粒子とを含む。

第２の細長い部材１２０５も螺旋状に巻かれて、第１の細長い部材１２０３の隣接する一巻き同士の間で、第１の細長い部材１２０３に接合される。第２の細長い部材１２０５は、細長い管の内腔１２０７の少なくとも一部を形成する。第２の細長い部材１２０５は、第１の細長い部材１２０３のための構造的支持として働く。

少なくとも１つの実施形態では、第２の細長い部材１２０５は、（内腔１２０７の近位にある）基部でより広く、上部でより狭い。例えば、第２の細長い部材は、概して三角形状、概してＴ字形状、または概してＹ形状でよい。しかし、対応する第１の細長い部材１２０３の輪郭に合った任意の形状が適している。

好ましくは、第２の細長い部材１２０５は可撓性を有し、管の湾曲を容易にする。望ましくは、第２の細長い部材１２０５は、第１の細長い部材１２０３よりも可撓性が小さい。これは、第２の細長い部材１２０５が第１の細長い部材１２０３を構造的に支持することができる機能を改良する。例えば、第２の細長い部材１２０５の弾性率は、好ましくは、３０～５０ＭＰａ（または約３０～５０ＭＰａ）である。第１の細長い部材１２０３の弾性率は、第２の細長い部材１２０５の弾性率よりも小さい。第２の細長い部材１２０５は、中実またはほぼ中実でよい。さらに、第２の細長い部材１２０５は、導電性材料、例えばフィラメント、特に加熱フィラメント、またはセンサ（図示せず）をカプセル化または収容することができる。加熱フィラメントは、湿気を含む空気からの凝結が生じ得る低温の表面を最小化することができる。また、加熱フィラメントを使用して、複合管１２０１の内腔１２０７内のガスの温度プロファイルを変えることもできる。医療グレードプラスチックを含めた様々なポリマーおよびプラスチックが、第２の細長い部材１２０５の本体に適している。適切な材料の例としては、ポリオレフィンエラストマー、ポリエーテルブロックアミド、熱可塑性コポリマーエラストマー、ＥＰＤＭ－ポリプロピレン混合物、および熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。特定の実施形態では、第１の細長い部材１２０３と第２の細長い部材１２０５が同じ材料から形成されることもある。また、第２の細長い部材１２０５は、第１の細長い部材１２０３とは異なる色の材料から形成されてもよく、透明、半透明、または不透明でよい。例えば、一実施形態では、第１の細長い部材１２０３は、透明なプラスチックから形成されることがあり、第２の細長い部材１２０５は、不透明の青色（または他の色）のプラスチックから形成されることがある。

可撓性の中空体と、一体支持部とを備えるこの螺旋状に巻かれた構造は、圧縮抵抗を提供することができ、その一方で、管の壁が、座屈、閉塞、または崩壊することなく短い半径の曲げを可能にするのに十分な可撓性を有するようにする。好ましくは、ＩＳＯ５３６７：２０００（Ｅ）による曲げに伴う流れ抵抗の増加に関する試験において定義されるように、管は、座屈、閉塞、または崩壊することなく、直径２５ｍｍの金属円柱体の周りで曲げることができる。また、この構造は、滑らかな内腔１２０７の表面（管孔）を提供することができ、これは、管に堆積物が生じないようにする助けとなり、ガスの流れを改良する。中空体は、管を軽量に保ちながら管の断熱特性を改良することが判明している。

上で説明したように、複合管１２０１は、呼吸回路内の呼気管および／または吸気管として、または呼吸回路の一部として使用することができる。好ましくは、複合管１２０１は、少なくとも吸気管として使用される。

図１７Ｂは、図１７Ａの例示的な複合管１２０１の上部の長手方向断面を示す。図１７Ｂは、図１７Ａと同じ向きを有する。この例は、第１の細長い部材１２０３の中空体形状をさらに示す。この例で見られるように、第１の細長い部材１２０３は、長手方向断面で、複数の中空気泡体を形成する。第１の細長い部材１２０３の部分１２０９は、第２の細長い部材１２０５の隣接する巻きに重なる。第１の細長い部材１２０３の部分１２１１は、内腔の壁（管孔）を形成する。

第１の細長い部材１２０３の隣接する一巻き同士の間、すなわち隣接する気泡体の間に隙間１２１３を有することが、意外にも、複合管１２０１の全体の断熱特性を改良することが発見された。したがって、特定の実施形態では、隣接する気泡体は、隙間１２１３によって分離される。さらに、特定の実施形態は、隣接する気泡体間に隙間１２１３を提供することで、伝熱抵抗（Ｒ値）を増加し、したがって複合管１２０１の熱伝導率を減少させることの実現を含む。また、この隙間構成は、より短い半径の曲げを可能にすることによって、複合管１２０１の可撓性を改良することも判明した。図１７Ｂに示されるように、Ｔ字形の第２の細長い部材１２０５は、隣接する気泡体間で隙間１２１３を保つ助けとなり得る。それにも関わらず、特定の実施形態では、隣接する気泡体は接触している。例えば、隣接する気泡体を一体に結合させることもできる。

ガスの流れを加熱または感知するために、１つまたは複数の導電性材料を第２の細長い部材１２０５内に配設することができる。この例では、２つの加熱フィラメント１２１５が、第２の細長い部材１２０５内にカプセル化され、それぞれ「Ｔ」字形の垂直部分の各側にある。加熱フィラメント１２１５は、アルミニウム（Ａｌ）および／または銅（Ｃｕ）の合金や導電性ポリマーなどの導電性材料を含む。好ましくは、第２の細長い部材１２０５を形成する材料は、加熱フィラメント１２１５がそれらの動作温度に達したときに加熱フィラメント１２１５中の金属と反応しないように選択される。フィラメント１２１５は、内腔１２０７に露出されないように内腔１２０７から離して配置されることがある。複合管の一端で、数対のフィラメントが、連接ループとして形成されてもよい。

少なくとも１つの実施形態では、複数のフィラメントが、第２の細長い部材１２０５内に配設される。フィラメントは、互いに電気的に接続させることができ、共通のレールを共有する。例えば、加熱フィラメントなど第１のフィラメントを、第２の細長い部材１２０５の第１の側に配設することができる。感知フィラメントなど第２のフィラメントを、第２の細長い部材１２０５の第２の側に配設することができる。接地フィラメントなど第３のフィラメントを、第１のフィラメントと第２のフィラメントの間に配設することができる。第１、第２、および／または第３のフィラメントは、第２の細長い部材１２０５の一端で互いに接続させることができる。

図１７Ｃは、図１７Ｂでの気泡体の長手方向断面を示す。図示されるように、第２の細長い部材１２０５の隣接する巻きに重なる第１の細長い部材１２０３の部分１２０９は、ある程度の結合領域１２１７によって特徴付けられる。より大きい結合領域は、第１の細長い部材と第２の細長い部材の界面での層剥離に対する管の耐性を改良する。追加または代替として、ビードおよび／または気泡体の形状は、結合領域１２１７を増加するように適合させることができる。例えば、図１７Ｄは、左側に比較的小さい結合域を示す。また、図１９Ｂは、より小さい結合領域を示す。対照的に、図１７Ｅは、ビードのサイズおよび形状により、図１７Ｄに示されるものよりもはるかに大きい結合領域を有する。図１９Ａおよび図１９Ｃも、より大きい結合領域を示す。これらの図をそれぞれ以下でより詳細に論じる。特定の実施形態では図１７Ｅ、図１９Ａ、および図１９Ｃでの構成が好ましいことがあるが、他の実施形態では、望みであれば、図１７Ｄの構成、図１９Ｂの構成、および他の変形形態を含めた他の構成を利用することもできることを理解されたい。

図１７Ｄは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１７Ｄは、図１７Ｂと同じ向きを有する。この例は、第１の細長い部材１２０３の中空体形状をさらに示し、また第１の細長い部材１２０３が長手方向断面で複数の中空気泡体を形成する様子を示す。この例では、気泡体は、隙間１２１３によって互いに完全に分離されている。概して三角形の第２の細長い部材１２０５が、第１の細長い部材１２０３を支持する。

図１７Ｅは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１７Ｅは、図１７Ｂと同じ向きを有する。図１７Ｅの例では、加熱フィラメント１２１５は、図１７Ｂでのフィラメント１２１５よりも互いに離して配置されている。加熱フィラメント間の空間を増加させることで加熱効率を改良することができることが発見された。特定の実施形態は、この実現を含む。加熱効率は、管に入る熱の量と、管から出るまたは回収可能なエネルギーの量との比を表す。一般に、管から放散されるエネルギー（または熱）が大きいほど、加熱効率は低い。加熱性能の改良のために、加熱フィラメント１２１５は、管の孔に沿って均等に（またはほぼ均等に）配置することができる。代替として、フィラメント１２１５は、第２の細長い部材１２０５の末端に位置決めすることができ、これは、より単純な製造を可能にすることがある。

次に、第２の細長い部材１２０５に関する例示的な構成を示す図１８Ａ～図１８Ｇを参照する。図１８Ａは、図１７Ｂに示されるＴ字形と同様の形状を有する第２の細長い部材１２０５の断面を示す。この例示的実施形態では、第２の細長い部材１２０５は、加熱フィラメントを有さない。以下で述べるようなＴ字形状の変形形態、および三角形状を含めた、第２の細長い部材１２０５の他の形状を利用することもできる。

図１８Ｂは、Ｔ字形断面を有する別の例示的な第２の細長い部材１２０５を示す。この例では、加熱フィラメント１２１５は、「Ｔ」字形の垂直部分の各側にある第２の細長い部材１２０５の切欠き１３０１内に埋め込まれる。幾つかの実施形態では、切欠き１３０１は、押出成形中に第２の細長い部材１２０５に形成することができる。代替として、切欠き１３０１は、押出成形後に第２の細長い部材１２０５に形成することもできる。例えば、切断ツールが、第２の細長い部材１２０５に切欠きを形成することができる。好ましくは、切欠きは、押出成形直後、第２の細長い部材１２０５が比較的軟性である間に、加熱フィラメント１２１５が第２の細長い部材１２０５に押し込まれるまたは引き入れられる（機械的に固定される）ときに加熱フィラメント１２１５によって形成される。代替として、１つまたは複数の加熱フィラメントを、細長い部材の底部に取り付ける（例えば、接着する、結合する、または部分的に埋め込む）ことができ、それにより、フィラメントは管の内腔に露出される。そのような実施形態では、酸素など可燃性ガスが管の内腔に通される際の発火の危険を減少させるために、断熱してフィラメントを含むことが望ましいことがある。

図１８Ｃは、さらに別の例示的な第２の細長い部材１２０５を断面で示す。第２の細長い部材１２０５は、概して三角形状を有する。この例では、加熱フィラメント１２１５は、三角形の両側に埋め込まれている。

図１８Ｄは、さらに別の例示的な第２の細長い部材１２０５を断面で示す。第２の細長い部材１２０５は、４つの溝１３０３を備える。溝１３０３は、断面形状内の窪みまたは凹みである。幾つかの実施形態では、溝１３０３は、フィラメント（図示せず）を埋め込むための切欠き（図示せず）の形成を容易にすることができる。幾つかの実施形態では、溝１３０３は、フィラメント（図示せず）の位置決めを容易にし、フィラメントは、第２の細長い部材１２０５に押し込まれまたは引き入れられ、それにより埋め込まれる。この例では、４つの開始溝１３０３が、最大４本のフィラメント、例えば、４本の加熱フィラメント、４本の感知フィラメント、２本の加熱フィラメントと２本の感知フィラメント、３本の加熱フィラメントと１本の感知フィラメント、または１本の加熱フィラメントと３本の感知フィラメントの配置を容易にする。幾つかの実施形態では、加熱フィラメントは、第２の細長い部材１２０５の外側に位置させることができる。感知フィラメントは、内側に位置させることができる。

図１８Ｅは、さらに別の例示的な第２の細長い部材１２０５を断面で示す。第２の細長い部材１２０５は、Ｔ字形の断面形状と、加熱フィラメントを配置するための複数の溝１３０３とを有する。

図１８Ｆは、さらに別の例示的な第２の細長い部材１２０５を断面で示す。４本のフィラメント１２１５が第２の細長い部材１２０５内にカプセル化され、「Ｔ」字形の垂直部分の各側に２本ずつある。以下により詳細に説明するように、第２の細長い部材１２０５がフィラメントの周りで押出成形されたので、フィラメントは、第２の細長い部材１２０５内にカプセル化される。加熱フィラメント１２１５を埋め込むために切欠きは形成されなかった。この例では、第２の細長い部材１２０５は、複数の溝１３０３も備える。加熱フィラメント１２１５は第２の細長い部材１２０５内にカプセル化されるので、溝１３０３は、加熱フィラメントを埋め込むための切欠きの形成を容易にする目的では使用されない。この例では、溝１３０３は、埋め込まれた加熱フィラメントの分離を容易にすることができ、これは、例えば加熱フィラメントを成端するときに個々のコアの剥離を容易にする。

図１８Ｇは、さらに別の例示的な第２の細長い部材１２０５を断面で示す。第２の細長い部材１２０５は、概して三角形状を有する。この例では、第２の細長い部材１２０５の形状は図１８Ｃのものと同様であるが、４本のフィラメント１２１５が第２の細長い部材１２０５内にカプセル化され、それら全てが、第２の細長い部材１２０５の下部３分の１で中央にあり、概して水平な軸に沿って配設される。

上で説明したように、加熱効率を改良するために、フィラメント間の距離を増加することが望ましいことがある。しかし、幾つかの実施形態では、加熱フィラメント１２１５が複合管１２０１内に組み込まれるとき、フィラメント１２１５を第２の細長い部材１２０５の比較的中央に位置決めすることができる。中央に寄せた位置は、再使用に対する複合材配管の頑強性を提供する。これは、一部には、そのような位置が、複合管１２０１の繰返しの湾曲の際にフィラメントが破断する可能性を減少させるからである。また、フィラメント１２１５を中央に寄せることで、フィラメント１２１５が断熱層でコーティングされ、ガス経路から離されるので、発火事故の危険を減少させることもできる。

上で説明したように、上記の例の幾つかは、第２の細長い部材１２０５内でのフィラメント１２１５の適切な配置を示す。複数のフィラメント１２１５を備える前述の例では、フィラメント１２１５は、概して水平軸に沿って位置合わせされる。代替の構成も適している。例えば、２本のフィラメントを、垂直軸に沿って、または対角軸に沿って位置合わせすることもできる。４本のフィラメントを、垂直軸に沿って、または対角軸に沿って位置合わせすることもできる。４本のフィラメントを十字形の構成で位置合わせすることもでき、１本のフィラメントが第２の細長い部材の上部に配設され、１本のフィラメントが第２の細長い部材の底部（管の内腔の近く）に配設され、２本のフィラメントが、「Ｔ」字形や「Ｙ」字形の左右の棒部分、または三角形の底辺の両端に配設される。

表１Ａおよび表１Ｂは、本明細書で述べる医療用管の幾つかの好ましい寸法と、これらの寸法に関する幾つかの好ましい範囲とを示す。寸法は、管の横方向断面を表す。これらの表では、内腔直径は、管の内径を表す。ピッチは、管に沿って軸方向で測定された２つの反復点の間の距離を表し、すなわち、第２の細長い部材の隣接する「Ｔ」字形の垂直部分の先端間の距離を表す。気泡体幅は、気泡体の幅（最大外径）を表す。気泡体高さは、管の内腔からの気泡体の高さを表す。ビード高さは、管の内腔からの第２の細長い部材の最大高さ（例えば、「Ｔ」字形の垂直部分の高さ）を表す。ビード幅は、第２の細長い部材の最大幅（例えば、「Ｔ」字形の水平部分の幅）を表す。気泡体厚さは、気泡体壁の厚さを表す。

表２Ａおよび表２Ｂは、それぞれ表１Ａおよび表１Ｂで述べた管に関する管形状の寸法間の例示的な比を提供する。

以下の表は、本明細書で述べる、第２の細長い部材の内部に組み込まれた加熱フィラメントを有する複合管（「Ａ」で表される）の幾つかの例示的な特性を示す。比較のために、管の孔内に螺旋状に巻かれた加熱フィラメントを有するＦｉｓｈｅｒ＆ＰａｙｋｅｌｍｏｄｅｌＲＴ１００使い捨てコルゲート管（「Ｂ」で表される）の特性も示す。

流れ抵抗（ＲＴＦ）の測定は、ＩＳＯ５３６７：２０００（Ｅ）の付録Ａに従って行った。結果を表３にまとめる。以下で分かるように、複合管に関するＲＴＦは、モデルＲＴ１００管に関するＲＴＦよりも小さい。

管の内部での凝結または「レインアウト」は、２０Ｌ／ｍｉｎのガス流量で、１８℃の室温で１日当たりに収集される凝結物の重量を表す。加湿空気を、チャンバから管を通して連続的に流す。管の重量は、試験の各日の前後に記録する。３回の連続する試験を行い、各試験の合間に管を乾燥させる。結果を表４に示す。これらの結果は、モデルＲＴ１００管よりも複合管でレインアウトがかなり低いことを示した。

電力要件は、凝結試験中に消費される電力を表す。この試験では、周囲空気を１８℃に保った。加湿チャンバ（例えば、図１の加湿チャンバ１１４を参照のこと）に、ＭＲ８５０加熱器ベースによって電力供給した。ＤＣ電源とは別に、管内の加熱フィラメントに電力供給した。様々な流量を設定し、チャンバは、チャンバ出力において３７℃で維持した。次いで、回路出力で４０℃の温度を生み出すように回路へのＤＣ電圧を変更した。出力温度を保つのに必要な電圧を記録し、生じる電力を計算した。結果を表５に示す。これらの結果は、複合管Ａが、管Ｂよりもかなり多くの電力を使用することを示す。これは、管Ｂが、ガスを３７℃から４０℃に加熱するために管孔内で螺旋加熱フィラメントを使用するからである。複合管は、加熱フィラメントが管の壁内にある（第２の細長い部材に埋め込まれている）ので、ガスを迅速に加熱する傾向はない。むしろ、複合管は、加湿ガスの露点よりも高い温度で管孔を保つことによって、ガス温度を保ち、レインアウトを防止するように設計されている。

三点曲げ試験を使用して管の可撓性を試験した。管を三点曲げ試験ジグ内に配置し、Ｉｎｓｔｒｏｎ５５６０ＴｅｓｔＳｙｓｔｅｍ機器と共に使用して、負荷および伸びを測定した。各管サンプルを３回試験した。加えた負荷に対する管の伸びを測定し、それぞれの平均の剛性定数を得た。管Ａと管Ｂに関する平均剛性定数を表６に示す。

上述したように、加熱ワイヤ２０６を吸気肢２０２および／または呼気肢２１０の内部に配置して、管壁温度を露点温度よりも高く保つことによって、管内でのレインアウトの危険を減少させることができる。

熱的特性
加熱フィラメント１２１５を組み込む複合管１２０１の実施形態では、第１の細長い部材１２０３の壁を通して熱が失われて、一様でない加熱をもたらすことがある。上で説明したように、これらの熱損失を補償するための１つの方法は、第１の細長い部材１２０３の壁で外部加熱源を適用することであり、これは、温度を調整し、熱損失を防ぐ助けとなる。しかし、熱的特性を最適化するための他の方法を使用することもできる。

次に、図１９Ａ～図１９Ｃを参照する。これらの図は、熱的特性を改良するための気泡体高さ（すなわち、内腔に面する表面から最大外径を成す表面まで測定した第１の細長い部材１２０３の断面高さ）に関する例示的な構成を示す。

複合管１２０１からの熱損失を減少させるために、気泡体の寸法を選択することができる。一般に、気泡体の高さを増加させると、管１２０１の実効熱抵抗も増加する。なぜなら、より大きい気泡体高さは、第１の細長い部材１２０３がより多くの断熱空気を保持できるようにするからである。しかし、ある気泡体高さで、空気密度の変化が管１２０１内部で対流を引き起こし、それにより熱損失を増加させることが発見された。また、ある気泡体高さで、表面を通って失われる熱が気泡体のより大きい高さの利益を超えるほど表面積が大きくなる。特定の実施形態は、これらの実現を含む。

気泡体の曲率半径および曲率が、望ましい気泡体高さを決定するのに有用であり得る。物体の曲率は、その物体の曲率半径の逆数と定義される。したがって、物体が有する曲率半径が大きいほど、物体はあまり湾曲していない。例えば、平坦な表面は、無限の曲率半径を有し、したがって曲率は０である。

図１９Ａは、複合管の上部の長手方向断面を示す。図１９Ａは、複合管１２０１の一実施形態を示し、ここでは、気泡体は大きな高さを有する。この例では、気泡体は、比較的小さい曲率半径を有し、したがって大きな曲率を有する。また、気泡体は、第２の細長い部材１２０５の高さの約３～４倍の高さである。

図１９Ｂは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１９Ｂは、複合管１２０１の一実施形態を示し、ここでは、気泡体は上部を偏平にされている。この例では、気泡体は、非常に大きい曲率半径、および小さい曲率を有する。また、気泡体は、第２の細長い部材１２０５とほぼ同じ高さである。

図１９Ｃは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１９Ｃは、複合管１２０１の一実施形態を示し、ここでは、気泡体の幅が気泡体の高さよりも大きい。この例では、気泡体は、図１９Ａの曲率半径および曲率と図１９Ｂの曲率半径および曲率との間の曲率半径および曲率を有し、（図１９Ａとの比較において）気泡体の上部に関する半径の中心が気泡体の外側である。気泡体の左右側の変曲点は、（図１９Ａのように気泡体の下部にあるのに対して）気泡体の（高さ方向で）ほぼ中央である。また、気泡体の高さは、第２の細長い部材１２０５のほぼ２倍であり、図１９Ａの高さと図１９Ｂの高さとの間の気泡体高さとなっている。

図１９Ａの構成は、管からの熱損失が最小であった。図１９Ｂの構成は、管からの熱損失が最大であった。図１９Ｃの構成は、図１９Ａと１９Ｂの構成の間の中間の熱損失を有していた。しかし、図１９Ａの構成での大きな外側表面積および対流伝熱は、非効率的な加熱を生じた。したがって、図１９Ａ～図１９Ｃの３つの気泡体構成のうち、図１９Ｃが、最良の全体的な熱的特性を有すると判断された。３つの管に同じ熱エネルギーを入力したとき、図１９Ｃの構成は、管の長さに沿って最大の温度上昇を生じた。図１９Ｃの気泡体は、断熱空気体積を増加するのに十分に大きいが、対流による大きな熱損失を引き起こすほど大きくはない。図１９Ｂの構成は、最も悪い熱的特性を有すると判断された。すなわち、図１９Ｂの構成は、管の長さに沿って最小の温度上昇しか生じなかった。図１９Ａの構成は、中間の熱的特性を有し、図１９Ｃの構成よりも低い温度上昇を生じた。

特定の実施形態では図１９Ｃの構成が好ましいことがあるが、他の実施形態では、望みであれば、図１９Ａの構成、図１９Ｂの構成、および他の変形形態を含めた他の構成を利用することもできることを理解されたい。

表７は、および図１９Ａ、図１９Ｂ、および図１９Ｃそれぞれに示される構成の気泡体の高さ、管の外径、および曲率半径を示す。

次に、図１９Ｃ～図１９Ｆを参照する。これらの図は、熱的特性を改良するための、同様の気泡体形状における加熱要素１２１５の例示的な位置決めを示す。加熱要素１２１５の位置が、複合管１２０１の内部の熱的特性を変えることがある。

図１９Ｃは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１９Ｃは、加熱要素１２１５が第２の細長い部材１２０５内で中央に位置されている複合管１２０１の一実施形態を示す。この例は、互いに近いが、気泡体壁には近くない加熱要素１２１５を示す。

図１９Ｄは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１９Ｄは、加熱要素１２１５が第２の細長い部材１２０５内で図１９Ｃよりも離して配置されている複合管１２０１の一実施形態を示す。これらの加熱要素は、気泡体壁により近く、複合管１２０１内部の熱のより良い調整を可能にする。

図１９Ｅは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１９Ｅは、加熱要素１２１５が第２の細長い部材１２０５の垂直軸に上下に離隔配置されている複合管１２０１の一実施形態を示す。この例では、加熱要素１２１５は、各気泡体壁に対して同様に近い。

図１９Ｆは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図１９Ｆは、加熱要素１２１５が第２の細長い部材１２０５の両端に離隔配置されている複合管２０１の一実施形態を示す。特に図１９Ｃ～図１９Ｅと比べて、加熱要素１２１５が気泡体壁に近い。

図１９Ｃ～図１９Ｆの４本のフィラメント構成のうち、図１９Ｆが最良の熱的特性を有すると判断された。全ての構成が、それらの同様の気泡体形状により、管からの同様の熱損失を生じていた。しかし、同じ熱エネルギーが管に入力されたとき、図１９Ｆのフィラメント構成は、管の長さに沿って最大の温度上昇を生じた。図１９Ｄの構成は、２番目に良い熱的特性を有すると判断され、管の長さに沿って２番目に大きい温度上昇を生じた。図１９Ｃの構成は、その次に良い結果を生じた。図１９Ｅの構成は、最も悪い性能を有し、同じ熱量が入力されたときに、管の長さに沿って最小の温度上昇しか生じなかった。

特定の実施形態では図１９Ｆの構成が好ましいことがあるが、他の実施形態では、望みであれば、図１９Ｃ、図１９Ｄ、図１９Ｅの構成、および他の変形形態を含めた他の構成を利用することもできることを理解されたい。

次に、第１の細長い部材１２０３の積層に関する例示的な構成を示す図２０Ａ～図２０Ｃを参照する。特定の実施形態では、複数の気泡体を積層することによって熱分散を改良することができることが発見された。これらの実施形態は、内部加熱フィラメント１２１５を使用するとき、より有益となり得る。図２０Ａは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図２０Ａは、積層なしの複合管１２０１の断面を示す。

図２０Ｂは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図２０Ｂは、積層された気泡体を有する別の例示的な複合管１２０１を示す。この例では、２つの気泡体が、第１の細長い部材１２０３を形成するために互いに上下に積層されている。図２０Ａと比較すると、全体の気泡体高さは変わらないが、気泡体のピッチは、図２０Ａの半分である。また、図２０Ｂにおける実施形態は、空気体積がわずかにだけ減少している。気泡体の積層は、気泡体１２１３間の隙間内での自然対流および伝熱を減少させ、全体の熱抵抗を低下させる。積層された気泡体内で熱流路が増加し、熱が複合管１２０１を通ってより容易に分散できるようにする。

図２０Ｃは、別の複合管の上部の長手方向断面を示す。図２０Ｃは、積層された気泡体を有する複合管１２０１の別の例を示す。この例では、３つの気泡体が、第１の細長い部材１２０３を形成するために互いに上下に積層されている。図２０Ａと比較すると、全体の気泡体高さは変わらないが、気泡体のピッチは、図２０Ａの３分の１である。また、図２０Ｂにおける実施形態は、空気体積がわずかにだけ減少している。気泡体の積層は、気泡体１２１３間の隙間内での自然対流および伝熱を減少させる。

追加の例示的な中間コネクタ
図３２Ａ～図３２Ｃは、中間ＰＣＢ３２０５と中間接続要素３２１０とを備える中間コネクタ３２００の他の例を示す。中間ＰＣＢ３２０５は、中間ＰＣＢ３２０５を水の浸入から保護するように構成された共形被覆を含むことができる。例えば、水は、中間ＰＣＢ３２０５の輪郭を辿ることができる。中間コネクタ３２００は、本明細書で述べる回路の加熱素子または検知素子などのための、ワイヤを取り付けるのに好適な位置にビードを位置決めするように構成された特徴を含むことができる。中間ＰＣＢ３２０５は、中間接続要素３２１０を部分的に貫通して延びることができる。例えば、中間ＰＣＢ３２０５の一部分は中間接続要素３２１０の管の外部に延びることができ、一部分は中間接続要素３２１０の管腔部分を途中まで貫通して延びることができる。幾つかの実装形態では、管腔内に延びる中間ＰＣＢ３２０５の部分は、管腔の約３分の１を貫通する。これによって、管腔全体を貫通して延びる中間ＰＣＢに対する比較的小さな流れ抵抗を提供することができる。

幾つかの実施形態では、中間ＰＣＢ３２０５は、中間ＰＣＢ３２０５にあるダイオードに少なくとも一部起因して動作中に熱を発生させる。中間ＰＣＢ３２０５によって発生した熱は、過剰な凝結物を蒸発させるのを助けることができる。

中間コネクタ３２００は、構成要素を適所にしっかりと固定してその部品を密閉するためにオーバーモールドすることができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ３２００の絶縁性を高め得る、クラムシェルを適用することができる。

中間コネクタ３２００は、気泡体とビードとの間で捕捉するように管ストッパ３２２０を構成できるので管が過度に回転するのを阻止するように構成される管ストッパ３２２０を含むことができる。管ストッパ３２２０は、管の正しい位置合わせを正しく行うためにＰＣＢから１８０度および／または２７０度をなして位置決めされるように構成することができる。管ストッパ３２２０は、管の取付点を提供するように構成することができる。中間コネクタ３２００は、水の浸入を低減する目的でポリマーがビードの下方に流れることを可能にするためにビードを持ち上げるように構成された１つまたは複数のブリッジ３２２２を含むことができる。幾つかの実施形態では、１つまたは複数のブリッジ３２２２は、中間コネクタ３２００の各側面に配置することができる。中間コネクタ３２００は、スロット内の適所にワイヤ（例えば、加熱器ワイヤ）を保持するように構成された櫛状部３２２４を含むことができる。中間コネクタ３２００は、ダイオードが正しい方向を向くように中間コネクタ３２００の向きを示すように構成された矢印３２２６などのインジケータを含むことができる。矢印３２２６はまた、水の浸入を低減または防止する助けとなり得る。中間コネクタ３２００は、中間コネクタ３２００の周囲に完全なループを形成する防浸水リング３２２８を含むことができる。防浸水リング３２２８は、ＰＣＢ３２０５の露出領域への水の浸入を抑制または排除するように構成することができる。

幾つかの実施形態では、中間接続要素３２１０は、厚さが約１～２ｍｍの壁を有することができ、かつ４～１５ｍｍの直径を有することができる。幾つかの実施形態では、中間接続要素３２１０の内径は約８～９ｍｍでよく、外径は約１１．５ｍｍでよい。中間接続要素３２１０の外径は、流れ抵抗を低減するために十分に大きく構成することができる。中間接続要素３２１０のより小さな通路は、その通路をガスがより速く通過することを意味することがあり、これによって凝結物を低減することができる。

中間コネクタ３２００は、気泡体が管に係合し適所に保持するように管を正しく位置合わせするように構成されたプロセス補助具３２３０を含むことができる。中間コネクタ３２００は、カバー（例えば、図３３を参照して本明細書で述べるクラムシェル３３００）を位置決めして摩擦嵌めによってカバーを保持する（例えば、ピン３２３２がカバーにおける合わせ凹部と係合できる）ように構成されたピン３２３２を含むことができる。中間コネクタ３２００は、幾つかの実装形態では、３つまたは４つのピンを含む。ピン３２３２は、位置合わせおよび／または位置決めの目的でオーバーモールド部を貫通して突出するように十分な長さを有するように構成することができる。ピン３２３２は、例えば、図示の位置から９０度をなして位置決めされるように中間コネクタ３２００の両側に位置決めすることができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ３２００は、不正確な向きに配置される可能性を低減するために加工されたキー溝機構として働くスロット３２３４を含む。

図３３Ａ～図３３Ｃは、図３２を参照して本明細書で述べる中間コネクタ３２００などの、中間コネクタに適用できるクラムシェル３３００の例を示す。クラムシェル３３００は、中間コネクタ３２００などの、オーバーモールドされた中間コネクタ用の美的カバーを提供するように構成することができる。クラムシェル３３００は、ＰＣＢを損傷から保護するように構成することもできる。

クラムシェル３３００は、互いに結合する２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂを備える。幾つかの実施形態では、２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂは、互いに永久的に結合される（例えば、２つの半部を切り離すことは、クラムシェル３３００を少なくとも部分的に損傷または破損させることを伴う、またはその場合、クラムシェル３３００の２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂを分離するのに少なくとも約３０Ｎの力が必要となる）。各半部３３０５ａ、３３０５ｂは、同じの一体型ツールから形成することができ、一方の半部が回転させられて他方の半部に嵌ることができるように対称でよい。クラムシェル３３００は、クリップ３３０９ａとクリップ受け機構３３０９ｂとを備えるスナップ嵌め接続部を含むことができる。クリップ３３０９ａは、クラムシェル３３００の２つのカバーから対角線上に対向して延びる１対の突起状のクリップでよい。クリップ３３０９ａは、半部３３０５ａ、３３０５ｂ間の隙間を低減し、隙間を閉じたままにし、かつ端部を閉鎖状態に保持するために、相補的なクリップ受け機構３３０９ｂと相互作用してクラムシェル３３００の主要な結合特徴を形成するように構成することができる。クラムシェル３３００は、雄型位置決めピン３３０７ｂと係合するように構成された雌型位置決めスロット３３０７ａを含むことができる。幾つかの実施形態では、雌型位置決めスロット３３０７ａは、雄型位置決めピン３３０７ｂを挿入するのに力を必要とする僅かに内向きのテーパを含むことができる。雄型位置決めピン３３０７ｂは、クラムシェル３３００の別の半部にある対応する雌型位置決めスロット３３０７ａ内に圧入されるように構成することができる。これは、スナップ嵌め接続部が機能しない場合の予備接続部として働くことができる。

クラムシェル３３００は、クラムシェルが確実に正しく組み立てられるようにリブ３３１０ａ、３３１０ｂなどの特徴を含む。正しい組み立ては、２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂを不正確に組み立てたときに互いに完全に係合させることができないように構成される２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂに少なくとも一部起因して行われ得る。カバー３３００は、中間コネクタの垂直移動を低減するための水平リブ３３１０ｂと、中間コネクタの水平移動を低減するための垂直リブ３３１０ａとを含むことができる。垂直リブ３３１０ｂは、中央リブがオーバーモールド部により近接しかつオーバーモールド部の回転を低減できるように中央リブがより長くなるように構成することができる。リブ３３１０ａ、３３１０ｂは、概して、オーバーモールドされた中間コネクタからピンを受けて位置決めするように構成することができる。例えば、リブ３３１０ａ、３３１０ｂは、オーバーモールドされた中間コネクタのピン（例えば、図３２を参照して本明細書で述べる中間コネクタ３２００のピン３２３２）を中心から外して押すことによって不正確な位置決めを防止または妨害するように構成することができ、リブ３３１０ａ、３３１０ｂは、第２のピンの係合も防止または妨害することがある。

クラムシェル３３００は、突出部と切り欠き領域とを備える結合領域３３１５を含むことができる。結合領域３３１５は、クラムシェル３３００の他の半部にある対応する領域と相互作用するように構成することができる。結合領域３３１５は、２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂ間における粗いエッジの形成を防止してより良好な全体の仕上がりをもたらすように構成することができ、半部の正しい位置合わせを案内するのを補助することがある。結合領域３３１５は、クラムシェルの別の半部にある対応する結合領域と対称になるように構成することができる。クラムシェル３３００は、オーバーモールドされた突出するＰＣＢが領域３３２０内に嵌るための空間を許容するように構成された内部切り欠き領域３３２０を含むことができる。

幾つかの実施形態では、オーバーモールドされた中間コネクタ３２００は、少なくとも４つの異なる位置でクラムシェル３３００内に嵌るように構成することができる。中間コネクタ３２００は、例えば、中間コネクタ３２００に対して中央に配置されない、３つのピンを含むことができる。中間ピンは、幾つかの実施形態では、中間コネクタ３２００ではなくむしろ他のピンに対して中央に配置することができる。

幾つかの実施形態では、オーバーモールドされた中間コネクタ３２００は、オーバーモールドされた中間コネクタ３２００をクラムシェル３３００に確実に固定するための３つ以上のピン３２２０を含む。ピン３２２０は、図３２Ａ～図３２Ｃを参照して本明細書で述べるように、水平並進および／もしくは垂直並進ならびに／または水平軸線を中心とした回転を低減するように構成することができる。幾つかの実施形態では、４つのピン３２２０は、オーバーモールドされた中間コネクタ３２００をクラムシェル３３００内に効果的に位置決めおよび配置するために使用することができる。そのような実施形態では、クラムシェル３３００の２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂは、対称でないこともある。加えて、第４のピンは、ワイヤを外方に押すことがあり、ワイヤを覆うオーバーモールド材料の減少した量に起因してワイヤを露出させる可能性を潜在的に高める。ピン３２２０は、オーバーモールドされた中間コネクタ３２００の回転を低減または防止するためにピン３２２０がリブ３３１０ａ、３３１０ｂと係合するように十分に長く構成することができる。幾つかの実施形態では、中央ピンは他のピンよりも長くてよい。加えて、ピン３３２０は、機械的堅牢性のために十分に肉厚に構成することができる。

クラムシェル３３００およびオーバーモールドされた中間コネクタは、設置中または作製中にクラムシェル３３００内のオーバーモールドされた中間コネクタの位置ずれを低減または防止する構成要素を含むことができる。幾つかの実施形態では、オーバーモールドされた中間コネクタがクラムシェル３３００内に不正確に位置決めされたときに、オーバーモールドされた中間コネクタがクラムシェル３３００内を移動することがあり、それによって、２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂが正しく結合するのを防止する。このことは、２つの半部３３０５ａ、３３０５ｂの接続が解除されてクラムシェル３３００がオーバーモールドされた中間コネクタから外れる原因となることがある。

クラムシェル３３００は、使用目的に基づいて寸法決めすることができる。例えば、クラムシェル３３００は、保育器の側部における開口部の大きさに応じて寸法決めすることができる。クラムシェル３３００は、保育器の開口部に嵌るように構成することができ、管が保育器内に位置決めされることを可能にする。しかし、クラムシェル３３００が小さ過ぎる場合には、材料強度が許容可能なレベル未満に低減されることがある。このことは、クリップ留め機構に関して特に当てはまることがある。幾つかの実施形態では、クラムシェル３３００は、オーバーモールドされた中間コネクタに触れずにぴったりと着座するように構成される。その結果、追加の構造または特徴をクラムシェル３３００に含めることは困難であることがある。

作製中に、管は、オーバーモールドする前に中間コネクタのいずれかの端部に巻き付けることができる。クラムシェル３３００は、管がクラムシェル３３００に圧力をかけることがあるので、管に近接するがほとんどまたは全く接触せずに着座するように構成することができる。クラムシェル３３００は、ポリプロピレン、アセチル、または同様の特性を備える他の材料を含む材料から作ることができる。

幾つかの実施形態では、カバー（例えば、クラムシェル３３００）は、カバーの２つの半部を結合するために使用できる一体ヒンジを含むことができる。この一体ヒンジは、カバーを組み立てるための簡単な機構を提供してもよい。幾つかの実施形態では、内部ヒンジをカバーに一体化することができ、ヒンジは効果的な結合機構を提供するためにクリップと組み合わされる。

幾つかの実施形態では、カバーは、クラムシェル３３００の水平および垂直リブと置き換わるように使用されるピンを含むことができる。これらのピンは、クラムシェル３３００のリブ３３１０ａ、３３１０ｂと同じ位置決め機能を提供するように構成することができる。特定の実施形態では、カバーは、より少ないピンを使用するかまたはピンを全く使用しないことができる。このカバーは、中間コネクタの回転を可能にすることがあるが、中間コネクタの摺動に抗することがある。幾つかの実施形態では、位置決めピンの端部は、挿入部が位置決め点を形成するように太くされることがある。

幾つかの実施形態では、中間コネクタにおけるオーバーモールド部は、外側カバーを形成することができる。幾つかの実施形態では、カバーは、オーバーモールドされた中間コネクタの形状と一致するような形状とされることがある。そのような構成では、カバーは、非対称部でもよい。その形状は、カバーと中間コネクタとの接触を低減するように構成することができる。

幾つかの実施形態では、カバーの半部は、紫外線（ＵＶ）硬化糊、接着剤を使用して、または圧入結合を形成するためのカバーにある雄型および雌型位置決めピンを使用して結合することができる。

区分化された加熱器の制御
図２６は、同じく加熱器を有する延長肢に結合される加熱器を備える吸気肢内などの、区分化された加熱器を制御するための例示的な方法のフローチャートを示す。制御方法は、本明細書で述べる、加湿システムまたは他の制御モジュールによって実施することができる。そのようなものとして、説明を容易にするために、以下の方法は、制御モジュールによって行われるものとして述べられているが、方法の１つもしくは複数のステップ、または方法の単一ステップの部分は、加湿システム内の構成要素の任意の組み合わせによって行うことができる。幾つかの実施形態では、方法２６００は、加湿システムの実質的に連続的な制御および細かい制御を提供するために毎秒少なくとも１回実行することができる。

ステップ２６０５では、制御モジュールは、第１の加熱器区分（例えば、吸気肢内の加熱器）に関する電力需要を決定する。このことは、例えば、開ループ制御を使用して行うことができる。既定のデューティサイクルは、加湿システムを通るガスの流れによって少なくとも一部が決定される第１の加熱器区分の電力需要であると判定することができる。幾つかの実施形態では、この既定のデューティサイクルは、第１の加熱器区分の制御のために使用することができ、大多数の状況に適用可能であるように構成されたモデルを使用して決定することができる。有利には、このことは、制御モジュールがほとんどの状況で同じ制御パラメータを適用することを可能にすることができる。例えば、このことは、制御モジュールがその制御パラメータを異なる周囲条件に対して変更しないことを意味することができる。

電力需要は、制御モジュールが目標温度プロファイルを維持するように構成することができ、その例が図２７に示される。幾つかの実施形態では、目標温度プロファイルは、凝結物を（例えば、延長肢の第２の加熱器区分に対して）低減するために第１の加熱器区分においてより大きな加熱量を利用する。例えば、第１の加熱器区分は、より低い相対湿度をガスに与えるために設定点を超えて吸気肢を加熱するように制御することができる。これによって、ガスが延長肢を流れた後に患者に到達する時間によってガスの冷却を効果的に制御することができ、ガスが高い絶対湿度を維持することを可能にする。

ステップ２６１０では、制御モジュールは、組み合わされた吸気肢および延長肢の患者端部における温度を決定し、温度は患者端部温度センサを使用して決定される。制御モジュールは、この温度センサを頻繁に（例えば、毎秒１回、毎秒２回など）監視するように構成することができる。決定された温度に応答して、制御モジュールは、目標温度プロファイル、患者端部におけるガスの目標絶対湿度または目標相対湿度、および／または患者端部におけるガスの目標温度を達成するようにデューティサイクルを変更することができる。

ステップ２６１５では、制御モジュールは、設定点温度と患者端部で測定された温度との差を決定する。参照を容易にするために、この差の値は誤差と呼ばれるが、この値が間違いまたは他の意図しない結果を表すことが推測または理解されるものではない。

ステップ２６２０では、制御モジュールは、第１の加熱器区分と第２の加熱器区分（例えば、吸気肢と吸気肢に連結された延長肢）との組み合わせに関する電力需要を決定する。電力需要は、流量に対する肢の長さに比例することができる。例えば、制御モジュールは、単位長さ当たりの電力として電力需要を決定することができる。

電力需要は、ＤＣ＿１２＝Ｋｐ＊ｅ＋Ｋｉ＊∫ｅ ｄｔとして表現することができ、ここで、ＤＣ＿１２は、第１および第２の組み合わせに対する制御モジュールの出力（例えば、電力、デューティサイクルなど）であり、Ｋｐは比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御方式における比例係数であり、ＫｉはＰＩＤ方式における積分係数であり、かつｅは誤差（すなわち、ステップ２６１５で決定される、設定点温度と測定温度との現在の差である）。制御モジュールは、誤差を低減または排除するように構成することができる。例えば、制御モジュールは、それぞれの加熱器区分に送給される電力に応答する温度への短期的および長期的な影響を考慮して現在の温度を設定点に至らせるために加熱器区分への電力を制御するように構成することができる。

ＰＩＤ制御方式では、Ｋｐの値は、システム内の温度変化率に関連することができる。Ｋｐの変更は、短期的および長期的な影響を考慮して設定点温度を達成する目的でシステム内の目標のまたは好適な温度変化率を達成するために行うことができる。上記式におけるＫｐとｅとの積をＰＩＤ方式における比例項と称することができる。

ＰＩＤ制御方式では、Ｋｉの値は、システムが定常動作に近づくときにシステムが目標設定点を達成する速度に関連することができる。Ｋｉの値は、システムがどれだけ速く昇温するかに関連することもできる。誤差の積分値（例えば、∫ｅ ｄｅ）は、システムが稼働していた時間にわたる累積誤差を表す。上記式におけるＫｉと累積誤差との積をＰＩＤ方式における積分項と称することができる。

幾つかの実施形態では、ＰＩＤ制御方式に微分項は存在しない。

ステップ２６２５では、制御モジュールは、各々の電力需要を満たすために第１および第２の加熱器区分を選択的に加熱する。幾つかの実施形態では、第１の加熱器区分に関する電力需要を超過することができる。幾つかの実装形態では、制御モジュールは、図２９を参照して本明細書で述べるように、他の制御パラメータに応じて第１の加熱器区分に関する電力需要が超過されることを可能にするアルゴリズムを実施することができる。

制御モジュールは、以下の条件のうちの少なくとも１つが当てはまる第１の加熱器区分に関する電力需要が満たされることを考慮するように構成することができる。（１）第１の加熱器区分の電力需要が第１の加熱器区分の加熱によって満たされる；（２）第１の加熱器区分の電力需要は、第１の加熱器区分の加熱によって部分的に満たされ、かつ第２の加熱器区分の加熱によって部分的に満たされ、ここで、第１および第２の加熱器区分の組み合わせのデューティサイクルが総需要に寄与し、何らかの不足が第１の加熱器区分の加熱によって満たされる（この例については図２８を参照して述べる；または（３）第１の加熱器区分の需要が第１および第２の加熱器区分の組み合わせの加熱によって満たされる。

図２８は、制御モジュールの処理構成要素と、加熱器区分に関連する需要と、結果として生じるデューティサイクル決定の適用との関係を示す機能ブロック図２８００を示す。例えば、制御モジュールは、図２６および／または図３０を参照して本明細書で述べるＰＩＤ制御装置２８０２を実施することができる。ＰＩＤ制御装置２８０２は、図２６を参照して本明細書で述べるように、制御モジュールによって決定された需要に少なくとも一部基づいて第１および第２の加熱器区分２８０６の組み合わせ（例えば、吸気肢の延長部に結合された吸気肢の外側ループ）を制御するように構成することができる。制御モジュールは、図２６、図２９および／または図３１を参照して本明細書で述べる制御アルゴリズム２８０４を実施することができる。制御アルゴリズム２８０４は、制御モジュールによって決定された需要に少なくとも一部基づいて第１の加熱器区分２８０８を制御するために使用することができる。制御モジュールは、ＰＩＤ制御装置２８０２を使用して第１および第２の加熱器区分２８０６の需要を満たすと判定されたデューティサイクル２８１０に基づいて、第１および第２の加熱器区分に電力を印加することができる。同様に、制御モジュールは、制御アルゴリズム２８０４を使用して第１の加熱器区分２８０８に関する需要を満たすように決定されたデューティサイクル２８１２に基づいて、第１の加熱器区分に電力を印加することができる。幾つかの実施形態では、制御アルゴリズムは、加熱器区分の組み合わせに印加される電力が第１の区分内のガスの温度および湿度に影響を及ぼすので、第１および第２の加熱器区分の組み合わせに対する需要に少なくとも一部基づいて第１の加熱器区分に関するデューティサイクル２８１２を決定することができる。例えば、図２６を参照して本明細書で述べるように、第１の加熱器区分の需要は、第１の加熱器区分と第２の加熱器区分との組み合わせに関する需要によって一部または完全に満たすことができる。特定の実施形態では、ＰＩＤ制御装置２８０２は、組み合わされた吸気肢および延長肢（例えば、第１および第２の加熱器区分）の加熱を制御する主たる手段であるように構成することができ、吸気肢（例えば、第１の加熱器区分）の制御アルゴリズム２８０４は、特定の動作段階（例えば、起動中、ウォームアップ期間、温度変化期間など）において特に適切であり得る、補助加熱を提供する方法として働くことができる。

図２９は、区分化された加熱器を制御するために制御モジュールによって実施される例示的な制御アルゴリズム２９００のフローチャートを示す。ステップ２９０２では、制御モジュールは、固定デューティサイクル値となるように第１の加熱器区分に関する電力需要を設定することによって開ループ制御モードで動作する。幾つかの実装形態では、固定デューティサイクル値は、最初は８０％に設定することができる。デューティサイクル値は、制御アルゴリズムのステップによって決定されるように増加または減少させることができる。

ステップ２９０４では、制御モジュールは、加湿システムが待機状態にあるかどうかを判定する。幾つかの実施形態では、制御モジュールは、局所変数に格納された値を調べることによって加湿システムが待機状態にあると判定することができる。加湿システムが待機状態にある場合には、制御モジュールは、ステップ２９０６に進み、患者端部温度（Ｔｐｅ）が時間枠内（例えば、約１分間）に変化閾値Ｔｔｈ（例えば、約２℃）を超えて増加したかどうかを判定する。これによって、流れが加湿システムに追加されたかどうかを効果的に判定することができる。ステップ２９０６において判定されるように流れが追加されている場合には、制御モジュールは、ステップ２９０８において待機状態から抜ける。

ステップ２９０４において判定されるようにユニットが待機状態にないときに、またはステップ２９０８から抜けた後に、制御モジュールは、ステップ２９１０において加熱器板温度が加熱器板温度閾値Ｔｔｈ＿ｈｐ（例えば、約５０℃）を超えているかどうかを判定する。これはウォームアップ期間に相当し得る。加熱器板温度が加熱器板温度閾値を超えていると制御ユニットが判定した場合には、制御モジュールは、２９１２において、第１および第２の加熱器区分の組み合わせ（例えば、外側区間）のデューティサイクルＤＣ＿１２が約９９％よりも大きいかどうか、および患者端部温度Ｔｐｅが設定点温度から温度値Ｔｎｅａｒ（患者端部温度が設定点温度に近づいた時点を決定するように構成された）を差し引いた温度未満であるかどうかを判定する。幾つかの実施形態では、Ｔｎｅａｒの値は、約２℃でよい。第１および第２の加熱器区分の組み合わせが約９９％より大きくかつ患者端部温度が設定点温度からＴｎｅａｒを差し引いた温度未満であると制御モジュールが判定した場合には、加湿システム内に流れの無い状態が存在することがあり得る。例えば、加湿システムが約１００％のデューティサイクルを適用しているが、患者端部温度が設定点に十分に近くない場合に、流れの無い状態が存在することがある。制御モジュールは、これが真である場合にシステムにおける潜在的な外乱（システムの上に冷たいものを載置することなど）を考慮に入れるためにステップ２９１４に進み、調整された時間ｔ＿ｗａｉｔ（例えば、約５分間）待機する。時間ｔ＿ｗａｉｔよりも長い場合には、制御モジュールは、ステップ２９１６に進み、流れが加湿システムに適用または再適用されるまで待機状態に入る。待機状態では、制御モードは、第１の加熱器区分のデューティサイクルを０％に設定し、第１および第２の加熱器区分の組み合わせを約４０％に設定する。

ステップ２９１０、２９１２、または２９１４のいずれかでの判定の結果が「いいえ」である場合には、制御モジュールは、ステップ２９１８に進み、患者端部に対する目標設定点を達成するようにＰＩＤ制御方式を使用して第１および第２の加熱器区分の組み合わせを制御する。幾つかの実施形態では、ＰＩＤ制御方式は、図３０を参照して本明細書で述べる方法である。例えば、制御モジュールは、患者端部における現在の測定温度と設定点との差に基づいて目標設定点を達成するように、組み合わされた第１および第２の加熱器区分を制御することができる。特定の実施形態では、制御は、測定された温度と温度設定点との差に比例する。制御モジュールは、ステップ２９２０において、調整された時間閾値（例えば、３０秒）がいつ経過したかを決定するためにタイマーを監視することができる。この調整された時間閾値は、ＰＩＤ制御装置が有効になるのに十分な時間が経過することを可能にするように設定することができる。制御モジュールは、関係する需要、ステップ２９２２において決定される需要を満たす結果をもたらすデューティサイクルを達成するためにＰＩＤ制御方式を実施する。例えば、ＰＩＤ制御方式は、第１および第２の加熱器区分の組み合わせに関するデューティサイクルＤＣ＿１２および／または第１の加熱器区分に関するデューティサイクルＤＣ＿１を達成するために実施することができ、ここで、第１の加熱器区分に関するデューティサイクルは、前記第１および第２の加熱器区分の組み合わせの需要を考慮に入れる。

調整された時間閾値が経過した後に、制御モジュールは、ステップ２９２４に進み、（ａ）組み合わされた第１および第２の加熱器区分に関するデューティサイクルが０％に等しいか、（ｂ）患者端部温度が設定点（例えば、約３９℃）を超えるか、（ｃ）第１の加熱器区分に関するデューティサイクルがデューティサイクル閾値（例えば、約４０％）よりも大きいかどうかを判定する。このテストは、組み合わされた第１および第２の加熱器区分がガスの加熱を停止した場合に真であることがあり、したがって、吸気肢の温度プロファイルを低減することが適切であることを示す。これは、例えば、第１の加熱器区分のデューティサイクルを減少させることによって達成することができる。したがって、これが真である場合には、コンピュータモジュールは、ステップ２９２６において、加熱器サイクルに関するデューティサイクルを減分値（例えば、２％）だけ減少させる。テストが真でない場合には、制御モジュールは、ステップ２９２８に進み、（ａ）組み合わされた第１および第２の加熱器区分に関するデューティサイクルが、第１の加熱器区分に関するデューティサイクルに定数ｃを加えたものよりも大きいかどうか（例えば、ＤＣ＿１２＞ＤＣ＿１＋ｃ（ここで、ｃは約２０％でよい）であるかどうかをテストする）および（ｂ）第１の加熱器区分に関するデューティサイクルが内側区間閾値ＤＣ＿１ｔｈ（例えば、約８０％）未満であるかどうかを判定する。定数は、定数を加えた初期デューティサイクル値が１００％となるように合わせることができる（例えば、初期デューティサイクル値は、定数が２０％となり得るように８０％でよい）。このテストは、吸気肢の温度プロファイルを維持するために第１の加熱器区分のデューティサイクルを増加させることが好適であり得る場合に真であることがある。したがって、このテストが真である場合には、制御モジュールは、ステップ２９３０に進み、第１の加熱器区分のデューティサイクルを増分値（例えば、約２％）だけ増加させる。テストが真でない場合には、制御モジュールは、上述したステップ２９２２に戻る。制御モジュールが第１の加熱器区分のデューティサイクルを増加または減少させる場合には、制御モジュールは、ステップ２９３２においてタイマーをリセットする。その後、制御はステップ２９２２に戻ることができる。

図３０は、組み合わされた第１および第２の加熱器区分を使用して患者端部に目標の温度設定点を達成するために閉ループ制御を行うように構成された例示的なＰＩＤ制御方式３０００のフローチャートを示す。ＰＩＤ制御方式は、組み合わされた第１および第２の加熱器区分に対するデューティサイクルを決定するために使用することができる。

ステップ３００２では、制御モジュールは、測定された温度Ｔｐｅと温度設定点Ｔｓｅｔとの差を決定することによってＰＩＤパラメータを初期化し、差は誤差ｅと称される：ｅ＝Ｔｓｅｔ－Ｔｐｅ。ステップ３００４では、制御モジュールは、ＰＩＤ制御方式の比例項を定数Ｋｐと誤差ｅとの積に設定する：Ｐ＝Ｋｐ＊ｅ。特定の実装形態では、定数Ｋｐは約１０に設定される。ステップ３００６では、制御モジュールは、ＰＩＤ制御方式の微分項Ｄを０に設定する。他の値が使用されることもある。

ステップ３００８では、制御モジュールは、誤差が温度差閾値Ｔｄｉｆｆ（例えば、約１００）以下であるかどうかを判定する。制御モジュールは、ステップ３０１０に示されるように、ＰＩＤ制御方式の積分項Ｉを０にいつ設定するのが適切であるかを決定するために使用することができる。現在の温度が温度設定点の温度差閾値以内である場合には、制御モジュールは、ステップ３０１１に進み、ＰＩＤ制御方式の積分項Ｉを、古いまたは前回の積分項に誤差ｅの割合Ｋｉを加えたものとすることができる：Ｉ＝Ｉｐｒｅｖ＋Ｋｉ＊ｅ。特定の実装形態では、割合Ｋｉは約０．０５でよい。制御モジュールは、ステップ３０１２において、積分項Ｉが許容可能または好適な境界内である（例えば、－２＜Ｉ＜１００である）ことをさらに確認することができ、制御モジュールは、積分項が好適な範囲の外にある場合に積分項を境界値に設定することができる。

ステップ３０１４では、制御モジュールは、比例項Ｐと積分項Ｉと微分項Ｄとの合計としてデューティサイクルを決定する：ＤＣ＝Ｐ＋Ｉ＋Ｄ。ステップ３０１５において制御モジュールによって判定されるように、デューティサイクルが１００％より大きくかつ積分項が前回の積分項（例えば、Ｉ＞Ｉｐｒｅｖ）よりも大きい場合には、制御モジュールは、ステップ３０１６において積分項をその前回値にリセットし、ステップ３０１８においてデューティサイクルを再計算する。ステップ３０２０では、制御モジュールは、デューティサイクルの値の範囲を０～１００に制限する（例えば、デューティサイクルが０未満である場合には、制御モジュールがデューティサイクルを０に設定し、デューティサイクルが１００よりも大きい場合には、制御モジュールがデューティサイクルを１００に設定する）。

図３１は、加湿システム内の制御モジュールによって実施できる別の例示的な制御アルゴリズム３１００のフローチャートを示す。ステップ３１０２では、制御モジュールは、加湿システムの流量域を決定する。ステップ３１０４では、制御モジュールは、決定された流量域に基づいて第１の加熱器区分の需要を決定する。幾つかの実施形態では、流量域は、対応する需要に対する流量のレベルでよい。例えば、流量域は、低流量域、中流量域、または高流量域であってよく、ならびに低流量域に対して低流量需要を決定することができ、中流量域に対して中流量需要を決定することができ、かつ高流量域に対して高流量域を決定することができる。幾つかの実施形態では、流量域は重なることがある。特定の実施形態では、制御モジュールは、起動時にのみ第１の加熱器区分に関する初期需要を決定するために流量域を決定する。そのような場合、制御モジュールは、加湿システムの大部分の制御のために第１および第２の加熱器区分の組み合わせに関する需要を使用することができる。この初期設定後に、残りの制御アルゴリズム３１００は、第１の加熱器区分の需要を調節することができる。

ステップ３１０６において、制御モジュールは、加湿システムが待機状態にあるかどうかを判定する。例えば、制御モジュールは、局所変数に格納された値を調べることによって加湿システムが待機状態にあると判定することができる。加湿システムが待機状態にある場合に、制御モジュールは、ステップ３１０８に進み、患者端部温度（Ｔｐｅ）が約１分間で２℃よりも大きく上昇したかどうかを判定する。これによって、流れが加湿システムに追加されたかどうかを効果的に判定することができる。ステップ３１０８において判定されるように流れが追加されている場合には、制御モジュールは、ステップ３１１０において待機状態から抜ける。

ステップ３１０６において判定されるようにユニットが待機状態にない場合には、制御モジュールは、ステップ３１１２において加熱器板温度が約５０℃を超えているかどうかを判定する。これはウォームアップ期間に相当し得る。加熱器板温度が約５０℃を超えていると制御ユニットが判定した場合には、制御モジュールは、ステップ３１１４において、第１および第２の加熱器区分の組み合わせ（例えば、外側区間）のデューティサイクルが約９９％よりも大きいかどうか、および患者端部温度Ｔｐｅが設定点温度から温度値Ｔｎｅａｒ（例えば、約２℃）を差し引いた温度未満であるかどうかを判定する。これが真であると制御モジュールが判定した場合には、加湿システム内に流れの無い状態が存在することがあり得る。例えば、加湿システムが約１００％のデューティサイクルを適用しているが、患者端部温度が設定点に十分に近くない場合に、流れの無い状態が存在することがある。制御モジュールは、これが真である場合にシステムにおける潜在的な外乱（システムの上に冷たいものを載置することなど）を考慮に入れるためにステップ３１１６に進み、約５分間待機する。約５分よりも長い場合には、制御モジュールは、ステップ３１１８に進み、流れが加湿システムに適用または再適用されるまで待機状態に入る。待機状態では、制御モードは、第１の加熱器区分のデューティサイクルを０％に設定し、第１および第２の加熱器区分の組み合わせを約４０％に設定する。

ステップ３１１２、３１１４、または３１１６のいずれかでの判定の結果が「いいえ」である場合には、制御モジュールは、ステップ３１２０に進み、患者端部に対する目標設定点を達成するようにＰＩＤ制御方式を使用して第１および第２の加熱器区分の組み合わせを制御する。幾つかの実施形態では、ＰＩＤ制御方式は、図３０を参照して本明細書で述べる方法である。例えば、制御モジュールは、患者端部における現在の測定温度と設定点との差に基づいて目標設定点を達成するように、組み合わされた第１および第２の加熱器区分を制御することができる。特定の実施形態では、制御力は、測定された温度と温度設定点との間の差に比例する。制御モジュールは、関係する需要、ステップ３１２２において決定される需要を満たす結果をもたらすデューティサイクルを達成するためにＰＩＤ制御方式を実施する。例えば、ＰＩＤ制御方式は、第１および第２の加熱器区分の組み合わせに関するデューティサイクルＤＣ＿１２および／または第１の加熱器区分に関するデューティサイクルＤＣ＿１を達成するために実施することができ、ここで、第１の加熱器区分に関するデューティサイクルは、第１および第２の加熱器区分の組み合わせの需要を考慮に入れる。

制御モジュールは、ステップ３１２４に進み、（ａ）組み合わされた第１および第２の加熱器区分に対するデューティサイクルが０％に等しいか、（ｂ）患者端部温度が設定点（例えば、約３９℃）を超えるか、（ｃ）第１の加熱器区分に対するデューティサイクルがデューティサイクル閾値（例えば、約４０％）よりも大きいかどうかを判定する。このテストは、組み合わされた第１および第２の加熱器区分がガスの加熱を停止した場合に真であることがあり、したがって、吸気肢の温度プロファイルを低減することが適切であることを示す。これは、例えば、第１の加熱器区分のデューティサイクルを減少させることによって達成することができる。したがって、これが真である場合には、コンピュータモジュールは、ステップ３１２６において、これが真である間に加熱器サイクルに関するデューティサイクルを３０秒毎に減分値（例えば、２％）だけ減少させる。テストが真でない場合には、制御モジュールは、ステップ３１２８に進み、（ａ）組み合わされた第１および第２の加熱器区分に関するデューティサイクルが、第１の加熱器区分に関するデューティサイクルに定数を加えたものよりも大きいかどうか（例えば、ＤＣ＿１２＞ＤＣ＿１＋ｃ（ここで、定数は約２０％でよい）であるかどうかをテストする）および（ｂ）第１の加熱器区分に関するデューティサイクルが内側区間閾値（例えば、約８０％）未満であるかどうかを判定する。定数は、定数を加えた初期デューティサイクル値が１００％となるように合わせることができる（例えば、初期デューティサイクル値は、定数が２０％となり得るように８０％でよい）。このテストは、吸気肢の温度プロファイルを維持するために第１の加熱器区分のデューティサイクルを増加させることが好適であり得る場合に真であることがある。したがって、このテストが真である場合には、制御モジュールは、ステップ３１３０に進み、第１の加熱器区分のデューティサイクルを増分値（例えば、約２％）だけ増加させる。テストが真でない場合には、制御モジュールは、上述したステップ３１２２またはステップ３１０６に戻ることができる。制御モジュールが第１の加熱器区分のデューティサイクルを増加または減少させる場合には、制御モジュールは、ステップ３１２２にまたはステップ３１０６に戻ることができる。

追加の制御システム
次に、図２５Ａ～図２５Ｃの回路図２５００に対する別の例示的な制御システムについて述べる。上で述べるように、回路図２５００は、吸気肢内の第１の加熱器区分Ｈ１を延長肢内の第２の加熱器区分Ｈ２に接続する中間コネクタに温度センサを含まないシステムにおいて実現することができる。回路図２５００は、内側ループＨＷ１または外側ループＨＷ２のいずれかで加熱するようにＭＯＳＦＥＴ対の切り換えを変更するように構成された制御システムを使用して実現することができる。ループＨＷ１（図２５Ｃに示される）は、吸気区分の第１の加熱器区分Ｈ１を含むことができる。ループＨＷ２（図２５Ｂに示される）は、第１および第２の加熱器区分Ｈ１、Ｈ２を含むことができる。電圧の極性に応じて、Ｈ１を加熱するためにループＨＷ１にまたはＨ１とＨ２の両方を加熱するためにループＨＷ２に電力を供給することができる。この用途では、電力は、電力、電圧および／または電流を含むことができる。ループＨＷ１は、図２５Ｃに示されるように、切り換え構成においてＭＯＳＦＥＴのスイッチをオン／オフすることによって作動させることができる。ダイオード／スイッチは、ＭＯＳＦＥＴでよい。供給電力の極性は、図２５Ｂに示されるように、ループＨＷ２のみを作動させるために切り換えることができる。制御装置は、必要に応じて極性を切り換えて加熱器ワイヤに対して適切なデューティサイクルを提供するためにＭＯＳＦＥＴＳを動作させるように構成することができる。

図３５は、ループＨＷ１およびＨＷ２を制御するための例示的な制御アルゴリズム３５００を示す。例示的実施形態では、ループＨＷ１およびＨＷ２を順次制御することができ、それによって、アルゴリズム３５００の円滑な実行を可能にする。制御装置は、ＨＷ１またはＨＷ２デューティサイクルの出力を制御する必要があるかどうかおよびどのレベルで制御する必要があるかを判定するために全てのステップを繰り返し続けることができる。制御装置は、ステップ３５０２において、図１３に示されたセンサ２０４ｂなどの、患者端部センサによって測定された患者端部温度と患者端部設定点との誤差を決定することができる。ＨＷ１およびＨＷ２デューティサイクルの出力は各々、誤差に基づいて当技術分野で既知のＰＩＤ制御装置を使用して制御することができる。制御装置は、ステップ３５１０において、１つまたは複数の初期システム準備確認を任意選択で行うことができる。システムの準備が完了していない場合には、システムリセット３５０５を行うことができる。システムの準備が完了している場合には、ステップ３５１５において、測定された患者端部温度と患者端部温度設定点との誤差に基づいてＨＷ１デューティサイクルの出力を決定することができる。ＨＷ１デューティサイクルの出力は、一連の定数を用いる標準的なＰＩＤ制御装置に任意選択で基づくことができる。幾つかの実施形態では、ＰＩＤ制御装置は、図３７に示されるＰＩＤ制御方式３７００を実装することができ、このことは以下でより詳細に述べる。制御装置は、誤差および一連の定数に基づいて各項の出力（すなわち、比例項、積分項および微分項）を決定することができる。定数は、システムに対して予め決定して、メモリにもしくはルックアップテーブルにまたは他の任意の好適な形式で記憶させることができる。定数は、システムが多数の環境に関連し得る複数の定数を記憶できるので、条件の変更に応じて修正することができる。非限定的な一例は、管路の一部分が保育器の内部にあるかまたはない場合の例である。

一実施形態では、吸気肢と延長肢とを含む吸気管路全体がその長さに沿って同じ周囲環境に露出される。この実施形態では、制御装置は、ステップ３５１５においてＨＷ２デューティサイクルの出力を制御する通常のＰＩＤ制御装置として機能することができる。測定された患者端部温度と患者端部温度設定点との誤差が大きい可能性があるので、ループＨＷ２は、一連の定数を使用して加熱することができる。誤差は、吸気管路の患者端部が、患者端部温度設定点よりもはるかに低くなる可能性がある、周囲温度に露出されるので、大きくてよい。この実施形態では、アルゴリズム３５００は、ステップ３５２０において大きなＨＷ２デューティサイクルを出力することができる。次いで、制御装置は、ステップ３６２５においてＨＷ１デューティサイクルの出力を決定することができる。この実施形態では、ＨＷ１デューティサイクルの出力がＨＷ２デューティサイクルの出力に逆相関し得るので、ＨＷ１デューティサイクルを０％に設定することができる。ＨＷ２デューティサイクルの出力が十分に高い場合には、ＨＷ１デューティサイクルの出力を０％に設定することができる。これは、患者端部温度と患者端部設定点との間に大きな誤差値がある場合に起こる可能性がある。

ループＨＷ２に供給された電力によって加熱器ワイヤＨ１およびＨ２が昇温するので、誤差を適切な誤差閾値内に低減することができる。上述したように、制御装置は、誤差が連続的に監視されるようにアルゴリズム３５００を連続的に実行することができる。誤差が適切な誤差閾値内にあるときに、この実施形態では、温度制御を達成するためにループＨＷ１を作動させることがある。作動させたループＨＷ１のさらなる詳細については、別の実施形態を参照して以下に述べる。

幾つかの実施形態では、吸気肢および延長肢は、異なる周囲環境に露出させることができる。例えば、延長区分は、閉鎖システムである保育器または他の好適な装置などの、制御環境内に配置することができる。制御環境は、環境内の少なくとも温度および／または湿度を制御することができる。延長肢が保育器内に挿入されたときに、患者端部センサは、周囲温度よりも上昇した保育器内の温度のため、設定点に近いより高い温度値を読み取ることができる。それゆえ、誤差は、延長肢が周囲温度に露出されるときより小さくなる可能性がある。典型的には延長肢が保育器の内部に配置された場合である、誤差が所定の閾値内にあるときに、ループＨＷ１を作動させることができる。非限定的な例では、閾値誤差値は、２．５℃以下でよい。制御装置は、ステップ３５２５においてＨＷ１デューティサイクルの出力を決定することができる。幾つかの実施形態では、制御装置は、図３７に示されるように、ＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御３７００を行うことができる。Ｈ１の加熱によって誤差がさらに低減されると、ステップ３５１５において決定されるＨＷ２デューティサイクルの出力がさらに低減されるので、ＨＷ１デューティサイクルの出力をさらに増加させることができる。

保育器の実施形態を引き続き参照すると、制御装置は、Ｈ１が所定の表面温度閾値に達するまで、Ｈ１を最大容量まで通電させるようにループＨＷ１に供給される電力を制御するように構成される。表面温度閾値は、吸気肢が熱くなり過ぎて加湿システムを安全に取り扱うまたは使用することができなくなるのを防止することができる。幾つかの実施形態では、表面温度閾値は、規制基準によって義務付けられる可能性がある。所定の表面温度閾値は、ループＨＷ１に供給される最大電力／電圧に関連することができる。最大電力／電圧は、実験データに基づいて設定することができる。

さらに、制御装置がステップ３５３０においてループＨＷ１に電力を供給するときに、Ｈ２を通電させず、それゆえ、Ｈ２が昇温しないので、中間コネクタから患者端部まで延長肢全体に温度低下が生じる可能性がある。この温度低下は、保育器内の周知の冷却特性に起因した既知の減衰率での温度低下であり得る。ループＨＷ１に供給される電力は、延長肢全体の温度低下が所望の患者端部温度をもたらし得るように、延長肢の最初の温度を達成するように制御することができる。図２７は、この保育器の実施形態における吸気管路の例示的な加熱プロファイルを示す。吸気管路が加湿チャンバに結合する端部では、温度は、チャンバ出口温度設定点に応じて患者端部温度よりも高いかまたは低くてよい。制御装置は、チャンバ出口温度と測定された患者端部温度との差を決定することができ、よって、ＨＷ１デューティサイクルの出力を調節することができる。吸気肢の温度は、中間コネクタで終端し得る、吸気肢の長さに沿って上昇することができ、ループＨＷ１を作動させたときに加熱されない、延長肢に沿って中間コネクタから患者端部へ徐々に低下することができる。

制御アルゴリズム３５００では、ループＨＷ１は、加湿システムの加熱の大部分を行うことができる。ループＨＷ２は、誤差が閾値を超えた場合に引き継ぐことができる。加えて、制御装置は、ＨＷ２デューティサイクルの出力を低い値に保つことができる。一方で、ＨＷ２デューティサイクルの低出力は、有利には、保育器内部の延長肢の過熱の可能性を低減することができ、それによって、加湿システムの安全性を高める。例えば、ＨＷ２デューティサイクルの低出力は、保育器内の乳児または吸気管路を取り扱う介護者が火傷するのを防止することができる。同時に、Ｈ１は、吸気肢内での凝結を有利に防止するために表面温度閾値まで加熱することができる。他方で、ＨＷ２デューティサイクルの低出力は、有利には、ループＨＷ２が環境の変化に迅速に対応して図２７に示されるように加熱プロファイルを維持することを可能にする。急激な環境の変化は、限定されるものではないが、保育器内部の温度変化、通気、低温の周囲温度などを含むことができる。その上、ループＨＷ２に電力を供給することによって、さらに有利には、より安定した加熱プロファイルを提供することができる。より安定した加熱プロファイルは、ループＨＷ２を作動させたときに振動を低減または除去することによって達成することができる。吸気肢から患者端部に移動する加熱されたガスによって熱が伝達され患者端部センサにおいて検出されるのに時間がかかるので、ループＨＷ１のみを作動させたときに振動が発生する可能性がある。加熱器区分Ｈ１およびＨ２の両方を作動させたときに、患者端部センサは、ループＨＷ１のみを作動させたときよりも速い温度変化応答を患者端部において検出できるので、振動を低減することができる。

ＰＩＤ制御方式が誤差を低減するように構成されるので、幾つかの実施形態では、ＨＷ２デューティサイクルの出力は、０％で定常状態に達することができ、ループＨＷ２は、上述したように環境の急激な変化にのみ反応するように作動させる。定常状態は、誤差が閾値内にあるときにループＨＷ２に対する比例項および微分項が実質的に０に低減されることに起因し得る。他の実施形態では、ＨＷ２デューティサイクルの出力は、定常状態を達成しないが、低い値を有することがある。限定するものではなく例として、吸気管路が低温の周囲条件にあるときに、保育器の外部にある吸気肢内のガスの冷却が高められる可能性がある。急速な冷却は、管内の加熱および加湿されたガスから周囲環境へのより高い放熱率の原因となる可能性のあるより低い周囲温度に起因し得る。３５３０において、作動させたループＨＷ２内のＨ１およびＨ２の両方に供給される電力は、所望の患者端部温度を達成するために吸気肢内のガスの高められた冷却を補償することができる。

図３６は、ＨＷ１およびＨＷ２デューティサイクルの出力を制御するための別の例示的な制御アルゴリズム３６００を示す。制御アルゴリズム３６００は、以下に述べる点を除き制御アルゴリズム３５００と同じ特徴を有することができる。よって、制御アルゴリズム３６００の特徴は、制御アルゴリズム３５００の特徴に組み込むことができ、制御アルゴリズム３５００の特徴は、制御アルゴリズム３６００の特徴に組み込むことができる。

制御装置は、アルゴリズム３６００を連続的に実行することができる。アルゴリズム３６００の連続的な実行は、加湿システムの実質的に連続的な細かい制御を提供することができる。制御装置は、測定された患者端部温度と患者端部設定点との誤差を決定することで３６０２を開始することができる。幾つかの実施形態では、患者端部設定点は、吸気管路内のガス流量とは無関係でよい。設定点は、チャンバ出口温度設定点の関数でよい。例えば、患者端部温度設定点は、チャンバ出口温度設定点より高くまたは低く設定することができる。患者端部設定点は、加湿システムが非常に低温の周囲環境内にある場合に変更することができる。さらに、アルゴリズム３６００の連続的な実行は、著しい過熱が生じたときはいつでもシステムがリセットされる（３６０５）ことを可能にすることできる。例示的実施形態では、リセット３６０５は、ＰＩＤ制御アルゴリズムで使用される誤差項を０にリセットし、ＨＷ１およびＨＷ２デューティサイクルの両方の出力を０％にリセットすることができる。

図３６に示されるように、制御装置は、全てのセンサが作動しており、全てのアラームが作動しており、かつシステムが動作状態にあることを確実にするために、一連の確認３６１０、３６１５、３６２０、３６２５を伴うアルゴリズム３６００を開始することができる。これらの確認は任意選択でよい。具体的には、制御装置は、リセットが行われる必要があるかどうかを確認することができる（３６１０）。幾つかの実施形態では、制御装置は、所定のアルゴリズムに基づいてリセットが行われる必要があるかどうかを判定するようにプログラムすることができる。他の実施形態では、システムは、使用者または介護者が手動でシステムをリセットすることを可能にするためのユーザインタフェースを有することがある。例えば、リセットは、オン／オフボタンを使用して装置の電源をオン／オフすることによって、装置のプラグを抜ことによって、または必要な条件が満たされたときにソフトウェアで自動的に行うことができる。ステップ３６１０においてリセットの必要がない場合には、制御装置は、システムがステップ３６１５においてアルゴリズム３６００を実行する準備が完了しているかどうかを判定することができる。システムの準備が完了していない場合には、リセット３６０５を行うことができる。システムの準備が完了している場合には、制御装置は、患者端部センサの状態および加湿チャンバの出口におけるセンサの状態を決定することができる（３６２０）。システムは、センサが応答しないかまたは設計通りに機能しない場合には、リセット３６０５することができる。センサの状態が条件を満たしている場合には、制御装置は、ステップ３６２５において、高温制御または高温アラームが有効であるかどうかを判定することができる。リセット３６０５は、測定された温度が過熱温度閾値よりも高い場合に吸気管路の過熱を防止するために作動させることができる。幾つかの実施形態では、患者端部温度が過熱温度閾値を超える場合には、過熱を制御するように構成された別個のソフトウェアモジュールが引き継ぐことができる。この過熱モジュールは、ＨＷ１およびＨＷ２デューティサイクルの両方の出力を０に設定することができる。リセット３６０５は、ＰＩＤ制御方式３６３０、３６８０の積分誤差項の累積を防止するために実行することができる。

引き続き図３６を参照すると、患者端部温度が設定点未満であると判定した後でかつ任意選択の一連の確認後に、制御装置は、システムを所望の設定点温度にするためにＨＷ２デューティサイクルの出力を決定することができる。制御装置は、ステップ３６３０においてＨＷ２デューティサイクルの出力のためにＰＩＤ制御方式を実施することができる。例示的実施形態では、ＰＩＤ制御ステップ３６３０は、当技術分野で既知のＰＩＤ制御方式で行うことができる。概して、ＰＩＤ制御方式でのＨＷ１またはＨＷ２に対する制御装置の出力は、ＤＣ＝Ｋｐ＊ｅ＋Ｋｉ＊∫ｅ ｄｔ＋Ｋｄ＊ｄｅ／ｄｔという式で表すことができ、ここで、ＤＣはＨＷ１またはＨＷ２デューティサイクルの出力であり、Ｋｐは比例係数であり、Ｋｉは積分係数であり、かつＫｄは微分係数である。さらに、ｅは、ステップ３６０２において決定される誤差である。加えて、∫ｅ ｄｅは誤差積分であり、つまり、時間０から現在の時間ｔ．ｄｅ／ｄｔまでの過去の誤差の積分は、現在の誤差の変化率（すなわち、微分項）である。ＰＩＤ制御方式は、誤差を低減または排除するように構成することができる。

図３７は、ＰＩＤ制御方式３７００の例を示す。ＰＩＤ係数３７０５、ＰＩＤ限界３７１０、および誤差項３７１５は、ＰＩＤ制御方式３７００に入力することができる。上述したように、ＰＩＤ係数３７０５は、比例係数Ｋｐと、積分係数Ｋｉと、微分係数Ｋｄと、積分項を導入する際の誤差とを含むことができる。幾つかの実施形態では、比例係数は、テストによって決定されるシステムベースの項でよい。幾つかの実施形態では、微分係数Ｋｄは、システムならびに／またはループＨＷ１およびＨＷ２の加熱器板（図示せず）に対して決定することができる。例えば、Ｋｄは、実験的に決定することができる。微分係数Ｋｄを含むＰＩＤ制御方式３７００は、システムの安定性を高めて、誤差を補正するときのオーバーシュートを減少させることができる。幾つかの実施形態では、ＰＩ制御方式は、微分項を除いた、ＰＩＤ制御方式３７００の代わりに使用することができる。ＰＩ制御方式における制御装置の出力は、ＤＣ＝Ｋｐ＊ｅ＋Ｋｉ＊∫ｅ ｄｔとして表現することができる。ＰＩＤ制限３７１０は、最小および最大積分項、ならびにＨＷ１およびＨＷ２デューティサイクルの最小および最大出力限界を含むことができる。誤差項３７１５は、現在の誤差、誤差積分、および前回の誤差を含むことができる。

上述した入力から、制御装置は、上述した式における比例係数Ｋｐとシステムの現在の誤差との積である、比例項３７２０を計算することができる。制御装置は、上述した式における微分係数Ｋｄと現在の誤差ｄｅ／ｄｔの変化率との積である、微分項３７２５を計算することもできる。制御装置は、ステップ３７３５において誤差積分を計算することができる。次いで、制御装置は、ステップ３７４０において誤差項の確認を行うことができる。例えば、制御装置は、任意のＰＩＤ変数の誤差項を確認することができる。

誤差項確認３７４０の後に、制御装置の出力は、ステップ３７８０において、ＤＣ＝比例項＋Ｋｉ＊誤差積分＋微分項として計算することができる。制御装置は、ステップ３７９５において、ステップ３７８０から計算される出力値の範囲を制御装置の最大出力限界～最小出力限界に制限することができる。制御装置は、制御装置の結果として生じる出力３７９５を、以下に述べる、図３７おけるステップ３６３０に、またはステップ３６８０に提供することができる。

図３６に戻ると、制御装置は、ステップ３６３０でのＰＩＤ制御に基づいてステップ３６３５において０％～１００％に範囲の制限されたＨＷ２デューティサイクルを出力することができる。アルゴリズム３６００は、患者端部温度を制御して図２７に示される加熱プロファイルを維持するために、ＨＷ２デューティサイクルの出力を使用することができる。上述したように、ＨＷ２の出力は低くてよく、延長肢の過熱を防止することによって患者および介護者の安全性を向上させると同時に、ループＨＷ２が急激な変化に迅速に応答することを可能にする。

アルゴリズム３６００は、ＨＷ１デューティサイクルの出力を制御するためにＨＷ２デューティサイクルの出力を使用することもできる。ＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ限界を計算するためにＨＷ２デューティサイクルの出力をステップ３６４０に提供する前に、制御装置は、ステップ３６４５においてＨＷ２デューティサイクルの生出力をフィルタリングすることができる。フィルタリングは、ＨＷ１デューティサイクルの出力を減衰させることができる。フィルタは、加熱されているループＨＷ２からのノイズの平滑化を可能にすることができ、これによって、ＨＷ１デューティサイクルの出力の減衰を可能にすることができる。図３６に示されるように、制御装置は、ＨＷ２およびＨＷ１デューティサイクルの出力を順次制御することができ、これによって、有利には、利用可能な電力、電圧または電流の簡単な割り当てを行うことができる。そして、ステップ３６３０でのＨＷ２デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御、およびステップ３６８０でのＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御は、システムのより安定した制御を行うために協働することができる。ＨＷ１デューティサイクルの出力によって患者端部温度が過度の高温または低温になる場合に、ＨＷ２デューティサイクルの出力は、過熱または加熱不足を補償することができる。幾つかの実施形態では、ＨＷ２デューティサイクルの出力は、ＰＩＤ制御アルゴリズムの積分項の迅速な変更をもたらすせるために負でよい。制御装置は、ステップ３６３０においてＨＷ２デューティサイクルの出力が負であるときに、ステップ３６３５においてＨＷ２デューティサイクルの出力を０に制限することができる。制御装置は、過熱条件においてＨＷ１デューティサイクルの出力を迅速に低下させることもできる。

引き続き図３６を参照すると、制御装置は、ステップ３６４０においてＨＷ１デューティサイクルの出力に対するＰＩＤ限界を決定することができる。具体的には、制御装置は、ステップ３６５０においてＨＷ１デューティサイクルの最大出力を計算することができる。また上述したように、ＨＷ１デューティサイクルの最大出力は、吸気肢が表面温度閾値を超えて安全に取り扱うまたは使用することができなくなるのを防止するように上限を定めることができる。幾つかの実施形態では、ＨＷ１デューティサイクルの最大出力は、ＨＷ１デューティサイクルの最大上限出力とＨＷ２デューティサイクルの範囲の制限された出力とを含む関数を使用して計算することができる。一実施形態では、ＨＷ１デューティサイクルの出力の決定は、２つの加熱器区分Ｈ１およびＨ２の抵抗の差を補償するための項を含むこともできる。

次いで、制御装置は、ステップ３６５０から計算されたＨＷ１デューティサイクルの最大出力が負であるかどうかを判定することができる。ＨＷ１デューティサイクルの計算された最大出力が負である場合には、制御装置は、ステップ３６６０においてＨＷ１デューティサイクルの最大出力を０％に設定することができる。ＨＷ１デューティサイクルの計算された最大出力が負でない場合には、制御装置は、ステップ３６７５において、ＨＷ１デューティサイクルの出力の範囲を０％（以上）～ＨＷ１デューティサイクルの最大出力限界（以下）に制限することができる。幾つかの実施形態では、ＨＷ１デューティサイクルの最大出力限界は、ＨＷ２デューティサイクルの出力を１００％から減算することによって計算することができる。

ステップ３６４０から計算されたＰＩＤ限界によって、制御装置は、ステップ３６８０においてＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御を行うことができる。制御装置は、ステップ３６８５においてＨＷ１デューティサイクルを出力することができる。一実施形態では、制御装置は、ＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御を行うために図３７のＰＩＤ制御方式を使用することができる。制御装置は、ステップ３６８０でのＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御後にシステムをリセットすることもできる（３６０５）。

図３８は、アルゴリズム３５００、３６００を使用して制御できる吸気管路３８０２の別の例示的な実施形態を示す。図３５の吸気管路３８０２は、以下で述べる点を除き図１の吸気管路２０２と同じ特徴を有することができる。吸気管路３８０２の特徴は、吸気管路２０２の特徴に組み込むことができ、吸気管路２０２の特徴は、図３８の吸気管路３８０２に組み込むことができる。

図３８に示されるように、吸気管路３８０２は、図示されるように、保育器３８０８と共に、または吸気肢３８０２の異なる区分に沿って異なる温度が存在する別のシステム、例えば放射加温器と共に使用することができる。吸気管路３８０２は、２つの区分を備えることができる。第１の区分または吸気肢３８０２ａは保育器３８０８の外部にあってよく、第２の区分または延長肢３８０２ｂは保育器３８０８の内部にあってよい。第１の区分３８０２ａは１つまたは複数の第１の内側加熱器ワイヤ３８０６ａを含んでよく、第２の区分３８０２ｂは１つまたは複数の第２の内側加熱器ワイヤ３８０６ｂを含んでよい。第１および第２の内側加熱器ワイヤ３８０６ａ、３８０６ｂは、図２の第１および第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂと同じ特徴を有することができる。吸気管路３８０２は、ガス管腔３８０３を有することができる。第１および第２の内側加熱器ワイヤ３８０６ａ、３８０６ｂは、ガス管腔３８０２の周囲に巻き付けることができる。

引き続き図３８を参照すると、吸気肢３８０２は、吸気管路３８０２の第１および第２の区分３８０２ａ、３８０２ｂの要素を結合するように構成された中間回路を有する中間コネクタ３８１４を含むことができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ３８１４は、第１の内側加熱器ワイヤ３８０６ａを第２の内側加熱器ワイヤ３８０６ｂに物理的および電気的に結合するように構成することができる。加えて、吸気管路３８０２は、１つまたは複数の外側加熱器ワイヤ３８０７を含むことができる。外側加熱器ワイヤ３８０７は、第１および第２の内側加熱器ワイヤ３８０６ａ、３８０６ｂと同じまたは異なる特徴を有することができる。幾つかの実施形態では、外側加熱器ワイヤ３８０７は、吸気管路３８０２の周囲に巻き付けることができる。幾つかの実施形態では、外側加熱器ワイヤ３８０７は、ガス管腔３８０３の外側に位置することができる。例示的実施形態では、外側加熱器ワイヤ３８０７は螺旋構成にすることができる。しかし、当業者であれば、外側加熱器ワイヤ３８０７の数または構成が限定的なものではないことを理解するであろう。

制御装置（図９に示される）は、内側制御ループ（ループＨＷ１）を形成する第１の内側加熱器ワイヤ３８０６ａを制御するように構成することができる。制御装置は、外側制御ループ（ループＨＷ２）を形成する外側加熱器ワイヤ３８０７を制御するように構成することもできる。図２５Ａ～図２５Ｃは、Ｈ１が第１の内側加熱器ワイヤ３８０６ａに対応しかつＨ２が外側加熱器ワイヤ３８０７に対応する、吸気管路３８０２に関する回路図２５００を示す。

吸気肢３８０２は、１つまたは複数のセンサを含むことができ、制御装置は、１つまたは複数のセンサの出力を受信するように構成することができる。図３８に示されるように、センサ３８０４ｂは、センサ３８０４ｂから導出されるパラメータ（患者端部温度）が患者または使用者に送達される加湿ガスのパラメータに対応し得るように第２の区分３８０２ｂの患者端部付近に位置決めすることができる。幾つかの実施形態では、センサ３８０４ｂは、上述したセンサ２０４ａ、２０４ｂと同じように機能することができる。センサ３８０４ｂの出力は、ＨＷ２ループおよびＨＷ１ループに送給される電力、電圧、および／または電流を制御する際に使用されるフィードバックとして制御装置に送信することができる。

低流量条件のための追加の制御システム
本明細書で述べるように、図２５Ａ～図２５Ｃの回路図２５００を組み込んだ加湿システムは、保育器と共に使用することができる。保育器を伴う非限定的な例示的使用は、加湿システムが新生児治療モードで動作しておりかつ保育器内部の乳児患者に接続されている場合の使用でよい。図３９Ａは、加湿システムの吸気管路３９０２および保育器３９０８の例示的な意図した構成を示す。加熱器ワイヤ区分Ｈ１ ３９０６ａを備える吸気肢３９０２ａは、保育器３９０８の外部に留まり、周囲環境に露出させることができる。加熱器ワイヤ区分Ｈ２ ３９０６ｂを備える延長肢３９０２ｂは、保育器３９０８の内部に配置し、典型的には周囲環境と比較して上昇した温度に露出させることができる。図３９Ａに示される意図した構成では、中間コネクタ３９１４は、保育器３９０８と周囲環境との間のインターフェースに位置することができる。

しかし、吸気管路３９０２は、移動の影響を受け易い可能性がある。例えば、保育器３９０８は、吸気管路３９０２が保育器３９０８内部の患者にまだ接続されているときに移動させてもよい。別の例では、加湿システムに接続された、保育器３９０８内部の乳児患者は、動き回ることができる。その結果、吸気肢３９０２ａの区分３９０２ｃは、図３９Ｂの矢印によって示されるように、誤って保育器３９０８内にずれる可能性がある。区分３９０２ｃは長さが異なってよい。

図３９Ａおよび図３９Ｂの両方では、図３５～図３６の制御アルゴリズム３５００、３６００は、誤差が所定の閾値未満であるときにループＨＷ１（Ｈ１ ３９０６ａを含む）を表面温度閾値まで加熱させることができる。制御アルゴリズム３５００、３６００は、誤差が所定の閾値よりも大きいときに患者端部設定点を維持するためにループＨＷ２（Ｈ１およびＨ２ ３９０６ａ、３９０６ｂを含む）を昇温させることができる。保育器３９０８内部の上昇した温度によって、ＨＷ２デューティサイクルを高める必要性を低減することができ、ループＨＷ１が加熱の大部分を行うための高いデューティサイクルを有する結果をもたらすことができる。区分３９０２ｃがループＨＷ１の一部分である場合に、主要な制御方式ではＨＷ１が主に加熱されるので、区分３９０２ｃは、延長肢３９０２ｂよりも高い表面温度を有することができる。

しかし、加湿システムが低流量条件にありかつ区分３９０２ｃが図３９Ｂに示されるように保育器の内部にある場合には、区分３９０２ｃと延長肢３９０２ｂとの表面温度差は、区分３９０２ｃが図３９Ａに示されるように保育器３９０８の外部にある場合よりも大きくてよい。乳児には大人よりも低い流量でガスを送達できるので、新生児治療モードでは低流量条件がより高い頻度で生じ得る。当業者であれば、他の患者に対してガスを低流量で送達できることを理解するであろう。幾つかの実施形態では、流量が所定値未満であるときに低流量が生じ得る。幾つかの実施形態では、流量が約２．４リットル毎分（ｌｐｍ）～約５ｌｐｍ未満であるときに低流量が生じ得る。幾つかの実施形態では、流量が約５ｌｐｍ未満であるときに低流量が生じ得る。幾つかの実施形態では、流量が約３．５ｌｐｍ未満であるときに低流量が生じ得る。幾つかの実施形態では、流量が約３ｌｐｍ未満であるときに低流量が生じ得る。低流量条件の定義は限定的なものではない。低流量条件は、ガスが吸気管路３９０２を通って移動するのにより時間がかかるので、ガスからの熱損失を増加させる可能性がある。患者端部センサ３９０４ｂが加熱ガスの存在を検知するのにより時間がかかる可能性もある。より大きな熱損失および／または上昇した患者端部温度の検出の遅延は、測定された患者端部温度と患者端部設定点との大きな誤差をもたらす可能性がある。大きな誤差によって、保育器３９０８内部の区分３９０２ｃを含む吸気肢３９０２ａの表面温度閾値に到達するまで、制御装置が通常条件または高流量条件におけるデューティサイクルよりも高いＨＷ２デューティサイクルを出力する可能性がある。

システムが低流量条件にあるときの保育器３９０８内部の区分３９０２ｃに関する１つの懸念は、区分３９０２ｃの過熱であり得る。過熱は、保育器３９０８内部の熱放散の困難さに起因し得る。保育器内部の熱損失は、保育器温度と区分３９０２ｃの表面温度との差に比例する。保育器内部の上昇した温度によって、保育器温度と区分３９０２ｃの表面温度との差が小さくなる。それゆえ、低流量条件でのより高いＨＷ１デューティサイクルに起因して区分３９０２ｃ内のループＨＷ１の部分によって発生する僅かな量の熱を保育器の内部に伝達することができる。それよりむしろ、熱は区分３９０２ｃの表面に蓄積することができる。加熱器ワイヤ３９０６ａ、３９０６ｂが吸気管路３９０２の壁３９１６に埋設されるので、区分３９０２ｃの表面上での蓄熱が重要であり得る。蓄積された熱によって、保育器内部の区分３９０２ｃの表面温度が表面温度閾値を超える可能性がある。

区分３９０２ｃの過熱は、区分３９０２ｃが、ここで、保育器３９０８の外部にあるときよりも患者に近接するので、保育器３９０８の内部の患者にとって危険である可能性がある。区分３９０２ｃの過熱はまた、表面温度閾値が規制当局の規制基準または温度基準によって義務付けられている場合に、規制当局によって設定された規制基準または温度基準の不遵守につながる可能性がある。よって、区分３９０２ｃが保育器３９０８の内部にずれたときに区分３９０２ｃが表面温度閾値を超えるのを防止することが低流量条件では重要である。

図４０は、低流量条件での区分３９０２ｃの過熱に対処するための制御アルゴリズム４０００を示す。制御アルゴリズム４０００は、区分３９０２ｃを保育器３９０８の内部に移動させたとしても区分３９０２ｃの表面温度が表面温度閾値を超える可能性を低減することができる。制御アルゴリズム４０００は、以下に述べる点を除き図３６の制御アルゴリズム３６００と同じ特徴を有することができる。よって、図４０の制御アルゴリズム４０００の特徴は、図３６の制御アルゴリズム３６００の特徴に組み込むことができ、図３６の制御アルゴリズム３６００の特徴は、図４０の制御アルゴリズム４０００の特徴に組み込むことができる。制御アルゴリズム４０００に基づいて、ＨＷ１および／またはＨＷ２のいずれかに供給されるデューティサイクルまたは電力は、表面温度が所定の閾値を超えるのを防止する好適な上限または限界を使用して上限が定められる。デューティサイクル上限または限界は、制御アルゴリズム４０００において予め定義される。デューティサイクル上限または限界は、パーセンテージまたは特定の値として定義されることがある。限界または上限は、システムパラメータに基づいて、またはシステムモデルに基づいて定義されることがある。図４０の例では、上限または限界は、ハードコードまたは予め定義されることがある。代替の構成では、システムは、管の一部分にまたは中間コネクタに位置する温度センサを含むことがある。システムは、第１の区分の表面温度を決定するために第１の区分の一部分に位置する第１の温度センサと、第２の区分の表面温度を決定するために第２の区分に位置する第２の温度センサとを含むことがある。制御アルゴリズム４０００は、測定された表面温度値に基づいてデューティサイクル上限または限界を決定するように修正されることがある。

図４０に示されるように、図１に示される制御装置１２２などの、加湿システムの制御装置は、ステップ４００２において、測定された患者端部温度と患者端部設定点との誤差を決定し、ステップ４０１０、４０１５、４０２０、４０２５において一連の確認を行うことができる。一連の確認は、全てのセンサおよびアラームが作動しておりかつシステムが動作状態にあることを確実にすることができる。これらの確認は任意選択でよい。リセット４００５は、制御装置がステップ４０１０、４０１５、４０２０、４０２５のいずれかで何らかの問題を検出した場合に、ＨＷ１およびＨＷ２デューティサイクルの両方の出力と誤差積分とを消去するために行うことができる。

引き続き図４０を参照すると、患者端部温度が設定点未満であると判定した後でかつ一連の任意選択の確認後に、制御装置は、システムを患者端部設定点温度にするのに必要なＨＷ２デューティサイクルの出力を決定することができる。制御装置は、ステップ４０３０においてＨＷ２デューティサイクルの出力のためにＰＩＤ制御方式を実施することができる。例示的実施形態では、ＰＩＤ制御ステップ４０３０は、本明細書で述べられ図３７に示されるＰＩＤ制御方式で行うことができる。ステップ４０３０でのＰＩＤ制御に基づいて、制御装置は、ステップ４０３５において、０％～１００％に範囲が制限されたＨＷ２デューティサイクルを出力することができる。非限定的な一例では、ＨＷ２のデューティサイクルは、上限７０％、すなわち、駆動回路によって送給可能な最大電力の７０％に範囲が制限されることがある。７０％上限または限界は、管の表面温度、すなわち管の両方の区間が表面温度閾値を超えないことを確実にするように設定される。

アルゴリズム４０００は、上述したようにステップ４０４５においてＨＷ２デューティサイクルの生出力をフィルタリングした後にＨＷ１デューティサイクルの出力を制御するためにＨＷ２デューティサイクルの出力を使用することもできる。制御装置は、ステップ４０４０においてＨＷ１デューティサイクルの出力に対するＰＩＤ限界を決定することができる。例示的実施形態では、制御アルゴリズム４０００は、ステップ４０５０、４０５０Ｈ、４０５０Ｌを含む流量制御構成要素を有することができる。具体的には、制御装置はまず、ステップ４０５０において、システムの流量が所定の閾値よりも高いかどうかを判定することができる。幾つかの実施形態では、流量は、加湿器ハウジングに配置される一体型流量センサを使用して測定することができる。幾つかの実施形態では、流量センサは、加湿器の出口および／または入口に位置することができる。

制御装置は、測定された流量と所定の閾値とを比較することに基づいてＨＷ１デューティサイクルの最大出力の計算を分岐させることができる。ＨＷ１デューティサイクルの最大出力は、ＨＷ１デューティサイクルの高流量または低流量最大上限出力と、ＨＷ２デューティサイクルの範囲の制限された出力とを含む関数を使用して計算することができる。ＨＷ１デューティサイクルの低流量最大上限出力（「低流量上限」）は、ＨＷ１デューティサイクルの高流量最大上限出力（「高流量上限」）未満でよい。測定された流量が所定の閾値よりも高い場合には、制御装置は、ステップ４０５０Ｈにおいて高流量上限からＨＷ１デューティサイクルの最大出力を計算することができる。測定された流量が所定の閾値以下である場合には、制御装置は、ステップ４０５０Ｌにおいて低流量上限からＨＷ１デューティサイクルの最大出力を計算することができる。一実施形態では、ＨＷ１デューティサイクルの出力の決定は、２つの加熱器ワイヤ区分Ｈ１およびＨ２の抵抗の差を補償するための項を含むこともできる。非限定的な一例では、ＨＷ１デューティサイクルの低流量上限は、駆動回路から見込まれる最大利用可能電力出力の３７％に上限が定められる。

幾つかの実施形態では、低流量上限は、ＨＷ２デューティサイクルの出力に影響を及ぼさないことがある。ＨＷ２デューティサイクルの出力は、低流量上限にもかかわらず１００％に達することができる。一実施形態では、ＨＷ２デューティサイクルの出力が０％～低流量上限の間である場合には、ＨＷ１デューティサイクルの出力は、低流量上限とＨＷ２デューティサイクルの出力との差でよく、ＨＷ２デューティサイクルの出力が低流量上限以上である場合には、ＨＷ１デューティサイクルの出力は０％でよい。表面温度閾値よりもはるかに低い、患者端部温度によってＨＷ２デューティサイクルの出力を制御できるので、低流量上限がＨＷ２デューティサイクルの出力に影響を及ぼす必要はない。さらに、保育器３９０８の内部の上昇した温度は、患者端部温度を維持するための非常に高いＨＷ２デューティサイクルの必要性を低減することができる。

幾つかの実施形態では、より少量のガスが吸気管路を低流量で流れるので、凝結物を最小限に抑えるために利用可能な熱が低流量上限によってより少なくなる可能性があるとしても、吸気管路内で発生する凝結物の量を少なく抑えることができる。さらに、低流量上限に起因して発生したより少ない熱を補償するために、より良好な断熱性を吸気肢に与えることができる。

ステップ４０５０Ｈおよび４０５０Ｌでの分岐は、高流量条件ではループＨＷ１が依然として表面温度閾値まで加熱されるが、低流量条件では低流量上限によって決定されるようにより少ない程度に加熱されることを確実にすることができる。非限定的な例では、ループＨＷ１は、ＨＷ１に提供される出力に適用されるデューティサイクル上限に基づいて表面温度閾値まで加熱される。分岐は、保育器３９０８内部の区分３９０２ｃのずれが高流量条件での区分３９０２ｃの過熱をもたらし得ないため有利である。しかし、低流量上限は、区分３９０２ｃが保育器３９０８の内部に移動したとしても区分３９０２ｃの表面温度が表面温度閾値を超えないように低流量条件での最大ＨＷ１デューティサイクルを低減するために必要である。

ステップ４０５０Ｈまたは４０５０ＬのいずれかからＨＷ１デューティサイクルの最大出力を計算した後に、制御装置は、ステップ４０５５において、ＨＷ１デューティサイクルの計算された最大出力が負であるかどうかを判定することができる。ＨＷ１デューティサイクルの計算された最大出力が負である場合には、制御装置は、ステップ４０６０においてＨＷ１デューティサイクルの最大出力を０％に設定することができる。ＨＷ１デューティサイクルの計算された最大出力が負でない場合には、制御装置は、ステップ４０７５において、ＨＷ１デューティサイクルの出力の範囲を０％（以上）～ＨＷ１デューティサイクルの最大出力限界（以下）に制限することができる。幾つかの実施形態では、ＨＷ１デューティサイクルの最大出力限界は、ＨＷ２デューティサイクルの出力を１００％から減算することによって計算することができる。

ステップ４０４０から計算されたＰＩＤ限界によって、制御装置は、ステップ４０８０においてＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御を行うことができる。次いで、制御装置は、ステップ４０８５においてＨＷ１デューティサイクルを出力することができる。一実施形態では、制御装置は、ＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御を行うために図３７のＰＩＤ制御方式を使用することができる。制御装置は、ステップ４０８０でのＨＷ１デューティサイクルの出力のＰＩＤ制御後にシステムをリセットすることができる（４００５）。

図４１に移ると、別の例示的な流量制御構成要素４１５０は、本明細書で述べる制御アルゴリズムにおいて実施することができる。流量制御構成要素４１５０は、ステップ３５２５の一部として制御アルゴリズム３５００において、またはステップ３６５０の一部として制御アルゴリズム３６００において実施することができる。流量制御構成要素４１５０は、制御アルゴリズム４０００のステップ４０４５、４０５０Ｈ、４０５０Ｌと置き換わることもできる。

流量制御構成要素４１５０では、制御装置は、高流量上限または低流量上限を使用してＨＷ１デューティサイクルの最大出力が計算されるべきかどうかを決定するために異なる閾値を利用することができる。制御装置はまず、ステップ４１５２において、ＨＷ１デューティサイクルの最大出力を計算するためにシステムが高流量上限または低流量上限を現在下回っているかどうかを判定することができる。

システムが高流量上限を現在下回っている場合には、制御装置は、ステップ４１５４において、測定された流量が所定の低流量閾値よりも高いかどうかを判定することができる。測定された流量が所定の低流量閾値よりも高い場合には、制御装置は、ステップ４１５０Ｈにおいて高流量上限を使用してＨＷ１デューティサイクルの最大出力を引き続き計算することができる。測定された流量が所定の低流量閾値以下に下がった場合には、制御装置は、低流量上限を使用してＨＷ１デューティサイクルの最大出力を計算するためにステップ４１５０Ｌに切り換わることができる。

システムが低流量上限を現在下回っている場合には、制御装置は、測定された流量が所定の高流量閾値よりも低いかどうかを判定することができる。測定された流量が所定の高流量閾値よりも低い場合には、制御装置は、ステップ４１５０Ｌにおいて低流量上限を使用してＨＷ１デューティサイクルの最大出力を引き続き計算することができる。測定された流量が所定の高流量閾値に達するかまたは高流量閾値を超える場合には、制御装置は、高流量上限を使用してＨＷ１デューティサイクルの最大出力を計算するためにステップ４１５０Ｈに切り換わることができる。

幾つかの実施形態では、高流量閾値は、低流量閾値よりも高くてよい。低流量閾値および高流量閾値は、実験的に決定することができる。幾つかの実施形態では、閾値は、装置またはセンサ特有のものでよい。幾つかの実施形態では、低流量閾値は、約２．４ｌｐｍ～約５ｌｐｍでよい。幾つかの実施形態では、低流量閾値は、約３．５ｌｐｍでよい。幾つかの実施形態では、低流量閾値は、約５ｌｐｍでよい。幾つかの実施形態では、高流量閾値は、約６．５ｌｐｍでよい。システムが低流量条件から高流量条件に移行しているときに異なる流量閾値でデューティサイクル上限を切り換えることによって、低流量／高流量境界での振動を低減することができる。

中間点／中間ＰＣＢ設計の追加の実施形態
図４２は、中間コネクタ２１４、３５１４の別の例示的な中間ＰＣＢ４２５０を示す。吸気肢内に中間ＰＣＢをどのように組み付けることができるかの詳細な説明については、図３２Ａ～図３２Ｃに関連して上述した。中間ＰＣＢ４２５０は、ダイオード４２６５を含むことができる。ダイオード４２６５は、供給される電圧の極性に応じて図２５Ａ～図２５Ｃに示されるようにＨＷ１またはＨＷ２の制御を可能にすることができる。図１４Ａおよび図１４ＢのＰＣＢ２５０とは異なり、中間ＰＣＢ４２５０は、サーミスタを有さなくてよい。サーミスタを有さないことによって、有利には、制御装置がより効率的に機能することを可能にすることができる。

図４２に示されるように、中間ＰＣＢ４２５０は、２つの長辺４２５４、４２５６と２つの短辺４２５８、４２６０とを備える略矩形状を有することができる。ダイオード４２６５は、長辺４２５６付近でかつ長辺４２５６の中間点付近に位置することができる。中間ＰＣＢ４２５０は、加熱器ワイヤおよび／またはセンサの接続のための接続パッド４２５２を含むことができる。接続パッド４２５２は、中間ＰＣＢ４２５０の同じ側にかつスロット４２５３の前側（図４２に示される）と背側（図示せず）の両方に位置するように構成することができる。図４２に示されるように、中間ＰＣＢ４２５０の前側は、ダイオード４２６５の各側における２つの接続パッドと共に、長辺４２５４に沿って２組の４つの接続パッド４２５２を有することができる。中間ＰＣＢ４２５０は、短辺４２５８、４２６０の各々に位置決めスロット４２６４をさらに有することができる。位置決めスロットは、成形中にＰＣＢを整列させるのを補助することができる。２つの位置決めスロットを有することによって、成形中のＰＣＢの回転または移動を低減することができる。スロット、中間ＰＣＢ４２５０の形状および接続パッド４２５２の構成は、有利には、中間ＰＣＢ４２５０のより容易な作製および組み付けを可能にすることができる。中間ＰＣＢ４２５０の形状および接続パッド４２５２の構成は、短絡およびノイズの起こる可能性を低減することができる。中間ＰＣＢ４２５０の短辺４２５８、４２６０は各々、短辺４２５８、４２６０が長辺４２５６と交わる斜めエッジ４２６２を有することができる。斜めエッジ４２６２は、ガスの良好な流れプロファイルを維持する助けとなることができる。加えて、中間ＰＣＢ４２５０は、短辺の減少した長さのため、吸気肢の直径全体を貫通して延びないが、直径の約１／３にわたって延びることができる。短辺４２５８、４２６０は、有利には、吸気肢内の流れ抵抗（上述した）を低減することができる。

患者端部コネクタＰＣＢ設計の追加の実施形態
図４３は、患者端部コネクタの別の例示的な患者端部ＰＣＢ４３７０を示す。患者端部ＰＣＢ４３７０は、図１５Ａの患者端部ＰＣＢ２７０と同じように機能することができる。しかし、患者端部ＰＣＢ４３７０は、成形をより容易にするために図１５Ａの患者端部ＰＣＢ２７０よりも長くてよい。患者端部ＰＣＢ４３７０は、組み付けをより容易にするためにＰＣＢ４３７０が組立器具上に１つの向きにのみ装着され得るように位置決めスロットを有することもできる。図４３に示すように、患者端部ＰＣＢ４３７０は、複数の上部位置決めスロット４３７３および下部位置決めスロット４３７５を有することができる。位置決めスロットは、成形中にＰＣＢを整列させるのを補助することができる。上部位置決めスロット４３７３よりも下または下部位置決めスロット４３７５よりも下にあるＰＣＢ４３７０の一部分は、ＰＣＢ４３７０が組み付けられた時点で折り取ることができる。

患者端部ＰＣＢ４３７０は、加熱器ワイヤおよびセンサ接続線用の接続パッド４３７２を含むこともできる。接続パッド４３７２は、患者端部ＰＣＢ４３７０のいずれかの端部に位置するように構成することができる。例示的実施形態では、患者端部ＰＣＢ４３７０は、スロット４３７３の前側に２つの接続パッド４３７２を有することができる。図４３に示されていないが、患者端部ＰＣＢ４３７０は、スロット４３７３の裏側に２つの接続パッド４３７２を有することもできる。ＰＣＢ４３７０のいずれかの端部に接続パッド４３７２を有することによって、有利には、水の浸入を防止または低減することができる。患者端部ＰＣＢ４３７０はまた、サーミスタ４３７４を有することができる。図１５Ａの患者端部ＰＣＢ２７０とは異なり、患者端部ＰＣＢ４３７０にあるサーミスタ４３７４は、患者端部ＰＣＢ４３７０の中央付近に位置することができる。幾つかの実施形態では、患者端部ＰＣＢ４３７０は、接続パッド４３７２からサーミスタ４３７４まで実質的に直線状に延びるトラックを有することができる。当業者であれば、トラックの任意の好適な構成を患者端部ＰＣＢ４３７０に配置できることを理解するであろう。また、サーミスタ４３７４の位置によって、ＰＣＢ４３７０のより容易な作製を可能にすることができる。

幾つかの実施形態では、下部位置決めスロット４３７５は存在しないこともある。他の実施形態では、患者端部ＰＣＢ４３７０は、上部位置決めスロット４３７３よりも下の部分を含まないこともある。一実施形態では、患者端部ＰＣＢ４３７０は、成形されないことがあり、上部位置決めスロット４３７３よりも下で終端することがある。

チャンバ端部ＰＣＢ設計の実施形態
図４４Ａおよび図４４Ｂは、電気接続パッドを含むことができるカートリッジ（図８Ａに示される）にある相補的コネクタに接続するための例示的なチャンバ端部ＰＣＢ４４９０を示す。チャンバ端部ＰＣＢの形状および機能の詳細な説明が、２０１６年６月１６日出願の「ＨＵＭＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ」という名称の米国特許出願第１５／１０５，５３１号明細書；および２０１６年３月１１日出願の「ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＨＵＭＩＤＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許出願第１５／０２１，６７３号明細書に述べられており、これらの各々が全体として参照によって本明細書に援用される。チャンバ端部ＰＣＢ４４９０の上部分の詳細図を示す、図４４Ｂに示されるように、チャンバ端部ＰＣＢ４４９０は、同じ側にある接続パッド４４９２を有することができる。図４４Ａおよび図４４Ｂに示される非限定的な例では、チャンバ端部ＰＣＢ４４９０は、ＰＣＢ４４９０の右側に位置する４つの接続パッド４４９２を有することができる。他の実施形態では、接続パッドは全て、ＰＣＢ４４９０の左側または他の任意の好適な側に位置することができる。ＰＣＢ４４９０は、水の浸入を低減するためにプラズマ処理される。

図４４Ｂにより明瞭に示されるように、接続パッド４４９２には、角度を付けることができる。チャンバ端部ＰＣＢ４４９０はまた、上で参照した米国特許出願第１５／０２１，６７３号明細書および米国特許出願第１５／１０５，５３１号明細書で述べられているものよりも深さのある深いスロット４４９４を有することもできる。深いスロット４４９４および角度の付いた接続パッド４４９２は、有利には、ワイヤのあちこちに動く危険性を低減するために正しくかつ均等なワイヤ張力を可能にすることができる。チャンバ端部ＰＣＢ４４９０は、ある角度で持ち上がっておりかつチャンバ端部ＰＣＢ４４９０に上に真っ直ぐに位置決めされる扁平なタグを収容することもできる。

例示的実施形態
以下は、本開示の範囲内にある例示的実施形態の番号付きのリストである。列挙される例示的実施形態は、実施形態の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。列挙される例示的実施形態の様々な特徴を除去、追加、または複合して、さらなる実施形態を成すこともでき、そのような実施形態も本開示の一部である。
１．医療用管の第１の区分を備える医療用管であって、第１の区分が、
加湿ガスを輸送するように構成された管路を形成する第１の構造と、
第１の加熱器ワイヤ回路を備え、
医療用管がさらに、医療用管の第２の区分を備え、第２の区分が、
加湿ガスを輸送するように構成された管路を形成する第２の構造と、
第２の加熱器ワイヤ回路を備え、
医療用管がさらに、第１の加熱器ワイヤ回路を第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合する接続回路を備える中間コネクタを備え、中間コネクタが、医療用管の第１の区分の患者端部と、医療用管の第２の区分のチャンバ端部とに結合されて、加湿ガスのための単一の管路を形成し、
中間コネクタが医療用管の内部にあるように、中間コネクタの少なくとも一部が、医療用管の第１の区分の一部分および／または医療用管の第２の区分の一部分によって覆われ、
第１のモードでは、第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、第２の加熱器ワイヤ回路には電力を提供しないように電力が接続回路を通過し、第２のモードでは、第１の加熱器ワイヤ回路と第２の加熱器ワイヤ回路との両方に電力を提供するように電力が接続回路を通過する
医療用管。
２．接続回路がダイオードを備える実施形態１における医療用管。
３．第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサをさらに備える実施形態１または２における医療用管。
４．第１のセンサが、温度センサまたは湿度センサの１つである実施形態３における医療用管。
５．医療用管の第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサをさらに備える実施形態１～４のいずれか１つにおける医療用管。
６．第２のセンサが、温度センサまたは湿度センサの１つである実施形態５における医療用管。
７．第１の構造が細長い管を備え、細長い管が、
長手方向軸を有する管路を少なくとも一部形成するように螺旋状に巻かれた中空体と、長手方向軸に沿って延びる内腔と、内腔を取り囲む中空壁とを備える第１の細長い部材と、
第１の細長い部材の隣接する一巻き同士の間に螺旋状に巻かれて接合された第２の細長い部材であって、細長い管の内腔の少なくとも一部分を形成する第２の細長い部材と
を備える実施形態１～６のいずれかに１つにおける医療用管。
８．第１の細長い部材が、長手方向断面で、偏平な表面を有する複数の気泡体を内腔に形成する実施形態７における医療用管。
９．隣接する気泡体が、第２の細長い部材の上方の隙間によって離隔される実施形態８における医療用管。
１０．隣接する気泡体が互いに直接は接続されない実施形態８における医療用管。
１１．複数の気泡体が穿孔を有する実施形態８における医療用管。
１２．第１の加熱器ワイヤ回路を有する吸気肢の第１の区分と、第２の加熱器ワイヤ回路を有する吸気肢の第２の区分と、第１の加熱器ワイヤ回路を第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合するように構成されたコネクタ回路を有する中間コネクタと、第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサと、第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサとを備える吸気肢と、
制御装置と
を備える呼吸用加湿システムであって、
制御装置が、第１のモードと第２のモードとを選択的に切り換えるように適合され、第１のモードでは、制御装置が、コネクタ回路を通して第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、第２のモードでは、制御装置が、第１および第２の加熱器ワイヤ回路に電力を提供する
呼吸用加湿システム。
１３．切換えが、一方または両方のセンサからの入力に基づいて行われる実施形態１２におけるシステム。
１４．一方または両方のセンサからの入力が、温度、流量、湿度、および電力の１つまたは複数を含む実施形態１３におけるシステム。
１５．第１および第２のモードが、電源によって提供される電流の方向によって定義される実施形態１２～１４のいずれか１つにおけるシステム。
１６．制御装置が、第１のセンサ読取りモードと第２のセンサ読取りモードとを選択的に切り換えるように適合され、第１のセンサ読取りモードでは、制御装置が、第２のセンサからの信号を読み取り、第２のセンサ読取りモードでは、制御装置が、第１のセンサと第２のセンサとの両方からの信号を読み取る実施形態１２～１５のいずれか１つにおけるシステム。
１７．第１のセンサおよび第２のセンサが温度センサである実施形態１２～１６のいずれか１つにおけるシステム。
１８．第１の加熱器ワイヤ回路を有する吸気肢の第１の区分と、第２の加熱器ワイヤ回路を有する吸気肢の第２の区分と、第１の加熱器ワイヤ回路を第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合するように構成されたコネクタ回路を有する中間コネクタと、第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサと、第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサとを備える吸気肢と、
呼気肢と、
吸気肢および呼気肢に接続されたインターフェースと、
制御装置と
を備える二重肢回路であって、
制御装置が、第１のモードと第２のモードとを選択的に切り換えるように適合され、第１のモードでは、制御装置が、コネクタ回路を通して第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、第２のモードでは、制御装置が、第１および第２の加熱器ワイヤ回路に電力を提供する
二重肢回路。
１９．呼気肢が呼気加熱器ワイヤ回路を備える実施形態１８における二重肢回路。
２０．呼気肢が、呼気加熱器ワイヤ回路を使用して加熱される実施形態１９における二重肢回路。
２１．呼気加熱器ワイヤ回路が、吸気肢の第１の区分内の第１の加熱器ワイヤ回路と並列に電力供給される実施形態１９における二重肢回路。
２２．呼気加熱器ワイヤ回路を、第１のモードのみで、第２のモードのみで、または第１のモードと第２のモードとの両方で電力供給されるように構成することができる実施形態２１における二重肢回路。
２３．インターフェースがＹピースを介して接続される実施形態１８～２２のいずれか１つにおける二重肢回路。
２４．少なくとも２つの区分に沿って加熱されるように構成された区分化された吸気肢であって、吸気肢の各区分が、
長手方向軸を有する細長い管を少なくとも一部形成するように螺旋状に巻かれた中空体と、長手方向軸に沿って延びる内腔と、内腔を取り囲む中空壁とを備える第１の細長い部材と、
第１の細長い部材の隣接する一巻き同士の間に螺旋状に巻かれて接合された第２の細長い部材であって、細長い管の内腔の少なくとも一部分を形成する第２の細長い部材と
を備える区分化された吸気肢。
２５．２つの区分を備える医療用管であって、各区分が、
長手方向軸を有する細長い管と、長手方向軸に沿って延びる内腔と、内腔を取り囲む中空壁とを形成するように螺旋状に巻かれた細長い中空体であって、横方向断面で、中空体の少なくとも一部分を画定する壁を有する細長い中空体と、
細長い中空体の隣接する一巻き同士の間に螺旋状に位置決めされた、細長い中空体の長さに沿って延びる補強部分であって、細長い管の内腔の一部分を形成する補強部分と、
補強部分の内部に埋め込まれた、またはカプセル化された１つまたは複数の導電性フィラメントと
を備え、
補強部分が、細長い中空体の壁よりも比較的厚く、または堅く、
医療用管がさらに、第１の区分に取り付けられた区分コネクタを備え、区分コネクタが、
第１の区分が第２の区分に物理的に結合されるときに、第１の区分からの導電性フィラメントを第２の区分からの導電性フィラメントに電気的に結合させるように構成された接続パッドと、
第１の区分の導電性フィラメントに電気的に結合されたパワーダイオードと
を備え、
パワーダイオードが、第１の極性の電気信号を提供されるときに、第１の区分の導電性フィラメントに電力が送られるようにし、第２の区分の導電性フィラメントに電力が送られないようにし、
パワーダイオードが、第２の極性の電気信号を提供されるときに、第１の区分の導電性フィラメントおよび第２の区分の導電性フィラメントに電力が提供されるようにする
医療用管。
２６．第１の入力加熱器ワイヤに電気的に結合されるように構成された第１の加熱器ワイヤ入力接続線と、
第２の入力加熱器ワイヤに電気的に結合されるように構成された第２の加熱器ワイヤ入力接続線と、
第１の出力加熱器ワイヤに電気的に結合され、第１の加熱器ワイヤ入力接続線に電気的に結合されるように構成された第１の加熱器ワイヤ出力接続線と、
第２の出力加熱器ワイヤに電気的に結合され、第２の加熱器ワイヤ入力接続線に電気的に結合されるように構成された第２の加熱器ワイヤ出力接続線と、
第１の入力信号ワイヤに電気的に結合されるように構成された第１の信号ワイヤ入力接続線と、
第２の入力信号ワイヤに電気的に結合されるように構成された第２の信号ワイヤ入力接続線と、
第１の出力信号ワイヤに電気的に結合され、第１の信号ワイヤ入力接続線に電気的に結合されるように構成された第１の信号ワイヤ出力接続線と、
第２の入力信号ワイヤに電気的に結合され、第２の信号ワイヤ入力接続線に電気的に結合されるように構成された第２の信号ワイヤ出力接続線と、
第１の加熱器ワイヤ入力接続線および第２の加熱器ワイヤ入力接続線に電気的に結合されたパワーダイオードであって、第２の入力加熱器ワイヤから第１の入力加熱器ワイヤに電流が流れるようにし、第１の入力加熱器ワイヤから第２の入力加熱器ワイヤに電流が流れないようにするように構成されたパワーダイオードと、
第１の信号ワイヤ入力接続線に電気的に結合されたセンサと、
センサおよび第２の信号ワイヤ入力接続線に電気的に結合された信号ダイオードであって、第２の入力信号ワイヤからセンサを通して第１の入力信号ワイヤに電流が流れるようにし、第１の入力信号ワイヤからセンサを通して第２の入力信号ワイヤに電流が流れないようにする信号ダイオードと
を備えるコネクタ。
２７．第１の加熱器ワイヤを備える第１の区分と、第２の加熱器ワイヤを備える第２の区分と、患者端部パラメータを測定するために前記第２の区画の患者端部に位置決めされたセンサとを含む吸気肢であって、前記第１および第２の加熱器ワイヤが電気的に結合され、前記第１の加熱器ワイヤが第１の加熱器回路を形成しかつ前記第１および第２のワイヤが第２の加熱器回路を形成する、前記吸気肢と、
前記センサの出力を受信するように構成されたハードウェア制御装置であって、前記センサの前記出力と患者端部パラメータ設定点との差が所定の閾値未満であるときに前記第１の加熱器回路に電力を提供するように、かつ前記センサの前記出力と前記患者端部パラメータ設定点との差が前記所定の閾値以上であるときに前記第２の加熱器回路に電力を提供するようにさらに構成される前記ハードウェア制御装置と
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記ハードウェア制御装置は、前記ハードウェア制御装置が前記第１の加熱器回路に電力を提供するときに前記第１の加熱器回路に最大電力を提供するように構成される
呼吸用加湿システム。
２８．第１の加熱器ワイヤを備える第１の区分と、第２の加熱器ワイヤを備える第２の区分と、患者端部パラメータを測定するために前記第２の区画の患者端部に位置決めされたセンサとを含む吸気肢であって、前記第１および第２の加熱器ワイヤが電気的に結合され、前記第１の加熱器ワイヤが第１の加熱器回路を形成しかつ前記第１および第２のワイヤが第２の加熱器回路を形成し、前記第１および第２の加熱器ワイヤが、前記吸気肢を通過する呼吸ガスを加熱するように構成される、前記吸気肢
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記第１および第２の加熱器ワイヤが、前記プロセッサに前記第１および第２の加熱器回路を制御させるソフトウェア命令を実行するように構成されたハードウェアプロセッサと通信するように構成され、
前記プロセッサは、前記センサの出力と患者端部パラメータ設定点との差が所定の閾値未満であるときに前記第１の加熱器ワイヤにおいて最大温度に達するまで前記第１の加熱器回路を使用して前記呼吸ガスを加熱するように構成され、かつ前記プロセッサは、前記センサの前記出力と前記患者端部パラメータ設定点との差が前記所定の閾値以上であるときに前記第２の加熱器回路を使用して前記呼吸ガスを加熱するように構成される
呼吸用加湿システム。
２９．吸気肢の第１の区分内の第１の加熱器ワイヤ回路および前記吸気肢の第２の区分内の第２の加熱器ワイヤ回路と通信するように構成されたハードウェアプロセッサであって、前記ハードウェアプロセッサが、前記第１の加熱器ワイヤ回路を前記第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に接続するように構成された中間コネクタ内のコネクタ回路と通信するようにも構成され、前記ハードウェアプロセッサが、前記第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサおよび前記第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサと通信するようにさらに構成される、前記ハードウェアプロセッサ
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記ハードウェアプロセッサが、前記プロセッサに第１のモードと第２のモードとを選択的に切り換えさせるソフトウェア命令を実行するように構成され、
前記第１のモードでは、前記プロセッサが、前記コネクタ回路を通して前記第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、かつ前記第２のモードでは、前記プロセッサが、前記第１および第２の加熱器ワイヤ回路に電力を提供する
呼吸用加湿システム。
３０．第１の加熱器ワイヤ回路を有する前記吸気肢の第１の区分と、第２の加熱器ワイヤ回路を有する前記吸気肢の第２の区分と、前記第１の加熱器ワイヤ回路を前記第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合するように構成されたコネクタ回路を有する中間コネクタと、前記第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサと、前記第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサとを備える吸気肢
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記第１および第２の加熱器ワイヤ回路、前記コネクタ回路、ならびに前記第１および第２のセンサが各々ハードウェア制御装置と通信するように構成され、前記ハードウェア制御装置が、第１のモードと第２のモードとを選択的に切り換えるように適合され、
前記第１のモードでは、前記ハードウェア制御装置が、前記コネクタ回路を通して前記第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、かつ第２のモードでは、前記ハードウェア制御装置が、前記第１および第２の加熱器ワイヤ回路に電力を提供する
呼吸用加湿システム。
３１．第１の加熱器ワイヤ回路を有する前記吸気肢の第１の区分と、第２の加熱器ワイヤ回路を有する前記吸気肢の第２の区分と、前記第１の加熱器ワイヤ回路を前記第２の加熱器ワイヤ回路に電気的に結合するように構成されたコネクタ回路を有する中間コネクタと、前記第１の区分の患者端部に位置決めされた第１のセンサと、前記第２の区分の患者端部に位置決めされた第２のセンサとを備える吸気肢と、
呼気肢と
前記吸気肢および前記呼気肢に接続されたインターフェースと
を備える二重肢回路であって、
前記第１および第２の加熱器ワイヤ回路、前記コネクタ回路、ならびに前記第１および第２のセンサが各々、ハードウェア制御装置と通信するように構成され、前記ハードウェア制御装置が、第１のモードと第２のモードとを選択的に切り換えるように適合され、
前記第１のモードでは、前記ハードウェア制御装置が、前記コネクタ回路を通して前記第１の加熱器ワイヤ回路に電力を提供し、かつ第２のモードでは、前記ハードウェア制御装置が、前記第１および第２の加熱器ワイヤ回路に電力を提供する
二重肢回路。
３２．第１の加熱器と、第２の加熱器と、第１のスイッチ対と、第２のスイッチ対と、電源とを備える加熱器回路
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記加熱器回路がハードウェア制御モジュールと通信するように構成され、前記ハードウェア制御モジュールが、前記第１のスイッチ対を選択的に開閉することによって前記電源から前記第１の加熱器への電流の流れを制御するようにかつ前記第２のスイッチ対を選択的に開閉することによって前記電源から前記第２の加熱器への電流の流れを制御するように適合され、
前記第１のスイッチ対および前記第２のスイッチ対を互いに独立に選択的に開閉することができ、それによって、前記第１および第２の加熱器の独立制御を行う
呼吸用加湿システム。
３３．第１の加熱器と、第２の加熱器と、第１のスイッチ対と、第２のスイッチ対と、電源とを備える加熱器回路と通信するように構成されたハードウェアプロセッサ
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記ハードウェアプロセッサが、前記プロセッサに前記第１のスイッチ対を選択的に開閉することによって前記電源から前記第１の加熱器への電流の流れを制御させかつ前記第２のスイッチ対を選択的に開閉することによって前記電源から前記第２の加熱器への電流の流れを制御させるソフトウェア命令を実行するように構成され、
前記第１のスイッチ対および前記第２のスイッチ対を互いに独立に選択的に開閉することができ、それによって、前記第１および第２の加熱器の独立制御を行う
呼吸用加湿システム。
３４．第１のスイッチ対と、第２のスイッチ対と、電源と、メインリレーと、モードリレーとを備える加熱器回路
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記加熱器回路が論理モジュールおよび制御モジュールと通信するように構成され、
前記制御モジュールが、前記第１および第２のスイッチ対を選択的に開閉することによって前記電源から前記モードリレーへの電流の流れを制御するように前記論理モジュールに制御信号を提供するように適合され、
前記制御モジュールが、第１のモード信号と第２のモード信号とを含むモード信号を前記論理モジュールに提供するように適合され、
前記第１のスイッチ対および前記第２のスイッチ対を互いに独立に選択的に開閉することができる
呼吸用加湿システム。
３５．第１のスイッチ対と、第２のスイッチ対と、電源と、メインリレーと、加熱器モジュールとを備える加熱器回路
を備える呼吸用加湿システムであって、
前記加熱器回路が論理モジュールおよび制御モジュールと通信するように構成され、
前記制御モジュールが、前記第１および第２のスイッチ対を選択的に開閉することによって前記電源から前記加熱器モジュールへの電流の流れを制御するように前記論理モジュールに制御信号を提供するように適合され、
前記制御モジュールが、第１のモード信号と第２のモード信号とを含むモード信号を前記論理モジュールに提供するように適合され、
前記第１のスイッチ対および前記第２のスイッチ対を互いに独立に選択的に開閉することができる
呼吸用加湿システム。
３６．前記システムの流路内にあるとともに前記ガスの流量を測定するように構成された流量センサをさらに備え、
前記第１の加熱器回路に提供される前記最大電力が第１および第２の最大値を有し、前記第１の最大値が前記第２の最大値よりも高く、かつ
前記最大電力は、前記測定された流量が流量閾値よりも高いときには前記第１の最大値であり、前記測定された流量が前記流量閾値よりも低いときには第２の最大値である
実施形態３２～３６のいずれか１つにおける呼吸用加湿システム。
３７．前記システムの流路内にあるとともに前記ガスの流量を測定するように構成された流量センサをさらに備え、
前記第１の加熱器回路に提供される前記最大電力が第１および第２の最大値を有し、前記第１の最大値が前記第２の最大値よりも高く、
前記第１の最大電力が前記第１の加熱器回路に提供されており、前記測定された流量が高流量－低流量閾値に減少したときに、前記第１の加熱器回路に提供される前記最大電力が前記第２の最大電力に切り換わり、かつ
前記第２の最大電力が前記第１の加熱器回路に提供されており、前記流量が低流量－高流量閾値に増加したときに、前記第１の加熱器回路に提供される前記最大電力が前記第１の最大電力に切り換わり、前記高流量－低流量閾値が前記低流量－高流量閾値よりも低い
実施形態３２～３６のいずれか１つにおける呼吸用加湿システム。

二区域加熱制御および関連の構成要素を備える呼吸用加湿システムならびに方法の幾つかの例を、図を参照しながら説明してきた。これらの図は、様々なシステムおよびモジュール、ならびにそれらの間の接続を示す。様々なモジュールおよびシステムは、様々な構成で組み合わせることができ、様々なモジュールおよびシステム間の接続は、物理的または論理的リンクを表すことができる。これらの図における表現は、二区域加熱制御の提供に関連する原理を明瞭に示すように提示されている。モジュールまたはシステムの分割に関する詳細は、個々の物理的実施形態を定めることを試みたものではなく、説明を容易にするために提供されている。例および図は、本発明の範囲を例示することを意図されており、限定することは意図されていない。例えば、本明細書における原理は、呼吸用加湿器、ならびに手術用加湿器を含めた他のタイプの加湿システムに適用することができる。本明細書における原理は、呼吸用途で適用することができ、また、異なる周囲温度にさらされる複数の区分に沿ってガスの温度が制御される他のシナリオにも適用することができる。

本明細書で使用する際、用語「処理装置」は、広範に、命令を実行するための任意の適切なデバイス、論理ブロック、モジュール、回路、または素子の組合せを表す。例えば、制御装置１２２は、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）プロセッサ、ＭＩＰＳ（登録商標）プロセッサ、ＰｏｗｅｒＰＣ（登録商標）プロセッサ、ＡＭＤ（登録商標）プロセッサ、ＡＲＭ（登録商標）プロセッサ、またはＡＬＰＨＡ（登録商標）プロセッサなど、任意の従来の汎用シングルチップまたはマルチチップマイクロプロセッサを含むことができる。さらに、制御装置１２２は、デジタル信号処理装置やマイクロコントローラなど、任意の従来の専用マイクロプロセッサを含むことができる。本明細書で開示する実施形態に関連して述べる様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、本明細書で述べる機能を実施するように設計された、汎用処理装置、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートもしくはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、またはそれらの任意の組合せを用いて実装または実施することができ、あるいはメインプロセッサ内の純粋なソフトウェアでもよい。例えば、論理モジュール５０４は、追加のおよび／または特殊なハードウェア要素を利用しないソフトウェア実装機能ブロックでよい。制御装置１２２は、計算デバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、マイクロコントローラとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することができる。

データ記憶装置は、処理装置がデータを記憶および検索できるようにする電子回路を表すことができる。データ記憶装置は、外部デバイスまたはシステム、例えばディスクドライブまたはソリッドステートドライブを表すことができる。データ記憶装置はまた、高速半導体記憶装置（チップ）、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または様々な形態の読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を表すこともでき、これらは、通信バスまたは制御装置１２２に直接接続される。他のタイプのデータ記憶装置は、バブルメモリおよびコアメモリを含む。データ記憶装置は、非一時的な媒体にデータを記憶するように構成された物理的ハードウェアでよい。

本明細書では特定の実施形態および実施例を開示するが、本発明の主題は、特に開示した実施形態を超えて、他の代替実施形態および／または用途、ならびにそれらの修正形態および均等形態にまで及ぶ。したがって、本明細書に添付する特許請求の範囲または実施形態の範囲は、本明細書で述べる特定の実施形態のいずれによっても限定されない。例えば、本明細書で開示する任意の方法またはプロセスにおいて、方法またはプロセスの作用または操作は、任意の適切な順序で行うことができ、任意の特定の開示される順序に必ずしも限定されない。特定の実施形態を理解する助けとなり得るように、様々な操作を、複数の個別の操作として順に記述することがある。しかし、説明の順序は、これらの操作が順序を定められていることを示唆するものと解釈すべきではない。さらに、本明細書で述べる構造は、一体化された構成要素として、または個別の構成要素として具現化することができる。様々な実施形態を比較するために、これらの実施形態の特定の態様および利点を述べる。任意の特定の実施形態によって、そのような態様または利点が必ずしも全て実現されるわけではない。したがって、例えば、本明細書で教示される１つの利点または利点の組合せを実現または最適化し、本明細書でやはり教示または示唆されていることがある他の態様または利点を必ずしも実現はしないように、様々な実施形態を実施することができる。

本明細書で使用する仮言的な表現、例えばとりわけ「できる」、「ことがある」、「例えば」などは、特に明記しない限り、または使用される文脈で矛盾しない限り、一般に、特定の特徴、要素、および／または状態を特定の実施形態が含み、他の実施形態は含まないことを表すものと意図される。したがって、そのような仮言的な表現は、一般に、特徴、要素、および／または状態が１つまたは複数の実施形態に必須であることを示唆するものとは意図されない。本明細書で使用する際、用語「備える」、「含む」、「有する」、またはそれらの任意の他の活用形は、非排他的な包含を網羅するものと意図される。例えば、要素の列挙を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されず、明示的には列挙されていない他の要素、またはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有の他の要素を含むこともある。また、用語「または」は、（その排他的な意味ではなく）その包含的な意味で使用され、したがって、例えば要素の列挙をつなぐために使用されるとき、用語「または」は、その列挙内の要素の１つ、幾つか、または全てを意味する。語句「Ｘ、Ｙ、およびＺの少なくとも１つ」などの選言的な表現は、特に明記しない限り、または使用される文脈で矛盾しない限り、一般に、要素や用語などがＸ、Ｙ、またはＺでよいことを表す。したがって、そのような選言的な表現は、特定の実施形態において、Ｘの少なくとも１つ、Ｙの少なくとも１つ、およびＺの少なくとも１つがそれぞれ存在する必要があることを示唆するものとは意図されていない。本明細書で使用する際、語「約」または「ほぼ」は、ある値が、指定される値の±１０％以内、±５％以内、または±１％以内であることを意味することができる。

本明細書で述べる方法およびプロセスは、１つまたは複数の汎用および／または専用コンピュータによって実行されるソフトウェアコードモジュール内で具現化され、そのようなソフトウェアコードモジュールによって一部または完全に自動化されることがある。語「モジュール」は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで具現化された論理を表し、または、例えば、ＣまたはＣ＋＋などのプログラミング言語で書かれた、エントリポイントとエグジットポイントを有することもあるソフトウェア命令の集合を表す。ソフトウェアモジュールは、動的にリンクされたライブラリにインストールされた実行可能なプログラムにコンパイルしてリンクさせることができ、または、例えば、ＢＡＳＩＣ、Ｐｅｒｌ、もしくはＰｙｔｈｏｎなどの解釈プログラミング言語で書くことができる。ソフトウェアモジュールは、他のモジュールまたはそれら自体から呼出し可能であることがあり、および／または検出されたイベントまたは中断に応答して呼び出されることもあることを理解されたい。ソフトウェア命令は、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）などのファームウェアに埋め込まれることがある。ハードウェアモジュールは、ゲートおよびフリップフロップなど接続された論理ユニットを含むことがあり、および／または、プログラマブルユニット、例えばプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、および／または処理装置を含むことがある。本明細書で述べるモジュールは、ソフトウェアモジュールとして実装することができるが、ハードウェアおよび／またはファームウェアで表すこともできる。さらに、幾つかの実施形態では、モジュールを個別にコンパイルすることができるが、他の実施形態では、モジュールは、個別にコンパイルされたプログラムの命令のサブセットを表すこともあり、他の論理プログラムユニットに利用可能なインターフェースを有さないこともある。

特定の実施形態では、コードモジュールは、任意のタイプのコンピュータ可読媒体または他のコンピュータ記憶デバイスに実装および／または記憶することができる。幾つかのシステムでは、システムに入力されるデータ（および／またはメタデータ）、システムによって生成されるデータ、および／またはシステムによって使用されるデータを、リレーショナルデータベースおよび／またはフラットファイルシステムなど任意のタイプのコンピュータデータリポジトリに記憶することができる。本明細書で述べるシステム、方法、およびプロセスの任意のものが、使用者、オペレータ、他のシステム、コンポーネント、プログラムなどとの対話を可能にするように構成されたインターフェースを含むことがある。

本明細書で述べる実施形態に多くの変更および修正を施すことができ、それらの要素は、他の許容できる実施例に含まれるものと理解すべきであることを強調しておく。そのような修正形態および変形形態は全て、本開示の範囲内に含まれ、添付の特許請求の範囲によって保護されるものと意図される。さらに、上記の開示はどれも、任意の特定の構成要素、特徴、またはプロセスステップが必須または本質的であることを示唆するものとは意図されていない。

Claims (23)

1. 第１の加熱器ワイヤを備える第１の区分と、第２の加熱器ワイヤを備える第２の区分と、患者端部パラメータを測定するために前記第２の区分の患者端部に位置決めされた温度センサとを含む吸気肢であって、前記第１および第２の加熱器ワイヤが電気的に結合され、前記第１の加熱器ワイヤが第１の加熱器回路を形成しかつ前記第１および第２の加熱器ワイヤが第２の加熱器回路を形成し、前記第１および第２の加熱器ワイヤが、前記吸気肢を通過する呼吸ガスを加熱するように構成される、吸気肢と、
   前記システムの流路内にあるとともに前記呼吸ガスの流量を測定するように構成された流量センサと、
   を備え、
   前記第１および第２の加熱器ワイヤならびに前記温度センサおよび前記流量センサが、前記プロセッサに前記第１および第２の加熱器回路を制御させるソフトウェア命令を実行するように構成されたハードウェアプロセッサと電気的に通信するように構成され、
   前記プロセッサは、前記温度センサの出力が患者温度設定点よりも低く前記温度センサの前記出力と前記患者端部パラメータ設定点との差が所定の誤差閾値未満であるときに前記第１の加熱器ワイヤにおいて最大温度に達するまで前記第１の加熱器回路を使用して前記呼吸ガスを加熱するように構成され、かつ前記プロセッサは、前記温度センサの前記出力が前記患者温度設定点よりも低く前記温度センサの前記出力と前記患者端部パラメータ設定点との差が前記所定の誤差閾値以上であるときに前記第２の加熱器回路を使用して前記呼吸ガスを加熱するように構成され、
   前記プロセッサは、前記第１の加熱器回路に提供される最大電力を選択するように構成され、前記最大電力は、測定された流量に依存する第１の最大電力値または第２の最大電力値であり、前記第１の最大電力値が前記第２の最大電力値よりも高い、
   呼吸用加湿システム。
2. 前記最大電力は、前記測定された流量が流量閾値よりも高いときには前記第１の最大電力値であり、前記最大電力は、前記測定された流量が前記流量閾値よりも低いときには前記第２の最大電力値である請求項１に記載の呼吸用加湿システム。
3. 前記流量閾値が、約２．４ｌｐｍ～約５ｌｐｍである請求項２に記載の呼吸用加湿システム。
4. 前記流量閾値が、約３．５ｌｐｍである請求項３に記載の呼吸用加湿システム。
5. 前記第１の最大電力値が前記第１の加熱器回路に提供されており、前記測定された流量が高流量－低流量閾値に減少したときに、前記第１の加熱器回路に提供される前記最大電力が前記第２の最大電力値に切り換わり、かつ前記第２の最大電力が前記第１の加熱器回路に提供されており、前記流量が低流量－高流量閾値に増加したときに、前記第１の加熱器回路に提供される前記最大電力が前記第１の最大電力値に切り換わり、前記高流量－低流量閾値が前記低流量－高流量閾値よりも低い請求項１から４のいずれか１項に記載の呼吸用加湿システム。
6. 前記高流量－低流量閾値が、約２．４ｌｐｍ～約５ｌｐｍである請求項５に記載の呼吸用加湿システム。
7. 前記低流量－高流量閾値が、約６．５ｌｐｍである請求項５または６に記載の呼吸用加湿システム。
8. 前記第２の区分に隣接する前記吸気肢の前記第１の区分の一部分が、前記第２の区分と同じ周囲環境に露出される請求項５～７のいずれか一項に記載の呼吸用加湿システム。
9. 前記第１の区分の前記部分および前記第２の区分の前記部分が保育器の内部にあり、前記第１の区分の残りの部分が保育器の外部にある請求項８に記載の呼吸用加湿システム。
10. 第１の加熱器ワイヤを備える第１の区分と、第２の加熱器ワイヤを備える第２の区分と、患者端部パラメータを測定するために前記第２の区分の患者端部に位置決めされた温度センサとを含む吸気肢であって、前記第１および第２の加熱器ワイヤが電気的に結合され、前記第１の加熱器ワイヤが第１の加熱器回路を形成しかつ前記第１および第２の加熱器ワイヤが第２の加熱器回路を形成し、前記第１および第２の加熱器ワイヤが、前記吸気肢を通過する呼吸ガスを加熱するように構成される、吸気肢と、
    前記システムの流路内にあるとともに前記呼吸ガスの流量を測定するように構成された流量センサと、
    前記第１および第２の加熱器ワイヤならびに前記温度センサおよび前記流量センサと電気的に通信し、前記第１および第２の加熱器回路を制御するように構成された制御装置であって、前記制御装置は、前記温度センサの出力と患者端部パラメータ設定点との差が所定の誤差閾値未満であるときに前記第１の加熱器ワイヤにおいて最大温度に達するまで前記第１の加熱器回路を使用して前記呼吸ガスを加熱するように構成されており、かつ前記制御装置は、前記温度センサの前記出力と前記患者端部パラメータ設定点との差が前記所定の誤差閾値以上であるときに前記第２の加熱器回路を使用して前記呼吸ガスを加熱するように構成されている、制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、測定された流量が所定の流量閾値以下であるときに、低流量上限または限界を用いて前記第１の加熱器回路および／または前記第２の加熱器回路のデューティサイクルについての出力または前記第１の加熱器回路および／または前記第２の加熱器回路に供給される電力出力を制御して、前記吸気肢の前記第２の区分に隣接する前記吸気肢の前記第１の区分の一部分の表面温度が表面温度閾値を超えるのを防ぐように構成されており、前記低流量上限または限界は、前記第１の加熱器回路および／または前記第２の加熱器回路のデューティサイクルについての最大上限出力または前記第１の加熱器回路および／または前記第２の加熱器回路に供給される電力についての最大上限出力を規定する、呼吸用加湿システム。
11. 前記第２の加熱器回路のデューティサイクル出力用の前記低流量上限または限界は、駆動回路によって送給可能な最大利用可能電力の７０％である、請求項１０に記載の呼吸用加湿システム。
12. 前記制御装置は、前記温度センサの出力を前記患者端部パラメータ設定点にするのに必要な前記第２の加熱器回路のデューティサイクル出力または前記第２の加熱器回路に供給される電力出力を決定するように構成されており、前記第２の加熱器回路の前記決定されたデューティサイクル出力または前記第２の加熱器回路に供給される決定された電力出力は、０％と上限との間に範囲が制限される、請求項１０または１１に記載の呼吸用加湿システム。
13. 前記上限は、１００％または前記第２の加熱器回路用の低流量上限または限界である、請求項１２に記載の呼吸用加湿システム。
14. 前記第２の加熱器回路のデューティサイクル出力用の低流量上限または限界は、駆動回路により送給可能な最大電力の７０％である、請求項１２に記載の呼吸用加湿システム。
15. 前記制御装置はさらに、前記第２の加熱器回路の前記決定され制限されたデューティサイクル出力または前記第２の加熱器回路に供給される電力出力と、前記第１の加熱器回路用の前記低流量上限または限界とを用いて、前記第１の加熱器回路の最大デューティサイクル出力または前記第１の加熱器回路に供給される電力出力を決定するように構成されている、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の呼吸用加湿システム。
16. 前記第１の加熱器回路のデューティサイクル出力用の前記低流量上限または限界は、駆動回路によって送給可能な最大利用可能電力の３７％である、請求項１５に記載の呼吸用加湿システム。
17. 前記制御装置はさらに、前記温度センサの出力を前記患者端部パラメータ設定点にするのに必要な前記第１の加熱器回路のデューティサイクル出力または前記第１の加熱器回路に供給される電力出力を決定するように構成されており、前記第１の加熱器回路の前記決定されたデューティサイクル出力または前記第１の加熱器回路に供給される決定された電力出力は、０％と前記第１の加熱器回路の前記決定された最大デューティサイクル出力または前記第１の加熱器回路に供給される最大電力出力との間に範囲が制限される、請求項１５または１６に記載の呼吸用加湿システム。
18. 前記第１の加熱器回路の前記決定されたデューティサイクル出力または前記第１の加熱器回路に供給される電力出力は、前記第２の加熱器回路の前記決定されたデューティサイクル出力または前記第２の加熱器回路に供給される決定された電力出力に逆相関している、または、
    前記第２の加熱器回路の前記決定されたデューティサイクル出力または前記第２の加熱器回路に供給される決定された電力出力が、前記第２の加熱器回路の上限よりも小さいときには、前記第１の加熱器回路の前記決定されたデューティサイクルまたは前記第１の加熱器回路に供給される決定された電力出力は、前記第２の加熱器回路の上限と前記第２の加熱器回路の前記決定されたデューティサイクル出力または前記第２の加熱器回路に供給される決定された電力出力との差に相当する、
    請求項１７に記載の呼吸用加湿システム。
19. 前記制御装置は、前記第１の加熱器回路が加熱され前記測定された流量が高流量－低流量閾値に減少したときには、少なくとも前記第１の加熱器回路の低流量上限または限界を用いて、前記第１の加熱器回路の前記最大デューティサイクル出力または前記第１の加熱器回路に供給される最大電力出力を決定し、かつ前記制御装置は、前記第１の加熱器回路が加熱され前記測定された流量が低流量－高流量閾値に増加したときには、少なくとも前記第１の加熱器回路の高流量上限または限界を用いて、前記第１の加熱器回路の前記最大デューティサイクル出力または前記第１の加熱器回路に供給される最大電力出力を決定し、前記第１の加熱器回路の高流量－低流量閾値は、前記第１の加熱器回路の低流量－高流量閾値よりも低い、請求項１５～１８のいずれか一項に記載の呼吸用加湿システム。
20. 前記第１の加熱器回路の高流量－低流量閾値は、約２．４ｌｐｍ～約５ｌｐｍであり、かつ／または、前記第１の加熱器回路の低流量－高流量閾値は、約６．５ｌｐｍであり、請求項１９に記載の呼吸用加湿システム。
21. 前記吸気肢の表面温度を測定するように設けられ、前記吸気肢の一部分上または前記第１および第２の区分間に配置された中間コネクタ上に位置している少なくとも１つの追加の温度センサをさらに備える、請求項１０～２０のいずれか一項に記載の呼吸用加湿システム。
22. 前記少なくとも１つの追加の温度センサは、前記第１の区分の表面温度を決定するように前記第１の区分の一部分上に配置された第１の温度センサと、前記第２の区分の表面温度を決定するように前記第２の区分の一部分上に配置された第２の温度センサとを備える、請求項２１に記載の呼吸用加湿システム。
23. 前記第１および／または第２の加熱器回路の低流量上限または限界は、前記測定された（１つまたは複数の）表面温度に基づいて決定される、請求項２１または２２に記載の呼吸用加湿システム。

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