KR20230016188A - 의료용 가스 운반 도관에서의 습기 검출 - Google Patents
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Abstract
도관, 특히 호흡 또는 수술 가스를 공급하기 위한 가스 공급 시스템 도관 내의 습기 상태의 검출은 도관의 전기적 성질을 사용한다.
Description
임의의 우선권 출원에 관한 포함
해외 또는 국내 우선권 주장이 본 출원과 함께 제출된 바와 같은 출원 데이터 시트에서 식별되는 임의의 및 모든 출원은 37 CFR 1.57에 따라 참조로 이에 포함된다.
개시의 분야
본 개시는 도관 내의 습기를 검출하는 것에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 개시는 응축, 습도 및/또는 신체 유체 중 하나 이상의 존재, 양 및/또는 위치를 검출할 수 있는 호흡 또는 수술 가스 운반 시스템을 설명한다.
호흡 보조 장치 및 수술 취입기는 가스의 흐름 또는 가압 가스의 흐름을 도관 시스템을 통해 환자에게 제공한다. 이들 및 유사한 디바이스를 사용하는 적용의 범위에 대해, 공급된 가스를 가습하는 것이 유익하다. 이들 적용은 가스가 흡기되는 경우 및/또는 가스가 환자의 수술 부위에 대한 수술 동안 공급되고 있는 경우를 포함한다. 도관을 통해 가습된 가스를 제공하는 것의 불리한 면은 도관 내에서 응축이 일어날 수 있다는 점이다. 응축에 더하여, 다른 유형의 습기는 또한 환자(예를 들어, 타액, 혈액, 점액과 같은 신체 유체의 형태임), 선택적인 열 및 습기 교환기(HME), 선택적인 네뷸라이저, 및/또는 환경으로부터(예를 들어, 내부 설치형 인공호흡기를 경유하여, 또는 액체 또는 증기 투과성 도관 벽을 통하는 등의 방식으로) 도관에 도입될 수 있다.
가습된 가스는 가스 공급원과 가스 전달 목적지 사이의 도관 시스템을 통과하여 냉각될 수 있다. 이것은 가스가 냉각됨에 따라 습기(또는 액체)가 도관 내측에 형성되는 것을 초래할 수 있다. 습기는 도관 내의 응축물, 물, 또는 임의의 액체의 존재를 지칭할 수 있다. 습기의 형성은 전형적으로 호흡 보조 장치 및 수술 취입기에서 바람직하지 않다. 예를 들어, 도관 내의 응축은 "레인 아웃"으로 지칭되는 상태를 초래할 수 있다. 레인 아웃은 습기가 형성되고 잠재적으로 이 습기가 도관 시스템의 벽을 타고 흐를 때 발생한다. 습기는 도관 시스템의 낮은 부분에 고일 수 있거나 도관 시스템으로부터 환자의 호흡 시스템, 신체 내로, 다시 가스 공급원 내로 또는 호흡 보조 장치 또는 수술 취입기의 도관에 연결된 인공호흡기 내로 복귀 또는 다른 디바이스 내로 흐르게 될 수 있다. 이러한 레인 아웃 효과는 모두 바람직하지 않고 다수의 문제를 야기할 수 있다. 유사하게, 다른 공급원(환자, 다른 장비 및/또는 환경을 포함함)으로부터의 유체는 바람직하지 않을 수 있고/있거나, 다른 이유로 모니터링될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 구 "도관 시스템"은 가스 공급원과 환자 사이에 가스를 운반하고/하거나 호기 가스를 환자로부터 호흡 보조 장치 또는 수술 취입기의 다른 구성요소로 운반하는 임의의 도관(또한 본원에서 튜브로 지칭됨), 커넥터 또는 환자 인터페이스를 포괄한다. 예를 들어, 아래에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 도관 시스템은 흡기 튜브(들), 호기 튜브(들), 통기 튜브(들), 커넥터(들), Y-피스(들), 환자 튜브(들), 및/또는 환자 인터페이스(들)(마스크, 비강 캐뉼러, 비강 필로우, 기관내 튜브, 기관절개 튜브, 수술 캐뉼러 등을 포함함) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 게다가, 습기, 응축물, 응축액(condensation) 및 액체는 본원에서의 그들 용어의 문맥상의 사용으로부터 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 본 개시에서 동의어로 일반적으로 사용된다.
호흡 보조 장치 및 수술 취입기(본원에서 가스 공급 시스템으로 집합적으로 지칭됨)는 열원을 제공하기 위해 도관 시스템 내에 또는 도관 시스템의 임의의 또는 모든 구성요소의 벽 내에 하나 이상의 가열 와이어를 이용할 수 있다. 하나 이상의 가열 와이어는 가스가 도관 시스템을 통과하기 때문에 도관이 가스의 온도 및/또는 상대 습도를 원하는 값 또는 범위로 제어하는 것을 허용하여, 잠재적인 응축 가능성을 감소시킨다. 하나 이상의 센서 와이어는 또한 도관 시스템의 벽 내에 또는 벽에서도 포함될 수 있다. 하나 이상의 센서 와이어는 전형적으로 도관 및/또는 환자 인터페이스를 통해 흐르는 가습된 가스의 온도 측정 정보를 하나 이상의 온도 센서로부터 가스 공급 시스템의 제어기로 다시 운반하기 위해 사용된다. 가스 공급 시스템은 가스 공급 시스템의 하나 이상의 가열 와이어 또는 다른 구성요소에 의해 제공되는 열의 양을 조정하기 위해 피드백 제어 시스템에서 온도 측정 정보를 사용할 수 있다.
가열 와이어에서도, 응축 및 레인 아웃이 여전히 발생할 수 있고, 다른 공급원으로부터의 유체가 여전히 도입될 수 있다. 본 개시는 습기를 검출하는 것을 제공한다. 습기는 도관 시스템 내의 또는 도관 시스템 벽에 내장된 2개 이상의 이격된 전기 도체의 커패시턴스(capacitance), 리액턴스 및/또는 임피던스 또는 커패시턴스, 리액턴스 및/또는 임피던스의 변화를 측정하거나 추론함으로써 검출될 수 있다. 이들 전기 도체는 예를 들어, 하나 이상의 전도성 와이어, 예컨대 하나 이상의 가열 와이어 및/또는 하나 이상의 센서 와이어일 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 전용 도체는 도관의 루멘을 포함하는 도관 시스템 내에 제공되거나, 내장될 수 있다. 커패시턴스는 고유/기생 커패시턴스일 수 있다. 측정은 와이어(들)의 시간 응답 및/또는 주파수 응답을 사용할 수 있다. 습기는 또한 본원에 개시된 바와 같은 저항의 변화 및/또는 RF 신호와 같은 무선 신호에 대한 변화를 측정함으로써 검출될 수 있다.
본 개시는 가스 공급 시스템에서 사용 가능한 가습기 시스템을 제공하며, 가습기 시스템은 가습기; 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 도관; 및 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 도관 내의 습기를 나타내는 값을 결정하기 위해 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상을 사용하여 신호를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스의 변화를 나타낼 수 있다. 제어기는 신호 발생기를 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 프로세서를 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 용량성 전하가 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이에서 감지되는 것을 허용하도록 구성된 거리만큼 분리될 수 있다. 가습기 시스템은 또한 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이에 위치된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 증기 또는 액체 투과성일 수 있다. 증기 투과성 유전체 재료는 주변 공기로 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하면서 주변 공기로 물의 증발을 허용할 수 있다. 제어기는 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소의 측정의 비교에 대한 습기를 나타내는 값을 결정하도록 구성될 수 있다. 습기를 나타내는 값은 참조 저항기와 직렬인 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수를 포함할 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수 또는 공진 주파수를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수의 변화 또는 공진 주파수의 변화를 나타낼 수 있다. 도관 내의 습기를 나타내는 값은 도관의 인덕턴스에 대응한다. 도관 내의 습기를 나타내는 값은 도관의 인덕턴스의 변화에 대응한다. 가습기 시스템은 또한 인덕터가 커패시터와 병렬로 배치되는 공진 회로를 포함할 수 있다. 공진 회로는 제1 전기 전도성 요소, 제2 전기 전도성 요소, 또는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 둘 모두와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 공진 회로는 신호에 의해 충분히 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조될 수 있다. 공진 회로는 신호에 의해 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조될 수 있으며, 신호는 공진 회로를 여기시키기 위해 선택되었다. 제어기는 정상 제어 전력과 함께 추가 전력을 제1 전기 전도성 요소에 인가하도록 구성될 수 있다. 가습기 시스템은 또한 AC 전력 공급부를 포함할 수 있다. 가습기 시스템은 또한 DC 전력 공급부를 포함할 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도의 변화를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 열 전도율을 나타낼 수 있거나, 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율을 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 열 전도율의 변화를 나타낼 수 있거나, 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율의 변화를 나타낼 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도의 변화는 실질적으로 선형일 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 온도 차이를 나타낼 수 있다. 제2 전기 전도성 요소는 신호를 측정할 수 있다. 신호는 제2 전기 전도성 요소의 저항에 대응할 수 있으며, 제2 전기 전도성 요소의 저항은 제2 전기 전도성 요소의 온도에 따라 변한다. 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 서미스터를 더 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 다이오드를 더 포함할 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결되고, 서미스터와 실질적으로 인접하여 위치될 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 서로 인접할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 서로 인접하지 않을 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관의 비드 내에 있을 수 있다. 제1 전기 전도성 요소는 신호를 측정할 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 저항을 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 저항을 나타낼 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 서로 전기적으로 분리되는 적어도 2개의 부분을 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 제1 전기 전도성 요소의 길이의 일부 및 제2 전기 전도성 요소의 길이의 일부에 대해 다른 전기 전도성 요소로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 적어도 2개의 부분은 도관의 루멘 내로 돌출될 수 있다. 적어도 2개의 부분은 도관의 내부 벽과 동일한 평면에 있을 수 있다. 적어도 2개의 부분은 튜브 벽 내에 배열될 수 있고 도관의 루멘과 공압으로 결합된다. 서로 전기적으로 분리될 수 있는 적어도 2개의 부분은 서로 직렬일 수 있다. 서로 전기적으로 분리될 수 있는 적어도 2개의 부분은 서로 병렬일 수 있다. 제어기는 신호의 크기 및/또는 위상에 적어도 부분적으로 기초하여 도관의 습기를 나타내는 값을 결정할 수 있다. 가습기 시스템은 또한 신호 발생기를 포함할 수 있다. 신호는 30 Hz 내지 300 GHz의 주파수를 가질 수 있다. 신호는 1 MHz 내지 100 MHz의 주파수를 가질 수 있다. 신호는 약 10 MHz의 주파수를 가질 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소는 신호의 파장의 1/4일 수 있다. 신호의 파장은 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소의 길이보다 4배 더 클 수 있다. 신호 발생기는 신호를 제1 전기 전도성 요소에 주입할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소는 송신기이도록 구성될 수 있다. 제2 전기 전도성 요소는 제1 전기 전도성 요소에 의해 송신되는 신호를 수신하는 수신기이도록 구성될 수 있다. 신호의 크기 및/또는 위상은 무선 주파수 변환기에 의해 측정될 수 있다. 무선 주파수 변환기는 AM 수신기, RF 샘플링 ADC, 또는 RF 정류기일 수 있다. 가습기 시스템은 또한 신호를 필터링하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 필터는 고역 통과 또는 대역통과 필터를 포함할 수 있다. 필터는 메인 주파수를 걸러내도록 구성될 수 있다. 필터는 50 내지 60 Hz의 주파수를 걸러내도록 구성될 수 있다. 송신기는 루프 안테나를 포함할 수 있다. 수신기는 루프 안테나를 포함할 수 있다. 수신기는 단극 안테나를 포함할 수 있다. 송신기는 단극 안테나를 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소는 제1 스위치에 전기적으로 결합될 수 있다. 제2 전기 전도성 요소는 제2 스위치에 전기적으로 결합될 수 있다. 제1 스위치는 제1 전기 전도성 요소의 일단부를 전기적으로 분리하도록 구성될 수 있다. 제2 스위치는 제2 전기 전도성 요소의 일단부를 전기적으로 분리하도록 구성될 수 있다. 제1 스위치 및/또는 제2 스위치는 히터 베이스, 센서 카트리지, 도관, 외부 구성요소, 또는 중간 커넥터 중 어느 하나 내에 위치될 수 있다.
제어기는 습기를 나타내는 값이 제1 임계 값을 하회하면 알람을 출력하도록 구성될 수 있다. 제어기는 응축을 나타내는 값이 제2 임계 값을 초과하면 알람을 출력하도록 구성될 수 있다. 알람은 허용 불가능 수준의 습기를 표시한다. 제어기는 도관 내의 습기 및/또는 습도를 나타내는 값에 응답하여 호흡 또는 통기 가스의 가습을 자동으로 감소시키도록 구성될 수 있다. 환자에게 전달되는 습도의 감소는 히터 플레이트 전력의 감소에 의해 달성될 수 있다. 도관은 복합 도관일 수 있다. 도관은 증기 및/또는 액체 투과성 비드를 포함할 수 있다. 투과성 비드는 주변 공기로 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하면서 주변 공기로 물의 증발을 허용할 수 있다. 투과성 비드는 극친수성 성질을 갖는 활성화된 과불화 중합체 재료, 친수성 열가소성 물질(hydrophilic thermoplastic), 통기성 열가소성 코폴리에스테르, 통기성 특성을 나타내는 직조 처리된 직물, 또는 친수성 폴리에스테르 블록 공중합체 중 하나 이상일 수 있다. 제1 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 적어도 도관의 소정의 길이 주위에 나선형으로 권취될 수 있다. 제1 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관 내에, 도관을 통해 또는 도관 주위에 나선형으로 권취될 수 있다. 제1 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관 벽의 일부를 형성할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소는 감지 와이어일 수 있다. 제1 전기 전도성 요소는 히터 와이어일 수 있다. 제2 전기 전도성 요소는 감지 와이어일 수 있다. 제2 전기 전도성 요소는 히터 와이어일 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스를 수송하기 위해 사용되는 가스 공급 시스템의 도관 내의 습기의 표시를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관의 성질에 적어도 부분적으로 기초하여 습기의 존재 및/또는 수준을 결정하는 단계를 포함한다. 습기의 존재 또는 수준의 결정은 도관의 유전체 성질로부터 추론될 수 있다. 성질의 결정은 신호를 도관 내의 제1 전기 전도성 요소에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 성질의 결정은 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 성질의 결정은 인가된 신호에 기초하여 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 성질의 결정은 제1 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수 또는 공진 주파수의 표시를 측정하는 단계를 포함한다. 성질의 결정은 인덕턴스를 나타내는 값을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 성질의 결정은 제1 전기 전도성 요소의 저항의 표시를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 성질의 결정은 온도의 표시를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 성질의 결정은 열 전도율의 표시를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 성질의 결정은 신호의 크기 및/또는 위상을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도관은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관일 수 있다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 유전체에 의해 분리되고 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 2개의 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화를 측정하는 단계를 포함한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 2개의 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 저항 또는 저항의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 2개의 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 시정수, 공진 주파수, 시정수의 변화, 또는 공진 주파수의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 2개의 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 저항 또는 저항의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 2개의 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 온도 또는 온도의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 2개의 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 열 전도율 또는 열 전도율의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 2개의 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 신호의 크기 및/또는 위상 또는 신호의 크기 및/또는 위상의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 외부 액세서리를 제공한다. 외부 액세서리의 일 예는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지이다. 본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 제1 전기 단자 또는 패드 및 제2 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스를 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 제1 전기 단자 또는 패드 및 제2 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수 또는 공진 주파수를 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 제1 전기 단자 또는 패드 및 제2 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 저항을 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 제1 전기 단자 또는 패드 및 제2 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도를 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 제1 전기 단자 또는 패드 및 제2 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 열 전도율을 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다. 본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 제1 전기 단자 또는 패드 및 제2 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 신호의 크기 및/또는 위상 또는 신호의 크기 및/또는 위상의 변화를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 가스 공급 시스템에서 사용 가능한 가습기를 제공하며, 가습기는 가스 공급부를 가습하도록 구성된 가습 챔버; 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 흡기 도관과 연결되도록 구성된 흡기 도관 커넥터; 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 도관 내의 습기를 나타내는 값을 결정하기 위해 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상을 사용하여 신호를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 제어기는 신호를 모니터링하도록 더 구성될 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스의 변화를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 시정수 또는 공진 주파수를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도의 변화를 나타낼 수 있다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 열 전도율을 나타낼 수 있거나, 신호 또는 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율을 나타낸다. 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 열 전도율의 변화를 나타낼 수 있거나, 신호 또는 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율의 변화를 나타낸다. 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 온도 차이를 나타낼 수 있다. 습기를 나타내는 값은 신호의 크기 및/또는 위상 또는 신호의 크기 및/또는 위상의 변화일 수 있다. 제어기는 신호 발생기를 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 프로세서를 포함할 수 있다. 가습기는 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 더 포함할 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스 공급 시스템과 함께 사용되는 도관을 제공하며, 도관은 제1 전기 전도성 요소; 용량성 효과가 습기의 존재 하에 변화되도록 용량성 효과가 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이에 존재하는 것을 허용하도록 구성된 거리만큼 제1 전기 전도성 요소로부터 이격된 제2 전기 전도성 요소; 및 제2 전기 전도성 요소로부터 제1 전도성 요소를 분리하는 재료를 포함한다. 전기 전도성 요소 중 적어도 하나는 히터 와이어 또는 센서 와이어 중 하나 이상일 수 있다. 도관은 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 마이크로프로세서일 수 있다. 제어기는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이에 존재하는 용량성 리액턴스 및/또는 인덕턴스를 측정함으로써 도관 내의 습기의 존재 또는 표시를 결정하기 위해 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 사용할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 측정 가능 커패시턴스를 허용하기에 충분히 가깝게 배치되지만, 습기의 존재로 인해 커패시턴스의 측정 가능 변화를 허용하기에 충분히 멀리 떨어져서 배치될 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스 공급 시스템과 함께 사용되는 도관을 제공하며, 도관은 제1 전기 전도성 요소; 제2 전기 전도성 요소를 포함하며, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상은 도관 내의 습기의 존재 또는 양을 나타내는 시정수 또는 공진 주파수의 측정을 제공하도록 구성된다. 도관은 유도성 요소가 용량성 요소와 병렬로 전기적으로 연결되는 공진 회로를 더 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상은 유도성 요소가 용량성 요소와 병렬로 전기적으로 연결되는 공진 회로와 병렬로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 공진 회로는 도관 외부에 있을 수 있다. 공진 회로는 신호에 의해 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조될 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상은 신호 발생기와 병렬로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 도관은 시정수, 공진 주파수, 시정수의 변화, 또는 공진 주파수의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상은 제어기와 병렬로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 제어기는 신호 발생기를 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 마이크로프로세서일 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스 공급 시스템과 함께 사용되는 도관을 제공하며, 도관은 제1 전기 전도성 요소; 제2 전기 전도성 요소를 포함하며, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상은 도관 내의 습기의 존재 또는 양을 나타내는 저항 성질의 측정을 제공하도록 구성된다. 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 서로 전기적으로 분리되는 적어도 2개의 부분을 포함할 수 있다. 적어도 2개의 부분은 도관의 루멘 내로 돌출될 수 있다. 적어도 2개의 부분은 도관의 내부 벽과 동일한 평면에 있을 수 있다. 적어도 2개의 부분은 튜브 벽 내에 배열될 수 있고 도관의 루멘과 공압으로 결합될 수 있다. 서로 전기적으로 분리될 수 있는 적어도 2개의 부분은 서로 직렬일 수 있다. 서로 전기적으로 분리될 수 있는 적어도 2개의 부분은 서로 병렬일 수 있다. 도관은 저항 또는 저항의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 마이크로프로세서일 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스 공급 시스템과 함께 사용되는 도관을 제공하며, 도관은 제1 전기 전도성 요소; 제2 전기 전도성 요소를 포함하며, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상은 도관 내의 습기의 존재 또는 양을 나타내는 온도 또는 열 전도율 성질의 측정을 제공하도록 구성된다. 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 서미스터를 더 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 다이오드를 더 포함할 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결되고, 서미스터와 실질적으로 인접하여 위치될 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 서로 인접할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 서로 인접하지 않을 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관의 비드 내에 있을 수 있다. 도관은 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도, 열 전도율, 온도의 변화, 또는 열 전도율의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 정상 제어 전력과 함께 추가 전력을 제1 전기 전도성 요소에 인가하도록 구성될 수 있다. 제어기는 하나 이상의 마이크로프로세서일 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스 공급 시스템과 함께 사용되는 도관을 제공하며, 도관은 제1 전기 전도성 요소; 제2 전기 전도성 요소를 포함하며, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상은 도관 내의 습기의 존재 또는 양을 나타내는 신호의 크기 및/또는 위상 또는 신호의 크기 및/또는 위상의 변화를 측정하도록 구성된다. 제1 전기 전도성 요소는 송신기이도록 구성될 수 있다. 제2 전기 전도성 요소는 제1 전기 전도성 요소에 의해 송신되는 신호를 수신하는 수신기이도록 구성될 수 있다. 송신기는 루프 안테나를 포함할 수 있다. 수신기는 루프 안테나를 포함할 수 있다. 송신기는 단극 안테나를 포함할 수 있다. 수신기는 단극 안테나를 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소는 제1 스위치에 전기적으로 결합될 수 있다. 제2 전기 전도성 요소는 제2 스위치에 전기적으로 결합될 수 있다. 제1 스위치는 제1 전기 전도성 요소의 일단부를 전기적으로 분리하도록 구성될 수 있고 제2 스위치는 제2 전기 전도성 요소의 일단부를 전기적으로 분리하도록 구성될 수 있다. 도관은 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소에서 신호의 크기 및/또는 위상 또는 신호의 크기 및/또는 위상의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 마이크로프로세서일 수 있다.
재료는 유체 투과성 재료일 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 세장형(elongate) 필라멘트일 수 있다. 세장형 필라멘트는 전기 절연 재킷에 의해 둘러싸일 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관의 길이의 적어도 일부 주위에 나선형으로 권취될 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관의 일단부로부터 도관의 다른 단부로 연장된다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 길이의 일부만을 도관의 일단부로부터 도관의 다른 단부로 연장시킨다. 도관은 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 포함하고/하거나 제어기와 통신할 수 있다. 도관은 복합 도관일 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관의 벽의 일부를 형성한다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 복합 도관 내에 배치된 비드의 일부를 형성할 수 있다. 대안적으로, 제1 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 제1 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소가 도관 내에서 자유롭게 이동할 수 있도록 도관 내에 배치될 수 있다. 재료는 증기 및/또는 액체 투과성 재료일 수 있다. 재료는 주변 공기로 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하면서 주변 공기로 물의 증발을 허용할 수 있다. 재료는 극친수성 성질을 갖는 활성화된 과불화 중합체 재료, 친수성 열가소성 물질, 통기성 열가소성 코폴리에스테르, 통기성 특성을 나타내는 직조 처리된 직물, 또는 친수성 폴리에스테르 블록 공중합체 중 하나 이상일 수 있다. 도관은 습기를 이동시키기 위해 모세관 작용을 사용하도록 구성된 미세구조를 더 포함할 수 있다. 증기 및/또는 액체 투과성 재료는 유전체 재료일 수 있다. 도관은 또한 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소의 일부에 걸쳐 습기를 위킹(wicking)하도록 구성된 미세구조를 포함할 수 있다. 도관은 또한 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 모세관 작용에 의해 습기를 운반하도록 구성된 개구부를 포함할 수 있다. 도관은 또한 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이에 습기를 운반하도록 구성된 위킹 재료를 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 리본 와이어일 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 투과성, 불투과성 또는 부분 투과성 및 불투과성 비드 내에 포함될 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 및 비드는 공압출될 수 있다. 도관은 전기 전도성 메쉬를 더 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 간격은 도관 내에 존재하는 습기의 존재 및/또는 양에 따라 가변될 수 있다. 재료는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소가 습기의 존재에 기초하여 접촉되거나 분리되게 할 수 있다. 재료는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 습기를 허용하고 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 용량성 효과에 영향을 미치도록 구성된 개구부, 키홀, 딥, 채널 및/또는 보이드를 포함할 수 있다. 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관에 대한 접촉에 민감할 수 있다. 재료는 습기의 존재 하에 팽창되거나 수축되는 아코디언 형상을 포함할 수 있으며, 그것에 의해 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 함께 더 멀리 또는 더 가깝게 이동시킨다. 재료는 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소가 습기의 존재에 기초하여 접촉되거나 분리되게 할 수 있다.
본 개시는 가스 공급 시스템에서 사용 가능한 가습기 시스템을 제공하며, 가습기 시스템은 가습기; 전도성 요소를 포함하는 도관; 및 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 도관 내의 습기를 나타내는 값을 결정하기 위해 전기 전도성 요소를 사용하여 신호를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 신호는 전기 전도성 요소의 시정수 또는 공진 주파수를 나타낼 수 있다. 신호는 전기 전도성 요소의 시정수의 변화 또는 공진 주파수의 변화를 나타낼 수 있다. 값은 도관의 인덕턴스에 대응하는 도관 내의 습기를 나타낼 수 있다. 도관 내의 습기를 나타내는 값은 도관의 인덕턴스의 변화에 대응할 수 있다. 가습기 시스템은 유도성 요소가 용량성 요소와 병렬로 전기적으로 연결되는 공진 회로를 더 포함할 수 있다. 공진 회로는 전기 전도성 요소와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 가습기 시스템은 신호 발생기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 신호 발생기를 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 프로세서를 포함할 수 있다. 공진 회로는 신호에 의해 충분히 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조될 수 있다. 공진 회로는 신호에 의해 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조될 수 있으며, 신호는 공진 회로를 여기시키기 위해 선택되었다. 제어기는 정상 제어 전력과 함께 추가 전력을 전기 전도성 요소에 인가하도록 구성될 수 있다. 가습기 시스템은 AC 전력 공급부를 더 포함할 수 있다. 가습기 시스템은 DC 전력 공급부를 더 포함할 수 있다. 신호는 전기 전도성 요소의 온도를 나타낼 수 있다. 신호는 전기 전도성 요소의 온도의 변화를 나타낼 수 있다. 신호는 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율을 나타낼 수 있다. 신호는 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율의 변화를 나타낼 수 있다. 전기 전도성 요소의 온도의 변화는 실질적으로 선형일 수 있다. 전기 전도성 요소는 서미스터를 더 포함할 수 있다. 전기 전도성 요소는 다이오드를 더 포함할 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결되고, 서미스터와 실질적으로 인접하여 위치될 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관의 비드 내에 있을 수 있다. 전기 전도성 요소는 신호를 측정할 수 있다. 제어기는 습기를 나타내는 값이 제1 임계 값을 하회하면 알람을 출력하도록 구성될 수 있다. 제어기는 습기를 나타내는 값이 제2 임계 값을 초과하면 알람을 출력하도록 구성될 수 있다. 알람은 허용 불가능 수준의 습기를 표시한다. 알람은 허용 불가능 수준의 습기를 표시한다. 제어기는 도관 내의 습기 및/또는 습도를 나타내는 값에 응답하여 호흡 또는 통기 가스의 가습을 자동으로 감소시키도록 구성될 수 있다. 도관에 전달되는 습도의 감소는 히터 플레이트 전력의 감소에 의해 달성될 수 있다. 도관은 복합 도관일 수 있다. 도관은 증기 및/또는 액체 투과성 비드를 포함할 수 있다. 투과성 비드는 주변 공기로 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하면서 주변 공기로 물의 증발을 허용할 수 있다. 투과성 비드는 극친수성 성질을 갖는 활성화된 과불화 중합체 재료, 친수성 열가소성 물질, 통기성 열가소성 코폴리에스테르, 통기성 특성을 나타내는 직조 처리된 직물, 또는 친수성 폴리에스테르 블록 공중합체 중 하나 이상일 수 있다. 전기 전도성 요소는 적어도 도관의 소정의 길이 주위에 나선형으로 권취될 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관 내에, 도관을 통해 또는 도관 주위에 나선형으로 권취될 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관 벽의 일부를 형성할 수 있다. 전기 전도성 요소는 감지 와이어일 수 있다. 전기 전도성 요소는 히터 와이어일 수 있다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 시정수, 공진 주파수, 시정수의 변화, 또는 공진 주파수의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 온도 또는 온도의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 가습된 가스를 수송하기 위해 이용되는 도관 내의 습기를 검출하는 방법을 제공하며, 방법은 도관 내에, 도관 주위에 또는 도관 상에 위치된 전기 전도성 요소를 제공하는 단계 및 도관 내의 습기 또는 응축물의 측정을 표시하기 위해 열 전도율 또는 열 전도율의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 사용한다. 방법은 본원에 개시된 임의의 가습기 시스템의 가습기 시스템을 사용한다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 하나의 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고, 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수 또는 공진 주파수를 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 하나의 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고, 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 전기 전도성 요소의 온도를 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가습 시스템 내의 가습기와 함께 사용하기 위한 카트리지를 제공하며, 카트리지는 가습기의 탈착식 가습 챔버에서 가스 흐름의 성질을 감지하기 위한 하나 이상의 센서; 가습기의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제1 전기 커넥터; 카트리지와 탈착식으로 체결 가능한 흡기 도관의 대응하는 전기 커넥터를 전기적으로 연결하도록 구성된 제2 전기 커넥터로서, 흡기 도관의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되는 전기 전도성 요소를 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 하나의 전기 단자 또는 패드를 포함할 수 있는 제2 전기 커넥터; 및 하나 이상의 센서 및 제1 및 제2 전기 커넥터와 통신 결합된 제어기를 포함한다. 카트리지는 가습기에 탈착식으로 부착 가능할 수 있고, 제어기는 사용 시, 탈착식 흡기 도관의 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율을 나타내는 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 가스 공급 시스템에서 사용 가능한 가습기를 제공하며, 가습기는 가스 공급부를 가습하도록 구성된 가습 챔버; 전기 전도성 요소를 포함하는 흡기 도관과 연결되도록 구성된 흡기 도관 커넥터; 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 도관 내의 습기를 나타내는 값을 결정하기 위해 전기 전도성 요소를 사용하여 신호를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함한다. 신호는 전기 전도성 요소의 시정수 또는 공진 주파수를 나타낼 수 있다. 신호는 전기 전도성 요소의 온도를 나타낼 수 있다. 신호는 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율을 나타낼 수 있다. 제어기는 신호 발생기를 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 프로세서를 포함할 수 있다. 가습기는 본원에 개시된 도관 구현 중 임의의 도관을 더 포함할 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스 공급 시스템과 함께 사용되는 도관을 제공하며, 도관은 전기 전도성 요소를 포함하며, 전기 전도성 요소는 도관 내의 습기의 존재 또는 양을 나타내는 시정수 또는 공진 주파수의 측정을 제공하도록 구성된다. 도관은 유도성 요소가 용량성 요소와 병렬로 전기적으로 연결되는 공진 회로를 더 포함할 수 있다. 공진 회로는 도관 외부에 있을 수 있다. 공진 회로는 신호에 의해 충분히 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조될 수 있다. 공진 회로는 신호에 의해 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조될 수 있으며, 신호는 공진 회로를 여기시키기 위해 선택되었다. 전기 전도성 요소는 신호 발생기와 병렬로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 도관은 시정수, 공진 주파수, 시정수의 변화, 또는 공진 주파수의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 전기 전도성은 제어기와 병렬로 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 제어기는 신호 발생기를 포함할 수 있다. 제어기는 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시는 호흡 또는 수술 가스 공급 시스템과 함께 사용되는 도관을 제공하며, 도관은 전기 전도성 요소를 포함하며, 전기 전도성 요소는 도관 내의 습기의 존재 또는 양을 나타내는 온도 또는 열 전도율 성질의 측정을 제공하도록 구성된다. 전기 전도성 요소는 서미스터를 더 포함할 수 있다. 전기 전도성 요소는 다이오드를 더 포함할 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결되고, 서미스터와 실질적으로 인접하여 위치될 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관의 비드 내에 있을 수 있다. 도관은 전기 전도성 요소의 온도 및/또는 온도의 변화를 결정하고/하거나, 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율 및/또는 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율의 변화를 결정함으로써 도관 내의 습기의 존재 및/또는 표시를 결정하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 정상 제어 전력과 함께 추가 전력을 전기 전도성 요소에 인가하도록 구성될 수 있다. 제어기는 하나 이상의 마이크로프로세서일 수 있다.
본 개시는 2개의 전기 전도성 요소를 갖는 임의의 공지된 도관에 적용될 수 있다. 재료는 유체 투과성 재료일 수 있다. 전기 전도성 요소는 세장형 필라멘트일 수 있다. 세장형 필라멘트는 전기 절연 재킷에 의해 둘러싸일 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관의 길이의 적어도 일부 주위에 나선형으로 권취될 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관의 일단부로부터 도관의 다른 단부로 연장된다. 전기 전도성 요소는 길이의 일부만을 도관의 일단부로부터 도관의 다른 단부로 연장시킨다. 도관은 복합 도관일 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관의 벽의 일부를 형성할 수 있다. 전기 전도성 요소는 복합 도관 내에 배치된 비드의 일부를 형성할 수 있다. 대안적으로, 제1 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 제1 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소가 도관 내에서 자유롭게 이동할 수 있도록 도관 내에 배치될 수 있다. 재료는 증기 및/또는 액체 투과성 재료일 수 있다. 재료는 주변 공기로 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하면서 주변 공기로 물의 증발을 허용할 수 있다. 재료는 극친수성 성질을 갖는 활성화된 과불화 중합체 재료, 친수성 열가소성 물질, 통기성 열가소성 코폴리에스테르, 통기성 특성을 나타내는 직조 처리된 직물, 또는 친수성 폴리에스테르 블록 공중합체 중 하나 이상일 수 있다. 도관은 습기를 이동시키기 위해 모세관 작용을 사용하도록 구성된 미세구조를 더 포함할 수 있다. 증기 및/또는 액체 투과성 재료는 유전체 재료일 수 있다. 도관은 또한 전기 전도성 요소의 일부에 걸쳐 습기를 위킹하도록 구성된 미세구조를 포함할 수 있다. 도관은 또한 모세관 작용에 의해 습기를 운반하도록 구성된 개구부를 포함할 수 있다. 도관은 또한 습기를 운반하도록 구성된 위킹 재료를 포함할 수 있다. 전기 전도성 요소는 리본 와이어일 수 있다. 전기 전도성 요소는 투과성, 불투과성 또는 부분 투과성 및 불투과성 비드 내에 포함될 수 있다. 전기 전도성 요소 및 비드는 공압출될 수 있다. 도관은 전기 전도성 메쉬를 더 포함할 수 있다. 전기 전도성 요소는 도관에 대한 접촉에 민감할 수 있다.
호흡 보조 장치 및 수술 취입기에 대해 주로 논의되었지만, 본 출원에 의해 제공되는 습기 검출 개시는 습기의 존재 또는 이의 정도를 검출하는 것이 바람직한 도관 또는 가습된 가스 수송 시스템의 다른 의료 또는 비의료적 용도에도 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 양태, 및 장점은 특정 구현의 도면을 참조하여 설명되며, 이는 특정 구현을 개략적으로 예시하도록 의도되고 본 개시를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 1a는 예시적인 호흡 가습기 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 1b는 예시적인 가습기를 예시한다.
도 1c는 예시적인 히터 베이스 및 카트리지를 예시한다.
도 1d는 전자공기식 커넥터가 도 1b의 가습기로부터 분리된 예시적인 가습기를 예시한다.
도 1e는 예시적인 히터 베이스 및 가습 챔버를 예시한다.
도 1f는 예시적인 카트리지를 예시한다.
도 1g는 도 1b의 가습기의 전자공기식 커넥터를 예시한다.
도 2는 예시적인 수술 가습기 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 3a는 예시적인 복합 도관의 섹션의 측평면도를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 예시적인 복합 도관과 유사한 튜브의 상단 부분의 종단면을 도시한다.
도 3c는 복합 도관 내의 제1 세장형 부재를 예시하는 다른 종단면을 도시한다.
도 4a는 복합 도관의 불투과성 비드와의 응축 상호작용을 예시한다.
도 4b는 복합 도관의 투과성 비드와의 응축 상호작용을 예시한다.
도 5는 응축을 검출하기 위해 커패시턴스를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 6은 응축을 검출하기 위해 인덕턴스로부터 유래된 시정수 또는 공진 주파수를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 7은 응축을 검출하기 위해 저항을 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 8은 응축을 검출하기 위해 저항 및 단락(short-circuiting)을 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 9a는 응축을 검출하기 위해 신호 감쇠를 사용하는 예시적인 응축 검출 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 9b는 신호 감쇠를 사용하여 습기를 검출하도록 구성된 도관 벽 구조를 예시한다.
도 10a는 응축을 검출하기 위해 신호 감쇠를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 10b는 단극에서 응축을 검출하기 위해 신호 감쇠를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 11a는 비드 내의 와이어로부터 방사되는 열을 예시한다.
도 11b는 응축을 검출하기 위해 온도 또는 열 전도율을 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 12는 응축 검출 시스템에서의 저항기 전압 대 시정수의 테이블을 예시한다.
도 13a는 응축 검출 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13b는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13c는 공진 주파수를 사용하는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13d는 신호 감쇠를 사용하는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13e는 열 전도율을 사용하는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 14는 예시적인 비드를 예시한다. 다양한 도관 벽 구조는 습기를 검출하도록 구성된다.
도 15는 개구부를 갖는 비드의 예시적인 구성을 예시한다.
도 16은 개구부를 갖는 비드의 제2 예시적인 구성을 예시한다.
도 17a는 튜브 벽의 일부의 예시적인 구성 단면을 예시한다.
도 17b는 튜브 벽의 일부의 제2 예시적인 구성 단면을 예시한다.
도 18은 평행 요소를 갖는 튜브 벽의 일부를 예시한다.
도 19는 요소가 피봇될 수 있는 튜브 벽의 일부를 예시한다.
도 20은 도관 벽의 투과성 벽 부분의 일 예를 예시한다.
도 21은 도관 벽의 투과성 벽 부분의 제2 예를 예시한다.
도 22는 요소가 외부 도관 벽의 표면과 평행하게 동일한 평면에 있는, 예시적인 도관 구성을 예시한다.
도 23은 요소가 길이방향으로 제공되고, 루멘과 평행하고, 튜브의 원주 주위에 등거리로 이격되는 예시적인 도관의 단면을 예시한다.
도 24는 추가 전도성 요소가 도관 벽의 외측 주위에 권취되는 예시적인 도관의 단면을 예시한다.
도 25는 2개의 메쉬의 개별 스트랜드가 절연되고 다중화될 수 있는 예시적인 도관의 단면을 예시한다.
도 1a는 예시적인 호흡 가습기 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 1b는 예시적인 가습기를 예시한다.
도 1c는 예시적인 히터 베이스 및 카트리지를 예시한다.
도 1d는 전자공기식 커넥터가 도 1b의 가습기로부터 분리된 예시적인 가습기를 예시한다.
도 1e는 예시적인 히터 베이스 및 가습 챔버를 예시한다.
도 1f는 예시적인 카트리지를 예시한다.
도 1g는 도 1b의 가습기의 전자공기식 커넥터를 예시한다.
도 2는 예시적인 수술 가습기 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 3a는 예시적인 복합 도관의 섹션의 측평면도를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 예시적인 복합 도관과 유사한 튜브의 상단 부분의 종단면을 도시한다.
도 3c는 복합 도관 내의 제1 세장형 부재를 예시하는 다른 종단면을 도시한다.
도 4a는 복합 도관의 불투과성 비드와의 응축 상호작용을 예시한다.
도 4b는 복합 도관의 투과성 비드와의 응축 상호작용을 예시한다.
도 5는 응축을 검출하기 위해 커패시턴스를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 6은 응축을 검출하기 위해 인덕턴스로부터 유래된 시정수 또는 공진 주파수를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 7은 응축을 검출하기 위해 저항을 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 8은 응축을 검출하기 위해 저항 및 단락(short-circuiting)을 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 9a는 응축을 검출하기 위해 신호 감쇠를 사용하는 예시적인 응축 검출 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 9b는 신호 감쇠를 사용하여 습기를 검출하도록 구성된 도관 벽 구조를 예시한다.
도 10a는 응축을 검출하기 위해 신호 감쇠를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 10b는 단극에서 응축을 검출하기 위해 신호 감쇠를 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 11a는 비드 내의 와이어로부터 방사되는 열을 예시한다.
도 11b는 응축을 검출하기 위해 온도 또는 열 전도율을 사용하는 응축 검출 시스템의 예시적인 모델링된 회로 시스템을 예시한다.
도 12는 응축 검출 시스템에서의 저항기 전압 대 시정수의 테이블을 예시한다.
도 13a는 응축 검출 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13b는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13c는 공진 주파수를 사용하는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13d는 신호 감쇠를 사용하는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 13e는 열 전도율을 사용하는 응축 측정 모드의 흐름도를 예시한다.
도 14는 예시적인 비드를 예시한다. 다양한 도관 벽 구조는 습기를 검출하도록 구성된다.
도 15는 개구부를 갖는 비드의 예시적인 구성을 예시한다.
도 16은 개구부를 갖는 비드의 제2 예시적인 구성을 예시한다.
도 17a는 튜브 벽의 일부의 예시적인 구성 단면을 예시한다.
도 17b는 튜브 벽의 일부의 제2 예시적인 구성 단면을 예시한다.
도 18은 평행 요소를 갖는 튜브 벽의 일부를 예시한다.
도 19는 요소가 피봇될 수 있는 튜브 벽의 일부를 예시한다.
도 20은 도관 벽의 투과성 벽 부분의 일 예를 예시한다.
도 21은 도관 벽의 투과성 벽 부분의 제2 예를 예시한다.
도 22는 요소가 외부 도관 벽의 표면과 평행하게 동일한 평면에 있는, 예시적인 도관 구성을 예시한다.
도 23은 요소가 길이방향으로 제공되고, 루멘과 평행하고, 튜브의 원주 주위에 등거리로 이격되는 예시적인 도관의 단면을 예시한다.
도 24는 추가 전도성 요소가 도관 벽의 외측 주위에 권취되는 예시적인 도관의 단면을 예시한다.
도 25는 2개의 메쉬의 개별 스트랜드가 절연되고 다중화될 수 있는 예시적인 도관의 단면을 예시한다.
특정 구현 및 예가 아래에 설명되지만, 당업자는 본 개시가 구체적으로 개시된 구현 및/또는 사용 및 분명한 수정 및 그의 균등물을 넘어 확대되는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본원에 개시된 본 개시의 범위는 아래에 설명되는 임의의 특정 구현에 의해 제한되지 않아야 하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 개시에 제공되는 치수는 예이고 제한적이지 않다. 유사하게, 호흡 또는 수술 가습 시스템에 대해 주로 설명되지만, 본 개시는 습기를 측정하는 것이 바람직한 임의의 튜빙 배열에 적용 가능하다. 이하의 예는 특히 응축(예를 들어, 응축수 또는 다른 가습 액체)의 존재 및, 선택적으로, 양 및/또는 위치의 검출을 설명하지만, 개시된 방법 및 장치는 대안적으로 또는 추가적으로 도관 시스템 내에서 가스의 습도 및/또는 다른 습기 또는 유체의 존재를 검출하기 위해 적용될 수 있다.
예시적인 가스 공급 시스템
도 1은 하나 이상의 도관(103, 117), 환자 인터페이스(115) 및 Y-피스(135)를 포함하는 도관 시스템을 포함하는 예시적인 호흡 보조 장치를 개략적으로 예시한다. 호흡 보조 장치는 인공호흡기, 연속, 가변, 또는 바이 레벨(bi-level) 기도 양압(PAP) 시스템 또는 예를 들어, 고유량 치료법과 같은 다른 형태의 호흡 치료법일 수 있다.
가스는 이하와 같이 도 1의 호흡 순환로에서 수송될 수 있다. 건식 또는 비교적 건식 가스는 가스 공급원(105)으로부터 건조 라인 튜브(157)를 통해 건식 가스를 가습하는 가습기(107)로 전달된다. 가스 공급원(105)은 예를 들어, 인공호흡기 또는 송풍기일 수 있다. 가습기(107)는 포트(111)를 통해, 흡기 튜브(103)와 같은, 도관의 단부(109)에 연결된다. 흡기 튜브(103)는 환자 인터페이스(115)를 통해, 선택적으로 Y-피스(113)를 사용하여 환자(101)에게 연결된다. 호기 튜브(117)와 같은 선택적인 호기 도관은 또한 Y-피스(113)를 통해 환자 인터페이스(115)에 연결된다. 호기 튜브는 호기된 가스를 환자(101)로부터 멀리 이동시키도록 구성될 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 호기 튜브(117)는 호기된 가스를 환자(101)로부터 가스 공급원(105)으로 복귀시킨다. 대안적으로, 흡기 튜브(103)는 Y-피스(113) 없이 환자 인터페이스(115)에 직접 연결된다. 이러한 구현에서, 호기 가스는 주변 환경으로 직접 흐르도록 허용된다.
흡기 튜브(103)는 히터, 센서 및/또는 습기 검출 요소(145)와 같은 전기 전도성 요소를 포함할 수 있다. 유사하게, 호기 튜브(117)는 히터, 센서 및/또는 습기 검출 요소(147)를 포함할 수 있다. 게다가, Y-피스(113) 및 환자 인터페이스(115)는 또한 히터, 센서 및/또는 습기 검출 요소를 포함할 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 히터, 센서 및/또는 습기 검출 요소(145, 147)는 와이어 또는 필라멘트일 수 있다.
도 1의 예시적인 호흡 보조 장치에 도시된 바와 같이, 건식 또는 비교적 건식 가스는 벤트(119)를 통해 가스 공급원(105)에 진입한다. 팬(121)은 벤트(119)를 통해 공기 또는 다른 가스를 흡인함으로써 가스 공급원(105) 내로의 가스 흐름을 개선할 수 있다. 팬(121)은 예를 들어, 가변 속도 팬일 수 있으며, 전기 제어기(123)는 팬 속도를 제어한다. 전기 제어기(123)는 또한 일부 구현에서, 제2 전기 제어기(125)에 의해 제어될 수 있거나, 그 반대 또한 마찬가지이다.
가습기(107)는 다량의 물(130) 또는 다른 적절한 가습 액체를 함유하는 가습 챔버(129)를 포함할 수 있다. 가습 챔버(129)는 가습기(107)로부터 탈착 가능할 수 있다. 가습 챔버(129)는 가습기(107) 상의 히터 플레이트(131)와 접촉하거나 이와 연관된 고열 전도성 베이스(예를 들어, 알루미늄 베이스)를 포함할 수 있다.
가습기(107)는 또한 전자 제어를 포함할 수 있다. 도 1에서, 예를 들어, 가습기(107)는 전자, 아날로그, 또는 디지털 제어기(125)를 포함한다. 제어기(125)는 연관된 메모리에 저장된 컴퓨터 소프트웨어 커맨드를 실행하는 마이크로프로세서 기반 제어기일 수 있다. 사용자 인터페이스(133) 및/또는 통합된 센서를 통해 제공되는 습도, 온도 또는 다른 피드백 값에 응답하여, 제어기(125)는 가습된 가스를 환자(또한 본원에서 사용자로 지칭됨)에게 제공하기 위해 사용되는 열, 흐름, 압력 및/또는 다른 변수를 결정한다. 사용자 인터페이스(133)는 하나 이상의 하드웨어 버튼 및/또는 디스플레이 또는 터치 스크린 디스플레이일 수 있다. 디스플레이는 오디오 및/또는 시각 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 응축이 검출될 때, 임의의 수의 알람, 경보, 피드백, 지침 또는 지시는 응축 조건에 대한 존재, 정도 또는 해결 방안을 표시하기 위해 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 응축이 검출될 때 알람을 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스는 응축의 시각 표시를 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스는 또한 사용자에게 응축을 적절히 배수하는 방법을 지시하는 애니메이션을 제공할 수 있다.
임의의 적절한 환자 인터페이스가 사용될 수 있다. 환자 인터페이스는 광범위한 용어로서 당업자에게 그의 일상적이고 관례적인 의미로 수용되어야 하며(즉, 특수한 의미나 맞춤형 의미에 제한되지 않아야 함) 제한 없이, 마스크(예컨대, 기관 마스크, 얼굴 마스크, 및 비강 마스크), 기관내 튜브, 기관절개 튜브, 캐뉼러, 및 비강 필로우를 포함한다. 온도 프로브(135)는 Y-피스(113) 근처의 흡기 튜브(103)에 통합 또는 연결되거나, Y-피스(113) 또는 환자 인터페이스(115)에 직접 통합 또는 연결될 수 있다. 온도 프로브(135)는 환자 인터페이스(115) 근처에서 또는 환자 인터페이스에서 가스의 흐름의 온도를 모니터링한다. 가열 와이어(예컨대, 요소(145))는 환자 인터페이스(115), Y-피스(113), 및/또는 흡기 튜브(103)의 온도를 조정하여 포화 온도 위에서 가스의 흐름의 온도를 유지하며, 그것에 의해 원치 않는 응축에 대한 기회를 감소시키고/시키거나, 가스를 환자 치료법을 위한 최적 온도(예를 들어, 흡기 튜브의 환자 단부에서 40℃ 및/또는 비침습 치료법을 위한 환자에서 37℃)에서 전달하기 위해 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 호기된 가스는 환자 인터페이스(115)로부터 호기 튜브(117)를 통해 가스 공급원(105)으로 선택적으로 복귀된다.
도 1의 시스템은 복강경수술 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 사용자 또는 환자에게 가열된 및/또는 가습된 가스 흐름의 공급을 수반하는 다른 적용에 용이하게 적응될 수 있다. 이러한 적용은 대안 가스, 동작 파라미터(예를 들어, 흐름, 압력, 온도, 또는 습도) 및 환자 인터페이스를 사용할 수 있다. 게다가, 별도의 인공호흡기 및 가습기 시스템에 대해 도시되지만, 본 개시는 또한 통합된 인공호흡기/송풍기 및 가습기 시스템과 함께 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 1의 시스템은 또한 산소(O2) 또는 O2 분획을 포트(149)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 도 1의 시스템은 O2를, 원격 공급원으로부터 및/또는 대기를 원격 공급원으로부터의 유입 O2와 블렌딩함으로써 수용할 수 있다. 대기 및 유입 O2의 블렌딩은 가스 공급원(105) 또는 가습기(107) 내에 위치된 벤튜리(venturi) 또는 유사한 유입구를 통해 발생할 수 있다.
도 1b는 예시적인 호흡 가습기를 더 상세히 예시한다. 가습기는 아래에 설명되는 차이 이외에는 도 1a에 예시된 시스템의 가습기(107)와 유사하다.
예시된 가습기는 히터 플레이트, 사용자 인터페이스 및 제어기를 갖는 히터 베이스(151); 탈착식 및 교체식 가습 챔버(153); 및 탈착식 및 교체식 카트리지(155)를 포함한다. 가습 챔버(153)는 히터 플레이트(152)와 열 접촉하는 히터 베이스(151)에 의해 수용된다.
카트리지(155)는 전자기기 및 사용 시 가습 챔버를 통해 흐르는 가스의 하나 이상의 성질을 감지하는 하나 이상의 센서를 수용한다. 센서는 사용 시, 카트리지로부터 돌출되는 프로브 상에 그리고 가습 챔버의 유입구 또는 유출구 내의 애퍼처를 통해 제공될 수 있다. 카트리지는 또한 제어기와의 통신(예를 들어, 직렬 통신)을 통해 히터 베이스를 전기적으로 연결하는 전기 커넥터를 포함한다. 카트리지는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 흡기 튜브의 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화를 결정하거나 추론하도록 구성된 전자기기를 부분적으로 또는 전체적으로 더 수용하고, 이것을 전기 커텍터를 통해 제어기에 통신할 수 있다. 따라서, 카트리지는 바람직하게는 센서(들) 및 제어기와 통신 결합된 마이크로제어기를 포함한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 히터 베이스 내에 부분적으로 또는 전체적으로 제공되는 제어기는 전기적 연결을 통해 센서(들)로부터 수신된 데이터로부터 커패시턴스를 결정하거나 추론하도록 구성될 수 있다.
사용 시, 가스 공급원으로부터 가스의 흐름을 수용하는 건조 라인 튜브(157)의 유출구는 가습 챔버(153)의 유입구와 공압으로 결합되고, 전자공기식 커넥터(161)를 포함하는 흡기 튜브(159)는 카트리지와 전기적으로 결합되고 가습 챔버(153)의 유출구와 공압으로 결합되어 환자에게 가습된 가스 흐름을 수송한다. 전자공기식 커넥터는 가습 챔버 및/또는 카트리지를 해제 가능하고 잠금 가능하게 연결하고, 해제 버튼(163)을 포함한다.
도 1c에 더 상세히 도시된 전자공기식 커넥터(161)는 각각의 감지 및 가열 루프를 형성하는, 흡기 튜브 내에 내장되는 한 쌍의 센서 와이어(173) 및 한 쌍의 히터 와이어(175)와 각각 결합된 전기 단자 또는 패드(171)를 포함한다. 그것은 또한 전자공기식 커넥터(161) 내에 내장되는 식별 저항기 또는 다른 식별 요소와 전기적으로 결합된 전기 단자 또는 패드(171)를 포함하며, 이는 카트리지와 결합된 흡기 튜브의 유형을 식별하기 위해 가습기에 의해 사용될 수 있다. 더 상세히 설명되는 바와 같이, 흡기 도관 내의 습기는 전기 단리 가열 및 감지 루프 사이의 커패시턴스의 측정으로부터 검출될 수 있다. 커넥터는 단독으로 또는 센서 또는 히터 와이어 중 하나 이상과 조합하여, 흡기 튜브 내의 습기를 검출하도록 구성된 추가 와이어 또는 도체를 더 포함할 수 있다. 대응하는 습기 검출 단자 또는 패드(171)가 또한 포함될 수 있다. 대안적으로, 추가 와이어 또는 도체는 식별 저항기 또는 다른 식별 요소 대신에 '식별' 단자 또는 패드와 전기적으로 결합될 수 있고, 선택적으로 각각의 튜브 모델에 고유한 미리 결정된 저항(또는 미리 결정된 범위 내의 저항), 커패시턴스, 또는 공진 주파수를 가질 수 있다. 이러한 배열은 식별 및 습기 검출의 이중 기능성을 제공한다. 예를 들어, 특정 저항을 갖는 습기 검출 와이어는 튜브를 용량성 습기 검출을 위해 구성된 것으로 식별하고/하거나, 그러한 특정 튜브 모델에서 습기 검출을 위한 카트리지 및/또는 히터 베이스의 교정을 가능하게 하기 위해 가습기에 의해 사용될 수 있다.
전자공기식 커넥터(161)의 전술한 전기 단자 또는 패드(171)는 카트리지(도 1b의 155) 상의 대응하는 패드 또는 단자를 전기적으로 연결하도록 구성된다. 따라서, 기존 가습기 베이스는 흡기 튜브 내의 습기를 검출하는 데 필요한 임의의 추가 전자기기 및/또는 전기 패드 또는 단자를 포함하는 교체 카트리지로 새로 장착될 수 있다. 유사하게, 개시된 가습기는 필요할 경우, 대안 흡기 도관과의 호환성을 위해 교체 카트리지로 새로 장착될 수 있다. 대안적으로, 전자공기식 커넥터 및 카트리지의 전기 단자 또는 패드는 선택된 "코어" 단자 또는 패드가 2개 이상의 상이한 카트리지의 대응하는 단자 또는 패드를 전기적으로 연결하는 한편, "선택적인" 단자 또는 패드가 그들 연결을 이용하도록 구성된 선택된 카트리지의 특정 단자 또는 패드만을 전기적으로 연결하도록 배열될 수 있다.
흡기 도관의 원위(환자) 단부에서, 내장된 감지 와이어의 쌍에 전기적으로 결합된 온도 센서가 제공되어, 감지 루프를 형성하고, 가열 와이어는 또한 서로 전기적으로 결합되어, 가열 루프를 형성한다. 추가 와이어(들) 또는 도체(들)는 유사하게는 튜브의 원위 단부에 전기적으로 결합될 수 있지만, 이것은 적어도 일부 구현에서 필요하지 않을 수 있다.
카트리지는 전력을 호기 가열 와이어(들)에 공급하기 위해 호기 도관(도 1a의 147)의 대응하는 커넥터에 연결하도록 구성된 커넥터 및/또는 케이블을 더 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 카트리지 및 호기 도관은 대안적으로 또는 추가적으로 호기 튜브 내의 습기를 검출하도록 구성될 수 있으며, 커넥터 및/또는 케이블을 사용하여 필요한 전기적 연결을 제공한다.
도 2는 예를 들어, 복강경수술 절차에서 사용될 수 있는 예시적인 수술 통기 디바이스를 예시한다. 복강경 캐뉼러(207)는 예를 들어, 루어 락 커넥터(4)를 통해 가스 전달 도관(206)에 연결될 수 있다. 캐뉼러(207)는 환자(2)의 공동 내와 같은 수술 부위 내로 가스를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 캐뉼러(207)는 가스 및/또는 하나 이상의 수술 기구를 수술 공동 내로 도입하기 위해 하나 이상의 통로를 포함할 수 있다. 수술 기구는 스코프, 전기소작기 도구, 또는 임의의 다른 기구일 수 있다. 수술 기구는 이미징 디바이스에 결합될 수 있으며, 이는 스크린을 가질 수 있다. 이미징 디바이스는 수술 스택의 일부일 수 있으며, 이는 복수의 수술 도구 및/또는 장치를 포함할 수 있다.
가습기 챔버(205)는 선택적으로 또는 바람직하게는 추가 도관(204)을 통해 가스 공급부(9)에 직렬 연결될 수 있다. 가스 공급부(9)는 이산화탄소와 같은 하나 이상의 통기 가스를 가습기 챔버(205)에 제공할 수 있다. 가스 공급부는 연속적인 가스 흐름 또는 간헐적인 가스 흐름을 제공할 수 있다. 가스는 가습기 챔버(205)를 통해 전달되므로 가습될 수 있으며, 이는 다량의 물(220)을 함유할 수 있다.
가습기 챔버(205)를 통합하는 가습기는 임의의 유형의 가습기일 수 있다. 가습기 챔버(205)는 금속 또는 그렇지 않으면 전도성 베이스가 밀봉된 소성 성형 챔버(plastic formed chamber)를 포함할 수 있다. 베이스는 사용 동안 히터 플레이트(212)와 접촉할 수 있다. 챔버(205)에 함유되는 다량의 물(220)은 히터 플레이트(212)에 의해 가열될 수 있으며, 이는 가습기의 제어기 또는 제어 수단(208)의 제어 하에 있을 수 있다. 챔버(205) 내의 다량의 물(220)은 증발되도록 가열될 수 있으며, 수증기를 챔버(205)를 통해 흐르는 가스와 혼합하여 가스를 가열하고 가습한다.
제어기 또는 제어 수단(208)은 가습기 베이스 유닛(221) 내에 수용될 수 있으며, 이는 또한 히터 플레이트(212)를 수용할 수 있다. 히터 플레이트(212)는 내부에 있거나 이와 열 접촉하는 전기 가열 요소를 가질 수 있다. 가습기 베이스 유닛(221) 및/또는 히터 플레이트(212)는 가습기 챔버(205)와 탈착식으로 체결 가능할 수 있다. 가습기 챔버(205)는 또한 대안적으로 또는 추가적으로 일체형 히터를 포함할 수 있다.
온도 센서는 또한 유출구(209)로부터 가습기 챔버(205)를 떠나는 가습된 가스의 온도를 모니터링하기 위해 유출구(209)에 또는 유출구 근처에 위치될 수 있다. 추가 센서는 또한 선택적으로 예를 들어, 환자 단부에서 또는 가스 전달 도관(206)을 따르는 어느 곳에서 가스의 특성(예컨대, 온도, 습도, 흐름, 또는 다른 것)을 감지하기 위해 통합될 수 있다. 온도 센서는 가스 전달 도관(206) 내에서, 이에 걸쳐, 또는 이 주위에서 센서 와이어를 통해 제어기(208)에 연결될 수 있다.
가스는 가습기의 유출구(209)를 통해 빠져나가고 가스 전달 도관(206) 내로 들어올 수 있다. 가스는 가스 전달 도관(206)을 통해 캐뉼러(207)를 경유하여 환자(2)의 수술 공동 내로 이동할 수 있으며, 그것에 의해 공동 내에 압력을 팽창시키고 유지한다. 바람직하게는, 가습기 챔버(205)의 유출구(209)를 떠나는 가스는 약 100%의 상대 습도를 가질 수 있다. 가스는 가스 전달 도관(206)을 따라 이동한다. 위에 논의된 다양한 예시적인 가습기 시스템의 전부와 같이, "레인 아웃"은 수증기가 가스 전달 도관(206)의 벽 상에 응축될 수 있도록 발생할 수 있다. 응축물은 환자에게 전달되는 가스의 물 함량을 불리하게 감소시키는 것과 같은, 바람직하지 않은 효과를 가질 수 있다. 가스 전달 도관(206) 내에 응축의 발생을 감소시키고/시키거나 최소화하기 위해, 히터 와이어(210)는 가스 전달 도관(206) 내에, 이에 걸쳐, 또는 주위에 제공될 수 있다. 히터 와이어(210)는 예를 들어 가스 전달 도관(206)의 전기 공압 커넥터에 의해, 가습기 베이스 유닛(221)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복합 튜브
도 3a는 예시적인 복합 도관 또는 튜브(301)의 섹션의 측평면도를 도시한다. 일반적으로, 복합 튜브(301)는 제1 세장형 부재(303) 및 제2 세장형 부재(305)를 포함한다. 부재는 광범위한 용어이고 당업자에게 그의 일상적이고 관례적인 의미를 부여하여야 하고, 특수 또는 맞춤형 의미에 제한되지 않아야 하고, 제한 없이, 일체형 부분, 일체형 구성요소, 및 별개의 구성요소를 포함한다. 따라서, 도 3a가 2개의 별개의 구성요소로 구성된 일 구현을 예시하지만, 다른 구현에서, 제1 세장형 부재(303) 및 제2 세장형 부재(305)는 단일 재료로 형성되는 튜브 내에 영역을 나타낼 수도 있다는 점이 이해될 것이다. 따라서, 제1 세장형 부재(303)는 튜브의 중공 부분을 나타낼 수 있는 한편, 제2 세장형 부재(305)는 구조적 지지부를 중공 부분에 추가하는 튜브의 구조적 지지 또는 강화 부분을 나타낼 수 있다. 중공 부분 및 구조적 지지 부분은 본원에 설명된 바와 같이, 나선형 구성을 가질 수 있다. 복합 튜브(301)는 위에 설명된 바와 같은 임의의 유형의 시스템의 흡기 튜브 및/또는 호기 튜브, 아래에 설명되는 동축 튜브, 또는 본 개시의 다른 곳에 설명된 바와 같은 임의의 다른 튜브를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 예에서, 제1 세장형 부재(303)는 길이방향 축(LA-LA)을 갖는 세장형 튜브 및 길이방향 축(LA-LA)을 따라 연장되는 루멘(307)을 적어도 부분적으로 형성하기 위해 나선형으로 권취되는 중공 몸체를 포함한다. 적어도 하나의 구현에서, 제1 세장형 부재(303)는 나선 관형 부재이다. 바람직하게는, 제1 세장형 부재(303)는 유연하다. 더욱이, 제1 세장형 부재(303)는 바람직하게는 투명 또는, 적어도, 반투명 또는 반불투명이다. 소정의 광학 투명도가 간병인 또는 사용자가 폐색물 또는 오염물에 대해 루멘(307)을 검사하거나 응축물의 존재를 확인하는 것을 허용한다. 의료 등급 플라스틱을 포함하는 다양한 플라스틱은 제1 세장형 부재(303)의 몸체에 적절하다. 적절한 재료의 예는 폴리올레핀 탄성중합체, 폴리에테르 블록 아미드, 열가소성 코-폴리에스테르 탄성중합체, EPDM-폴리프로필렌 혼합물, 및 열가소성 폴리우레탄을 포함한다.
제1 세장형 부재(303)의 중공 몸체 구조는 복합 튜브(301)에 대한 절연 성질에 기여한다. 절연 튜브(301)는 위에 설명된 바와 같이, 열 손실을 방지하기 때문에 바람직하다. 이것은 최소 에너지 소비로 열 손실 및 응축을 개선하면서 튜브(301)가 가스를 히터-가습기로부터 환자로 전달하는 것을 허용할 수 있다.
제1 세장형 부재(303)의 중공 부분은 선택적으로 가스로 충전될 수 있다. 가스는 공기일 수 있으며, 이는 그의 낮은 열 전도율(300K에서 2.62x10-2 W/mK) 및 매우 낮은 비용 때문에 바람직하다. 공기보다 더 점성인 가스는 또한 더 높은 점도가 대류 열 전달을 감소시키기 때문에, 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 아르곤(300K에서 17.72x10-3 W/mK), 크립톤(300K에서 9.43x10-3 W/mK), 및 크세논(300K에서 5.65x10-3 W/mK)과 같은 가스는 절연 성능을 증가시킬 수 있다. 이들 가스 각각은 무독성이고, 화학적으로 비활성이고, 발화가 억제되며, 상용 가능하다. 제1 세장형 부재(303)의 중공 부분은 튜브의 단부 둘 모두에서 밀봉될 수 있어, 가스가 내부에 실질적으로 정체되게 한다. 대안적으로, 중공 부분은 압력 피드백을 튜브의 환자 단부로부터 제어기로 운반하기 위한 압력 샘플 라인과 같은 이차 공압 연결부일 수 있다. 제1 세장형 부재(303)는 선택적으로 천공될 수 있다. 예를 들어, 제1 세장형 부재(303)의 표면은 루멘(307)과 반대쪽에 있는, 외부로 향하는 표면 상에 천공될 수 있다. 제1 세장형 부재(303)의 중공 부분은 또한 선택적으로 액체로 충전될 수 있다. 액체의 예는 높은 열 용량을 갖는 물 또는 다른 생체적합성 액체(biocompatible liquid)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 나노유체가 사용될 수 있다. 적절한 열 용량을 갖는 예시적인 나노유체는 물 및 알루미늄과 같은 물질의 나노입자를 포함한다.
제2 세장형 부재(305)는 또한 나선형으로 권취되고 제1 세장형 부재(303)의 인접 회전부 사이에서 제1 세장형 부재(303)에 연결된다. 제2 세장형 부재(305)는 세장형 튜브의 루멘(307)의 적어도 일부를 형성한다. 제2 세장형 부재(305)는 제1 세장형 부재(303)에 대한 구조적 지지부로서의 역할을 한다.
제2 세장형 부재(305)는 선택적으로 베이스(루멘(307)에 근위임)에서 더 넓고 상단에서 더 좁을 수 있다. 예를 들어, 제2 세장형 부재는 일반적으로 형상이 삼각형, 일반적으로 T 형상, 또는 일반적으로 Y 형상일 수 있다. 그러나, 대응하는 제1 세장형 부재(303)의 윤곽을 충족하는 임의의 형상이 적절하다.
제2 세장형 부재(305)는 튜브의 벤딩을 용이하게 하기 위해, 유연할 수 있다. 제2 세장형 부재(305)는 제1 세장형 부재(303)보다 덜 유연할 수 있다. 이것은 제1 세장형 부재(303)를 구조적으로 지지하기 위해 제2 세장형 부재(305)의 능력을 개선한다. 예를 들어, 제2 세장형 부재(305)의 모듈러스는 바람직하게는 30 내지 50 MPa(또는 약 30 내지 50 MPa)이다. 제1 세장형 부재(303)의 모듈러스는 제2 세장형 부재(305)의 모듈러스 미만이다. 제2 세장형 부재(305)는 고체 또는 대부분 고체일 수 있다. 게다가, 제2 세장형 부재(305)는 가열 요소, 감지 와이어 또는 안테나와 같은, 전도성 재료를 캡슐화하거나 수용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제2 세장형 부재(305)는 압출될 수 있다. 가열 요소(또한 본원에서 가열 와이어, 가열 필라멘트 또는 필라멘트로 지칭됨)는 습기가 가득한 공기로부터의 응축물이 형성할 수 있는 차가운 표면을 최소화할 수 있다. 가열 요소는 또한 복합 튜브(301)의 루멘(307)에서 가스의 온도 프로파일을 변경하기 위해 사용될 수 있다. 감지 와이어는, 튜브의 원위 단부 내에 통합되거나 그렇지 않으면 원위 단부에 제공되는, 온도 센서와 같은, 센서와 결합될 수 있고, 이는 사용 시에, 가스 공급 시스템의 하나 이상의 가열 와이어 또는 다른 구성요소에 의해 제공되는 열의 양을 조정하는 피드백 제어 시스템의, 가습기(107)와 같은, 가스 공급 시스템에 의해 사용될 수 있는 측정을 제공한다. 의료 등급 플라스틱을 포함하는, 다양한 중합체 및 플라스틱은 제2 세장형 부재(305)의 몸체에 적절하다. 적절한 재료의 예는 폴리올레핀 탄성중합체, 폴리올레핀 블록 아미드, 열가소성 코-폴리에스테르 탄성중합체, EPDM-폴리프로필렌 혼합물, 열가소성 폴리우레탄, 열경화성 및 열변색 재료를 포함한다. 일부 구성에서, 제1 세장형 부재(303) 및 제2 세장형 부재(305)는 동일한 재료로 제조될 수 있다. 제2 세장형 부재(305)는 또한 제1 세장형 부재(303)와 상이한 컬러 재료로 제조될 수 있고, 투명, 반투명(translucent) 또는 불투명일 수 있다. 예를 들어, 제1 세장형 부재(303)는 투명한 플라스틱으로 제조될 수 있고, 제2 세장형 부재(305)는 불투명한 청색(또는 다른 컬러) 플라스틱으로 제조될 수 있다.
유연한 중공 몸체 및 일체형 지지부를 포함하는 이러한 나선형으로 권취된 구조는 도관 벽을, 비틀림, 흡장 또는 붕괴 없이 짧은 반경 벤딩을 허용하기에 충분히 유연하게 하면서, 분쇄 저항을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 튜브는 예를 들어, ISO 5367:2014(E)에 따른 벤딩을 사용한 흐름 저항의 증가를 위한 테스트에 정의된 바와 같이, 비틀림(kinking), 흡장(occluding), 또는 붕괴 없이 25 mm 직경 금속 실린더 주위에서 벤딩될 수 있다. 이러한 구조는 또한 실질적으로 평활 루멘(307) 표면(튜브 보어)을 제공할 수 있으며, 이는 튜브를 퇴적물로부터 자유롭게 유지하는 것을 돕고 가스 흐름을 개선한다. 중공 몸체는 튜브가 경량을 유지하는 것을 허용하면서, 튜브의 절연 성질을 개선하는 것으로 확인되었다. 그러나, 다른 구현에서, 비평활 루멘 표면 또는 튜브 보어는 아래에 설명되는 바와 같이, 바람직할 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 복합 튜브(301)는 도관 시스템 내의 호기 튜브 및/또는 흡기 튜브, 또는 도관 시스템의 일부로서 사용될 수 있다.
제1 세장형 부재(303) 및 제2 세장형 부재(305)(캡슐화된 가열 요소 및 감지 와이어를 가짐)는 튜빙의 연속적인 길이를 형성하기 위해 이중 나선 배열에서 회전 맨드렐 상으로 서로 인접하여 각각 압출될 수 있다. 튜빙의 연속적인 길이는 도관 시스템에서의 사용에 적절한 임의의 원하는 길이로 절단되고(공정에서 가열 요소 및 감지 와이어를 잘라 냄) 각각의 단부에서 적절한 커넥터로 종단될 수 있다. 예를 들어, 흡기 도관은 가습 챔버(129)와의 공압 결합 및 가습기(107)와의 전기적 결합을 위해 일단부에서의 챔버 단부 커넥터, 및 Y-피스(135) 또는 환자 인터페이스(115)와의 공압 결합을 위해 다른 단부에서의 환자 단부 커넥터로 종단될 수 있다. 환자 단부 커넥터는 감지 회로를 형성하기 위해 절단된 감지 와이어와 전기적으로 결합되는 통합된 온도 센서를 포함할 수 있다. 환자 단부 커넥터에서 또는 이 근처에서, 절단된 가열 요소는 또한 가열 회로를 형성하기 위해 서로 전기적으로 결합될 수 있다. 대안적으로, 가열 요소 및/또는 감지 와이어는 도관 시스템의 다른 구성요소와의 전기적 결합을 위해, 환자 단부 커넥터에서 각각의 가열 및/또는 감지 단자에 의해 종단될 수 있다. 챔버 단부 커넥터에서, 절단된 가열 요소 및 감지 와이어는 챔버 단부 커넥터 내에 통합되는 각각의 가열 및 감지 단자와 전기적으로 결합될 수 있다. 챔버 단부 커넥터는 가습 챔버(129)의 유출구를 동시 공압 결합하고 가습기(107)와 전기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 챔버 단부 커넥터는 예를 들어, 가습 챔버(129) 및 가습기(107)와의 독립적 공압 및 전기적 결합 각각을 위해 전기 소켓을 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 튜브에는 튜브의 전반(first half) 또는 전체 길이가 전력을 히터 와이어에 제1 또는 제2 극성으로 공급함으로써 선택적으로 가열될 수 있게 하는 다이오드를 포함하는 중간 지점 커넥터와 같은 하나 이상의 중간 커넥터가 더 제공될 수 있다. 중간 지점 커넥터는 추가적으로 또는 대안적으로 온도 센서와 같은 추가 센서를 포함할 수 있다. 대안적으로, 튜브의 2개 이상의 구역은 서로 독립적으로 완전히 제어되도록 구성될 수 있어, 구역 중 임의의 하나 이상은 선택적으로 가열 및/또는 감지될 수 있다.
도 3b는 도 3a의 예시적인 복합 튜브(301)의 상단 부분의 종단면을 도시한다. 도 3b는 도 3a와 동일한 배향을 갖는다. 이러한 예는 제1 세장형 부재(303)의 중공 몸체 형상을 더 예시한다. 이러한 예에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 세장형 부재(303)는 밀폐된 부분(309)의 종단면을 형성한다. 제1 세장형 부재(303)의 부분(309)은 제2 세장형 부재(305)의 인접 랩을 중첩한다. 제1 세장형 부재(303)의 부분(311)은 루멘(튜브 보어)의 벽을 형성한다.
제1 세장형 부재(303)의 인접 회전부 사이의 갭(313)은 복합 튜브(301)의 전체 절연 성질을 개선할 수 있다. 더욱이, 인접 버블 사이의 갭(313)은 열 전달 저항률(R 값)을 증가시킬 수 있고, 따라서, 복합 튜브(301)의 열 전달 전도율을 감소시킨다. 이러한 갭 구성은 또한 더 짧은 반경 벤딩을 허용함으로써 복합 튜브(301)의 유연성을 개선한다. T 형상 제2 세장형 부재(305)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 인접 버블 사이에서 갭(313)을 유지하는 것을 도울 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제1 세장형 부재(303)의 인접 부분은 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 인접 부분은 함께 접합될 수 있다. 이러한 접합된 구성에서, 아래에 더 설명되는 바와 같은 응축물의 존재 하에 용량성 측정을 개선하기 위해 물 투과성이거나 위킹 재료로 제조되는 T 형상 제2 세장형 부재(305) 또는 다른 형상 부재와 같은, 세장형 부재가 포함될 수 있다.
하나 이상의 전도성 재료(본원에서 "요소", "전도성 요소" 또는 "필라멘트"로 지칭됨)는 가스 흐름을 가열 및/또는 감지하기 위한 제2 세장형 부재(305) 내에 배치될 수 있다. 이러한 예에서, 2개의 요소(315)는 제2 세장형 부재(305)에서 캡슐화되며, 하나는 "T"의 수직 부분의 어느 하나의 측면 상에 있다. 요소(315)는 알루미늄(Al) 및/또는 구리(Cu)의 합금, 또는 전도성 중합체와 같은, 전도성 재료를 포함한다. 바람직하게는, 제2 세장형 부재(305)를 형성하는 재료는 요소(315)가 그의 동작 온도에 도달할 때 요소(315) 내의 금속과 반응하지 않도록 선택된다. 요소(315)는 요소가 루멘(307)에 노출되지 않도록 루멘(307)으로부터 멀리 이격될 수 있다. 복합 튜브의 일단부에서, 요소의 쌍은 연결 루프 내로 형성될 수 있다.
복수의 요소는 제2 세장형 부재(305) 내에 배치될 수 있다. 요소는 공통 레일을 공유하기 위해 함께 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 가열 요소와 같은 제1 요소는 제2 세장형 부재(305)의 제1 측면 상에 배치될 수 있다. 감지 요소 또는 와이어와 같은, 제2 요소는 제2 세장형 부재(305)의 제2 측면 상에 배치될 수 있다. 지면 요소와 같은 선택적인 제3 요소는 제1 및 제2 요소 사이에 배치될 수 있다. 제1, 제2, 및/또는 제3 요소는 제2 세장형 부재(305)의 일단부에서 함께 연결된다. 제3 요소는 또한 튜브 및/또는 가스를 가열하기 위해 전력을 소산하도록 구성될 수 있고, 가습기는 히터 와이어가 전력 공급받는지의 여부에 관계없이 제2 세장형 부재(305)와 결합된 센서가 판독될 수 있게 하도록 구성된 바이어스 발생기 회로를 포함할 수 있다. 또한 4개의 와이어(2개의 가열 및 2개의 감지)가 있을 수 있으며 각각의 쌍의 각각의 단부는 가열 및 감지 회로가 서로 독립적이도록 튜브의 원위 단부에서 전기적으로 연결된다(또는 연속되어 이어짐). 배열은 1개, 2개, 3개, 4개 이상의 와이어를 포함할 수 있다. 이들 요소는 복합 튜브의 공압 커넥터로부터 분리되거나 이와 통합되는 전기 커넥터를 사용하여 가스 공급 시스템에 연결될 수 있다. 나선형으로 권취된 도관의 피치는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 도관의 일부 영역에서 용량성 측정을 향상시키기 위해 변화될 수 있다.
다른 구현에서, 튜브에는 구체적으로 다른 와이어 또는 회로와의 용량성 결합을 제공하기 위해 제공되는, 용량성 와이어로 일반적으로 지칭되는, 하나 이상의 추가 와이어 또는 전도성 요소가 제공될 수 있다. 용량성 와이어(들)는 가열 와이어 및 감지 와이어가 일반적으로 형성하는 것과 같은 폐쇄된 루프 또는 회로를 반드시 형성할 필요가 있는 것은 아니다. 용량성 와이어(들)는 또한 튜브의 전체 길이에 대해 반드시 연장될 필요가 있는 것은 아니다. 일부 구현에서, 가변 길이의 복수의 용량성 와이어(들)가 있을 수 있으며, 이는 튜브 내의 임의의 습기의 일반적인 위치가 검출되는 것을 허용할 수 있다.
일부 구현에서, 복합 튜브(301)는 4중 나선 배열로 권취되는, 제1 및 제2 세장형 부재(303, 305)의 각각의 쌍을 포함할 수 있다. 특히, 감지 와이어는 제2 세장형 부재(305) 중 하나 내에 제공될 수 있으며, 가열 와이어 및 적어도 하나의 용량성 와이어는 제1 세장형 부재(303)의 쌍에 의해 각각 분리되는 다른 제2 세장형 부재(305) 내에 제공된다. 이러한 배열은 센서 판독에 영향을 미칠 수 있는 감지 와이어와의 임의의 용량성 결합을 최소화하면서, 가열 및 용량성 와이어 사이에 습기 의존 용량성 결합을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
복합 튜브의 상기 설명은 제한적인 것으로 의도되는 것이 아니라, 일 예로서만 제공된다. 임의의 다른 유형의 도관이 본 개시의 응축 검출에 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 이는 도 3c에 도시된 바와 같이, 튜브 내에서 자유롭게 부유 또는 현수되거나, 튜브 내의 하나 이상의 위치에 부착되는 요소와 같은, 튜브 및/또는 튜브 루멘의 벽에서 가열, 센서 및/또는 응축물 검출 요소를 통합하는 임의의 크기설정된, 형상화된 또는 구성된 튜브를 포함한다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 튜브(391)는 벽(393) 및 부유 또는 현수 요소(395)를 포함한다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 습기는 인접 요소 사이의 커패시턴스의 변화로부터 검출될 수 있다. 상이한 도관 구조는 이러한 검출을 향상시키기 위해 이용될 수 있는 상이한 성질을 갖는다. 예를 들어, 도 3a 또는 도 3b에 대해 위에 설명된 가열 요소 및 감지 와이어와 같은, 나선형으로 권취된 요소는 요소의 길이로 인해 비교적 높은 용량성 성질을 가질 수 있고 도관 벽 상의 어느 곳에서든 응축물을 검출할 수 있다. 다른 한편, 튜브 내의 부유 요소는 응축이 또한 축적될 수 있는 도관의 하단에 정착하는 경향이 있다는 장점을 가지며, 이는 일부 배열에서 바람직할 수 있다. 부유 요소는 또한 튜브로 압축될 필요가 없어, 부유 요소의 설계(예를 들어, 재료, 제조 방법, 및/또는 부유 요소의 길이를 따르는 치수의 변화)에서 더 큰 유연성을 허용한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 사용 중이고 본 기술 분야에 공지된 많은 상이한 유형의 튜브가 있으며, 그 중 어느 하나는 본 개시에서 사용될 수 있다.
응축 검출
커패시턴스 및 인덕턴스 기반 응축 검출
2개 이상의 요소가 도관 내에 위치될 때, 기생 커패시턴스(리액턴스 및/또는 인덕턴스)는 그들 사이에 존재할 수 있다. 이러한 기생 커패시턴스가 센서 측정에 부정적인 영향을 미칠 수 있고 따라서(예를 들어, 전체적으로 본원에 참조로 포함된 WO2018116187A1에 논의된 바와 같이) 기생 커패시턴스 효과를 완화하는 노력이 이용되었지만, 기생 커패시턴스는 도관 내의 습기에 의존할 수 있고, 따라서 습도, 습기, 유체 및/또는 응축(간결성을 위해 본원에서 "응축"으로 집합적으로 지칭됨)의 표시 및/또는 측정으로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다. 일부 구현에서, 커패시턴스의 측정은 임의의 센서(들)가 도관 내의 가스의 흐름 경로에 노출되는 것을 필요로 하지 않는 한편 다른 구현에서 임의의 공지된 센서는 커패시턴스를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 도관 내의 기존 전도성 요소(예를 들어, 기존 가열 또는 센서 요소)를 이용함으로써, 이러한 발견은 도관 또는 가스 공급 시스템에 대한 실질적인 변경 없이 도관 내의 응축의 존재 및/또는 양을 검출하기 위해 저렴하고 정확한 해결책을 제공한다. 대안적으로, 추가 도체는 구체적으로 이러한 목적을 위해 튜브에 포함될 수 있다. 이것은 튜브가 감지 와이어로 기생 커패시턴스를 최소화하고/하거나, 그렇지 않으면 가열 및/또는 감지 와이어의 성능을 절충하지 않고 응축물에 대한 감도를 향상시키도록 설계되는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 가열 및 습기 검출 요소는 서로 아주 근접하여 제공될 수 있으며, 감지 와이어는 이격되고/되거나 불투과성 재료에 내장된다. 다른 배열에서, 튜브는 도 3c에 도시된 바와 같이, 도관 벽에 내장된 감지 와이어, 및 가열 요소 및 루멘 내에서 자유롭게 부유하는 전용 응축물 검출 와이어를 포함할 수 있다. 다른 배열에서, 위에 논의된 바와 같이, 감지 와이어는 별도의 제2 세장형 부재(305)에서 4중 나사 튜브 내의 가열 및 습기 검출 와이어에 제공될 수 있다.
2개의 전기 절연된 전도성 요소 사이의 유전체 상수, 및 따라서 커패시턴스는 요소 사이의 거리뿐만 아니라 도관의 내부 벽 표면 상의 응축물의 존재 또는 양(또는, 증기 투과성 벽의 경우, 벽 내로 이동하는 개별 물 분자의 양)에 따라 다를 것이다. 다시 말해, 도관의 고유 커패시턴스는 요소가 고정 거리에 있으면 튜브에 존재하는 응축액의 양 및 근접에 따라 변경될 수 있다. 요소가 분리되는 거리는 요소 사용을 적절히 균형을 유지하기 위해 설계 고려사항을 필요로 한다. 예를 들어, 요소는 검출 가능 커패시턴스를 생성하기에 충분히 가까워야 하지만, 커패시턴스의 검출 가능한 변화를 생성하기에 충분한 습기 변화가 있도록 충분히 이격된다.
전도성 요소(간결성을 위해 본원에서 "요소"로 지칭됨)가 히터 와이어 또는 센서 와이어와 같은, 와이어 또는 필라멘트에 대해 주로 설명되었지만, 요소는 물리적 와이어와 다른 어떤 것일 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 요소는 전도성 플레이트, 중합체, 테이프 또는 리본, 전도성 잉크, 전도성 스레드 또는 임의의 다른 전도성 재료일 수 있다.
도 4a는 도관 벽(401)을 개략적으로 예시하며, 이번은 전도성 가열 및 감지 요소(415)의 각각의 쌍을 포함하며, 튜브의 내부 벽 상에 존재하는 응축물(407)이 전기적으로 단리되는 임의의 2개의 와이어 사이의 유전체에 어떻게 영향을 미치는지를 예시한다. 일부 구현에서, 도 3a 또는 도 3b의 세장형 부재(305)는 비드(405)이다. 예를 들어 도 4a에서, 비드(405)는 유체에 투과성이 아니다. 따라서, 이러한 배열에서의 응축물(407)은 직접적으로 가열 및 감지 요소(415) 사이보다는 오히려 가열 및 감지 요소에 인접하지만, 전도성 요소 사이에 기생 커패시턴스의 측정 가능 변화를 초래하는 것으로 확인되었다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 비드(405)의 프로파일은 예를 들어, 요소(415) 중 2개 사이에 응축물(407)을 수용하기 위해 루멘에 개방되는 인접 전도성 요소 사이에 채널을 제공함으로써 응축물에 대한 감도를 향상시키기 위해 수정될 수 있다.
요소(415) 사이의 커패시턴스를 증가시키기 위해, 와이어는 가열-감지-가열-감지 순서로, 교번 또는 교차 배열로 나란히 제공될 수 있다. 가열-감지-감지-가열 또는 가열-가열-감지-감지와 같은, 다른 배열이 대안적으로 사용될 수 있다.
도 4b는 비드(405)가 증기 투과성 및/또는 유체 투과성인 제2 예를 개략적으로 예시한다. 증기 투과성 재료는 와이어 사이의 기생 용량성 결합 시에 응축의 효과를 향상시켜, 응축이 더 큰 정밀도로 검출될 수 있게 하는 것으로 확인되었다. 일 예에서, 재료는 재료가 주변 공기로 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 효과적으로 차단하면서 주변 공기로 물의 증발을 허용하도록 증기 투과성일 수 있다. 흡기 튜브에서 증기 또는 유체 투과성 재료를 사용하는 것이 환자에게 전달되는 가스의 습도를 감소시키므로 일반적으로 바람직하지 않지만, 그것이 비드(405)에서만 사용되면, 이러한 가스의 건조가 최소화될 것이다. 게다가, 이러한 재료는 증기 또는 유체가 주변으로 누출되는 것을 허용하지 않고 측정을 위해 증기 또는 유체의 침투를 허용하도록 증기 또는 유체 투과성 재료가 아닌 다른 재료에 의해 외측 상에 커버될 수 있다. 예를 들어, 도 3b에서, 세장형 부재(303)의 근접 부분이 함께 연결되면, 증기 또는 액체 투과성 세장형 부재(305)는 주변으로 누출되지 않을 것이다.
비드(405)는 예를 들어, 주위로 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하거나 차단하면서 주변 공기로 수증기의 증발을 허용하는 극친수성 성질을 갖는 활성화된 과불화 중합체 재료(예컨대, NAFION 브랜드 제품), 친수성 열가소성 물질, 통기성 특성을 나타내는 직조 처리된 직물, 친수성 폴리에스테르 블록 공중합체(예컨대, SYMPATEX 브랜드 제품), 통기성 열가소성 코폴리에스테르(TPC) 예컨대 ARNITEL® VT 3108, 또는 임의의 다른 재료 중 하나 이상으로 제조될 수 있다. 이러한 재료를 사용하면, 개별 분자(409)는 임의의 2개의 전기 단리된 와이어 또는 요소 사이의 유전체 상수에 직접 영향을 미치는, 확산에 의해 비드를 통과할 수 있다. 유전체 상수는 또한 튜브의 내부 벽 상의 응축물의 존재로 인해 영향을 받을 것이다. 와이어는 단락 및/또는 부식을 방지하기 위해 시스에 의해 절연될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
이하 및 설명에 걸쳐, 벽 끝까지 호흡 가스(respiratory gas)의 액체 물 또는 대량 흐름의 대량 통과를 허용하지 않고 재료의 모놀리식 벽을 통해 용액 확산 메커니즘을 경유하여 물 분자의 통과를 허용하는 재료는 "통기성" 재료로 설명된다. 벽 내의 물 분자는 매체에서 분자로 분산되고, 따라서 상태(고체, 액체, 또는 기체)를 갖지 않지만, 그들은 때때로 분 기술분야에서 증기로 지칭된다(예를 들어, 전달율은 종종 수증기 투과율 등으로 지칭된다)는 점이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 모놀리식 벽은 개방 채널 또는 하나의 주요 표면으로부터 다른 주요 표면으로의 관통 구멍을 함유하지 않아서, 바이러스는 이러한 채널 또는 구멍을 통해 공기 또는 액체 물방울과 함께 기공 흐름 메커니즘을 경유하여 운반되도록 할 수 있다는 점이 더 이해되어야 한다. 모든 중합체와 같이, 호흡 가스(예컨대, 산소, 이산화탄소 또는 질소)의 일부 작은 분자 수송은 극미량 또는 최소 허용 보조량(즉, "벌크" 흐름이 아님)으로 발생할 수 있으며, 이는 본원에 정의된 바와 같은 통기성 재료에 대해, 전형적으로 물 분자에 대한 것보다 10배 이상 더 적은 비율로 발생할 것이라는 점이 더 이해되어야 한다. 더욱이, 환자에게 또는 환자로부터 전달되는 호흡 가스와 특히 관련하여, 호흡 가스의 이러한 작은 분자 수송은 예를 들어, ISO 2367:2014의 섹션 5.4의 누출 테스트(Annex E에 제시된 방법을 통해 테스트됨)에서의, 관련 표준을 준수하는 것으로 허용되는 것 미만의 양일 것이며, 이는 전체적으로 참조로 본원에 포함된다.
도관 내의 다른 요소 구조가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 요소는 도관의 벽 내에 포함될 필요는 없지만, 도관 내에서 부유하도록 허용될 수 있다. 이러한 구성에서, 요소는 튜브 최하부의 응축물에 남아 있을 수 있고, 이는 개선된 응축물 검출을 가능하게 한다. 게다가, 증기 및/또는 액체 투과성 재료는 응축물 측정을 개선하기 위해 요소를 둘러싸고 연결하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 면 또는 개방 셀 발포체 재료와 같은 액체 물 흡수, 위킹, 및/또는 친수성 재료(397)는 응축물 측정을 개선하기 위해 요소(399)를 둘러싸고 연결하는 데 사용될 수 있다. 이러한 재료는 또한 응축물이 가장 바람직하지 않은 센서, 환자 또는 인공호흡기를 향해 응축물의 이동성을 억제하는 장점을 제공한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 도관은 모세관 작용에 의해 적절한 측정 요소를 향해 그리고/또는 이를 따라 액체 응축물을 수송하기 위해, 채널과 같은 미세구조를 포함할 수 있다. 이들 구조의 추가 예는 도 8 내지 도 18에 대해 아래에 설명된다.
튜브의 내부 벽은 또한 응축물이 개구부에 축적되는 것을 촉진하기 위해 개구부(예를 들어, 딥, 물결주름, 밸리, 정사각형 채널, 및/또는 가변 크기(size) 및 형상의 기복을 포함함)를 가질 수 있다. 예를 들어, 이것은 응축물이 요소 사이의 커패시턴스에 영향을 미치는 곳에 축적되도록 관련 요소에 인접한 밸리를 갖는 평행 또는 나선 물결주름 또는 길이방향 채널을 포함할 수 있다. 이것은 응축액이 환자 인터페이스 내로 흐르는 가능성을 감소시킴으로써 환자에게 안전을 제공할 수 있고, 또한 특정 측정 부위를 제공할 수 있다.
일부 구현에서, 커패시턴스 측정은 하나 이상의 요소를 따라 튜브를 통과하는 신호를 발생시킴으로써 수행될 수 있다. 이것은 검출기(507)에 의해, 요소와 하나 이상의 인접 요소 사이의 고유 커패시턴스("C")에 따른 시정수를 검출하고 측정하기 위해 사용된다. 이러한 프로세스는 도 5에 개략적으로 표현된다. 공급된 전력 단계적 변화(step change) 또는 펄스, 또는 일련의 펄스는 커패시턴스의 변화를 측정하기 위해 발생된 신호로서 사용될 수 있다. 이들 측정은 온도 감지 측정 또는 가열 와이어 사용 중 어느 하나 또는 둘 모두와 일치하거나 교차될 수 있다. 커패시턴스는 또한 커패시턴스를 측정하거나 결정하는 임의의 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다.
도 5a는 신호 발생기(501), 도관 시스템(503), 저항기 R(505) 및 검출기(507)를 개략적으로 예시한다. 신호 발생기(501), 저항기(505) 및 검출기(507)는 일반적으로 위에 설명된 바와 같은 카트리지 및/또는 히터 베이스에서와 같이, 도관 시스템(503)과 전기 통신하는 가습기 내에 통합될 것이다. 도관 시스템(503)은 가변 커패시터(C)에 의해 표현된다. 도관 시스템의 전도성 요소는 또한 예를 들어 히터, 센서 및/또는 커패시턴스 측정 요소에 의해 야기되는 그 자체의 전기 저항을 가질 것이지만, 이것은 명료성을 위해 생략된다. 요소의 직렬 저항 및 저항기(R)(505)는 도관 시스템(503)의 커패시턴스(C)와 함께 특성 시정수를 갖는 회로를 형성한다. 시정수는 τ = RC로 수학적으로 표현될 수 있으며, 여기서는 τ는 커패시턴스를, 저항기를 통해, 0의 초기 충전 전압에서 인가된 전압의 대략 63.2%(1 - e-1)까지 충전하거나, 커패시터를 동일한 저항기를 통해 그의 초기 충전 전압의 대략 36.8%(e-1)까지 방전하는 데 필요한 시간을 나타낸다. 저항(R)이 요소 저항과 비교하여 유의하게 크게 이루어지면, 요소 저항이 무시될 수 있고, 근사 시정수(τ)는 도관의 커패시턴스(C)를 곱한 저항(R)과 동일할 것이다. 저항(R)이 일정하면, 시정수는 도관의 커패시턴스에 비례한다.
커패시턴스는 도관 내의 응축물의 양에 따라 변화될 것이다. 도관 내의 커패시턴스 및 응축물의 양은 도관 설계를 통해 긍정적으로 관련되도록 구성될 수 있다. 따라서, 도관 내의 응축물의 존재는 미리 결정된 임계치와 커패시턴스(예컨대, 시정수(τ))를 나타내는 측정된 값의 비교로부터 추론될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 도관 내의 응축물의 근사량은 커패시턴스를 나타내는 측정된 값의 절대 측정으로부터 추론될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 물이 튜브에서 현재 응축되고 있거나 증발되고 있는지는 시간에 따라 커패시턴스를 나타내는 값의 2개 이상의 측정을 비교함으로써 추론될 수 있다.
저항기(R)에 걸친 전압(V R )은 아래와 같다:
[1] V R = V in e -t/RC
여기서, R은 저항기의 값이고, C는 튜브의 커패시턴스이고, V in 은 신호 발생기 출력이다.
또한 이하가 성립한다:
[2] V in = V C + V R
[3] V R = V in - V C
저항기(R)에 걸친 전압은 예를 들어 검출기를 사용함으로써, 임의의 적절한 수단에 의해 측정될 수 있으며, 그의 출력은 마이크로제어기의 일반 목적 입력/출력(GPIO) 핀을 사용함으로써 판독될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 고속 푸리에 변환(FFT)과 같은 주파수 도메인 기술은 커패시턴스를 추론하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호 발생기(501)는 특정 주파수에서 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 임의의 주어진 주파수에서, 커패시턴스는 전류 흐름을 지연시키는 리액턴스(XC)를 나타낼 것이며, 여기서 
이고 f는 주파수이다. 그 다음, 도관 시스템(503) 및 저항기(R)(505)는 전압 분할기를 형성하며 그것에 의해 검출기(507)는 특정 커패시턴스 또는 응축 수준을 나타내는 특정 전압 수준을 검출하도록 구성될 수 있다.
대안적으로, 튜브 커패시턴스는 응축의 존재 및/또는 양을 결정하기 위해 RC 발진기 회로에 포함될 수 있다. 도 5b는 예시적인 RC 발진기 회로이지만, 임의의 비교 가능 RC 발진기 회로가 사용될 수 있다. 도 5b의 예시적인 RC 발진기 회로는 모두 전기적으로 연결되는 가변 튜브 커패시턴스(C)(511), 발진기 저항기(R)(513), 연산 증폭기(515), 제1 저항기(517), 및 제2 저항기(519)를 가질 수 있다. 발진기 회로는 주파수 센서에 전기적으로 연결될 수 있다. 주파수 센서는 히터 베이스, 외부 액세서리, 센서 카트리지, 중간 튜브 커넥터, 또는 튜브 자체 내에 위치될 수 있다.
주파수 센서는 발진기 회로의 출력의 주파수를 결정할 것이다. 예를 들어, 주파수 센서는 얼마나 많은 펄스가 고정 시간 윈도우에 걸쳐 발생하는지를 카운트함으로써 발진기 출력의 주파수를 측정할 수 있으며, 이는 결국 발진기 회로의 주파수를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 발진기 회로의 출력의 주파수는 가변 튜브 커패시턴스의 변화에 비례할 수 있으며, 즉 구체적으로, 커패시턴스가 증가하면, 발진 주파수는 아래의 방정식에 제시된 바와 같이 감소할 것이다, 여기서 k는 저항기(R1 및 R2) 사이의 비율을 나타내는 상수이다.
[4] 
튜브 커패시턴스는 튜브 내의 응축물의 양에 따라 변할 것이다. 튜브 내의 응축물의 존재는 미리 결정된 임계치와 커패시턴스(예컨대, 주파수(f))를 나타내는 측정된 값의 비교로부터 추론될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 도관 내의 응축물의 근사량은 커패시턴스를 나타내는 측정된 값의 절대 측정으로부터 추론될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 물이 튜브에서 현재 응축되고 있거나 증발되고 있는지는 시간에 따라 커패시턴스를 나타내는 값의 2개 이상의 측정을 비교함으로써 추론될 수 있다.
대안적으로, 고정 인덕터는 회로에 추가될 수 있고 커패시턴스는 저항기-인덕터-커패시터(RLC) 또는 인덕터-커패시터(LC) 회로의 공진 주파수로부터 계산되거나 추론된다. 인덕턴스 기반 검출 시스템에서, 호흡 튜브 내의 와이어 또는 와이어들의 인덕턴스는 응축의 존재를 검출하기 위해 측정될 수 있다. 예를 들어, 호흡 튜브의 비드(예를 들어, 도 4a의 비드(405)) 내의 내장된 와이어는 인덕터로서 기능하도록 구성될 수 있다. 인덕터의 인덕턴스는 인덕터의 코어 내에 존재하는 매체의 투자율의 함수이다. 공기 및 물은 상이한 상대 투자율을 가지며, 따라서 일단부에서 측정될 수 있는, 호흡 튜브의 인덕턴스는 호흡 튜브 내의 습기 함량의 변화로 인해 변할 수 있다.
도 6은 예시적인 인덕턴스 기반 응축 검출 시스템이며, 이는 제2 구성요소(610)에 전기적으로 연결된 제1 구성요소(601)를 가질 수 있는 LC형 회로(600)를 개략적으로 예시한다. 제1 구성요소(601)는 제1 커패시터(C tube )(602)와 병렬인 제1 인덕터(L tube )(603)로서 모델링될 수 있다. 제2 구성요소는 제2 커패시터(C tank )(613), 여자기 모듈(615)(예를 들어, 센서), 및 제어기(617)와 병렬인 제2 인덕터(L tank )(611)로 모델링될 수 있다. 일부 구현에서, 제1 인덕터(L tube )(603), 제1 커패시터(C tube )(602), 제2 인덕터(L tank )(611), 제2 커패시터(C tank )(613), 또는 그의 임의의 조합은 인덕터 및 커패시터와 같은 실제 전기 구성요소이다. 일부 구현에서, 제1 인덕터(L tube )(603), 제1 커패시터(C tube )(602), 제2 인덕터(L tank )(611), 제2 커패시터(C tank )(613), 또는 그의 임의의 조합은 고유 커패시턴스 또는 인덕턴스의 결과이다. 제2 인덕터(L tank )(611) 및 제2 커패시터(C tank )(613)의 조합은 여기될 때 공진 작용을 나타낼 공진 탱크, 공진 회로, 탱크 회로, 동조 회로, LC 네트워크, 또는 LC 발진기, 또는 인덕터 및 커패시터의 임의의 다른 병렬 조합으로 지칭될 수 있다. 공진 탱크는 여자기 모듈(615)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 이는 차례로 제어기(617)에 전기적으로 연결된다.
일부 구현에서, 제2 구성요소(610)는 온-보드이고 가습기 히터 베이스(예를 들어, 도 1b의 히터 베이스(151)) 내에 위치될 수 있는 한편 제1 구성요소(601)는 오프-보드이고 튜브(예를 들어, 도 1b의 흡기 튜브(159)) 내에 있을 수 있다. 이와 같이, 공진 탱크는 가습기 히터 베이스 내에 위치될 수 있고 내장된 와이어 및 여자기 모듈(615) 중 하나와 병렬로 연결된다. 공진 탱크는 에너지의 주입에 의해 여기될 수 있다. 에너지의 주입의 일 예는 전류의 단계적 변화이며, 이는 제어기(617)의 방향에서 여자기 모듈(615)에 의해 주입될 수 있다. 따라서, '공진 주파수'(ω)로 공지된 주파수에서 발생하는 전류 및 전압에서의 발진이 관찰될 것이다.
대안적으로, 공진 탱크, 여자기 모듈(615), 제어기(617), 또는 공진 탱크, 여자기 모듈(615), 및 제어기(617)의 임의의 조합은 외부 액세서리, 센서 카트리지, 중간 튜브 커넥터에, 또는 튜브 자체 내에 위치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 구성요소(601) 및 제2 구성요소(610)는 전기적으로 연결되지 않는다. 예를 들어, 공진 탱크는 제1 구성요소(601)에 전기적으로 연결되지 않을 수 있지만 튜브 주위에 권취되는 별도의 와이어를 포함할 수 있다. 이것은 공진 탱크에 대한 높은 인덕턴스를 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 공진 탱크의 별도의 와이어 구현은 튜브의 벽 내에 있지만, 비드 외부에 있다.
공진 주파수는 회로의 인덕턴스 및 커패시턴스에 의존한다. L tank 및 C tank 는 설계에 의해 공지되고 고정된다; 따라서, 공진 주파수의 변화는 제1 인덕터(L tube ) 또는 제1 커패시터(C tube )의 변화로부터 추론될 수 있다.
시스템의 공진 주파수(ω)는 이하의 식에 의해 결정되는 전체 시스템 인덕턴스(L) 및 전체 시스템 커패시턴스(C)에 의해 결정될 수 있다:
[5] 
[6] 
및 
L tank 및 C tank 가 설계에 의해 공지되고 고정되는 상기 방정식에서 알 수 있는 바와 같이, 공진 주파수는 L tube 또는 C tube 둘 모두에 영향을 받는다. L tube 가 C tube 보다 훨씬 더 크면(예를 들어, 10배 이상), L tube 는 그에 따라 튜브 모델에서 지배적인 요소이다. 측정된 공진 주파수의 변화는 L tube 의 변화와 연관될 수 있고 C tube 는 무시될 수 있다.
인덕턴스가 투자율과 관련이 있고 물이 공기보다 더 낮은 투자율을 갖기 때문에, 튜브 내의 응축물의 양이 증가할 때, L tube 는 감소할 것이다. 이것은 측정된 공진 주파수에서 반영될 것이며, 이는 대응적으로 증가할 것이다. L tube 에 대한 정확한 식(C tube 를 무시함)은 아래와 같다:
[7] 
ω 및 L tube 를 제외한 모든 파라미터가 고정되기 때문에, L tube 가 감소하면, ω는 증가해야 한다.
대안적으로, C tube 가 L tube 보다 훨씬 더 크면(예를 들어, 10배 이상), C tube 는 그에 따라 튜브 모델에서 지배적인 요소이다. 측정된 공진 주파수의 변화는 C tube 의 변화와 연관될 수 있고 L tube 는 무시될 수 있다.
커패시턴스가 유전율과 관련이 있고 물의 유전율이 공기/비드 재료보다 훨씬 더 높기 때문에, C tube 는 습기 존재로 증가할 것이다. 이것은 측정된 공진 주파수에서 반영될 것이며, 이는 대응적으로 감소될 것이다. L tube 를 무시하면, C tube 는 이하에 근사할 수 있다:
[8] 
이러한 경우에, ω 및 C tube 만이 변화되므로, 공진 주파수는 증가된 튜브 커패시턴스와 함께 감소할 것이다.
일부 구현에서, 튜브는 C tube 가 L tube 보다 훨씬 더 크도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 튜브는 L tube 가 C tube 보다 훨씬 더 크도록 구성될 수 있다.
LC 탱크의 전체 인덕턴스에 기여하기 위해 튜브 인덕턴스를 측정하도록 공진 탱크를 내장된 튜브 와이어 중 임의의 것과 병렬로 연결하는 것은 세장형 와이어 코일 및 물의 고유 인덕턴스, 및 구체적으로 여자기 모듈(615)에 의해 능동적으로 여기될 때 그의 존재가 공진 탱크의 공진 주파수에 영향을 미치는 방식을 이용한다.
공진 탱크의 공진 주파수를 측정함으로써, 인덕턴스는 공지된 공칭 값의 L tank 및 미지의 L tube 또는 C tube (어느 것이든 훨씬 더 크도록 구성됨) 및 공지된 공칭 값의 C tank 를 포함하며, 가습을 수행하는 디바이스의 제어기는 튜브 내의 응축의 존재로 인해 변하는 L tube 또는 C tube 의 근사 값을 결정할 수 있다. 따라서, L tube 또는 C tube 의 값 및/또는 L tube 또는 C tube 가 시간에 따라 어떻게 변하는지는 튜브 내의 응축물의 응축 존재 및/또는 양의 표시자를 제공할 수 있다.
제1 인덕터(L tube )(603) 및 제1 커패시터(C tube )(602) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 제1 구성요소(601)를 위한 필요한 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 제공하기 위한 요소의 조합일 수 있다. 일부 구현에서, 제2 인덕터(L tank )(611) 및 제2 커패시터(C tank )(613) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 제2 구성요소(610)를 위한 필요한 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 제공하기 위한 요소의 조합일 수 있다.
일부 구현에서, 여자기 모듈(615)(예를 들어, 센서)은 제2 구성요소(610)의 일부가 아니지만, 대신에 여자기 모듈(615)은 제1 구성요소(601)의 일부이다. 다른 구현에서, 여자기 모듈(615)은 선택적이고 제2 구성요소(610) 또는 제1 구성요소(601) 중 어느 하나의 일부가 아닐 수 있다.
일부 구현에서, LC 회로(600)는 RLC 회로를 대신한다.
일부 구현에서, 공진 주파수를 측정하기 위한 대안 디바이스 또는 회로는 여자기 모듈(615), 제어기(617), 또는 그의 조합 대신에 이용될 수 있다. 예시적인 대안은 이하의 또는 유사한 디바이스 및 회로, 또는 그의 조합 중 임의의 것: 디지털 신호 프로세서 및 아날로그 연산 증폭기 회로를 포함한다.
저항 기반 검출
물 및 응축은 또한 비드 재료보다 더 전도성일 수 있다. 이와 같이, 저항은 응축이 존재하는지를 결정하기 위해 튜브 와이어의 특정 세그먼트 또는 위치에서 측정될 수 있다.
도 7a는 저항 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이며, 이는 비드(710) 내에 위치된 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)를 개략적으로 예시한다. 일부 구현에서, 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 동일한 와이어일 수 있거나, 상이한 와이어일 수 있다. 습기는 제1 검출 와이어(701)와 제2 검출 와이어(703) 사이에 저저항 경로(707)를 생성할 수 있는 비드(710) 내로 흡수될 수 있으며, 이는 전류(705)가 제1 검출 와이어(701)와 제2 검출 와이어(703) 사이에서 흐르는 것을 허용할 것이다. 전류(705)는 누출 전류로 간주될 수 있다. 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 제1 검출 와이어(701) 및/또는 제2 검출 와이어(703) 상의 저항 또는 전류를 측정할 수 있는 하나 이상의 센서에 연결된다.
일부 구현에서, 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 비드(710) 내에서 서로 평행하게 이어져 있다. 일부 구현에서, 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)가 비드의 중심 또는 중심선에서 동등하게 떨어져 있도록 비드(710) 내에서 서로 평행하게 이어져 있다. 일부 구현에서, 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)가 비드의 중심 또는 중심선에서 동등하게 떨어져 있지 않도록 비드(710) 내에서 서로 평행하게 이어져 있다.
일부 구현에서, 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 비드(710)의 일단부에서 임의의 다른 와이어 또는 구성요소에 전기적으로 연결되지 않으며, 따라서 양 검출 와이어는 전류가 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)를 따라 흐르는 것을 허용하지 않도록 비드의 일단부에서 개방 회로될 것이다.
더 많은 습기가 존재할 때, 제1 검출 와이어(701)와 제2 검출 와이어(703) 사이에서, 하나의 위치에 있든 다수의 위치에 있든 더 많은 전류가 하나 이상의 센서에 의해 제1 검출 와이어(701) 및/또는 제2 검출 와이어(703) 상에서 측정될 것이다.
일부 구현에서, 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 비드(710) 내의 히터 와이어, 서미스터 와이어, 또는 임의의 다른 와이어일 수 있다.
도 7b는 저항 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이며, 이는 비드(710) 내에 위치된 검출 와이어(721)의 제1 세트, 검출 와이어(723)의 제2 세트, 및 검출 와이어(725)의 제3 세트를 개략적으로 예시한다. 습기는 검출 와이어의 세트 사이에 저저항 경로를 생성할 수 있는 비드(710) 내로 흡수될 수 있으며, 이는 전류가 검출 와이어의 세트 사이에 흐르는 것을 허용할 것이다. 예를 들어, 습기는 전류가 검출 와이어의 제1 세트 사이에 흐르도록 검출 와이어(721)의 제1 세트 사이에 저저항 경로를 생성하는 비드(710) 내로 흡수될 수 있다.
일부 구현에서, 습기는 검출 와이어의 상이한 세트의 하나 이상의 검출 와이어 사이에 저저항 경로를 생성할 수 있는 비드(710) 내로 흡수될 수 있으며, 이는 전류가 흐르는 것을 허용할 것이다. 예를 들어, 습기는 전류가 흐르도록 검출 와이어(721)의 제1 세트의 하나의 와이어와 검출 와이어(723)의 제2 세트의 다른 하나의 와이어 사이에 저저항 경로를 생성하는 비드(710) 내로 흡수될 수 있다.
일부 구현에서, 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)는 비드(710)의 일단부에서 임의의 다른 와이어 또는 구성요소에 전기적으로 연결되지 않으며, 따라서 양 검출 와이어는 전류가 제1 검출 와이어(701) 및 제2 검출 와이어(703)를 따라 흐르는 것을 허용하지 않도록 비드의 일단부에서 개방 회로될 것이다.
일부 구현에서, 검출 와이어(721)의 제1 세트의 길이는 검출 와이어(723)의 제2 세트의 길이와 상이하다. 일부 구현에서, 검출 와이어(721)의 제2 세트의 길이는 검출 와이어(723)의 제3 세트의 길이와 상이하다. 예를 들어, 검출 와이어(721)의 제1 세트는 비드(710)의 길이의 1/3에 걸쳐 있을 수 있고, 검출 와이어(723)의 제2 세트는 비드(710)의 길이의 2/3에 걸쳐 있을 수 있고, 검출 와이어(725)의 제3 세트는 비드(710)의 전체 길이에 걸쳐 있을 수 있다. 검출 와이어의 임의의 세트는 비드(710) 또는 비드(710)의 일부를 따르는 임의의 길이일 수 있다.
일부 구현에서, 검출 와이어(721)의 제1 세트의 하나의 와이어의 길이는 검출 와이어(721)의 제1 세트의 다른 하나의 와이어의 길이와 상이하다. 예를 들어, 검출 와이어(721)의 제1 세트의 하나의 와이어는 비드(710)의 길이의 1/3에 걸쳐 있을 수 있는 한편 검출 와이어(721)의 제1 세트의 다른 하나의 와이어는 비드(710)의 길이의 2/3에 걸쳐 있을 수 있다. 검출 와이어의 임의의 세트는 일부를 따르는 임의의 길이일 수 있다. 검출 와이어의 세트의 임의의 와이어는 비드(710) 또는 비드(710)의 일부를 따르는 임의의 길이일 수 있다.
일부 구현에서, 검출 와이어의 더 긴 세트는 전류가 검출 와이어의 더 짧은 세트의 길이를 따라 상이한 세트의 와이어 사이에 흐르는 것을 방지하거나 완화하는 검출 와이어의 더 짧은 세트의 길이에 대해 그의 길이를 따라 절연될 수 있다. 예를 들어, 검출 와이어(723)의 제2 세트는 검출 와이어(721)의 제1 세트의 길이에 대한 검출 와이어(723)의 제2 세트의 길이를 따라 절연체(731)를 갖고, 검출 와이어(725)의 제3 세트는 검출 와이어(723)의 제2의 길이에 대한 검출 와이어(725)의 제3 세트의 길이를 따라 절연체(731)를 갖는다. 이러한 절연체는 임의의 형태의 습기 절연체일 수 있다. 습기 절연체의 예는 물에 불투과성(impermeable)인 비드(710) 내의 재료의 멤브레인 또는 층, 또는 비드(710)의 다른 부분보다 더 적은 습기를 흡수하는 비드(710) 내의 재료의 멤브레인 또는 층을 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 비드(710) 내에 위치된 검출 와이어의 3개 초과의 세트가 있다. 일부 구현에서, 비드(710) 내에 위치된 검출 와이어의 3개 미만의 세트가 있다.
일부 구현에서, 검출 와이어(721)의 제1 세트, 검출 와이어(723)의 제2 세트, 및 검출 와이어(725)의 제3 세트의 임의의 조합의 임의의 검출 와이어는 비드(710) 내의 히터 와이어, 서미스터 와이어, 또는 임의의 다른 와이어일 수 있다.
검출 와이어의 3개 초과 또는 3개 미만의 세트가 있을 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한 검출 와이어(721)의 제1 세트, 검출 와이어(723)의 제2 세트, 및 검출 와이어(725)의 제3 세트의 상기 설명은 검출 와이어의 임의의 다른 세트로 교환 가능하다는 점이 이해되어야 한다.
단락 기반 검출
추가적으로, 물 또는 응축액은 일부 임계치에서 와이어 또는 다수의 와이어 사이에 전기 단락을 야기할 수 있다. 이것은 물 또는 응축액이 비드 재료보다 더 전도성일 수 있기 때문에 발생할 수 있다. 도 8a는 단락 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이며, 이는 튜브 내부 벽(810)을 통해 도관의 루멘(811)에 노출되는 하나 이상의 검출 와이어(801)를 개략적으로 예시하고, 하나 이상의 검출 와이어(801)는 히터 베이스 또는 센서 카트리지 내의 전력원 및 측정 구성요소에 전기적으로 연결된다. 하나 이상의 검출 와이어(801)는 도관의 루멘(811)에 대한 하나 이상의 노출된 부분(813)을 가질 수 있다. 일부 구현에서, 노출된 부분(813)은 하나 이상의 검출 와이어(801)로부터 도관의 루멘(811) 내로 돌출된다. 하나 이상의 검출 와이어(801)는 튜브의 전체 길이 또는 튜브의 길이의 일부만에 대해, 튜브에 걸쳐 이격될 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 검출 와이어는 주기적으로 이격된다. 하나 이상의 검출 와이어(801)는 전력원에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 검출 와이어(801)에 전기적으로 연결된 전력원은 하나 이상의 별개의 전력원이다.
하나 이상의 검출 와이어(801)의 하나 이상의 노출된 부분(813)은 응축을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 100 MΩ의 측정된 저항을 정상적으로 제공하는 하나 이상의 검출 와이어(801)의 하나 이상의 노출된 부분(813)이 있을 수 있다. 그러나, 노출된 부분(813) 중 하나 이상이 습기(예를 들어, 잠재적인 쇼트 위치(815)에서)에 의해 함께 쇼트될 때, 측정된 저항은 90 MΩ 이하로 강하될 수 있다. 대안적으로, 측정된 전류는 단락이 응축에 의해 형성될 수 있는 것을 나타내기 위해 변경될 수 있다. 잠재적인 쇼트 위치(815)는 상이한 검출 와이어(801)의 하나 이상의 노출된 부분(813) 사이에 있거나 동일한 검출 와이어(801)의 다수의 노출된 부분 사이에 있을 수 있다. 이러한 쇼트 위치(815)는 튜브의 길이를 따르는 응축을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 검출 와이어(801)의 하나 이상의 노출된 부분(813)은 예를 들어 튜브를 따라 동일한 길이 또는 거의 동일한 길이에서 하나 이상의 노출된 부분을 가짐으로써, 튜브의 단면에서 습기를 검출하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 검출 와이어(801)는 응축이 위치된 곳을 정확히 찾기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 검출 와이어(801)를 따라 저항의 강하가 있을 수 있다. 이것은 단락을 야기하는 검출 와이어 둘 모두의 하나 이상의 노출된 부분(813) 주위에 및/또는 사이에 응축이 있는 것을 의미할 수 있다.
대안적으로, 하나 이상의 검출 와이어(801)는 튜브 내의 히터 와이어, 서미스터 와이어, 또는 임의의 다른 와이어 중 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 8b는 단락 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이며, 이는 비드(830) 내의 검출 와이어(821)를 개략적으로 예시하고, 검출 와이어(821)는 히터 베이스 또는 센서 카트리지 내의 전력원 및 측정 구성요소에 전기적으로 연결된다. 검출 와이어(821)는 비드 채널(831)에 대한 하나 이상의 노출된 부분(833)을 가질 수 있다. 일부 구현에서, 노출된 부분(833)은 검출 와이어(821)로부터 비드 채널(831) 내로 돌출된다. 검출 와이어(821)는 튜브의 전체 길이 또는 튜브의 길이의 일부만에 대해, 비드(830)를 통해 이어질 수 있다. 예를 들어, 100 MΩ의 측정된 저항을 제공할 수 있는 검출 와이어(821)의 하나 이상의 노출된 부분(833)이 있을 수 있다. 그러나, 노출된 부분(833) 중 하나 이상이 습기(예를 들어, 잠재적인 쇼트 위치(835)에서)에 의해 함께 쇼트될 때, 측정된 저항은 90 MΩ 이하로 강하될 수 있다. 잠재적인 쇼트 위치(835)는 서로 직렬이거나 서로 병렬인 노출된 부분(833) 중 하나 이상을 쇼트시킬 수 있다. 대안적으로, 측정된 전류는 증가할 수 있다.
물 또는 응축액은 공기보다 더 전도성이다. 유사하게, 물 또는 응축액은 비드 재료보다 더 전도성일 수 있다. 이것은 물 또는 응축액이 노출된 부분(833)에서 검출 와이어(821)의 회로를 부분적으로 또는 전적으로 쇼트시키는 것을 허용할 것이며, 그것에 의해 측정된 저항을 감소시키거나 측정된 전류를 측정 구성요소에서 증가시켜 물 또는 응축액을 검출한다.
비드(830)는 응축 전환 채널(예를 들어, 나중에 설명되는 도 15의 하나 이상의 개구부(903))을 가질 수 있다. 검출 와이어(821)의 세그먼트는 채널의 내부에 주기적으로 노출될 수 있다. 일부 구현에서, 검출 와이어는 완전한 회로(예를 들어, 환자 단부에서 개방됨)가 아닐 수 있다. 따라서, 습기가 비드 채널 내로 전환될 때, 물은 검출 와이어의 노출된 부분 사이의 회로를 완료할 수 있다. 이것은 비드 채널 내의 응축의 부재 하에 매우 높을 수 있는 와이어 저항, 또는 회로가 완전하지 않는 한 매우 낮을 수 있는 전류를 측정함으로써 검출될 수 있다.
일부 구현에서, 저항 기반 응축 검출 시스템은 또한 얼마나 많은 물 또는 응축액이 하나 이상의 검출 와이어(801, 821)에 의해 측정되는 저항 또는 전류의 변화를 측정함으로써 존재하는지를 검출 가능할 수 있다.
저항 기반 응축 검출 시스템은 응축이 상당히 높아지는 경향이 있는 튜브 내의 공지된 지점에, 예를 들어 튜브가 휘어지면서 응축물의 고임으로 이어질 수 있는 튜브의 중간 지점에 하나 이상의 검출 지점이 위치하는 경우 유용할 수 있다. 튜브는 환자의 침대 옆 가습기 및 튜브의 배열로 인해 휘어질 수 있다.
대안적으로, 검출 와이어(821)는 비드(830) 내의 히터 와이어, 서미스터 와이어, 또는 임의의 다른 와이어 중 하나 또는 조합일 수 있다.
무선 주파수(RF) 감쇠 기반 검출
물 및 응축액은 고주파수 신호에 대한 나쁜 전파 매체이다. 이러한 속성은 응축이 호흡 튜브에 존재하는지를 검출하기 위해 사용될 수 있다.
도 9a는 RF 감쇠 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이며, 이는 센서 카트리지(901), 송신기(911)(Tx), 및 수신기(913)(Rx)를 개략적으로 예시한다. 센서 카트리지(901)는 제어기(903), 신호 발생기(905) 및 신호 측정 구성요소(907)를 가질 수 있다.
도 9a의 예시적인 개략도에서, 제어기(903)는 신호 발생기(905) 및 신호 측정 구성요소(907)에 전기적으로 연결된다. 신호 발생기(905)는 송신기(911)에 전기적으로 연결된다. 신호 측정 구성요소(907)는 수신기(913)에 전기적으로 연결된다.
제어기(903)는 송신기(911)에 의해 송신되는 신호(915)를 생성하라고 신호 발생기(905)에 명령할 수 있다. 그 다음, 신호(915)는 수신기(913)에 의해 수신되고 그 다음 신호 측정 구성요소(907)에서 측정된다. 신호(915)가 측정되면, 신호 측정 구성요소(907)는 응답하는 법을 결정하기 위해 신호(915)의 측정 정보를 제어기(903)에 통신할 수 있다. 응축이 송신기(911)와 수신기(913) 사이의 송신 경로에 도입될 때, 응축은 수신기(913)에 의해 수신되는 경우 신호(915)의 유의하게 증가된 신호 감쇠를 초래할 수 있다. 감쇠는 신호가 매체를 통해 전파될 때 신호 크기 또는 세기의 감소이다. 따라서, 수신기(913)에서의 수신된 신호는 신호(915)의 감쇠된 버전일 것이다. 송신기(911)와 수신기(913) 사이의 물의 존재는 수신된 신호의 크기를 측정함으로써 검출될 수 있다. 수신된 신호의 크기는 또한 얼마나 많은 물 또는 응축액이 송신기(911)와 수신기(913) 사이에 존재하는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
신호의 주파수는 넓은 스펙트럼의 주파수, 즉 물 또는 응축액을 통한 송신이 신호를 감쇠시킬 임의의 주파수를 포괄할 수 있다. 이것은 예를 들어, 30 Hz 내지 300 GHz의 주파수 대역을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 신호는 1 내지 100 MHz 대역의 주파수를 갖는다. 일부 구현에서, 신호는 대략 10 MHz의 주파수를 갖는다. 대략 10 MHz에서, 송신기(911) 및 수신기(913)의 안테나의 길이는 1/4 신호 파장일 수 있다. 1/4 파장 안테나는 송신되는 신호(915), 및 그에 따라 수신되는 신호의 전력을 최대화할 수 있는 공진에 유용할 수 있다. 일부 구현에서, 물의 공진 주파수(약 2.45 GHz)는 신호(915)의 주파수이다. 물의 공진 주파수를 사용하는 것은 수신기 안테나에서 가장 낮은 신호 대 잡음비를 산출할 수 있으며, 이는 또한 응축 변화에 대한 감도를 증가시킬 수 있다.
신호 발생기(905)는 임의의 적절한 고주파수 신호 발생기일 수 있다. 유사하게, 신호 측정 구성요소(907)는 AM 수신기, RF 정류기 회로 또는 RF 샘플링 ADC와 같은 임의의 적절한 고주파수 변환기일 수 있다.
일부 구현에서, 제어기(903), 신호 발생기(905), 및 신호 측정 구성요소(907)의 임의의 조합은 베이스(예를 들어, 도 1b의 베이스(151)) 내에 또는 호흡 튜브(예를 들어, 도 1b의 호흡 튜브(159))의 일부 내에 위치될 수 있다.
도 9b는 RF 감쇠 기반 응축 검출 시스템에서 히터 와이어(922) 및 서미스터 와이어(924)를 포함하는 내장된 와이어를 갖는 튜브 비드(920)의 예시적인 단면을 제공한다. 이러한 예에서, 무선 주파수 신호는 신호 발생기(예를 들어, 도 9a의 신호 발생기(905))에 의해 히터 와이어(922)로 주입되어, 히터 와이어(922)가 신호(926)의 송신기로서의 역할을 하게 한다. 서미스터 와이어(924)는 신호(926)의 수신기로서의 역할을 하고 신호를 신호 측정 구성요소(예를 들어, 도 9a의 신호 측정 구성요소(907))로 반송한다.
도 9b의 예시적인 구현에서, 히터 와이어(922)는 서미스터 와이어(924)에 인접한다. 일부 구현에서, 히터 와이어(922) 및 서미스터 와이어(924)는 인접하지 않은 와이어이다.
도 10a는 히터 와이어(1011)를 송신기(예를 들어, 도 9a의 송신기(911))로서 그리고 서미스터 와이어(1013)를 수신기(예를 들어, 도 9a의 수신기(913))로서 사용하는 RF 감쇠 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이다. 도 10a는 센서 카트리지(1001), 히터 와이어(1011), 및 서미스터 와이어(1013)를 개략적으로 예시한다. 센서 카트리지(1001)는 신호 발생기(1003), 필터(1005) 및 신호 측정 구성요소(1007)를 가질 수 있다.
도 10a의 예시적인 개략도에서, 신호 발생기(1003)는 히터 와이어(1011)에 전기적으로 연결된다. 서미스터 와이어는 차례로 신호 측정 구성요소(1007)에 전기적으로 연결되는 필터(1005)에 전기적으로 연결된다. 신호 발생기(1003), 필터(1005), 및 신호 측정 구성요소(1007)는 센서 카트리지(1001)의 다른 구성요소 또는 가습기의 다른 구성요소에 전기적으로 연결된다.
신호 발생기(1003)는 히터 와이어(1011)에 의해 송신되는 신호(1015)를 생성한다. 그 다음, 신호(1015)는 서미스터 와이어(1013)에 의해 수신된다. 도 9a와 관련하여 설명된 바와 같이 히터 와이어(1011)는 송신기로서 사용되고 서미스터 와이어(1013)는 수신기로서 사용된다. 그 다음, 수신된 신호는 필터(1005)에 의해 필터링되어 신호(1015)의 감쇠된 버전만이 신호 측정 구성요소(1007)에서 측정되도록 신호 발생기(1003)에 의해 발생되는 주파수 또는 주파수들과 다른 외부발생 주파수가 제거될 수 있다. 예시적인 필터는 고역 통과 또는 대역통과 필터일 수 있다. 필터는 또한 메인 주파수를 걸러내도록 구성될 수 있으며, 메인 주파수는 주요 전력의 주파수를 지칭한다. 주요 전력은 벽/플러그 소켓 또는 전력 그리드에서 비롯되는 전력이다.
도 9a와 관련하여 설명된 바와 같이, 수신된 신호의 크기는 히터 와이어(1011)와 서미스터 와이어(1013) 사이에서 물의 존재를 검출하거나 그 사이에 존재하는 물 또는 응축액의 양을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013)는 비드 내의 신호를 반송하기 위해 사용되는 다른 와이어로부터의 별도의 와이어일 수 있다. 일부 구현에서, 히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013)는 비드 내의 신호를 반송하기 위해 사용되는 별도의 와이어가 아니다.
일부 구현에서는, 필터(1005)가 존재하지 않는다. 따라서, 신호 측정 구성요소(1007)는 서미스터 와이어(1013) 상에 있는 임의의 신호를 측정한다. 일부 구현에서, 다른 RF 신호로부터 히터 와이어 신호를 분리하고/하거나 다른 RF 신호로부터 서미스터 와이어 신호를 분리하는 추가 필터 또는 대안 필터 구성이 있을 수 있다. 이것은 응축의 검출과 다른 목적에 사용되는 신호와 같은, 다른 RF 신호로부터 히터 와이어 및/또는 서미스터 와이어 상의 응축 검출 신호를 구별하는 것을 허용한다.
도 10a에서, 히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013)는 둘 모두 센서 카트리지(1001) 및/또는 가습기에 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013) 둘 모두는 루프 안테나를 형성한다. 이러한 구현은 루프 안테나가 30 MHz 아래의 주파수에서 효과적일 수 있으므로, 더 낮은 주파수를 갖는 신호(1015)의 송신 및 수신에 적절할 수 있다.
신호 발생기(1003)는 히터 와이어(1011) 또는 서미스터 와이어(1013)를 통한 다른 신호에 대한 신호 발생기와 별개의 신호 발생기일 수 있다.
도 10b는 도 10a와 유사한 RF 감쇠 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이다. 또한, 히터 와이어(1011)는 송신기로서 사용되고 서미스터 와이어(1013)는 수신기로서 사용된다. 그러나, 도 10b의 예시적인 구현에서, 스위치(1004, 1008)는 센서 카트리지(1001)의 가습기 또는 다른 부분들로부터 히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013) 각각의 일단부를 분리하기 위해 이용된다. 히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013) 각각의 일단부를 분리함으로써, 단극 안테나가 형성된다. 일부 구현에서, 히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013)에 의해 형성되는 단극 안테나는 1/4 파장 단극 안테나이다. 스위치(1004, 1008)는 히터 베이스, 센서 카트리지, 도관, 외부 구성요소, 또는 중간 커넥터 중 어느 하나 내에 위치된다. 구역 가열을 갖는 신생아 버블 튜브는 예시적인 중간 커넥터이다.
도 9b를 참조하여, 히터 와이어(1011)는 서미스터 와이어(1013)에 인접한다. 일부 구현에서, 히터 와이어(1011) 및 서미스터 와이어(1013)는 인접하지 않은 와이어이다.
일부 구현에서, 스위치(1004, 1008), 신호 발생기(1003), 필터(1005), 및 신호 측정 구성요소(1007)의 임의의 조합은 베이스(예를 들어, 도 1b의 히터 베이스(151)) 또는 가습기의 다른 부분(예를 들어, 도 1b의 카트리지(155)) 내에 위치된다. 일부 구현에서, 스위치(1004, 1008), 신호 발생기(1003), 필터(1005), 및 신호 측정 구성요소(1007)의 임의의 조합은 호흡 튜브 내에(예를 들어, 도 1b의 흡기 튜브(159)의 중간 지점에) 위치된다. 일부 구현에서, 스위치(1004, 1008), 신호 발생기(1003), 필터(1005), 및 신호 측정 구성요소(1007)의 임의의 조합은 베이스 또는 튜브에 부착 가능한 카트리지(예를 들어, 도 1b의 카트리지(155)) 내에 위치된다. 일부 구현에서, 스위치(1004, 1008), 신호 발생기(1003), 필터(1005), 및 신호 측정 구성요소(1007)의 임의의 조합은 베이스 및 튜브 둘 모두 사이에 위치된다.
열 기반 검출
특정 매체 또는 매체의 특성은 열 전달의 효율 및/또는 크기에 영향을 미친다. 물은 비드 재료의 열 전도율과 다를 수 있는 열 전도율을 갖는다. 유사하게, 물은 비드 재료의 특정 열 용량과 다를 수 있는 특정 열 용량을 갖는다. 물 및 비드 재료의 열 전도율의 차이 및/또는 특정 열 용량의 차이는 응축이 호흡 튜브에 존재하는지를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 응축이 비드 주위에 그리고/또는 비드 내에 존재할 때, 한 쌍의 내장된 튜브 와이어 사이에 개선된 열 전도가 있을 수 있다.
도 11a는 2개의 와이어 사이의 열 전도율의 예시적인 다이어그램이다. 도 11a는 서미스터 와이어(1113), 히터 와이어(1111), 및 히터 와이어(1111)와 서미스터 와이어(1113) 사이의 거리를 나타내는 반경(r)(1117)을 예시한다.
선형 열원이 존재하는 경우 열 전도율과 온도 변화율 사이의 관계는 아래에 나타난다.
[9] 
온도(T)는 반경(r) 및 시간(t)의 함수이며, λ는 열 전도율이고, 
는 선형 열원의 특정 열 출력이고, γ는 오일러의 상수이고 
는 열 확산도이다.
고정 반경(r)을 고려하면, 온도(T)는 2개의 별개의 시점에서 측정될 수 있고 온도 변화는 열 확산도 또는 실제 반경의 지식을 요구하지 않으면서 용이하게 계산될 수 있다:
[10] 
열 전도율로 재배열하면 다음과 같다:
[11] 
이러한 단계는 제로(zero) 대류 열 손실의 가정을 필요로 하며, 이는 측정이 선형 영역 내에 취해지면 정확할 것이다. 온도(T)의 변화가 ln(t)의 변화에 대한 선형 관계를 갖는 영역이 있다. 이러한 선형 영역은 초기 온도 진화 후에 시간 윈도우가 있지만, 정체기 전에, T와 ln(t) 사이에 대략적인 선형 관계가 있도록 시간 의존적일 수 있다.
일부 구현에서, 응축 검출 시스템은 열 전도율을 사용해 존재하는 응축의 존재 및/또는 이의 양을 검출한다. 예를 들어, 응축은 전력의 단계적 변화를 히터 와이어(1111)에 적용하고 서미스터 와이어(1113) 또는 히터 와이어(1111) 자체의 후속 온도 상승을 측정함으로써 검출될 수 있다.
물은 비드 내에서, 비드 상에서 또는 튜브의 다른 어딘가에서 검출될 수 있다. 비드 내의 물은 열 전도율의 대부분을 변화시킬 것이지만, 열 전도율 변화는 물이 튜브의 어느 곳에 있으면 검출될 수 있다.
도 11b는 열 전도율 기반 응축 검출 시스템의 예시적인 개략도이며, 이는 열원으로서 히터 와이어(1111) 및 서미스터 와이어(1113)를 사용한다. 도 11b는 센서 카트리지(1101), 히터 와이어(1111), 및 서미스터 와이어(1113)를 개략적으로 예시한다. 서미스터 와이어(1113)는 바이패스(션트) 다이오드(1117) 및 서미스터(1119)를 포함할 수 있으며, 이는 바이패스 다이오드(1117)의 사용에 의해 바이패스될 수 있다.
도 11b의 예시적인 개략도에서, 센서 카트리지(1101)는 히터 와이어(1111) 및 서미스터 와이어(1113) 둘 모두에 전기적으로 연결된다. 일부 구현에서, 히터 와이어(1111) 및 서미스터 와이어(1113) 중 하나 또는 둘 모두는 가습기의 히터 베이스 또는 다른 구성요소에 전기적으로 연결된다.
응축은 전력의 단계적 변화를 히터 와이어(1111)에 적용하고 서미스터 와이어(1113) 또는 히터 와이어(1111) 자체의 후속 온도 상승을 측정함으로써 검출될 수 있다. 일부 구현에서, 전력의 단계적 변화는 고정 기간에 대한 것이다. 일부 구현에서, 전력의 수준의 임의의 변화는 양수이든 음수이든 적용될 수 있다.
일부 구현에서, 서미스터 와이어(1113)의 온도가 측정된다. 여기서, 선형 열원(히터 와이어(1111))과 측정된 몸체(서미스터 와이어(1113)) 사이의 반경(r)은 작지만 0은 아니다. 도체(히터 와이어(1111) 및 서미스터 와이어(1113) 둘 모두는 도체일 수 있음)의 저항과 온도 사이의 선형 비례 관계로 인해, 온도는 와이어 저항을 측정함으로써 용이하게 추론될 수 있다. 그러나, 바이패스를 통해, 예를 들어 튜브를 따르는, 예를 들어, 서미스터(1119)에 인접한 공지된 위치에 병렬 연결된 다이오드(1117)를 사용하여 서미스터 와이어(1113)의 측정된 저항에 대한 서미스터(1119)의 저항으로의 기여를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 서미스터(1119)의 저항이 제거됨으로써, 와이어의 저항이 측정되는 저항의 대부분을 차지한다. 일부 구현에서, 바이패스는 튜브의 환자 단부에서 서미스터(1119)에 근접한다.
히터 와이어(1111)로부터의 열에 대한 서미스터 와이어(1113)의 온도의 응답에 지연이 있을 수 있다. 서미스터 와이어(1113)의 가열 시의 이러한 지연은 서미스터 와이어(1113)에서 가열이 관찰되기 전에 열이 히터 와이어(1111)로부터 서미스터 와이어(1113)로 전도될 필요가 있기 때문이다. 이러한 지연은 히터 와이어(1111) 상의 전력의 단계적 변화 후에 짧게 관찰될 수 있는 온도의 일시적인 불일치를 극복할 수 있다.
일부 구현에서, 히터 와이어(1111) 자체의 온도가 측정된다. 이전에 설명된 동일한 원리가 이러한 구현에 적용 가능하지만, (온도 식 [9]의) 반경(r)이 0인 것이 대신에 고려된다. 전력의 단계적 변화가 히터 와이어(1111)에 적용될 때, 비드 재료의 열 전도율은 히터 와이어(1111)로부터 떨어져 있는 열 전도 또는 소산의 정도에 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 히터 와이어(1111)로부터 떨어져 있는 열 전도, 또는 히터 와이어(1111)로부터의 열의 소산은 히터 와이어(1111) 주위에 존재하는 응축의 양과 관련하여 변화된다. 따라서, 저항과 온도 사이의 선형 비례 관계는 와이어 저항을 측정함으로써 온도를 추론하기 위해 다시 사용될 수 있다. 이러한 구현은 응축 검출 시스템을 구현하기 위해 추가 하드웨어 구성요소를 필요로 하지 않을 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
일부 구현에서, 서미스터 와이어(1113)가 통전될 수 있고 히터 와이어(1111)의 온도가 측정된다. 일부 구현에서, 다수의 와이어(예를 들어, 히터 와이어 및/또는 서미스터 와이어)가 통전될 수 있고 하나의 와이어의 온도가 측정된다. 일부 구현에서, 하나의 히터 와이어(1111) 또는 서미스터 와이어(1113)가 통전될 수 있고 다수의 와이어(예를 들어, 히터 와이어 및/또는 서미스터 와이어)의 온도가 측정된다.
일부 구현에서, 히터 와이어(1111) 및 서미스터 와이어(1113)는 비드 와이어링 배열에 인접한다. 일부 구현에서, 히터 와이어(1111) 및 서미스터 와이어(1113)는 비드 와이어링 배열에 인접하지 않는다.
일부 구현에서, 단계적 변화는 히터 와이어(1111)를 통전하기 위한 AC 전력의 단계적 변화이다. 일부 구현에서, 단계적 변화는 DC 전력에 있다. 일부 구현에서, 추가 회로부는 히터 와이어(1111)를 통전하기 전에 AC 전력을 DC로 정류하기 위해 적용되는 데에 필요하다. 일부 구현에서, 다수의 전력 신호가 교차된다. 예를 들어, 와이어에 전기적으로 연결된 회로에 전력을 공급하기 위한 제어 전력 및 전력의 단계적 변화는 와이어 상에서 교차된다.
일부 구현에서, 서미스터 와이어(1113) 또는 히터 와이어(1111)의 온도는 디바이스, 예를 들어 열전쌍의 사용에 의해 측정될 수 있다. 일부 구현에서, 서미스터 와이어(1113) 또는 히터 와이어(1111)의 온도는 와이어의 온도를 측정하는 다른 공지된 방식에 의해 측정될 수 있다.
응축 검출의 모든 방법에 일반적으로 적용 가능
일부 와이어가 가열, 감지, 히터, 또는 서미스터 와이어로서 위에 설명될 수 있지만, 이들 와이어는 이러한 기능의 임의의 조합을 수행할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
이들 응축 검출 시스템은 상호 배타적이지 않다는 점이 이해되어야 한다. 응축 검출 시스템 중 임의의 구현을 포함하는, 응축 검출 시스템 중 임의의 것은 예를 들어 에러 체킹 또는 리던던시를 제공하기 위해 서로 조합하여 사용될 수 있다. 응축 검출 시스템의 출력 중 임의의 것은 서로에 대해 가중될 수 있다. 일부 구현에서, 특정 응축 검출 시스템은 증가된 정확도 또는 정밀도로 인해 더 무겁게 가중될 수 있다.
신호 발생기
신호 발생기는 전압 신호를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 제어기의 I/O 핀으로부터의 펄스를 포함하는, 신호를 발생시키는 임의의 방법이 사용될 수 있다. 여자기 모듈은 신호 발생기일 수 있다. 유사하게, 상기 응축 검출 방법 중 다수는 다수의 별개의 신호 발생기 또는 다수의 별개의 신호를 생성할 수 있는 신호 발생기를 필요로 할 수 있다.
일부 구현에서, 5 V 구형파 신호는 신호 발생기로부터 발생될 수 있다. 하나의 예시적인 신호 발생기는 호흡 튜브를 가열하기 위해 제어 가능한 주기적인 "펄스"를 발생시키는 펄스 폭 변조(PWM) 히터 와이어 전류이다. 하나의 이러한 구성에서, 시정수는 커패시턴스가 PWM 신호의 연속적인 "온(on)" 주기 사이에서 완전히 방전되도록 PWM 기간보다 더 짧다. 대안적으로, PWM 히터 와이어 전류의 듀티 사이클은 선택적으로 또는 주기적으로 커패시터를 완전히 방전하기 위해 PWM 히터 와이어 전류의 2개 이상의 연속적인 주기 동안 0% 및/또는 커패시턴스를 완전히 충전하고 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같은 시정수의 측정을 허용하기 위해 2개 이상의 연속적인 주기 동안 100%로 설정될 수 있다.
도관 모델
위에 논의된 바와 같이, 도관 시스템은 요소 저항 및 고유 커패시턴스(C)를 포함할 수 있지만 요소 저항은 저항기(R)가 요소 저항보다 유의하게 더 크면 무시될 수 있다.
검출 회로부
검출 회로부는 비교기를 포함할 수 있다. 비교기는 저항기(R)에 걸친 전압을 임계 전압과 비교한다. 비교기는 저항기에 걸친 전압이 임계 전압보다 더 높으면 이진 1(하이), 및 저항기에 걸친 전압이 임계 전압보다 더 낮으면 이진 0(로우)을 출력하도록 구성될 수 있다. 임계 전압은 요소에 인가되는 전압 펄스의 e -1 또는 36.8%에 대응할 수 있다. 그러나, 임의의 적절한 대안 임계 전압이 사용될 수 있다. 도 12는 '건식' 및 '습식'인 튜브에 대한 비교기 출력을 비교한다. 도 12에 예시된 바와 같이, X 축 및 Y 축 단위는 이해의 용이성을 위해 정규화되었지만, 실제 측정은 변할 수 있다.
도 12에서, "펄스"는 신호 발생기 전압 - 예를 들어, 5 V 구형파 또는 펄스를 나타내며, 이는 다이어그램에서 정규화되었다. "임계치"는 임계 전압을 나타낸다. 임계 전압은 임의의 값 - 예를 들어, 신호 발생기 전압의 36.8%일 수 있다. "V0" 및 "V1"은 각각 건식 및 습식 튜브에 대한 저항기(R)에 걸친 전압을 나타내고, "D0" 및 "D1"은 그에 따른 검출기 출력을 나타낸다.
도 12에 예시된 바와 같이, D1은 D0보다 더 큰 시정수에 대응한다. 더 큰 시정수는 튜브 내의 "건식" 대 "습식" 조건의 차이에 의해 야기되며, 이는 요소 사이에 절대 유전율의 차이를 야기한다. 커패시터(C)는 초기에 방전된다. 즉, 커패시터(C)에 걸친 전압(V C )은 0 V이다. 신호 발생기가 포지티브 사이클의 상승 동안 0 V에서 +5 V까지 변화될 때, 커패시터는 단락으로서의 역할을 하므로 커패시터에 걸친 전압은 0 V이다. 즉, 커패시터의 제1 및 제2 단자 둘 모두는 5 V에 있다. V R = V in - V C 로부터, 저항기(R)에 걸친 순시 전압이 그에 따른 신호 발생기 출력과 동일한 것을 인식한다. R을 통해 흐르는 결과적인 전류는 커패시터(C)가 방전하는 비율을 지시한다. 커패시터(C)가 충전되고 그것에 걸친 전압이 증가함에 따라, 저항기(R)에 걸친 전압은 쇠퇴하기 시작한다. 커패시터가 완전히 충전되는 경우, 저항기(R)에 걸친 전압은 0 V가 된다. 이것의 역은 커패시터가 방전될 때 신호 발생기 전압이 +5 V에서 0 V로 변화되는 경우 발생한다. 이러한 사례에서, 저항기는 그것에 걸쳐 음전압을 가질 것이다. 전압이 임계 라인을 가로지르는 지점은 다시 비교기 출력이 낮아지게 할 것이다. 따라서, 튜브의 시정수를 나타내는 펄스가 발생될 수 있다. 시정수의 지속은 제어기의 GPIO 핀을 통해 측정될 수 있다. 간격 또는 지속, 예를 들어 발생된 펄스의 간격 또는 지속을 측정하는 임의의 다른 적절한 방법이 사용될 수 있다.
임계 지점(또한 본원에서 미리 결정된 임계치로 지칭됨)은 예를 들어 치료법 유형, 주변 조건, 도관 유형, 길이, 및/또는 구성을 포함하고 이들에 제한되지 않는 임의의 수의 동작 조건에 기초하여, 제어기를 포함하는 임의의 적절한 수단을 선택 가능할 수 있다는 점이 이해될 것이다.
또한 다수의 임계치는 제어기가 튜브 내의 응축물의 정도에 따라 상이하게 응답할 수 있도록, 또는 '습식' 또는 '건식' 조건의 검출 사이에 히스테리시스를 제공하도록 구현될 수 있다는 점이 인식될 수 있다. 추가적으로, 응축물 수준은 제어 알고리즘이 미리 정의된 임계치에서 모드를 간단히 전환하는 것보다는 오히려, 응축물 및/또는 다른 입력의 수준에 의존하여 가변 출력을 가질 수 있도록 연속체로서 검출될 수 있다.
응축 검출 프로세스
호흡 보조 장치는 습기 검출 및 정상 동작 모드 사이를 전환할 수 있다. 호흡 보조 장치가 정상 동작 모드에 있을 때, 그것은 도 1 또는 도 2와 관련하여 설명되는 바와 같이 정상 동작을 수행한다. 호흡 보조 장치가 습기 검출 모드에 있을 때, 호흡 보조 장치는 습기를 검출하는 위에 설명된 방법 중 하나 이상을 사용한다. 일부 구현에서, 다수의 습기 검출 모드 및/또는 다수의 정상 동작 모드, 예를 들어 일차 검출 모드 및 이차 검출 모드가 있을 수 있다. 예시적인 일차 검출 모드는 응축의 존재를 검출하는 것을 수반할 수 있는 한편 예시적인 이차 검출은 응축의 양을 검출하는 것을 수반할 수 있다. 이들 다수의 습기 검출 모드 및/또는 다수의 정상 동작 모드는 하나 이상의 습기 검출 및/또는 정상 운용 동작(normal operational operation)을 수행할 수 있다.
일부 구현에서, 호흡 보조 장치는 습기 검출 및 정상 동작 모드 사이를 주기적으로 전환한다. 일부 구현에서, 호흡 보조 장치는 정상 동작 모드에 진입하기 전에 습기 검출 모드에서 시작한다. 일부 구현에서, 호흡 보조 장치는 습기 검출 및 정상 동작 모드 사이에서 수동으로 전환될 수 있다. 일부 구현에서, 특정 조건의 존재는 호흡 보조 장치를 특정 습기 검출 및/또는 정상 동작 모드로부터 다른 습기 검출 및/또는 정상 동작 모드로 전환할 수 있다.
대안적으로, 호흡 보조 장치는 습기 검출 및 정상 운용 동작 사이를 전환할 수 있다. 일부 구현에서, 습기 검출은 정상 동작 모드와 함께 또는 이와 병렬로 수행된다. 이것은 정상 동작 모드/동작 및 응축 검출 모드/동작을 교차하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 호흡 보조 장치는 정상 동작 모드/동작 및 응축 검출 모드/동작을 교차하기 위해 시분할 다중화를 사용할 수 있다.
호흡 보조 장치가 다른 모드에도 진입할 수 있는 것이 공지되어야 한다. 호흡 보조 장치는 응축과 다른 상이한 조건을 검출하거나 호흡 보조 장치의 다른 기능을 동작하는 다른 모드, 예를 들어 워터-아웃(water-out), 역류, 또는 앞서 설명된 바와 같은 다른 기능을 검출하는 다른 모드로 진입할 수 있다.
일부 구현에서, 습기 검출 모드 종료는 미리 결정된 응축이 검출되지 않는 기간, 특정 임계치의 충족 또는 비충족, 또는 응축 미발생에 대한 충분하고 성공적인 테스트 통과 여부에 기초할 수 있다.
도 13a는 도관 내의 적어도 2개의 전도성 요소의 고유 커패시턴스를 사용하여 응축물의 존재를 검출하는 예시적인 알고리즘의 흐름도를 예시한다. 응축물 검출은 정상 동작과 독립적으로, 또는 정상 동작과 함께 기능할 수 있다. 예를 들어, 정상 동작은 응축 검출이 수행되고 있다면 일정 기간 동안 중지될 수 있다. 다른 예에서, 응축물 검출은 정상 동작과 상이한 주파수에서 동작하는 정상 동작과 함께 기능할 수 있다.
도 13a에 도시된 바와 같이, 응축물 검출 모드는 신호를 발생시키고(1303), 발생된 신호에 응답하여 복귀되는 신호를 수신하고(1305), 시정수를 결정하고(1307), 시정수를 미리 결정된 임계치와 비교하고(1309), 시정수가 미리 결정된 임계치보다 큰지를 결정함으로써(1311) 동작한다. 시정수가 1311에서 미리 결정된 임계치보다 크면, 시스템은 바람직하지 않은 양의 응축물이 존재하고 응축 완화 전략이 구현되는(1313) 것을 결정한다. 1311에서, 시정수가 미리 결정된 임계치보다 크지 않으면, 바람직하지 않은 양의 응축물이 튜브에 존재하지 않고 시스템이 1315에서 정상 히터 와이어 또는 센서 제어 모드로 다시 전환되는 것으로 결정된다. 응축 완화 전략을 구현한 후에, 시스템은 1315에서 정상 히터 와이어 또는 센서 제어 모드로 다시 전환된다.
대안적으로, 단일의 미리 결정된 시정수 임계치 대신에, 다수의 임계치는 응축 조건을 정량화하거나 응축물의 양을 측정하기 위해 가변 입도(예를 들어, "건식", "저", "중", 및 "고", 또는 1 내지 10의 스케일)와 함께 사용될 수 있다. 도 13b는 응축의 표시를 검출하는 예시적인 알고리즘의 흐름도를 예시한다. 표시는 응축의 상대 정도(예를 들어, 저, 중 또는 고); 응축의 추세(예를 들어, 증가 또는 감소); 응축의 양(예를 들어 5 ml의 응축물); 응축을 경험하고 있는 도관 또는 도관의 일부의 백분율; 또는 상기의 임의의 조합일 수 있다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 응축물 측정 모드는 신호를 발생시키고(1323), 복귀되는 신호를 수신하고(1325), 시정수를 결정하고(1427), 응축의 표시를 결정하고(1329), 응축 완화 전략을 구현함으로써(1331) 동작한다.
도 13c에 도시된 바와 같이, 인덕턴스 기반 검출을 위한 예시적인 응축물 검출 모드는 시스템(예를 들어, 도 6의 인덕턴스 검출 시스템(600))의 공진 주파수를 측정하고(1341), 시스템의 공진 주파수를 측정하고(1343), 호흡 튜브의 공진 주파수가 제1 임계치를 초과하거나 제2 임계치를 하회하는지를 결정함으로써(1343) 동작한다. 공진 주파수가 1343에서 제1 임계치를 초과하거나 제2 임계치를 하회하면, 시스템은 바람직하지 않은 양의 응축물이 존재하고 응축 완화 전략이 구현되는(1345) 것(예를 들어, 응축 알람을 설정하는 것)을 결정한다. 1345에서, 공진 주파수가 제1 임계치를 초과하지 않거나 제2 임계치를 하회하면, 바람직하지 않은 양의 응축물이 튜브에 존재하지 않고 시스템이 미리 결정된 시간 간격 후에 공진 주파수를 다시 측정하는(1341) 것으로 결정된다. 응축 완화 전략을 구현한 후에, 시스템은 미리 결정된 시간 간격 후에 공진 주파수를 다시 측정한다(1341).
도 13d에 도시된 바와 같이, 신호 감쇠 기반 검출을 위한 예시적인 응축물 검출 모드는 보충 신호를 히터 와이어 또는 히터 와이어 신호에 주입하고(1351), 서미스터 와이어 상에 신호를 수신하고(1353), 서미스터 와이어 상에 수신되는 신호의 크기를 측정하고(1355), 크기가 임계치보다 작은지를 결정함으로써(1357) 동작한다. 수신된 신호의 크기가 1357에서 미리 결정된 임계치보다 작으면, 시스템은 바람직하지 않은 양의 응축물이 존재하고 응축 완화 전략이 구현되는(1359) 것(예를 들어, 응축 알람을 설정하는 것)을 결정한다. 1357에서, 수신된 신호의 크기가 미리 결정된 임계치보다 작지 않으면, 바람직하지 않은 양의 응축물이 튜브에 존재하지 않고 시스템이 미리 결정된 시간 간격 후에 보충 신호를 히터 와이어 또는 히터 와이어 신호에 다시 주입하는(1351) 것으로 결정된다. 응축 완화 전략을 구현한 후에, 시스템은 미리 결정된 시간 간격 후에 보충 신호를 히터 와이어 또는 히터 와이어 신호에 다시 주입한다(1351).
도 13e에 도시된 바와 같이, 열 기반 검출을 위한 예시적인 응축물 검출 모드는 히터 와이어 전력의 단계적 변화를 적용하고(1361), 히터 와이어 또는 서미스터 와이어의 온도 상승을 측정하고(1363), 히터 와이어 또는 서미스터 와이어의 열 전도율을 계산하고(1365), 히터 와이어 또는 서미스터 와이어의 열 전도율이 임계치보다 큰지를 결정함으로써(1367) 동작한다. 히터 와이어 또는 서미스터 와이어의 열 전도율이 1367에서 미리 결정된 임계치보다 크면, 시스템은 바람직하지 않은 양의 응축물이 존재하고 응축 완화 전략이 구현되는(1369) 것(예를 들어, 응축 알람을 설정하는 것)을 결정한다. 1367에서, 히터 와이어 또는 서미스터 와이어의 열 전도율이 미리 결정된 임계치보다 크지 않으면, 바람직하지 않은 양의 응축물이 튜브에 존재하지 않고 시스템이 미리 결정된 시간 간격 후에 히터 와이어 전력의 단계적 변화를 다시 적용하는(1361) 것으로 결정된다. 응축 완화 전략을 구현한 후에, 시스템은 미리 결정된 시간 간격 후에 히터 와이어 전력의 단계적 변화를 다시 적용한다(1361).
개시되는 모든 방법에 대해, 응축물 검출 임계치는 엄격한 크기 임계치가 아닐 수 있고 대신에 변화율, 지속된 변화율, 크기의 지속된 증가 또는 감소, 추세 또는 다른 통계 측정 임계치일 수 있다는 점에 주목한다. 다수의 임계치 - 예를 들어 소프트 임계치 및 하드 임계치가 사용될 수 있다. 임계치는 상위 또는 하위 임계치일 수 있고, 가습기가 범위 내에서 동작하기 위한 허용 가능 범위를 설정하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 임계치가 초과되는 것에 응답하여, 아래에 논의되는 응축 완화 전략과 같은, 알람을 배타적으로 설정하지 않는 임의의 대안 응답이 고려될 수 있다. 예를 들어, 청각, 시각 및/또는 오디오-시각 경보, 경고 또는 프롬프트가 트리거될 수 있다. 게다가, 트리거는 응축 완화 전략에서 피드백으로서 사용될 수 있다. 개시된 모든 방법에 대해, 방법이 상위 임계치를 설명하면(예를 들어, 방법이 임계치를 초과하는 것을 설명하면) 방법은 또한 하위 임계치를 사용할 수 있다는 점에 주목한다. 마찬가지로, 방법이 하위 임계치를 설명하면(예를 들어, 방법이 임계치를 하회하는 것을 설명하면) 방법은 또한 상위 임계치를 사용할 수 있다. 추가적으로, 위의 방법에 설명된 시간의 미리 결정된 간격은 현재 조건 및/또는 사용자 입력에 기초하여 가변적일 수 있다.
개시된 방법 중 임의의 것은 응축 존재를 표시하는 순전한 이진 출력을 갖지 않을 수 있다. 메모리에 저장된 실험적으로 결정된 값 또는 공지된 관계를 사용하면, 방법 중 임의의 것은 존재하는 응축의 양(예를 들어, 10 mL, 15 mL, 20 mL 등)을 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 메모리는 히터 베이스, 외부 액세서리, 센서 카트리지, 도관, 또는 중간 커넥터 내에 위치될 수 있다.
응축 완화 전략
응축 완화 전략(1313, 1331, 1345, 1359, 및 1369)을 구현하는 것은 응축의 존재 또는 표시를 조작자에게 보고하는 것, 응축의 양을 조작자에게 보고하는 것, 응축의 양이 증가하고 있거나 감소하고 있는지를 보고하는 것, 시각 가이드를 제공하여 도관으로부터 응축물을 안전하게 제거하는 것, 시각 또는 청각 알람을 제공하는 것, 또는 가스 공급 시스템에 대한 동작 변화를 자동으로 구현하여 절대 습도를 감소시키거나 가스의 온도를 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 응축 완화 전략이 성공적이었고 감소된 응축이 바람직하지 않은 양보다 적을 때, 시스템은 응축의 존재 또는 표시를 조작자에게 보고하거나, 응축의 감소된 양을 조작자에게 보고하거나, 응축의 감소율을 보고하거나, 시각 또는 청각 알람을 제공하거나, 가스 공급 시스템에 대한 동작 변화를 자동으로 구현하여 절대 습도를 증가시키거나 가스의 온도를 감소시킬 수 있다.
제어기는 응축의 허용 불가능 양 또는 존재가 상기 이전에 설명된 방법 중 어느 것을 사용하여 검출될 때 습도의 전달에 책임이 있는 특정 파라미터를 변경하도록 (예를 들어, 메모리에 저장된 소프트웨어 명령어를 구현함으로써) 구성될 수 있다. 예를 들어, 파라미터는 커패시턴스 기반 검출 방법에 의해 고려되는 회로의 시정수의 지속이 미리 결정된 임계치를 초과할 때 변경될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 임계치는 건식 튜브에 대응하는 시정수의 지속으로 설정될 수 있다. 시정수의 지속이 검출 방법에 따라, 응축 축적으로 인해 미리 결정된 임계치를 초과하거나, 하회할 때, 제어기는 챔버로부터 습도 출력을 감소시키기 위해 동작 설정점 또는 파라미터 예컨대 챔버 유출구 설정점을 변경할 수 있다. 예를 들어, 가습기의 히터 플레이트에 공급되는 전력은 호흡 튜브에 공급되는 호흡 가스에 추가된 습기의 수준을 감소시키기 위해 감소될 수 있고/있거나 호흡 튜브 가열 와이어에 공급되는 전력은 가습된 가스의 온도가 그의 이슬점을 하회하는 것을 방지하기 위해 증가될 수 있다. 시정수의 지속이 검출 방법에 따라, 미리 결정된 임계 값을 하회하거나, 초과할 때(또는 일정 기간 후에), 제어기는 정상/이전 동작을 재개할 수 있다. 임계치가 변화되거나, 상이한 임계치가 사용될 수 있으며, 히스테리시스를 제공하고 동작 모드 사이에서 발진을 회피한다.
대안적으로, 응축의 검출은 지속의 절대 값이 아니라, 시정수 신호의 이전 및 현재 지속에 대한 차이에 기초한다. 증가하는 시정수는 튜브 내의 증가하는 응축물을 나타낸다. 감소하는 시정수는 건조 튜브를 나타낸다. 시정수는 또한 위에 논의된 바와 같이 응축의 임의의 표시와 상관될 수 있다. 이러한 접근법은 아래에 설명되는 바와 같은 교정 절차에 대한 필요 없이, 시간에 따라 또는 하나의 튜브로부터 다음 튜브로의 커패시턴스의 변화에 영향을 받지 않는 장점을 갖는다.
교정
하나의 튜브로부터 다른 튜브로의 건식 커패시턴스 및 시정수의 고유 가변성이 있을 것이라는 점이 이해되어야 한다. 이러한 변화는 예를 들어, 상이한 튜브 구성으로 인한 것이거나, 주어진 튜브 구성, 주변 조건, 구성요소 또는 제조 공차, 또는 공급자/재료 변화에 대한 것일 수 있다. 이와 같이, 각각의 튜브는 선택적으로 가스 공급 시스템이 튜브 및/또는 특정 튜브의 모델을 식별하는 것을 허용하고/하거나, 그러한 특정 튜브 또는 튜브 모델에 대한 커패시턴스 또는 시정수 임계치 정보를 가스 공급 시스템에 제공하는 표시자(예컨대, 저항기 값, 커패시턴스, 공진 주파수, 또는 EPROM)를 포함할 수 있다. 가스 공급 시스템, 예를 들어 가습기는 연결된 튜브와의 사용을 위해 자체적인 교정을 실행하도록 구성될 수 있다. 커패시턴스 또는 시정수 임계치 정보는 개별적으로 측정되고 튜브의 제조 시에 EPROM 내로 프로그래밍 될 수 있거나, 가습기 또는 EPROM은 그러한 튜브 모델에 적절한 공칭 값(예를 들어, 평균 또는 전형적인 값)으로 프로그래밍 될 수 있다. 대안적으로, 가습기와 같은 가스 공급 시스템은 가습기가 워밍 업되는 동안, 또는 워밍 업되기 전에 교정 루틴(예를 들어, 건식 튜브의 시정수를 초기에 측정함)을 수행하도록 프로그래밍 될 수 있다.
일부 구현에서, 특성 건식 커패시턴스는 가스 공급 시스템에 연결된 튜브를 적어도 부분적으로 식별하기 위해 자체로 사용될 수 있다. 예를 들어, 성인 호흡 치료법을 위해 설계된 튜브는 건식 커패시턴스를 가질 수 있으며, 이는 신생아 호흡 치료법을 위해 설계된 튜브의 건식 커패시턴스와 별개이다. 가습기는 건식 커패시턴스를 측정함으로써 튜브를 식별하고 그에 따른 적절한 동작 파라미터를 선택할 수 있다. 적절한 동작 파라미터는 예를 들어 가습기 제어기의 룩업 테이블(LUT)에 저장될 수 있다.
도관 배열
다양한 배열은 응축 검출을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 이하의 배열은 위에 상세히 설명된 복합 도관과 함께, 또는 물결주름진 도관, 나선형 도관, 압출된 도관을 포함하는 임의의 다른 유형의 도관 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 도관과 함께 사용될 수 있다. 아래의 구조 각각은 개별적으로 통합되거나 함께 조합될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 아래의 구조가 개별적으로 설명되지만, 구조 또는 구조의 양태는 함께 혼합되고 조합될 수 있다. 도 14 내지 도 25 각각은 도 3a 및 도 4a의 튜브의 제2 세장형 부재(305) 또는 비드(405)의 상이한 구현을 단면으로 각각 예시하며, 루멘은 예시된 단면 아래에 위치될 것이다.
도 14는 하나 이상의 미세채널을 정의할 수 있는 미세구조(1403)를 포함하는, 복합 도관의 비드와 같은, 내부 도관 벽(1401)의 일부를 예시한다. 본원에 사용되는 바와 같은 용어 "미세구조"는 약 2.3 mm 미만, 바람직하게는 1 내지 1000 미크론(㎛) 범위의 치수를 갖는 구조를 지칭한다. 미세채널 내의 액체의 이동은 관성력 또는 중력보다는 오히려, 표면력에 주로 기초하는 것, 및 표면력은 일반적으로 미세구조의 특성 치수가 실온에서, 약 2.3 mm인 물의 모세관 길이보다 더 작으면 두드러지는 것으로 확인되었다. 위킹을 촉진하기 위해, 높은 종횡비(aspect ratio) 및/또는 높은 표면 에너지(약 π/2 미만의 평형 접촉 각도)를 갖는 구조가 바람직한 것으로 확인되었다. 계면활성제는 0°근처의 접촉 각도를 초래할 수 있으므로, 위킹은 용이하게 발생할 수 있다. 미세채널 내의 미세구조화된 또는 나노구조화된 범프는 고체/액체/증기 접촉 라인을 피닝하는 역할을 하고/하거나, 표면적을 증가시키고/시키거나, 응축을 위한 핵형성 부위의 역할을 할 수 있다.
예시된 미세구조(1403)는 커패시턴스 측정을 개선하기 위해 요소(1405)의 더 큰 부분에 걸쳐 응축물을 분산하는, 미세채널을 통해 벽(1401)의 길이를 따라 응축물을 위킹한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 가로방향 미세채널과 같은 미세구조는 요소(1405)를 향해 액체를 수송하기 위해, 복합 튜브, 인접 벽(1401)의 적어도 일부의 제1 세장형 부재(303)의 내부 표면 상에 제공될 수 있다. 미세채널 깊이 기울기는 특정 방향으로, 예를 들어, 요소(1405)를 향해 액체의 이동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 액체는 더 깊은 채널의 방향으로 이동하는 경향이 있는 것으로 확인되었다. 기울기는 또한 액체의 위킹을 가속하거나 개선할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 제1 세장형 부재(303) 및 제2 세장형 부재(305)의 내부 표면은 요소(1405)를 향해 응축물을 지향시키기 위해 친수성 및 소수성 재료 또는 코팅을 각각 포함할 수 있다.
도 15는 (예를 들어, 딥, 구멍, 키홀, 채널 또는 보이드와 같은) 하나 이상의 개구부(1503)를 포함하는, 복합 도관의 비드와 같은, 내부 도관 벽(1501)의 일부를 예시한다. 이들 하나 이상의 개구부(1503)는 응축물을 하나 이상의 개구부(1503) 내로 인출할 수 있어, 요소(1505) 사이에서 커패시턴스의 변화를 야기한다. 응축물은 예를 들어, 모세관 작용 또는 중력(gravity)에 의해 인출될 수 있거나, 개구부(1503)는 투과성 또는 흡수성 재료로 충전될 수 있다. 이러한 비드를 포함하는 튜브는 선택적으로 하나 이상의 개구부(1503)를 향해 응축물을 수송하기 위해 제1 세장형 부재의 내부 표면 상에 미세구조를 더 포함할 수 있다. 이것은 응축물 검출 알고리즘의 감도 및/또는 응답 시간을 더 개선할 수 있다.
도 16은 도 15에 포함된 것과 유사한, 하나 이상의 개구부(1603)를 갖는, 복합 도관의 비드와 같은, 내부 도관 벽(1601)의 일부를 예시한다. 도 16의 예에서, 도관 벽 또는 비드의 일부는 증기 및/또는 액체 투과성 영역과 같은, 투과성 영역(1607)을 포함한다. 개구부(1603)에 축적되는 응축물은 주변 환경으로의 확산으로 인해 소산될 수 있다. 이러한 배열에서, 전도성 요소(1611) 중 2개는 용량성 결합을 증가시키기 위해 실질적으로 평행한 플레이트 또는 리본 와이어를 포함할 수 있다. 가열 루프 또는 회로는 요소(1605) 중 하나 및 요소(1611) 중 하나에 의해 형성될 수 있고, 감지 루프 또는 회로는 요소(1605, 1611) 각각의 다른 요소에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 두 요소(1605) 모두는 전용 습기 검출 요소를 포함할 수 있다. 커패시턴스는 요소(1605) 또는 요소(1611) 중 어느 하나 사이에서 검출될 수 있다.
도 17a는 도 3b, 도 4a 또는 도 4b에 예시된 것과 같은 복합 도관의 비드와 같은, 내부 도관 벽(1701)의 일부를 예시한다. 내부 도관 벽(1701)은 불투과성 재료(1709) 및 확대 투과성 재료(1707)로 이어지는 불투과성 재료의 갭(1713)을 포함한다. 투과성 재료는 증기 투과성 또는 액체 투과성 또는 둘의 조합일 수 있다. 예를 들어, 투과성 재료(1707)의 내부 부분은 액체 투과성일 수 있는 한편 외부 부분은 증기 투과성만일 수 있다. 투과성 재료(1707)는 또한 제2 불투과성 재료에 의해 주변 공기로부터 분리될 수 있다. 투과성 재료(1707)는 선택적으로 전도성 플레이트 또는 리본의 형태를 취할 수 있는 상태에서, 전기 도체(1711)에 의해 불투과성 재료(1709)로부터 분리될 수 있다. 한 도체(1711)는 가열 회로의 일부를 형성할 수 있으며, 다른 도체는 감지 회로 또는 습기 검출 요소 또는 회로의 일부를 형성한다. 플레이트 또는 리본의 증가된 표면적은 그 사이에서 용량성 결합을 증가시킨다. 대안적으로, 두 도체(1711) 모두는 전용 습기 검출 요소를 포함할 수 있다. 요소(1705)는 대안적으로 투과성 재료(1707) 내에 포함될 수 있다. 물 분자는 갭(1713)을 통해 투과성 재료(1707)로 진입될 수 있다. 도관의 루멘 측면에서의 비교적 작은 갭(1713)은 비교적 적은 수증기, 예를 들어 습도가 환자에게 공급되는 가습된 호흡 가스로부터 손실되는 것을 보장하다. 다른 한편, 액체 응축물은 미세구조, 개구부 등에 의해 갭(1713)을 향해 지향될 수 있어, 응축물에 대한 응축물 검출 알고리즘의 감도를 향상시킨다. 호기 가스의 건조가 바람직할 수 있는, 호기 사지로서 사용하도록 설계된 튜브에서, 갭(1713)은 훨씬 더 클 수 있거나 불투과성 재료(1709)는 완전히 생략될 수 있다. 투과성 재료의 어느 하나의 측면 상의 전기 도체(1711)는 전기 도체(1711) 사이에 존재하는 응축의 양에 대응하는 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화를 측정하거나 추론할 수 있다.
전도성 요소(예컨대, 본원에 논의된 다른 것 중에서 와이어, 필라멘트 또는 플레이트) 사이에서 거리의 물리적 변화, 및 그에 따른 커패시턴스를 야기하는 구성이 대안적으로 또는 추가적으로 사용될 수 있다. 이러한 배열에서, 커패시턴스는 습기와 부정적으로 관련될 수 있다. 예를 들어, 도 18은 도관 벽(1801)의 일부, 예를 들어 복합 도관의 비드를 예시하며, 이는 불투과성 영역, 투과성 영역(1807), 및 중공 영역(1803)에서 캡슐화되는 실질적으로 평행 요소(1811)를 포함한다. 요소(1811)는 전용 습기 검출 요소를 각각 포함할 수 있으며, 이는 서로 전기적으로 결합되지 않고, 각각의 요소(1811)는 도 5의 모델에서 커패시터(C)(503)의 평행 플레이트 중 하나를 효과적으로 형성한다. 투과성 영역(1807)은 튜브에 존재하는 응축물의 양에 의존하여 요소(1811)의 거리를 물리적으로 변경하기 위해 길이가 변화되도록(예를 들어, 팽윤되도록) 구성될 수 있다. 예를 들어, 투과성 영역은 응축물이 투과성 영역(1807)을 투과할 때 길어지는/직선화되는 아코디언 형상을 가질 수 있다. 요소(1811)는 예시된 바와 같이 수평으로 또는 수직으로 또는 어떤 각도로 이동하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성이 정사각형 또는 직사각형 형상으로 도시되지만, 이는 요소가 일부 방식에서 응축물로 분리되는 것을 허용하는 임의의 형상일 수 있다. 게다가, 투과성 영역의 길이는 습기(예를 들어, 응축물의 존재 하에, 각각 팽윤되거나 수축됨)와 긍정적으로 또는 부정적으로 관련될 수 있지만, 요소(1811) 사이의 커패시턴스에 대한 효과가 유전율의 변화로부터 발생하는 것을 보완하거나, 훨신 초과하는 것이 바람직하다.
다른 예로서, 도관 벽에 포함되는 투과성 재료는 요소의 각도의 변화를 야기할 수 있다. 도 19는 투과성 재료가 팽윤됨에 따라 요소(1911)가 피봇될 수 있는 구성을 예시한다. 요소는 피봇 지점(1915) 및/또는 보유 메커니즘(1917)을 가질 수 있다. 요소 사이의 커패시턴스는 요소가 더 가깝게 또는 더 멀리 이동함에 따라 측정될 수 있다. 도 18의 구현의 변형에서, 상부(가장 바깥쪽) 투과성 영역(1807)은 대신에 습기의 존재 하에 크기/형상이 변경되지 않는 불투과성 재료 및/또는 투과성 재료일 수 있다. 따라서, 하부 투과성 영역(1807)의 신장(또는 수축)은 요소(1811) 사이에 각도를 생성하여, 그 사이의 커패시턴스를 변경할 것이다. 불투과성 외부 재료는 또한 호흡 가스의 습기 손실 및 원하지 않는 건조를 최소화할 것이다.
투과성 재료의 팽윤은 또한 이진 응축물 검출을 위한 스위치형 구성의 폐쇄 또는 개방을 야기할 수 있다. 예를 들어, 도 20 및 도 21은 요소(2003, 2005, 2103, 2105)를 포함하는 도관 벽의 투과성 벽 부분을 예시한다. 이들 요소는 예시된 바와 같이 응축물의 존재 하에 개방되거나 폐쇄된다. 요소(2003, 2005 또는 2103, 2105)가 접촉될 때, 회로를 폐쇄하며, 따라서 스위치로서의 역할을 한다. 스위치는 도 20에 도시된 바와 같이, 정상 개방(NO) 또는 도 21에 도시된 바와 같이, 정상 폐쇄(NC)될 수 있다. 요소(2003, 2005, 2103, 2105)는 튜브의 길이를 따라 연속적일 수 있거나, 하나 이상의 별개의 스위치는 튜브의 길이를 따라 특정 위치에 제공될 수 있다.
일부 구현에서, 스트레인 게이지를 갖는 하나 이상의 휘트스톤 브리지 회로는 도관 주위의 하나 이상의 위치에 위치된다. 하나 이상의 스트레인 게이지는 비드를 따라 위치되고 비드가 팽윤 또는 수축과 같이 형상이 변경되면, 하나 이상의 스트레인 게이지가 변환기를 통해 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 신호는 응축의 존재 및/또는 양을 표시하기 위해 제어기에 송신될 수 있다.
근접 민감 외부 도관 벽
도관 벽의 근접 민감 외부는 또한 응축 검출에 대한 추가 또는 대안 기능으로서 포함될 수 있다. 도관의 외부와 접촉하거나 근접하는 침구, 환자 사지, 또는 다른 이물질이 있는지를 검출하는 것으로 안전 메커니즘으로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 그것은 도관의 표면 온도가 너무 뜨거워서 환자가 잠재적으로 화상을 입게 할 수 있는 경우를 방지할 수 있다. 사람(예컨대, 환자 또는 조작자)이 도관 벽에 접촉하는지를 검출하는 것은 도관의 외측 표면에 가깝게 위치된 요소를 가짐으로써 수행될 수 있다. 요소는 피부가 표면에 접촉하는 것에 응답하여 요소 사이의 유전체 성질이 변화되도록 구성될 수 있다. 이물질의 근접은 커패시턴스의 변화율에 기초하여, 또는 루멘에 인접한 와이어와 튜브의 외부 표면에 인접한 와이어 사이에서 커패시턴스를 검출함으로써 응축과 구별될 수 있다.
도 22(축척되지 않음)는 요소(2205 및 2203)가 외부 도관 벽(2201)의 표면과 평행한, 실질적으로 동일한 평면 내에 제공되는 예시적인 도관 구성을 예시한다. 손가락 또는 다른 몸체 부분이 외부 표면과 접촉할 때, 유전체 성질은 커패시턴스의 측정 가능 변화를 야기하는 것을 변경할 것이다.
다른 예로서, 도 17b는 도 17a의 도관 벽 부분을 예시한다. 도 17b에서, 추가 요소(1715)는 도관 벽의 외부 표면 근처에서 포함된다. 손가락과 같은 신체 부분을 사용한 접촉은 커패시턴스의 측정 가능한 변화를 야기할 것이다.
전환 회로
일부 배열에서, 튜브는 선택적으로 튜브의 원위 단부에서 서로 전기적으로 결합될 수 있는 한 쌍의 와이어를 포함할 수 있다. 와이어는 가열 또는 감지 루프 또는 회로를 형성하도록 폐쇄되고, 와이어의 쌍이 커패시터의 평행 플레이트를 효과적으로 형성하도록 개방될 수 있다.
튜브의 원위 단부는 릴레이와 같은 스위치를 포함할 수 있다. 튜브는 가습기가 스위치의 동작을 제어하여 선택적으로 가열 또는 감지 루프에 전력을 공급하거나, 와이어 사이의 커패시턴스를 측정할 수 있게 하기 위해 제어 와이어 또는 와이어들을 더 포함할 수 있다.
와이어의 쌍은 단락을 비교적 낮은 주파수로 효과적으로 제공하지만, 개회로를 비교적 높은 주파수로 제공하도록 선택된 인덕터를 포함할 수 있다. 특히, 인덕터는 존재하더라도, 직류(DC) 또는 저주파수(예를 들어, 50/60 Hz) 교류(AC) 히터 와이어 전류에 거의 영향을 주지 않도록 선택될 수 있지만, 와이어의 쌍 사이의 커패시턴스를 측정하기 위해 사용될 수 있는 고주파수(예를 들어, 1 kHz의 이상) 신호를 효과적으로 차단한다. 인덕터는 위에 설명된 바와 같이, 회로의 공진 주파수를 결정함으로써 와이어 사이의 커패시턴스를 결정하기 위해 더 사용될 수 있다. 건식 튜브의 공진 주파수는 특정 튜브 모델을 식별하고 가습기 또는 가스 공급원을 그에 따라 구성하기 위해 더 사용될 수 있다.
메쉬 도체
전기 전도성 메쉬는 대안적으로 또는 추가적으로 응축의 존재를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 구현에서, 도 25에 예시된 바와 같이, 튜브(2501)는 투과성 유전체 재료(2504) 또는 공기 갭에 의해 분리되는 제1(또는 내부) 메쉬(2502) 및 제2(또는 외부) 동축 메쉬(2503)를 포함하는 외부 벽을 갖는다. 튜브는 호흡 가스의 과잉 건조를 방지하기 위해, 특히 흡기 도관으로서 사용된다면, 불투과성 외부 층을 더 포함할 수 있다. 응축물은 투과성 유전체 재료(2504)에 의해 흡수되거나 확산될 수 있으며, 제1 및 제2 메쉬(2502, 2503) 사이에서 유전체 상수 및 따라서 커패시턴스를 수정한다. 메쉬(2502, 2503)는 응축이 검출될 수 있는 도관의 표면적을 증가시킬 수 있다. 메쉬(2502, 2503) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 전도성 포일, 또는 브레이드 시스(braided sheath)에 의해 교체될 수 있다. 내부 포일은 천공될 수 있거나, 갭을 갖는 나선형으로 권취된 스트립을 포함할 수 있어, 유전체 재료(2504) 내로의 응축물의 통과를 허용한다. 메쉬(2502, 2503) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 선택적으로 가열 회로의 일부를 형성할 수 있다. 메쉬(2502, 2503)의 증가된 표면적은 히터 와이어와 비교하여, 더 균일한 가열 및 감소된 응축을 제공할 수 있다. 응축은 또한 응축물의 증발 냉각이 메쉬의 더 큰 표면적으로 인해 전력 요건을 증가시킬 수 있으므로, 가열 회로로의 전력 입력으로부터 확인되거나 검출될 수 있다.
응축의 위치의 검출
도관 내의 응축의 위치가 또한 검출될 수 있다. 예를 들어, 도관은 응축의 위치의 결정을 허용하기 위해 세그먼테이션 또는 구역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 세그먼트는 도관의 길이를 따라 구역을 생성하는 도관의 특정 길이에 걸쳐 있을 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 튜브는 2개 이상의 연속적이고 독립적인 제어 가능 구역을 포함할 수 있다. 각각의 구역 내의 커패시턴스는 독립적으로 체크될 수 있다. 튜브의 시작 또는 중간을 향하는 구역 내의 증가된 커패시턴스는(전형적으로 가습기와 환자 사이에 걸칠 수 있음) 튜브의 낮은 지점에서의 이동 응축물 고임을 나타낼 수 있다. 다른 한편, 튜브의 환자 단부에서 구역 내의 증가된 커패시턴스는 튜브 내의 신체 유체를 나타낼 수 있다. 구역은 길이가 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
도 20에 대해 위에 개시된 바와 같이, 요소(2003, 2005)는 정상 개방(NO) 스위치 또는 스위치들을 형성할 수 있다. 응축물의 존재 하에, 스위치는 회로를 형성하기 위해 폐쇄된다. 결과적인 회로의 길이는 가습기로부터의 검출된 응축물의 거리에 비례할 것이고, 응축물의 위치는 결과적인 회로의 저항으로부터 결정될 수 있다.
대안적으로, 복수의 전도성 요소, 예를 들어, 와이어는 튜브 내에서 일반적인 응축 위치를 결정하기 위해 튜브 아래의 상이한 길이로 연장될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 응축물의 원주 위치가 결정될 수 있다. 도관은 도관(또는 구역)의 길이를 잇는, 사분면과 같은, 섹터 내로 분리될 수 있다. 예를 들어, 도 23은 사분면(2309)을 포함하는 도관(2301)의 단면을 도시하며, 요소(2305)는 길이방향으로 제공되고, 루멘과 평행하고, 튜브의 원주 주위에 등거리로 이격된다. 요소(2305)는 본원에서 이전에 논의된 바와 같이 응축의 존재 또는 양을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 사분면은 제조 프로세스의 일부로서 도관 벽으로 압출되거나 도관이 구성된 후에 추가될 수 있다. 사분면은 각각의 인접 와이어 사이의 커패시턴스를 측정함으로써 응축액이 고여 있는 원주 위치(예를 들어, 튜브의 하부 부분)를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 도관은 루멘 내에 매달리는 중심 와이어(2311)를 포함할 수 있고, 중심 와이어와 각각의 원주 와이어 사이의 커패시턴스가 결정될 수 있다. 사분면은 응축의 훨씬 더 정확한 위치를 제공하기 위해 위의 세그먼트와 조합될 수 있다. 도 23의 튜브의 변형에서, 도 24(스케일링 되지 않음)에 도시된 바와 같이, 추가 전도성 요소(예를 들어, 메쉬, 리본 또는 다른 구조)는 튜브(또는 튜브의 구역)의 길이와 대략 동일한 피치를 갖는 도관 벽의 외측 주위에 권취될 수 있다. 즉, 추가 요소는 바람직하게는 튜브(또는 구역)의 일단부로부터 다른 단부로 튜브 주위를 한 번 이상 완전히 회전하지 않는다. 추가 권취 요소와 각각의 내장된 요소(2305) 사이의 커패시턴스는 독립적으로 측정되거나 추론될 수 있다. 추가 권취 요소와 요소(2305) 중 임의의 하나 이상의 요소 사이의 커패시턴스의 증가는 권취된 요소가 각각의 요소(2305)를 가로지르는 튜브의 지점에서의 또는 그 근처의 응축을 나타낸다. 도 24의 튜브가 4개의 내장된 와이어를 포함하지만, 추가 와이어는 개선된 해결을 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 하나 초과의 권취 와이어가 사용될 수 있다.
유사하게, 도 25의 튜브의 변형에서, 제1 및 제2 메쉬(2502, 2503) 중 어느 하나 또는 둘 모두의 개별 스트랜드는 절연되고 다중화될 수 있다. 상이한 방향으로 연장되는 각각의 스트랜드와 제1 방향으로 연장되는 각각의 스트랜드 사이의 커패시턴스를 선택적으로 측정하거나 추론함으로써, 응축물의 위치 또는 위치들이 결정될 수 있다.
또 다른 구현에서, 특정 위치 또는 위치들에서의 응축은 도체 사이의 커패시턴스가 습기에 의존하거나, 튜브의 길이를 따르는 선택된 위치(들)에서만, 습기에 더 의존하는 튜브 구성에 의해 결정될 수 있다. 이것은 예를 들어, 튜브의 길이를 따라 도체의 피치, 간격, 표면적, 형상 또는 정렬을 변화시키거나; 튜브의 길이를 따르는 선택된 위치(들)에서만 도체 사이에 투과성 재료를 제공하거나; 튜브의 길이를 따르는 선택된 위치(들)에서만 개구부를 제공하거나; 튜브의 길이를 따르는 선택된 위치(들)에 습기 의존 스위치를 제공함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 사용 시, 일반적으로 가장 낮게 걸치고 루멘을 제한하거나 폐색할 수 있는 이동 응축물을 축적하는 튜브의 일부에서 응축물을 검출하거나, 환자와 가장 가까이 있는 튜브의 일부에서 신체 유체를 검출하는 것이 바람직할 수 있다. 튜브의 다른 영역에서, 커패시턴스는 센서 판독에서 에러를 개선하기 위해 최소화되거나 감소될 수 있다.
가스 공급원 검출
본 개시의 응축 검출은 병 또는 벽 공급원(wall source), 또는 실내 공기 동반 가스 공급원이 가습기(107)와 함께 사용되는지를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 주변 공기의 습도는 가습기가 가습 챔버에 의해 함유되는 가습 액체의 예열을 시작하기 전에 도체 사이의 커패시턴스로부터 추정될 수 있다. 대안적으로, 가습기는 가스 공급원이 병 또는 벽 공급원이면 응축을 초래하는 것으로 예상되는 것이 아니라, 가스 공급원이 실내 공기 동반 인공호흡기이면 응축을 초래하는 선택된 전력 수준에서 미리 결정된 기간 동안 초기에 동작할 수 있다. 가스 공급원의 유형은 미리 결정된 기간 후에 흡기 튜브 내의 도체 사이의 커패시턴스를 측정함으로써 결정될 수 있다.
습기 검출의 다른 방법들
위에 설명된 습기 검출 시스템 및 방법에 대안적으로 또는 추가적으로, 도관은 또한 습기의 존재에 따라 컬러 또는 투명도를 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도관은 어떠한 응축도 존재하지 않을 때 투명할 수 있지만, 응축의 존재 하에 불투명 또는 밝은 색을 띤다(그 반대 또한 마찬가지임). 이러한 변화는 도관 내의 습기의 존재 및/또는 위치의 시각 표시를 환자, 간호사, 또는 다른 사람에게 제공한다.
Claims (90)
- 가스 공급 시스템에서 사용 가능한 가습기 시스템으로서, 가습기 시스템은,
가습기;
제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 도관;
신호에 적어도 부분적으로 기초하여 도관 내의 습기를 나타내는 값을 결정하기 위해 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소 중 하나 이상을 사용하여 신호를 모니터링하도록 구성된 제어기를 포함하는, 가습기 시스템. - 제1항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스(capacitance)를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 커패시턴스의 변화를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 발생기를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 신호 발생기를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 프로세서를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 용량성 전하가 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이에서 감지되는 것을 허용하도록 구성된 거리만큼 분리되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이에 위치된 유전체 재료를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제8항에 있어서, 유전체 재료는 증기 또는 액체 투과성인, 가습기 시스템.
- 제9항에 있어서, 증기 투과성 유전체 재료는 주변 공기로의 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하면서 주변 공기로의 물의 증발을 허용하는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소의 측정의 비교에 기초하여 습기를 나타내는 값을 결정하도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제11항에 있어서, 습기를 나타내는 값은 참조 저항기와 직렬인 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수 또는 공진 주파수를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로의 시정수의 변화 또는 공진 주파수의 변화를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 도관 내의 습기를 나타내는 값은 도관의 인덕턴스에 대응하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 도관 내의 습기를 나타내는 값은 도관의 인덕턴스의 변화에 대응하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 유도성 요소가 용량성 요소와 병렬로 전기적으로 연결되는 공진 회로를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제17항에 있어서, 공진 회로는 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소를 포함하는 회로와 병렬로 전기적으로 연결되는, 가습기 시스템.
- 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 발생기를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 신호 발생기를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 프로세서를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 공진 회로는 신호에 의해 충분히 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조되는, 가습기 시스템.
- 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 공진 회로는 신호에 의해 여기될 때 공진 작용을 나타내도록 동조되며, 상기 신호는 공진 회로를 여기시키기 위해 선택된 것인, 가습기 시스템.
- 제1항에 있어서, 제어기는 정상 제어 전력과 함께 추가 전력을 제1 전기 전도성 요소에 인가하도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항에 있어서, AC 전력 공급부를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 또는 제25항 중 어느 한 항에 있어서, DC 전력 공급부를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도의 변화를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 열 전도율을 나타내거나, 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율을 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 매체의 열 전도율의 변화를 나타내거나, 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소에 근위인 매체의 열 전도율의 변화를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소와 제2 전기 전도성 요소 사이의 온도 차이를 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 온도의 변화는 실질적으로 선형인, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소가 신호를 측정하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전기 전도성 요소가 신호를 측정하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 제2 전기 전도성 요소의 저항에 대응하며, 제2 전기 전도성 요소의 저항은 제2 전기 전도성 요소의 온도에 따라 변하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 서미스터를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 다이오드를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제37항에 있어서, 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결되는, 가습기 시스템.
- 제37항에 있어서, 다이오드는 서미스터와 병렬로 전기적으로 연결되고, 서미스터에 실질적으로 인접하여 위치되는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 서로 인접하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 서로 인접하지 않는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제24항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관의 비드 내에 있는, 가습기 시스템.
- 제1항에 있어서, 신호는 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소의 저항을 나타내는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제43항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 또는 제2 전기 전도성 요소는 서로 전기적으로 분리되는 적어도 2개의 부분을 포함하는, 가습기 시스템.
- 제44항에 있어서, 상기 적어도 2개의 부분은 도관의 루멘 내로 돌출되는, 가습기 시스템.
- 제44항에 있어서, 상기 적어도 2개의 부분은 도관의 내부 벽과 동일한 평면에 있는, 가습기 시스템.
- 제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 부분은 튜브 벽 내에 배열되고 도관의 루멘과 공압으로 결합되는, 가습기 시스템.
- 제44항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 부분은 서로 직렬인, 가습기 시스템.
- 제44항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 부분은 서로 병렬인, 가습기 시스템.
- 제1항에 있어서, 제어기는 신호의 크기 및/또는 위상에 적어도 부분적으로 기초하여 도관 내의 습기를 나타내는 값을 결정하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항에 있어서, 신호 발생기를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 또는 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 30 Hz 내지 300 GHz의 주파수를 갖는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 또는 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 1 MHz 내지 100 MHz의 주파수를 갖는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 또는 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 약 10 MHz의 주파수를 갖는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소는 신호의 파장의 1/4인, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 신호의 파장은 제1 전기 전도성 요소 및/또는 제2 전기 전도성 요소의 길이보다 4배 더 큰, 가습기 시스템.
- 제51항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 발생기는 신호를 제1 전기 전도성 요소에 주입하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소는 송신기이도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전기 전도성 요소는 제1 전기 전도성 요소에 의해 송신되는 신호를 수신하는 수신기이도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 신호의 크기 및/또는 위상은 무선 주파수 변환기에 의해 측정되는, 가습기 시스템.
- 제60항에 있어서, 무선 주파수 변환기는 AM 수신기, RF 샘플링 ADC, 또는 RF 정류기일 수 있는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 신호를 필터링하기 위한 필터를 더 포함하는, 가습기 시스템.
- 제62항에 있어서, 필터는 고역 통과 또는 대역통과 필터를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제62항 또는 제63항에 있어서, 필터는 메인 주파수를 걸러내도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제62항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 필터는 50 내지 60 Hz의 주파수를 걸러내도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제58항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 송신기는 루프 안테나를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제58항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 송신기는 단극 안테나를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제59항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 수신기는 루프 안테나를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제59항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 수신기는 단극 안테나를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소는 제1 스위치에 전기적으로 결합되는, 가습기 시스템.
- 제1항 또는 제50항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전기 전도성 요소는 제2 스위치에 전기적으로 결합되는, 가습기 시스템.
- 제71항에 있어서, 제1 스위치는 제1 전기 전도성 요소의 일단부를 전기적으로 분리하도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제71항 또는 제72항에 있어서, 제2 스위치는 제2 전기 전도성 요소의 일단부를 전기적으로 분리하도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제71항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 스위치 및/또는 제2 스위치는 히터 베이스, 센서 카트리지, 도관, 외부 구성요소, 또는 중간 커넥터 중 어느 하나 내에 위치되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 습기를 나타내는 값이 제1 임계 값을 하회하면 알람을 출력하도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 습기를 나타내는 값이 제2 임계 값을 초과하면 알람을 출력하도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 알람은 허용 불가능 수준의 습기를 표시하는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 도관 내의 습기 및/또는 습도를 나타내는 값에 응답하여 호흡 또는 통기 가스의 가습을 자동으로 감소시키도록 구성되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 도관에 전달되는 습도의 감소는 히터 플레이트 전력의 감소에 의해 달성되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 도관은 복합 도관인, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제80항 중 어느 한 항에 있어서, 도관은 증기 및/또는 액체 투과성 비드를 포함하는, 가습기 시스템.
- 제81항에 있어서, 투과성 비드는 주변 공기로의 액체 물 및 호흡 가스의 통과를 억제하면서 주변 공기로의 물의 증발을 허용하는, 가습기 시스템.
- 제81항에 있어서, 투과성 비드는 극친수성 성질을 갖는 활성화된 과불화 중합체 재료, 친수성 열가소성 물질(hydrophilic thermoplastic), 통기성 열가소성 코폴리에스테르, 통기성 특성을 나타내는 직조 처리된 직물, 또는 친수성 폴리에스테르 블록 공중합체 중 하나 이상인, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제83항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 적어도 도관의 소정의 길이 주위에 나선형으로 권취되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제84항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관 내에, 도관을 통해, 또는 도관 주위에 나선형으로 권취되는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소 및 제2 전기 전도성 요소는 도관 벽의 일부를 형성하는, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소는 감지 와이어인, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 전도성 요소는 히터 와이어인, 가습기 시스템.
- 제1항 내지 제88항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전기 전도성 요소는 감지 와이어인, 가습기 시스템.
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