TW201620572A - 確定性控制增濕系統 - Google Patents

Abstract

揭露了一種用於在提供至病人氣道之前將增濕提供給通過氣體通路的氣體的呼吸增濕系統。呼吸增濕系統可包括提供經控制液體流的液體流控制器、加熱系統以及一或更多個硬體處理器，加熱系統包括配置用以位在氣體通路中並提供增濕給通過通路的氣體的加熱表面，其中加熱系統接收經控制液體流，且一或更多個硬體處理器藉由指示液體流控制器以調整加熱系統接收的經控制液體流，來提供通過氣體通路的氣體的濕度位準確定性控制。

Description

確定性控制增濕系統

併入任何優先權申請案以作為參考

在37 CFR 1.57下，在與本申請案一起提出的申請資料表格中所識別的外國或本國優先權主張的任何以及所有申請案被併入於此以作為參考。此申請案主張來自於2014年9月3日所申請的美國臨時申請案第62/045,358號以及於2015年9月2日所申請的第62/213,534號的優先權，其每個的全部內容被併入以作為參考。

本揭露內容大體上與增濕氣體療法有關。更特別地，本揭露內容與增濕氣體療法中使用的增濕系統有關。

與呼吸疾病，例如慢性阻塞性肺病（COPD）有關的病人，可能具有進行有效呼吸的困難。此困難可能是各種原因的結果，包括肺組織的損壞、小氣道的官能不良、痰的過度累積、感染、基因失調或心功能不全。對於一些呼吸疾病，提供可改善病人換氣的療法是有用的。在一些情況中，可提供病人呼吸療法系統，其包括氣體源、可用以將氣體傳輸至病人氣道的介面、以及在氣體源以及介面之間延伸的導管。從氣體源運送至病人氣道的氣體可幫助促進足夠的換氣。氣體源可包括，例如，空氣及/或例如氧氣或氧化氮之類適合用於吸氣的另一種氣體的容器、能夠將氣體經由導管推進至介面的機械鼓風機、或兩者的某種組合。呼吸療法系統可包括氣體增濕器，其可增濕以及加熱通過呼吸療法系統的氣體，以改善病人舒適度及/或病人呼吸疾病的預後。氣體增濕器可包括貯水器以及用於加熱貯存器中的水的加熱元件。當水變熱時，形成了水蒸氣，其可加入通過氣體增濕器的氣流。

傳統的氣體增濕器有助於改善冷乾氣體療法的不舒適，但其典型地配置為在蒸氣的產生升高至足提用於提供增濕氣體的可接受位準之前，必須加熱在貯存器中所有的水、或過量的水。在一些例子中，從打開增濕器到開始產生足夠的水蒸氣可耗費上至半小時。此外，傳統的氣體增濕器可能不能適當地對改變輸入條件做出反應，或由於貯存器中水的高度熱鈍性而可能具有部分減弱的反應。

本揭露內容提供了一種水蒸發系統，其不需要加熱貯水器的水或過量的水。所揭露的是使期望的水量被快速蒸發的實施例，因此改進了對於系統或環境改變的反應時間，並大大地降低了升溫時期。

根據本揭露內容的第一方面，用於對提供至病人氣道之前通過氣體通路的氣體提供增濕的呼吸增濕系統可包括用於提供經控制液體流的液體流控制器；加熱系統，其包括配置位在氣體通路中且用以提供增濕給通過氣體通路的氣體的加熱表面，其中加熱系統接收經控制液體流，加熱系統被配置用以將加熱表面維持在大約30攝氏度（°C）以及大約99.9°C之間的預定溫度；以及一或更多個硬體處理器，其藉由指示液體流控制器調整加熱系統接收的經控制液體流，來提供通過氣體通路的氣體濕度位準的確定性控制。

加熱系統可被配置用以將加熱表面維持在大約35°C以及大約90°C之間、大約40°C以及大約80°C之間、大約45°C以及大約70°C之間、大約45°C以及大約60°C之間、大約50°C以及大約60°C之間的預定溫度、或在大約50°C的預定溫度。

液體可為水。液體流控制器可包括計量系統。液體流控制器可為泵。泵可為正排量式泵。正排量式泵可為壓電、膜片泵或蠕動泵。液體流控制器可為例如重力輸給之類的壓力輸給以及控制閥。液體流控制器可包括配置用以維持液體流控制器被灌注及/或保護系統免於污染的止回閥。液體流控制器可被配置用以使用芯吸或毛細管作用。呼吸增濕系統可包括安全閥，如果液體控制器故障時可預防液體流出。呼吸增濕系統可包括液體貯存器。呼吸增濕系統可包括流限制裝置，其位在液體貯存器以及液體流控制器之間、且配置用以預防重力驅動的流動影響運送的液體流。流限制裝置可為限制流徑的彈性突出物。液體流控制器可為開放迴路配置中的泵。液體流控制器可為在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。液體流控制器可提供在0 mL/min至大約10 mL/min的範圍中的連續水流。液體流控制器可提供在0 mL/min至大約7 mL/min的範圍中的連續液體流。液體流控制器可提供在0 mL/min至大約5 mL/min的範圍中的連續液體流。液體流控制器可提供在大約40 µL/min至大約4 mL/min的範圍中、或大約70 µL/min至大約2.5 mL/min的範圍中的連續液體流。液體流控制器可提供具有大約±15％的期望液體流速的準確度的經控制液體流、大約±10％的期望液體流速的準確度、大約±6.5％的期望液體流速的準確度、或大約±5％的期望液體流速的準確度。

呼吸增濕系統可包括流感測器。流感測器可為熱式質量計。流感測器可為滴注計數器。流感測器可為差壓流感測器。

一或更多個硬體處理器可基於氣體流速來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於水從加熱表面的蒸發速率來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面的溫度來提供濕度位準的確定性控制，其中加熱表面的溫度被維持在固定溫度。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面的溫度來提供濕度位準的確定性控制，其中加熱器表面的溫度被控制。一或更多個硬體處理器可基於在入口的氣體的絕對壓力或氣壓來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於在入口的氣體的露點溫度來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面所提供的焓來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體與加熱系統交互作用之前的溫度來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體與加熱系統交互作用之前的相對濕度來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面的有效加熱面積來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體壓力來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體速度的函數來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於經控制液體流中的液體溫度來提供濕度位準的確定性控制。呼吸增濕系統可包括水溫感測器。呼吸增濕系統可包括氣體流速感測器。呼吸增濕系統可包括在氣體通路入口的氣體流速感測器。呼吸增濕系統可包括由模型確定的液體流速。呼吸增濕系統可包括由模型確定的氣體流速。呼吸增濕系統可包括環境壓力感測器。呼吸增濕系統可包括位在或接近加熱器表面的壓力感測器。呼吸增濕系統可包括加熱表面溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕區域上游的環境露點溫度感測器或環境濕度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器上游的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器下游的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括在氣體通路入口、位在氣體預熱器以及溫度感測器下游的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括形成部分加熱系統的至少一個溫度感測器。至少一個溫度感測器可用以確定浸透液體的加熱器的比例。呼吸增濕系統可包括氣體預熱器。在氣體通路入口的氣體溫度可經由對於預熱器的功率控制來以開放迴路方式控制。呼吸增濕系統可包括液體預熱器。加熱表面可包括芯吸表面。可藉由具有電阻軌跡或軌徑的PCB來將熱供應至加熱表面。可藉由蝕箔或一或更多個軟性PCB來將熱供應至加熱表面。可藉由電熱線來供應熱。可藉由PTC陶瓷來供應熱。熱可由帕耳帖或熱電式裝置供應。加熱表面可被包覆製模（over-molded），且微通道可包括在包覆製模配置中，以將水芯吸水至加熱器上。可藉由使用加熱系統的電阻或其他特性來至少部分確定加熱表面的表面溫度。電阻可指出平均加熱器系統溫度。在一些配置中，配置加熱系統，使得在加熱器的特定區域中提供較高密度的熱，使得那些區域具有較高的功率密度。較高密度的熱可接近供水的出口。可在水預熱區中提供較高密度的熱。呼吸增濕系統可包括在氣體通路出口的溫度感測器。

根據本揭露內容的另一方面，描述了提供加熱以及增濕的呼吸氣體給病人的高效率呼吸增濕系統。呼吸增濕系統可包括具有入口以及出口的呼吸氣體通路，其中氣體在操作期間從入口流至出口；配置用以加熱氣流的預熱器；以及與預熱器分開且位在預熱器下游的加熱表面，加熱表面包括配置用以芯吸橫跨加熱表面的面的液體的芯吸特徵，加熱表面更被配置用以在芯吸期間及/或之後加熱液體。呼吸增濕系統可包括氣流產生器。預熱器可為氣體加熱元件。氣體加熱元件可為包括電阻元件（例如，軌跡或軌徑）的PCB、蝕箔薄膜、加熱線圈或PTC元件的其中之一，還有其他。呼吸增濕系統可包括位在預熱器下游的溫度感測器。可根據從下游溫度感測器獲得的測量來控制提供至氣體加熱元件的功率。呼吸增濕系統可包括位在預熱器上游的溫度感測器。可根據從上游溫度感測器獲得的氣體流速以及測量來控制提供至氣體加熱元件的功率。氣體加熱元件的特性可用以作為溫度感測器。可根據液體從加熱表面的蒸發速率來設定期望的下游溫度。可設定期望的下游溫度，以確保實質上所有可感測的熱由預熱器供應給氣流。可將期望的下游溫度設定在0°C以及輸出露點溫度之上大約5°C之間。可設定期望的下游溫度，以獲得預決定的輸出絕對濕度位準。可設定期望的下游溫度，以獲得給出的輸出絕對濕度位準。可將期望的下游溫度設定成大約25°C至大約43°C、或大約31°C至大約43°C、或大約31°C至大約41°C、或大約31°C至大約37°C、或大約37°C。呼吸增濕系統可包括液體流產生器。呼吸增濕系統可包括用於預熱液體流的裝置。可藉由增加一些導入水的電阻軌道來將用於預熱液體流的裝置併入於加熱器表面結構。用於預熱液體流的裝置可在供水線中。芯吸特徵可為吸收織物或紙、微通道、親水塗層表面、毛細管或接觸芯、或薄多孔性介質，還有其他的一或更多者。芯吸特徵可包括配置用以將液體分佈至加熱表面上的聯結器。聯結器可為結合或與加熱表面或芯吸特徵接觸的芯吸介質的長度。聯結器可為與芯吸特徵形成銳角的第二表面。聯結器可為與加熱表面或芯吸特徵接觸的腔室。聯結器可為線源、點源、輻向源、或多個線、點以及輻向源、或其任何組合的一或更多者。可將加熱表面維持在大約30°C以及大約99.9°C之間、大約35°C以及大約90°C之間、大約40°C以及大約80°C之間、大約45°C以及大約70°C之間、大約45°C以及大約60°C之間、大約50°C以及大約60°C之間、或大約50°C的溫度。可機械地配置芯吸特徵以位在液體運送管內。可配置呼吸增濕系統以位在用於將氣體運送至病人的吸氣管內或作為其一部分。呼吸增濕系統可包括過濾器。過濾器可在液體運送線內。過濾器可位在泵的下游。過濾器可位在到加熱表面的入口。過濾器可為生物性過濾器。呼吸增濕系統可包括用於滅菌的UV源。

根據本揭露內容的另一方面，用於將加熱且增濕的呼吸氣體提供給病人的呼吸增濕系統可包括液體流控制器，其用於提供經控制液體流的液體流控制器；加熱系統，其包括配置用以接收經控制液體流並提供濕氣給通過增濕系統的氣體的加熱表面；一或更多個溫度感測器，其測量加熱表面的表面溫度；一或更多個硬體處理器，藉由指示液體流控制器以調整加熱系統接收的經控制液體流，並指示加熱系統以調整加熱表面的表面溫度，來提供通過呼吸系統的氣體的濕度位準確定性控制，其中調整加熱表面的表面溫度提供控制以產生已知的蒸發面積；以及一或更多個液體感測器，其配置用以檢測在至少一個區域中的加熱表面是否是濕的。一或更多個液體感測器可為至少兩個液體感測器，其配置用以檢測在加熱表面的二或更多個區域是否是濕的。至少兩個液體感測器可為兩個溫度感測器。一或更多個液體感測器可位在加熱表面處、加熱表面上、加熱表面旁或加熱表面近處。液體可為水。

液體流控制器可為計量系統。液體流控制器可包括泵。泵可為正排量式泵。正排量式泵可為壓電膜片泵或蠕動泵。液體流控制器可為壓力輸給，例如重力輸給，以及控制閥。液體流控制器可包括配置用以維持液體流控制器灌注及/或降低回流機會的止回閥。液體流控制器可配置用以使用芯吸或毛細管作用。呼吸增濕系統可包括安全閥，如果液體控制器故障時可預防液體流出。呼吸增濕系統可包括液體貯存器。呼吸增濕系統可包括流限制裝置，流限制裝置位在液體貯存器以及液體流控制器之間、且配置用以預防重力驅動的流動去影響運送的液體流。流限制裝置可為限制流徑的彈性突出物。液體流控制器可為在開放迴路配置中的泵。液體流控制器可為在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。泵可為壓電泵。流感測器可為熱式質量計。液體流控制器可提供範圍在0 mL/min至10 mL/min中的連續水流。液體流控制器可提供範圍在0 mL/min至7 mL/min中的連續水流。液體流控制器可提供範圍在0 mL/min至5 mL/min中的連續水流。液體流控制器可提供範圍在40 µL/min至4 mL/min中、或在70 µL/min至2.5 mL/min範圍中的連續水流。流控制器可提供具有大約±15％的期望液體流速的準確度、大約±10％的期望液體流速的準確度、大約±6.5％的期望液體流速的準確度、大約±5％的期望液體流速的準確度的經控制液體流。

一或更多個硬體處理器可基於氣體流速來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於液體從加熱表面的蒸發速率來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面的溫度來提供濕度位準的確定性控制，其中加熱器表面的溫度被維持在固定溫度。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面的溫度來提供濕度位準的確定性控制，其中加熱器表面的溫度被控制。一或更多個硬體處理器可基於入口處氣體的絕對壓力或氣壓來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於入口處氣體的露點溫度來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面所提供的焓來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體與加熱系統交互作用之前的溫度來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體與加熱系統交互作用之前的相對濕度來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於加熱表面的有效加熱面積來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體壓力來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於氣體速度的函數來提供濕度位準的確定性控制。一或更多個硬體處理器可基於經控制液體流中的液體溫度來提供濕度位準的確定性控制。呼吸增濕系統可包括水溫感測器。呼吸增濕系統可包括氣體流速感測器。呼吸增濕系統可包括在氣體通路入口的氣體流速感測器。呼吸增濕系統可包括由模型確定的液體流速。呼吸增濕系統可包括由模型確定的氣體流速。呼吸增濕系統可包括環境壓力感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕區域上游的環境露點溫度感測器或環境濕度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器上游的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器下游的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器下游的環境露點溫度感測器以及在氣體通路入口的溫度感測器。呼吸增濕系統可包括形成部分加熱系統的至少一個溫度感測器。至少一個溫度感測器可用以確定浸透液體的加熱器的比例。呼吸增濕系統可包括氣體預熱器。可經由對預熱器的功率控制而以開放迴路方式來控制氣體通路入口的氣體溫度。呼吸增濕系統可包括液體預熱器。一或更多個液體感測器可用以預防過度的液體流至加熱表面上。一或更多個液體感測器可由一或更多個硬體處理器所使用，以調整通過呼吸系統的氣體的濕度位準的確定性控制。一或更多個液體感測器可由一或更多個硬體處理器所使用，以調整加熱表面的蒸發面積。一或更多個液體感測器可為溫度感測器。一或更多個液體感測器可為電阻或電容感測器。

根據本揭露內容的另一方面，用於呼吸增濕系統的加熱板包括印刷電路板（PCB）或以包括微通道的表面包覆製模的蝕箔。該表面可具有只在單一方向延伸的微通道。微通道可包括連接至第二組主通道的第一組分佈通道。分佈通道的數目可少於主通道的數目。可將從單一點輻射狀地分佈微通道。加熱系統可與本文中所描述的任何呼吸增濕系統一起使用。

根據本揭露內容的另一方面，用於在提供至病人氣道之前提供增濕給通過氣體通路的氣體的呼吸增濕系統，呼吸增濕系統包括液體流控制器，其提供經控制液體流；加熱系統，其包括配置用以接收經控制液體流並提供濕氣給通過增濕系統的氣體的加熱表面，其中加熱表面被配置用以芯吸橫跨其表面的液體；以及配置在加熱系統上游的氣體通路中的氣體預熱器。呼吸增濕系統可包括聯結器，其配置用以從液體控制接收經控制液體流，並將液體分佈至加熱表面上。呼吸增濕系統可被配置以根據用於將氣體運送至病人的吸氣管。呼吸增濕系統可被配置以在將氣體運送至病人的吸氣管內。液體可為水。呼吸增濕系統可包括過濾器。過濾器可在液體運送線中。過濾器可位在泵的下游。過濾器可位在至加熱表面的入口。過濾器可為生物過濾器。呼吸增濕系統可包括用於滅菌的UV源。

液體流控制器可包括計量系統。液體流控制器可為泵。泵可為正排量式泵。正排量式泵可為壓電、膜片泵、或蠕動泵。液體流控制器可包括壓力輸給，例如重力輸給，以及控制閥。液體流控制器可包括配置用以維持液體流控制器灌注的止回閥。液體流控制器可被配置用以使用芯吸或毛細管作用。呼吸增濕系統可更包括安全閥，如果液體控制器故障時可預防液體流出。呼吸增濕系統可更包括液體貯存器。呼吸增濕系統可更包括位在液體貯存器以及液體流控制器之間、且配置用以預防重力驅動的流動去影響運送的液體流的流限制裝置。流限制裝置可為限制流徑的彈性突出物。液體流控制器可為在開放迴路配置中的泵。液體流控制器可為在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。液體流控制器可提供範圍在0 mL/min至大約10 mL/min中的連續液體流。液體流控制器可提供範圍在0 mL/min至大約7 mL/min中的連續液體流。液體流控制器可提供範圍在0 mL/min至大約5 mL/min中的連續液體流。液體流控制器可提供範圍在40 µL/min至大約4 mL/min中、或範圍在大約70 µL/min至大約2.5 mL/min中的連續液體流。液體流控制器可提供具有大約±15％的期望液體流速的準確度、大約±10％的期望液體流速的準確度、大約±6.5％的期望液體流速的準確度、或大約±5％的期望液體流速的準確度的經控制液體流。

加熱系統可包括加熱板，其包括印刷電路板（PCB）或以包括微通道的表面包覆製模的蝕箔。表面可具有只在單一方向延伸的微通道。微通道可包括連接至第二組主通道的第一組分佈通道。分佈通道的數目可少於主通道的數目。可從單一點輻射狀地分佈微通道。聯結器可為纖維狀、多孔性或燒結聚合物。加熱表面可浸沒在氣流中。加熱表面可包括模組區。

根據本揭露內容的另一方面，呼吸增濕系統包括提供經控制液體流的液體流控制器；加熱系統，其包括被配置位在氣體通路中並用以提供增濕給通過通路的氣體的加熱表面，其中加熱系統接收經控制液體流，加熱系統被配置用以將加熱表面維持在大約30°C以及大約99.9°C之間的預定溫度；以及加熱表面可被配置以維持在大約30°C以及大約99.9°C之間的溫度，且其中大約80％-99.9％的系統功率輸出被轉為液體中的熱。加熱表面可被配置以維持在大約35°C以及大約90°C之間、大約45°C以及大約70°C之間、大約45°C以及大約60°C之間、大約50°C以及大約60°C之間的溫度、或在大約50°C的溫度。在一些配置中，大約85％-99.99％的系統功率輸出被轉換成液體中的熱、大約90％-99.99％的系統功率輸出被轉換成液體中的熱、大約95％-99.99％的系統功率輸出被轉換成液體中的熱、或大約98％的系統功率輸出被轉成液體中的熱。液體可為水。呼吸增濕系統可被配置為本文中所描述的任何呼吸增濕系統。

根據本揭露內容的另一方面，用於在提供至病人氣道之前提供增濕給通過氣體通路的氣體的呼吸增濕系統包括用於加熱氣流並位在增濕區域上游的裝置；液體流產生器；以及加熱系統，其包括被配置位在氣體通路中並用以提供濕氣給通過通路的氣體的加熱表面，其中加熱系統被配置用以將加熱表面維持在大約30°C以及大約99.9°C之間的預定溫度。加熱系統可被配置用以將加熱表面維持在大約35°C以及大約90°C之間的預定溫度。加熱系統可被配置用以將加熱表面維持在大約40°C以及大約80°C之間的預定溫度。加熱系統可被配置用以將加熱表面維持在大約45°C以及大約70°C之間的預定溫度。加熱系統可被配置用以將加熱表面維持在大約45°C以及大約60°C之間的預定溫度。加熱系統可被配置用以將加熱表面維持在大約50°C以及大約60°C之間的預定溫度。加熱系統可被配置用以將加熱表面維持在大約50°C的預定溫度。裝置可為預熱器。預熱器可包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可為包括電阻元件的PCB、蝕箔薄膜、加熱線圈、或PTC元件的其中之一，還有其他。呼吸增濕系統可包括位在預熱器下游的溫度感測器。可根據從下游溫度感測器獲得的測量來控制提供至氣體加熱元件的功率。呼吸增濕系統可包括位在預熱器上游的溫度感測器。可根據空氣體流速以從上游溫度感測器獲得的測量來控制提供至氣體加熱元件的功率。氣體加熱元件的特性可用以作為溫度感測器。可根據加熱表面的蒸發速率來設定預熱器之後的期望的下游溫度。可設定期望的下游溫度，以確保大體上可感測的熱是由預熱器供應。可將期望的下游溫度設定在0°C以及輸出溫度之上大約5°C之間。可設定期望的下游溫度以獲得給定的輸出相對濕度。可設定期望的下游溫度以獲得給給定的輸出絕對濕度。可將期望的下游溫度設定成大約25°C至大約43°C、或大約31°C至大約43°C、或大約31°C至大約41°C、或大約31°C至大約37°C、或大約37°C。呼吸增濕系統可包括用於預熱液體流的裝置。可藉由增加導入液體處的電阻加熱軌道的數目來將用於預熱液體流的裝置併入至加熱結構中。用於預熱液體流的裝置可在液體供應線中。

根據本揭露內容的另一方面，描述了藉由控制至加熱源的水流而確定性控制呼吸增濕系統中的濕度。濕度位準的確定性控制可基於氣體的流速。濕度位準的確定性控制可基於水從加熱表面的蒸發速率。濕度位準的確定性控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱器表面的溫度被維持在固定溫度。濕度位準的確定性控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱器表面的溫度被控制。濕度位準的確定性控制可基於在入口的氣體的絕對壓力或氣壓。濕度位準的確定性控制可基於在入口的氣體的露點溫度。濕度位準的確定性控制可基於加熱表面所提供的焓。濕度位準的確定性控制可基於與加熱系統交互作用之前的氣體的溫度。濕度位準的確定性控制可基於氣體與加熱系統交互作用之前的相對濕度。濕度位準的確定性控制可基於加熱表面的有效加熱面積。濕度位準的確定性控制可基於氣體壓力。濕度位準的確定性控制可基於氣體速度的函數。濕度位準的確定性控制可基於經控制液體流中液體的溫度。確定性控制可基於二或更多個上述輸入的組合，且上述輸入的所有組合是在此揭露內容的範圍內。確定性控制可基於水流至加熱源的控制以及氣體流速的組合。確定性控制可基於水流至加熱源的控制、氣體流速以及在入口的氣體露點溫度的組合。確定性控制可基於水流至加熱源的控制、氣體流速以及在入口的氣體絕對壓力或氣壓的組合。確定性控制可基於水流至加熱源的控制、氣體流速、在入口的氣體絕對壓力或氣壓以及在入口的氣體露點溫度的組合。呼吸增濕系統可包括水溫感測器。呼吸增濕系統可包括氣體流速感測器。呼吸增濕系統可包括在氣體通路入口的氣體流速感測器。呼吸增濕系統可包括由模型確定的液體流速。呼吸增濕系統可包括由模型確定的氣體流速。呼吸增濕系統可包括環境壓力感測器。呼吸增濕系統可包括位在或接近加熱器表面的壓力感測器。呼吸增濕系統可包括加熱表面溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕區域上游的環境露點溫度感測器或環境濕度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器上游的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器下游的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在氣體預熱器下游的環境露點溫度感測器以及在氣體通路入口的溫度感測器。呼吸增濕系統可包括形成部分加熱系統的至少一個溫度感測器。至少一個溫度感測器可用以確定浸透（或覆蓋）液體的加熱器表面積的比例。呼吸增濕系統可包括氣體預熱器。可經由控制預熱器的功率而以開放迴路方式來控制在氣體通路入口的氣體溫度。呼吸增濕系統可包括液體預熱器。加熱表面可包括芯吸表面。可藉由具有電阻軌跡或軌徑的PCB將熱供應至加熱表面。可藉由蝕箔或軟性PCB熱將熱供應至加熱表面。可由電熱線來供應熱。可由PTC陶瓷來供應熱。可由帕耳帖或熱電式裝置來供應熱。加熱表面可為包覆製模，其包括在被配置用以傳導例如水之類的液體的包覆製模中的微通道。可藉由使用電阻或加熱系統的其他特性來至少部分地確定加熱表面的表面溫度。電阻可指出平均加熱器系統溫度。在一些配置中，配置加熱系統，使得在加熱器的特定區域中提供較高密度的熱，使得那些區域具有較高的功率密度。較高密度的熱可接近供水出口。可在水預熱區中提供較高密度的熱。呼吸增濕系統可包括在氣體通路出口的溫度感測器。

根據本揭露內容的另一方面，提供了提供內嵌增濕的呼吸增濕系統。內嵌增濕允許了增濕在氣流徑中發生，使得增濕系統可，例如，位在吸氣管內、部分位在吸氣管內、或在吸氣管末端。

根據本揭露內容的另一方面，提供了呼吸增濕系統，其包括氣體可流經的氣體通道，氣體通道在入口位置以及出口位置之間延伸，氣體通道包括在入口以及出口位置之間的增濕位置；與氣體通道流體相通的加熱表面，加熱表面被配置以維持在溫度範圍內；以及配置用以控制至加熱表面的水流的水流控制器；其中當使用時，在出口位置的氣體濕度位準是由控制至加熱表面的水流速度來確定性控制。

水流控制器可包括計量配置。計量配置可更包括泵。泵可為正排量式泵，例如，壓電膜片泵、蠕動泵、微型泵、或螺桿泵（progressive cavity pump）。泵也可為與控制閥串聯的壓力輸給。壓力源可為重力。呼吸增濕系統可具有與計量配置流體相通的導管，導管被配置用以將水攜帶至計量配置。導管可具有配置用以維持計量配置灌注的止回閥。導管也可具有配置用以維持泵灌注的止回閥。計量配置可包括芯吸結構，以利用毛細管作用來控制地計量到芯吸元件及/或至加熱表面的水。在通到計量配置的導管中，導管也可具有安全閥，例如壓力釋放閥。呼吸增濕系統可具有配置用以容納水的貯存器。呼吸增濕系統也可具有位在貯存器以及計量配置之間的流限制裝置，以預防重力驅動的流動影響水流路徑。流限制裝置可為擠壓或以其他方式限制流徑的彈性突出物。水流控制器可為在開放迴路配置中的泵。水流控制器可為在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。水流控制器可提供在0 mL/min至大約5 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在0 mL/min至大約7 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在0 mL/min至大約5 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在大約40 µL/min至大約4 mL/min的範圍中、或在大約70 µL/min至大約2.5 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在大約40 μL/min至大約4 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在大約70 μL/min至大約2.5 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可以大約±15％的準確度提供水的流速。水流控制器可以大約±10％的準確度提供水的流速。水流控制器可以大約±6.5％的準確度提供水的流速。水流控制器可以大約±5％的準確度提供水的流速。

加熱表面可具有流感測器。流感測器可為熱式質量計。流感測器可為滴注計數器。流感測器可為差壓流感測器。

至加熱表面的水流速度控制可基於氣體通道中的氣體流速。至加熱表面的水流速度控制可基於水從加熱表面的蒸發速率。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在固定溫度至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。至加熱表面的水流速度控制可基於在或接近入口位置的氣體的絕對壓力或氣壓。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體的露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於由加熱表面提供的焓。至加熱表面的水流速度控制可基於由加熱表面提供的功率位準。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體溫度。藉由處理由溫度感測器以及濕度感測器提供的資訊可衍生出在入口位置的氣體露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體相對濕度位準。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的有效加熱面積。至加熱表面的水流速度控制可基於氣體通道中氣體的壓力位準。至加熱表面的水流速度控制可基於在氣體通道中流動的氣體速度。至加熱表面的水流速度控制可基於水流溫度。呼吸增濕系統可包括水溫感測器。呼吸增濕系統可包括氣體流速感測器。呼吸增濕系統可基於模型來確定水流速度。呼吸增濕系統可基於模型來確定氣體流速。呼吸增濕系統可包括環境壓力感測器。壓力感測器可位在或接近加熱器表面。呼吸增濕系統可包括配置以測量加熱表面溫度的溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕位置上游的氣體通道內的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕位置上游的氣體通道內的環境濕度感測器。呼吸增濕系統可包括氣體預熱器。可將氣體預熱器設置在入口以及增濕位置之間的氣體通道內。環境露點感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道內。環境濕度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道內。環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內。環境濕度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內。環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內，並與位在氣體通道入口位置的溫度感測器相結合。呼吸增濕系統可包括至少一個溫度感測器，其配置以測量加熱表面的至少一個溫度。至少一個溫度感測器可被配置以確定浸透了水的加熱表面的比例。藉由以開放迴路方式控制至氣體預熱器的功率位準，呼吸增濕系統可控制在氣體通道入口位置的氣體溫度。呼吸增濕系統可包括水預熱器。

加熱表面可被配置以維持在溫度範圍。溫度範圍可在大約30°C以及大約99.9°C之間。溫度範圍可在大約35°C以及大約90°C之間。溫度範圍可在大約40°C以及大約80°C之間。溫度範圍可在大約45°C以及大約70°C之間。溫度範圍可在大約45°C以及大約60°C之間。溫度範圍可在大約50°C以及大約60°C之間。加熱表面可被配置用以維持大約50°C的溫度。加熱表面可包括芯吸表面。加熱表面可包括配置用以將熱提供至加熱表面的加熱元件。加熱元件可為電路板。電路板可為印刷電路板。電路板可為軟性電路板。軟性電路板可由聚合物製成，聚合物可為聚矽氧、聚酯、或聚醯亞胺。電路板可具有多個電阻軌道（軌徑或軌跡）。電阻軌道可為銅。加熱元件可為蝕箔。加熱元件可為電熱線。電熱線可為鎳鉻合金。加熱元件可為正熱阻抗係數（PTC）陶瓷。PTC陶瓷可為鈦酸鋇。加熱元件可為熱電式裝置。熱電式裝置可為帕耳帖裝置。芯吸表面可由電路板上的包覆製模提供，包覆製模具有多個微通道。可至少部分地藉由確定加熱元件的電阻水準或其他特徵來測量加熱表面溫度。加熱元件的電阻水準可用以指出加熱表面的平均溫度。相較於提供至加熱元件的其他區域的功率密度，加熱元件可被配置以在加熱元件的特定區域中提供較高的功率密度。加熱元件的特定較高的密度區域可位在加熱表面的供水出口。加熱元件的特定較高的密度區域可位在加熱表面上的水預熱區。呼吸增濕系統可包括在氣體通道出口位置的溫度感測器。

根據本揭露內容的另一方面，提供了呼吸增濕系統，其包括氣體可流經的氣體通道，氣體通道在入口位置以及出口位置之間延伸，氣體通道包括入口以及出口位置之間的增濕位置；氣體預熱器，其設置在入口以及增濕位置之間的氣體通道內；以及在增濕位置與氣體通道流體相通的加熱表面，加熱表面具有配置以將水分佈至加熱表面的芯吸元件。

呼吸增濕系統可具有氣流產生器，其適合用於推動、驅動、或以其他方式造成氣體以從氣體通道的入口位置至出口位置的大體方向移動。氣體預熱器可包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可為印刷電路板。印刷電路板可具有電阻元件。氣體加熱元件可為蝕箔薄膜。氣體加熱元件可為加熱線圈。氣體加熱元件可為PTC陶瓷。呼吸增濕系統可具有溫度感測器。溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道中。溫度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道中。氣體加熱元件的特性（例如，電阻）可用以確定氣體的溫度。提供給氣體加熱元件的功率位準控制可基於位在氣體預熱器下游的氣體通道中的溫度感測器所提供的資訊。提供給氣體加熱元件的功率位準控制可基於氣體流感測器以及位在氣體預熱器上游的氣體通道中的溫度感測器所提供的資訊。期望的氣體下游溫度可基於水從加熱表面的蒸發速率來確定。可設定期望的氣體下游溫度，以確保實質上所有可感測的熱是由氣體預熱器供應。可設定期望的氣體下游溫度，以在出口位置獲得期望的氣體相對濕度位準。可將期望的氣體下游溫度設定在0°C以及在出口位置的期望氣體溫度之上大約5°C之間。可將期望的氣體下游溫度設定為出口位置的期望露點溫度。可將期望的氣體下游溫度設定為大約25°C至大約43°C、或大約31°C至大約43°C、或大約31°C至大約41°C、或大約31°C至大約37°C、或大約37°C。加熱表面可包括配置用以將熱提供至加熱表面的加熱元件。加熱元件可包括多個電阻軌道（軌徑或軌跡）。呼吸增濕系統可包括配置以產生水流至加熱表面的水流產生器。水流產生器可包括泵。泵可為正排量式泵。正排量式泵可為壓電膜片泵、蠕動泵、微型泵、或螺桿泵。呼吸增濕系統可包括用於預熱水的裝置。在相對於導入水的加熱表面上的區域的加熱元件的一或更多個區域，可藉由增加電阻軌道的密度，且因此增加提供至加熱表面的功率密度來將用於預熱水的裝置併入於加熱元件中。呼吸增濕系統可包括配置以將水運送至加熱表面的供水線。用於預熱水的裝置可併入於供水線中。

芯吸元件可包括吸收織物。芯吸元件可包括吸收紙。芯吸元件可包括微通道。芯吸元件可包括親水性塗層表面。芯吸元件可包括多個毛細管/接觸芯。芯吸元件可包括薄的多孔性介質，例如纖維狀、多孔性、或燒結聚合物。芯吸元件可包括聯結器、或與聯結器聯結，聯結器將一些水分佈至加熱表面。聯結器可為芯吸介質的長度，該芯吸介質是結合至或以其他方式與芯吸元件或加熱表面接觸。聯結器可為多孔性聚合物。聯結器可為織物。聯結器可為紙。聯結器可為親水性塗層部分。聯結器可為與芯吸元件形成銳角的第二表面。第二表面可為玻璃板。聯結器可為與芯吸元件接觸的腔室。聯結器可由線源來執行。聯結器可由多個線源來執行。聯結器可由點源來執行。聯結器可由多個點源來執行。聯結器可由輻向源來執行。聯結器可由多個輻向源來執行。聯結器可由線源、點源及/或輻向源的組合來執行。加熱表面可適合用於維持大約30°C以及大約99.9°C之間的溫度。加熱表面可適合用於維持大約35°C以及大約90°C之間的溫度。加熱表面可適合用於維持大約40°C以及大約80°C之間的溫度。加熱表面可適合用於維持大約45°C以及大約70°C之間的溫度。加熱表面可適合用於維持大約45°C以及大約60°C之間的溫度。加熱表面可適合用於維持大約50°C以及大約60°C之間的溫度。加熱表面可適合用於被維持在大約50°C的溫度。可機械地配置呼吸增濕系統，使得芯吸元件、加熱表面以及水流產生器位在氣體通道內、或併入為氣體通道的部分。可機械地配置呼吸增濕系統，使得水流產生器、聯結器、芯吸元件以及加熱表面位在氣體通道內、或併入為氣體通道的部分。呼吸增濕系統可包括過濾器。過濾器可在水線中。過濾器可位在泵的下游。過濾器可位在加熱表面的入口。過濾器可為生物過濾器。呼吸增濕系統可包括多個過濾器。呼吸增濕系統可包括在貯存器以及水流產生器之間的水線中的第一過濾器以及在水流產生器以及加熱表面之間的水線中的第二過濾器。呼吸增濕系統可包括用於滅菌的電磁輻射發射器。電磁輻射發射器可為UV光源。UV光源可為燈或發光二極體（LED）。

根據本揭露內容的另一方面，有提供了呼吸增濕系統，其包括氣體可可流經的氣體通道，氣體通道在入口位置以及出口位置之間延伸，氣體通道包括在入口以及出口位置之間的增濕位置；水流計量系統，其配置為以水流速度計量水；在增濕位置與氣體通道流體相通的加熱表面，加熱表面被配置以接收由水流計量系統提供的水，並蒸發所接收的水；至少一個溫度感測器，其配置以測量加熱表面的溫度；位在加熱表面的二或更多個區域處、上、旁或近側的二或更多個流體感測器，該二或更多個感測器被配置以檢測加熱表面在該二或更多個區域中是否是濕的；水流控制器，被配置用以控制至加熱表面的水流速度；其中當使用時，呼吸增濕系統藉由控制至加熱表面的水流速度來確定性控制在出口位置的氣體的濕度位準。

水流計量系統可包括泵。泵可為正排量式泵。正排量式泵可為壓電膜片泵、蠕動泵、微型泵、或螺桿泵。泵可為與控制閥串聯的壓力輸給，例如重力輸給。呼吸增濕系統可具有與水流計量系統流體相通的導管，導管被配置用以將水攜帶至水流計量系統。導管可具有配置以維持水流計量系統灌注的止回閥。導管可具有配置以維持泵灌注的止回閥。水流計量系統可包括芯吸結構，其利用毛細管作用以可控制地計量加熱表面上至芯吸表面的水。在通向水流計量系統的導管中，導管可具有安全閥，例如壓力釋放閥。呼吸增濕系統可具有配置以容納水的貯存器。呼吸增濕系統可具有位在貯存器以及水流計量系統之間的流限制裝置，以預防重力驅動的流動影響水流路徑。流限制裝置可為擠壓或以其他方式限制流徑的彈性突出物。水流計量系統可為在開放迴路配置中的泵。水流計量系統可為在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。水流計量系統可提供在0 mL/min至大約5 mL/min的範圍中的連續水流。水流計量系統可提供在大約40 μL/min至大約4 mL/min的範圍中的連續水流。水流計量系統可提供在大約70 μL/min至大約2.5 mL/min的範圍中的水的連續水流。水流計量系統可以大約±15％的準確度提供水的流速。水流計量系統可以大約±10％的準確度提供水的流速。水流計量系統可以大約±6.5％的準確度提供水的流速。水流計量系統可以大約±5％的準確度提供水的流速。

至加熱表面的水流速度控制可基於氣體通道中的氣體流速。至加熱表面的水流速度控制可基於水從加熱表面的蒸發速率。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在固定溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。至加熱表面的水流速度控制可基於在或接近入口位置的氣體的絕對壓力或氣壓。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體的露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於由加熱表面提供的焓。至加熱表面的水流速度控制可基於由加熱表面提供的功率位準。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體溫度。可藉由處理溫度感測器以及濕度感測器所提供的資料來衍生出在入口位置的氣體露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體相對濕度位準。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的有效加熱面積。至加熱表面的水流速度控制可基於氣體通道中氣體的壓力位準。至加熱表面的水流速度控制可基於在氣體通道中流動的氣體速度。至加熱表面的水流速度控制可基於水流溫度。

呼吸增濕系統可包括水溫感測器。呼吸增濕系統可包括氣體流速感測器。呼吸增濕系統可基於模型確定水流速度。呼吸增濕系統可基於模型確定氣體流速。呼吸增濕系統可包括環境壓力感測器。壓力感測器可位在或接近加熱器表面。呼吸增濕系統可包括位在增濕位置上游的氣體通道內的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕位置上游的氣體通道內的環境濕度感測器。呼吸增濕系統可包括氣體預熱器。氣體預熱器可設置在入口以及增濕位置之間的氣體通道內。環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道內。環境濕度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道內。環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內。環境濕度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內。結合位在氣體通道入口位置的溫度感測器，環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內。

至少一個溫度感測器可被配置以確定浸透了水的加熱表面的比例。呼吸增濕系統可藉由以開放迴路方式控制至氣體預熱器的功率位準來控制在氣體通道入口位置的氣體溫度。呼吸增濕系統可包括水預熱器。二或更多個流體感測器可用以預防過度液體從加熱表面流出。至加熱表面的水流速度控制可基於二或更多個流體感測器所提供的資訊。二或更多個流體感測器可用以控制加熱表面上的蒸發面積。二或更多個流體感測器可專用以控制加熱表面上的蒸發面積。二或更多個流體感測器可為溫度感測器。二或更多個流體感測器可為電阻或電容感測器。

根據本揭露內容的另一方面，有提供了用於呼吸增濕系統的加熱板，加熱板具有多個電阻軌道，加熱板以包括微通道的表面包覆製模。加熱板可包括印刷電路板（PCB）。加熱板可包括蝕箔。微通道可包括配置為以一個方向來引導水流的平行通道的配置。包覆製模表面可包括連接至一組芯吸通道的一組分佈通道，其中有比芯吸通道較少的分佈通道。可從單一點輻射狀地分佈微通道。

根據本揭露內容的另一方面，提供了呼吸療法系統，其包括氣體可流經的氣體通道，氣體通道在入口位置以及出口位置之間延伸；氣體預熱器被設置在氣體通道內；設置在氣體通道內並與氣體通道流體相通的增濕配件，增濕配件包括：與氣體流體相通的加熱表面，加熱表面具有配置以將水分佈至加熱表面的芯吸元件；配置用以將水分佈至芯吸元件的聯結器；水流控制器，與聯結器流體相通，水流控制器被配置以計量至聯結器的水，水流控制器包括泵以及流感測器，水流控制器被配置以控制水流速度，其中在使用時，芯吸元件將所計量的水分佈至至少一部分的加熱表面，且加熱表面造成所分佈的水蒸發成氣體。加熱表面可具有由電路板提供至它的熱。電路板可為印刷電路板。電路板可具有多個電阻軌道。電阻軌道可為銅。芯吸表面可由電路板上的包覆製模提供。包覆製模可具有於其中的微通道。包覆製模可為熱塑性材料。加熱表面可具有模組區。加熱表面可具有配置以預熱水的第一區以及配置以蒸發水的第二區。

水流控制器可包括計量配置。計量配置可更包括泵。泵可為正排量式泵，例如，壓電膜片泵、蠕動泵、微型泵、或螺桿泵。泵也可為與控制閥串聯的壓力輸給，例如重力輸給。呼吸增濕系統可具有與計量配置流體相通的導管，導管被配置以將水攜帶至計量配置。導管可具有配置以維持計量配置灌注的止回閥。導管也可具有配置以維持泵灌注的止回閥。計量配置可包括芯吸結構，其利用毛細管作用以將水可控制地計量至芯吸元件及/或至加熱表面。在通向計量配置的導管中，導管也可具有安全閥，例如壓力釋放閥。呼吸增濕系統可具有配置以容納水的貯存器。呼吸增濕系統也可具有位在貯存器以及計量配置之間的流限制裝置，以預防重力驅動的流動影響水流路徑。流限制裝置可為擠壓或以其他方式限制流徑的彈性突出物。水流控制器可為在開放迴路配置中的泵。水流控制器可為在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。水流控制器可提供在0 mL/min至大約5 mL/min的範圍中的連續水流。水流計量系統可提供在大約40 μL/min至大約4 mL/min的範圍中的連續水流。水流計量系統可提供在大約70 μL/min至大約2.5 mL/min的範圍中的連續水流。水流計量系統可以大約±15％的準確度提供水的流速。水流計量系統可以大約±10％的準確度提供水的流速。水流計量系統可以大約±6.5％的準確度提供水的流速。水流計量系統可以大約±5％的準確度提供水的流速。

加熱表面可被配置以維持在一溫度範圍。溫度範圍可在大約30°C以及大約99.9°C之間。溫度範圍可在大約35°C以及大約90°C之間。溫度範圍可在大約40°C以及大約80°C之間。溫度範圍可在大約45°C以及大約70°C之間。溫度範圍可在大約45°C以及大約60°C之間。溫度範圍可在大約50°C以及大約60°C之間。加熱表面可被配置以維持大約50°C的溫度。加熱表面可包括芯吸表面。加熱表面可包括配置以將熱提供至加熱表面的加熱元件。加熱元件可為電路板。電路板可為印刷電路板。電路板可為軟性電路板。軟性電路板可由聚合物製成。聚合物可為聚矽氧、聚酯、或聚醯亞胺。電路板可具有多個電阻軌道。電阻軌道可為銅。加熱元件可為蝕箔。加熱元件可為電熱線。電熱線可為鎳鉻合金。加熱元件可為正熱阻抗係數（PTC）陶瓷。PTC陶瓷可為鈦酸鋇。加熱元件可為熱電式裝置。熱電式裝置可為帕耳帖裝置。芯吸表面可由電路板上的包覆製模提供，包覆製模具有多個微通道。可至少部分地藉由確定加熱元件的電阻水準或其他特徵來測量加熱表面溫度。加熱元件的電阻水準可用以指出加熱表面的平均溫度。相較於提供至加熱元件其他區域的功率密度，加熱元件可被配置以在加熱元件的特定區域中提供較高的功率密度。加熱元件的特定較高密度區域可位在至加熱表面的供水出口。加熱元件的特定較高密度區域可位在加熱表面上水預熱區。呼吸增濕系統可包括在氣體通道出口位置的溫度感測器。

呼吸增濕系統可具有氣流產生器，其適合用於推動、驅動、或以其他方式造成氣體以從氣體通道的入口位置至出口位置的大體方向移動。氣體預熱器可包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可為印刷電路板。印刷電路板可具有電阻元件。氣體加熱元件可為蝕箔薄膜。氣體加熱元件可為加熱線圈。氣體加熱元件可為PTC陶瓷。呼吸增濕系統可具有溫度感測器。溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道中。溫度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道中。氣體加熱元件的特性（例如，電阻）可用以確定氣體溫度。提供至氣體加熱元件的功率位準控制可基於位在氣體預熱器下游的氣體通道中的溫度感測器所提供的資訊。提供至氣體加熱元件的功率位準控制可基於由氣體流感測器以及位在氣體預熱器上游的氣體通道中的溫度感測器所提供的資訊。可基於水從加熱表面的蒸發速率來確定期望的氣體下游溫度。可設定期望的氣體下游溫度，以確保實質上所有可感測的熱是由氣體預熱器供應。可設定期望的氣體下游溫度，以在出口位置獲得期望的氣體相對濕度位準。可將期望的氣體下游溫度設定在0°C以及在出口位置的期望氣體溫度之上大約5°C之間。可將期望的氣體下游溫度設定為在出口位置的期望露點溫度。可將期望的氣體下游溫度設定為大約25°C至大約43°C、或大約31°C至大約43°C、或大約31°C至大約41°C、或大約31°C至大約37°C、或大約37°C。

呼吸增濕系統可包括過濾器。過濾器可在水線中。過濾器可位在泵的下游。過濾器可位在至加熱表面的入口。過濾器可為生物過濾器。呼吸增濕系統可包括多個過濾器。呼吸增濕系統可包括在貯存器以及水流產生器之間的水線中的第一過濾器以及在水流產生器以及加熱表面之間的水線中的第二過濾器。呼吸增濕系統可包括用於滅菌的電磁輻射發射器。電磁輻射發射器可為UV光源。UV光源可為燈或LED。

根據本揭露內容的另一方面，有提供了配置用以蒸發水的呼吸增濕系統，呼吸增濕系統被配置以輸出功率，其中輸出功率在水中被轉為熱。可配置呼吸增濕系統，使得在大約80％以及大約99.9％之間的功率輸出在水中被轉成熱。可配置呼吸增濕系統，使得在大約85％以及大約99.9％之間的功率輸出在水中被轉成熱。可配置呼吸增濕系統，使得在大約90％以及大約99.9％之間的功率輸出在水中被轉成熱。可配置呼吸增濕系統，使得大約98％的功率輸出在水中被轉成熱。加熱表面可適合維持大約30°C以及大約99.9°C之間的溫度。加熱表面可適合維持大約35°C以及大約90°C之間的溫度。加熱表面可適合維持大約40°C以及大約80°C之間的溫度。加熱表面可適合維持大約45°C以及大約70°C之間的溫度。加熱表面可適合維持大約45°C以及大約60°C之間的溫度。加熱表面可適合維持大約50°C以及大約60°C之間的溫度。加熱表面可適合維持大約50°C溫度。

根據本揭露內容的另一方面，有提供呼吸增濕系統，其包括氣體可流經的氣體通道，氣體通道在入口位置以及出口位置之間延伸，氣體通道包括在入口以及出口位置之間的增濕位置；設置在入口以及增濕位置之間的氣體通道內的氣體預熱器；在增濕位置與氣體流體相通的加熱表面；與加熱表面流體相通的水流產生器，水流產生器被配置用以計量至加熱表面的水。

加熱表面可適合維持在大約30°C以及大約99.9°C之間的溫度。加熱表面可被配置以維持在大約35°C以及大約90°C之間的溫度。加熱表面可被配置以維持在大約40°C以及大約80°C之間的溫度。加熱表面可被配置以維持在大約45°C以及大約70°C之間的溫度。加熱表面可被配置以維持在大約45°C以及大約60°C之間的溫度。加熱表面可被配置以維持在大約50°C以及大約60°C之間的溫度。加熱表面可適合維持大約50°C的溫度。

呼吸增濕系統可具有氣流產生器，其適合用於推動、驅動、或以其他方式造成氣體以從氣體通道的入口位置至出口位置的大體方向移動。氣體預熱器可包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可為印刷電路板。印刷電路板可具有電阻元件。氣體加熱元件可為蝕箔薄膜。氣體加熱元件可為加熱線圈。氣體加熱元件可為PTC陶瓷。呼吸增濕系統可具有溫度感測器。溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道中。溫度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道中。氣體加熱元件的特性（例如，電阻）可用以確定氣體的溫度。提供至氣體加熱元件的功率位準控制可基於位在氣體預熱器下游的氣體通道中的溫度感測器所提供的資訊。提供至氣體加熱元件的功率位準控制可基於由氣體流感測器以及位在氣體預熱器上游的氣體通道中的溫度感測器所提供的資訊。可基於水從加熱表面的蒸發速率來確定期望的氣體下游溫度。可設定期望的氣體下游溫度，以確保所有可感測的熱是由氣體預熱器供應。可設定期望的氣體下游溫度，以在出口位置獲得期望的氣體相對濕度位準。可將期望的氣體下游溫度設定在0°C以及在出口位置的期望氣體溫度之上大約5°C之間。可將期望的氣體下游溫度設定為在出口位置的期望露點溫度。可將期望的氣體下游溫度設定為大約25°C至大約43°C、或大約31°C至大約43°C、或大約31°C至大約41°C、或大約31°C至大約37°C、或大約37°C。加熱表面可包括配置用以將熱提供至加熱表面的加熱元件。加熱元件可包括多個電阻軌道。

水流產生器可包括泵。泵可為正排量式泵。正排量式泵可為壓電膜片泵、蠕動泵、微型泵、或螺桿泵。呼吸增濕系統可包括用於預熱水的裝置。在加熱元件的一或更多個區域(其對應於導入水的加熱表面上的區域)，可藉由增加電阻軌道（軌跡或軌徑）的密度，且因此增加提供至加熱表面的功率密度來將用於預熱水的裝置併入於加熱元件中。呼吸增濕系統可包括配置以將水運送至加熱表面的供水線。用於預熱水的裝置可併入於供水線中。

根據本揭露內容的另一方面，有提供了呼吸增濕系統，其包括氣體可流經的氣體通道，氣體通道在入口位置以及出口位置之間延伸；與氣體通道流體相通的加熱表面；以及水流控制器，其配置用以控制提供至加熱表面的水的水流速度；其中當使用時，藉由控制水流速度來確定性控制在出口位置的氣體濕度位準。呼吸增濕系統可包括水流感測器。水流速度的控制可基於氣體通道中的氣體流速。水流速度的控制可基於水從加熱表面的蒸發速率。水流速度的控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在固定溫度。水流速度的控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。水流速度的控制可基於在或接近入口位置的氣體的絕對壓力或氣壓。水流速度的控制可基於在入口位置的氣體的露點溫度。藉由處理溫度感測器以及濕度感測器所提供的資訊可衍生出在入口位置的氣體露點溫度。水流速度的控制可基於由加熱表面提供的焓。水流速度的控制可基於由加熱表面提供的功率位準。水流速度的控制可基於在入口位置的氣體溫度。水流速度的控制可基於在入口位置的氣體的相對濕度位準。水流速度的控制可基於加熱表面的有效加熱面積。水流速度的控制可基於氣體通道中氣體的壓力位準。水流速度的控制可基於在氣體通道中流動的氣體速度。水流速度的控制可基於水流溫度。呼吸增濕系統可包括水溫感測器。呼吸增濕系統可包括氣體流速感測器。呼吸增濕系統可基於模型來確定水流速度。呼吸增濕系統可基於模型來確定氣體流速。呼吸增濕系統可包括壓力感測器。呼吸增濕系統可包括環境壓力感測器。壓力感測器可位在或接近加熱器表面。呼吸增濕系統可包括配置以測量加熱表面溫度的溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕位置上游的氣體通道內的環境露點溫度感測器。呼吸增濕系統可包括位在增濕位置上游的氣體通道內的環境濕度感測器。呼吸增濕系統可包括氣體預熱器。可將氣體預熱器設置在接近入口位置的氣體通道內。環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道內。環境濕度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道內。環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內。環境濕度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內。環境露點溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道內，並結合位在氣體通道的入口位置的溫度感測器。呼吸增濕系統可包括至少一個溫度感測器，其配置以測量加熱表面的至少一個溫度。至少一個溫度感測器可被配置以確定浸透了水的加熱表面的比例。藉由以開放迴路方式控制至氣體預熱器的功率位準，呼吸增濕系統可控制在或接近氣體通道入口位置的氣體溫度。呼吸增濕系統可包括水預熱器。

根據本揭露內容的另一方面，提供了位在呼吸療法系統的吸氣管內的增濕系統。

以下描述在本質上僅為示例性，且不以任何方式意欲限制本揭露內容、其應用或使用。為了清楚的目的，在圖式中將使用相同的元件符號以識別相似的元件。然而，為了方便的目的，在本揭露內容的一些圖式中存在或以元件符號註明的某些特徵未示於本揭露內容的其他圖式中或以元件符號註明於本揭露內容的其他圖式中。除非上下文另外清楚地要求，不應將這些忽略解讀為意指從一個圖式的描繪中所忽略的特徵不可同樣地併入於或在所揭露、與其他圖式有關或在其中體現的方法、裝置以及系統的配置中實施。相反地，除非上下文清楚地另外要求，不應假設在本揭露內容一些圖式中的某些特徵的存在意指所揭露圖式、與這樣的圖式有關或在其中體現的方法、裝置以及系統必定包括這些特徵。

本揭露內容的某些特徵、方面以及優勢包括依需求的增濕器的實現，其中在開放迴路以及確定性配置中，將必要量的水（或其他增濕流體）計量至加熱表面上，將其蒸發、並與預熱氣體源混合，以產生期望的濕度位準。有利地，藉由利用所揭露的增濕控制系統、裝置以及方法，相反於一次加熱所有的流體供給、或加熱另外過量體積的液體(例如一腔室的液體)，可以需求為基礎將所分配的水存放於與氣體通道流體相通的加熱元件上。示例地，藉由測量入口氣體流速、入口氣體露點溫度及/或氣體通道壓力位準，可確定並控制液體至加熱表面的流體流速，以達到要運送至病人的氣體的期望輸出濕度以及溫度位準（或出口露點溫度）以。

參照第1A圖，示出了呼吸療法系統100的非限制示範性配置。在所示例的配置中，呼吸療法系統100包括流產生器120。流產生器120可具有，例如，適合用於將氣體推動通過呼吸療法系統100的鼓風機121。使用鼓風機121推動的氣體可，例如，包括從呼吸療法系統100之外的環境接收的空氣（例如，「環境空氣」或「環境氣體」）及/或來自與呼吸療法系統100相通的氣體容器（見例如第1E圖中的氣體貯存器137）的氣體。將來自流產生器120的氣體引導至及/或通過適合用於增濕氣體的呼吸增濕系統101。呼吸增濕系統101包括氣體通道102（其在本文中也可意指「呼吸管」或「吸氣管」），其適合用於從流產生器120及/或另一氣體源接收氣體，並將氣體導向出口，例如病人介面122。如所指出的，在第1A圖的頂部使用（或向量，當使用時，氣體可大體上從流產生器120移動至呼吸增濕系統101（例如，通過氣體通道102），並在下游方向中從呼吸增濕系統101至出口或病人介面122（例如，通過氣體通道102）。

進一步參照第1A圖中所示的非限制示範性配置，呼吸增濕系統101包括用於儲藏流體的流體貯存器106。在此上下文中，「流體」可意指適合用於增濕呼吸氣體的液體或流動固體，且可包括，例如，水。流體可為具有比水更易揮發的添加物的水。流體貯存器106流體地或以其他物理方式連結至計量配置（在本文中也稱為液體流控制器或水流控制器）110。計量配置110被配置以計量從流體貯存器106至位在氣體通道102中或在氣體通道102外但與氣體通道102氣體相通的增濕外殼115的流體。計量配置110可更包括泵。泵可為正排量式泵，例如，壓電膜片泵、蠕動泵、微型泵、或螺桿泵。泵也可為與控制閥串聯的壓力輸給，例如重力輸給（例如，如第1D圖中所示以及下面所描述）。計量配置可包括利用毛細管作用以可控制地計量至芯吸元件及/或至加熱表面的水的芯吸結構。

計量配置110可由水流控制器控制。水流控制器可為在開放迴路配置中的泵。水流控制器可為在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。在一些配置中，配置為開放迴路配置中的泵的水流控制器是較佳的，因為其較簡單，且只需要一個部件（泵）。然而，在開放迴路配置中的泵可能不能準確地運送水，但在準確度為不必要的條件下仍可為有用的。因此，在其他的配置中，在期望較高準確度時可使用在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器。在此配置中，泵的選擇可較不重要，因為不需要準確，並使用專用的流感測器以控制準確度。在閉合迴路配置中與流感測器串聯的泵或流致動器的另一個優勢是，其提供了兩個獨立的流指示（泵的設定以及所感測的流），其對系統增添了一層安全（例如，泵以及感測器可彼此互相比較，以確認它們被正確地操作）。

水流控制器可提供在0 mL/min至大約10 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在0 mL/min至大約7 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在0 mL/min至大約5 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在大約40 µL/min至大約4 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可提供在在大約70 µL/min至大約2.5 mL/min的範圍中的連續水流。水流控制器可以大約±15％的準確度提供水的流速。水流控制器可以大約±10％的準確度提供水的流速。水流控制器可以大約±6.5％的準確度提供水的流速。水流控制器可以大約±5％的準確度提供水的流速。

水流控制器(包括計量系統110)，可被配置以確保加熱元件114的表面是完全濕的（浸透的）。完全濕的表面可改進濕度的確定性控制。濕的表面也可意指可更快速地增加濕度，因為比起其在乾的表面上移動，水在濕的表面上移動地更快速。

在水控制器或計量配置110中可使用任何正排量式泵。正排量式泵藉由排出固定體積的水來作用，且一般產生好的準確度。各種正排量式泵的任一種都是適合的，例如，蠕動、膜片、葉片、活塞等，且這些的多數可具有以本文中所考慮的流速來作用的規模大小。然而，壓電微型泵（使用壓電元件作為致動器的微型膜片泵）以及蠕動泵（其使用滾筒以將水以固定速度擠壓通過管子）可為特別有利的，因為許多在大小、價格、操作範圍以及功率等方面適合用於本文中所描述系統的前述泵已為商業可得的。此外，可使用與控制閥（見第1D圖）串聯的壓力輸給(例如重力輸給)，及/或芯吸/毛細管作用以取代泵。在一些配置中，可使用電磁流體力學泵。

當水流控制器包括流感測器時，在一些配置中，流感測器可為熱式質量計。這些感測器藉由加熱液體並測量這麼做所需的功率（例如，加熱的流動珠）或所導入的溫度梯度、或此方面的變異來作用。或者，流感測器可由滴注來取代或補充（例如，計數液滴為以IV滴注測量流量的常用方法）；差壓感測器，其測量橫跨限制的壓降以計算流量；及/或使用與正排量式泵相同的原理來感測流的正排量式感測器。利用非限制範例，適合的泵是可從Bartels Mikrotechnik 得到的mp6微泵。範例液體流感測器是可從Sinsiron得到的LG16，其資料單可於http://www.sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokumente/LiquidFlow/Sensirion_Liquid_Flow_LG16_Datasheet_V3.pdf得到，並併入於本文中以作為參考。

流體貯存器106經由第一流體導管108連接至計量配置110。第一導管108可具有配置以維持計量配置灌注的止回閥。第一導管108也可具有配置以維持泵灌注的止回閥。第一導管108也可在通向計量配置的導管中具有安全閥，例如壓力釋放閥，以在泵或水控制器故障的情況中預防液體流出。呼吸增濕系統101也可具有位在貯存器106以及計量配置110之間的流限制裝置，以預防重力驅動的流動影響水流路徑。流限制裝置可為擠壓或以其他方式限制流徑的彈性突出物。計量配置110計量通過第二流體導管112至增濕外殼115的流體。特別地，所計量的流體可經由至增濕外殼115的入口116進入增濕外殼115。

加熱裝置114可位在增濕外殼115中、增濕外殼115處或接近增濕外殼115。加熱裝置114可具有配置以將所計量的流體分佈至加熱裝置114的芯吸元件。在一些配置中，芯吸元件被配置以橫跨加熱裝置114的表面來平均地芯吸所計量的流體。加熱裝置114可被配置以蒸發所計量的流體，使其被挾帶於由呼吸療法系統100使用的氣流中。加熱裝置114可被配置以將加熱表面維持在一溫度範圍。溫度範圍可在大約30°C以及大約99.9°C之間。溫度範圍可在大約35°C以及大約90°C之間。溫度範圍可在大約40°C以及大約80°C之間。溫度範圍可在大約45°C以及大約70°C之間。溫度範圍可在大約45°C以及大約60°C之間。溫度範圍可在大約50°C以及大約60°C之間。加熱表面可被配置以維持大約50°C的溫度。在本文中「大約」應被了解為在所具體說明的溫度的可接受容忍度內，例如，±3°C。加熱表面可包括芯吸表面。加熱表面可包括配置以將熱提供至加熱表面的加熱元件。加熱元件可為電路板。電路板可為印刷電路板（例如，如參照下面第4A圖至第4C圖中所示出以及描述的）。電路板可為軟性電路板。軟性電路板可由鋁-聚醯亞胺製成。電路板可具有多個電阻軌道。電阻軌道可為銅。加熱元件可為蝕箔（例如，如參照下面第4D圖至第4E圖中所示出以及描述的）。加熱元件可為電熱線。電熱線可為鎳鉻合金。加熱元件可為正熱阻抗係數（PTC）陶瓷。PTC陶瓷可為鈦酸鋇。加熱元件可為熱電式裝置。熱電式裝置可為帕耳帖裝置。芯吸表面可由電路板上的包覆製模提供，包覆製模具有微通道。可至少部分藉由確定加熱元件的電阻水準或其他特徵來測量加熱表面溫度。加熱元件的電阻水準可用以指出加熱表面的平均溫度。相較於提供至加熱元件其他區域的功率密度，加熱元件可被配置以在加熱元件的特定區域中提供較高的功率密度（例如，如參照第4C圖所解釋的）。加熱元件的特定的較高密度區域可位在供水至加熱表面的出口。加熱元件的特定的較高密度區域可位在加熱表面上的水預熱區。

呼吸療法系統100或呼吸增濕系統101的組件可包括可控制呼吸療法系統100或呼吸增濕系統101的操作的組件，包括但不限於流產生器120、計量配置110及/或加熱裝置114。

計量配置110可被配置為以計量速率來計量或分配流體至增濕外殼115及/或至加熱裝置114，這增加了通過氣體通道102的氣體濕氣含量，使得氣體達到代表使用呼吸增濕系統101的病人所需或期望的氣體增濕位準的預定、計算、或估計濕度位準，同時注意到降低或消除了氣體通道102中過度濕氣累積的可能性。為了達到此目的，在一個範例中，控制器118可基於以下描述來控制計量配置110的計量速率：（a）通過氣體通道102的氣體的經測量流速，（b）對應於增濕外殼115上游的氣體濕度的經測量濕氣值，（c）對應於氣體通道102中壓力位準的經測量壓力位準，或（d）其組合。控制器118可基於一或更多個經測量輸入（a）–（c）的組合來控制計量配置110的計量速率，例如基於（a）通過氣體通道102的氣體的經測量流速以及（b）對應於增濕外殼115上游的氣體濕度的經測量濕氣值，或（a）通過氣體通道102的氣體的經測量流速以及（c）對應於氣體通道102中壓力位準的經測量壓力位準。

在一些配置中，可由控制器118直接計算計量配置110的計量速率。示例地，利用非限制範例，如果將通過流通道102的氣體流速決定為20 L/min，且將離開呼吸增濕系統101的氣體的期望輸出濕度決定為44 mg/L，則，如果要假設進入系統的氣體濕度為零（也就是，如果氣體是完全乾的），0.88 g/min的流體（20 L/min * 0.044 g/L）會需要被加至氣體通道102中的氣體。然後可對應於進入呼吸增濕系統101的（假設、估計、計算或測量）氣體濕度來計算校正因子。因此，特別地，如果可快速地蒸發流體，可將計量配置110的計量速率設定成0.88 g/min，由衍生自增濕外殼115上游的氣體或存在於呼吸療法系統100之外的環境氣體的假設、估計、計算或測量的濕度來調整。

可經由，例如，位在呼吸療法系統100的外殼103上的使用者介面105或使用遠端控制模組，由呼吸增濕裝置101的使用者輸入氣體的期望輸出濕度（例如，相對濕度（RH）= 100％或絕對濕度（AH）= 44 mg/L）及/或期望輸出溫度（例如，37°C或98.6°F）。使用者介面105可包括，例如，一或更多個按鈕、旋鈕、撥號盤、鍵盤、開關、控制桿、觸控螢幕、喇叭、顯示器及/或其他輸入或輸出模組，以至於使用者可用來觀看資料及/或輸入命令，以控制呼吸療法系統100或呼吸增濕系統101的組件。

呼吸療法系統100或呼吸增濕系統101可包括確定性或開放迴路控制。參照下面第2A圖至第2E圖將更詳細地描述各種控制系統。一般而言，確定性控制可允許依需求的增濕藉由控制某些輸入的變數來達成，例如，藉由控制至加熱表面的水流。在一些配置中，至加熱表面的水流速度控制可基於氣體通道中的氣體流速。至加熱表面的水流速度控制可基於水從加熱表面的蒸發速率。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在固定溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。至加熱表面的水流速度控制可基於在或接近入口位置的氣體的絕對壓力或氣壓。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體的露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於由加熱表面提供的焓。至加熱表面的水流速度控制可基於由加熱表面提供的功率位準。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體溫度。可藉由處理溫度感測器以及濕度感測器提供的資訊衍生出在入口位置的氣體露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體露點溫度。至加熱表面的水流速度控制可基於在入口位置的氣體相對濕度位準。至加熱表面的水流速度控制可基於加熱表面的有效加熱面積。至加熱表面的水流速度控制可基於氣體通道中氣體的壓力位準。至加熱表面的水流速度控制可基於在氣體通道中流動的氣體速度。至加熱表面的水流速度控制可基於水流溫度。如參照下面第1E圖所示以及描述的，呼吸療法系統100及/或其組件（包括呼吸增濕系統101）可包括一些感測器以測量這些變數。

所示例的配置不應看作為限制性的，且考慮了用於呼吸療法系統100的許多其他配置以及其組件（包括呼吸增濕系統101）。下面描述了呼吸療法系統100的組件配置的額外細節。

第一以及第二流體導管108、112可被配置以將流體導向呼吸增濕系統101的各種組件。如第1A圖中所示例的，第一流體導管108可被配置以將流體從流體貯存器106流體地傳遞至計量配置110，且第二流體導管112可被配置以將流體從計量配置110流體地傳遞至增濕外殼115。在一些配置中，第一及/或第二流體導管108、112為隨選的。例如，如果流體貯存器106與計量配置110直接流體相通，第一流體導管108不需要存在。同樣地，如果計量配置110與增濕區域115直接流體相通，第二流體導管112不需要存在。

如第1E圖中所示例，第一及/或第二流體導管108、112可額外地包括配置以從通過流體貯存器106的流體移除污染物、雜質、或其他不想要的材料的一或更多個過濾器128。過濾器128可包括配置以做這樣工作的任何結構配置，包括可滲透或半滲透膜，該可滲透或半滲透膜位在第一及/或第二導管108、112的流體流徑中及/或配置以在微過濾、超過濾、或逆滲透中使用。一或更多個過濾器128在第一及/或第二導管108、112中的存在可幫助呼吸增濕系統101的使用者確保導入至增濕外殼115中的流體品質在可接受的標準。如果已使用一或更多個過濾器128太長時間，可替換過濾器128及/或第一及/或第二導管108、112。可經由，例如，位在第一及/或第二導管108、112中或上的化學顏色改變指示器指出過濾器128的年齡，或過濾器128可由於長期曝露於氣體及/或流體而隨時間改變顏色。過濾器218可作為增濕液體的初步分配器。

如上所述，計量配置110可用以計量從流體貯存器106至增濕外殼115的流體。計量配置110可包括，例如，可主動將流體，例如，延著第一及/或第二導管108、112從流體貯存器106轉送至增濕外殼115的流體排放泵。在某些實施例中，計量配置110可反向地執行，或作用以從增濕外殼115抽出流體。流體排放泵可包括，例如，正排量式泵，例如壓電膜片泵、蠕動泵、微型泵、或螺桿泵。

如第1B圖中所示，可將系統體現為內嵌的增濕器。在此實施例中，增濕系統101可為呼吸迴路的附加物，以用於任何流產生系統，或其可為使用環境空氣並依賴正常病人呼吸以產生氣流的單獨增濕器。

如第1C圖中所展示，在一些配置中，加熱裝置114可位在氣體通道102的外側。例如，加熱裝置114可存在於分開的隔間124中。隔間124可實體地連接至氣體通道102，但可與氣體通道102流體地隔離。隔間124可經由使用位在隔間124以及氣體通道102之間的半滲透膜126而與氣體通道102流體地隔離。在一些配置中，半滲透膜126可能不允許流體通過，但可允許蒸發的流體通過（且由此允許蒸發流體加入通過氣體通道102的氣體）。用於半滲透膜的適合材料的範例包括過氟化聚合物或具有細孔的聚合物，且包括例如於2001年5月8日申請、且標題為「呼吸迴路的呼氣限制」的共有美國專利第6,769,431號以及於2010年12月22日申請、且標題為「醫學迴路的組件」的美國專利申請案第13/517,925號中描述的管道中使用的材料，其兩者的全部內容併入於本文中以作為參考。當使用時，流體可經由至隔間124的出口116來計量、使用加熱裝置114（其可額外地位在隔間124中）來蒸發、並迫使其通過半滲透膜126以加入通過氣體通道102的下游移動氣體。舉例而言，將出口116與氣體通道102流體地隔離可降低液體水存在氣體通道102中的可能性。

應了解的是，計量配置110不一定需要包括泵，且可單純包括配置以將預定、期望的、或規定量的流體分配至增濕外殼115的裝置。例如，以及如第1D圖中所展示的，流體貯存器106可垂直地懸浮於氣體通道102及/或增濕外殼115之上。流體貯存器106可與電機械閥150相通，其可對控制器118產生的訊號做出反應而部分或完全打開或關閉，以控制流體經由第二流體導管112從流體貯存器106通過至增濕外殼115。

在一些配置中，第二流體導管112可不存在，且流體貯存器106可與機電閥150配合，以將流體直接轉送至增濕區域115（及/或至位在或接近加熱裝置114的位置）。流體流感測器(例如，但不限於，微機電系統或MEMS感測器)可用以確定流體流經機電閥150或第二流體導管112。例如，來自流體流感測器的訊號或衍生自該訊號的值可用以經由閉合迴路控制來控制機電閥150的操作。雖然在第1D圖，示出流體貯存器106垂直地在氣體通道102之上，在一些配置中，流體貯存器106可在與氣體通道102相同的高度，或低於氣體通道102。其他的力可作用於流體貯存器106上，以計量與機電閥150結合的流體。例如，可配置呼吸增濕系統101，使得使用氣體通過呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的力而從流體貯存器106推動流體。在一些配置中，氣體可直接作用在流體貯存器106中的流體上。在一些配置中，流體貯存器106可由從流體貯存器106推進流體的裝滿流體的囊袋加壓（例如，由來自流產生器120或分開氣體源的氣體裝滿）。可使用例如，彈簧或其他機械配置所產生的偏壓力來控制由囊袋施加的壓力。

在一些實施例中，加熱裝置114可被配置以將熱轉送至流體於其上 或是在其附近計量的加熱裝置114，以促成流體蒸發並挾帶至通過氣體通道102的氣流中。加熱裝置114的特定形式不受限，且可想像出許多各種加熱裝置可用於呼吸增濕系統101。在一些配置中，加熱裝置114可包括依據電能應用來電阻式加熱的加熱板或元件。電阻加熱板可由電傳導金屬材料構成，但也可從導體塑膠製成。

控制器118可包括微處理器或配置用以指示系統100、101的可控制組件的操作的一些其他結構。在一些配置中，一個控制器118可控制呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的每個可控制組件的操作，包括但不限於計量配置110、加熱裝置114及/或流產生器120。控制器118可實體地存在於呼吸療法系統100的組件中、上或附近，包括但不限於流產生器120、呼吸增濕系統101、外殼103及/或氣體通道102。在一些配置中，控制器118可實體地與呼吸療法系統100分開。例如，控制器118可位在遠端電腦、平板電腦、行動電話、智慧型手錶或另一裝置上，且控制器118可遠端地指示呼吸療法系統100的可控制組件的操作。在一些配置中，可使用多個控制器來控制呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的可控制組件。可指示多個控制器的每一個，以專門控制系統100、101的其中之一或兩者的一或更多個可控制組件。在一些配置中，系統100、101的其中之一或兩者的一或更多個可控制組件的控制可由多個控制器處理。多個控制器可被配置以彼此通訊。

為了依照上述或此說明書其他地方所描述的功能來經由控制器118控制計量配置110的計量速率（例如，藉由使用測量流量值、濕氣值及/或壓力值；見，例如，下面第2A圖至第2E圖的描述），可決定假設、估計、計算或測量的訊號以及值。在一些配置中，可如以下描述決定訊號及/或值。

可選擇預定值，以代表通過氣體通道102的氣體流速。利用非限制範例，可假設通過氣體通道102的氣體流速為40 L/min。

可經由各種方式來估計或模擬出對應於通過氣體通道102的氣體流速的氣體流速值。在一些例子中，流產生器120包括機械鼓風機121。可使用包括例如，一或更多個相關轉換器的馬達感測模組130（例如，如第1E圖中所示例）來確定鼓風機121馬達的馬達速度、馬達力矩及/或馬達電流。可將由馬達感測模組130輸出的一或更多個訊號或從其衍生出的值輸入至查找表或方程式中，任一隨之可基於，例如，實驗決定組的輸入以及輸出而回傳估計或近似的氣體流速值。

代表通過氣體通道102的氣體流速的流訊號可由位在氣體通道102中的氣體流感測器134（見第1E圖）產生。由氣體流感測器134產生的訊號可被處理並轉換成氣體流速值。

可選擇預定值以代表增濕外殼115上游的氣體的相對或絕對濕度。示例地，利用非限制範例，可將增濕外殼115上游的氣體的相對濕度假定為50％，或可將增濕外殼115上游的氣體的絕對濕度假定為15 mg/L。

如果可感測到或以其他方式估計或確定通過氣體通道102的氣體的溫度以及相對濕度，可使用，例如，克勞修斯-克拉伯隆方程式來衍生出氣體的露點溫度。如果可感測到或以其他方式估計或確定增濕外殼115上游的氣體的溫度以及壓力，可將相對濕度值轉換成絕對濕度值。

代表增濕外殼115上游的氣體或呼吸療法系統100外側的環境氣體的相對或絕對濕度的濕氣訊號可由位在增濕外殼115上游或呼吸療法系統100外側的濕度感測器136（例如，如第1E圖中所示例）產生。濕度感測器136產生的訊號可被處理並轉換成濕氣值。

各種感測器模組也可位在增濕外殼115下游的氣體通道102中。如第1E圖中所展示，感測器模組可包括，例如，流感測器138、濕度感測器140（例如，包括絕對及/或相對濕度感測器）、溫度感測器141及/或壓力感測器142。這些感測器的一或更多個可由控制器118使用，以幫助呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的組件的控制，包括氣流產生器120的操作（包括，例如，鼓風機121的馬達速度）、加熱裝置114的熱輸出、計量配置110的計量速率及/或一些其他組件的控制。

同樣地，如第1E圖中所展示，氣體濃度感測器135可位在氣體通道102中。氣體濃度感測器135可被配置以感測氣體流中一或更多個氣體的濃度。氣體濃度感測器135可包括適合用於感測例如氧氣的超音波感測器。所感測的氣體可包括，例如經由氣體濃度調整閥139從氣體貯存器137導入至氣體通道102的氧氣、氧化氮、二氧化碳及/或氦氧。氣體濃度感測器135可基於預定期望的氣體濃度（例如，由使用者經由使用者介面105輸入）來使用氣體濃度感測器135產生的氣體濃度訊號以控制氣體濃度調整閥139（例如，經由閉合迴路控制）。

在一些配置中，以及如第1E圖中所展示，流體感測器117可與增濕外殼115及/或加熱裝置114相通，以作為安全測量，而幫助避免過度加熱的氣體燙傷病人。示例地，流體感測器117可被配置以在檢測到增濕外殼115中及/或加熱裝置114中或上的流體存在之後產生訊號。控制器118可使用流體感測器117發送出的訊號來控制計量配置110的操作及/或加熱裝置114的操作。例如，可將計量配置110的計量速率及/或加熱裝置114的熱輸出設定成流體感測器117產生的訊號的函數。由於加熱裝置意欲以增濕流體的薄膜所覆蓋，如果訊號不指出增濕外殼115中或附近、或加熱裝置的模組區上的流體存在，可增加計量配置110的計量速率。同樣地，如果訊號不指出增濕外殼115中或附近、或加熱裝置的模組區上的流體存在，可將加熱裝置114的熱輸出降低或設定為零，以避免將氣體加熱至不安全的溫度。當預期流體要在增濕區域115中及/或加熱裝置114的加熱表面上時，如果確定流體不存在這樣的位置（例如，如果計量配置110企圖以正比例來計量流體），流體感測器117可因此用以幫助計量配置110及/或加熱裝置114的控制。在一些配置中，呼吸療法系統100或其組件（包括呼吸增濕系統101）可配置以依據這樣的確定產生警報或傳達訊息給使用者（例如，經由使用者介面105），以讓使用者知道應校正情況（例如，藉由再裝滿流體貯存器106）。

雖然，在一些配置中，增濕系統可包括分開的感測器以測量表面溫度以及其他的感測器以測量表面是否是濕的（例如流體感測器117，較佳在/接近加熱元件114的邊緣，其可為溫度感測器，但也為任何其他的水檢測器，例如電阻或電容感測器），在其他的配置中，可能使用控制演算法來設定表面溫度，以達到期望的蒸發（變濕）面積。演算法可基於系統測量（氣體流速、水流速度等，如下所述）以及模型（例如道耳吞蒸發定律）。流體感測器117可因此作為安全機制，以預防溢流並作為（藉由提供已知會浸透的表面處的校正點）校正/調整演算法的手段。系統可因此被配置以提供模組配置，使得單一區域、或所選區域可為濕的，且單一區域、或那些所選區域可被供電。再者，可基於系統測量而使用控制演算法來控制此模組系統。分開的感測器可用以測量表面溫度，以及其他感測器可用以測量表面是否是濕的。可在閉合回饋控制中使用流體感測器117，以控制至所選區域或多個區域的水的計量，或替代地，控制演算法可使用模型以控制至所選區域或多個區域的水的計量，使得流體感測器117可作為安全機制，以預防溢流並作為（藉由提供已知會浸透的表面處的校正點）校正/調整演算法的手段。

在一些配置中，流體感測器117可包括電容流體感測器。如果存在加熱裝置114的加熱表面，電容流體感測器可例如包括位在加熱表面的相對側上的一對導電感測電極。如果導電感測電極在電路中是導通的，且施加了電壓，電路的電容將取決於水的存在或缺乏而改變。例如，可使用標準AC測量電路來測量電路的電容。許多其他的感測系統，包括超音波或光學水平感測系統，也可用以確定流體的存在。

各種感測器模組可由控制器118所使用，以控制呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的各種組件。感測器模組可包括一或更多個感測器，其用於檢測氣體通道102中或呼吸療法系統100的其他地方中、周圍、或附近（包括氣體入口123、氣體出口127、病人介面122中或附近、接近氣體入口123、氣體出口127、病人介面122、或在增濕外殼115的上游及/或下游）的氣體的各種特徵，包括壓力、氣體流速、溫度、絕對濕度、相對濕度、焓、氣體組成、氧氣濃度、二氧化碳濃度、環境溫度及/或環境濕度。可使用一或更多個這些感測器及/或感測器模組，例如以幫助流產生器120的控制（包括由流產生器120往下游推動的氣體壓力及/或流速的控制）、加熱裝置114熱輸出的控制（包括加熱裝置溫度的控制）、及/或計量配置110的計量速率的控制（包括施加至計量配置110的功率及/或電流的控制）。

在一些配置中，可使用上述或此揭露內容中其他地方描述的一或更多個感測器或感測模組來確定、估計或計算使用呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的病人的呼吸活動。控制器118可控制呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的各種組件，使得組件基於所確定的呼吸活動或呼吸狀態來操作。示例地，利用非限制範例，當確定病人要吸氣時，加熱裝置114可被配置以只被供電或只蒸發大量的流體。當確定病人要吸氣時，計量配置110可被配置以只計量流體。當確定病人要吸氣時，流產生器120可被配置以只產生流或增加所產生的流。

此外，可控制組件使得它們以與病人的所確定即時呼吸活動或呼吸狀態同步的方式作用，而非限於操作的二元狀態。例如，在吸氣開始時，加熱裝置114可被配置以具有相對低的熱輸出，在吸氣高峰時熱輸出朝向最大值增加，然後在朝向吸氣結束時，熱輸出減少。計量配置110可計量在吸氣開始的相對小量流體，在朝向在吸氣高峰的最大值時漸漸增加計量速率，然後在朝向吸氣結束時降低速率。流產生器120可被配置為以相對較低的流速在吸氣開始時產生或推動氣體，在朝向在吸氣高峰的最大值時漸漸增加氣體流速，然後在朝向吸氣結束時降低流速。可類似地控制系統100、101的其中之一或兩者的其他組件。

在一些配置中，例如，流產生器120可包括壓縮氣體（例如，空氣、氧氣等）的來源或容器。如果使用容器，容器可包括可被調整以控制離開容器的氣流的閥。在一些配置中，流產生器120可使用這樣的壓縮氣體來源及/或另一氣體來源以代替鼓風機121。在一些配置中，流產生器120可與鼓風機121一起使用這樣的壓縮氣體來源及/或另一氣體來源。鼓風機121可包括電動鼓風機或風箱配置或適合用於產生氣流的一些其他結構。在一些配置中，流產生器120可經由氣體入口123吸進大氣。在一些配置中，流產生器120可適合用於經由氣體入口123吸進大氣並經由相同的氣體入口123或經由不同的氣體入口（未示出）接收其他氣體（例如，氧氣、氧化氮、二氧化碳等）。在一些配置中以及如第1B圖中所展示，流產生器120可不存在，且可配置呼吸療法系統100，使得只有未加壓的環境空氣被增濕並通到出口/病人介面122。

[0129] 在一些配置中以及如第1E圖中所展示，呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101可包括電磁輻射發射器151（例如，位在氣體通道102中）。發射器151可包括紫外光源（例如，UV LED）、微波發射器、或配置以滅菌氣流路徑的一些其他輻射發射器配置。用於滅菌氣體經由其而通過呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101的通道的裝置可降低經由引入不想要的病原造成病人感染的擔心。

在一些配置中以及如第1E圖中所展示，呼吸療法系統100及/或呼吸增濕系統101可包括氣體加熱區域132。氣體加熱區域132可在氣體到達增濕外殼115之前預熱通過氣體通道102的氣體。如果在增濕氣體之前預熱它們，可改善增濕的效率。例如，氣體加熱區域132可包括存在於氣體通道102內及/或外壁中、上、周圍或附近的一或更多個電阻電熱線。氣體加熱區域132可由控制器118控制並與其電相通，其可例如以類似於如此揭露內容中其他地方描述的加熱裝置114的熱輸出控制的方式來使用感測器訊號來控制氣體加熱區域132的熱輸出。控制器118可控制氣體加熱區域132的溫度及/或熱輸出，使得氣體以大約31°C至大約43°C之間的溫度到達氣體出口127、病人介面122、或病人。在一些例子中，如果氣體加熱區域132遠離氣體出口127或病人介面122，氣體加熱區域132可將氣體加熱至高於大約37°C至大約43°C之間的溫度，使得氣體以期望的溫度（由於當氣體沿著例如氣體通道102通過而造成溫度損失）到達氣體出口127、病人介面122、或病人。為了找到正確的溫度，通過呼吸療法系統100的氣體的溫度損失可在理論上或實驗上做出模型。在大約25°C至大約43°C、或大約31°C至大約43°C、或大約31°C至大約41°C、或大約31°C至大約37°C範圍中的氣體一般被視為對於病人使用是舒適的。

氣體加熱區域132可包括氣體預熱器，其可包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可為印刷電路板。印刷電路板可具有電阻元件。氣體加熱元件可為蝕箔薄膜（見例如，第4D圖以及第4E圖）。氣體加熱元件可為加熱線圈。氣體加熱元件可為PTC陶瓷。呼吸增濕系統100可具有溫度感測器。溫度感測器可位在氣體預熱器下游的氣體通道中。取代氣體預熱器下游的溫度感測器或除其之外，溫度感測器可位在氣體預熱器上游的氣體通道中。氣體加熱元件的特性可用以確定氣體的溫度。提供至氣體加熱元件的功率位準的控制可基於位在氣體預熱器下游的氣體通道中的溫度感測器所提供的資訊。可基於水從加熱表面的蒸發速率來確定期望的氣體下游溫度。可設定期望的氣體下游溫度以確保實質上可感測的熱是由氣體預熱器供應。可設定期望的氣體下游溫度以在出口位置獲得期望的氣體相對濕度位準。可將期望的氣體下游溫度設定為0°C以及在出口位置的期望氣體溫度之上大約5°C之間。可將期望的氣體下游溫度設定為在出口位置的期望露點溫度。可將期望的下游溫度設定為大約25°C至大約43°C、或大約31°C至大約43°C、或大約31°C至大約41°C、或大約31°C至大約37°C、或大約37°C。加熱表面可包括配置以將熱提供至加熱表面的加熱元件。加熱元件可包括多個電阻軌道。加熱元件可為印刷電路板。印刷電路板可具有電阻元件。氣體加熱元件可為蝕箔薄膜（見例如，第4D圖以及第4E圖）。

第2A圖至第2E圖為示例了本揭露內容各種控制特徵的功能方塊圖。在一些配置中，在本文中描述的控制特徵達成了增濕系統的確定性或開放迴路控制。也是說，可計算水的所需流速以達成某個濕度並分配那個水量至加熱器上。加熱器可蒸發分配在其上的水，以獲得期望的露點溫度。確定性控制可排除測量輸出濕度或一些其他間接變數的需要（其存在於許多傳統的增濕系統中），然後將此經由閉合迴路控制器回饋，以達成特定的露點溫度。在一些配置中，本文中描述的控制特徵讓增濕系統在正確的時間只蒸發正確量的水或其他增濕液體，以準確地產生正確的濕度。可結合或以其他方式修飾本文中描述的控制特徵，以將其包括於本文中描述的任何呼吸增濕系統中。在一些配置中，藉由控制一起至加熱器表面的水流而達成的濕度確定性控制可達成以相對低溫加熱器來加熱加熱器表面。

對於確定性控制，可從下面的方程式來計算將要分配至表面上以產生期望露點溫度的水流速度。

參照表1可了解在下面方程式中使用的符號，其也提供了每個變數的相關單位。此外，附帶有下標符號的符號指出了在位置的組件。下標符號、、以及分別意指環境、入口、表面（加熱板）以及出口；下標符號、以及分別意指水、水蒸氣以及乾空氣。因此，例如，指出了在入口的空氣的大量流速。應注意的是，方程式1-6是在穩定狀態下寫出（或，相當於在所有變數立即反應的假設下）。 表1：命名法

對於確定性控制，要分配至表面上以產生期望露點的水流速度可從下述方程式來計算：

其中是特定濕度。水從表面的蒸發速率是由下述方程式做出模型：

其中是表面積，是要被決定用於任何特定表面的常數，且是憑經驗決定的氣體速度函數。蒸發所需的功率，，用於加熱水的功率，，是由以下描述給定： 空氣所需的功率，，水蒸氣所需的功率，，是由以下描述給定：

方程式1–3代表系統的確定性或開放迴路控制的一般概念：達成某個露點溫度的水的所需量。在所給定的代表中，提供、、以及的測量，可完全確定在輸出的露點溫度，。

可能可以做出取代或重新配置，以至於使用不同的輸入或輸出（例如，在出口的絕對或相對濕度、或在入口或不同位置的體積流動等）。可能避免測量一些輸入變數。如果可做出適當的假設（例如，已知的高度以計算）或如果所引進的誤差是可接受的（例如，如果，其作用小），可完全不測量以及。由於或是主要因素，不測量或而繼續進行可能是不可能的。可能的是，並非直接進行一些測量。例如，不需要直接測量，而以及（在入口的RH）的感測器測量可被用以計算。其他的變數也可說是相同的情況。

方程式1-6假設壓力在系統各處中是固定的，雖然可能修改方程式以避免此假設。雖然在整個系統中壓力可顯著地改變（例如，橫跨套管的壓降），在蒸發表面以及感測器鄰近處的壓力通常非常接近固定，使得在一些配置中這樣的校正是不需要的。

方程式4可用以計算蒸發表面的面積以及溫度需求，並用以對系統做出控制反應的模型。其基於道耳吞蒸發定律，且不像先前的方程式，其一半是憑經驗的。因此，可使用不完全相等的其他方程式。特別地，方程式4可用以對於給定的計算，或反之亦然，兩者用於系統的設計以及控制，或用以計算對於的獨立檢驗。一般而言，方程式4暗示著，進入氣體的溫度不顯著地影響蒸發速率。然而，有兩個機制會被進入氣體的溫度影響，這在一些情況中是重要的。第一，進入的溫度改變相對濕度，。如果接近，這可能是顯著的。第二，更重要的機制是熱的交換。如果，水蒸氣必定會加熱空氣，且如果水蒸氣中沒有足夠的可感測熱以將氣體溫度增加至之上，其中一些必定會冷凝以釋放出潛熱。當考慮淨蒸發速率時，這可能為主要的障礙；雖然表面可輕易地驅動蒸發，冷空氣快速地冷凝蒸氣。這可藉由增加表面溫度來避免。此問題進一步由蒸發的性質惡化。當邊界層存在於表面附近時，水不能立即地蒸發成完整氣體，所以水必定蒸發於此，且然後橫跨氣體擴散（在層流中）或混合（在擾流中）。邊界層中的蒸氣可在表面溫度達到飽和，其抑制進一步的蒸發，所以主要限制因素的其中之一不是表面的蒸發速率，而是蒸氣擴散或從邊界層平流傳送的速率。因此蒸氣以及空氣之間的熱交換發生在邊界，且蒸氣必須比較熱以預防冷凝（由於大量的潛熱不易得到）。這些作用干擾了系統蒸發水的物理能力以及蒸發模型的有效性。

方程式5以及6用以計算功率需求，並用以對系統做出控制反應的模型。這些方程式做出100％效率的假設，其不可能完全是真的，但測試已指出本文中所揭露的系統是非常有效率的。在非100％效率的系統中，將必須犧牲準確度以及單純性而做出適當的校正。方程式5以及6可用以計算對於功率輸入的獨立檢驗（例如，以限制焓）。它們也可用於控制例如開放迴路控制或作為校正回饋。

雖然已可直接使用這些方程式而可具有可接受的結果，實施強健且穩定的系統可能需要進一步的考慮，因為方程式1-6只在穩定狀態下是準確的。例如，考慮水流速度：有限體積的水必須存在於蒸發表面上，因此，水的蒸發速率不立刻等於水的流速，因為這個隱藏的「緩衝變數」會造成暫時的差異。

考慮到作為指導範例的有限水薄膜厚度，如果在表面上的水的質量是，其中是水的厚度（假定為固定），則對於第一大約值（假設加熱板只供應用於蒸發的功率）：

藉由考慮到達表面的水相較於蒸發的水的差異來獲得方程式9，且同樣地，藉由考慮傳送到表面的功率減去蒸發所消耗的功率來獲得方程式10。因此，將表面溫度以及蒸發面積以隨時間改變且非線性的方式連結，且只直接依賴方程式1-3原理的過度單純化控制器將只在上述系統穩定且當上述系統穩定時產生期望的濕度。即使當個別考慮時它們只是第一級系統，當結合時它們可能振盪或不穩定，這強調了不穩定性的重要可能。

假定關於水，= 1000 kg m^‑3 以及= 2.26 MJ kg^‑1 ，如果假設（基於藉由測試原型系統獲得的合理圖表）在點= 30 cm^‑2 以及= 70 °C操作，= 1 μL min^‑1 cm^‑2 kPa^‑1 ，= 10 μm，= 0.9 mL min^‑1 ，= 15 °C，= 75 ％，= 1，= 0.025，= 400 J kg^‑1 K^‑1 以及= 34 W，則可能將線性化成，從其可將系統表示為： 系統的亞可比(Jacobian)行列式則為：

或，在操作點：

的特徵值為-18.3以及0.0006，指出系統是不穩定的。對於此不穩定性的原因是，系統以固定功率驅動–任何失配將導致水的過量或不足，分別完全充滿或乾燥表面。藉由引入在功率項目上成比例的回饋，表面溫度的表現變成：

則：

特徵多項式則為，導至特徵值：

從其可示出對於（穩定度），。所以至少在此操作點，甚至小量的回饋將穩定系統。

由於難以直接測量面積，值得檢驗這是否是可觀察的狀態。由於系統是非線性的，這難以評估，但對於的方程式可重新表示為：

然後重新配置以獲得：

這非正式地指出，在其他測量全都是已知的情況下，面積是可觀察的狀態，而非在某限制下企圖感測面積，方程式可以時間求積分以連續地計算。當然，設計當表面浸透時具有感測能力的系統仍可能是期望的，但這樣的模型讓我們可以順暢地控制面積，而非試探硬限制。

許多因素限制了控制反應時間。第一基本限制是暫態期間蒸發表面的動力學。這對於焓的考慮以及當實施每次呼吸（breath-by-breath）濕度控制時多半是重要的。

如果表面溫度維持固定，可改變蒸發面積以控制濕度。其可（藉由唧吸水）主動地增加但只（藉由蒸發）被動地減少，限制了對於蒸發「貯存器」的水時所花的時間的向下反應。例如，如果空氣流速從20 L min^‑1 降至10 L min^‑1 ，對於標稱條件（37°C露點溫度等），初始的蒸發速率將為0.7 mL min^‑1 。如果面積一開始是20 cm² ，並降至10 cm² （以維持露點溫度），且水薄膜是10 μm厚，必須蒸發0.1 mL的額外的水以縮小面積。即使關閉泵，將花費最少8.6 s（0.1 mL以0.7 mL min^‑1 速度）以縮到最小，因為當面積縮小時，蒸發速率也下降，且如果泵在那時打開，將進一步減慢反應。

如果蒸發面積維持固定，表面溫度必須改變，且限制再次是被動冷卻。具有10 μm薄膜的40 cm² 盤容納0.4 g的水；假設，類似於先前的情境，加熱板在此時關閉，並忽略當表面冷卻時蒸發速率將降低，以10 L min^‑1 蒸發所需的潛在功率可為大約13 W，且需要33.5 J來降低水溫20°C，對應於2.6 s。

即使具有微通道，10 μm可為難以達成的水厚度；對於芯吸紙或織物，較合理的圖會在0.1 mm或更多的範圍中，導致成比例較長的反應時間。

在一些配置中，設計每次呼吸類型的增濕器需要水薄膜；否則表面溫度與反應時間必須互相取捨（較高的表面溫度以產生小的蒸發面積）。在極端的情況中，這樣的取捨導致非常熱的表面（＞100°C），其使水沸騰，並引起病人安全以及材料相容性的問題。

影響反應時間的另一個因素是加熱板的熱質量以及電阻。加熱板的熱質量以與水一樣的方式作出貢獻，需要時間以藉由蒸發來被動冷卻。增加的熱電阻意指較高的加熱器元件溫度，其（藉由需要較大的溫度改變）加劇了熱質量的作用。

方程式1-3假設所有的水蒸發來計算水流速度。在一些配置中，控制系統的目標是確保其全都蒸發，以改善暫態反應，並控制系統的其他方面。在一些配置中，這可能需要與獨立輸出一樣多的獨立輸入，否則系統將為不可控制的。在大部分只期望控制在出口處濕度的基本情境中，在其情況中，一個相關的控制輸入(例如水流速度)將足夠。然而，如果也期望控制在出口的溫度，需要另一個控制輸入(例如，這可為傳送至加熱板的功率)。然而，如果期望將加熱板溫度維持在某些界限內，這將需要另一個控制輸入。額外的輸入可為增加次要的加熱器，以預熱進來的空氣。

在一些配置中，預熱空氣的概念可能是重要的。雖然系統的目標是確定在出口的濕度，能夠確定溫度也是期望的，以預防冷凝。如上面所解釋，傳送至加熱板的功率將讓我們達到此目的，但使用來自蒸發表面的熱有兩個問題（蒸發水以及加熱空氣）。預熱空氣分開了這兩個問題，並導致幾個優勢，包括：

較簡單的控制：由於獨立地加入了潛熱以及可感測的熱，可幾乎獨立地控制它們。結合的控制系統將是較複雜且較不強健的。

改善的蒸發：如上述參照蒸發方程式所解釋，比起蒸發成冷氣體（即，），將水蒸發成溫氣體（即，是較容易做到並做出模型的。

較低的表面溫度：接續改善的蒸發之後，溫氣體允許較低的表面溫度，且可獨立控制表面溫度/面積。

功率：隨著空氣被預熱，將降低加熱板的負擔，由於溫度較低，其產生需要較少溫度以驅動加熱的衝擊效應（knock-on effect）以及較好的效率。

焓/安全性：系統中大量的焓被供應為水蒸氣中的潛熱，熱被分開地加入，較容易確保焓被維持在限制內，同時仍能夠確保在出口的氣體是不飽和的（以預防冷凝）。在沒有預熱的系統中，限制焓的唯一方式是限制總功率，對於此是否降低可感測的熱而非潛熱（且因此導致冷凝）沒有任何直接的控制。

以類似的方式，系統也可包括預熱水流。這可藉由加熱水源、加熱進水線、或在加熱板上具有特殊區域（例如，在到達蒸發區域之前在水預熱器上的吸水芯、或初始區域具有較高的功率密度）來完成。

在一些配置中，預熱氣體使潛熱以及可感測的熱可被分開提供至系統。可感測的熱可由預熱器提供，而潛熱可由水蒸氣提供。結果是，可將加熱板維持在較低的溫度，其具有優勢，例如病人的安全。更特別地，較低的溫度加強了安全性，因為降低了所傳送的焓的超量，例如，在37°C的表面將不在高於37°C的露點溫度下產生蒸氣，且因此將絕對不會以燙傷的方式對病人造成傷害。

分開潛在以及可感測的熱的一個附屬結果是其變得想要維持蒸發表面的加熱部分浸透，如果曝露出了加熱表面的未加熱部分，其將促成加熱空氣，其再次使控制工作更複雜。為了那個原因，可能期望包括藉由物理手段（溫降、縮短導體、電容）、或先前存在的模型來感測當水已到達表面末端的方法。這作為用以預防系統避免淹水的安全機制也是有用的。

第2A圖示例了呼吸增濕系統101的整體控制拓撲學，其以過度簡單的形式示例了基本控制原理，其中已知量的空氣加上已知量的水導致已知的濕度。藉由控制水以及溫度，可能有效地控制水從加熱表面蒸發成氣體的蒸發率。在一些配置中，不需要測量蒸發流速，因為其僅為其他輸入變數的函數。例如，可能基於期望的蒸發速率來設定水的流速。在一些配置中，可能基於表面溫度以及作為檢驗的功率來計算實際發生的蒸發。在所示例的控制拓撲學中，將水輸入至液體流調節器中，並路由至加熱板控制器。在入口接收空氣及/或氣體，用於在路由至加熱板控制器之前調節並測試。加熱板控制器從進來的水以及空氣及/或氣體的已知（例如，直接或間接經由感測器所確定）參數來計算露點溫度T_d,o 。

在第2A圖中表示的入口調節以及測試可包括在氣體供給位置或附近的入口子系統，其包括配置用以測量氣體通道的入口氣體環境濕度、入口氣流、入口氣體溫度以及壓力位準的一或更多個入口感測器。也可在氣體供給位置或附近提供入口氣體加熱器，以當氣體進入並通過氣體通道時將它們預熱至期望的（預定）溫度，使得氣體在期望的溫度下到達增濕位置。藉由分開地預熱氣體，傳送至增濕區域中加熱元件的能量可用以蒸發增濕流體，由此分開（藉由從氣體預熱器供給可感測的熱）加熱氣體通道中的氣體以及（藉由從加熱元件提供潛熱）增濕氣體的功能。有利地，這樣的功能分開使加熱元件可在對應於較低溫度位準的較低功率位準下操作，其導致呼吸增濕系統較安全且較有效率的操作。此外，可快速地改變加熱氣體的溫度，使得比起加熱整個流體貯存器、或超過所需的大量體積的系統，系統對於改變變得更具反應性。

第2A圖中代表的液體流控制器可包括增濕流體流控制子系統，其監控並控制被計量至增濕區域且更特別地至加熱元件的流體的速率。流體流感測器測量增濕流體的流動，並提供測量至流體流控制器。控制器比較測量流體流速與期望的流體流速（其可為預定、估計、或確定性衍生出的），並相應地將功率位準調整成計量配置。在一些實施例中，在被傳送到用於蒸發的加熱元件之前，將增濕流體預熱以降低加熱元件用以蒸發增濕流體所需的潛熱量。可使用預熱增濕流體的各種模式，包括在到達蒸發區域之前加熱流體貯存器、加熱流體進料管線、或在加熱元件上具有特殊流體預熱區。依照某些實施例，將檢驗閥設置在計量配置之前的流體進料管線內，以預防增濕流體的回流。在一些實施例中，將安全閥設置在計量配置之前的流體進料管線內，以釋放管線中由於泵故障與其他可能原因造成的壓力。

第2A圖代表的加熱板控制器可包括監控以及控制加熱元件溫度的加熱表面子系統。加熱表面包括其上增濕流體被分佈並由加熱表面提供的熱能所蒸發的區域。在加熱表面的至少一部分上提供了芯吸元件。芯吸元件被配置用以接收以及分佈一層增濕流體，該層在傳送熱以蒸發流體的加熱表面的一或更多個部分上具有厚度。芯吸元件可包括紙、織物、微纖維、或微結構(包括微流體通道)。只舉一些例子，加熱表面可包括加熱板、電阻加熱板、或具有電阻軌道的電路板。在一些實施例中，加熱表面是以熱塑材料包覆製模的電路板。在一些實施例中，可使用多個加熱表面或區域。可將每個加熱表面維持在相同或不同的溫度位準。加熱表面溫度感測器與加熱表面熱接觸，並與加熱表面溫度控制器相接。表面加熱器也與表面溫度控制器相接，取決於加熱表面的配置，表面加熱器被配置以控制加熱表面或多個加熱表面或區域的溫度。

第2B圖至第2D圖示例了各種控制子系統的配置，其與第2E圖的整體控制器的配置一起操作，以確定性控制本文中所描述的增濕系統。

第2B圖是依照本揭露內容一個實施例的入口以及預熱控制子系統的功能方塊圖。不需要預熱器，但其可被包括在一些配置中。入口感測器可由如上所解釋的等效測量或適當的假設及/或計算來取代。在一些配置中，也可使用功率方程式以開放迴路方式控制。在一些配置中，環境濕度可在增濕之前的任何地方被感測，雖然在預熱器之前是較佳的。如果放在預熱器之後，其可與入口感測器合併。

第2B圖的入口以及預熱控制子系統可測量進入系統中的空氣及/或氣體，該系統使用入口感測器（例如，參照上述第1E圖描述的那些感測器）來確定環境濕度、進來的氣體流速Q_i 、 以及進來的氣體壓力P 。 如上所述，然後可使用預熱器加熱氣體，雖然這在所有的實施例中是不必要的。預熱器下游的入口溫度感測器測量加熱氣體的溫度T_i ，並提供測量給預熱控制器。預熱控制器可比較T_i 與由下面第2E圖的整體控制器確定的經計算溫度T_i,set , ，並將訊號發送至預熱器以相應地調整溫度。

第2C圖是依照本揭露內容一個實施例的水流控制子系統的功能方塊圖。在一些配置中，如果使用特徵被充分定義且穩定的泵，可忽略流感測器以及回饋（液體流控制器）。如本文中其他地方所描述，子系統也可包括水預熱器。也可在泵之前使用檢驗閥，以預防水的回流。如果泵容易故障，也可在泵之前使用安全閥。系統也可包括被動水表以及流感測器，例如壓力輸給，例如重力輸給，以及比例閥而非泵。

在第2C圖的配置中，水從水源進入到水泵。水泵可將水唧吸至系統中。水泵可為上述的任何泵。水流感測器位在泵的下游，並測量水的流速Q_w ，其被輸出至液體流控制器。液體流控制器提供回饋迴路，由此基於Q_w 以及計算的水流速度Q_w,set 的比較來調整水泵。計算的水流速度Q_w,set 是由以下第2E圖的整體系統控制器來確定。

第2D圖是依照本揭露內容一個實施例的加熱表面控制子系統的功能方塊圖。雖然只示出了一個表面，可使用多個表面。可有多個表面加熱區以及多個溫度感測器。在一些配置中，有兩個加熱區以及溫度感測器。也可包括出口溫度感測器以幫助控制。可藉由使用表面加熱器的電阻或其他特徵來取代或補充表面溫度感測器。例如，在目前的實施中，銅軌徑的電阻指出了平均加熱器溫度。在一些配置中，較佳的可能是，表面溫度感測器給出了盡可能接近的真實表面溫度的測量，其將有益於上述的蒸發模型。

在第2D圖所示例的配置中，在表面上給出水流以及氣流(例如，第2B圖以及第2C圖的子系統的輸出)的路徑。表面可為如遍及此說明書所描述的加熱源。表面包括一或更多個表面溫度感測器，其將表面溫度T_s 的測量提供給表面溫度控制器。表面溫度控制器提供了回饋以及控制機制，由此來調整與表面熱相通的表面加熱器。表面溫度控制器可比較T_s 與計算的表面溫度T_s,set 。由下面第2E圖的整體系統控制器來確定計算的表面溫度T_s,set 。

第2E圖是依照本揭露內容一個實施例的整體控制器的功能方塊圖。第2E圖示出了整體控制器的範例，其將第2B圖至第2D圖的上述三個控制器綁在一起。如第2E圖中所示，在一些配置中，如圖式指出，控制單純地是基於輸入的開放迴路設定點，在出口露點溫度上沒有閉合迴路回饋。輸入變數分成兩組，以表示一組，、、以及對於控制器是基本的，而在較簡單的控制器中可忽略另一組。在最基本的控制器中，可根據基本系統方程式來設定三個輸出變數，換言之，可由方程式1-3確定，可將設定成期望輸出至期望氣體入口溫度，且可由方程式4確定。在一些配置中，不使用或只當系統檢驗時使用、以及任何其他額外的變數。

第3A圖是依照本揭露內容一個實施例的範例整合增濕系統300的示意性立體圖。第3B圖是示出增濕系統300的氣流的示意性垂直截面圖。第3C圖是示出增濕系統300的水流的示意性垂直截面圖。第3D圖是增濕系統300的示意性水平截面圖。在一些配置中，增濕系統300可為使用環境空氣並依賴正常病人呼吸以產生氣流的單獨增濕器。在一些配置中，增濕系統300可為呼吸電路的附加物，用於任何流產生系統，例如用於通風器。第3E圖至第3F圖示出了安裝以在整合系統中與流產生系統一起使用的增濕系統300。

如第3A圖中所示，增濕系統300包括外殼303、氣體入口331、氣體出口333。氣體入口331被配置用以接收進入增濕系統300的氣體。在一些配置中，氣體入口331適合與氣體入口管、流產生系統、或其他氣體源連接。氣體出口333被配置用以將增濕氣體運送出增濕系統300並送至病人。在一些配置中，氣體出口333適合連接至氣體出口管，例如，連接至病人介面的呼吸管（例如，套管）。增濕系統300也包括配置以使從水流控制器接收的水進入增濕系統300中的一或更多個水入口308。在一些實施例中，增濕系統300包括水的入口以及出口。在一些實施例中，增濕系統300只包括入口，而輸入於系統中的所有水被蒸發以增濕氣體。增濕系統300也包括用於提供功率給系統並用於與其各種組件相接的電連接器351。增濕系統也可用以提供功率至加熱的呼吸管以及內建感測器，使得設計作為需要功率或連接的下游系統組件的導管。

第3B圖是示出第3A圖的增濕外殼的氣流的示意性垂直截面圖。如第3B圖中所示，外殼303定義了氣體流徑338。在此配置中，氣體在氣體入口331進入增濕系統300，並由內壁337向下引導。在內壁337底部的開口338使氣體通往內壁337的另一側，在內壁337的另一側，氣體被向上引導並在氣體出口333離開增濕系統300。外殼303可包括內部擋板305。沿著流徑335，氣體由從加熱元件314蒸發的蒸發水所增濕。可經由第3A圖中的氣體入口331部分地看到加熱元件314，且在第3C圖以及第3D圖中可看到加熱元件314的截面圖。加熱元件314的範例配置被描述為參照下面第4A圖至第4C圖的加熱元件400。

第3C圖是示出第3A圖的增濕外殼的水流的示意性垂直截面圖。在所示例的配置中，在入口308進入的水經由通道318分佈，以接觸加熱元件314。在所示例的配置中，通道318部分地位在內壁337內。

第3D圖是第3A圖的增濕外殼的示意性水平截面圖。如第3D圖中所示，加熱元件314以第一方向劃分外殼303，且內壁337以正交於第一方向的第二方向劃分外殼303。因此，加熱元件314被浸沒在流徑中。在一些配置中，這是較佳的，因為其有效地加倍了表面積，大量增加功率效率，使表面溫度讀數更準確，並使外殼303維持相對冷卻（且因此更安全）。在第3D圖的實施例中，在空氣流徑中包括了擋板305。

第3E圖至第3F圖示出了安裝以與流產生系統390實施例一起使用的增濕系統300。流產生系統390可包括用於連接至外部氣體源的氣體入口391以及可適合連接至增濕系統300的氣體入口331的氣體出口393。在所示例的配置中，流產生系統390包括多個輸入控制395。在一些配置中，流產生系統390可為可得自紐西蘭奧克蘭的Fisher & Paykel Healthcare的Airvo。

第4A圖是依照本揭露內容一個實施例的加熱元件400的示意性立體圖。第4B圖是加熱元件400的示意性俯視圖。第4C圖是加熱元件400的部分示意性俯視圖。在一些配置中，印刷電路板加熱元件400可用以作為參照第3A圖至第3F圖的上述增濕系統300的加熱裝置314、或作為本文中描述的其他加熱裝置（例如，第1A圖至第1E圖的加熱裝置114）。

加熱元件400可包括用於提供熱的印刷電路板401。印刷電路板401可具有多個電阻軌道411。電阻軌道411可為銅。加熱元件400的外表面可包括芯吸表面。芯吸表面可由印刷電路板401上的包覆製模來提供。包覆製模可具有微通道於其中（下面更詳細地描述了微通道）。包覆製模可為熱塑性材料。加熱元件400可具有模組區。例如，在所示例的實施例中，電阻軌道411被劃分成三個模組區403、405A、405B。在一些配置中，模組區405A以及405B串聯連接。在一些配置中，如將參照第4C圖所描述，加熱元件400可具有配置以預熱水的第一區以及配置以蒸發水的第二區。單一區域可為濕的，且那個單一區域可被供電。這在控制器中提供了彈性。或者，整個加熱器表面可被供電，且可將整個加熱器表面維持為濕的，而非操作所隔離的區域。

如第4B圖中所示，加熱元件400可包括可用以供電給呼吸增濕系統的額外組件的電接觸457（用於功率轉移或傳達）。例如，電接觸457可提供功率給加熱的呼吸管（HBT）。作為另一範例，電接觸457可用以供電或與額外的感測器相連（例如，溫度感測器、壓力感測器、或如本文中所描述的其他感測器）。

微通道可提供芯吸表面。芯吸表面可與氣體的預熱協同地作用，以使加熱表面被維持在相對低的溫度。這是因為較低的溫度需要較大的表面積以產生必要的蒸氣通量，且較大的面積需要更有效率的機制來散佈液體，以得到更多用於蒸發的加熱表面。

在一些配置中，微通道可為形成在表面上的小刻度（例如，微刻度）的溝。表面可為平坦或彎曲的。在一些配置中，微通道可為高度具條理的。在一些配置中，微通道被配置在圖案中（見，例如，第5A圖，示出了柵狀結構圖案的一個範例，以及第5B圖，示出輻射狀圖案的一個範例；這些範例為非限制性，且其他圖案是可能的）。在一些配置中，微通道的目的是將液體散佈遍及表面，由此增加其給定體積的表面積。在一些配置中，沿著它們的長度，微通道具有實質上一致的截面輪廓。例如，微通道可具有圓形或半圓形、橢圓形或半橢圓形、矩形、三角形（V形）、或梯形的截面。在一些配置中，微通道可包括圓的邊緣及/或角。在一些配置中，微通道可具有隨著微通道長度改變的各種截面輪廓。例如，微通道可隨著其長度變得更深及/或更寬。微通道可為「開放的」微通道，其包括開放至環境的至少一側。例如，微通道可為形成於表面中的V形溝，且在微通道中或上的液體可至少在V形的開放側處開放至環境。這樣的微通道可幫助液體的蒸發，因為微通道的開放側提供了蒸發液體可去的地方。例如，開放微通道的開放側可開放於氣體通道中。在微通道上或中的液體可蒸發，且所蒸發的液體可被挾帶於流經氣體通路的氣體中。在一些配置中，微通道可具有範圍在1-1000 μm之間的深度（其也可視為高度）。在一些配置中，微通道的深度在20-200 μm之間。在一些配置中，微通道的寬度可在1-1000 μm之間。在一些配置中，微通道的寬度是在20-200 μm之間。在一些配置中，微通道側壁的斜度範圍可為0-45度。如本文中所使用的，側壁的斜度是在壁以及垂直線之間（換言之，在壁以及垂直延伸於形成微通道的表面的軸之間）。也就是，0度的壁斜度代表完全垂直的壁。例如，如果微通道的側壁包括0度的壁斜度，微通道可實質上為正方形，且正方形的頂部可為開放的。作為另一個範例，如果微溝的側壁包括45度的壁斜度，如果傾斜的側壁直接相交，微通道可實質上為V形，或如果側壁與微通道的水平平坦底部表面相交，微通道實質上為梯形，且微通道的頂部可為開放的。在一些配置中，微通道側壁斜度的範圍可為5-20度。微通道可藉由芯吸（毛細管作用）或在一些情況中，藉由液體經由通道的重力流動來散佈液體。在一些配置中，微通道可由在表面上延伸的突出物定義，其中微通道是由突出物之間的空間形成。

在一些配置中，加熱元件400包括用於測量加熱元件400表面溫度的一或更多個感測器。一或更多個感測器可為熱阻器421。在一些配置中，可至少部分藉由確定加熱元件400的電阻位準或其他特徵來計算加熱表面溫度。加熱元件的電阻位準可用以指出加熱表面的平均溫度。相較於提供至加熱元件其他區域的功率密度，加熱元件可被配置以在加熱元件的特定區域提供較高的功率密度。加熱元件的特定較高密度區域可位在供水至加熱表面的出口。加熱元件的特定較高密度區域可位在加熱表面上的水預熱區。呼吸增濕系統可包括在氣體通道出口位置的溫度感測器，其可作為安全檢驗。

電阻軌道411及/或感測器，例如，熱阻器421可為電連接至位在印刷電路板401的接觸區域451上的電接觸452。可定位接觸區域451以與增濕系統300的電連接器351配對。

在一些配置中，加熱元件400被配置用以提供一些「預熱」給水。在一些配置中，這可簡單地藉由增加在導入水的區域處的軌道（且因此增加了功率）密度來完成。此區將具有在小面積內加熱水所需的額外量的增加的功率密度。例如，如第4C圖中所示，如果在位置408將水導入至加熱元件400，且加熱元件的表面被配置用以在箭頭方向橫跨加熱元件400來芯吸水，加熱元件400可包括在位置418處以及周圍位置的較大密度的電阻軌徑（換言之，在導入水的位置408附近）以及在位置428周圍位置的較低密度的電阻軌徑411（換言之，遠離位置418）。

潛在以及可感測加熱所需的功率為大約以及（其中是蒸發作用的潛熱，是水的特定熱容量，是水流速度，是表面溫度，以及是水溫）。可感測熱和潛熱的比例則是。因為水流速度抵消，這足夠固定讓我們設計出功率密度高於板子其餘部分某固定比例的區域，並達成期望的效果。這不是總是精確的，因為可改變顯著的量，但是，在一些配置中不需要過度精確。

水的預熱比起預熱空氣而言一般是系統較不重要的方面，因為其是所需總熱的較小組成（相較於空氣大約是其一半），且對於蒸發具有較少的影響，以及對於出去的氣體條件有很少的影響。儘管如此，在一些配置中，加熱水消耗了系統中上至9％的功率，所以它不是不重要的。沒有預熱的話，這具有的影響是，當水變熱時，將有溫度梯度橫跨表面，其降低了那些區域中的蒸發速率，並使蒸發模型更複雜。

提供預熱給水的另一選項是在供水線中包括與水流熱接觸的加熱器（即，在泵/流感測器以及至表面的聯結器之間），這可為PTC（正溫度係數）元件、或加熱線圈、或任何其他加熱器，其將水加熱至與加熱元件400表面相同的溫度。

雖然上面參照加熱水描述了加熱元件400，也可使用類似的加熱元件400來加熱氣體，例如，作為氣體預熱器。

第4D圖示例了依照本揭露內容一個實施例、兩個替代性實施例加熱元件400A、400B的頂部示意圖。加熱元件400A、400B可包括蝕箔薄膜401A、401B。蝕箔薄膜401A、401B可包括多個電阻軌徑411A、411B。加熱元件400A、400B每個也可包括電連接451A、451B。

第4E圖示例了在滾動配置中的加熱元件400A的實施例。

在一些配置中，增濕系統包括各種組件，例如，分佈及/或芯吸系統，以將增濕流體運送至加熱元件。在一些配置中，較佳橫跨整個表面地將水運送至加熱元件表面，換言之，將其浸透。重要的是要了解，分佈/芯吸系統需要能夠維持流速。在一些配置中，如果那個分佈器不能足夠快速地芯吸水以維持加熱元件浸透，讓水分佈於表面各處是不夠的。在一些配置中，較佳維持上至5 mL min^‑1 的液體流速。

分佈及/或芯吸系統可包括兩個部分：芯吸表面，其將水分佈橫跨表面，以及聯結器，其在一或更多個點將供水連接至表面。聯結器也可做出一些水的分佈（例如，藉由在區域或線上聯結水，而非在一個點）。可用於聯結器以及芯吸的技術包括，但不限於：織物/紙（例如，Kimberly-Clark Hydroknit）；微通道；親水塗層（例如，Lotus Leaf Coatings HydroPhil）；毛細管/接觸芯（客製設計）及/或多孔性聚合物（例如，Porex纖維）。

對於聯結器的需求主要取決於表面的性質。如果表面是等向性的（在所有方向中芯吸相同），則聯結器只需要在單一點將水聯結至表面。如果表面是非等向性的（取決於方向），將需要一些額外的特徵來負責這個，即，將需要在某區域上引導水，以確保芯吸是平均的。其也取決於表面的親油性，親水性表面立即地吸收水，所以聯結器只需要使水與表面不嚴密的接觸，但親油性表面必須「迫使」水靠著表面的聯結器，以預防其僅「滾」開，或在與表面的介面提供對增濕流體具有較大親和力的中間機制。

例如，芯吸表面的織物可非常接近等向的且實質上親水的，以至於點源是足夠的。提出將液體運送以與表面接觸的管子可足以產生流動（上至特定表面大小以及取決於定向）。在一些配置中，以及在一些基板上(例如聚矽氧)，芯吸表面包括只可在通道方向芯吸且親水性不佳的微通道。當使用在一個方向中芯吸及/或並非非常親水的表面時，具有分佈器是有益的，分佈器可將水維持在適當位置直到其被微通道吸走，且也可沿著另一（例如，垂直）方向引導水。

在一些配置中，在其他可能的配置中，芯吸表面可為微通道表面，其可包括在一個方向的平行通道；連接至大量主通道的一小組分佈通道；及/或從單一點輻射狀分佈的通道。芯吸表面也可為吸收織物或紙、超親水性塗層表面、或薄的多孔性介質。

在一些配置中，聯結器可為結合至表面的芯吸介質的長度，其可包括多孔性或纖維狀聚合物；織物/紙、及/或親水性部分。聯結器也可為與芯吸表面(其藉由毛細管作用來吸水)形成銳角的第二表面，其可包括以低角度靠著表面的平坦滑板(例如玻璃滑板)，或替代性地包括靠者表面且在接觸點形成低接觸角的圓棒。芯吸表面也可包括與表面接觸的腔室，其可包括具有供有水的腔室的平面，供有水的腔室直接面對且壓靠著沿著表面邊緣連接的C形管表面。在一些配置中，任何這些聯結器方法可為線源（如果表面是等向的，則線源是有用的，例如微通道，在其例子中，它垂直於表面的主要芯吸方向；例如橫跨通道放置的薄片段的多孔性聚合物）；點源（如果表面是等向的或包含內建的水分佈，則點源是有用的）；輻向源；或多個線/點/輻向源（如果有兩個分開的芯吸表面（例如，加熱板的側面）或表面的芯吸速度不足以從單一來源浸透表面，多個線/點/輻向源可為有用的）。

現在將藉由範例且非限制的方式來描述芯吸表面及/或聯結器的特定範例。

第5A圖是示例了依照本揭露內容一個實施例的柵狀結構微通道水分佈圖案500A的示意圖。分佈圖案500A包括水輸入區域501A、第一微通道502A以及第二微通道503A。第一微通道502A可作為將水分佈至第二微通道503A的分佈通道。第二微通道503A將水分佈橫跨表面。柵狀結構微通道水分佈圖案500A可應用至加熱元件400的表面。柵狀結構微通道水分佈圖案500A是如本文中描述的芯吸元件的一個範例。在一些配置中，第一微通道502A以第一方向移動水，且第二微通道503A以正交於第一方向的第二方向移動水。然而，可將柵狀結構微通道水分佈圖案500A修飾成包括相對於第二微通道503A以其他位置定向的第一微通道502A。在一些配置中，柵狀結構微通道水分佈圖案500A只包括第一微通道502A或只包括第二微通道503A。一般而言，柵狀結構微通道水分佈圖案500A是其中微通道分佈水的系統：水被供應至幾個分佈通道，水被分散至橫跨大量表面來芯吸的許多通道上。

第5B圖示例了依照本揭露內容一個實施例的輻射狀微通道水分佈圖案500B。第5B圖是取自示出輻射狀微通道芯吸螢光染料的視訊的靜止影像。將螢光染料滴在中心點501b上，並由通道向外芯吸。輻射狀微通道水分佈圖案500B包括從導入水的中心點501b輻射狀散開的微通道。在一些配置中，為維持通道密度相同，當微通道從中心點501b輻射出來時，它們可分開。輻射狀微通道水分佈圖案500B也可包括在周圍延伸的微通道。

第6A圖是依照本揭露內容一個實施例包括玻璃滑板聯結器631的呼吸增濕系統600的示意性立體軸向截面圖。第6B圖是第6A圖的呼吸增濕系統600的示意性立體截面側視圖。第6C圖是第6A圖的呼吸增濕系統600的示意性側視圖。第6D圖是第6A圖的呼吸增濕系統600的示意性立體組合軸視圖。玻璃滑板聯結器631可被視為接觸角/毛細管線分佈器。

在所示例的實施例中，呼吸增濕系統600包括具有氣流通道605在其之間延伸的氣體入口601以及氣體出口603。當氣體從入口601移動至出口603時，它們在氣流通道605中被增濕。呼吸增濕系統600也包括適合將水從水源供給至系統中的微泵621。水經由水管入口621從微泵621被運送至氣流通道605中。呼吸增濕系統更包括玻璃滑板聯結器631，其相對於加熱元件614的表面633以銳角625被維持著（見第6C圖）。表面633包括在箭頭方向延伸並垂直於玻璃滑板聯結器631的微通道。供水管623被放置在玻璃滑板聯結器631以及表面633的相交處。因為玻璃滑板聯結器631以及表面633之間的銳角625（見第6C圖），水沿著相交處被芯吸，然後由微通道橫跨表面633被芯吸。特別地，呼吸增濕系統600只在一側曝露出加熱器元件614；然而，在一些配置中，可修飾設計以在兩側曝露加熱器元件614。呼吸增濕系統600也可包括在氣流徑605中的蜂巢氣體擴散器645。

第7圖是依照本揭露內容一個實施例的分佈管聯結器700的示意性立體圖，分佈管聯結器700包覆在加熱元件714的邊緣上。此圖示出了管子701以作為聯結器或分佈器。管子701夾在加熱元件714上，然後水被唧吸至管子701中。當管子701充滿時，水被吸取橫跨加熱元件714。特別地，管聯結器700可將水分佈至加熱元件714的頂部表面714A以及底部表面714B上。

第8圖是依照本揭露內容一個實施例的多孔性介質聯結器800的示意圖。聯結器800被示為沿著加熱元件814表面延伸的細條。聯結器可為例如一片織物。水被加至織物上，以沿著微通道分佈水。在一些配置中，聯結器800可為薄的多孔性介質，例如多孔性或燒結聚合物。

第9A圖是依照本揭露內容一個實施例的輻射狀聯結器900的示意性立體圖。第9B圖是第9A圖的輻射狀聯結器900的示意性立體截面圖。輻射狀聯結器900可被視為腔室/面聯結器。一般而言，聯結器900對著加熱元件表面推動水。在一些配置中，聯結器900被配置以與具足夠親水性或吸收的表面一起運作。在一些配置中，聯結器900被改造，以至於當有多個出口時，出口被平衡，例如，水不單純地偏愛一個路徑並完全流向那個方向。

聯結器900在入口901接收水的供給，並在加熱元件中心輻射狀地將它供應至兩側。如第9B圖中所示，水從入口901經由一連串的通道903往下流至加熱元件（未示出）。聯結器900可包括多個出口905。在一些配置中，聯結器900也經由中央通道907運送水，中央通道907經由加熱元件中的孔洞延伸至另一側的類似系統。在第9B圖中，加上了箭頭以示例水流。

第10A圖是依照本揭露內容一個實施例的夾心結構聯結器1000的示意性立體圖。第10B圖是第10A圖的夾心結構聯結器1000的示意性立體截面圖。聯結器1000包括具有一或更多個凸出部分1003的本體1001。水出口1005可位在凸出部分1003的一個或每個面向內的表面。如第10B圖中所示，聯結器1000包括水入口1011以及將水運送至水出口1005的內部通道。已在第10B圖加上箭頭以示出水流。加熱元件（如第10C圖以及第10D圖中所示）可位在凸出部分1003之間，並從出口1005接收水。

第10C圖是依照本揭露內容一個實施例的第10A圖的夾心結構聯結器1000附接至增濕外殼303的示意性截面圖。第10D圖是依照本揭露內容一個實施例的第10A圖的夾心結構聯結器1000的示意性截面圖，其附接至包括印刷電路板加熱元件400的增濕外殼303。外殼303可為類似於參照第3A圖至第3D圖描述的增濕系統300的外殼303，且加熱元件400可為類似於參照第4A圖至第4C圖描述的加熱元件400。

如本文中描述的增濕系統實施例已被測試，且在可達到的露點溫度以及控制準確度方面產生令人滿意的結果。例如，對於上至大約45 L min^‑1 且在海平面的氣流，可達成露點溫度T_d = 37°C，且在60 L min^‑1 的氣流下，露點溫度降至大約T_d = 35°C。這與使用特定PCB設計可達到的最大功率一致。

第11A圖以及第11B圖示出了依照本揭露內容一個實施例的呼吸增濕系統的準確度性能。如上述在橫跨一範圍的流量以及露點、在開放迴路控制模式下操作系統，在出口獨立地測量露點溫度，且藉由反轉方程式3計算的系統來預測露點溫度：

第11A圖是測試呼吸增濕的露點溫度準確度的標繪圖，並示出了依照預測露點溫度標繪的經測量露點溫度。由於低功率，在標繪圖上看不到加熱板被浸透的兩個點，但其可被忽略，因為此條件是可檢測到的。大部分的點在經測量露點溫度的±2°C內。第11B圖是橫跨所測試呼吸增濕系統的氣體流速的露點溫度誤差的標繪圖。

第12A圖是依照本揭露內容一個實施例的增濕系統1200的替代性實施例的示意性立體圖。第12B圖是第12A圖的增濕系統1200的示意性截面圖。如第12B圖中所示，增濕系統1200包括頂層以及底層。第12C圖是示出第12A圖的增濕系統1200頂層的示意性截面圖。第12D圖是示出第12A圖的增濕系統的底層1200的示意性截面圖。

增濕系統1200包括氣體入口1201以及氣體出口1202。增濕系統可包括配置以將氣體從氣體入口1201移動至氣體出口1202的鼓風機1231。入口1201以及出口1202可由通道連接。流感測裝置1251以及氣體感測裝置1281可位在通道內。增濕系統1200包括功率/通訊連接器1203。

增濕系統1200可包括加熱器表面腔室1211，其被配置以容納如本文中其他地方描述的加熱元件。加熱表面腔室也包括配水部分1261，其可配置有聯結器以將水供應至加熱元件。配水部分1261可與液體流模組1241、水入口1242、檢驗閥1243以及微泵1244流體相通。增濕系統1200也可包括可經由埠1272存取的電子裝置腔室1271。

第13圖是依照本揭露內容一個實施例的內嵌式增濕系統的示意圖。第13圖的內嵌式增濕系統包括預熱器以及在入口以及出口之間的氣體通道中的加熱器（由加熱表面代表的加熱器）。加熱器控制器連接至預熱器以及加熱器。預熱器在氣體到達加熱器之前加熱氣體。加熱器也連接至將水配施至加熱器表面上的水控制器。可根據本文中描述的原理來確定性控制由水控制器施加的水量以及由加熱器控制器施加的熱量，以蒸發水並增濕氣體。系統的出口可連接至經加熱的呼吸管（HBT），即吸氣管或運送管。可由增濕系統整合地提供、或分開地或由外部提供用於HBT的必要功率以及感測系統。將增濕系統包括作為運送管一部分的優勢是簡單性、成本降低以及藉由確保其在需要時被替換的品質控制。

前述描述詳述了本文中所揭露的系統、裝置以及方法的某些實施例。然而，將領略的是，無論在正文中前述顯露地多詳細，可以許多方式實施系統、裝置以及方法。也如上述所提及，應注意的是，當描述本發明的某些特徵或方面時，特定用語的使用不應被拿來暗示該用語在本文中被重新定義為限制性、以包括那個用語相關的技術的任何特定特徵或方面的特徵。「大約」或在本文中使用的類似用語應被了解為意指在特定項目的可接受容忍度內，例如，參照°C，大約可意指在可接受容忍度內，例如，在±3°C內。

將由本技領域技術人員所領略的是，可做出各種修飾以及改變，而不悖離所描述技術的範圍。這樣的修飾以及改變意欲落在實施例的範圍內。也將由本技領域技術人員所領略的是，包括在一個實施例中的部件可與其他實施例交換；來自所繪示實施例的一或更多個部件可與其他繪示實施例一起以任何組被包括。例如，本文中所描述及/或在圖式中所繪示的任何各種組件可從其他實施例結合、交換或排除。

100‧‧‧呼吸療法系統
101、600‧‧‧呼吸增濕系統
102‧‧‧氣體通道
105‧‧‧使用者介面
106‧‧‧流體貯存器
108、112‧‧‧流體導管
110‧‧‧計量配置
114‧‧‧加熱裝置
115‧‧‧增濕外殼
116、308、901‧‧‧入口
117‧‧‧流體感測器
118‧‧‧控制器
120‧‧‧流產生器
121‧‧‧鼓風機
122‧‧‧病人介面
123、331、391、601、1201‧‧‧氣體入口
124‧‧‧隔間
126‧‧‧半滲透膜
127、333、393、603、1202‧‧‧氣體出口
128‧‧‧過濾器
130‧‧‧馬達感測模組
132‧‧‧氣體加熱區域
134‧‧‧氣體流感測器
135‧‧‧氣體濃度感測器
136、140‧‧‧濕度感測器
137‧‧‧氣體貯存器
138‧‧‧流感測器
139‧‧‧氣體濃度調整閥
141‧‧‧溫度感測器
142‧‧‧壓力感測器
150‧‧‧電機械閥
151‧‧‧電磁輻射發射器
300、1200‧‧‧增濕系統
303‧‧‧外殼
305‧‧‧內部擋板
308、1011、1242‧‧‧水入口
314、400、400A、400B、614、714‧‧‧加熱元件
318、903‧‧‧通道
335‧‧‧流徑
337‧‧‧內壁
338‧‧‧氣體流徑
351‧‧‧電連接器
390‧‧‧流產生系統
395‧‧‧輸入控制
401‧‧‧印刷電路板
401A、401B‧‧‧蝕箔薄膜
403、405A、405B‧‧‧模組區
411‧‧‧電阻軌道、電阻軌徑
411A、411B‧‧‧電阻軌徑
421‧‧‧熱阻器
408、418、428‧‧‧位置
451‧‧‧接觸區域
451A、451B‧‧‧電連接
452、457‧‧‧電接觸
500A‧‧‧分佈圖
501A‧‧‧水輸入區域
502A、503A‧‧‧微通道
500B‧‧‧輻射狀微通道水分佈圖案
605‧‧‧氣流通道
621‧‧‧微泵、水管入口
623‧‧‧供水管
625‧‧‧銳角
631‧‧‧玻璃滑板聯結器
633‧‧‧表面
645‧‧‧蜂巢氣體擴散器
700‧‧‧分佈管聯結器
701‧‧‧管子
714A‧‧‧頂部表面
714B‧‧‧底部表面
900、1000‧‧‧聯結器
905‧‧‧出口
907‧‧‧中央通道
1001‧‧‧本體
1003‧‧‧凸出部分
1005‧‧‧水出口
1203‧‧‧功率/通訊連接器
1211‧‧‧加熱器表面腔室
1231‧‧‧鼓風機
1241‧‧‧液體流模組
1243‧‧‧檢驗閥
1244‧‧‧微泵
1251‧‧‧流感測裝置
1261‧‧‧配水部分
1271‧‧‧電子裝置腔室
1272‧‧‧埠
1281‧‧‧氣體感測裝置
P‧‧‧氣體壓力
Q_i ‧‧‧氣體流速
Q_w ‧‧‧水的流速
Q_w,set ‧‧‧計算的水流速度
‧‧‧環境濕度
T_d,o ‧‧‧露點溫度
T_i,set ‧‧‧經計算溫度
T_s ‧‧‧表面溫度
T_s,set ‧‧‧計算的表面溫度

附參照所附圖式，只利用示例性範例，現在將描述本揭露內容的各種實施例。在圖式中，類似的元件具有類似的元件符號。 第1A圖至第1E圖是呼吸療法系統各種實施例的示意圖。 第2A圖是依照本揭露內容一個實施例的整體控制系統的功能方塊圖。 第2B圖是依照本揭露內容一個實施例的入口以及預熱控制子系統的功能方塊圖。 第2C圖是依照本揭露內容一個實施例的水流控制子系統的功能方塊圖。 第2D圖是依照本揭露內容一個實施例的加熱表面控制子系統的功能方塊圖。 第2E圖是依照本揭露內容一個實施例的整體控制器的功能方塊圖。 第3A圖是依照本揭露內容一個實施例的範例整合增濕系統的示意性立體圖。 第3B圖是示出第3A圖的增濕系統氣流的示意性垂直截面圖。 第3C圖是示出第3A圖的增濕系統水流的示意性垂直截面圖。 第3D圖是第3A圖的增濕系統的示意性水平截面圖。 第3E圖至第3F圖示出了安裝以與流產生系統一起使用的增濕系統300。 第4A圖是依照本揭露內容一個實施例的印刷電路板加熱元件的示意性立體圖。 第4B圖是依照本揭露內容一個實施例的印刷電路板加熱元件的示意性俯視圖。 第4C圖是依照本揭露內容一個實施例的印刷電路板加熱元件的部分示意性俯視圖。 第4D圖示例了依照本揭露內容一個實施例的蝕箔加熱元件的兩個實施例的頂部示意圖。 第4E圖示例了在滾動配置中蝕箔加熱元件的實施例。 第5A圖是示例了依照本揭露內容一個實施例的柵狀結構微通道水分佈圖案的示意圖。 第5B圖是示例了依照本揭露內容一個實施例的輻射狀微通道水分佈圖案的示意圖。 第6A圖是依照本揭露內容一個實施例的包括聯結器範例的部分呼吸增濕系統的示意性立體軸向截面圖。 第6B圖是包括範例聯結器的第6A圖的呼吸增濕系統的示意性立體截面側視圖。 第6C圖是包括範例聯結器的第6A圖的增濕系統的示意性側視圖。 第6D圖是第6A圖的增濕系統的示意性立體組合軸視圖。 第7圖是依照本揭露內容一個實施例的包覆在加熱表面邊緣的分佈管聯結器的示意性立體圖。 第8圖是依照本揭露內容一個實施例的多孔性介質聯結器的示意圖。 第9A圖是依照本揭露內容一個實施例的輻射狀聯結器的示意性立體圖。 第9B圖是第9A圖的輻射狀聯結器的示意性立體截面圖。 第10A圖是依照本揭露內容一個實施例的夾心結構聯結器的示意性立體圖。 第10B圖是第10A圖的夾心結構聯結器的示意性立體截面圖。 第10C圖是依照本揭露內容一個實施例的附接至增濕外殼的第10A圖夾心結構聯結器的示意性截面圖。 第10D圖是依照本揭露內容一個實施例、附接至增濕外殼的第10A圖夾心結構聯結器的示意性截面圖，增濕外殼包括印刷電路板加熱元件。 第11A圖是依照本揭露內容一個實施例的呼吸增濕系統的露點溫度準確度的標繪圖。 第11B圖是依照本揭露內容一個實施例、橫跨呼吸增濕系統空氣流速的露點溫度誤差的標繪圖。 第12A圖是依照本揭露內容一個實施例的增濕系統的替代性實施例的示意性立體圖。 第12B圖是第12A圖的增濕系統的示意性截面圖。 第12C圖是示出第12A圖的增濕系統頂層的示意性截面圖。 第12D圖是示出第12A圖的增濕系統底層的示意性截面圖。 第13圖是依照本揭露內容一個實施例的內嵌式增濕系統的示意圖。

100‧‧‧呼吸療法系統

101‧‧‧呼吸增濕系統

102‧‧‧氣體通道

105‧‧‧使用者介面

106‧‧‧流體貯存器

108、112‧‧‧流體導管

110‧‧‧計量配置

114‧‧‧加熱裝置

115‧‧‧增濕外殼

116‧‧‧入口

118‧‧‧控制器

120‧‧‧流產生器

121‧‧‧鼓風機

122‧‧‧病人介面

123‧‧‧氣體入口

127‧‧‧氣體出口

Claims (107)

1. 一種用於在提供給一病人的一氣道之前提供增濕給通過一氣體通路的氣體的呼吸增濕系統，該呼吸增濕系統包括： 一液體流控制器，用於提供一經控制液體流； 一加熱系統，包括被配置以位在一氣體通路中並提供增濕給通過該通路的氣體的一加熱表面，其中該加熱系統接收該經控制液體流，該加熱系統被配置以將該加熱表面維持在大約30°C以及大約99.9°C之間的一預定溫度；以及 一或更多個硬體處理器，其藉由指示該液體流控制器以調整在該加熱系統接收的該經控制液體流來提供通過該氣體通路的氣體的一濕度位準的確定性控制。
2. 如申請專利範圍第1項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器包括一計量系統。
3. 如申請專利範圍第1項至第2項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器包括一泵。
4. 如申請專利範圍第3項所述的呼吸增濕系統，其中該泵包括一正排量式泵。
5. 如申請專利範圍第4項所述的呼吸增濕系統，其中該正排量式泵包括一壓電膜片泵或蠕動泵。
6. 如申請專利範圍第1項至第2項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器包括一重力輸給以及一控制閥。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器包括一止回閥。
8. 如申請專利範圍第1項至第7項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器被配置以使用一芯吸或毛細管作用。
9. 如申請專利範圍第1項至第8項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一液體貯存器.
10. 如申請專利範圍第9項所述的呼吸增濕系統，更包括一流限制裝置，該流限制裝置位在該液體貯存器以及該液體流控制器之間，並配置以預防重力驅動的流動影響一運送液體流。
11. 如申請專利範圍第1項至第10項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器是在一開放迴路配置中的一泵。
12. 如申請專利範圍第1項至第10項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一流感測器。
13. 如申請專利範圍第12項所述的呼吸增濕系統，其中該流感測器是一熱式質量計、滴注計數器、或一差壓流感測器。
14. 如申請專利範圍第12項或第13項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器是在一閉合迴路配置中與該流感測器串聯的一泵或流致動器。
15. 如申請專利範圍第1項至第14項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該流控制器提供具有大約±15％的一期望液體流速的一準確度的一經控制液體流。
16. 該如申請專利範圍第1項至第15項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個硬體處理器基於以下其中之一或更多來提供該濕度位準的確定性控制： 該氣體的一流速； 水從該加熱表面的一蒸發速率； 該加熱表面的一溫度，其中該加熱器表面的該溫度被維持在一固定溫度； 該加熱表面的一溫度，其中該加熱器表面的該溫度被控制； 在該入口的氣體的一絕對壓力或氣壓； 基於在該入口的該氣體的該露點溫度的一濕度位準； 基於該加熱表面提供的焓的一濕度位準； 該氣體與該加熱系統交互作用之前的一溫度； 基於該氣體與該加熱系統交互作用之前的該相對濕度的一濕度位準； 該氣體的一壓力； 氣體速度的一函數；及/或 該經控制液體流中該液體的一溫度。
17. 如申請專利範圍第1項至第16項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括以下其中之一或更多個：一水溫感測器、在該氣體通路的一出口的一氣體流速感測器以及在該氣體通路的一入口的一氣體流速感測器。
18. 如申請專利範圍第1項至第17項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括由一模型確定的一液體流速。
19. 如申請專利範圍第1項至第18項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括由一模型確定的一氣體流速。
20. 如申請專利範圍第1項至第19項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一氣體預熱器。
21. 如申請專利範圍第1項至第20項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括以下其中之一或更多個： 一環境壓力感測器； 一壓力感測器，其位在或接近該加熱器表面； 一加熱表面溫度感測器； 位在一增濕區域上游的一環境露點溫度感測器或環境濕度感測器； 一環境露點溫度感測器，其位在一氣體預熱器上游； 一環境露點溫度感測器，其位在一氣體預熱器下游；及/或 一環境露點溫度感測器，其位在該氣體預熱器下游並與在一氣體通路入口的一溫度感測器結合。
22. 如申請專利範圍第1項至第21項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括形成該加熱系統的一部分的至少一個溫度感測器。
23. 如申請專利範圍第22項所述的呼吸增濕系統，其中該至少一個溫度感測器被用來確定被一液體浸透的該加熱器的一比例。
24. 如申請專利範圍第20項至第23項任一項所述的呼吸增濕系統，其中在一氣體通路入口的該氣體的一溫度經由至該預熱器的一功率控制而以一開放迴路方式被控制。
25. 如申請專利範圍第1項至第24項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一液體預熱器。
26. 如申請專利範圍第1項至第25項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱表面包括一芯吸表面。
27. 一種用於將加熱以及增濕的呼吸氣體提供給一病人的高效率呼吸增濕系統，該系統包括： 一呼吸氣體通路，其具有一入口以及一出口，其中氣體在操作期間從該入口流至該出口； 一預熱器，其配置以加熱一氣流； 一加熱表面，其與該預熱器分開，並位在該預熱器下游，該加熱表面包括一芯吸特徵，該芯吸特徵被配置以芯吸橫跨該加熱表面的一面的一液體的，該加熱表面更配置以在芯吸期間及/或芯吸之後加熱該液體。
28. 如申請專利範圍第27項所述的呼吸增濕系統，更包括一氣流產生器。
29. 如申請專利範圍第27項至第28項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該預熱器包括一氣體加熱元件。
30. 如申請專利範圍第29項所述的呼吸增濕系統，其中該氣體加熱元件是包括多個電阻元件的一PCB、一蝕箔薄膜、一加熱線圈或一PTC元件的其中之一。
31. 如申請專利範圍第27項至第30項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括位在該預熱器下游的一溫度感測器。
32. 如申請專利範圍第31項所述的呼吸增濕系統，其中根據從該下游溫度感測器獲得的一測量來控制提供至該氣體加熱元件的一功率。
33. 如申請專利範圍第27項至第32項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括位在該預熱器上游的一溫度感測器。
34. 如申請專利範圍第33項所述的呼吸增濕系統，其中根據從該上游溫度感測器獲得的一氣體流速以及一測量來控制提供至該氣體加熱元件的一功率。
35. 如申請專利範圍第29項至第34項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該氣體加熱元件的一特徵用以作為一溫度感測器。
36. 如申請專利範圍第27項至第35項任一項所述的呼吸增濕系統，其中根據該加熱表面的一蒸發速率設定一期望的下游溫度。
37. 如申請專利範圍第27項至第36項任一項所述的呼吸增濕系統，其中設定該期望的下游溫度以確保實質上所有的可感測熱是由該預熱器供應至該氣流。
38. 如申請專利範圍第27項至第37項任一項所述的呼吸增濕系統，其中將該期望的下游溫度設定在0°C以及一輸出露點溫度之上大約5°C之間。
39. 如申請專利範圍第27項至第38項任一項所述的呼吸增濕系統，其中設定該期望的下游溫度以獲得一預定輸出相對濕度。
40. 如申請專利範圍第27項至第39項任一項所述的呼吸增濕系統，其中設定該期望的下游溫度以獲得一預定輸出絕對濕度。
41. 如申請專利範圍第27項至第40項任一項所述的呼吸增濕系統，其中將該期望的下游溫度設定成大約25°C至43°C、大約31°C至43°C、大約31°C至41°C、大約31°C至37°C、或大約37°C。
42. 如申請專利範圍第27項至第41項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括用於產生一液體流的一液體流產生器。
43. 如申請專利範圍第27項至第42項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括用於預熱該液體流的一裝置。
44. 如申請專利範圍第43項所述的呼吸增濕系統，其中藉由在導入該水的一位置增加多個加熱軌道，以將用於預熱該液體流的該裝置併入於該加熱器表面結構中。
45. 如申請專利範圍第44項所述的呼吸增濕系統，其中用於預熱該液體流的該裝置在一供水線中。
46. 如申請專利範圍第27項至第45項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該芯吸特徵是一吸收織物或紙、微通道、一親水性塗層表面、毛細管或接觸芯、或薄多孔性介質的其中之一或更多個。
47. 如申請專利範圍第27項至第46項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該芯吸特徵包括配置以分佈一液體的一聯結器。
48. 如申請專利範圍第27項至第47項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱表面被維持在大約30°C以及大約99.9°C之間、大約35°C以及大約90°C之間、大約40°C以及大約80°C之間之間、大約45°C以及大約70°C之間、大約45°C以及60°C之間、大約50°C以及大約60°C之間、或大約50°C的一溫度。
49. 如申請專利範圍第27項至第48項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該增濕系統被配置在用於運送氣體至一病人的一吸氣管內或作為該吸氣管的一部分。
50. 如申請專利範圍第27項至第49項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一過濾器。
51. 如申請專利範圍第50項所述的呼吸增濕系統，其中該過濾器在一液體運送線中。
52. 如申請專利範圍第50項至第51項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該過濾器位在一泵的下游。
53. 如申請專利範圍第50項至第52項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該過濾器位在至該加熱表面的一入口。
54. 如申請專利範圍第50項至第53項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該過濾器是一生物過濾器。
55. 如申請專利範圍第27項至第54項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括用於滅菌的一UV源。
56. 一種用於提供加熱以及增濕的呼吸氣體給一病人的呼吸增濕系統，該系統包括： 一液體流控制器，其提供一經控制液體流； 一加熱系統，其包括配置以接收該經控制液體流並提供增濕給通過該增濕系統的氣體的一加熱表面； 一或更多個溫度感測器，其測量該加熱表面的一表面溫度； 一或更多個硬體處理器，其藉由指示該液體流控制器以調整在該加熱系統接收的該經控制液體流以及指示該加熱系統以調整該加熱表面的該表面溫度，以提供通過該呼吸系統的氣體的一濕度位準的確定性控制，其中調整該加熱表面的該表面溫度提供了控制以產生一已知蒸發面積；以及 一或更多個液體感測器，其配置以檢測該加熱表面是否在至少一個區域中是濕的。
57. 如申請專利範圍第56項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個液體感測器包括至少兩個液體感測器，其配置以在該加熱表面的二或更多個區域檢測該加熱表面是否是濕的。
58. 如申請專利範圍第56項至第57項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個液體感測器位在該加熱表面處、該加熱表面上、該加熱表面旁邊、或該加熱表面近處。
59. 如申請專利範圍第56項至第58項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器包括一計量系統。
60. 如申請專利範圍第56項至第59項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器是在一開放迴路配置中的一泵
61. 如申請專利範圍第56項至第59項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器是在一閉合迴路配置中與一流感測器串聯的一泵或流致動器。
62. 如申請專利範圍第56項至第61項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括形成該加熱系統的一部分的至少一個溫度感測器。
63. 如申請專利範圍第62項所述的呼吸增濕系統，其中該至少一個溫度感測器被用以確定該加熱器被一液體浸透的一比例。
64. 如申請專利範圍第56項至第63項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個液體感測器用以預防過度的液體流至該加熱表面上。
65. 如申請專利範圍第56項至第64項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個液體感測器由該一或更多個硬體處理器使用以調整通過該呼吸系統的氣體的該濕度位準的該確定性控制。
66. 如申請專利範圍第56項至第65項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個液體感測器由該一或更多個硬體處理器使用以調整該加熱表面的該蒸發面積。
67. 如申請專利範圍第56項至第66項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個液體感測器是溫度感測器。
68. 如申請專利範圍第56項至第67項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該一或更多個液體感測器是電阻或電容感測器。
69. 一種用於一呼吸增濕系統的加熱板，其包括一印刷電路板（PCB）或以包括多個微通道的一表面包覆製模的一蝕箔。
70. 如申請專利範圍第69項所述的加熱板，其中該表面具有只在一單一方向延伸的多個微通道。
71. 如申請專利範圍第68項至第69項任一項所述的加熱板，其中該多個微通道包括一第一組的分佈通道，該第一組的分佈通道連接至一第二組的主通道。
72. 如申請專利範圍第71項所述的加熱板，其中該分佈通道的數目少於該主通道的數目。
73. 如申請專利範圍第68項至第72項任一項所述的加熱板，其中該多個微通道從一單一點輻射狀地分佈。
74. 如申請專利範圍第1項至第68項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱系統包括如申請專利範圍第68項至第73項任一項所述的加熱板。
75. 一種用於在提供至一病人的一氣道之前提供增濕給通過一氣體通路的氣體的呼吸增濕系統，該呼吸增濕系統包括： 一液體流控制器，其提供一經控制液體流； 一加熱系統，其包括配置以接收該經控制液體流並提供增濕給通過該增濕系統的氣體的一加熱表面，其中該加熱表面被配置以芯吸橫跨該加熱表面的一表面的一液體；以及 一氣體預熱器，其配置在該加熱系統上游的該氣體通路中。
76. 如申請專利範圍第75項所述的呼吸增濕系統，更包括一聯結器，其配置以從該液體控制接收該經控制液體流並將該液體分佈至該加熱表面上。
77. 如申請專利範圍第75項或第76項所述的呼吸增濕系統，其中該呼吸增濕系統被配置以內嵌在用於運送氣體至一病人的一吸氣管中。
78. 如申請專利範圍第77項所述的呼吸增濕系統，其中該呼吸增濕系統被配置至少部分位在該吸氣管內。
79. 如申請專利範圍第75項至第78項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一過濾器。
80. 如申請專利範圍第75項至第79項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括用於滅菌的一UV源。
81. 如申請專利範圍第75項至第80項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器包括一計量系統。
82. 如申請專利範圍第75項至第81項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器包括一泵。
83. 如申請專利範圍第75項至第82項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一安全閥，以預防如果該泵故障時液體流出。
84. 如申請專利範圍第75項至第83項任一項所述的呼吸增濕系統，更包括一貯水器。
85. 如申請專利範圍第84項所述的呼吸增濕系統，更包括一流限制裝置，其位在該貯水器以及該液體流控制器之間，並配置以預防重力驅動的流動影響一運送的液體流。
86. 如申請專利範圍第75項至第85項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器是在一開放迴路配置中的一泵。
87. 如申請專利範圍第75項至第85項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該液體流控制器是在一閉合迴路配置中與一流感測器串聯的一泵或流致動器。
88. 如申請專利範圍第87項所述的呼吸增濕系統，其中該泵是一壓電微泵，且該流感測器是一熱式質量計。
89. 如申請專利範圍第75項至第88項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱系統包括一加熱板，該加熱板包括一印刷電路板（PCB）或以包括多個微通道的一表面包覆製模的蝕箔。
90. 如申請專利範圍第76項至第89項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該聯結器是一纖維狀、多孔性、或燒結聚合物。
91. 如申請專利範圍第75項至第90項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱表面浸沒於該氣流中。
92. 如申請專利範圍第75項至第91項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱表面包括模組區。
93. 一種呼吸增濕系統，包括： 一液體流控制器，其提供一經控制液體流； 一加熱系統，其包括配置位在一氣體通路中並提供增濕給通過該通路的氣體的一加熱表面，其中該加熱系統接收該經控制液體流，該加熱系統被配置以將該加熱表面維持在大約30°C以及99.9C°之間的一預定溫度；以及 其中該系統的大約80％-99.9％的一功率輸出被轉換成水中的熱。
94. 如申請專利範圍第93項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱表面被配置以維持在大約35°C以及大約90°C之間、大約50°C以及大約60°C之間或大約50°C的一溫度。
95. 如申請專利範圍第93項至第94項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該系統的大約95％-99.99％的該功率輸出被轉換成該水中的熱。
96. 如申請專利範圍第93項至第94項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該系統的大約98％的該功率輸出被轉換成該水中的熱。
97. 如申請專利範圍第93項至第96項任一項所述的呼吸增濕系統，其中該呼吸增濕系統包括如申請專利範圍第1項至第68項或第75項至第92項任一項所述的呼吸增濕系統。
98. 一種用於在提供至一病人的一氣道之前提供增濕給通過一氣體通路的氣體的呼吸增濕系統，該呼吸增濕系統包括： 一裝置，其用於加熱一氣流並位在一增濕區域的上游； 一液體流產生器；以及 一加熱系統，其包括配置位在一氣體通路中並提供增濕給通過該通路的氣體的一加熱表面，其中該加熱系統被配置以將一加熱表面維持在大約30°C以及99.9°C之間的一預定溫度。
99. 如申請專利範圍第98項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱系統被配置以將該加熱表面維持在大約35°C以及90°C之間的一預定溫度。
100. 如申請專利範圍第98項所述的呼吸增濕系統，其中該加熱系統被配置以將該加熱表面維持在大約40°C以及大約80°C之間、或大約45°C以及大約70°C之間、或大約45°C以及大約60°C之間、或大約50°C以及大約60°C之間、或大約50°C的一預定溫度。
101. 如申請專利範圍第98項至第100項所述的呼吸增濕系統，其中該裝置是一預熱器。
102. 如申請專利範圍第101項所述的呼吸增濕系統，其中該預熱器包括一氣體加熱元件。
103. 如申請專利範圍第102項所述的呼吸增濕系統，其中該氣體加熱元件是包括多個電阻元件的一PCB、一蝕箔薄膜、一加熱線圈、或一PTC元件的其中之一。
104. 一種用以將具有一預定出口露點溫度的氣體確定性運送至一呼吸增濕系統的一出口的方法，該呼吸增濕系統包括： 一氣體可流經的氣體通道，該氣體通道在一入口位置以及一出口位置之間延伸，且在該入口以及出口位置之間包括一增濕位置， 一流體貯存器，其配置以容納一流體， 一加熱表面，其在該增濕位置與該氣體通道流體相通，該加熱表面具有一芯吸元件， 一計量配置，其與該流體貯存器以及與該芯吸元件流體相通，該計量配置被配置以計量從該流體貯存器至該芯吸元件的該流體， 該芯吸元件，其配置以將所計量的流體分佈至至少一部分的該加熱表面， 該加熱表面，其配置以提供一潛熱能以蒸發所分佈的流體， 該方法包括以一控制器確定性控制該計量配置，以該預定出口露點溫度將該氣體運送至該出口位置。
105. 如申請專利範圍第104項所述的方法，更包括從一入口露點溫度感測器由該控制器接收一氣體供給的一入口露點溫度測量，該氣體供給在該呼吸增濕系統的該入口被提供，並基於該氣體供給的該接收入口露點溫度測量來控制該計量配置。
106. 如申請專利範圍第104項至第105項任一項所述的方法，更包括從一入口氣體流感測器由該控制器接收該氣體供給的一入口氣體流速測量，並基於該氣體供給的該接收氣體流速測量來控制該計量配置。
107. 如申請專利範圍第104項至第106項任一項所述的方法，更包括從設置在該入口以及增濕位置之間的該氣體通道內的一壓力感測器由該控制器接收一氣體通道壓力位準測量，並基於該接收氣體通道壓力位準測量來控制該計量配置。