專利名稱：呼吸補(bǔ)助設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加濕系統(tǒng)的使用，該加濕系統(tǒng)被特別用于為接受機(jī)械呼吸換氣或呼吸支持的病人提供呼吸補(bǔ)助，但是并不僅限于這種功用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有了數(shù)種向需要呼吸補(bǔ)助的病人提供加濕氣體的方法。這些現(xiàn)有技術(shù)中的加濕器通常包括一個(gè)壓縮空氣(或其它混合氣體)源、一個(gè)容納一個(gè)水源和一個(gè)用于使水汽化的加熱裝置的加濕容器、和一個(gè)用于將加濕氣體輸送給病人或使用者的導(dǎo)管。
例如美國(guó)專利No.4,038,980描述了一個(gè)“急驟蒸發(fā)”加濕器，其中水滴落在一個(gè)下部熱塊加熱器上，從而產(chǎn)生用于呼吸的濕氣。該專利提到“可以采用一種裝置，使之對(duì)相對(duì)濕度的傳感裝置產(chǎn)生響應(yīng)，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水的供應(yīng)速率”，然而他們推薦對(duì)水的流動(dòng)速率進(jìn)行手動(dòng)控制。這樣，該專利包括一個(gè)濕度傳感器和對(duì)水流速率的控制，而不是對(duì)電加熱量進(jìn)行控制。
美國(guó)專利No.5,092,326也描述了一個(gè)濕度傳感器在加濕器中的應(yīng)用。該發(fā)明描述了一個(gè)高頻換氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了一個(gè)加熱的加濕器和一個(gè)濕度傳感器，其中這些組件都與一個(gè)中心微處理器相連接。該發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)為供應(yīng)向?qū)夤艿幕旌蠚怏w加濕的設(shè)備，并且一個(gè)微處理器對(duì)供給混合氣體的濕氣量進(jìn)行控制。盡管該專利公開(kāi)了一個(gè)位于病人導(dǎo)氣管處的濕度傳感器，但沒(méi)有對(duì)將被采用的加濕設(shè)備的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
美國(guó)專利No.5,769,071描述了一種加濕器，該加濕器包括一個(gè)熱濕交換器(HME)、水向HME的供應(yīng)、加熱元件和濕度傳感器。該濕度傳感器可以通過(guò)水的供應(yīng)速率或者溫度(通過(guò)加熱元件)對(duì)濕度進(jìn)行控制。在該專利中，濕度傳感器也被布置在病人的導(dǎo)氣管處。
美國(guó)專利No.5,988,164描述了一種與一個(gè)加濕器配合使用的加熱呼吸導(dǎo)管系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用了一個(gè)相對(duì)濕度傳感器(位于病人附近)，用于對(duì)加熱呼吸回路所提供的加熱量進(jìn)行控制，從而使氣體具有恒定的相對(duì)濕度。該加熱呼吸回路可以使用電加熱，或通過(guò)一個(gè)導(dǎo)管中的溫?zé)岬脑傺h(huán)水進(jìn)行加熱。該發(fā)明還描述了一種根據(jù)相對(duì)濕度傳感器的輸出值對(duì)電加熱絲或熱水管進(jìn)行控制的方法。
上述美國(guó)專利No.4,038,980和5,769,071所描述的加濕器中的加濕容器都被布置在病人的附近。其不利之處在于，增加了病人附近的設(shè)備的重量、熱量和復(fù)雜程度，這不但不方便，而且還可能會(huì)使病人感到不適。在上面提及的現(xiàn)有技術(shù)中，只有美國(guó)專利No.5,988,164特別描述了放置在距離病人較遠(yuǎn)處的加濕容器。
采用了距離病人較遠(yuǎn)的加濕容器的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中也存在著一些缺點(diǎn)。人們通常認(rèn)為當(dāng)氣體離開(kāi)這種現(xiàn)有技術(shù)加濕器時(shí)，該氣體中的水蒸汽已達(dá)到飽和(100％相對(duì)濕度)。然而沒(méi)有任何根據(jù)可以保證離開(kāi)這種加濕器的氣體確實(shí)已達(dá)到了水蒸汽的飽和。在某些情況下(例如，當(dāng)進(jìn)口的氣體已經(jīng)被加熱時(shí))，離開(kāi)這種加濕器的氣體的相對(duì)濕度就會(huì)明顯小于100％。這是因?yàn)樵摎怏w通常被控制達(dá)到一個(gè)理想的出口氣體溫度，而在此情況下該出口氣體溫度與入口空氣的溫度相差不大。
現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的另一個(gè)缺點(diǎn)是在用于將病人與呼吸輔助設(shè)備相連接的導(dǎo)管(有時(shí)被加熱)中可能出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象。如果溫度沿這種導(dǎo)管的分布不均勻并且使該導(dǎo)管的某些部位的溫度低于這些部位的氣體溫度，那么就容易產(chǎn)生這種凝結(jié)現(xiàn)象。
這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的第三個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)氣體以100％的相對(duì)濕度離開(kāi)加濕器時(shí)，該氣體必須立即受到某種形式的導(dǎo)管加熱器的加熱，否則其中的熱量將通過(guò)導(dǎo)管壁散失掉，這將導(dǎo)致水分的凝結(jié)，并因此導(dǎo)致氣體中所含的絕對(duì)濕度量的下降。
現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的第四個(gè)缺點(diǎn)是需要一個(gè)距離病人很近的傳感器，這將會(huì)增加病人導(dǎo)氣管處的設(shè)備的重量和體積。
現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的第五個(gè)缺點(diǎn)是，不連續(xù)的或變化的流動(dòng)速率將會(huì)使加濕器產(chǎn)生的絕對(duì)濕度不均勻。這是因?yàn)榱鲃?dòng)速率的變化比任何可以應(yīng)用在這種加濕器中的控制回路的變化都要迅速。以較高的流動(dòng)速率流經(jīng)加濕器的氣體幾乎沒(méi)有時(shí)間被加熱或加濕，而以較低的流動(dòng)速率流經(jīng)加濕器的氣體的溫度和絕對(duì)濕度都將會(huì)過(guò)高。因此，很難保證這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的導(dǎo)管在輸送這些高濕度的氣團(tuán)時(shí)不產(chǎn)生水分凝結(jié)以及由此導(dǎo)致的絕對(duì)濕度的降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種加濕系統(tǒng)，該加濕系統(tǒng)可以通過(guò)某種方式克服上述的缺點(diǎn)，或者至少能夠?yàn)楣娞峁┮粋€(gè)有用的選擇。
在第一方面，本發(fā)明的要點(diǎn)是一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，該加濕設(shè)備包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化，從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽，氣體輸送通道裝置，該裝置與所述加濕容器裝置的所述出口相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人，和濕度傳感裝置，該裝置被用于對(duì)穿過(guò)所述設(shè)備的所述氣流的流道內(nèi)的至少一點(diǎn)處的絕對(duì)濕度進(jìn)行指示。
在第二方面，本發(fā)明的要點(diǎn)是一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，該加濕設(shè)備包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，該裝置包括用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化，從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽的濕加熱裝置，和用于對(duì)流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流進(jìn)行直接加熱的干加熱裝置，氣體輸送通道裝置，該裝置與所述加濕容器裝置的所述出口相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人，和控制裝置，該控制裝置用于導(dǎo)通所述濕加熱裝置和所述干加熱裝置，從而獲得理想的絕對(duì)濕度。
在第三方面，本發(fā)明的要點(diǎn)是一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，該加濕設(shè)備包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化，從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽，氣體輸送通道裝置，該裝置與所述加濕容器裝置的所述出口相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人，和受控導(dǎo)管加熱裝置，該裝置被用于調(diào)節(jié)所述氣流沿所述氣體輸送通道裝置的溫度分布和/或所述氣體輸送通道裝置的溫度分布，從而使之基本符合一個(gè)預(yù)定的分布。
在第四方面，本發(fā)明的要點(diǎn)是一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，該加濕設(shè)備包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化，從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽，和容器復(fù)式接頭裝置，該容器復(fù)式接頭裝置包括安裝裝置，而該安裝裝置在使用中至少容納有一個(gè)緊靠所述加濕容器裝置的所述出口的傳感裝置，所述容器復(fù)式接頭裝置被用于使所述加濕容器裝置的所述進(jìn)口與一個(gè)供應(yīng)導(dǎo)管裝置相連接，所述供應(yīng)導(dǎo)管裝置在使用中與一個(gè)氣體供應(yīng)裝置之間有氣體相通，以便使所述氣流具有理想的壓力，和/或使所述加濕容器裝置的所述出口與一個(gè)氣體輸送通道裝置相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人。
本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)上的修改，并且可以設(shè)計(jì)出大量的不同實(shí)施例或應(yīng)用實(shí)例，然而這都不脫離本發(fā)明的范圍。此處的公開(kāi)和說(shuō)明僅僅是為了說(shuō)明上的方便，而不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何意義上的限制。


本發(fā)明的要點(diǎn)在于上述結(jié)構(gòu)，下文將對(duì)本發(fā)明的設(shè)想結(jié)構(gòu)進(jìn)行舉例說(shuō)明。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)推薦實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，附圖包括圖1表示了一個(gè)由三個(gè)部分組成的加濕系統(tǒng)的例子，圖2表示了一個(gè)包含一個(gè)金屬元件的容器，圖3表示了一個(gè)使用了一種能夠提供加熱或加濕功能的多孔材料的容器，圖4表示了一個(gè)采用了一個(gè)半透膜的容器，圖5表示了一個(gè)帶有一個(gè)可變閥的容器，該可變閥用于調(diào)節(jié)旁通氣體的比率，圖6表示了一個(gè)帶有一個(gè)可調(diào)節(jié)閥30的容器，其中一部分氣體被加濕，而另一部分被加熱，圖7表示了一個(gè)容器，其中流入該容器的干燥氣體經(jīng)過(guò)了預(yù)熱，圖8表示了一個(gè)容器，其中流入該容器的干燥氣體在離開(kāi)該容器后才被加熱，圖9表示了一個(gè)容器，該容器與一個(gè)未被加熱的、絕熱性良好的輸送導(dǎo)管相連接，圖10表示了一個(gè)導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)管包括以并聯(lián)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)布置的彈性PTC元件，圖11表示了一個(gè)采用了圖10所示的導(dǎo)管的加濕器的結(jié)構(gòu)配置，和圖12表示了容器復(fù)式接頭。
具體實(shí)施例方式
圖1表示了一個(gè)典型的呼吸加濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以下三個(gè)部分1)一個(gè)與病人相隔一定距離的加濕容器，該容器被用于對(duì)流經(jīng)它的氣體進(jìn)行加熱，并使該氣體基本達(dá)到飽和；2)一個(gè)輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)將加濕氣體從加濕容器1輸送至氣體出口5的彈性管；和3)一個(gè)加熱底座，該加熱底座對(duì)加濕容器1進(jìn)行加熱，并且提供測(cè)量和控制功能。
將要被加濕的氣體從開(kāi)口4流入容器1，并在氣體出口5處離開(kāi)輸送系統(tǒng)2。從出口5流出的氣體通過(guò)一個(gè)面罩或類似器件(未示出)流向病人。該系統(tǒng)通過(guò)使用布置在7和8處的傳感器而受到控制，所述傳感器一般為溫度傳感器。氣體進(jìn)口4處的干燥氣體通過(guò)從容器1中的熱水6的表面上流經(jīng)而被加熱和加濕，這樣，當(dāng)這些氣體在出口10處離開(kāi)容器1時(shí)，就能夠基本達(dá)到水蒸汽的飽和。熱水6由加熱盤9進(jìn)行加熱，并且加熱量受到控制，從而使氣體在出口10處達(dá)到一個(gè)預(yù)定的溫度。該溫度由傳感器7進(jìn)行測(cè)量。因此，加濕容器1被用于對(duì)醫(yī)用氣體進(jìn)行加熱和加濕，從而使該氣體在容器1的出口處基本達(dá)到飽和，并且達(dá)到一個(gè)預(yù)定溫度。
氣體輸送系統(tǒng)2(也被稱為輸送導(dǎo)管或呼吸管路)包括一個(gè)彈性導(dǎo)管11，該彈性導(dǎo)管11內(nèi)容納有一個(gè)可以由加熱電阻絲構(gòu)成的加熱器12。從加濕容器1流出的氣流流經(jīng)導(dǎo)管11的同時(shí)受到加熱器12的加熱，從而對(duì)通過(guò)導(dǎo)管11的壁散失掉的熱量進(jìn)行補(bǔ)償。加熱器12的加熱量受到控制，從而使氣體在氣體出口5處能夠達(dá)到一個(gè)預(yù)定溫度，該溫度將由傳感器8進(jìn)行測(cè)量。傳感器8處的控制溫度通常高于傳感器7處的控制溫度，這樣就可以使氣體沿導(dǎo)管11受到加熱，從而保證該導(dǎo)管中不會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象。
上述系統(tǒng)中的氣體從一個(gè)連續(xù)流動(dòng)氣體源(未示出)進(jìn)入氣體進(jìn)口4，并且通過(guò)氣體出口5離開(kāi)該系統(tǒng)。然而該系統(tǒng)同樣適用于所述氣體源是一個(gè)呼吸器的情況，該呼吸器產(chǎn)生間歇的流動(dòng)模式，從而為病人提供呼吸。在此情況下，氣體出口5直接與氣體進(jìn)口16相連接。病人通過(guò)一個(gè)插入氣管內(nèi)的導(dǎo)管或類似器件(未示出)與開(kāi)口17相連接。在病人吸氣過(guò)程中，來(lái)自呼吸器的干燥氣體在進(jìn)口4處進(jìn)入該系統(tǒng)，流經(jīng)容器1、輸送系統(tǒng)2，然后流經(jīng)Y形連接件13并通過(guò)開(kāi)口17抵達(dá)病人。在病人呼氣過(guò)程中，氣體通過(guò)開(kāi)口17回流，流經(jīng)Y形連接件13、導(dǎo)管14，并通過(guò)氣體出口18流出。導(dǎo)管14也可以由加熱器15進(jìn)行加熱，從而避免出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象。
絕對(duì)濕度感應(yīng)采用了用于顯示或控制的濕度傳感器的加濕器在現(xiàn)有技術(shù)中已有所描述，然而所有被采用的濕度傳感器都被布置在病人的導(dǎo)氣管處。本發(fā)明描述了新型加濕器的結(jié)構(gòu)配置，該新型加濕器包括一個(gè)處在遠(yuǎn)離病人的位置上的用于產(chǎn)生濕氣的容器、一個(gè)將濕氣輸送給病人的加熱的呼吸管路、和用于對(duì)提供給病人的絕對(duì)濕度或相對(duì)濕度進(jìn)行控制的濕度傳感器。這些濕度傳感器將按照以下位置之一進(jìn)行布置1)只布置在容器出口處，2)同時(shí)布置在容器出口處和病人的附近，或3)只布置在病人的附近。
本發(fā)明的一方面將是使用一個(gè)濕度傳感器作為傳感器7。濕度傳感器7的作用是確定容器1正在產(chǎn)生的濕度的絕對(duì)量。因此，盡管此處可以采用一個(gè)與溫度傳感器配合使用的相對(duì)濕度傳感器，但理想的方案是采用一個(gè)絕對(duì)濕度傳感器。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在容器出口10處產(chǎn)生了一個(gè)受到控制的絕對(duì)濕度水平，然而如果導(dǎo)管11中出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象，那么該絕對(duì)濕度水平在抵達(dá)病人之前就會(huì)有所下降。
可以克服該缺點(diǎn)的另一種系統(tǒng)在檢測(cè)點(diǎn)8處使用了一個(gè)第二絕對(duì)濕度傳感器，從而取代一個(gè)溫度傳感器。傳感器7和8之間的絕對(duì)濕度差使加濕器能夠確定這兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)之間是否出現(xiàn)了凝結(jié)現(xiàn)象。如果傳感器7和8所顯示的絕對(duì)濕度值相同，則表明導(dǎo)管內(nèi)沒(méi)有產(chǎn)生凝結(jié)。如果傳感器7處的絕對(duì)濕度大于傳感器8處的絕對(duì)濕度，則二者的差值就表示了出現(xiàn)凝結(jié)的比率。
一種控制策略是對(duì)加熱器12產(chǎn)生的加熱量進(jìn)行控制，從而將上述絕對(duì)濕度差值減小為零。然而由于濕度差值只表示了凝結(jié)物的比率，而不表示導(dǎo)管中凝結(jié)物的絕對(duì)量，所以導(dǎo)管中依舊可能含有流動(dòng)的凝結(jié)物。另一個(gè)控制策略是通過(guò)使用加熱器12除去凝結(jié)物，并因此使導(dǎo)管干燥，這樣測(cè)得的凝結(jié)比率將為負(fù)值(例如，凝結(jié)物在導(dǎo)管11中被汽化)，直到加熱至測(cè)得的凝結(jié)比率達(dá)到零，即表示所有的凝結(jié)物都已被除去。然后可以減小加熱量，直至傳感器顯示出又有凝結(jié)現(xiàn)象開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)為止，然后可以使加熱量略微增加到最優(yōu)的水平。對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行干燥加熱可以是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，也可以按一定的時(shí)間間隔間歇進(jìn)行。
在如圖1所示的經(jīng)過(guò)了另外一種變動(dòng)的系統(tǒng)中，在傳感器7處采用了一個(gè)溫度傳感器，而在傳感器8處采用了一個(gè)絕對(duì)濕度傳感器。該系統(tǒng)與在檢測(cè)點(diǎn)7和8處皆采用絕對(duì)濕度傳感器的系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。在工作過(guò)程中，控制器將對(duì)加熱器12和加熱盤9的加熱量進(jìn)行控制，從而使輸送導(dǎo)管11中達(dá)到適當(dāng)?shù)慕^對(duì)濕度水平，而不發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。實(shí)際上將需要兩種獨(dú)立的控制算法，一種用于控制導(dǎo)管11中的加熱量，從而避免凝結(jié)現(xiàn)象的產(chǎn)生，另一種用于控制加熱盤9，從而使容器1中產(chǎn)生理想的絕對(duì)濕度水平。這兩種算法可以同時(shí)工作，這是因?yàn)榧訜岜P9比加熱器12的響應(yīng)速度慢，所以絕對(duì)濕度的迅速變化將是加熱器12動(dòng)作的結(jié)果。傳感器7為加熱盤9提供了一個(gè)控制點(diǎn)，但也可以不需要該控制點(diǎn)。
低相對(duì)濕度的容器上述所有的系統(tǒng)中采用的容器1都試圖通過(guò)加濕使流出氣體出口10的氣體達(dá)到一個(gè)相當(dāng)高的相對(duì)濕度水平。這種條件對(duì)于上述新型的加濕器結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)工作而言是不重要的，這是因?yàn)樯鲜鲂滦图訚衿鞑捎玫氖菨穸瓤刂?，但這種條件對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的加濕器而言則是必須的，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中的加濕器中只采用了溫度控制。然而使用一個(gè)通過(guò)加熱使氣體具有適當(dāng)?shù)慕^對(duì)濕度但具有較低的相對(duì)濕度(例如，氣體的溫度高于該氣體的露點(diǎn)，因此該氣體未達(dá)到飽和)的容器還是可以獲得一些優(yōu)點(diǎn)的。
第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)計(jì)一個(gè)加熱的輸送系統(tǒng)，用于在不產(chǎn)生凝結(jié)的條件下對(duì)這種氣體進(jìn)行輸送，這是因?yàn)樵摎怏w不必在剛剛進(jìn)入輸送導(dǎo)管時(shí)為防止凝結(jié)而立即被加熱。第二，采用具有較低相對(duì)濕度的流出容器的氣體意味著加熱器12的額定功率可以低于其它的情況，這是因?yàn)樵摎怏w中已含有了較高的能量含量，從而在氣體在導(dǎo)管12中發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象之前，容許有較多的能量散失。如果氣體在容器中能夠獲得足夠的能量，那么就甚至可以使用一個(gè)未被加熱的、絕熱性良好的呼吸管路代替一個(gè)加熱的呼吸管路。應(yīng)該注意的是，低相對(duì)濕度的容器只適用于使用絕對(duì)濕度傳感器對(duì)容器內(nèi)的加熱進(jìn)行控制的情況，而不適用于采用溫度傳感器的情況，否則絕對(duì)濕度的輸出值將會(huì)過(guò)低。
為此，圖2-8表示了一些可以提供高溫度、低相對(duì)濕度的輸出氣體的加濕容器的結(jié)構(gòu)。圖2表示了一個(gè)采用了一個(gè)不帶有虹吸紙的金屬元件20(例如，一個(gè)螺旋卷狀的金屬)的加濕容器。這樣就既提供了干加熱(通過(guò)金屬元件)，又提供了來(lái)自熱水21的加熱的濕氣。在這種結(jié)構(gòu)中，容器19所提供的是未飽和的氣體，這是因?yàn)槟承┨峁┙o氣體的加熱量來(lái)自于通過(guò)金屬卷的干加熱。容器中產(chǎn)生的相對(duì)濕度受到氣流通道、金屬卷形狀、尺寸以及水位的影響，所以在使用中不便于任意調(diào)節(jié)。然而容器19通過(guò)使輸出氣體具有較低的相對(duì)濕度和受控的絕對(duì)濕度，確實(shí)表現(xiàn)出了能夠減輕凝結(jié)現(xiàn)象的優(yōu)點(diǎn)。
圖3和4表示了在出口處提供低相對(duì)濕度、高溫度氣體的加濕容器的其它例子。圖3表示了一個(gè)使用了一種多孔材料22(例如一種多孔陶瓷)的容器，該多孔材料22中含有水23，從而可以提供加熱或加濕功能，而圖4表示了一個(gè)采用了一個(gè)對(duì)容器內(nèi)的水25產(chǎn)生障礙作用的半透膜24的容器。在這兩個(gè)例子中，這些容器通過(guò)多孔材料或半透材料提供干加熱，同時(shí)通過(guò)水提供加熱的濕氣。在這兩種情況下，加熱和加濕的比率是固定的，不能夠被簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)，除非限制水的供應(yīng)量。
圖5-8所表示的容器可以提供具有不同相對(duì)濕度水平和溫度的氣體。在圖5中，一個(gè)可變閥26允許我們對(duì)經(jīng)干燥旁通導(dǎo)管27流過(guò)的氣體量和從水28的表面上流過(guò)的氣體量的比值進(jìn)行調(diào)節(jié)。旁通導(dǎo)管在水中穿過(guò)，以便對(duì)氣體進(jìn)行加熱。這兩股氣流在出口29處匯合。這是“并聯(lián)”系統(tǒng)的一個(gè)例子，其中氣體被分為兩股并通過(guò)兩條不同的通道進(jìn)行加熱和加濕。在圖6中，氣體也通過(guò)一個(gè)可調(diào)節(jié)閥30被分入了兩條氣體通道中。其中一部分氣流經(jīng)容器32中的水31而被加濕，而另一部分氣體則由繞在導(dǎo)管33周圍的加熱器58進(jìn)行加熱。這兩條氣體通道在連接點(diǎn)34處匯合。
圖5和6中所示的可變閥26和30的角度可以被設(shè)置為恒定值、可以被手動(dòng)調(diào)節(jié)、或者可以被自動(dòng)調(diào)節(jié)。自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)與不連續(xù)的流動(dòng)速率相配合時(shí)，例如當(dāng)與一個(gè)呼吸器配合使用時(shí)，從容器中流出的氣體可以具有恒定的濕度。這些流動(dòng)模式可能會(huì)帶來(lái)的問(wèn)題是，由于流速較高的氣體在容器內(nèi)獲得的濕度較小，所以會(huì)導(dǎo)致呼吸循環(huán)中一些部分的濕度低于另一些部分的濕度。解決這一問(wèn)題的一種途徑是使用一個(gè)快速響應(yīng)的流速傳感器對(duì)瞬時(shí)流速進(jìn)行測(cè)量，然后迅速調(diào)節(jié)可變閥的角度。一種可以獲得這種效果的更加實(shí)用的方法是使用彈簧70和71對(duì)閥26和30進(jìn)行彈簧加載。這意味著低流動(dòng)速率的氣體將主要流經(jīng)旁通導(dǎo)管，而高流動(dòng)速率的氣體將操縱經(jīng)過(guò)彈簧加載的閥，從而允許更多的氣流經(jīng)加濕容器中的水。加濕器還可以利用經(jīng)過(guò)彈簧加載的可變閥的角度對(duì)氣體的流動(dòng)速率進(jìn)行測(cè)量。
圖7和8表示了低相對(duì)濕度容器的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)入貯有熱水36的容器35的干燥氣體可以通過(guò)圖7中的加熱器37進(jìn)行預(yù)熱，或者也可以在流出容器之后由圖8中的加熱器38進(jìn)行加熱。在這兩種情況下，加熱器都只對(duì)氣體進(jìn)行干加熱，從而使從出口39中流出的氣體具有較低的相對(duì)濕度和較高的溫度。
圖2-8中所示的任何一種低相對(duì)濕度、高溫度的容器都可以與本專利中前面所述的濕度控制系統(tǒng)協(xié)同使用，但不能夠成功地與現(xiàn)有技術(shù)中的加濕器配合使用，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的加濕器基于溫度控制，而不是濕度控制。
絕熱的輸送導(dǎo)管本發(fā)明的另一方面如圖9所示。此處，圖8所示的低相對(duì)濕度、高溫度的加濕系統(tǒng)與一個(gè)不受加熱的、絕熱性良好的輸送導(dǎo)管結(jié)合在了一起。氣體在進(jìn)口35處進(jìn)入裝有水37的標(biāo)準(zhǔn)加濕容器36中，其中水37由加熱盤38進(jìn)行加熱。氣體在該容器內(nèi)基本達(dá)到飽和，然后通過(guò)氣體出口39離開(kāi)該容器，從而進(jìn)入加熱導(dǎo)管部分40，該加熱導(dǎo)管部分40將濕氣體加熱到較高的溫度，從而使其具有較低的相對(duì)濕度。然后該氣流經(jīng)一個(gè)外面包有絕熱層42的導(dǎo)管41。推薦該絕熱層采用一個(gè)可用于減小熱量散失的內(nèi)部充有不流動(dòng)空氣的薄外套。當(dāng)高溫度、低相對(duì)濕度的氣流流經(jīng)該絕熱導(dǎo)管時(shí)，一小部分熱量通過(guò)導(dǎo)管壁被散失掉，并因此使氣體溫度有所下降。然而通過(guò)對(duì)加熱器40產(chǎn)生的熱量進(jìn)行控制，就可以使氣體的溫度一直保持在其露點(diǎn)以上，從而避免在導(dǎo)管41中產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象。
本發(fā)明推薦了幾種不同的傳感器配置方案。首先，傳感器43可以是一個(gè)絕對(duì)濕度傳感器，用于控制加熱盤38，從而使容器36產(chǎn)生理想的濕度。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器45是一個(gè)溫度傳感器，用于控制加熱器40，從而使流經(jīng)傳感器45的氣體保持具有一定的理想溫度。如果該溫度高于傳感器43處的氣體的露點(diǎn)溫度，那么導(dǎo)管41中就不會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象。然而當(dāng)加濕器被打開(kāi)時(shí)，導(dǎo)管41中可能原本就會(huì)存在凝結(jié)物。如果傳感器45采用一個(gè)濕度傳感器代替一個(gè)溫度傳感器，那么就可以對(duì)導(dǎo)管41中產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象的程度進(jìn)行控制。本專利中前面所述的用于雙濕度傳感器控制的算法也可以用在本系統(tǒng)中。
絕對(duì)濕度傳感器的一個(gè)替代布置位置是位置44，從而取代位置43。位置44處的絕對(duì)濕度應(yīng)該與43處相同，這是因?yàn)闅怏w受到了加熱，從而沒(méi)有失去任何水分。然而將絕對(duì)濕度傳感器布置在44處是十分有利的，例如傳感器在一個(gè)相對(duì)濕度較低的環(huán)境中可以更好地工作。絕對(duì)濕度傳感器的這種布置位置可以與布置在45處的一個(gè)溫度或絕對(duì)濕度傳感器配合使用。
不帶有任何病人導(dǎo)氣管傳感器的加濕器結(jié)構(gòu)本發(fā)明的另一方面涉及取消在病人導(dǎo)氣管處安裝傳感器的必要性。為了安全地取消該傳感器，我們必須確保進(jìn)入輸送導(dǎo)管的氣體具有安全的溫度和絕對(duì)濕度，并確保輸送導(dǎo)管的內(nèi)表面的溫度不超過(guò)安全溫度。這即是說(shuō)要使輸送導(dǎo)管具有恒定的內(nèi)壁溫度。
因此，我們所需要的是一種能夠通過(guò)自調(diào)溫從而保持理想溫度的加熱的輸送導(dǎo)管。加熱器既可以被嵌在輸送導(dǎo)管的管壁中，也可以貼靠在該輸送導(dǎo)管的內(nèi)腔上，或者還可以包在該輸送導(dǎo)管的外面。這種加熱器可以由正溫度系數(shù)(PTC)材料(例如美國(guó)加州Menlo Park的Raychem公司生產(chǎn)的“Winterguard”)加工而成，以便使該加熱器的電阻隨溫度的升高而增大，從而導(dǎo)致功率的減小。然而該輸送導(dǎo)管可以延伸經(jīng)過(guò)多種環(huán)境，或者可以在該導(dǎo)管的某些位置上設(shè)有局部通風(fēng)裝置。如果PTC元件以并聯(lián)形式布置，那么就可以想象出該加熱器所具有的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。如果PTC元件以并聯(lián)形式布置，那么該導(dǎo)管的低溫部分將具有較低的電阻，這將導(dǎo)致更多熱量的散出。這樣，該導(dǎo)管就傾向于對(duì)自己的溫度進(jìn)行控制。PTC管概念可以進(jìn)一步延伸到一個(gè)自加熱和溫度控制的氣管內(nèi)導(dǎo)管中。
圖10表示了一個(gè)導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)管采用了以并聯(lián)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)布置的彈性PTC元件。導(dǎo)管48由一種彈性PTC材料加工而成，它具有兩個(gè)分別布置在其兩側(cè)的低電阻的連接條46和47。這就使該管件的每一部分都由位于導(dǎo)體46和47之間的并聯(lián)連接的短導(dǎo)體管段組成。這些管段在圖10中用環(huán)繞該導(dǎo)管的虛線進(jìn)行了表示。導(dǎo)體46和47與一個(gè)可調(diào)電壓的電源49相連接，該電源可以是交流電源或直流電源。該導(dǎo)管具有一個(gè)使該導(dǎo)管絕緣和絕熱的外部層(未示出)。沿縱向的每個(gè)管段都可以對(duì)自己的溫度進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，而不受該導(dǎo)管的其它部分的影響。為了提高這種工作性能，有必要加工一些與該導(dǎo)管的軸線相垂直的平行縫隙50，從而消除不同PTC管段之間的電氣交叉連接。
盡管上文設(shè)想和描述了一種具體的PTC加熱導(dǎo)管的設(shè)計(jì)方案，但同樣可以使用其它的PTC導(dǎo)管的設(shè)計(jì)方案。另外一種可能有利的方案是，使PTC導(dǎo)管沿其長(zhǎng)度方向具有不同的溫度分布，從而代替恒溫度分布。PTC的設(shè)計(jì)方案還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，從而將PTC加熱器布置在病人呼吸管路的其它部分處，例如，布置在通常連接在Y形連接件(圖1中的開(kāi)口17)和病人氣管內(nèi)的導(dǎo)管之間的彈性導(dǎo)管處。
圖10所示的PTC導(dǎo)管使我們能夠加工出一種不在病人的導(dǎo)氣管處使用任何傳感器的加濕器。圖11表示了一個(gè)采用了這種導(dǎo)管的加濕器結(jié)構(gòu)。氣體通過(guò)進(jìn)口51進(jìn)入加濕容器52，并且由水53和加熱盤54分別進(jìn)行加濕和加熱。絕對(duì)濕度傳感器55控制加熱盤54的溫度，從而使流經(jīng)傳感器55的氣體具有理想的絕對(duì)濕度。PTC導(dǎo)管56由一個(gè)外部電壓(未示出)進(jìn)行加熱，從而使內(nèi)表面具有恒定的理想溫度，該溫度應(yīng)高于氣體的露點(diǎn)。因此，從出口57流出導(dǎo)管56的氣體將具有與導(dǎo)管溫度相近的溫度，并且具有由絕對(duì)濕度傳感器55所控制的理想絕對(duì)濕度。
圖11所示系統(tǒng)的一個(gè)變化是在位置55處使用了一個(gè)溫度傳感器。具有恒溫內(nèi)壁的導(dǎo)管的另一個(gè)變化是一種使用經(jīng)過(guò)加熱的水或其它流體進(jìn)行加熱的輸送導(dǎo)管，其中所述水或其它流體在泵壓的作用下流過(guò)該輸送導(dǎo)管的管壁內(nèi)部的較小管道。由于加熱的流體與空氣相比具有較高的比熱，所以當(dāng)流體流經(jīng)輸送導(dǎo)管的壁內(nèi)管道時(shí)，可以保持相當(dāng)穩(wěn)定的溫度。
傳感器/加熱器復(fù)式接頭的使用傳統(tǒng)的加濕器傾向于使用探針狀的傳感器，這樣傳感器就可以穿過(guò)特意設(shè)計(jì)的孔被插入呼吸管路的側(cè)壁，從而進(jìn)行溫度的測(cè)量。然而本發(fā)明中所述的加濕器結(jié)構(gòu)在加濕容器周圍使用了多個(gè)傳感器，所以采用一個(gè)如圖12所示的復(fù)式接頭59將會(huì)很有幫助。
加濕容器60是一個(gè)可拆卸件，它可以被滑裝在加濕器底座61上，如圖12所示。當(dāng)容器60被滑裝在加濕器底座61上時(shí)，它的底與加熱盤62相接觸，同時(shí)它的進(jìn)口和出口63和64分別與復(fù)式接頭59內(nèi)部的孔67和68相接觸。將被加濕的干燥空氣經(jīng)開(kāi)口65進(jìn)入該復(fù)式接頭，經(jīng)開(kāi)口63流出該復(fù)式接頭，并且流經(jīng)開(kāi)口63進(jìn)入容器60，在容器60內(nèi)被加濕。
離開(kāi)容器60之后，濕氣體穿過(guò)容器開(kāi)口64進(jìn)入復(fù)式接頭開(kāi)口68。最后該濕氣體經(jīng)開(kāi)口66離開(kāi)復(fù)式接頭59，從而進(jìn)入呼吸管路。
該復(fù)式接頭可以是一個(gè)獨(dú)立的可拆卸的組件，或者也可以是加濕器底座的一個(gè)整體部分。它可以容納有溫度傳感器、濕度傳感器、流速傳感器、或一個(gè)加熱元件。這些組件將被布置在復(fù)式接頭59內(nèi)的位置72和73處。復(fù)式接頭59可以被加熱，從而防止?jié)駳怏w的凝結(jié)。它可以如上所述同時(shí)與開(kāi)口63和64相連接，或者也可以只與出口64相連接。使用復(fù)式接頭的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是許多傳感器或加熱器可以被合并入一個(gè)簡(jiǎn)單的、可清潔的組件中，而不需要必須被插入呼吸管路中的彼此獨(dú)立的探針。這就簡(jiǎn)化了使用者的連接和安裝操作。復(fù)式接頭的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)來(lái)的干燥氣體的溫度和流動(dòng)速率可以被方便地測(cè)得，而不需要附加的探針傳感器和連接。
對(duì)所述結(jié)構(gòu)的更改盡管本專利所描述的所有不同的加濕系統(tǒng)中都采用了絕對(duì)濕度傳感器，但是也可以使用相對(duì)濕度傳感器。這可能包括與本專利中所述的控制算法略有不同的控制算法?；蛘?，一個(gè)相對(duì)濕度傳感器也可以與一個(gè)溫度傳感器聯(lián)合使用。這樣絕對(duì)濕度值就可以通過(guò)相對(duì)濕度值和溫度值被計(jì)算出來(lái)，而不是被直接測(cè)量出來(lái)。
本專利中所述的所有新型的加濕系統(tǒng)都可以與附加的溫度傳感器結(jié)合使用。這將會(huì)帶來(lái)附加的好處，例如在濕度傳感器失效時(shí)提供一個(gè)后備保險(xiǎn)裝置。另一個(gè)好處是能夠使輸送給病人的氣體的溫度保持在一定的限度范圍內(nèi)，從而避免相對(duì)濕度過(guò)低，即便此時(shí)的絕對(duì)濕度可以接受。
與之類似，對(duì)流經(jīng)加濕器的氣流速率進(jìn)行測(cè)量也是很有用的，因?yàn)檫@是一個(gè)影響加濕器控制的重要參數(shù)。因此，前面所述的任何系統(tǒng)中都可以采用流速傳感器?，F(xiàn)有技術(shù)中的一種有用的流速傳感器結(jié)構(gòu)是使用一個(gè)基于熱元件在氣流中的熱損失的傳感器。如果使用一個(gè)加熱的濕度傳感器，那么該傳感器為了達(dá)到一定溫度而所需的加熱量可以被用于確定氣體的流速。
感染控制是設(shè)計(jì)醫(yī)療器件時(shí)應(yīng)考慮的首要問(wèn)題。為了避免在該加濕系統(tǒng)的組件中產(chǎn)生細(xì)菌繁殖，任何與氣流相接觸的部分都可以采用抗菌塑料。為了防止傳感器探針被污染，探針部分可以使用一個(gè)可拋棄的鞘，從而保護(hù)探針免受呼吸管路中的病原體的沾染。這將特別適用于溫度傳感器的探針。一般而言，濕度傳感器需要與氣流直接接觸，所以可拋棄的鞘將不適用于濕度傳感器，除非該濕度傳感器基于光學(xué)原理工作，或者除非該鞘由一種允許水蒸汽透過(guò)但不允許病原體通過(guò)的材料加工而成。這種保護(hù)鞘可以是可拋棄呼吸管路中的一個(gè)整體部分。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化，從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽，氣體輸送通道裝置，該裝置與所述加濕容器裝置的所述出口相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人，和濕度傳感裝置，該裝置被用于對(duì)穿過(guò)所述設(shè)備的所述氣流的流道內(nèi)的至少一點(diǎn)處的絕對(duì)濕度進(jìn)行指示。
2.如權(quán)利要求1所述的加濕設(shè)備，其特征在于，還包括以濕度傳感裝置的輸出值作為自己的輸入的控制裝置，并且所述控制裝置被用于估算所述氣體輸送通道裝置中的所述氣體中的蒸汽的凝結(jié)率。
3.如權(quán)利要求2所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述濕度傳感裝置包括一個(gè)第一絕對(duì)濕度傳感器，所述第一絕對(duì)濕度傳感器基本位于所述加濕容器裝置的所述出口的附近。
4.如權(quán)利要求3所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述氣體輸送通道裝置具有一個(gè)病人端，所述病人端位于與所述加濕容器裝置的所述出口相連接的所述端的遠(yuǎn)側(cè)，并且所述加濕容器裝置還包括一個(gè)基本位于所述氣體輸送通道裝置的所述病人端附近的第二絕對(duì)濕度傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述對(duì)凝結(jié)率的估算基于在所述第一絕對(duì)濕度傳感器的輸出所顯示的所述加濕容器裝置的所述出口處的絕對(duì)濕度與所述第二絕對(duì)濕度傳感器的輸出所顯示的所述氣體輸送通道裝置的所述病人端處的絕對(duì)濕度之間的差值。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中還包括導(dǎo)管加熱裝置，所述導(dǎo)管加熱裝置被用于對(duì)所述氣體輸送通道裝置內(nèi)的所述氣體和/或所述氣體輸送通道裝置進(jìn)行加熱，并且所述控制裝置至少根據(jù)所述凝結(jié)率的估算值導(dǎo)通所述導(dǎo)管加熱裝置，從而盡可能減小所述氣體輸送通道裝置中的所述氣體中的蒸汽的凝結(jié)率。
7.如權(quán)利要求1至5之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，還包括導(dǎo)管加熱裝置，所述導(dǎo)管加熱裝置被用于對(duì)所述氣體輸送通道裝置內(nèi)的所述氣體和/或所述氣體輸送通道裝置進(jìn)行加熱，并且所述控制裝置被用于i)至少根據(jù)所述凝結(jié)率的估算值導(dǎo)通所述導(dǎo)管加熱裝置，加熱至一個(gè)適當(dāng)?shù)乃?，從而基本使所述氣體輸送通道裝置中的所有液態(tài)凝結(jié)物全部蒸發(fā)；和ii)至少根據(jù)所述凝結(jié)率的估算值導(dǎo)通所述導(dǎo)管加熱裝置，加熱至一個(gè)適當(dāng)?shù)乃?，從而盡可能減小所述氣體輸送通道裝置中的所述氣體中的蒸汽的凝結(jié)率。
8.如權(quán)利要求7所述的加濕設(shè)備，其特征在于，所述步驟(i)和(ii)按照一定的時(shí)間間隔連續(xù)重復(fù)。
9.如權(quán)利要求7所述的加濕設(shè)備，其特征在于，所述步驟(i)和(ii)按照一定的時(shí)間間隔相互交替。
10.如權(quán)利要求2所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述氣體輸送通道裝置具有一個(gè)病人端，所述病人端位于與所述加濕容器裝置的所述出口相連接的所述端的遠(yuǎn)側(cè)，所述濕度傳感裝置包括一個(gè)基本位于所述加濕容器裝置的所述出口附近的第一溫度傳感器和一個(gè)基本位于所述氣體輸送通道裝置的所述病人端附近的絕對(duì)濕度傳感器。
11.如權(quán)利要求10所述的加濕設(shè)備，其特征在于，還包括導(dǎo)管加熱裝置，所述導(dǎo)管加熱裝置被用于對(duì)所述氣體輸送通道裝置內(nèi)的所述氣體和/或所述氣體輸送通道裝置進(jìn)行加熱，并且所述控制裝置被用于至少根據(jù)所述凝結(jié)率的估算值導(dǎo)通所述導(dǎo)管加熱裝置，并加熱至一個(gè)適當(dāng)?shù)乃?，從而盡可能減輕所述氣體輸送通道裝置中的所述氣體中的蒸汽的凝結(jié)現(xiàn)象，同時(shí)使輸送向病人或需要這種氣體的其他人的所述氣流具有預(yù)定的絕對(duì)濕度值。
12.如權(quán)利要求1所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述濕度傳感裝置包括至少一個(gè)溫度傳感器和至少一個(gè)相對(duì)濕度傳感器，用于對(duì)穿過(guò)所述設(shè)備的所述氣流的流道內(nèi)的至少一點(diǎn)處的溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行指示。
13.如上述所有權(quán)利要求之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中還包括流速傳感裝置，該裝置被用于對(duì)穿過(guò)所述設(shè)備的所述氣流的流動(dòng)速率進(jìn)行指示。
14.如權(quán)利要求13所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述流速傳感裝置包括一個(gè)基本保持恒溫的加熱元件，所述加熱元件被設(shè)置在穿過(guò)所述設(shè)備的所述氣流的流道內(nèi)，所述加熱元件的熱損失可以顯示出所述氣流的流動(dòng)速率。
15.如上述所有權(quán)利要求之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述濕度傳感裝置還包括可拋棄的遮蓋裝置，用于在所述氣流和所述溫度傳感器之間提供一個(gè)阻擋微生物的屏障。
16.如權(quán)利要求1至14之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述濕度傳感裝置還包括多孔的可拋棄的遮蓋裝置，所述遮蓋裝置使用多孔材料在所述氣流和所述溫度傳感器之間形成一個(gè)阻擋微生物的屏障。
17.一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，該裝置包括用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽的濕加熱裝置，和用于對(duì)流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流進(jìn)行直接加熱的干加熱裝置，氣體輸送通道裝置，該裝置與所述加濕容器裝置的所述出口相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人，和控制裝置，該控制裝置用于導(dǎo)通所述濕加熱裝置和所述干加熱裝置，從而獲得理想的絕對(duì)濕度。
18.如權(quán)利要求17所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述設(shè)備還包括濕度傳感裝置，該裝置被用于對(duì)穿過(guò)所述設(shè)備的所述氣流的流道內(nèi)的至少一點(diǎn)處的絕對(duì)濕度進(jìn)行指示。
19.如權(quán)利要求17或18所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述容器加熱裝置包括一個(gè)金屬螺旋元件。
20.如權(quán)利要求17或18所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述容器加熱裝置包括一個(gè)加熱的多孔陶瓷件，用于與所述液態(tài)水和所述氣流相接觸。
21.如權(quán)利要求17或18所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中加熱裝置包括一個(gè)加熱的半透膜，用于與所述液態(tài)水和所述氣流相接觸。
22.如權(quán)利要求17至21之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述加濕容器裝置還包括一個(gè)加濕旁通裝置，用于允許一部分所述氣體在從所述加濕容器裝置的所述進(jìn)口流至所述加濕容器裝置的所述出口的過(guò)程中基本不被加濕。
23.如權(quán)利要求22所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述加濕旁通裝置包括一個(gè)至少部分地從所述水中穿過(guò)的旁通導(dǎo)管，用于將一部分所述氣流從所述加濕容器裝置的所述進(jìn)口輸送至所述加濕容器裝置的所述出口，并且一個(gè)設(shè)置在所述旁通導(dǎo)管裝置中的閥裝置對(duì)流經(jīng)所述旁通導(dǎo)管裝置的所述氣流的流動(dòng)速率進(jìn)行控制，流經(jīng)所述旁通導(dǎo)管裝置的氣體的溫度受到所述水溫的影響。
24.如權(quán)利要求22所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述加濕容器裝置包括一個(gè)旁通導(dǎo)管裝置，用于將一部分所述氣流從所述加濕容器裝置的所述進(jìn)口輸送至所述加濕容器裝置的所述出口，所述旁通導(dǎo)管裝置包括一個(gè)用于對(duì)所述旁通導(dǎo)管裝置中的所述氣流和/或所述旁通導(dǎo)管裝置進(jìn)行加熱的旁通加熱裝置，并且所述旁通導(dǎo)管裝置中設(shè)置有一個(gè)閥裝置，所述閥裝置被用于對(duì)所述旁通導(dǎo)管裝置中的所述氣流的流動(dòng)速率進(jìn)行控制。
25.如權(quán)利要求23或24所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述閥裝置對(duì)所述旁通導(dǎo)管裝置中的所述氣流的流動(dòng)速率的節(jié)流限制在使用中被恒定設(shè)置。
26.如權(quán)利要求23或24所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述閥裝置對(duì)所述旁通導(dǎo)管裝置中的所述氣流的流動(dòng)速率的節(jié)流限制在使用中可以被手動(dòng)調(diào)節(jié)。
27.如權(quán)利要求23或24所述的加濕設(shè)備，其特征在于，還包括用于對(duì)瞬時(shí)流速進(jìn)行指示的流速傳感裝置，其中所述控制裝置被用于根據(jù)流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流的瞬時(shí)流動(dòng)速率的所述指示值，控制所述閥裝置對(duì)所述旁通導(dǎo)管裝置中的所述氣流的流動(dòng)速率的節(jié)流限制，從而使從所述加濕容器裝置中流出的氣流具有基本恒定的濕度。
28.如權(quán)利要求23至27之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述閥裝置包括一個(gè)與一個(gè)閥件相連接的機(jī)電執(zhí)行器，其中所述機(jī)電執(zhí)行器的動(dòng)作能夠改變所述所述閥件的位置，從而改變所述閥裝置對(duì)所述旁通導(dǎo)管裝置中的所述氣流的流動(dòng)速率的節(jié)流限制。
29.如權(quán)利要求23至27之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述閥裝置包括一個(gè)與一個(gè)彈性件相連接的閥件或者包括一個(gè)彈性閥件，其中所述閥被布置在所述加濕容器裝置的所述進(jìn)口處的所述氣流中，因此所述閥件或所述彈性閥件的位置就決定了流入所述旁通導(dǎo)管裝置的所述氣流的量。
30.如權(quán)利要求29所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述閥件或所述彈性閥件的位置表示了在所述進(jìn)口處流入所述加濕容器裝置的氣流的流動(dòng)速率。
31.如權(quán)利要求17所述的加濕設(shè)備，其特征在于，還包括位于所述加濕容器裝置的所述進(jìn)口附近的氣體加熱裝置，用于在所述氣流被加濕之前對(duì)所述氣流進(jìn)行加熱。
32.如權(quán)利要求17至21之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述裝置還包括位于所述加濕容器裝置的所述出口附近的氣體加熱裝置，用于在所述氣流被加濕之后對(duì)所述氣流進(jìn)行加熱。
33.如權(quán)利要求17至32之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述氣體輸送通道裝置包括絕熱裝置，用于盡可能減小所述氣體輸送通道裝置內(nèi)的所述氣流中的熱量散失速率，所述控制裝置被用于導(dǎo)通所述容器加熱裝置，從而盡可能減輕所述氣體輸送通道裝置中的所述氣體中的蒸汽的凝結(jié)現(xiàn)象，同時(shí)使所述氣流具有預(yù)定的絕對(duì)濕度值。
34.一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化，從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽，氣體輸送通道裝置，該裝置與所述加濕容器裝置的所述出口相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人，和受控導(dǎo)管加熱裝置，該裝置被用于調(diào)節(jié)所述氣流沿所述氣體輸送通道裝置的溫度分布和/或所述氣體輸送通道裝置的溫度分布，從而使之基本符合一個(gè)預(yù)定分布。
35.如權(quán)利要求34所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述受控導(dǎo)管加熱裝置包括至少一個(gè)正溫度系數(shù)材料段，其中每個(gè)所述段的局部電阻都與局部溫度成正比關(guān)系。
36.如權(quán)利要求34所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述受控導(dǎo)管加熱裝置包括至少一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)材料段，其中每個(gè)所述段的局部電阻都與局部溫度成反比關(guān)系。
37.如權(quán)利要求34所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述受控導(dǎo)管加熱裝置包括數(shù)個(gè)正溫度系數(shù)材料段，其中每個(gè)所述段的局部電阻都與局部溫度成正比關(guān)系，還包括至少兩個(gè)沿所述氣體輸送通道裝置布置的導(dǎo)體件，每個(gè)所述導(dǎo)體件都與每個(gè)所述段的一個(gè)獨(dú)立部分進(jìn)行電氣連接，并且每個(gè)所述段除了通過(guò)每個(gè)所述導(dǎo)體件與其它所述段相連接外，其余部分皆與其它所述段相絕緣。
38.如權(quán)利要求34至37之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述氣體輸送通道裝置還包括一個(gè)與所述加濕容器的所述出口之間有氣體相通的呼吸導(dǎo)管裝置、一個(gè)與所述呼吸導(dǎo)管裝置之間有氣體相通的連接裝置、一個(gè)與所述連接裝置之間有氣體相通的彈性導(dǎo)管裝置以及與所述彈性導(dǎo)管裝置之間有氣體相通的病人接口裝置，所述病人接口裝置被用于將所述氣流輸送給所述病人。
39.如權(quán)利要求38所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述彈性導(dǎo)管裝置包括彈性導(dǎo)管延伸加熱裝置，所述彈性導(dǎo)管延伸加熱裝置至少包括一個(gè)正溫度系數(shù)材料段，其中每個(gè)所述材料段的局部電阻都與局部溫度成正比關(guān)系。
40.如權(quán)利要求38或39所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述病人接口裝置包括病人接口加熱裝置，所述病人接口加熱裝置至少包括一個(gè)正溫度系數(shù)材料段，其中每個(gè)所述材料段的局部電阻都與局部溫度成正比關(guān)系。
41.如權(quán)利要求34至40之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，還包括濕度傳感裝置，用于對(duì)所述加濕容器裝置的所述出口處的所述氣流的絕對(duì)濕度進(jìn)行指示。
42.如權(quán)利要求34至41之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，還包括溫度傳感裝置，用于對(duì)所述加濕容器裝置的所述出口處的所述氣流的溫度進(jìn)行指示。
43.如權(quán)利要求34所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述氣體輸送通道裝置包括一個(gè)雙層壁的呼吸導(dǎo)管，并且所述受控導(dǎo)管加熱裝置包括循環(huán)流動(dòng)在所述雙層壁呼吸導(dǎo)管的內(nèi)壁和外壁之間的熱流體的供應(yīng)。
44.如權(quán)利要求34至43之一所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述預(yù)定分布涉及一種沿所述氣體輸送通道裝置的長(zhǎng)度方向的基本恒定的溫度分布。
45.一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，包括加濕容器裝置，該加濕容器裝置具有允許所述氣流流經(jīng)所述加濕容器裝置的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，容器加熱裝置，該容器加熱裝置被布置在所述加濕容器附近，用于使所述加濕容器裝置中的液態(tài)水汽化，從而向流經(jīng)所述加濕容器裝置的所述氣流提供水蒸汽，和容器復(fù)式接頭裝置，該容器復(fù)式接頭裝置包括安裝裝置，而該安裝裝置在使用中至少容納有一個(gè)緊靠所述加濕容器裝置的所述出口的傳感裝置，所述容器復(fù)式接頭裝置被用于使所述加濕容器裝置的所述進(jìn)口與一個(gè)供應(yīng)導(dǎo)管裝置相連接，所述供應(yīng)導(dǎo)管裝置在使用中與一個(gè)氣體供應(yīng)裝置之間有氣體相通，以便使所述氣流具有理想的壓力，和/或使所述加濕容器裝置的所述出口與一個(gè)氣體輸送通道裝置相連接，從而將所述氣流輸送向病人或需要這種氣體的其他人。
46.如權(quán)利要求45所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述容器復(fù)式接頭裝置還包括容器復(fù)式接頭加熱裝置，用于對(duì)穿過(guò)所述容器復(fù)式接頭裝置的所述氣流和/或所述容器復(fù)式接頭裝置進(jìn)行加熱。
47.如權(quán)利要求45或46所述的加濕設(shè)備，其特征在于，其中所述容器復(fù)式接頭裝置可以相對(duì)于所述加濕容器裝置被裝上或被拆下。
48.一種用于對(duì)氣流進(jìn)行加濕的加濕設(shè)備，所述氣流被輸送向病人或需要這種氣體的其他人，所述加濕設(shè)備的特征在于，正如此處結(jié)合附圖的說(shuō)明所述，并且正如附圖所示。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種與一種呼吸補(bǔ)助設(shè)備協(xié)同使用的加濕器和濕度傳感器。推薦該濕度傳感器包括病人端和加濕器端的絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和/或溫度傳感裝置。該加濕器還可以包括對(duì)氣體的濕度和溫度進(jìn)行獨(dú)立控制的裝置。另外，本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)容器復(fù)式接頭，該復(fù)式接頭有利于使加濕器簡(jiǎn)便地與各種出口、進(jìn)口和傳感器相連接。另外描述了一個(gè)受到加熱的導(dǎo)管，該導(dǎo)管提供了一種沿其長(zhǎng)度方向的更為有效的溫度分布。
文檔編號(hào)A61M16/10GK1623612SQ200410092530
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2001年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月21日
發(fā)明者保羅·約翰·西科因斯, 馬爾科姆·戴維·史密斯, 穆罕默德·圖德?tīng)?申請(qǐng)人:菲什爾·派克爾公司