用于呼吸治疗的靠近患者进行蒸汽转移的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年3月31日提交的美国专利申请no.14/675,198的权益，其全部内容在此以引用的方式并入本发明。

背景技术：

通常利用呼吸辅助装置治疗具有呼吸系统疾病的患者，所述呼吸辅助装置将补充呼吸气体输送到患者。这种装置可以使用高流量治疗(hft)将气体输送到患者。hft装置经由诸如鼻套管的接口以高流量输送呼吸气体，以便增加患者的吸入氧气分率(fio2)，减小患者的呼吸做功或者既增加患者的吸入氧气分率又减小患者的呼吸做功。这帮助患者从呼吸系统疾病(例如，呼吸窘迫或者支气管痉挛)得以痊愈。出于医疗原因(例如，为了保持缺乏表面活性物质的患者的组织的柔韧性，或者为了保护粘膜的完整性)或者为了减轻患者不适感，一些hft装置加热并且润湿所输送的呼吸气体。

与经由高流量系统输送呼吸气体相关的挑战是管理被载送到患者的加热和润湿的气体。在输送加热和润湿的呼吸气体期间，来自加热和润湿的呼吸气体的水分可能凝结并且形成液滴。通气回路中的凝结带来临床和机械上的挑战。凝结物可能积聚在气体回路中并且因此限制通过系统的流量。积聚在气体回路中的凝结液体移动到患者可能带来吸入的风险。另外，凝结物可能聚集并且停滞，从而造成生物危害。

一个解决方案为对将润湿的呼吸气体从供应单元载送到患者接口的管进行加热。可以使用加热水套或者使用布置在管内的加热金属丝来实施加热。具有加热水套的管可能因管中的水的重量而较重。另外，具有加热水套的管需要泵，所述泵能够使得加热水循环通过管，这增加了呼吸治疗系统的整体复杂性和成本。另外，具有加热金属丝的管需要与电源连接，这增加了呼吸治疗系统的复杂性和成本。存在于管中的加热金属丝还可能在金属丝过热的情况下造成安全危险。

技术实现要素：

提供了使用蒸汽转移单元来润湿呼吸气体的系统、方法和装置。呼吸气体从源输送到蒸汽转移单元，然后抵达患者接口，用于由患者吸入。蒸汽转移单元构造成定位在患者接口附近(例如，10英尺、6英尺、3英尺、2英尺、1英尺或者6英寸内，优选地更靠近患者接口而不是气体源)，以便帮助提供呼吸气体的最优的加热和润湿。结果，系统、方法和装置缩短了加热和润湿的呼吸气体在抵达患者之前必须行进的距离。这减小了在其中加热和润湿的气体可能冷却并且允许水分凝结的管的长度。因此，通过将蒸汽转移的位置移动到靠近患者，减少了在操作期间可能发生的凝结的量并且降低了对控制凝结的系统的需要。

在一个方面中，用于加热和润湿呼吸气体的系统包括：增压呼吸气体源；蒸汽转移单元，所述蒸汽转移单元位于增压呼吸气体源的外部；蒸汽转移单元；第一气体管；液体供应装置；第一液体管；和第二气体管。蒸汽转移单元具有气体入口、气体出口、液体入口、液体出口、将气体入口联接到气体出口的气体通道、将液体入口联接到液体出口的液体通道以及将气体通道和液体通道隔开的膜，其中，膜定位成将蒸汽从液体通道转移到气体通道。第一气体管将增压呼吸气体源连接到蒸汽转移单元的入口并且具有第一长度。液体供应装置具有加热液体出口和对液体供应装置的液体进行加热的加热器。第一液体管将加热液体出口联接到蒸汽转移单元的液体入口。第二气体管具有第二长度并且将气体出口连接到患者接口。第一长度大于第二长度，这允许蒸汽转移单元定位成更靠近患者接口而不是气体源。

在一些实施方案中，第二长度为大约7英尺或者更小。蒸汽转移单元可以包括固定装置，所述固定装置构造成将蒸汽转移单元固定到患者。固定装置可以包括系索、夹子、皮套、头箍、皮带、臂带、悬带和背心中的至少一个。在某些实施方案中，增压呼吸气体源构造成在等于或者小于大约13psi的压力下输送呼吸气体。在一些实施方案中，系统还包括第二液体管，所述第二液体管将液体供应装置连接到蒸汽转移单元的液体出口。增压呼吸气体源可以包括气体混合器。在一些实施方案中，增压呼吸气体源构造成加热呼吸气体。在某些实施方案中，增压呼吸气体源构造成显示呼吸气体的温度。在一些实施方案中，增压呼吸气体源包括机械通气设备、高流量治疗系统、氧浓缩器和氧气罐中的至少一个。

在另一方面中，使用蒸汽转移单元来润湿呼吸气体的方法包括：加热在第一壳体中的液体；将加热液体从第一壳体通过第一导管输送到位于第一壳体外部的蒸汽转移单元，所述第一导管具有第一长度；将增压气体从第二壳体通过第二导管引导到蒸汽转移单元中；通过将蒸汽从加热液体转移到气体来加热和润湿蒸汽转移单元中的气体；和将润湿的气体从蒸汽转移单元通过第三导管输送到患者接口，所述第三导管具有第二长度。

在一些实施方案中，第二长度小于第一长度。第二长度可以为大约7英尺或者更小。第一长度可以大于大约7英尺。在某些实施方案中，润湿蒸汽转移单元中的气体包括跨过膜将蒸汽从蒸汽转移单元内的液体通道转移到蒸汽转移单元内的气体通道。在一些实施方案中，方法还包括将液体从蒸汽转移单元引导到第一壳体，以为了再加热。增压气体的压力可以等于或者小于大约13psi。患者接口可以是面罩、鼻套管的一对叉状件、气管造口管适配器或者气管内导管。在某些实施方案中，方法还包括将蒸汽转移单元固定到患者。

在另一方面中，用于润湿呼吸气体的蒸汽转移单元包括壳体、气体输入管和气体输出管。壳体具有：气体入口；气体出口；气体通道，所述气体通道将气体入口流体地联接到气体出口；液体入口；液体出口；液体通道，所述液体通道将液体入口流体地联接到液体出口；和膜，所述膜将气体通道和液体通道隔开，其中，膜构造成将蒸汽从液体通道转移到气体通道。气体输入管具有：第一端部，所述第一端部连接到增压呼吸气体源；和第二端部，所述第二端部与第一端部相对，所述第二端部连接到气体入口。气体输入管具有第一长度。气体输出管具有：第一端部，所述第一端部连接到气体出口；和第二端部，所述第二端部与第一端部相对，所述第二端部具有用于将润湿的气体输送到患者的患者接口。气体输出管具有第二长度，并且第一长度大于第二长度。

在一些实施方案中，第一长度大于大约两英尺。在某些实施方案中，气体通道由液体通道包围。液体通道可以由气体通道包围。膜可以是起褶的。膜可以包括多根中空纤维管。患者接口可以是面罩、鼻套管的一对叉状件、气管造口管适配器或者气管内导管。在一些实施方案中，蒸汽转移单元还包括液体输入管，所述液体输入管具有：第一端部，所述第一端部构造成连接到增压液体源；和第二端部，所述第二端部与第一端部相对，所述第二端部连接到液体入口。在某些实施方案中，蒸汽转移单元还包括液体输出管，所述液体输出管具有：第一端部，所述第一端部连接到液体出口；和第二端部，所述第二端部与第一端部相对，所述第二端部构造成连接到增压液体源。在一些实施方案中，蒸汽转移单元还包括固定装置，用于将蒸汽转移单元联接到患者。固定装置可以包括系索、夹子、皮套、头箍、皮带、背心中的至少一个。

在回顾本公开之后，本领域中的技术人员将实施变形和修改。所公开的特征可以实施为与在此描述的一个或者多个特征进行任意的组合或者子组合(包括多个从属组合和子组合)。包括其任何部件的上文描述或者阐释的各种特征可以组合或集成在其它系统中。此外，可以省略或者不实施某些特征。

附图说明

在结合附图考虑以下详细描述时前述和其它的目的和优势将变得显明，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并且在所述附图中：

图1a示出了用于靠近患者进行蒸汽转移的说明性蒸汽转移系统；

图1b示出了图1a的蒸汽转移单元的横截面；

图2a示出了具有起褶膜的说明性蒸汽转移单元；

图2b示出了图2a的蒸汽转移单元的横截面；

图3a示出了具有起褶膜的另一个说明性蒸汽转移单元；

图3b示出了图3a的蒸汽转移单元的横截面；

图4示出了具有多个中空纤维膜的说明性蒸汽转移单元；

图5示出了具有多个中空纤维膜的另一个说明性蒸汽转移单元；

图6示出了具有壳体和固定装置的说明性蒸汽转移单元；

图7示出了包括用于靠近患者进行蒸汽转移的系统的说明性呼吸治疗系统；和

图8示出了用于靠近患者将蒸汽转移到呼吸气体的说明性处理。

具体实施方式

为了提供在此描述的系统、装置和方法的整体理解，将描述某些说明性实施例。尽管在此描述的实施例和特征具体描述为用于与高流量治疗系统结合使用，但是将理解，在下文描述的所有部件和其它特征可以以任何适当方式相互组合并且可以适应于和应用于其它类型的呼吸治疗和呼吸治疗装置，包括机械通气、持续正压通气治疗(cpap)、氧气面罩、文氏管面罩、低流量氧气治疗、气管切开术面罩等。

在此描述的系统、装置和方法在呼吸治疗期间将蒸汽转移到被输送到患者的呼吸气体。蒸汽到呼吸气体的转移靠近患者发生(例如，在10英尺、6英尺、3英尺、2英尺、1英尺、6英寸内，优选地更靠近患者接口而不是气体源)。因此，系统、装置和方法缩短了在抵达患者之前加热和润湿的呼吸气体必须行进的距离。这减小了在其中加热和润湿的气体可能冷却并且允许水分从气体凝结的管的长度。因此，通过将蒸汽转移的位置移动到靠近患者，减少了在操作期间可能发生的凝结的量并且降低了对控制凝结的系统的需要。

系统、装置和方法还允许润湿使用不同类型的呼吸治疗所输送的呼吸气体，所述不同类型的呼吸治疗包括高流量治疗、机械通气、capa、bi-pap或者任何其它适当的呼吸治疗。因为系统、装置和方法可以与分离的液体源和呼吸气体源一起工作，所以呼吸气体源可以改变，而同时又不会改变整个呼吸治疗系统的液体回路。这有助于使用各种呼吸气体源并且有助于在呼吸治疗的相对最小中断下切换呼吸气体源。例如，使得患者可以摆脱使用更高侵入性的呼吸治疗(例如，机械通气)而使用更低侵入性的呼吸治疗(例如，经由鼻套管输送的高流量治疗)而无需改变液体源或者蒸汽转移单元。替代地，蒸汽转移单元的气体入口可以与第一气体源断开并且连接到第二气体源，并且蒸汽转移单元的气体出口可以与第一患者接口(例如，气管内导管)断开并且连接到第二患者接口(例如，鼻套管的叉状件)。另外，低压气体源(诸如，家用鼓风机)可以与蒸汽转移单元一起使用。因此，患者可以居家使用系统、装置和方法。通过将液体源和气体源分离开，在此描述的系统、装置和方法使得润湿能够与各种类型的呼吸治疗和空气源一起使用。

图1a示出了根据某些实施方案的用于靠近患者进行蒸汽转移的蒸汽转移系统100。图1b示出了图1a的蒸汽转移单元101的横截面400。蒸汽转移系统100包括气体回路和液体回路，所述气体回路和所述液体回路一起工作，以便将蒸汽118转移到呼吸气体105，从而输出润湿的呼吸气体107。蒸汽转移系统100的气体回路包括蒸汽转移单元101、增压呼吸气体源124、气体输入管120和气体输出管128。增压呼吸气体源124包括联接到气体输入管120的第一端部122的气体出口125。源124将干燥呼吸气体105通过气体输入管120引导到蒸汽转移单元101的气体入口104中。尽管干燥呼吸气体105称作“干燥”气体，但是气体105可以在润湿之前包括一定湿气(例如，来自周围环境的湿气)。增压呼吸气体源124可以是高流量治疗系统、机械通气设备、氧气罐、鼓风机或者任何其它适当的呼吸气体源。增压呼吸气体源124可以构造成以任何适当的压力(例如，0.5psi、1psi、2psi、3psi、4psi、5psi、6psi、10psi、20psi、30psi、40psi或者50psi)输出呼吸气体。增压呼吸气体源124可以包括用于增压容纳在其中的呼吸气体的压缩机，或者可以从另一单元接收已经基本上增压的呼吸气体中的一些或者全部。增压呼吸气体源124可以使用气体混合器将空气与氧气混合。在一些实施方案中，源124还加热干燥气体105。在干燥气体105由源124加热的情况下，源124可以在显示装置(未示出)上显示干燥气体105的温度。在某些实施方案中，雾化药物可以通过增压呼吸气体源124混合到呼吸气体中。

由源124供应的干燥呼吸气体105通过气体输入管120被引导到蒸汽转移单元101。气体输入管120具有长度l1、连接到增压呼吸气体源124的输出部125的第一端部122和连接到蒸汽转移单元101的气体入口104的第二端部126。在一些实施方案中，l1较大(例如，7英尺、10英尺、15英尺、20英尺、30英尺、40英尺或者任何其它适当的长度)，以便允许蒸汽转移单元101远离源124而靠近患者。蒸汽转移单元101包括具有第一端部部分146和第二端部部分148的壳体102、气体入口104、气体出口106、气体通道108、液体入口110、液体出口112、液体通道114以及将气体通道108与液体通道114隔开的膜116。气体入口104从气体输入管120的第二端部126接收干燥呼吸气体105并且将气体105引导到气体通道108的第一端部170。气体入口104是有倒钩的连接件，但是可以使用任何其它适当的连接件，诸如，具有快速连接配件的连接件或者螺纹连接件。

气体通道108布置在壳体102内并且从壳体102的第一端部部分146延伸至壳体的第二端部部分148并且将气体入口104流体地联接到气体出口106。为了清晰，在图1a中示出气体通道108为单个通道，然而，气体通道108包括多个中空纤维膜116a-k，如在图1b中的横截面400中所示。尽管在横截面400中示出了仅仅11个中空纤维膜116a-k，但是在优选实施例中包括更多的中空纤维膜(例如，20、50、100、1000、10,000或者任何其它适当的纤维数量)。在其它实施例中，包括更少的中空纤维膜(例如，10、5、3、2或者1)。随着气体105进入到所述多个中空纤维膜116a-k中，气体105的流在壳体102的第一端部部分146中分流。膜116a-k允许蒸汽118从液体通道114转移到气体通道108，因此随着气体105通过气体通道108朝向壳体102的第二端部部分148行进，气体105通过膜116a-k接收蒸汽118。在一些实施方案中，膜116a-k由多孔材料形成并且允许蒸汽通过其孔扩散。在其它实施方案中，膜116a-k由非多孔材料形成并且允许蒸汽118通过化学扩散穿过。在这种实施方案中，液体被吸引通过膜116a-k中的分子间隙。流动通过中空纤维膜116a-k的气体105在壳体102的第二端部部分148中重组为单股流并且作为润湿的呼吸气体107离开气体通道108。润湿的呼吸气体107通过气体出口106离开壳体102并且进入气体输出管128的第一端部130。

气体输出管128是鼻套管，所述鼻套管具有连接到气体出口106的第一端部130和患者接口151(鼻叉150和152)。在其它实施方案中，患者接口可以是气管造口管适配器、面罩(例如，文氏面罩、氧气面罩、气管造口术面罩或者气溶胶喷雾吸入面罩)、气管内导管或者任何其它适当的患者接口。气体输出管128具有长度l2，而气体输入管120具有长度l1。l2被测量为从蒸汽转移单元101的气体出口106至鼻叉150和152的距离。蒸汽转移单元101设计成靠近患者，原因在于其更靠近患者接口151而不是增压呼吸气体源124。因此，l1大于l2。在一些实施方案中，l1较大(例如，7英尺、10英尺、15英尺、20英尺、30英尺、40英尺或者任何其它适当的长度)，以允许蒸汽转移单元远离源124。使用长管的一个可能优势在于其允许气体源定位在另一个房间中，以帮助减小患者房间中的噪音。在某些实施方案中，l2较小(例如，14英尺、10英尺、7英尺、6英尺、5英尺、4英尺、3英尺、2英尺、1英尺、6英寸或者任何其它适当的长度)，原因在于蒸汽转移单元靠近患者。

除了上述气体回路之外，蒸汽转移系统100还包括液体回路。蒸汽转移单元的液体回路包括液体入口110、加热水流动路径138、液体通道114和液体出口112。加热液体111通过液体入口110进入到壳体102中。在抵达液体入口110之前液体111由液体加热器(未示出)加热。液体入口110通过加热水流动路径138连接到液体通道114。加热水流动路径138定向成平行于壳体102并且从弯头134附接到壳体102的第一端部部分146的位置延伸到位于壳体102的第二端部部分148上的端口140。液体111从液体入口110沿着加热水流动路径138的长度通过壳体102的第二端部部分148中的端口140进入到液体通道114中。中空纤维膜116a-k的外部和壳体102的内部限定了液体通道114。在进入液体通道114时，液体115通过液体通道114朝向壳体102的第一端部部分146流动。液体通道114可以包括挡板(未示出)，所述挡板定位在通道114内，以便在液体115的流中引发湍流并且促进将蒸汽118从液体通道114通过膜116a-k转移到气体通道108。因为液体111在壳体102的第二端部部分148处进入到液体通道114中并且朝向壳体102的第一端部部分146行进，所以液体115的流动的方向与通过气体通道108的气体105的流动的方向相反。因此，蒸汽转移单元101实现了液体115和气体105之间的逆流热交换，这较之平行流热交换可以更有效率。然而，将理解，在其它实施例中，液体115的流动的方向可以与气体105的流动的方向相同。

液体115通过壳体102的第一端部部分146处的液体出口112离开液体通道114。离开液体出口112的液体115可以被再次加热并且再循环返回到液体入口110。离开蒸汽转移单元101的液体115的流量低于进入到蒸汽转移单元101的液体111的流量，原因在于液体111中的一些被转换成蒸汽118并且由气体通道108中的气体105接收。液体入口110和液体出口112分别包括弯头134和142。弯头134和142允许液体入口110和液体出口112定向成平行于壳体102。如图所示，端口104、106、110和112轴向定向，这有助于壳体102的低廓形设计。然而，将理解，在一些实施方案中，端口104、106、110和112中的一个或者多个可以相对于壳体102成角度地或者正交地定向。

在蒸汽转移系统100中，加热液体111输送到靠近患者，使得蒸汽118的转移可以靠近患者进行。通过将蒸汽转移移动到靠近患者，缩短了在其中可能发生冷却和凝结的管的长度(例如，气体输出管的长度l2)。另外，通过将液体111和气体105保持分离直到液体111和气体105靠近患者为止允许更容易地改变气体源124而同时又没有较大程度妨碍液体111的流动。例如，连接到气体入口104的增压气体源124可以在不需要改变液体回路的情况下通过断开气体源124并且用另一个气体源替换它而容易地改变。以这种方式，患者可以更容易地从机械通气设备切换为高流量治疗系统并且反之亦然。

尽管蒸汽转移单元101使用多个中空纤维膜116a-k实现了蒸汽转移，但是还可以使用其它设计实现蒸汽转移，例如，使用起褶膜或者其它膜结构。图2a示出了具有由起褶膜601限定的气体通道650的说明性蒸汽转移单元600，并且图2b示出了图2a的蒸汽转移单元600的横截面300。蒸汽转移单元600包括壳体602、气体入口604、气体出口606、液体入口608和液体出口610。壳体602包封起褶膜601，所述起褶膜包括上片体601a和下片体601b(图2b中示出)。上片体601a在附接部位652和654处连结到壳体602并且下片体601b在附接部位656和658处连结到壳体602。附接部位652、654、656和658是液密密封的，使得片体601a和601b将壳体分成三条通道：上液体通道616a、气体通道650和下液体通道616b。将理解，可以使用起褶片体的其它布置方案，包括限定了两条通道或者多于三条通道的布置方案。片体601a和601b由允许蒸汽618从液体通道616a-b转移到气体通道650的材料形成。所述材料可以与蒸汽转移单元101的中空纤维116a-k的材料类似。所述材料可以是多孔或者非多孔的。片体601a-b还具有一个或者多个起褶部，在该实例下为多个起褶部624a-l，所述多个起褶部增加了片体601a-b的面积，从而增加了可用于将蒸汽618从液体通道6161a-b转移到气体通道650的面积。将理解，除了起褶以外的其它图案也可以用于增加可用于蒸汽转移的表面积。壳体602还包括分隔部620和624，所述分隔部包封液体通道616a和616b并且限定了气体进入区域612和气体离开区域614。分隔部620和624从壳体602的第一侧部602a延伸到壳体602的第二侧部602b。分隔部620和624提供了针对壳体602的液密密封，所述液密密封防止液体通道616a和616b中的液体流入到气体进入区域612或者气体离开区域614中。

在使用中，干燥气体605进入到气体入口604中并且进入到气体进入区域612中。然后干燥气体605的流在气体进入区域612中分流并且进入到气体通道650。流动通过气体通道650的气体617通过片体601a-b接收来自在液体通道616a和616b中流动的液体609的蒸汽618。润湿的气体607离开气体通道650并且进入到气体离开区域614。润湿的气体607的流在通过气体出口606离开壳体602之前在气体离开区域614中汇合。润湿的气体607随后可以流入到管(未示出)中，诸如，图1中的蒸汽转移单元101的气体输出管128。

流动通过液体通道616a和616b的液体609作为加热液体609通过液体入口608进入壳体中。加热液体609在输送到液体入口608之前由液体加热器单元(未示出)加热。在起褶膜601上引导液体613，如箭头613所示从壳体602的第一侧部602a到第二侧部602b，并且如箭头615所示从第二侧部602b返回到第一侧部602a。随着液体609在起褶膜601上经过，蒸汽618从液体609通过起褶膜601转移到气体605。液体通道616a和616b相互流体连通，因此进入到液体入口的液体609在片体601a上方流动通过液体通道601a，并且在片体601b下方流动通过液体通道601b(图2b中示出)。在起褶膜601上经过之后，液体609通过液体出口610离开壳体。离开蒸汽转移单元600的液体611被再加热并且再循环到液体入口608。

片体601a和601b相互偏移，使得气体通道650的横截面面积足够大(例如，0.1cm²、0.5cm²、2cm²、2cm²、3cm²、5cm²)，以使得在气体的操作流量下(例如，40l/min、20l/min、15l/min、10l/min、8l/min、5l/min、2l/min、1l/min或者任何其它适当的流量)在气体流动通过蒸汽转移单元的过程中所产生的背压相对较小(例如，10psi、6psi、3psi、2psi、1psi、0.5psi、0.1psi或者小于0.1psi)。因此，操作蒸汽转移单元600需要相对低的气体压力。片体601a和片体601b可以以小的距离(10mm、5mm、3mm、1mm、0.5mm或者任何适当的距离)间隔开。所需的低操作压力可以有利于将蒸汽转移单元与机械通气设备或者市售可获得的鼓风机(例如，在患者家中)一起使用。这可以允许在这样的照顾设施中使用蒸汽转移单元600，其中，难以或者不能获得高压源(例如，50psi)。例如，这种系统可以在患者家中或者在活动和运输设施中使用。

因为由分离的源供应液体609和气体605，所以可以独立地改变气体源(未示出)和液体源(未示出)。例如，在保持加热液体609的源相同时，可以改变连接到蒸汽转移单元600的气体入口604的气体605的源。例如，患者可以从机械通气设备切换成高流量治疗系统，而同时又不需要移除液体源。这可以有利于将患者从一种类型的呼吸治疗转换成另一种类型。例如，患者可以摆脱更高侵入性的呼吸治疗(例如，机械通气)转而接受更低侵入性的呼吸治疗(例如，高流量治疗)。

尽管在蒸汽转移单元600中气体流被液体流包围，但是在一些实施例中，可以不同地布置气体流和液体流。例如，气体流可以包围液体流。图3a示出了具有起褶膜716的说明性蒸汽转移单元700，其中，气体705的流包围液体713的流。图3b示出了图3a的蒸汽转移单元700的横截面500。蒸汽转移单元700包括壳体702、气体入口704、气体出口706、液体入口708和液体出口710。壳体包封起褶膜716，所述起褶膜将位于起褶膜716内部的液体通道730和位于起褶膜716外部的气体通道732隔开。起褶膜包括起褶部750a-k(图3b中示出)，所述起褶部增加了可用于将蒸汽718从液体通道730转移到气体通道732的表面积。尽管示出了11个起褶部，但是膜716可以具有任何适当数量的起褶部(例如，100、50、25、10、5、3或者1)。

起褶膜716由第一端盖720和第二端部盖722固定在壳体702内。起褶膜716的第一端部716a连接到第一端盖720，并且起褶膜716的第二端部716b连接到第二端盖722。端盖720将液体入口708流体地联接到液体通道730的第一端部730a并且将气体入口704流体地联接到气体通道730的第一端部730a。将理解，作为端盖720和722的附加方案或者替代方案，还可以使用其它结构固定起褶膜716。气体入口704接收干燥气体705并且将干燥气体705引导通过端盖720而进入到气体通道732的第一端部732a中。气体入口704装配成连接到气体输入管(未示出)，诸如机械通气设备、鼓风机或高流量治疗系统的气体输入管。端盖720致使干燥气体105的流分流并且进入到气体通道732的第一端部732a，而与此同时引导干燥气体105远离液体通道730的开口。气体通道732平行于壳体702从第一端盖720延伸到第二端盖722。气体通道732由膜716的外部和壳体702的内部界定。干燥气体705通过气体通道732朝向第二端部732b，而与此同时通过起褶膜716从液体通道730接收蒸汽718。因此，干燥气体705在气体通道732内润湿并且润湿的呼吸气体707离开气体通道的第二端部732b并且在通过气体出口706之前汇合成单股流。然后可以将润湿的呼吸气体707通过患者接口(未示出)引导到患者，所述患者接口例如为鼻套管的叉状件、面罩、气管造口管适配器、气管内导管或者任何其它适当的患者接口。

气体通道732还包括排放口724，用于从气体通道732排放凝结物。因为蒸汽转移单元700的气体通道732没有被加热液体包围(如在蒸汽转移单元101和600中那样)，所以气体通道732可能直接暴露于外界环境，所述外界环境致使气体705冷却。结果，蒸汽718可能在气体通道732中凝结成液滴。排放口724具有小的直径(例如，2mm、1mm或者＜1mm)，以便防止过量的气体705通过排放口724逃逸出。排放口724还可以包括过滤器，所述过滤器减小了气体通过。另外，在一些实施方案中，壳体702由隔热物覆盖，以便减小或者防止在气体通道732中的凝结。将理解，在一些实施方案中，可以从气体通道732省略排放口。

液体入口708接收加热液体709，所述加热液体将蒸汽718转移到呼吸气体705。在进入液体入口708之前加热液体709由液体加热器(未示出)加热。液体709被引导为通过弯头连接件712、通过连接件721而进入第一端盖720中。如箭头713所示，第一端盖720将加热液体引导到液体通道730的第一端部730a中。液体通道730与壳体702同轴地从第一端盖720延伸到第二端盖722，并且由起褶膜716的内部界定。随着液体709从第一端部730a流至液体通道730的第二端部730b，液体709将蒸汽718通过起褶膜716转移到气体通道732中。在液体709抵达液体通道730的第二端部730b之后，第二端盖722如箭头715所示地使液体709的流汇合并且将液体709引导通过端口723。液体709通过弯头连接件714流出端口723并且离开流体出口710。离开的液体711可以再循环至液体入口708。

设想具有由气体流包围的液体流的蒸汽转移单元的其它构造。图4示出了蒸汽转移单元800，所述蒸汽转移单元具有流动通过多个中空纤维膜814a-i的液体811。蒸汽转移单元800包括壳体802、气体入口804、气体出口806和液体通道820。壳体802的内部限定了气体通道808。气体通道808具有纵向轴线852、第一端部808a和第二端部808b。气体通道808将气体入口804流体地联接到气体出口806。气体入口804联接到气体通道808的第一端部808a并且垂直于纵向轴线852定向。气体出口806联接到气体通道808的第二端部808b并且也垂直于纵向轴线852定向。因此，气体入口804和气体出口806没有共轴。这种构造防止气体805从气体入口804直接抵达气体出口806，而又没有接收足量的湿气。气体入口804和气体出口806不对准有助于在气体805的流中引发湍流，这有助于将蒸汽850通过多根折叠管814a-i从液体通道820转移到气体通道808。

液体通道820包括所述多根折叠管814a-i、液体入口810和液体出口812。液体入口810通过连接件816流体地联接到所述多根折叠管814a-i并且液体出口812通过连接件818流体地联接到所述多根折叠管814a-i。所述多根折叠管814a-i在大约它们的中点处具有折叠部815。这允许液体入口810和液体出口812位于壳体802的相同端部803上。所述多根折叠管814a-i由允许蒸汽850穿过管壁的材料形成。蒸汽转移单元800的管814a-i与蒸汽转移单元101的中空纤维膜116a-k类似。与蒸汽转移单元101不同，液体811在折叠管814a-i的内部中流动而非在外部流动。液体通道820可以通过开口822插入到壳体802中。尽管图4示出了未密封的开口822，但是在优选实施例中，蒸汽转移单元800还包括盖(未示出)，用于在已经插入所述多根折叠管814a-i之后密封开口822。

在使用中，干燥气体805进入到气体入口804并且被引导到气体通道808中。在气体通道808中，气体805通过所述多根折叠管814a-i从液体811接收蒸汽850。气体805的流可以基本垂直于液体811的流，原因在于液体通道820基本平行于纵向轴线852定向，而气体入口804和气体出口806各自均基本垂直于纵向轴线852。在通过管814a-i从液体811接收蒸汽850之后，润湿的气体807通过气体出口806离开壳体802。液体811进入液体入口810并且通过连接件816引导到所述多根折叠管814a-i中。流动通过所述多根折叠管814a-i的液体811流过折叠部815周围并且流向液体入口810。在折叠部815处液体811的方向的改变可以导致在折叠部815处蒸汽850的增加的转移，原因在于流动的液体811的惯性可以导致所述多根折叠管814a-i的壁将力施加到折叠部815处的液体811。在流过折叠部815周围之后，液体811流动通过液体出口812并且作为略微冷却的液体813离开。液体813的温度高于环境温度，但是比液体入口810处的加热液体811的温度低。为此，在再循环返回到入口810之前再次加热液体813。液体中的一些作为蒸汽850被气体805接收，因此可能需要在蒸汽转移单元800的延长操作期间向循环液体添加额外液体。

尽管蒸汽转移单元800具有垂直于液体流的气体流，但是在一些实施方案中，液体流和气体流可以基本平行。这种构造可以允许液体端口和气体端口沿着共同轴线布置，这可以有助于低廓形设计。图5示出了说明性蒸汽转移单元900，所述蒸汽转移单元具有多个中空纤维膜914a-d并且具有基本平行的液体流和气体流。蒸汽转移单元900包括具有纵向轴线950的壳体902、气体入口904、气体出口906、液体入口910和液体出口912。壳体902的内部限定了气体通道908。气体通道908具有纵向轴线950、第一端部908a和第二端部908b。气体通道908将气体入口904流体地联接到气体出口906。气体入口904连接到气体通道908的第一端部908a并且平行于纵向轴线950定向。气体出口906还连接到气体通道908的第一端部908a并且平行于纵向轴线950定向。然而，气体入口904和气体出口906没有共轴。这种构造防止气体905从气体入口904直接抵达气体出口906而又没有接收足够的湿气。因此，气体入口904和气体出口906之间的偏移有助于在气体905的流中引发湍流，这促进将蒸汽918从液体911通过中空纤维膜914a-d转移到气体通道908。

中空纤维膜914a-d将液体入口910联接到液体出口912。中空纤维膜914a-d在大约它们的中点处具有折叠部915。这允许液体入口910和液体出口912位于壳体902的相同端部903上。中空纤维膜914a-d由允许蒸汽918穿过中空纤维膜914a-d的材料形成。蒸汽转移单元900的中空纤维膜914a-d与蒸汽转移单元101的中空纤维膜116a-k类似。与蒸汽转移单元101不同，液体911在中空纤维膜914a-d的内部中流动而非在外部流动。

在使用中，干燥气体905进入到气体入口904并且被引导到气体通道908的第一端部908a中。在气体通道908中，气体905通过中空纤维膜914a-d从液体911接收蒸汽918。气体905的流可以基本平行于液体911的流，原因在于中空纤维膜914a-d和气体入口904以及气体出口906各自均基本平行于纵向轴线950定向。在通过中空纤维膜914a-d从液体911接收蒸汽918之后，润湿的气体907通过气体出口906离开壳体902。液体911进入液体入口910并且被引导到中空纤维膜914a-d中。流动通过中空纤维膜914a-d的液体911流过折叠部915周围并且流向液体入口910。在折叠部915处液体911的方向的改变可以导致在折叠部915处蒸汽918的增加的转移，原因在于流动的液体911的惯性可以致使中空纤维膜914a-d的壁将力施加到折叠部915处的液体911。在流过折叠部915周围之后，液体911流动通过液体出口912并且作为略微冷却的液体913离开。液体913的温度高于环境温度，但是低于液体入口910处的加热液体911的温度。为此，在其再循环返回到入口910之前再次加热液体913。液体911中的一些作为蒸汽918被气体905接收，因此可能需要在蒸汽转移单元900的延长操作期间向循环液体820的流添加额外液体。因此，蒸汽转移单元900的操作与蒸汽转移单元800的操作类似，但是蒸汽转移单元900中的液体911的流和气体805的流基本平行。平行的流允许口904、906、910和912沿着共同轴线(轴线950)定向，从而使得能够进行低廓形设计并且简化管的管理。

上述蒸汽转移单元可以容纳在外壳内。图6示出了说明性蒸汽转移组件1000，所述蒸汽转移组件具有蒸汽转移单元1002、外壳1020a-b和系索1050。蒸汽转移单元1002可以与图1的蒸汽转移单元100基本类似。外壳1020a-b包括上部部分1020a和下部部分1020b。下部部分1020b具有前端1032和后端1034。前端1032包括用于接纳蒸汽转移单元1002的气体出口1006的槽1042，并且后端1034包括分别用于接纳蒸汽转移单元1002的液体出口1010、气体入口1004和液体入口1008的槽1036、1038和1040。类似地，上部部分1020a也具有前端1022和后端1024。前端1022包括槽(未示出)，所述槽与下部部分1020b上的槽1042对准，以便接纳蒸汽转移单元1002的气体出口1006。另外，后端1024包括槽1026、1028和1030，所述槽分别与槽1036、1038和1040对准，以便分别接纳蒸汽转移单元1002的液体出口1010、气体入口1004和液体入口1008。上部部分1020a还包括突片1050，所述突片与下部部分1020b中的狭槽1054相配合，并且下部部分1020b包括突片1052，所述突片与上部部分1020a中的狭槽(未示出)相配合。这些相配合的特征部接合，以将上部部分1020a与下部部分1020b相连接。上部部分1020a和下部部分1020b之间的连接可以是永久的或者可拆卸的。

上部部分1020a还包括环形部1025，用于连接到系索1050。环形部1025与上部部分1020a成一体。环形部1025足够坚固，以支撑蒸汽转移组件1000的重量，使得蒸汽转移组件可以由系索1050悬挂。系索1050可以围绕患者的颈部佩戴，以便将蒸汽转移组件1000固定到患者。系索可以防止意外地施加到被连接的管(例如，气体管或者液体供应管路)的力被传递到患者接口。这可以帮助防止患者接口无意的断开。管的无意的断开对于依赖机械通气或者使用气管造口管的患者尤其是问题。另外，系索可以防止蒸汽转移单元意外地从表面掉落，诸如从患者的床边掉落。尽管在图6中示出了系索1050和环形部1025，但是可以使用其它固定机构，包括夹子、皮套、头带、皮带、臂带、悬带、背心或者任何其它适当的固定机构或者固定机构的组合。此外，外壳1020a-b隔绝了蒸汽转移单元。这可以帮助防止在这样的实施方案中发生凝结，其中，加热液体流没有包围气体流(例如，蒸汽转移单元700、800和900)。

任何的上述蒸汽转移单元均可以包含到呼吸治疗系统中，诸如，在图7中示出的说明性呼吸治疗系统200。呼吸治疗系统200包括增压呼吸气体211的源202、蒸汽转移单元212、气体输入管230、气体输出管240、患者接口244、液体供应装置232、第一液体管238和第二液体管248。蒸汽转移单元212与图2a的蒸汽转移单元600基本类似，但是可以使用任何的上述蒸汽转移单元(例如，蒸汽转移单元101、600、700、800或者900)或者任何其它适当的蒸汽转移单元。蒸汽转移单元212包括气体入口214、气体出口216、液体入口218、液体出口220、将气体入口214联接到气体出口216的气体通道222、将液体入口218联接到液体出口220的液体通道224以及将气体通道222和液体通道224隔开的膜226。膜226允许将蒸汽228从液体通道224转移到气体通道222并且可以是多孔或者非多孔的。

气体输入管230将增压呼吸气体211的源202连接到蒸汽转移单元212的气体入口214，并且气体输出管240将蒸汽转移单元212的气体出口216连接到患者接口244。气体输入管230具有长度l1并且气体输出管240具有长度l2。l2被测量为从蒸汽转移单元212的气体出口216至患者接口244的距离。蒸汽转移单元212靠近患者，因此蒸汽转移单元212更靠近患者(未示出)而不是增压呼吸气体202的源202。因此，l1大于l2。在一些实施例中，l1较大(例如，15英尺、20英尺、30英尺、40英尺或者任何其它适当的长度)，以便允许蒸汽转移单元212远离源202。在某些实施例中，l2较小(例如，10英尺、7英尺、6英尺、5英尺、4英尺、3英尺、2英尺、1英尺、6英寸或者任何其它适当的长度)，原因在于蒸汽转移单元212靠近患者。

增压呼吸气体211的源202包括用于接收增压氧气264的氧气入口205、用于接收外界空气203的空气入口204、压缩机206、气体混合器208、气体加热器209、气体出口210和显示装置207。压缩机206构造成增加外界空气203的压力，以便在任何适当的压力(例如，0.5psi、1psi、2psi、5psi、10psi、20psi、40psi或者50psi)下输出增压空气260。气体混合器208构造成接收增压空气260和氧气264并且输出混合气体262。气体加热器构造成加热输出的混合气体262并且输出加热的呼吸气体211。显示装置207构造成显示离开气体出口210的加热的呼吸气体211的温度。源202的气体出口连接到气体输入管230，以便将呼吸气体211输出到气体输入管230中。

液体供应装置232包括液体入口234、液体容器252、液体泵254、液体加热器256、uv源258、加热液体出口236以及第一液体入口251和第二液体入口250。液体供应装置232的第一液体出口236连接到蒸汽转移单元212的液体入口218。液体供应装置232的第二液体入口250通过第二液体管238连接到蒸汽转移单元212的液体出口220。

在使用中，在源202的氧气入口205处接收氧气264，并且在空气入口204处接收空气203。空气203由压缩机206增压并且抵达气体混合器208。气体混合器208接收氧气264和增压空气260并且混合氧气和增压空气，以便实现所需的氧气分率。可以由用户通过用户界面(未示出)输入所需的氧气分率。混合气体262抵达气体加热器209，并且随着呼吸气体211流动到出口210，气体加热器209将气体262加热到所需温度(例如，37℃)。呼吸气体211被引导为从源202的气体出口210通过第一呼吸气体管211至蒸汽转移单元212的气体入口214。然后增压呼吸气体211通过气体通道222并且通过膜226从在液体通道224中循环的液体225接收蒸汽228。润湿的呼吸气体217离开蒸汽转移单元212的气体出口216并且进入到气体输出管240中。在通过气体输出管240行进长度l2之后，润湿的呼吸气体离开气体输出管240的患者接口244。

与此同时，液体供应装置232在第一液体入口251处接收新的液体234，并且在第二液体入口250处接收再循环的液体266。新的液体234和再循环的液体266皆流入到液体容器252中，以便形成组合的液体268。新的液体251被添加到容器252，原因在于随着液体225中的一些被转换成蒸汽228以用于润湿呼吸气体211，循环液体266的体积下降。组合的液体268然后进入到液体泵254并且被泵送到液体加热器256。液体加热器256加热液体并且使得加热液体225抵达uv源250。uv源250为加热液体225消毒，以防止或者减小液体225中的细菌生长。加热液体225被引导通过液体出口236抵达第一液体管238。

加热液体225在进入蒸汽转移单元212的液体入口218之前通过第一液体管行进距离l3。在一些实施方案中，因为液体供应装置232远离蒸汽转移单元212，所以距离l3较大(例如，5英尺、10英尺、15英尺、20英尺、30英尺、40英尺或者任何其它适当的长度)。液体供应装置232与增压呼吸气体211的源202分离开。因此，液体供应装置232和源202可以间隔开显著的距离(例如，1英尺、2英尺、5英尺、10英尺或者任何适当的距离)。将理解，在一些实施方案中，液体供应装置232和源202可以被包括在单个包封件中。进入到蒸汽转移单元212的液体入口218中的加热液体225进入到液体通道224中。液体225在膜226上经过并且通过膜226将蒸汽228转移到气体通道222中。液体225通过蒸汽转移单元212的液体出口220离开液体通道224并且进入到第二液体管248中。进入到第二液体管248中的液体266进入到液体供应装置232的液体入口250中并且被再循环。

图8示出了用于靠近患者将蒸汽转移到呼吸气体的说明性处理1100。可以使用蒸汽转移单元100、600、700、800、900、1002、212或者任何其它适当的蒸汽转移单元执行处理1100。在步骤1102中，加热在第一壳体中的液体。第一壳体可以是液体供应装置，诸如，蒸汽转移系统200的液体供应装置232。可以由蒸汽转移系统200的液体加热器256或者任何其它适当的液体加热器加热液体。在步骤1104中，将加热液体从第一壳体通过第一导管输送到位于第一壳体外部的蒸汽转移单元。第一导管可以是第一液体管238或者任何其它适当的导管。可以使用另一根导管使得液体再循环。在步骤1106中，将增压气体从第二壳体通过第二导管引导到蒸汽转移单元中。第二壳体可以是气体源，诸如，蒸汽转移系统200中的源202、蒸汽转移系统100中的源124、机械通气设备、高流量治疗系统、氧浓缩器、氧气罐、鼓风机或者任何其它适当的壳体。第二导管可以是蒸汽转移系统200的气体输入管230或者任何适当的导管。在步骤1108中，通过将蒸汽从加热液体转移到气体来润湿蒸汽转移单元中的气体。可以通过膜(诸如，膜116、601、716、814a-i、914a-d、226中的任何膜)或者任何其它适当的膜将蒸汽转移到气体。可以在润湿气体的同时加热气体。在步骤1110中，将润湿的气体从蒸汽转移单元通过具有第二长度的第三导管输送到患者接口。第三导管可以是蒸汽转移系统200的气体输出管240。在一些实施方案中，第二长度小于第一长度。在这种实施方案中，可以靠近患者进行蒸汽转移。在某些实施方案中，第二长度较小(例如，＜8英尺、＜4英尺、＜2英尺或者＜1英尺)。在一些实施方案中，第一长度较大(例如，＞2英尺、＞4英尺、＞6英尺、＞8英尺、＞10英尺、＞15英尺或者＞20英尺)。

前述内容仅仅解释了本公开的原理，并且可以以除了描述的实施例之外的实施例实践系统、装置和方法，所述描述的实施例仅仅为了解释而非限制的目的。应当理解的是，在此公开的系统、装置和方法虽然示出为用于高流量治疗和机械通气系统，但是它们可以应用到在其它通气回路中使用的系统、装置和方法。

在回顾本公开之后，本领域中的技术人员将进行变形和修改。例如，可以有利的是在具有由气体流包围的液体流的任何蒸汽转移单元中添加排放口，以允许移除凝结物。另外，可以用多个中空纤维膜替代蒸汽转移单元600、700或者212的起褶膜。类似地，蒸汽转移单元101、800和900中的管或者中空纤维膜可以用起褶膜替代。所公开的特征可以实施为与在此描述的一个或者多个特征进行任意的组合或者子组合(包括多个从属组合和子组合)。包括其任何部件的上文描述或者阐释的各种特征可以组合或集成在其它系统中。此外，可以省略或者不实施某些特征。

在不背离在此公开的信息的范围内，可以由本领域中的技术人员确定和作出改变、替换以及替代的示例。在此引用的所有参考的全部内容以引用的方式并入并且构成本申请的一部分。