带冷越过加湿控制的通气系统的制作方法

本公开总体上涉及医学通气系统，更具体地，涉及包括冷越过加湿(coldpassoverhumidification)设备以加湿去往患者的气流的通气系统。

背景技术：

冷越过加湿(cph)是用于加湿通气气体的已知方法，其中，通气机的输出流越过水表面以拾取水蒸气。该方法被称为“冷越过加湿”，因为其在不向水添加热能的情况下加湿空气。在通气系统中使用cph的优点是，与其他加湿技术相比，除了制造和操作相对简单且便宜之外，其在不需要功率或指定加热器的情况下操作。

然而，缺少指定的加热器导致了折中，其中，cph具有加湿气流的相对有限的能力。即，由于不添加热量，因此作为从流动的气流传递到cph设备中的水的热量的结果而发生任何蒸发。因此，以各种方式限制通过cph过程实现的加湿量。例如，室温空气能够比体温空气容纳少得多的水。而且，随着水蒸发，水冷却其离开的表面，这使得冷却接触的气流，从而进一步降低水的水分保持能力，同时还向患者呈现相对更凉爽的气流，这可能不被期望。额外地，水的蒸发是能量密集的，并且由于空气通常具有差的热容量，因此其通常不是用于针对该过程传递能量的良好介质。

因此，在本领域中需要一种通气系统，其提供改进的加湿水平，同时享受cph的相对成本、简单性和操作益处。

技术实现要素：

本公开涉及用于例如在向患者通气期间加湿空气的发明性系统和方法。本公开的方法包括利用检测器检测通气机是否连接到cph设备。与默认操作模式相比，响应于指示对cph设备的检测的信号，通气机的控制器减少或消除通气机的冷却风扇的操作。冷却风扇的操作的减少或消除导致通气机的内部温度的相对增加，这继而增加了由通气机生成的向患者生成的气流的温度。气流温度的增加使得当气流穿过cph设备的腔室时增加的加湿水平能够发生。

通常，在一方面中，提供了一种通气系统。所述系统包括：通气机，其具有冷却风扇，所述冷却风扇被配置为降低所述通气机的内部温度；控制器(30)，其被配置为控制所述通气机的操作；以及检测器(36)，其被配置为当所述通气机被连接到冷越过加湿(cph)设备(14)时生成检测信号；其中，响应于所述检测信号，所述控制器被配置为与所述通气机的默认操作模式相比调制、减少或消除所述冷却风扇的操作。。

在一个实施例中，所述检测器包括通信设备，所述通信设备使得所述通气机能够在通信链路上建立与cph设备的通信。在一个实施例中，所述通信设备包括所述通气机的一个或多个通信端口，并且所述通信链路包括连接在通气机和cph设备之间的线缆。在一个实施例中，通信设备包括发射器、接收器或无线电，并且通信链路包括无线通信。

在一个实施例中，检测器包括传感器，所述传感器被布置为检测特异于cph设备的导管的特征。在一个实施例中，当处于默认操作模式中时，冷却风扇一直运行。在一个实施例中，与在控制器调制、减少或消除冷却风扇的操作之后相比，在默认操作模式下冷却风扇以相对较高的速度进行操作。在一个实施例中，冷却风扇响应于检测信号而关闭。

在一个实施例中，所述通气机被配置为使得存在所述内部温度的范围，在所述内部温度的所述范围处，所述冷却风扇将已经在默认模式下操作，但是在所述内部温度的所述范围处，所述冷却风扇在所述通气机调制所述冷却风扇的所述操作之后不进行操作。在一个实施例中，通气机还包括监测通气机的内部温度的温度传感器(52)。在一个实施例中，所述内部温度对应于所述通气机内的多个电学或机械部件中的一个、围绕所述一个或多个电学或机械部件的空气量、或者包括前述内容中的至少一项的组合。

根据一个方面，提供了一种用于操作具有冷越过加湿(cph)设备的通气系统的方法。所述方法包括以下步骤：检测通气机是否被连接到所述cph设备；响应于所述检测而生成检测信号；响应于所述检测信号而将所述通气机从默认操作模式进行改变；并且作为改变的步骤的结果，与所述默认操作模式相比，减少或消除所述通气机的冷却风扇的操作。

在一个实施例中，所述方法还包括利用通气机的气流生成器生成气流；并将气流引导到cph设备。所述方法还可以包括利用通气机的控制器接收检测信号的步骤，并且改变的步骤由所述控制器执行。在一个实施例中，检测的步骤是由检测器执行的，并且所述检测器包括：所述通气机或所述cph设备的通信设备、线缆、通信端口、收发器、接收器、无线电、传感器、特定于所述cph设备的导管的特征、或者包括上述内容中的至少一项的组合。

应该意识到，以下更详细讨论的前述概念和额外概念的所有组合(假定这样的概念不相互不一致)被预期为本文公开的发明主题的部分。具体而言，出现在本公开的结束处的请求保护的主题的所有组合被预期为本文公开的发明主题的部分。还应该意识到，本文明确采用的也可以出现在通过引用并入的任何公开中的术语应该被赋予与本文公开的特定概念最一致的含义。

附图说明

在附图中，相似的附图标记通常贯穿不同的视图指代相同的部分。而且，附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。

图1示意性地图示了根据本文公开的一个实施例的通气系统。

图2示意性地图示了诸如图1的系统的通气机系统的冷却风扇的操作模式的比较。

图3示意性地图示了操作诸如图1的系统的通气机系统的方法。

具体实施方式

本公开描述了通气系统以及用于操作通气系统的方法的各种实施例。更一般地，申请人已经认识到并且意识到，提供一种具有检测器的通气系统将是有益的，该检测器检测通气机何时与冷越过加湿(cph)设备连接，并且在这样连接时调节通气机的操作。本公开的某些实施例的特定目标是在不需要额外的加热器的情况下增加由通气机提供给cph设备的气流的温度。

鉴于前述内容，各种实施例和实施方式涉及用于例如在向患者通气期间加湿空气的系统和方法。本公开的方法包括利用检测器检测通气机是否连接至cph设备。与默认操作模式相比，响应于指示cph设备的检测的信号，通气机的控制器减少或消除了通气机的冷却风扇的操作。冷却风扇的操作的减少或消除导致通气机的内部温度的相对增加，这继而增加了由通气机生成的向患者生成的气流的温度。气流温度的增加使得当气流穿过cph设备的腔室时增加的加湿水平能够发生。

参考图1，在一个实施例中，通气系统10被提供有通气机12和冷越过加湿(cph)设备14。通气机12包括气流生成器16，其经由通气机12中的通道18将加压气流提供到通气机12的出口20。出口20连接到在通气机12和cph设备14之间耦合的导管(或管道)22。气流生成器16可以是用于提供气流的任何设备或机构。例如，在一个实施例中，气流生成器16包括由电机驱动的泵或风扇。

应当理解，如本文和权利要求书中使用的术语“空气”是指经由系统10提供给患者的任何可呼吸气体混合物。该可呼吸气体混合物以及因此本文所涉及的“空气”可以包括不是在周围环境中自然发现的气态分量或物质，或与自然发现的那些采取不同百分比的分量或物质(例如，较高百分比的氧气、氦气等)，其有用于协助进行利用通气机12的各种处置或流程。

通常，cph设备14包括空气室24，空气室24向水25的体积开放，以允许水蒸发到空气中(气流的加湿)。在本公开的背景下，“水”是指期望为气流添加湿度的任何含水混合物。cph设备的入口26连接到导管22并且将气流引导到空气室24中。cph设备14的出口27连接到导管(或管道)28，其最终通向患者。以这种方式，形成用于从气流生成器16通过通道18、出口20、导管22、入口26、空气室24、出口27和导管28到患者的气流的路径，即，以利用气流协助患者呼吸。cph设备14可以包括本领域已知或发现的任何cph设备的其他特征、形式或功能的任何组合。

通气机12包括控制器30，控制器30被布置为控制通气机12的操作。例如，控制器30可以包括计算机硬件，诸如，被配置为执行诸如编程代码或其他指令的软件的处理器32，以及用于存储诸如上述软件的数据或信息的存储器34。控制器30可被布置为提供本领域已知或发现的任何通气机的特征。另外，控制器30被配置为接收指示通气机12被连接到cph设备14的信号，并且响应于该信号而控制通气机12的操作，如下面更详细地讨论的。

诸如通气机12的通气机通常可用于各种不同的流程，并且因此被设计为在包括或不包括诸如冷越过加湿器的辅助设备的选择的情况下可连接到患者。因此，系统10包括检测器(或cph检测器)，其被布置为检测通气机12是否连接到cph设备14，而不是直接连接至患者或其他设备。cph检测器的各种实施例在本文中公开并在附图中图示，并且可以被提供有附图标记36，附图标记36附加有字母标识符(即“a”、“b”等)，以使得能够容易地识别个体实施例，以用于讨论。应意识到，参考“(一个或多个)检测器36”或“(一个或多个)cph检测器36”(没有字母标识符)进行的任何描述通常适用于本文公开的任何/所有检测器。

图1公开了cph检测器的各种实施例。在一个实施例中，cph检测器36a包括通信设备38，所述通信设备是通气机12的控制器30的一部分或以其他方式与之通信连接。通信设备38可以是被布置为允许通气机12和cph设备14之间的通信(例如经由cph设备14的通信设备40，如由通信链路42所指示的)的任何部件、设备、组件或装置。通信设备40可以包括处理器、存储器等，并且额外地如果期望则被布置为控制器或连接到控制器以启用和/或促进cph设备14的操作。

在一个实施例中，通信设备38可以是或包括被提供在通气机上的一个或多个通信端口，所述通信端口被耦合或能够被耦合到线缆，所述线缆被类似地耦合到或可以被类似地耦合到cph设备14以启用通气机12的控制器30与cph设备14的通信设备40之间的信号通信。在该实施例中，通信链路42因此可以通过线缆或其他“有线”连接物理地形成。在一个实施例中，通信设备38可以包括发射器、接收器、无线电或其他无线通信设备，其被布置为允许通气机12与cph设备14无线通信。因此，在该实施例中，通信链路42将是或包括无线连接。可以用于创建无线连接的技术/协议的示例包括rfid、蓝牙、wi-fi、近场通信等。在用于检测器36a的这些实施例中，控制器30可以被布置为检测通信设备40的身份并且将其识别为与cph设备14相对应，控制器30可以被配置为向通信设备40发送信号，从而请求其提供通信设备40和/或cph设备14的身份，和/或控制器30可以被布置为从通信设备40接收信号，以“宣布”通信设备40和/或cph设备14的存在和身份。

图1还图示了根据一个实施例的cph检测器36b。检测器36b包括传感器44，传感器44被包括在出口20附近(例如，嵌入于出口20，邻近出口20或在出口20附近)。传感器44被布置为检测连接到出口20的导管的存在和身份，以在不同类型的导管之间区分。因此，在该实施例中，假设不同的导管旨在用于不同的目的，例如，导管22仅旨在连接至cph设备14。换句话说，在该实施例中的导管22特定于cph设备14。为此目的，导管22包括可由传感器44检测到并且对于导管22而言唯一的特征46(例如，导管28不包括特征46，并且因此不会由传感器44检测到)。以这种方式，传感器44被配置为检测对导管22而言唯一的特征46，导管22继而对于cph设备14而言唯一，并且如果识别出该唯一特征46，则相应地向控制器30发送信号，其指示cph设备14被连接到通气机12。

在一个实施例中，传感器44是响应于磁场的变化的霍尔效应传感器、簧片开关等，并且特征46是或包括可通过传感器44识别的磁性元件(例如，磁体或铁氧体)。在该实施例中，其他导管，例如导管28，将不包括磁响应元件，并且因此将不会被传感器44检测到。在另一个实施例中，传感器44包括物理开关、按钮、操纵杆等，并且特征46包括与传感器44相对应并对齐的突起或物理几何结构，以在导管22附接到出口20时物理地触发传感器44。在一个实施例中，传感器44和特征46包括实现诸如rfid的无线技术的对应的电子部件。在一个实施例中，传感器44和特征46包括电触点，所述电触点当导管22连接到出口20时对准并接合以生成信号。

鉴于本文中的公开，本领域普通技术人员将认识到这些仅仅是可能实施例中的一些，并且存在通气机12可以被布置为检测其是否连接到cph设备14的备选和额外方式。此外，应理解，尽管图1中的系统10被图示有检测器36a和36b两者，但是对于要由控制器30接收的cph检测信号，仅需要包括这些检测器之一(或者根据未图示的实施例的备选检测器)。当然，检测器36中的多个检测器可以由通气机12包括以用于冗余和/或对应于检测cph设备的不同模型/制造商的唯一特征。

如上所述，控制器30被布置为响应于控制器30从检测器36接收到指示通气机12被连接到cph设备14的信号而控制通气机12的操作。更具体地，通气机12包括冷却风扇50，其响应于控制器30接收到cph检测信号而被控制。冷却风扇50被布置用于例如通过迫出由通气机12的电学和/或机械部件生成的热量来降低通气机12的内部温度。例如，诸如处理器32的电学部件或者诸如气流生成器16的电机的机械部件能够在操作期间产生大量的废热。冷却风扇50可以被布置为从通气机12排出该废热，从而冷却通气机12的部件并且降低通气机12的内部温度。

可以包括温度传感器52以测量通气机12的内部温度。温度传感器52可以测量空气温度，例如，控制器30或通气机12的其他电学或机械部件周围的空气量的空气温度。额外地或备选地，温度传感器52可以测量通气机12的特别关键或敏感部件(例如处理器32)的温度。在一个实施例中，多个温度传感器52被包括用于在多个不同位置/部件处测量通气机12的内部温度。

响应于由控制器30从检测器36接收到检测信号，控制器30被布置为通过将操作模式从默认操作模式改变为另一操作模式(以下的“cph模式”)来调制通气机12和/或冷却风扇50的操作。在一个实施例中，与默认操作模式相比，这导致冷却风扇50的操作被减少或消除。提供图2以帮助描述冷却风扇50的操作模式之间的差异。由箭头54a表示的第一默认模式、由箭头54b表示的第二默认模式和由箭头56表示的cph模式在图2中图示。为了便于讨论，每种操作模式可以由表示该模式的箭头的附图标记指代。

在一个实施例中，当处于对应操作模式中时，图2中的箭头54a、54b和56在通气机12的温度范围(例如，如由温度传感器52测量的)上延伸，冷却风扇50在其处进行操作(即，打开)。在一个实施例中，箭头54a、54b和56在冷却风扇从第一性能水平、速度或设置(例如，“关”或“低”)转变到相对更有效的第二性能水平、速度或设置(例如，“开”或“高”)的温度范围上延伸。

如图2所指示的，第一默认模式54a对应于“始终打开”操作模式，其中，不管通气机12的内部温度(假定通气机12被打开)，冷却风扇50始终运行。第二默认模式54b不同之处在于，仅在默认阈值温度td以上的温度下，冷却风扇50在性能水平(例如，开和关，或高和低)之间转变。换句话说，仅当通气机12的内部温度变得太高时，冷却风扇50才打开或改变为更高的速度设置。

cph模式56与默认模式54b相似，其中，其导致冷却风扇50在cph阈值温度tcph下在不同性能水平之间转变。然而，在图2中可以看出，cph阈值温度tcph大于默认阈值温度td。这导致一温度范围，冷却风扇50在默认操作模式之一下将已经在其处操作，但是其在根据cph模式56操作时不在其处。因此，该范围是关于第一默认模式54a小于tcph的任何温度t(t＜tcph)，或者关于第二默认模式54b在td与tcph之间的任何温度t(td＜t＜tcph)。换句话说，响应于cph检测信号，与冷却风扇50在其默认操作模式(默认模式54a或54b中的任一个)期间的操作相比，控制器30有目的地减少或消除了冷却风扇50的操作。

冷却风扇50的操作的减少或消除导致通气机12的内部温度(例如，如由温度传感器52测量的)增加。内部温度的这种增加相应地增加了通道18内的空气的温度。例如，如果冷却风扇50和其他部件与空气生成器16和通道18分开或隔离，则通道18的壁将有效地使得通气机12能够充当热交换器，从而通过通道18的壁向通道18中的空气提供过多的热量(来自冷却风扇50的减少或消除)。另外，通气机12将增加紧邻于通气机12的环境空气，所述空气经由气流生成器16吸入到通气机12中。作为结果，与使用默认模式54a或54b中任一个时其将成为的相比，当经由cph模式56操作冷却风扇50时到达cph设备14的腔室24的空气将相对较热。该较热的空气将具有容纳水分的增加能力和增加能量量两者，以驱动从水25中的蒸发。有利地，可以实现该较热的空气，而无需额外的加热器或电源。

通过包括检测器36，确保仅当通气机12连接到cph设备14时减少或消除冷却风扇50的操作。以这种方式，通气机12可以当将其他设备连接到通气机12时根据其默认操作模式进行操作，使得可以使用除cph设备14之外的任何数量的设备，根据预期将通气机12继续用于不同的流程。在一个实施例中，更新现有通气机的控制器的软件以将该通气机改型为根据本文公开的实施例进行操作。在这样的改型实施例中，能够另外需要添加与检测器36相对应的硬件部件(例如，如果通气机不包括类似于通信设备38的通信设备或类似于传感器44的传感器)。在改型实施例中，应注意，由于cph设备比医学通气机更不复杂和便宜得多，因此与通气机相对，将检测器36的硬件部件(例如，诸如传感器44的传感器)与cph设备一起包括能够是有利的。

除了以上公开，鉴于图3，可以意识到用于操作通气系统(例如系统10)的方法100。在步骤102处，检测通气机(例如通气机12)是否被连接到cph设备(例如cph设备14)。如以上关于检测器36所讨论的，这可以以各种方式完成。在步骤104处，例如由检测器36生成cph检测信号。检测信号可以由通气机的控制器(例如通气机12的控制器30)接收。

接下来，在步骤106处，响应于cph检测信号的生成而将通气机从默认操作模式改变。上面描述了默认模式54a和54b。作为通气机的操作模式的改变的结果，在步骤108处减少或消除了通气机的冷却风扇(例如，冷却风扇50)的操作。以上描述了模式56，并且详述了与通气机12根据其默认模式54a和54b操作时将发生什么相比冷却风扇50的操作可以如何减少或消除以增加通气机12的内部温度。

通气机可以在步骤110处利用气流生成器(例如，气流生成器16)生成气流。最后，在步骤112处气流从通气机引导到cph设备，其中，其可以在cph设备中经历加湿。然后可以将加湿的气流引导至患者。

尽管本文中已经描述和图示了若干发明实施例，但是本领域的普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文描述的优点中的一个或多个的各种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个被认为是在本文描述的发明实施例的范围内。更具体地，本领域技术人员将容易意识到，本文中所描述的所有参数、尺度、材料和配置意味着是示范性的，并且实际参数、尺度、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或多个特定应用。本领域的技术人员将认识到，或者仅仅使用常规实验就能够确定本文描述的特定发明实施例的许多等价方案。因此，应理解的是，前述实施例仅通过范例呈现，并且在权利要求及其等价方案的范围内，可以以与具体描述和要求保护的方式不同的方式来实践发明实施例。本公开的发明实施例涉及本文描述的每个个体特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不相互不一致，则两个或更多个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合都包括在本公开的发明范围内。

如本文所定义和使用的所有定义应被理解为控制在字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义的术语的普通含义上。

如本文中在说明书和权利要求书中所使用的词语“a(一)”和“an(一个)”应被理解为意指“至少一个”，除非明确相反指示。

如在本说明书和权利要求书中所使用的短语“和/或”应该被理解为是指如此联合的元素中的“任一个或两者”，即在一些情况下联合存在并且在其它情况下分离存在的元素。利用“和/或”列出的多个元素应该以相同的方式解释，即如此联合的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句特别识别的元素，其他元素可以任选地存在，不管与具体识别的那些元素相关还是不相关。因此，作为非限制性范例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“a和/或b”的引用在一个实施例中可以仅指a(任选地包括除了b之外的元素)；在另一个实施例中，仅指b(任选地包括除了a之外的元素)；在又一个实施例中，指a和b两者(任选地包括其他元素)；等等。

如在本说明书和权利要求书中所使用的，“或”应当被理解为具有与上面所定义的“和/或”相同的含义。例如，当在列表中分离项目时，“或”或“和/或”应被解释为包含性的，即包括多个元素或元素列表中的至少一个元素，但也包括多于一个元素，以及任选的其他未列出项目。仅清楚地指示为相反的术语，诸如“仅一个”或“确切地一个”，或者，当在权利要求中使用时，“由...组成”，将指包括多个元素或元素列表中的确切地一个元素。通常，如本文使用的术语“或”仅当前面有排他性术语(例如“任一个”，“...中的一个”，“...中的仅一个”，或者“...中的确切地一个”)时才应解释为指示排他性备选(即，“一个或另一个但是并非两者”)。当在权利要求中使用时，“实质上由...组成”应当具有其在专利法领域中使用的普通含义。

如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，涉及一个或多个元素的列表的短语“至少一个”应该被理解为是指选自元素列表中的元素中的任何一个或多个的至少一个元素，但是不必包括元素列表内具体列出的每一个元素和每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”涉及的元素列表内具体识别的元素之外元素可以任选地存在，而不管与具体识别的那些元素相关还是不相关。因此，作为非限制性范例，“a和b中的至少一个”(或者等价地，“a或b中的至少一个”，或者等价地“a和/或b中的至少一个”)可以在一个实施例中指至少一个、任选地包括多于一个a，而不存在b(并且任选地包括除了b之外的元素)；在另一个实施例中，指至少一个、任选地包括多于一个b，而不存在a(并且任选地包括除了a之外的元素)；在又一个实施例中，指至少一个、任选地包括多于一个a，以及至少一个、任选地包括多于一个b(并且任选地包括其他元素)；等等。

还应该理解，除非明确地相反指示，在本文所要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序不必限于叙述该方法的步骤或动作的顺序。

在权利要求书以及上面的说明书中，所有的过渡性短语，诸如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“带有”等等应被理解为是开放式的，即意味着包括但不限于。仅过渡性短语“由...组成”和“实质上由...组成”应分别是封闭式或半封闭式过渡短语，如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所阐明的。