；还包括闭合回路。
[0116] 下文参见附图描述了关于用于实施在此描述的装置和方法的若干说明性实施例 的细节。本发明不限于这些描述的实施例。
[0117] 医疗回路
[0118] 为了更详细地理解本披露，首先参见图1，图1示出了根据至少一个实施例的医疗 回路。更具体地，图1示出了示例呼吸回路。该呼吸回路可以是，例如，连续、可变或双水平 的气道正压（PAP)系统或另一种形式的呼吸疗法。如下文解释，该呼吸回路包括一个或多 个医用管、加湿器以及患者接口。该医疗回路的任何或全部这些部件以及其他部件可以结 合用于加湿和/或冷凝物管理的微结构。微结构通常可以被定义为具有在1到1000微米 (ym)(或约1到1000 ym)范围中的微尺度大小的结构。
[0119] 可以如下在图1的回路中运送气体。干燥气体从通气机/送风机105传递到加湿 器107,该加湿器对这些干燥气体进行加湿。在某些实施例中，该通气机/送风机105可以 与该加湿器107整合。该加湿器107经由出口端口 111连接到吸气管103的入口 109(用 于接收加湿气体的末端）上，由此将加湿气体供应给该吸气管103。吸气管是被配置成向患 者输送呼吸气体的管。这些气体通过该吸气管103流动到出口 113(用于排出加湿气体的 末端），并且随后通过被连接到该出口 113上的患者接口 115流动到患者101。在这个实例 中，该出口 113是Y型件适配器。呼气管117也连接到该出口 113上。呼气管是被配置成 使呼出的加湿气体移动远离患者的管。此处，该呼气管117使呼出的加湿气体从该患者接 口 115返回到该通气机/送风机105。根据至少一种配置的吸气管103和/或呼气管117 可以包括微结构。下文更详细地描述这些管（和其他管）。
[0120] 在这个实例中，干燥气体通过通气口 119进入该通气机/送风机105中。风扇121 可以凭借抽吸空气或其他气体通过该通气口 119来改进进入该通气机/送风机105中的气 流。例如，该风扇121可以是变速风扇，其中电子控制器123控制该风扇速度。具体是，该 电子控制器123的功能可以被电子主控制器125响应于来自该主控制器125的输入和/或 由用户经由拨盘127设置的压力或风扇速度的设置值来控制。
[0121] 该加湿器107包括加湿腔室129,该加湿腔室129含有一定体积的水130或其他适 合的加湿液体。优选地，该加湿腔室129在使用之后是从该加湿器107上可移除的。可移 除性允许该加湿腔室129更容易被消毒或处置。然而，该加湿器107的腔室129部分可以 是整体构造。该加湿腔室129的主体可以由非传导性玻璃或塑料材料形成。但是该加湿腔 室129也可以包括传导性部件。例如，该加湿腔室129可以包括高导热性的底座（例如，铝 底座），该底座与该加湿器107上的加热器板131接触或相关联。举例来说，该加湿器107 可以是独立加湿器，例如在新西兰奥克兰市的斐雪派克（Fisher&Paykel)医疗保健有限公 司的呼吸加湿范围中的加湿器中的任一者。示例加湿腔室129被描述于授予西姆斯（Sims) 的美国专利号5, 445, 143中，该专利通过引用将其全文结合。
[0122] 根据至少一个实施例的加湿腔室129可以包括微结构并且在此对该加湿腔室129 进行进一步详细描述。
[0123] 该加湿器107还可以包括电子控制件。在这个实例中，该加湿器107包括该电子 主控制器125。优选地，该电子主控制器125是基于微处理器的控制器，该控制器执行存储 在相关联的存储器中的计算机软件命令。响应于由用户经由（例如）用户接口 133设置的 湿度或温度值输入以及其他输入，该电子主控制器125确定何时（或以何种水平）对该加 热器板131进行供能，以便对该加湿腔室129内的水130进行加热。
[0124] 可以结合任何适合的患者接口 115。患者接口是广义术语，并且对本领域的普通 技术人员给出了它的普遍并且惯常的含义（也就是说，它不限于特殊或自定义的含义），并 且包括而不限于遮罩（例如气管罩、面罩以及鼻罩）、套管以及鼻枕。温度探头135可以连 接到靠近该患者接口 115的吸气管103上，或连接到该患者接口 115上。该温度探头135 监测该患者接口 115附近或在该患者接口 115处的温度。与该温度探头相关联的加热细丝 (未示出）可以用于调整该患者接口 115和/或吸气管103的温度，以便将该吸气管103和 /或患者接口 115的温度升高到饱和温度之上，由此减少不想要的冷凝的机会。
[0125] 根据至少一个实施例的患者接口 115可以包括微结构并且在下文对该患者接口 115进行更详细的描述。
[0126] 在图1中，呼出的加湿气体经由该呼气管117从该患者接口 115返回到该通气机 /送风机105。该呼气管117可以具有与它整合的温度探头和/或加热细丝（如上文关于 该吸气管103所描述），从而减少冷凝的机会。此外，该呼气管117不需要使呼出气体返回 到该通气机/送风机105。可替代地，呼出的加湿气体可以直接被传递到周围环境或被传递 到其他辅助装置，例如空气洗涤器/过滤器（未示出）。在某些实施例中，完全省略了该呼 气管。
[0127] 如上文讨论，该示例医疗回路的吸气管103、呼气管117、加湿腔室129、和/或患者 接口 115可以包括微结构。这些部件讨论如下。本发明并不被这些实施例所限制，然而，可 以预见的是，这些披露的微结构可以被整合到接触和/或运送加湿气体（例如加湿空气） 的许多种医疗部件中。
[0128] 具有微结构的医用管
[0129] 图2示出了根据至少一个实施例适合用于在医疗回路中使用的管201的透视图。 如图2中示出，该管201可以是波纹状的，这有利地改进了该管的柔性。然而，在某些实施 例中，该管201可以具有相对光滑的非波纹壁。
[0130] 在某些实施例中，该管201可以用于运送气体到婴儿或新生儿患者和/或用于输 送来自婴儿或新生儿患者的气体。在某些实施例中，该管201可以用于运送气体到标准患 者（例如较大的儿童和成人）和/或用于运送来自这些标准患者的气体。在此描述的"婴 儿"和"标准"医用管的一些示例尺寸、以及这些尺寸的一些优选范围被描述于共同拥有的 2011年6月3日提交的美国临时专利申请号61/492, 970和2012年3月13日提交的美国 临时专利申请号61/610, 109中，以及共同拥有的国际公开号W02011/077250A1中，这些文 献中的每一者通过引用将其全文结合。用于婴儿和标准管的示例长度可以是1到2m(或约 1 到 2m) 〇
[0131] 在至少一个实施例中，该管201由包括一种或多种聚合物的挤出物形成。优选 地，该聚合物被选择为使得形成的管201是总体上柔性的。优选的聚合物包括线性低密度 聚乙烯（LLDPE)、低密度聚乙烯（LDPE)、聚丙烯（PP)、聚烯烃塑性体（P0P)、乙烯乙酸乙烯 酯（EVA)、增塑聚氯乙烯（PVC)、或这些材料中的两者或更多者的共混物。该聚合物（这 些聚合物）形成总挤出物的至少98. 4 (或约98. 4)、98. 5 (或约98. 5)、98. 6 (或约98. 6)、 98. 7 (或约 98. 7)、98. 8 (或约 98. 8)、98. 9 (或约 98. 9)、99. 0 (或约 99. 0)、99. 1 (或约 99. 1)、99. 2 (或约 99. 2)、99. 3 (或约 99. 3)、99. 4 (或约 99. 4)、99. 5 (或约 99. 5)、99. 6 (或 约 99. 6)、99. 7 (或约 99. 7)、99. 8 (或约 99. 8)、或 99. 9 (或约 99. 9)的重量百分比（wt. % )。 在具体实施例中，该挤出物包括99. 488 (或约99. 488) wt. %或约99. 49 (或约99. 49) wt. % 的LLDPE。在某些实施例中，该管201由被描述于共同转让的国际公开号WO 2001/077250A1 中的发泡聚合物形成，该文献通过引用将其全文结合。
[0132] 在一些实施例中，微结构可以由软金属材料（例如铝箱、黄铜、以及铜）形成。在一 些这样的实施例中，选择的这些材料可以具有高表面能。在一些实施例中，这些基底材料可 以被涂覆并且可以包括增加该基底材料的表面能的添加剂。在一些实施例中，未形成在微 结构中的单独的金属的使用可能是有利的，原因仅仅在于高表面能。但是微结构可由这些 金属形成，例如通过首先将该软金属形成膜或薄膜并且随后冲压该材料以形成微结构。随 后该冲压材料可以用来形成本披露的这些加湿装置中的任何数量的适合部件。例如，该管 201的至少一内部部分可以由金属形成，该金属可能已经或可能尚未被冲压形成微结构。 并且在一些实施例中，冲压的金属膜可以形成在加湿腔室内的任何数量的结构（壁、塔、鳍 片、底座，等等）上的表面。
[0133] 在某些实施例中，该管201可以包括一根或多根传导性细丝。在某些实施例中，该 管201可以包括两根或四根传导性细丝，并且成对的这些传导性细丝可以在该管201的一 端或两端形成连接环。该一根或多根细丝可以被布置在该管201的外部上，例如，围绕该管 201的外部螺旋缠绕，或者布置在该管201的内壁上，例如沿着内腔壁周围螺旋缠绕。下文 更详细地论述细丝。
[0134] 已发现在液体与包括为特定目的建造的微结构的表面之间的相互作用可以导致 该液体铺展到该表面上和这些微结构的内部或其上。进一步发现这种相互作用增加了液 体-蒸气界面面积并且降低了在该表面顶部上的液体层的厚度。相比于在平坦表面上的相 同体积的液体，增加的表面面积与降低的厚度的组合改进了液体的蒸发。如下文讨论，增加 的表面面积、降低的厚度、以及加热的组合进一步改进了液体的蒸发。因此，在不同的实施 例中，该管201的这些内壁包括微结构301，如在图3A(未按比例）中示出。图3B中示出了 这些微结构301的一部分的第一放大视图。图3B以大于图3A的放大率示出了这些微结构 301。在图3A和3B中，这些微结构301沿着该管201轴向布置（也就是说，这些微结构以 垂直于该管201的纵向长度的方向延伸）。
[0135] 聚合物通常具有低表面能，导致可湿性不良。为了改进这些微结构301在聚合物 管201上的水铺展能力，可有利的是用一种或多种材料处理该一种或多种聚合物，以便增 加该表面能。表面活性剂（例如阳离子表面活性剂）可以是特别令人希望的添加剂材料。适 合的表面改性剂包括单硬脂酸甘油酯（GMS)、乙氧基化胺、烷基磺酸钠盐、和月桂酸二乙醇 酰胺以及包含这些物质的添加剂。由科莱恩（Clariant)(新西兰）有限公司供应的并且产 品名称为"418LD抗静电母料"的MLDNA-418是表面改性剂母料，其中5 (±0. 25) %的单硬脂 酸甘油酯（CAS号123-94-4)作为活性成分。优选地，该表面改性剂包括该总挤出物的至少 约 0. 05 (或约 0. 05)、0. 1 (或约 0. 1)、0. 15 (或约 0. 15)、0. 2 (或约 0. 2)、0. 25 (或约 0. 25)、 〇? 3 (或约 0? 3)、0? 35 (或约 0? 35)、0? 4 (或约 0? 4)、0? 45 (或约 0? 45)、0? 5 (或约 0? 5)、 1. 1(或约 1. 1)、1.2 (或约 1.2)、1.3 (或约 1.3)、1.4 (或约 1.4)、或 1.5 (或约 1.5) wt. %。 例如，在至少一个实施例中，该管挤出物包括0. 25wt. % (或约0. 25wt. %)的表面改性剂。 作为另一个实例，在至少一个实施例中，该管挤出物包括〇. 5wt. % (或约0. 5wt. % )的表 面改性剂。
[0136] 其他材料（例如其他表面活性剂或其他亲水剂）也可以用来改进该管201或其他 实施例的水铺展能力。例如，可以使用任何适合的阴离子、阳离子或非离子表面活性剂或 其他亲水剂，或这些表面活性剂或亲水剂的组合。适合的亲水剂可以是通常能够增加组合 物的亲水特性的任何一种试剂或多种试剂。在一些配置中，该表面活性剂或亲水剂可以包 括乙氧基化脂肪醇，例如被描述于EP 0 480 238 B1中的乙氧基化脂肪醇，该文献通过引用 将其全文结合在此。在一些配置中，该表面活性剂或亲水剂可以包括非离子表面活性物质， 例如壬基酚乙氧基化合物、聚乙二醇单酯和双酯、脱水山梨糖醇酯、聚乙二醇单醚和二醚以 及被描述于EP 0 268 347 B1中的其他物质，或非离子全氟烷基化表面活性物质，例如被描 述于W0 87/03001中的表面活性物质，这些文献通过引用将其全文结合在此。在一些配置 中，该表面活性剂或亲水剂可以含有硅部分。在一些配置中，该表面活性剂或亲水剂可以包 括湿润剂，例如被描述于如以上提及的W0 87/03001和EP 0 231 420 B1中的亲水硅油，这 些文献通过引用将其全文结合在此。在一些配置中，该表面活性剂或亲水剂可以包括聚醚 碳硅烷，例如被描述于W0 2007/001869中尤其是在第13页和14页的聚醚碳硅烷，该文献 通过引用将其全文结合在此。其他这些适合的试剂被描述于US 5, 750, 589、US 4, 657, 959 以及EP 0 231 420 B1中，如在W0 2007/001869中引用的，这些文献通过引用将其全文结 合在此。在一些配置中，该表面活性剂或亲水剂可以包括含有硅氧烷增溶基团的乙氧基化 表面活性剂，例如被描述于以上提及的US 4, 657, 949和W0 2007/001869中的表面活性剂。 这些乙氧基化表面活性剂的实例是可从美国纽约州奥尔巴尼（Albany)迈图高新材料集团 (Momentive Performance Materials)获得的表面活性共聚物的SILWET1?系（例如， SILWET?L-77)和可从美国俄亥俄州凯霍加福尔斯（Cuyahoga Falls)艾默罗德性能材 料公司（Emerald Performance Materials, Inc.)获得的MASIL?SF19〇
[0137] 在某些实施例中，一种或多种亲水剂在形成这些微结构之后被施加到微结构 化表面。例如，该微结构化表面可以被浸没在挥发性溶剂（例如，甲醇或乙醇）中的 ELVAMIDE?尼龙共聚物树脂（特拉华州威明顿市（Wilmington)杜邦公司（E.I.du Pont de Nemours&Co.))的悬浮物中、喷涂有或以其他方式施加有该悬浮物。该挥发性溶剂 随后被允许蒸发。在该挥发性溶剂蒸发之后，ELV久MEDB⑩树脂的薄层（在1与10 ym 的范围中或在约1与约10 ym的范围中）涂覆这些微结构，改进该表面亲水性。
[0138] 也可以使用其他方法来增加表面能。适合的方法包括物理、化学、以及辐射方法。 物理方法包括，例如，物理吸附和朗缪尔-布洛杰特膜（Langmuir-Blodgett film)。化学 方法包括通过强酸、臭氧处理、化学吸附、以及火焰处理进行氧化。辐射方法包括等离子体 (辉光放电）、电晕放电、光活化（uv)、激光、离子束、电子束、以及伽马辐照。
[0139] 通过选择适合的表面改性方法或表面改性剂，可提供管壁，该管壁具有小于 50 (或约 50)、45 (或约 45)、40 (或约 40)、35 (或约 35)、30 (或约 30)、25 (或约 25)、20 (或 约20)度（° )的表面特性接触角，如是可通过角度测量装置（例如测角计）测量的。例 如，具有小于35° (或约35° )的表面特性接触角的管壁提供有用的结果。令人希望地， 该接触角小于n/2 (或约31/2)。更令人希望地，该接触角为0°或约0°。
[0140] 下方的表1示出了对于不同的LLDPE样品的接触角测量，这些样品包括用表面改 性剂处理的样品和用辐射处理的样品。这些接触角测量是基于根据ASTM标准D7334,2008， "通过推进接触角测量来进行的涂层、基底和色素的表面可湿性的标准实践（Standard Practice for Surface Wettability of Coatings, Substrates and Pigments by Advancing Contact Angle Measurement)"进行的静态液滴形状测试方法。
[0141] 表 1
[0142]
[0143] 与所测试的其他表面改性方法相比，具有5% MLDNA-418表面改性剂的样品产生 最低的测量接触角。
[0144] 如上文讨论，在某些实施例中，将该添加剂材料添加到本体聚合物挤出物。可令人 希望的是将该材料添加到该聚合物基质中，以便针对该管的使用寿命对该表面补足该添加 剂材料。在某些配置中，例如通过用该材料涂覆该聚合物的表面，可以将该材料作为表面处 理添加到该聚合物上。例如，可以用添加剂材料进行刷、喷、或别的方式涂覆微结构化表面， 该添加剂材料例如HYDR0N抗雾涂层（宾夕凡尼亚州兰开斯特（Lancaster)MXL工业公司）、 EXXENE抗雾涂层，例如HCAF-100 (德克萨斯州科珀斯克里斯蒂（Corpus Christi) Exxene公 司）、以及模克隆（MAKR0L0N)抗雾涂层（拜耳公司），从而产生薄的（例如，1 y m或大约如 此）添加剂材料涂层。表面涂层可以是令人希望的，原因在于低成本和易于制造。
[0145] 在某些配置中，可以作为表面改性剂浇注亲水材料的薄膜，该亲水材料例如可呼 吸聚氨酯，例如ESTANE 58245(俄亥俄州威克利夫（Wickliffe)路博润（Lubrizol)公 司）、可呼吸聚酯，例如ARNITEL VT3108(荷兰锡塔德（Sittard)帝斯曼工程塑料公司（DSM Engineering Plastics))、或可呼吸聚酰胺类，例如PEBAX(法国科龙贝（Colombes)阿科玛 公司（Arkema))。这些亲水材料可以吸收水分并且变得非常可湿润。实施该亲水薄膜的示 例方法包括：将该可呼吸聚合物溶解在溶剂中，浇注该混合物，并且允许该溶剂蒸发，因此 在这些微结构上留下该可呼吸材料的薄膜。例如，可以将ESTANE 58245小球溶解在二甲基 甲酰胺（DMF)溶剂的四氢呋喃（THF)中，并且浇注到微结构上，这些微结构是使用微铣削工 艺从黄铜或铝切削加工而成。该薄膜的典型尺寸是在1到10 ym(或约1到10 ym)的范围 中。优选地，该溶剂、可呼吸材料、以及微结构材料的组合被选择为使得例如通过用该溶剂 溶解这些微结构，该微结构的形状和质量实质上不被影响。
[0146] 某些实施例包括实现图3A和3B中示出的垂直配置可有利地改进加湿和冷凝物管 理。如图1中示出，管（例如，该吸气管103或呼气管117)总体上在水平方向上延伸，但是 某些部分可以垂直地延伸，尤其是接近该管的末端，并且一些部分可以是倾斜的。在重力作 用下，冷凝物倾向于沿着该管的垂直部分和倾斜部分向下流，并且汇集在该总体上水平的 管的最低点处。当微结构垂直于该总体上水平的管的底部时，这些微结构将使汇集的冷凝 物克服重力垂直移动。此作用增加了在这些管壁上的冷凝物的量，并且因此增加了被暴露 于空气流的冷凝物的表面面积。将冷凝物的更大表面面积暴露于该空气流增加了该冷凝物 将蒸发到该空气流中的可能性。因此，该垂直配置减少了汇集在该管中的冷凝物，并且改进 了流过该管的空气保持所希望的接近饱和的湿度水平的可能性。
[0147] 这种配置可以是有利的，因为它引起最低限度的该管内腔中空气流的破坏，原因 在于没有结构延伸到该内腔中。至少一个实施例包括实现微结构不必延伸到该内腔中或覆 盖该内腔以便增强蒸发。
[0148] 图19A展示了该加湿腔室129的实施例，结合微结构1903的管1901被附接在该加 湿腔室129的入口端口 701处。该管1901的另一端被连接到波纹干燥管线1909上，该波 纹干燥管线1909从通气机/送风机（未示出）引出。空气通过该管1901从该通气机/送 风机流动到该干燥管线1909中、流动到该入口端口 901中并且随后流动到该加湿腔室129 中。管1901具有非波纹壁。液体（例如水）可以被分配到该管1901中，在该入口端口 701 上方一定的距离，使得水在该加湿腔室129的方向流过这些微结构1903并且沿着这些微结 构流动。根据一些实施例并且如图19A中示出，这些微结构1903可在该管的方向纵向地取 向。这些微结构1903可替代地在沿该管壁的圆周方向取向。图19A的管1901可以有利地 用来对流到该加湿腔室129中的气体进行预加湿。
[0149] 在一些配置中，可以将该液体量取到该管1901的内表面上，使得受控引入围绕该 圆周并且通过使用这些微结构和重力沿着该管1901的内表面铺展该液体。可以使用任何 适合的限速装置（例如限流器）控制液体的引入。可以使用该限速装置调节水流入该管 1901中的速率，以便将水与该管1901中的这些微结构1903之间的相互作用最大化。例如， 增加该管1901中的水的量可以增加发生的蒸发量。然而，如果不被完全覆盖或涂覆在水 中，那么这些微结构1903可以是最有效的。已经发现蒸发发生在主要沿着水的边缘和周围 结构的粗糙表面上。因此，可能令人希望的是控制流过该管1901的水的量，从而将针对水 的边缘数目最大化。
[0150] 图19B示出了用于将液体输送到图19A的框1910的区域中的管1901的示例装置。 液体供应管（未示出）经由输入1913将液体提供到轴环1911，并且该轴环11将液体供应 到该管1901。如上文描述的任选限速装置（未示出）可以用来调节液体到轴环1911的流 动。例如，在一些实施例中，该液体供应管可以在该限速装置与该轴环1911之间延伸。该 轴环1911可以任选地包括在套筒1915的外表面上的微通道，这些微通道可以与该管1901 上的微通道流体连通。此外，该轴环1911可以包括端口，该干燥管线1909可以连接到该端 口。向下流或通过该管1901流向该加湿腔室129的空气开始蒸发并且带走来自该管1901 的内表面的水。因此，到达该加湿腔室129的空气已经获得至少一些水蒸气。
[0151] 在一些实施例中，加热器金属丝1907可以被结合到该管1901上或该管1901中。 图19A的加热器金属丝1907是以示意图表示出在该管1901的外部上（或外表面上）