用于在机械通气期间加热和加湿吸入气体的系统和方法与流程

相关申请

本专利申请要求于2014年12月9日提交的美国临时专利申请序列号62/089,481的优先权，其全部公开内容通过引用明确并入本文。

本发明大体上涉及医学和生物医学工程的领域并且更具体地涉及用于加热和加湿被输送到人类或动物患者的吸入气体的系统和方法。

背景技术：

在正常呼吸期间，内衬在上气道上的粘膜加热并加湿吸入空气，以致当其进入肺时其处于体温（37摄氏度）或接近体温并且具有大约100%的相对湿度。不过，当患者经历机械通气时，吸入气体可被输送通过侵入性人造气道装置（诸如气管插管或者气管切开插管），使得吸入气体绕过上气道的许多粘膜组织，或者有时被输送通过非侵入性气道装置，诸如被用于输送持续正压通气（cpap）和高流量治疗的那些装置。因为从机械通气机或流动发生器输送的吸入气体能够是相对冷且干的，所以通常期望在它们进入肺之前加热并加湿该吸入气体。吸入气体的湿度不足会导致临床上体温和水分的显著损失，以及导致气道分泌物的浓缩、体温过低以及由于肺泡性肺不张导致的受损的肺换气。在通过机械通气或流动发生器接收呼吸治疗的患者中，通常通过热和湿气交换器（hme）或者加热器/加湿器（hh）来实现对吸入气体的加热和加湿。利用这些系统中的任一者，通常期望确保针对在33+2℃下输送的每升吸入气体，吸入气体包含至少大约30mg的水。大体而言，hme被仅用于较短时间段（小于24小时），诸如在气管插管患者的运输期间或者在术后麻醉恢复期间。

hh通常被用在需要长期机械通气时或禁用hme时。hme是被动加湿系统，其中，随着患者呼气，定位在人造气道的出口端处的吸湿过滤器（例如，可以用盐处理过的吸湿泡沫或纸材料）保持热和湿气。在下一吸气循环时，来自通气机的干且冷的吸入气体被由于先前呼出气被保持在hme中的热和湿气加热和加湿。hh是主动加湿和加热系统，其中，热和蒸气生成设备被使用以在吸入气体被输送到患者时向吸入气体增加受控量的热和湿度。来自通气机的冷且干的吸入气体传递通过加湿设备，在该处水蒸气（和一些热）被添加到吸入气体。在一些情况下，被加热线被置于吸气导管中以维持吸入气体的温度并且最小化在吸入气体被输送到患者气道时的水冷凝。

任何现代hh系统的重要方面是用户可以控制加湿和加热设备的操作并监视在呼吸回路中的关键位置处的吸入气体的温度和湿度的精确性。一种市售的hh系统是mr850呼吸加湿器（新西兰，奥克兰，费雪派克医疗保健有限公司（fisher&paykelhealthcare））。这种系统折中地提出了一种加湿器，其具有加热器和水腔室和控制面板、位于通气回路的吸气导管中的加热线和用于监测加湿器处和吸气导管的患者气道端处的温度的温度传感器。控制面板包括数字温度显示器，其能够仅显示在时间和几个控制按钮（例如，电源开/关按钮、模式按钮和静音按钮）处的一个温度，用户必须知道如何以特定方式操作所述按钮以便导致特定的期望结果。

hh系统和/或其部件的其他示例被描述于名称为“humidifiersystem”的美国专利号4,621,632（bartels等人）；名称为“heatedrespiratorytherapyhumidifier”的美国专利号5,857,062（bergamaschi等人）；名称为“humiditycontroller”的美国专利号7,106,955（thudor等人）；名称为“humidifiersystemforartificialrespiration”的美国专利号7,428,902（du等人）；名称为“humiditycontroller”的美国专利号7,962,018（hunt等人）；名称为“controlofhumidifierchambertemperatureforaccuratehumiditycontrol”的美国专利号8,616,202（tatkov等人），每个专利的全部公开内容通过引用明确地被并入本文。

在本领域中存在对于研发新型hh系统的需要，该hh系统具有增强的控制和监测能力以用于改善患者通气、安全性和使用便利性。

技术实现要素：

大体而言，本发明提供一种用于向患者输送呼吸气体的系统。该系统大体包括：具有腔室、加热元件和出口的加湿器；具有可连接到加湿器的出口的腔室端和可连接到患者气道设备的患者端的吸气导管；通过或沿着吸气导管的至少大部分延伸的加热构件；在吸气导管的患者端处或附近位于患者气道传感器位置处的至少一个气道传感器，所述气道传感器可操作成感测在吸气导管的患者端处或附近的呼吸气体的温度和/或湿度；至少腔室端传感器，其位于腔室传感器位置处并且可操作成感测在加湿器的腔室处或附近的呼吸气体的温度和/或湿度；和具有用户界面的控制器。可以是触摸屏显示器的用户界面可以操作成允许用户接受默认温度和湿度设置和/或在临床期望范围内将手动温度和/或湿度设置输入到控制器。控制器被编程为然后基于默认或手动输入的设置来控制由加湿器输送的湿度的量和/或由加热构件输送的热的量。

附图说明

作为本发明的非限制性示例，本专利申请包括下列图：

图1是本发明的加热/加湿系统的一个实施例的图解。

图2至图2d是一些模式选择屏幕的示例，所述屏幕会出现在本发明的系统的触摸屏用户界面上，借以用户可以选择以被加热模式（heatedmode）或非被加热（non-heated）并且以侵入性（invasive）或非侵入性（non-invasive）模式来操作系统。

图3至图3f是在用户已经选择以被加热/侵入性模式操作系统之后可出现在本发明的系统的触摸屏用户界面上的一些操作屏幕的示例。

图4至图4b是在用户已经选择以被加热/非侵入性模式操作系统之后可出现在本发明的系统的触摸屏用户界面上的一些操作屏幕的示例。

图5至图5b是在用户已经选择以非被加热/侵入性模式操作系统之后可出现在本发明的系统的触摸屏用户界面上的一些操作屏幕的示例。

图6至图6b是在用户已经选择以非被加热/非侵入性模式操作系统之后可出现在本发明的系统的触摸屏用户界面上的一些操作屏幕的示例。

图7是示出提供使用本发明的信息的界面的开始和用于用户配置和确认设置的操作屏幕的序列的流程图解。基于做出的选择，将示出如图8至图11中所示的进一步相关的配置选项。

图8是示出用于用户进一步配置设置来匹配要被使用的预期装置的操作屏幕的流程图解。操作屏幕允许用户重复循环设置选项、确认选择或返回到先前浏览的屏幕。

图9是示出用于用户进一步配置设置来匹配要被使用的预期装置的操作屏幕的流程图解。操作屏幕允许用户重复循环设置选项、确认选择或返回到先前浏览的屏幕。

图10是示出用于用户进一步配置设置来匹配要被使用的预期装置的操作屏幕的流程图解。操作屏幕允许用户重复循环设置选项、确认选择或返回到先前浏览的屏幕。

图11是示出用于用户进一步配置设置来匹配要被使用的预期装置的操作屏幕的流程图解。操作屏幕允许用户重复循环设置选项、确认选择或返回到先前浏览的屏幕。

图12是示出用于用户针对图8中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图13是示出用于用户针对图8中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图14是示出用于用户针对图8中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图15是示出用于用户针对图9中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图16是示出用于用户针对图9中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图17是示出用于用户针对图10中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图18是示出用于用户针对图10中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图19是示出用于用户针对图10中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图20是示出用于用户针对图11中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图21是示出用于用户针对图11中选择的模式修改默认设置的操作屏幕的流程图解。实时测量值和设置二者能够被同时显示。

图22是示出用于探测到的故障的视觉指示和用于用户进一步调查来源并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图23是示出用于探测到的故障的视觉指示和用于用户进一步调查来源并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图24是示出用于探测到的故障的视觉指示和用于用户进一步调查来源并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图25是示出用于探测到的故障的视觉指示和用于用户进一步调查来源并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图26是示出用于探测到的故障的视觉指示和用于用户进一步调查来源并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图27是示出用于设置参数之外的操作的视觉指示和用于用户调节设置并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图28是示出用于设置参数之外的操作的视觉指示和用于用户调节设置并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图29是示出用于设置参数之外的操作的视觉指示和用于用户调节设置并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图30是示出用于设置参数之外的操作的视觉指示和用于用户调节设置并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图31是示出用于设置参数之外的操作的视觉指示和用于用户调节设置并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图32是示出用于设置参数之外的操作的视觉指示和用于用户调节设置并静音任何听得见的警报的操作屏幕的流程图解。

图33是示出识别严重故障并由用户提示措施的信息屏幕的流程图解。

图34是示出识别严重故障并由用户提示措施的信息屏幕的流程图解。

图35是示出识别严重故障并由用户提示措施的信息屏幕的流程图解。

具体实施方式

下文的详细描述和其提到的附图旨在描述本发明的一些（但不必然是全部）示例或实施例。所述实施例应该在所有方面均被看作是仅说明性而非限制性的。该详细描述和附图的内容不以任何方式限制本发明范围。

附图示出了在本发明的h&h系统的触摸屏型用户界面上显示的交互和非交互内容的示例。

如图1所示，本发明的h&h系统100的基本部件可以包括加湿器装置200、吸入气体加热元件220、至少一个湿度传感器230（例如，dicksontm325高精度远程探头温度&湿度记录器）、至少第一、第二和第三温度传感器240、242和244（例如，dicksontm325高精度远程探头温度&湿度记录器或者具有铂rtd探头的dicksonsm425高精度温度记录器）和控制器/用户界面250，如下所述。

加湿器装置200通常包括具有入口204和出口206的腔室202和加热已经被置于腔室202中的液体的加湿器加热元件208（例如，被加热板）。

在典型操作中，吸入气体加热元件220被定位在吸入气体导管igc内或其上。吸入气体导管igc的一端被连接到加湿器腔室202的出口206。吸入气体导管isg的另一端被连接到患者气道装置pad。患者气道装置pad能够是用于向患者输送吸入气体的任何类型的非侵入性或侵入性装置。非侵入性患者气道装置的示例包括面罩¹、鼻罩、鼻管、鼻栓、呼吸氧气篷（breathingtent）等等（¹本文中使用的术语“面罩”包括松松地配合在患者的口鼻上的基础面罩以及用于某些模式的辅助通气（诸如持续正压通气（cpap）和双水平正压通气（bipap））的输送的更专业的紧密地配合的面罩。）。侵入性患者气道装置的示例包括各种各样的可插入或留置呼吸导管，诸如气管插管、支气管插管、鼻气管插管、气管切开插管、声门上气道（sga）、喉罩气道（lma）、吹嘴等等。

一定量的所需液体（例如无菌水）被置于腔室202中。腔室202的入口204被连接到吸入气体源，其可以简单地是压缩的室内空气或富氧室内空气的源或者通气装置，诸如机械通气机、cpap机、bipap机、麻醉机等等。

在加湿器加热元件208加热腔室202内的液体时，液体蒸发。蒸气然后与通过入口204进入腔室202的吸入气体混合（即，加湿）。被加湿吸入气体然后通过出口206离开腔室202并且行进通过吸入气体导管igc至患者气道装置pad并到患者的肺里。在被加湿吸入气体行进通过吸入气体导管igc时，吸入气体加热元件220可以被用于维持或者控制被加湿吸入气体的温度。

第一温度传感器240可以被定位成以便感测加湿器加热元件208的温度（例如，在加湿器腔室的基部处的被加热板的表面温度）。第二温度传感器242可以被定位成感测离开腔室202的或在吸入气体导管igc到腔室出口206的连接处或附近在吸入气体导管igc内的被加湿吸入气体的温度。第三温度传感器244可以在吸入气体导管igc到患者气道装置pad的连接处或附近被定位在吸入气体导管igc内。

湿度传感器230可以在吸入气体导管igc到患者气道装置pad的连接处或附近被定位在吸入气体导管igc内。可选地，附加湿度传感器（一个或复数个）可以被定位在吸入气体导管igc或腔室202内的一个或更多个附加位置处。

控制器/用户界面250可以包括本领域通常已知的类型的可编程微处理器252（例如，加利福尼亚州，山景城，英特尔公司（intelcorporation）；加利福尼亚州，森尼维耳市，超微半导体公司（advancedmicrodevices,inc.）），其被连接到或者具有本领域通常已知的类型的触摸屏型用户界面254（例如，中华民国台湾高雄市，龐谊科技股份有限公司（palmtechnologyco.,ltd.））。如下文更具体描述的，控制器252与湿度传感器（一个或复数个）230和温度传感器240、242和244有线或无线通信并且从其接收数据信号。控制器252也接收由用户经由用户界面254输入的设置或其他信息。控制器252至少与加湿器加热元件208和吸入气体加热元件220有线或无线通信，并且被编程为响应于由用户输入的设置和/或其他信息和来自湿度传感器（一个或复数个）230和/或温度传感器240、242和244的反馈来控制加湿器加热元件208和吸入气体加热元件220的温度。

图2至图2d是可以出现在h&h系统100的触摸屏用户界面254上的一些模式选择屏幕的示例。如图2所示，最初向用户呈现"选择模式"屏幕，借以用户可以触摸用于被加热线12或者非被加热线14的选择图标。被用户按压的那个图标12、14将照亮并且将向控制器252发送信号来以被加热模式或非被加热模式操作。图2a示出例如触摸屏将在用户已经选择并按压"被加热线"图标12之后立即出现的方式。其后，如图2b所示，附加触摸屏图标将出现以允许用户选择侵入性16或者非侵入性18。如果患者气道装置pad是侵入性类型，则侵入性模式图标16将被选择并将被照亮，并且如果患者气道装置pad是非侵入性类型，则非侵入性图标18将被选择并将被照亮。图2c示出例如触摸屏将在用户已经选择并按压被加热线图标12和侵入性气道图标16之后立即出现的方式。这会给控制器发信号以这些选择的模式操作。

图3至图3f示出可在用户已经选择被加热线和侵入性模式之后出现在触摸屏上的一些操作屏幕的示例。在这些模式已经被选择之后，完整的被加热/侵入性系统图解20i将出现，如图3中所示。这个系统图解示出了下述的示意性图像：通气装置24、加湿器26、侵入性患者气道装置28i、从通气装置24延伸到加湿器26的入口的第一吸入气体导管30、从加湿器出口延伸到侵入性患者气道装置28i的第二吸入气体导管、从侵入性患者气道装置28i延伸到通气装置24的呼气导管34、示出加湿器加热元件（例如，加热板）的感测温度的第一温度传感器图标42、示出在第二吸入气体导管32连接到加湿器26的出口的位置处或附近的被加湿吸入气体的感测温度的第二温度传感器图标46、示出在第二吸入气体导管32连接到侵入性患者气道装置28i的位置处或附近的被加湿吸入气体的感测温度的第三温度传感器图标50、示出在第二吸入气体导管32连接到侵入性患者气道装置28i的位置处或附近的被加湿吸入气体的感测湿度的湿度传感器图标48、以及如果期望改变任何操作设置（诸如目标温度或湿度设置）则可以被用户触摸的设置改变图标52。

如果用户触摸设置改变图标52，则将出现密码输入屏幕20a，如图3a所示。用户之后使用小键盘54来输入密码并且被输入的密码出现在密码屏幕58上，如图3b所示。之后取决于用户是否认为已经输入了正确的密码，用户触摸清除或确认图标58。如果被输入的密码不匹配已经被编程到控制器的可接受密码，则将出现不正确的密码指示器60，如图3c所示。

如果被输入的密码确实匹配已经被编程到控制器的可接受密码，则将出现安全设置修改屏幕，如图3d所示。该安全设置修改屏幕示出第一栏默认设置图标68，其显示用于下述的默认设置：患者气道温度62i（即，在第二吸入气体导管32连接到侵入性患者气道装置28i的位置处或附近，如通过第三温度传感器感测的被加湿吸入气体的温度）、加湿器温度64（即，在第二吸入气体导管32连接到加湿器的出口的位置处或附近，如通过第二温度传感器感测的被加湿吸入气体的温度）和患者气道湿度66（即，在第二吸入气体导管32连接到侵入性患者气道装置28i的位置处或附近，如通过湿度传感器感测的被加湿吸入气体的相对湿度）。邻近这些默认设置图标68中的每个的是一栏对应的手动设置图标70。手动设置图标70中的每个均具有相关联的增加设置图标74、相关联的降低设置图标74和手动设置重写（override）指示器76。最初，默认温度和湿度设置将出现在默认设置图标68和手动设置图标70二者中，并且手动设置重写图标将不被照亮。如果用户希望手动重写任何默认设置，则用户将选择性地触摸增加图标72或降低图标74二者之一以导致期望的手动重写设置出现在每个手动设置图标70中，对于其，在临床上可接受的范围内，默认设置的手动重写是期望的且照亮相关联的手动重写指示器图标76。在本发明的至少一些实施例中，手动重写指示器76可以发射不同信号形式（例如，不同颜色的光）来指示不同状态或情况。例如，当用户已经选择处于该变量的可接受范围内的手动重写设置时，手动重写指示器76可以发射绿光。然而，如果用户选择了处于可接受范围之外的手动重写值，则手动重写指示器76可以发射红光和/或处理器可以导致输入的手动重写值停止在或被调节到处于可接受范围内的最接近的值（即，当用户试图输入低于可接受范围的设置时，对象手动设置图标74将停止在或自动调节到可接受范围内的最小值；并且当用户试图输入高于可接受范围的设置时，对象手动设置图标74将停止在或自动调节到可接受范围内的最大值）。

在已经输入处于可接受范围内的手动重写设置之后，用户触摸接受图标78并且控制器之后将重置至手动重写设置，并且触摸屏显示器将再次示出系统的示意图解，如图3e所指示的。用户之后可以观察如上所述的由图标42、46、48和50显示的感测温度和湿度。如果任何感测温度或湿度从已经被输入到控制器的设置偏离超过预定量，则控制器将导致警报图标82照亮并且（可选地）可以发出对应的听得见的或其他警报信号。如果任何感测温度或湿度由于意外原因而不是由于用户正试图手动选择在作为选择被提供的有限范围之外的温度或湿度而改变了预编程的显著量，则这可以作为警报发生。

控制器可以被编程为如果任何传感器读数不同于选择/默认设置，则导致警报图标82照亮和/或发出听得见的或其他合适信号。同样，控制器可以导致关注区域（即，任何已触发警报的感测值）闪烁或者以其他方式在触摸屏显示器上被强调或指示。同样，在本发明的其中警报发出听得见的信号的至少一些实施例中，用户可以通过采取某种自主静音动作（诸如通过触摸警报图标82）导致听得见的信号被静音一时间段（例如，一分钟）。当被如此静音时，如果触发警报的问题还没有被矫正，则在定时静音时段已终止之后听得见的警报信号可以再次开始。

图4至图4b示出如果用户最初选择以被加热线/非侵入性模式操作则某些触摸屏显示可以不同于上文所述的显示的方式。如图4上所示，当被触摸时被加热线图标12和非侵入性图标18将照亮，且此后示意性系统图解20n将出现，如图4a所示。这个示意性系统图解屏幕20n与上文关于图3描述的屏幕的唯一区别在于非侵入性患者气道图标28n出现，而不是如图3中所示的侵入性患者气道图标28i。同样，如果用户希望改变设置并输入可被控制器接受的有效密码，则将出现如图4b所示的安全设置修改屏幕。图4b中所示的这个安全设置修改屏幕与上文关于图3d描述的屏幕的唯一区别在于非侵入性患者气道图标62n出现，代替如图3d中所示的侵入性患者气道图标62i。所有其他功能均与上文参考被加热线/侵入性操作模式所描述的相同。

图5至图5b示出如果用户最初选择以非被加热线/侵入性模式操作则某些触摸屏显示可以不同于上文所述的显示的方式。如图5中所示，当被触摸时非被加热线图标14和侵入性图标16将照亮，且此后示意性系统图解20i/n将出现，如图5a所示。这个示意性系统图解屏幕20i/n与上文关于图3描述的屏幕的唯一区别在于在第二吸入气体导管32中示出了冷凝阱34t。同样，如果用户希望改变设置并输入可被控制器接受的有效密码，则将出现如图5b所示的安全设置修改屏幕。图5b的这个安全设置修改屏幕与上文关于图3d描述的屏幕的区别在于唯一可能的手动重写是用于加湿器温度64的。因为被吸入气体加热元件不以这个模式操作，所以用于患者气道温度62i和患者气道湿度66的默认设置不能被手动重写。然而，控制器可以被编程为自动调节针对患者气道温度62i和患者气道湿度66显示的默认设置，以致它们对应于针对加湿器温度64由用户输入的手动设置。所有其他功能均与上文参考被加热线/侵入性操作模式所描述的相同。

图6至图6b示出如果用户最初选择以非被加热线/非侵入性模式操作则某些触摸屏显示可以不同于上文所述的显示的方式。如图6中所示，当被触摸时非被加热线图标14和非侵入性图标18将照亮，且此后示意性系统图解20n/n将出现，如图6a所示。这个示意性系统图解屏幕20n/n与上文关于图5a描述的屏幕的唯一区别在于非侵入性患者气道图标28n出现，而不是侵入性患者气道图标28i。同样，如果用户希望改变设置并输入可被控制器接受的有效密码，则将出现如图6b所示的安全设置修改屏幕。图6b中所示的这个安全设置修改屏幕与上文关于图5b描述的屏幕的唯一区别在于非侵入性患者气道图标62n出现，代替侵入性患者气道图标62i。所有其他功能均与上文参考被加热线/侵入性操作模式所描述的相同。

应理解，虽然已经参考本发明的某些示例或实施例在上文中描述了本发明，不过在不背离本发明的预期精神和范围的情况下，可以对那些所述示例和实施例做出各种添加、删除、更改和修改。例如，一个实施例或示例的任何元件、步骤、构件、部件、成分、反应物、零件或部分可以被并入到另一实施例或示例中或用于另一实施例或示例，除非另有规定或除非这样做将使得该实施例或示例不适用于其预期用途。同样，在已经以具体次序描述或列出了方法或过程的步骤的情况下，这些步骤的次序可以改变，除非另有规定或除非这样做将使得该方法或过程不适用于其预期目的。额外地，本文中描述的任何发明或示例的元件、步骤、构件、部件、成分、反应物、零件或部分可以可选地存在或在任何其他元件、步骤、构件、部件、成分、反应物、零件或部分不存在或基本不存在的情况下被利用，除非另有注明。所有合理添加、删除、修改和更改均将被认为是所述示例和实施例的等同物并且将被包括在所附的权利要求的范围内。