改进的呼吸支持设备的制作方法

本披露内容涉及用于向患者提供呼吸支持的方法和系统。具体地，本披露内容涉及可以降低在呼吸支持期期间提供给患者的气体的焓和/或露点将高于阈值的风险的方法和系统。

背景技术：

1、呼吸支持装置(也称为呼吸支持设备或呼吸辅助设备)用于向患者输送气体流。在此上下文中，患者可以包括从呼吸支持装置(即，呼吸辅助设备)接收呼吸支持的任何人。呼吸支持装置用于比如医院、医疗机构、住院护理机构和家庭等各种环境中。气体流可以包括空气或具有补充氧气(或其他补充气体)的空气。

2、呼吸支持装置可以是加湿器(其可以加热和加湿气体流)，可以是可以联接到流量发生器的加湿器，也可以是集成的加湿器和流量发生器。流量发生器可以提供气体流，并且加湿器可以加热和加湿气体流。呼吸支持装置可以允许对气体流的特性进行调整和控制，这些特性包括流量、温度、气体浓度、湿度、压力等。传感器(比如，流量传感器和/或压力传感器)可以用于测量气体流的特性。

3、呼吸支持装置可以经由连接到加湿器的加热板来加热和加湿气体流。控制加热板可以有助于确保呼吸气体以期望的温度和湿度输送给患者。

技术实现思路

1、呼吸支持系统可以包括呼吸支持装置，该呼吸支持装置联接到吸气管，该吸气管进而可以联接到患者接口。在某些情况下，患者可能会因呼吸支持系统提供的气体而感到不适和/或受到伤害。有时，即使气体流的温度被控制在限制以下，也会出现这种不适和/或伤害。这是因为舒适性和安全性不仅与气体流的温度有关，还与包括温度、湿度和流量在内的参数的组合有关。因此，在设计用于呼吸支持系统的安全算法时，将不仅仅表示气体温度的参数结合在内至关重要。两个这样的参数是焓和露点(即，湿度)。

2、本文披露的呼吸支持系统可以有助于降低提供给患者的气体的焓和/或露点将超过相应的预定阈值的风险。更具体地，本文披露的系统可以通过降低提供给患者的气体将具有不期望的、危险的和/或有害的焓和/或露点(即，超过预定阈值的焓和/或露点)的风险来保护患者免受不适和/或伤害。

3、焓可以被定义为相当于系统总热含量的热力学量。影响所输送的气体的焓和/或露点的非限制性因素包括温度和湿度。流量也可能是影响焓的另一个因素。本文披露的系统有助于将气体的焓和/或露点(在系统的患者端)维持在相应的预定阈值以下，以便于防止对患者造成不适或在某些情况下对患者造成伤害。如本文所描述的，呼吸支持系统可以不直接测量提供给患者的气体的热量和湿度。呼吸支持系统也可以不直接测量提供给患者的气体的焓和露点。

4、在一些情况下，气体的加热和加湿可能导致患者接口处的气体的焓和/或露点超过阈值，这会对患者造成不适和/或伤害。这样的情况可以包括例如当用户开始新的呼吸支持期和/或在呼吸支持期期间改变设定点参数时。

5、降低提供给患者的气体的焓和/或露点将超过相应的预定阈值的风险的一种方法是指定单个最大加热板温度。然后可以将控制器编程为不允许加热板超过该温度(例如，通过控制供应给加热板的功率使得加热板温度不超过最大加热板温度)。然而，对于具有较宽的可选择设定点范围的装置，一个最大加热板温度可能并不适合所有所选设定点。例如，最大加热板温度适当地限制了在以高温度设定点和高流量设定点操作期间患者接口处的露点，但其可能会使在以高温度设定点和低流量设定点操作期间患者接口处的露点过高。反过来说，最大加热板温度适当地限制了在以低温度设定点和低流量设定点操作期间患者接口处的露点，但其可能会使装置达不到高温度设定点和高流量设定点，这可能会降低患者呼吸支持期的效果。

6、由于患者接口处露点和/或焓过高而导致患者感到不适和/或受到伤害的风险可以通过基于在呼吸支持系统操作期间从传感器数据确定的参数设置最大加热板温度来减轻，而不是通过指定单个最大加热板温度来减轻。动态最大加热板温度可以有助于确保施加到呼吸气体的热量不会导致提供给患者的呼吸气体的焓和/或露点超过阈值，同时仍然允许装置实现较宽的设定点范围。最大加热板温度可以至少部分地基于传感器数据来自动实时调节。加热板的温度是供应给加热板的功率的函数。如本披露内容中使用的术语“功率”应当被广泛地理解为是指每单位时间的能量的量。可以根据占空比、电流、电压、经由脉冲宽度调制、经由电压调节器等供应功率。

7、本披露内容涉及一种呼吸支持系统，该呼吸支持系统包括呼吸支持装置。对于任何呼吸支持期，呼吸支持装置的控制器可以使用从传感器数据确定的多个参数来动态地计算所选设定点的最大加热板温度，因此可以减轻伤害，而不会过度限制可实现的设定点范围。传感器数据可以实时更新并且可以包括但不限于流量、气体路径中的压力和环境温度。传感器数据可以用于确定加湿腔室入口处的露点和湿度。控制器可以使用动态最大加热板温度来计算动态最大加热板功率。这种动态最大加热板功率可以有助于控制器防止患者感到不适和/或受到伤害(由患者接口处露点过高引起)，而不会过度限制可实现的设定点范围。

8、如本文所使用的，用户可以包括例如患者、护士、医生、看护者或呼吸支持装置的任何其他操作者。患者可以是从呼吸支持系统接受治疗的任何人。

9、一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置形成呼吸支持系统的一部分，该呼吸支持系统向患者输送气体流，其中，该呼吸支持装置被配置为接纳包含一定体积的液体的加湿腔室。呼吸支持装置可以包括：加热板，该加热板被配置为向加湿腔室传递热量，其中，该加湿腔室的入口被配置为接收要加热和加湿的气体流，并且该加湿腔室的出口被配置为联接到吸气管；第一传感器，该第一传感器被配置为测量加热板的当前温度；至少一个或多个其他传感器，该至少一个或多个其他传感器被配置为测量与流过该设备的气体、周围环境或该设备内的硬件中的至少一种相关的参数，其中，该至少一个或多个其他传感器中的每一个被配置为测量与至少一个或多个其他传感器的其余传感器不同的参数；用户接口，该用户接口被配置为接收用户输入；以及控制器，该控制器与加热板、第一传感器和至少一个或多个其他传感器以及用户接口电连通，其中，该控制器被配置为控制加热板的热量输出以调节传递到加湿腔室的热量，其中，该控制器进一步被配置为：响应于经由用户接口接收到的用户输入并且至少部分地基于由至少一个或多个其他传感器测量的参数来确定加热板温度限制；以及至少部分地基于加热板温度限制和来自第一传感器的数据来计算加热板的最大功率限制。

10、在配置中，加热板温度限制可以是加热板被配置为操作使得气体的露点低于可能对患者造成伤害的限制的温度。

11、在配置中，用户输入可以包括以下各项中的至少一项：温度设定点变化、露点设定点变化、流量设定点变化或其任意组合。

12、在配置中，控制器可以被配置为响应于所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制。

13、在配置中，控制器可以被配置为：切断(即，禁用)加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制而切断(即，禁用)吸气管的功率或降低吸气管的功率。如本文所描述的控制吸气管的功率意味着控制提供给吸气管加热器的功率。吸气管包括管内的加热器(即，加热元件)，例如，嵌入管壁中的一根或多根加热丝。嵌入式加热丝加热通过管的气体。吸气管的加热器有助于减少吸气管中形成的冷凝物。

14、在配置中，控制器可以被配置为响应于当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达3个标准差)而切断(即，禁用)加热板的功率和/或切断吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

15、在配置中，控制器可以被配置为响应于以下情况而降低或切断(即，禁用)装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内该装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制；当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制。

16、在配置中，控制器可以被配置为维持加热板的现有最大功率限制，除非所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

17、在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

18、在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

19、在配置中，呼吸支持装置进一步可以包括流量发生器。

20、在配置中，流量发生器可以位于该装置的壳体内。

21、在配置中，流量发生器可以包括鼓风机。

22、在配置中，提供给加热板的功率可以取决于占空比。

23、在配置中，加湿腔室的出口可以包括可移除出口弯头。

24、在配置中，吸气管可以被加热。

25、一种呼吸支持系统可以包括：本文披露的任何配置中的呼吸支持装置；以及吸气管。

26、在配置中，由至少一个或多个其他传感器测量的参数可以包括以下各项中的至少一项：系统的流动路径内气体的流量、在加湿腔室的出口处测量的温度、在加湿腔室的出口处测量的露点、在加湿腔室的入口处测量的温度、在加湿腔室的入口处测量的露点、环境温度、系统的流动路径内气体的压力、或供应给加热板的电功率、电流或电压。

27、在配置中，至少一个或多个其他传感器可以包括两个或更多个其他传感器。

28、在配置中，吸气管可以是被加热吸气管。

29、在配置中，控制器可以被配置为控制吸气管中加热元件的热量输出。

30、在配置中，呼吸支持系统进一步可以包括加湿腔室。

31、在配置中，气体的流量可以是质量流量。

32、在配置中，气体的流量可以是体积流量。

33、在配置中，呼吸支持系统进一步可以包括未密封的患者接口。

34、在配置中，呼吸支持系统进一步可以包括在吸气管的患者端处或附近的温度传感器或露点传感器中的至少一个。

35、一种控制呼吸支持装置的方法，其中，该呼吸支持装置形成呼吸支持系统的一部分并且被配置为接纳加湿腔室以加热和加湿气体流。该方法可以包括：在呼吸支持装置的控制器的控制下，接收来自第一传感器和至少两个其他传感器的数据，该第一传感器被配置为测量呼吸支持装置的加热板的当前温度，并且该至少两个其他传感器被配置为测量与流过该装置的气体、周围环境或该装置内的硬件中的至少一种相关的参数，其中，该至少两个其他传感器中的每一个被配置为测量与该至少两个或更多个传感器中的其余传感器不同的参数；经由用户接口接收用户输入，其中，该用户输入改变呼吸支持装置的至少一个参数设置；响应于经由用户接口接收到的用户输入并且至少部分地基于来自至少两个其他传感器的数据来确定加热板温度限制；以及至少部分地基于加热板温度限制和来自第一传感器的数据来计算加热板的最大功率限制。

36、在配置中，提供给加热板的功率可以取决于占空比。

37、在配置中，加热板温度限制可以是加热板被配置为操作而不会使引导到用户气道中的气体的露点温度超过可能对患者造成伤害的值的温度。

38、在配置中，用户输入可以包括以下各项中的至少一项：温度设定点变化、露点设定点变化或流量设定点变化。

39、在配置中，该方法进一步可以包括响应于所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制。

40、在配置中，该方法进一步可以包括禁用加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制而禁用或降低装置的吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

41、在配置中，该方法进一步可以包括响应于当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达3个标准差)而切断(即，禁用)加热板的功率和/或切断吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

42、在配置中，该方法进一步可以包括响应于以下情况而降低或禁用该装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内该装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制；当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制。

43、在配置中，该方法进一步可以包括维持加热板的现有最大功率限制，除非所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

44、在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

45、在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

46、在配置中，由至少两个其他传感器测量的参数可以包括以下各项中的至少两项：呼吸支持系统的流动路径内气体的流量、在加湿腔室的出口处测量的温度、在加湿腔室的入口处测量的温度、环境温度、系统的流动路径内气体的压力、或供应给加热板的电功率、电流或电压。

47、在配置中，气体的流量可以是质量流量。

48、在配置中，气体的流量可以是体积流量。

49、一种控制呼吸支持装置的方法，其中，该呼吸支持装置被配置为接纳加湿腔室以加热和加湿气体流。该方法可以包括：在该装置的控制器的控制下，至少部分地基于呼吸支持装置的操作参数来计算进入加湿腔室的气体流的流量；至少部分地基于所计算的流量来计算最大安全质量蒸发速率；以及至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加热板温度限制。

50、在配置中，该方法进一步可以包括至少部分地基于加热板温度限制和当前加热板温度来确定加热板的最大功率限制。

51、在配置中，该方法进一步可以包括：将所计算的加热板温度限制与当前加热板温度限制进行比较；以及响应于所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将加热板的当前最大功率限制更新为所确定的加热板的最大功率限制。

52、在配置中，该方法进一步可以包括禁用加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制而禁用或降低装置的吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

53、在配置中，该方法进一步可以包括响应于当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达3个标准差)而切断(即，禁用)加热板的功率和/或切断吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

54、在配置中，该方法进一步可以包括响应于以下情况而降低或禁用该装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内该装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制；当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制。

55、在配置中，该方法进一步可以包括维持加热板的现有最大功率限制，除非所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

56、在配置中，该方法进一步可以包括响应于所计算的加热板温度限制高于当前加热板温度限制而增加最大功率限制。

57、在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

58、在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

59、在配置中，该方法进一步可以包括至少部分地基于所计算的流量来计算加湿腔室中液体的最大安全温度。

60、在配置中，该方法进一步可以包括至少部分地基于所计算的流量和所计算的最大安全质量蒸发速率来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率。

61、在配置中，加热板温度限制可以部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来确定。

62、在配置中，该方法进一步可以包括：至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加湿腔室中液体的最大安全温度；至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率和所计算的流量来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率；以及至少部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来计算加热板温度限制。

63、在配置中，该方法进一步可以包括用所计算的加热板温度限制来更新当前加热板温度限制。

64、在配置中，所计算的流量可以是质量流量。

65、在配置中，所计算的流量可以是体积流量。

66、在配置中，操作参数可以包括传感器数据和/或建模参数。

67、一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置形成呼吸支持系统的一部分，该呼吸支持系统向患者输送气体流，其中，该呼吸支持装置被配置为接纳包含一定体积的液体的加湿腔室，并且该呼吸支持装置包括：加热板，该加热板被配置为向加湿腔室传递热量，其中，该加湿腔室的入口被配置为接收要加热和加湿的气体流，并且该加湿腔室的出口被配置为联接到吸气管；控制器，该控制器与加热板电连通，其中，该控制器被配置为控制加热板的热量输出以调节传递到加湿腔室的热量，其中，该控制器进一步被配置为：至少部分地基于呼吸支持装置的操作参数来计算进入加湿腔室的气体流的流量；至少部分地基于所计算的流量来计算最大安全质量蒸发速率；以及至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加热板温度限制。

68、在配置中，控制器可以进一步被配置为至少部分地基于加热板温度限制和当前加热板温度来确定可以提供给加热板的最大功率。

69、在配置中，控制器可以进一步被配置为：将所计算的加热板温度限制与当前加热板温度限制进行比较；以及响应于所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将可以提供给加热板的当前最大功率更新为所确定的可以提供给加热板的最大功率。

70、在配置中，控制器可以被配置为：禁用加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将可以提供给加热板的当前最大功率更新为所计算的可以提供给加热板的最大功率而禁用或降低吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

71、在配置中，控制器可以被配置为响应于当前加热板温度超过所计算的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的可以提供给加热板的最大功率达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的可以供应给加热板的最大功率达3个标准差)而禁用加热板的功率和/或禁用吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

72、在配置中，控制器可以被配置为响应于以下情况而降低或禁用装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内装置未能将可以提供给加热板的当前最大功率更新为所计算的可以提供给加热板的最大功率；当前加热板温度超过所计算的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的可以提供给加热板的最大功率。

73、在配置中，控制器可以进一步被配置为维持可以提供给加热板的现有最大功率，除非所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

74、在配置中，控制器可以进一步被配置为响应于所计算的加热板温度限制高于当前加热板温度限制而增加可以提供给加热板的最大功率。

75、在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

76、在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度。

77、在配置中，控制器可以进一步被配置为至少部分地基于所计算的流量来计算加湿腔室中液体的最大安全温度。

78、在配置中，控制器可以进一步被配置为至少部分地基于所计算的流量和所计算的最大安全质量蒸发速率来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率。

79、在配置中，加热板温度限制可以部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来确定。

80、在配置中，控制器可以进一步被配置为：至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加湿腔室中液体的最大安全温度；至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率和所估计的流量来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率；以及至少部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来计算加热板温度限制。

81、在配置中，控制器可以进一步被配置为用所计算的加热板温度限制来更新当前加热板温度限制。

82、在配置中，所计算的流量可以是质量流量。

83、在配置中，所计算的流量可以是体积流量。

84、在配置中，操作参数可以包括传感器数据和/或建模参数。

85、一种呼吸支持系统可以包括：本文披露的任何配置中的呼吸支持装置；以及吸气管。

86、在配置中，控制器可以被配置为控制吸气管中加热元件的热量输出。

87、在配置中，呼吸支持系统进一步可以包括加湿腔室。