用于增湿器的改进的储液器、包含该储液器的医疗装置、包含该储液器的增湿器及其方法与流程

1.本发明涉及医疗装置(例如增湿器和储液器)以及使用这种装置的方法。更具体地，本发明涉及更安全的、用于医疗装置和增湿器的改进的储液器，以及使用这种装置的方法。


背景技术：

2.已知例如增湿器的医疗装置用于向使用者(通常是医院、收容所、甚至家中的患者)提供湿润的空气，以便预防疾病、缓解症状等。增湿器通常包括储液器或储水器，其布置在加热板上，并被连接到空气路径，例如呼吸回路。典型地，鼓风机推动空气通过空气路径，加热板加热液体室中的液体，因此，空气变得湿润，并且沿着呼吸回路向下游行进。
3.增湿器的主要技术挑战之一是，它们需要能够探测储液器何时是空的，以及/或者储液器何时没有正确安装和/或根本不存在。这可防止加热板被持续加热，否则可能导致损坏、火灾、伤害、过度能源使用等。
4.目前的方法包括使用重量传感器、电传感器、电压传感器等，这类传感器有点不准确，特别是在例如温度、通风等条件变化的环境中。
5.因此，存在对改进的储液器存在探测方法和设备的需要，以及对改进的液体存在探测方法和设备的需要。还期望具有更精确的液体存在探测方法和设备。


技术实现要素：

6.本发明的一种实施例涉及一种用于增湿器的储液器，该储液器包括基座、与基座相对的顶部部分、侧壁和液体存在指示器。侧壁包括邻近基座的下侧壁部分和邻近顶部部分的上侧壁部分。液体存在指示器与增湿器交互，以探测储液器中液体的存在。
7.在本发明的一种实施例中，本发明涉及一种增湿器，其包括如本文所述的储液器。增湿器还包括电源、操作性地连接到电源的控制器以及操作性地连接到控制器的液体存在探测器。该液体存在探测器与液体存在指示器交互，以探测储液器内液体的存在。
8.在本文的一种实施例中，本文的增湿器和/或医疗装置的使用方法还可以包括以下步骤：提供本文的增湿器和/或医疗装置，从光发射器发射光，从基本平坦的表面反射光以形成反射光，通过光传感器探测反射光，生成光传感器数据，将光传感器数据传输到控制器，将光传感器数据与阈值进行比较，以及确定是否终止至加热板的电力。
9.不意在受理论的限制，相信的是，本发明可以提供一个或更多个益处，例如更精确的液体探测、减少过热的风险、减少热损坏的风险、减少火灾的封建、减少使用者/患者接收未湿润的空气的可能性等。
附图说明
10.图1示出了根据本发明的储液器的一种实施例；
11.图2示出了本发明的医疗装置的一种实施例的顶部透视图，其中，液体室被移除；
12.图3示出了本发明的一种实施例中的探测器套件在从壳体移除时的近视图；
13.图4示出了包含储液器的增湿器的一种实施例的侧向透视图；
14.图5a示出了当液位过低时本文的液体存在探测系统的一种实施例的示意图；
15.图5b示出了当液位高于棱镜顶点时本文的液体存在探测系统的一种实施例的示意图；
16.图6示出了具有连接到呼吸回路的储液器的增湿器的一种实施例的透视图；
17.图7a示出了当液位过低时本文的液体存在探测系统的一种实施例的示意图；以及
18.图7b示出了当液位充足时本文的液体存在探测系统的一种实施例的示意图。
19.本文的附图仅用于说明目的，并且不一定按比例绘制。
具体实施方式
20.除非另外特别地说明，否则所有的测量均以公制单位进行。此外，除非另外特别地说明，否则，本文中所有的百分比、比率等是以重量计。
21.除非另外特别地说明，否则所有的测量均以公制单位进行。此外，除非另外特别地说明，否则，本文中所有的百分比、比率等是以重量计。
22.如本文使用的，术语“操作性地连接”表示所述的(多个)项目以允许它们操作的方式连接。这可能例如涉及导线、发射器/接收器对、一对收发器等。该短语也可以表示物理结构连接各种所述的项目。
23.除非另有具体说明，否则本文中的所有装置、项目和/或零件均可以由从全球的多家供应商可获得的工业标准的材料制成。
24.本发明的一种实施例涉及一种用于增湿器的储液器，该储液器包括基座、与基座相对的顶部部分、连结基座和顶部部分的侧壁以及液体存在指示器，其中，液体存在指示器包括基本平坦的表面。侧壁包括邻近基座的下侧壁部分和邻近顶部部分的上侧壁部分。液体存在指示器与增湿器交互，以探测储液器中液体的存在。
25.通常，当医疗装置或增湿器没有探测到储液器和/或储液器内液体的存在时，控制器将终止对加热板的供电，以减少燃烧、损坏、火灾和/或过度能量使用的风险。
26.已知空气的折射率约为1，而水的折射率约为1.3。在本文的一种实施例中，液体存在指示器包括基本平坦的表面，或平坦的表面，或棱镜；或包含具有从约1.1至约1.9、或从约1.2至约1.65、或从约1.3至约1.6的折射率，或者具有相对于红外光谱或来自光发射器的光的波长的从约1.1至约1.9、或从约1.2至约1.65、或从约1.3至约1.6的折射率的材料。在本文的一种实施例中，储液器的侧壁由具有约1.6的折射率的聚碳酸酯形成。在本文的一种实施例中，所述基本平坦的表面，或所述平坦的表面，或所述棱镜由具有约1.6的折射率的聚碳酸酯形成。
27.在本文的一实施例中，储液器的侧壁和所述基本平坦的表面、或所述平坦的表面、或所述棱镜可以由相同的材料形成或包括相同的材料。不意于受理论的限制，相信这种特征允许更容易地生产和/或模制储液器，并且从原材料成本和制造的角度来看可能更便宜。
28.在本文的一种实施例中，液体存在指示器位于储液器的基座上方至少1mm，或者上方从约1mm至约2cm，或者上方从约2mm至上方约1.5mm，或者从上方约0.5mm至上方约
1.25cm。不意在受理论的限制，相信的是，由于加热板将仍然包含充足的热量以在终止流向其的电力后的短时间段内继续蒸发液体，因此，通过将液体存在指示器设计成位于储液器的基座的上方，将减少储液器由于缺少液体或水而变干和/或过热的机会。如本文所使用的，液体存在位置通过相应的液体存在探测器所处的位置(其在该水平处探测储液器内的液体)来指示。
29.在本文的一种实施例中，液体存在指示器反射和折射光，以便探测是否存在充足的液体。在本文的一种实施例中，液体存在探测器包括光发射器和相应的光传感器，两者都操作性地连接到控制器。光发射器发射一定量的光，然后所述光照射到储液器上，并被液体存在指示器的基本平坦的表面根据在储液器中是否存在液体或充足的液体而折射和反射不同的量。因此，一定量的光被折射到储液器的内部，一定量的光被反射出储液器，并到达光传感器。控制器计算光发射器所发射的光的量与光传感器接收的光的量之间的比率，或者要求待由光传感器探测的光的预定阈值，以确定在储液器中是否存在液体或者充足的液体。
30.在本文的一种实施例中，如果光传感器接收的光的量小于由光发射器发射的光的量的30％，则控制器确定在储液器中存在液体或充足量的液体。在本文的一种实施例中，如果光传感器接收的光的量是由光发射器发射的光的量的30％或更多，则控制器确定储液器中没有液体或者存在不足量的液体。
31.不意在受理论的限制，相信本文的液体存在探测器与本文的储液器结合减少了储液器变干、过热和/或引起火灾或其它危险的风险。本文描述的液体存在探测器和储液器易于制造，并且不包含移动零件，这减少了零件上的磨损。不意在受理论的限制，相信本文的液体存在探测器与本文的储液器结合有利地提供了对例如包含移动零件的衡器(scale)的改进。相信的是，本发明以最小化的移动零件、制造复杂性和投资提供了长期的、低维护的精确度。
32.在本文的一实施例中，储液器还包括储液器存在指示器。储液器存在指示器与增湿器交互，以探测储液器的存在。在本文的一实施例中，储液器存在指示器由反射材料形成，所述反射材料例如箔、贴纸、及其组合；或粘合箔、及其组合；或粘合金箔、粘合银箔、粘合聚酯薄膜箔(adhesive mylar foil)、及其组合。当相应的储液器存在探测器使用光或者红外光时，这种特征特别有用。
33.在本文的一种实施例中，侧壁包括液体存在指示器、储液器存在指示器、或者液体存在指示器和储液器存在指示器两者。
34.在本文的一种实施例中，医疗装置、或增湿器、或包括增湿器的医疗装置可以包括本文描述的储液器。具体地，在本文的一种实施例中，增湿器可以进一步包括电源、操作性地连接到电源的控制器、可选的加热板、可选的储液器存在探测器、以及液体存在探测器。该液体存在探测器操作性地连接到控制器，以用于与液体存在指示器交互，以探测储液器内液体、或充足的液体的存在。
35.如果存在的话，则加热板操作性地连接到控制器，并且储液器的基座将被放置在加热板上。然后，基座可以被加热板加热。
36.如果存在，则储液器存在探测器操作性地连接到控制器，以与储液器存在指示器交互，以探测储液器的存在。
37.控制器可以控制流向加热板的电量。如果液体存在探测器没有探测到液体的存在，或不足量的液体，则控制器可以终止至加热板的电源，可以发起警报，或者以其它方式试着通知使用者/操作者/患者。如果可选的储液器存在探测器没有探测到储液器的存在，则控制器可以终止流向加热板的电力，可以发起警报，或者以其它方式试着通知使用者/操作者/患者。
38.只有当液体存在探测器探测到储液器中液体的存在并且可选的液体存在探测器探测到储液器的存在时，控制器才允许电力流向加热板。
39.在本文的一实施例中，可选的储液器探测器不包括衡器和/或不通过重量操作。在本文的实施例中，液体存在探测器不包含衡器和/或不通过重量操作。在本文的一实施例中，储液器存在探测器和液体存在探测器都不包含衡器和/或通过重量操作。
40.在本文的一实施例中，可选的储液器存在探测器采用光，或选自包括可见光、红外光、紫外光、及其组合的组的光，或红外光。
41.在本文的一实施例中，储液器存在探测器包括光发射器和光传感器。光发射器发射光，然后该光照射到储液器存在指示器上。或者，光照射在储液器存在指示器上，并从储液器存在指示器反射。然后，光传感器探测照射在储液器存在探测器上的光，或者从储液器存在指示器反射的光。当储液器存在探测器的光传感器探测到照射在储液器存在探测器上的光、或从储液器存在指示器反射的光时，控制器可以维持流向加热板的电力。然而，如果储液器存在探测器的光传感器未能探测到照射在储液器存在探测器上的光，或者未能探测到从储液器存在指示器反射的光，则控制器可以终止流向加热板的电力、可以发起警报、或者以其它方式试着通知使用者/操作者/患者。不意在受理论的限制，相信的是，这种特征可以防止控制器在储液器不存在时向加热板提供电力、可以指示使用者/操作者/患者关闭加热板和/或正确地附接储液器，并因此防止加热板过热，从而减少事故、损坏、火灾等的风险。
42.在本文的一实施例中，储液器存在探测器和液体存在探测器一起包括在探测器套件中，这可以减少光发射器和光传感器被推挤得不对准的风险，并且可以进一步保护光发射器和光传感器免受损坏。
43.在本文的一实施例中，液体存在探测器使用光；或选自包括可见光、红外光、紫外光及其组合的组的光；或红外光；或波长约760nm至约1mm、或从约895nm至约985nm的红外光。
44.在本文的一种实施例中，液体存在探测器包括光发射器和光传感器。光发射器发射一定量的光，然后该光照射到液体存在指示器上。当光照射在液体存在指示器上时，其一部分从液体存在指示器的基本平坦的表面或平坦的表面反射；并且一部分光从液体存在指示器的基本平坦的表面折射。然后，光传感器探测从液体存在指示器的基本平坦的表面反射的光的量，并将该信息馈送给控制器。然后，控制器使用该信息来确定在储液器中是否存在液体或充足的液体。控制器可以通过例如检查光传感器探测到的光的量是否高于阈值量来确定这一点。在本文的一种实施例中，所述阈值量是预期由光发射器发射的光的30％或更多。
45.当控制器确定在储液器中存在液体或充足的液体的状态时，控制器维持流向加热板的电力。然而，如果控制器确定在储液器中不存在液体或液体不充足时，则控制器终止流
向加热板的电力。不意在受理论的限制，相信的是，这种特征防止了控制器在储液器中没有液体时向加热板提供电力，并因此防止(空的)储液器的过加热，从而减少了事故、损坏、火灾等的风险。
46.本文的光发射器和光传感器是工业标准的，并且可以从世界各地的各种供应商处获得。
47.在本文的一种实施例中，增湿器，或医疗装置，或包括增湿器的医疗装置还包括附加的部件；或者选自时钟、警报器、呼吸回路、用于呼吸回路路的加热回路、通信装置及其组合的附加的部件。这些项目是标准部件，并且为本领域技术人员所熟知。
48.转向附图，图1示出了根据本发明的储液器10的一种实施例。储液器10包括基座12和与基座12相对的顶部部分14。侧壁16垂直于基座12，并连结基座12与顶部部分14。下侧壁部分18邻近基座12，而上侧壁部分20邻近顶部部分。
49.本文的储液器通常是透明或半透明的中空的容器22，其由耐热材料制成，例如高密度塑料、玻璃、金属及其组合；或聚丙烯、聚碳酸酯、铝及其组合；或聚碳酸酯、铝及其组合。典型地，基座12包含金属，例如铝，以提供耐热性以及从加热板(参见图2中的44)的良好的导热性。侧壁和顶部部分可以由透明的模制塑料(例如聚碳酸酯)形成，然后将金属涂饰在模制塑料上以形成中空的容器。
50.储液器包含液体，或者水，或蒸馏水，或无菌水，其被蒸发以产生湿润的空气。储液器操作性地连接、或流体连接到空气路径24，例如呼吸回路(见图6中的92)。储液器通常可以打开(例如，参见图4中的24’)，以允许使用者或其他人向其添加液体，或水，或蒸馏水，或无菌水。
51.储液器10还包括位于侧壁16上的储液器存在指示器26，以及位于侧壁16上的液体存在指示器28，在该实施例中，液体存在指示器为棱镜(见图5中的72)。在图1的实施例中，储液器存在指示器26是反射箔贴纸，而液体存在指示器28是嵌入到侧壁16中的具有平坦基部(见图5中的78)的(金字塔形)棱镜(见图5中的72)，并且棱镜顶点(见图5中的80)突出到中空的容器22中。
52.由于聚碳酸酯的折射率与水的折射率相似，当储液器10充满水或蒸馏水时，则如图5b所示，较大比例的量的光被折射到储液器的内部，而较小比例的量的光被反射到储液器的外部，并因此被反射到光传感器。然而，当储液器10中没有水时，如图5a所示，或者水位低于液体存在探测器(见图5a中的56)/棱镜28，或棱镜28的顶点，则棱镜28将较大比例的量的光反射回到储液器的外部，并因此反射到光传感器，而较小比例的量的光被折射到储液器的内部。参见图5a和图5b以及相应的描述，用于进一步的解释。
53.图2示出了本发明的医疗装置40——在此为增湿器42——的一种实施例的顶部透视图，其中，液体室(见图1中的10)被移除。增湿器42示出了加热板44，储液器(见图1中的10)的基座(见图1中的12)将位于该加热板上。手动闩锁46将储液器(见图1中的10)固定到加热板44。增湿器42的壳体48还包括探测器套件50。在图2中还可以看到控制面板52。
54.图3示出了本发明的一种实施例，其示出了探测器套件50在从壳体(见图2中的48)移除时的近视图。探测器套件50包括储液器存在探测器54和液体存在探测器56。储液器存在探测器包括光发射器58和光传感器60。液体存在探测器56也包括光发射器58和光传感器60。塑料护罩62保护探测器套件，并将光发射器58和光传感器60附接到电路板64。塑料护罩
62还将光发射器58和光传感器60保持对准到合适的角度，以便它们相对于给定的储液器(见图1中的10)正确地操作。在本文的一种实施例中，光发射器58、光传感器60、塑料护罩62以及可选的电路板64可以一起安全地设置为探测器套件66，这可以降低由于例如光发射器58和光传感器60的未对准而导致故障的风险。
55.图4示出了包括本文的储液器10的增湿器42的一种实施例的侧向透视图。储液器10牢固地安装在增湿器42内，并且空气路径24是可见的。空气路径24连接到壳体48。壳体48可以例如包括鼓风机(未示出)，而空气路径24’的另一端可以例如连接到本领域公知的呼吸回路(见图6中的92)。
56.图5a示出了当液位过低时本文的液体存在探测系统70的一种实施例的示意图。液体存在探测系统70包括与光传感器60配对的光发射器58。侧壁16包括嵌入其中的棱镜72，棱镜在该视图中包括至少一对基本平坦的表面94。然而，如本领域技术人员将理解的，由于液体存在指示器28实际上是(金字塔形)棱镜72，该棱镜实际上包括四个基本平坦的表面。侧壁16将储液器的外侧74与内侧76，并且因此与中空的容器22的内侧分隔开。棱镜72包括棱镜基部78和棱镜顶点80。棱镜基部78嵌入中空的容器(见图1中的22)的侧壁16中，而棱镜顶点80位于中空的容器(见图1中的22)的内部76。
57.在图5a中，当光发射器58发射一定量的光82时，该光进入棱镜72。当液位低于棱镜顶点80时，空气(约1)和棱镜(约1.6)之间的折射率足以将较大比例的量的光82(如由较粗的线表示的反射光82”)在棱镜/空气界面处反射离开棱镜72的基本平坦的表面94，并使反射光82”返回到光传感器60。较小比例(因此较细的线)的折射光82’在棱镜/空气界面处从基本平坦的表面94折射到内部76。然后，光传感器60探测到反射光82”的量，并且光传感器数据被生成并传输到控制器84。控制器将光传感器数据与阈值、或预定值、或通常由光发射器58发射的总量的百分比进行比较。然后控制器确定液体、或液位不充足/过低，并且因此阻止电力继续从电源86流向加热板88。
58.图5b示出了当液位90高于棱镜顶点80时本文的液体存在探测系统70的一种实施例的示意图。在这种情况下，从光发射器58发射的光82进入棱镜72，并照射在棱镜72的基本平坦的表面94上。由于液体、或水、或蒸馏水、或无菌水的折射率与棱镜的折射率足够相似，较粗的箭头表示较大比例的量的折射光82’进入到储液器10内部76的液体84中。相反，较小比例(因此较细的线)的反射光82”返回到光传感器60。然后，光传感器60探测到反射光82”的量，并且光传感器数据被生成并传输到控制器84。控制器将光传感器数据与阈值、或预定值、或通常由光发射器58发射的总量的百分比进行比较。然后控制器确定液体或液位充足，并且因此阻止允许从电源86继续流向加热板88。
59.在图5a和图5b的视图中，观察者的视角从顶部部分(见图1中的14)向下朝向基座(见图1中的12)。
60.图6示出了具有连接到呼吸回路92的储液器10的增湿器42的一种实施例的透视图。增湿器42连接到空气路径24，空气路径流经储液器10和中空的室22，到空气路径24’，并进入到呼吸回路92中。
61.手动闩锁46保持储液器10牢固地附接到增湿器42。
62.图7a示出了当液位过低时本文的液体存在探测系统70的一种实施例的示意图。图7a类似于图5a，其中，侧壁16包括液体存在指示器28，其包括中空的容器22的内部76的基本
平坦的表面94。由光发射器58发射的一定量的光82进入侧壁16、被基本平坦的表面94反射、然后从侧壁16离开到外部74、并被光传感器60探测。虽然发明人认识到光82在进入和离开弯曲的侧壁16时折射(并且可能散射一点)，但是出于当前讨论的目的，这被忽略。从图7a中可以看到，如由线的厚度所表示的，反射光82”的量按比例明显大于折射光82’的量，并且该数据被传输到控制器(见图5中的84)。由此，控制器(见图5a中的84)确定液位过低，并且因此阻止电力从电源(见图5中的86)流向加热板(见图5中的88)。
63.相比之下，图7b示出了当液位充足时本文的液体存在探测系统的一种实施例的示意图。图7b大体上类似于图5b，其中，侧壁16包括液体存在指示器28，其包含中空的容器22的内部76的基本平坦的表面94。由光发射器58发射的一定量的光82进入侧壁16、被基本平坦的表面94反射、然后从侧壁16离开到外部74、并被光传感器60探测。虽然发明人认识到光82在进入和离开弯曲的侧壁16时折射(并且可能散射一点)，但是出于当前讨论的目的，这被忽略。如从图7b中可以看到的，如由线的厚度所表示的，折射光的量82’按比例明显大于反射光的量82”，并且该数据被传输到控制器(见图5中的84)。由此，控制器(见图5a中的84)确定液位充足，并且因此允许电力从电源(见图5中的86)继续流向加热板(见图5中的88)。
64.使用方法
65.在本发明的一种实施例中，可以通过提供包括本文所述的储液器的本文所述的增湿器来使用本文的储液器和增湿器和/或医疗装置。使用的方法还可以包括以下步骤：从光发射器发射光，从基本平坦的表面反射光以形成反射光，通过光传感器探测反射光，生成光传感器数据，将光传感器数据传输到控制器，将光传感器数据与阈值进行比较，以及确定是否终止对加热板的供电。
66.在本文的一种实施例中，控制器可以将光传感器数据与阈值、或预定值、或通常由光发射器发射的总量的百分比进行比较。阈值例如可以是预定值、或者通常由光发射器发射的总量的百分比。在本文的一种实施例中，阈值和/或预定值可以是预期由光发射器发射的光量的30％。因此，如果光传感器接收的光量小于由光发射器发射的光量的30％，则控制器确定在储液器中存在液体或充足量的液体。在本文的一种实施例中，如果光传感器接收的光量是由光发射器发射的光量的30％或更多，则控制器确定没有液体或者不充足的液体量存在在储液器中。
67.在本文的一种实施例中，将光传感器数据与阈值进行比较以及确定是否终止向加热板供电的步骤由控制器进行。
68.如果例如由控制器确定应该终止对加热板的供电，则在本文的一种实施例中，该方法还包括终止对加热板的供电的步骤。
69.在一些情况下，替代终止流向加热板的电力或除了终止流向加热板的电力之外，可能期望增湿器或医疗装置发送信号。因此，本发明的一种实施例还包括发送信号的步骤。根据需要，该信号可以是无线信号、电信号等，并且可以例如用于发出警报、通知使用者、通知护理人员、通知护士等。例如，根据需要，该信号可以用于在医院系统中、在移动电话应用上指示低液位、激活听觉警报等。在本文的一种实施例中，该信号可以导致储液器再次自动充满。
70.此外，可以认识到的是，可以重复或定期地重复从光发射器发射光、从基本平坦的表面反射光以形成反射光、通过光传感器探测反射光、生成光传感器数据、将光传感器数据
传输到控制器、将光传感器数据与阈值进行比较、以及确定是否终止对加热板的供电的步骤，以不断地确定储液器中是否存在充足的液体。因此，在本发明的一种实施例中，从光发射器发射光、从基本平坦的表面反射光以形成反射光、通过光传感器探测反射光、生成光传感器数据、将光传感器数据传输到控制器、将光传感器数据与阈值进行比较、以及确定是否终止对加热板的供电的步骤被重复从约每分钟0.1次(即，每10分钟1次)至约每分钟100次，或从约每分钟0.2次(即，每5分钟1次)至约每分钟75次，或从约每分钟0.5次(即，每2分钟1次)至约每分钟25次。
71.应该理解的是，以上仅示出和描述了可以实施本发明的示例，并且，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对其进行修改和/或更改。
72.还应该理解的是，为了清楚起见，在不同的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地提供，或以任何合适的子组合提供。
73.本文具体引用的所有参考内容在此通过引用全部并入本文。然而，引用或并入这样的参考内容并非必然地认可其作为针对/对抗本发明的现有技术的适当性、可引用性和/或可用性。