專利名稱：用于在呼吸治療系統(tǒng)中確定濕度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及呼吸治療系統(tǒng)，具體而言，涉及基于環(huán)境條件為呼吸治療系統(tǒng)中的氣 體增濕的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常將增濕器用于呼吸器、壓力支持系統(tǒng)和其他呼吸裝置，以增大經(jīng)由患者回路 供應(yīng)給患者的氣體的濕度。通常在反饋環(huán)路中監(jiān)測(cè)和/或控制增加到由常規(guī)呼吸器或壓力 支持系統(tǒng)為患者供應(yīng)的氣體的濕度以提供恒定的濕度水平。典型地，通過(guò)在呼吸器自身中 或患者回路之內(nèi)放置溫度和/或濕度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)呼吸器中的空氣濕度，從而監(jiān)測(cè)濕度。 在公開的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 09/808, 567(公開號(hào)No. 2001/0050080)中描述了這種常規(guī)反饋 增濕系統(tǒng)的示例。不過(guò)，這種系統(tǒng)不能向患者提供適當(dāng)?shù)臐穸人?。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一個(gè)原因在于， 常規(guī)反饋增濕系統(tǒng)未考慮患者和呼吸器/壓力支持系統(tǒng)所在的周圍環(huán)境的條件。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于確定遞送給用戶的氣體的濕度的方法，其克 服了常規(guī)增濕感測(cè)方法和設(shè)備的缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)提供一種確定遞送 給用戶的氣體的濕度的方法實(shí)現(xiàn)這一目的。本發(fā)明的方法包括確定患者回路之外環(huán)境氣體 的濕度水平，使用該濕度水平向用戶的氣道遞送氣體的流。氣體被吸入患者回路中，并向吸 入回路中的氣體增加蒸氣?；谒龌芈分獾沫h(huán)境氣體的濕度和向吸入回路中的氣體增 加蒸氣的速率來(lái)確定吸入所述患者回路中的氣體的濕度水平。本發(fā)明的另一方面涉及一種患者治療系統(tǒng)，包括患者回路、設(shè)置于患者回路中的 流加壓模塊、設(shè)置于氣體回路中的增濕器、監(jiān)測(cè)器、回路之內(nèi)的傳感器、以及處理器?；颊呋?路從氣體源向患者氣道遞送氣體的流。如果來(lái)自氣體源的壓力低于治療水平，流加壓模塊 提高患者回路之內(nèi)的氣體的壓力，或者如果來(lái)自氣體源的壓力處于或高于治療水平，流加 壓模塊控制遞送給用戶的氣體的流的壓力。增濕器將患者回路中氣體的濕度提高到回路濕 度水平。監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)來(lái)自氣體源的氣體的至少一個(gè)參數(shù)。傳感器產(chǎn)生能夠被處理以估計(jì)向 所述回路中的氣體增加蒸氣的速率的對(duì)應(yīng)信號(hào)。處理器基于所述傳感器產(chǎn)生的信號(hào)和所述 氣體源中的氣體的至少一個(gè)參數(shù)確定回路中所述增濕器下游的氣體的濕度水平。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種用于確定患者回路之內(nèi)的氣體的濕度的方法。根據(jù) 本發(fā)明該方面的方法包括確定所述患者回路之外的環(huán)境氣體的濕度，將環(huán)境氣體吸入所述 患者回路中，對(duì)所述患者回路之內(nèi)的氣體加壓；向所述患者回路之內(nèi)的氣體增加濕度，以及 在已經(jīng)向患者回路之內(nèi)的氣體增加濕度之后確定其濕度水平?；诨芈分獾沫h(huán)境氣體的 濕度和氣體的至少一個(gè)參數(shù)(除回路之內(nèi)的濕度外)完成患者回路中的氣體的濕度水平的 確定。本發(fā)明的另一方面涉及一種沿患者回路從氣體源向患者遞送氣體的方法。由流加壓模塊提高患者回路之內(nèi)的氣體的壓力，并由增濕器提高患者回路之內(nèi)的氣體的濕度水 平。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括確定所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力，確定所述患者回路 之內(nèi)的氣體的流速(flow rate)，確定所述氣體源中的氣體的至少一個(gè)參數(shù)，確定所述增濕 器工作的至少一個(gè)參數(shù)，以及至少部分基于所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速、所述患者回 路之內(nèi)的氣體的壓力、所述氣體源中的氣體的至少一個(gè)參數(shù)以及所述增濕器工作的至少一 個(gè)參數(shù)來(lái)確定患者回路中所述增濕器下游的氣體的濕度水平。本發(fā)明的另一方面涉及一種沿患者回路從氣體源向患者遞送氣體的方法，其中由 流加壓模塊提高患者回路之內(nèi)的氣體的壓力，并由增濕器提高患者回路之內(nèi)的氣體的濕度 水平。所述方法包括確定所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力，確定所述患者回路之內(nèi)的氣體 的流速，確定所述氣體源中的氣體的濕度水平，確定與所述增濕器相關(guān)聯(lián)的溫度，以及至少 部分基于所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速、所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力、所述氣體源 中的氣體的濕度水平以及與所述增濕器相關(guān)聯(lián)的溫度來(lái)確定患者回路中所述增濕器下游 的氣體的濕度水平。參考附圖，考慮以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和特 性，以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件和部分的組合的操作方法和功能及制造的經(jīng)濟(jì)性將變得更加顯而 易見，所有附圖形成本說(shuō)明書的一部分，其中在各圖中類似的參考標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部分。不 過(guò)，顯然可以理解，附圖僅是為了圖示說(shuō)明和描述的目的，并非意在定義對(duì)本發(fā)明的限制。 說(shuō)明書和權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”及“該”包括復(fù)數(shù)的指代物，除非上 下文另行做出了明確說(shuō)明。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括增濕器的患者治療系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的流加壓模塊的示例性實(shí)施例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的流加壓模塊的備選示例性構(gòu)造；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例預(yù)測(cè)回路濕度水平的方法；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例確定最大濕度水平的方法；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例操作患者治療系統(tǒng)的方法。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明原理的患者治療系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例。患者治療 系統(tǒng)10能夠向患者提供可呼吸氣體，同時(shí)根據(jù)預(yù)定換氣模式自動(dòng)控制可呼吸氣體的壓力。 患者治療系統(tǒng)10包括從氣體源向患者提供可呼吸氣體的患者回路12。在一個(gè)實(shí)施例中，氣體源是環(huán)境空氣，但如下所述，其可以是其他類型的源。在入 口 14處從氣體源將可呼吸氣體引入回路12中。入口 14可以包括端口、通氣口或開口。在 一些實(shí)施例中，入口 14可以包括過(guò)濾器，在可呼吸氣體被引入回路12中時(shí)過(guò)濾器對(duì)其進(jìn)行 過(guò)濾。如圖1所示，流加壓模塊16控制從入口 14到患者接口 17的回路12中氣體的壓力 和流量，其中在患者接口 17處將可呼吸氣體遞送到患者的氣道。回路12還包括增濕器18， 增濕器操作用于將回路12中的氣體的濕度提高到可選擇、可控的回路濕度水平。同樣如圖1所示，患者治療系統(tǒng)10還包括與控制接口 30、存儲(chǔ)器32和監(jiān)測(cè)器50接口連接的控制模塊觀，下文將對(duì)此詳細(xì)描述。參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的流加壓模塊16。在圖2所示的 實(shí)施例中，流加壓模塊16包括壓力發(fā)生器19，壓力發(fā)生器接收患者回路12中的可呼吸氣體 并提高該氣體的壓力以遞送給患者的氣道。壓力發(fā)生器19是能夠提高所接收可呼吸氣體 的壓力以遞送給患者的任何裝置，諸如泵、鼓風(fēng)機(jī)、活塞或風(fēng)箱。如上所述，本發(fā)明還預(yù)期可 以將除環(huán)境大氣空氣之外的氣體引入回路12中以遞送給患者。在這樣的實(shí)施例中，包含空 氣、氧氣或其他可呼吸氣體混合物的氣體的加壓罐或箱能夠?yàn)槿肟?14供氣，供應(yīng)到壓力發(fā) 生器19。在另一實(shí)施例中，不必提供壓力發(fā)生器19，而是能夠由壓縮氣體罐或箱自身的壓 力對(duì)可呼吸氣體加壓，由壓力調(diào)節(jié)器控制遞送給患者的壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力發(fā)生器 19為鼓風(fēng)機(jī)，在壓力支持治療療程期間以基本恒定速度驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，以為回路12中的氣體 提供基本恒定的升高壓和/或流速。如圖2所示，將流加壓模塊16中的可呼吸氣體從壓力發(fā)生器19引導(dǎo)到控制閥 20。如下所述，控制閥20，獨(dú)立地或與壓力發(fā)生器19結(jié)合，控制回路12中流加壓模塊16 下游的氣體的回路壓力和/或回路流速?？刂崎y20的示例包括至少一個(gè)閥，例如套管或 提升閥，其從回路12排出氣體，作為控制回路12中回路壓力和回路流速的方法。美國(guó)專 利No. 5，694，923教導(dǎo)了一種適于用作控制閥20的雙提升閥系統(tǒng)，其向大氣中排出氣體并 限制從壓力發(fā)生器19到患者的氣體的流，適于用作控制閥，在此通過(guò)引用將該專利并入本 文。此外，美國(guó)專利No. 6，615，831教導(dǎo)了適于用作本發(fā)明的控制閥的套管閥，在此通過(guò)引 用將該專利內(nèi)容并入本文。對(duì)于壓力發(fā)生器19是僅以一種速度工作的鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)施例，那么可以調(diào)節(jié)控制 閥20的一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)置，例如閥元件的位置，以針對(duì)回路12中的可呼吸氣體對(duì)回路壓 力和回路流速提供控制。不過(guò)，本發(fā)明還預(yù)期這樣的實(shí)施例，其中，單獨(dú)或與控制閥20的控 制設(shè)置結(jié)合地調(diào)節(jié)與壓力發(fā)生器19的操作相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)置，例如鼓風(fēng)機(jī)速度， 以控制沿回路12遞送給患者的可呼吸氣體的回路壓力和回路流速。例如，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)壓 力發(fā)生器19的適當(dāng)運(yùn)行速度(宏觀控制)來(lái)設(shè)置接近期望回路壓力和回路流速的回路壓 力和回路流速。因此能夠通過(guò)調(diào)節(jié)與控制閥20相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)置來(lái)提供回路 壓力和回路流速的精細(xì)調(diào)諧(微觀控制)，使得兩者共同工作來(lái)為回路12中流加壓模塊16 下游的可呼吸氣體確定最終回路壓力。如果單獨(dú)使用壓力發(fā)生器的操作來(lái)控制患者回路中 氣體的壓力或流量，那么可以省略控制閥20，如圖3所示。再次參考圖2，流加壓模塊16包括壓力/流量傳感器22。壓力/流量傳感器22 是能夠輸出表示與患者回路中的氣體相關(guān)聯(lián)的壓力、流量或兩者的信號(hào)的裝置、組件、系統(tǒng) 或其組合。在示例性實(shí)施例中，使用常規(guī)壓力傳感器監(jiān)測(cè)患者回路12中的氣體的壓力。作為流量傳感器，將從控制閥20輸出的可呼吸氣體的流遞送給壓力/流量傳感器 22，其輸出表示管道對(duì)中氣體的流動(dòng)速率的信號(hào)。能夠使用這種信號(hào)來(lái)確定遞送給患者的 氣體的瞬時(shí)體積(V)、遞送給患者的這種氣體的瞬時(shí)流速(V’)或兩者。壓力/流量傳感器 22是適于測(cè)量這些參數(shù)的任何裝置，例如肺活量計(jì)、呼吸速度計(jì)、可變孔口換能器、壓差換 能器或其他常規(guī)流量換能器。在圖示的實(shí)施例中，在流加壓模塊16內(nèi)距患者接口 17相對(duì)遠(yuǎn)的位置提供壓力/ 流量傳感器22。不過(guò)，本發(fā)明預(yù)期在沿著回路12的任何位置以及在患者接口 17處定位壓力/流量傳感器22。例如，美國(guó)專利No. 6，017，315教導(dǎo)了一種位于患者接口 17處的定量 流量構(gòu)件，在此通過(guò)引用將該專利并入本文。如上所述，本發(fā)明預(yù)期壓力/流量傳感器是能夠測(cè)量表示患者回路中氣體流量的 參數(shù)的任何裝置。要理解的是，能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)壓力發(fā)生器19的工作，例如提供給鼓風(fēng)機(jī)的 電壓、電流或功率、其運(yùn)轉(zhuǎn)速度等來(lái)確定氣體流量，所有這些參數(shù)都隨著患者回路中的壓力 或流量變化。本發(fā)明還預(yù)期監(jiān)測(cè)控制閥20的工作，例如閥的位置，作為確定患者回路中氣 體流量的手段，因?yàn)楸娝苤?，反饋控制的壓力發(fā)生模塊中的閥的位置對(duì)應(yīng)于患者回路中 氣體的流量。于是，能夠?qū)毫?流量傳感器22并入壓力發(fā)生器19、控制閥20中或兩者 中。圖3中示出了流加壓模塊16’的備選實(shí)施例。與圖2中不同(在圖2中由控制閥 20單獨(dú)或與壓力發(fā)生器19結(jié)合來(lái)控制回路壓力和回路流速)，圖3的實(shí)施例單獨(dú)基于壓力 發(fā)生器19的輸出來(lái)控制遞送給患者的可呼吸氣體的壓力。例如，控制模塊觀可以通過(guò)僅控 制與壓力發(fā)生器19相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度來(lái)控制遞送給患者的可呼吸氣體的壓力。本 發(fā)明的實(shí)施例預(yù)期如果需要的話提供輔助反饋系統(tǒng)，例如回路12中的壓力監(jiān)測(cè)器、馬達(dá)速 度監(jiān)測(cè)器、閥監(jiān)測(cè)器或壓力發(fā)生器輸出監(jiān)測(cè)器，向控制模塊觀提供反饋數(shù)據(jù)以控制流加壓 模塊16的工作。返回到圖1中所示的患者治療系統(tǒng)10，經(jīng)由管道M的各段在回路12中各部件之 間輸送可呼吸氣體的流。在一個(gè)實(shí)施例中，可以由柔性管、剛性管或可以由通過(guò)其為可呼吸 氣體提供管道的其他構(gòu)件提供管道M各段的一些或全部。于是，管道M形成與患者氣道 傳遞氣體的患者回路的全部或一部分?；颊呓涌?17是適于向患者的氣道傳遞可呼吸氣體供應(yīng)的侵入式或非侵入式的任 何器具，例如鼻面具、鼻/ 口面具、全面面具、鼻插管、氣管內(nèi)管或氣管套管。患者接口組件 17可以包括用于在患者頭上安裝器具的頭盔。在圖示的實(shí)施例中，患者接口 17和/或管道 M包括用于從這些部件向環(huán)境大氣排出氣體的適當(dāng)排氣口 26。排氣口沈優(yōu)選是連續(xù)開放 口形式的被動(dòng)排氣口，其在排出氣體上施加流量限制以允許控制患者接口 17之內(nèi)氣體的 壓力。不過(guò)要理解，排氣口沈可以是主動(dòng)排氣口，其采取不同構(gòu)造以控制排放速率。例如， 在美國(guó)專利No. 5，725，296和5，937，855中教導(dǎo)了適當(dāng)排氣口的示例，在此通過(guò)引用將這些 專利的內(nèi)容并入本文?？刂颇K28操作性地鏈接到流加壓模塊16和增濕器18。例如，在圖2和3的實(shí) 施例中，將傳感器22的輸出提供給控制模塊觀，其包括處理器和適當(dāng)?shù)某绦颍糜诨趤?lái) 自傳感器22的信號(hào)確定遞送給患者的氣體的瞬時(shí)體積(V)或遞送給患者的這種氣體的瞬 時(shí)流速(V’ )或兩者。例如，可以通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)流速求積分來(lái)確定瞬時(shí)體積。因?yàn)榱髁總鞲?器22距患者接口 17相對(duì)遠(yuǎn)，為了確定給患者的氣體的實(shí)際流速或來(lái)自患者的氣體的致動(dòng) 流速(被認(rèn)為是負(fù)流量)，控制模塊觀從傳感器22接收輸出作為估計(jì)流量?？刂颇K觀 例如通過(guò)執(zhí)行泄露估計(jì)來(lái)處理這一估計(jì)流量信息，以確定患者氣道處的實(shí)際流量，如本領(lǐng) 域技術(shù)人員所知的那樣。從圖1能夠看出，控制接口 30向控制模塊觀提供數(shù)據(jù)和命令并以人可以感知的 形式輸出任何感興趣的信息。例如，可以在控制接口 30向控制模塊觀提供命令以調(diào)節(jié)與 患者治療系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)置?？刂平涌?30是適于經(jīng)由操作鏈路向控制模塊觀提供信息和/或命令并以人可感知的格式向患者或另一用戶呈現(xiàn)信息的任何裝置。 適當(dāng)?shù)妮斎?輸出裝置的示例包括小鍵盤、鍵盤、觸摸墊、鼠標(biāo)、可視顯示器(例如LCD或 LED屏)、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、開關(guān)、按鈕、撥號(hào)盤、燈或允許用戶向治療系統(tǒng)10輸入信息并從其 接收信息的任何其他裝置。接口 30還能夠包括用于與處理器40傳遞信息和/或命令的硬 連線或無(wú)線技術(shù)，例如串行端口、并行端口、USB端口、RS-232端口、智能卡終端、調(diào)制解調(diào) 器端口等。在圖1中所示的實(shí)施例中，患者回路12為單分支回路。不過(guò)，要理解，本發(fā)明還預(yù) 期患者回路12能夠是常規(guī)呼吸器中通用的兩分支回路。兩分支回路中的第一分支，像圖中 所示的患者回路12那樣，只是缺少排氣口，其承載著從這種氣體的源到患者的氣體的流。 兩分支回路中的第二分支承載著從患者到環(huán)境大氣的排出氣體。典型地，在控制模塊觀的 控制下在第二分支中提供主動(dòng)排氣口或排氣閥，以維持患者體內(nèi)呼氣末正壓(PEEP)的期 望水平。此外，患者回路12和相關(guān)部件能夠包括其他常規(guī)裝置，例如加熱器、濾菌器、溫度 傳感器、壓力傳感器和氣體傳感器(例如，到患者或來(lái)自患者的氣體的流進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)測(cè)、 分析等的二氧化碳監(jiān)測(cè)儀)。控制模塊觀通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)置控制與流加壓模塊16相關(guān)聯(lián)的控制閥 (例如，圖2的控制閥20)的致動(dòng)，由此控制回路12中可呼吸氣體的回路壓力、回路流速或 兩者。根據(jù)本發(fā)明的原理，根據(jù)換氣或壓力支持的CPAP、Bi水平、自動(dòng)滴定、PAV、C-Flex, Bi-Flex或PPAP模式向患者提供可呼吸氣體的壓力。于是，控制模塊觀被編程以必要的算 法(一個(gè)或多個(gè))，用于計(jì)算根據(jù)這些換氣模式向患者施加的回路壓力和回路流速。任選地 提供存儲(chǔ)器32并能夠與控制模塊觀鏈接以為以上提供的算法或程序以及與系統(tǒng)10相關(guān) 聯(lián)的其他數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)。如圖1所示，增濕器18包括容納流體40的貯存器的腔38。流體可以主要或完全 由水構(gòu)成。由加熱元件42對(duì)流體40的貯存器加熱，使貯存器中的流體40蒸發(fā)，由此在腔 38之內(nèi)產(chǎn)生水蒸氣。在患者回路12中的氣體通過(guò)腔38從腔入口 44到腔出口 46時(shí)，腔38 中的蒸氣被遞送給氣體，由此提高了患者回路12中增濕器18下游的氣體的濕度。增濕器18將氣體濕度水平增大的量取決于在氣體通過(guò)增濕器18時(shí)遞送給氣體的 蒸氣的量。除了其它因素之外，其是腔38中蒸氣的密度的函數(shù)，該密度部分取決于貯存器 中流體40蒸發(fā)的速率?；谶@種關(guān)系，能夠經(jīng)由控制模塊觀，通過(guò)調(diào)節(jié)影響貯存器流體40 蒸發(fā)速率的一個(gè)或多個(gè)增濕器參數(shù)來(lái)控制回路中通過(guò)增濕器18的氣體的濕度水平增加的 程度，所述參數(shù)例如是加熱元件42的溫度、腔進(jìn)口 44的尺寸、腔出口 46的尺寸、流體貯存 器40中的流體量、流體貯存器40的表面面積、流體貯存器40的溫度或其他增濕器參數(shù)。由 控制模塊觀經(jīng)由操作鏈路調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)濕度參數(shù)。要認(rèn)識(shí)到，增濕器18可以包括用于向回路12中的氣體遞送蒸氣以可調(diào)節(jié)方式提 高氣體的濕度水平的任何適當(dāng)裝置。例如，美國(guó)專利No. 5，655，542教導(dǎo)了一種用于可以在 一個(gè)實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)為增濕器18的PAP裝置的被動(dòng)增濕器，在此通過(guò)引用將該專利的內(nèi)容并 入。如圖1所示，增濕器18包括監(jiān)測(cè)增濕器參數(shù)的傳感器48。在所示的實(shí)施例中，傳 感器48與加熱元件42相關(guān)聯(lián)并監(jiān)測(cè)加熱元件42的溫度。不過(guò)，在其他實(shí)施例中，還可以 將傳感器48設(shè)置于腔38中并用于監(jiān)測(cè)流體貯存器40的溫度。傳感器48經(jīng)由操作鏈路向控制模塊觀傳遞與所監(jiān)測(cè)增濕器參數(shù)相關(guān)聯(lián)的信息。要認(rèn)識(shí)到，盡管增濕器18被示為被 設(shè)置于回路12中流加壓模塊16下游，但在其他實(shí)施例中，增濕器18可以設(shè)置于流加壓模 塊16上游位置?；颊咧委熛到y(tǒng)10包括設(shè)置于患者回路12之外的監(jiān)測(cè)器50。監(jiān)測(cè)器50在將可呼 吸氣體在入口 14處引入患者回路中之前監(jiān)測(cè)可呼吸氣體的一個(gè)或多個(gè)環(huán)境條件參數(shù)。例 如，由監(jiān)測(cè)器50監(jiān)測(cè)的環(huán)境條件參數(shù)包括環(huán)境濕度水平(例如經(jīng)由相對(duì)濕度傳感器、電容 性濕度傳感器、電阻性濕度傳感器等)和/或環(huán)境溫度(例如經(jīng)由溫度計(jì)、恒溫器、熱電偶、 熱敏電阻器等)。要理解的是，可以監(jiān)測(cè)其他環(huán)境條件參數(shù)，例如包括大氣壓(例如經(jīng)由壓 阻式大氣壓傳感器、汞大氣壓傳感器等)或其他參數(shù)。監(jiān)測(cè)器50操作性地鏈接到控制模塊 28,并經(jīng)由操作性鏈路向控制模塊觀傳遞與所監(jiān)測(cè)的環(huán)境條件參數(shù)相關(guān)聯(lián)的信息。圖4示出了本發(fā)明的操作的方法52。具體而言，該方法必須預(yù)測(cè)回路濕度水平。 在操作M，確定一個(gè)或多個(gè)環(huán)境條件參數(shù)。由控制模塊觀基于由控制模塊觀從監(jiān)測(cè)器50 接收的信息確定環(huán)境條件參數(shù)。如上所述，環(huán)境條件參數(shù)可以包括，例如環(huán)境濕度水平、環(huán) 境溫度和/或環(huán)境大氣壓。要認(rèn)識(shí)到，如這里使用的，濕度水平可以包括關(guān)于絕對(duì)濕度水 平、相對(duì)濕度水平或露點(diǎn)中的任一個(gè)做出的監(jiān)測(cè)和/或確定。方法52包括操作56，在此由控制模塊觀確定回路12中的氣體的回路流速。在 圖3所示的患者治療系統(tǒng)10的實(shí)施例中，控制模塊觀通過(guò)處理由壓力/流量傳感器22產(chǎn) 生的信號(hào)確定回路流速。作為另一示例，可以不利用傳感器監(jiān)測(cè)回路12中的氣體來(lái)確定回 路流速，而是可以基于一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)置，例如鼓風(fēng)機(jī)速度、閥門控制設(shè)置或其他控制設(shè) 置，來(lái)確定回路流速。在操作58，由控制模塊觀確定回路12中的氣體的回路壓力。在圖3所示的系統(tǒng) 10的實(shí)施例中，例如，基于由操作性耦合到患者回路12的壓力/流量傳感器22產(chǎn)生的信號(hào) 來(lái)確定回路壓力?；蛘撸梢曰谝粋€(gè)或多個(gè)控制設(shè)置確定回路壓力，類似于如上所述基于 控制設(shè)置的回路流速確定，例如要遞送給患者的壓力設(shè)置，確定回路壓力。方法52包括操作60，在此由控制模塊觀確定患者回路12中氣體的一個(gè)或多個(gè)電 路參數(shù)。在圖示的實(shí)施例中，回路參數(shù)包括增濕器18上游的回路溫度和回路濕度水平。確 定氣體進(jìn)入增濕器18之前的參數(shù)，包括溫度和濕度水平，因?yàn)樵诹骷訅耗K16提高氣體的 流速和壓力時(shí)，由于壓力的變化間接改變了氣體的溫度和濕度水平?？梢曰谠诓僮鱉由 控制模塊觀經(jīng)由監(jiān)測(cè)器50做出的環(huán)境條件參數(shù)的確定以及在操作56、58做出的回路壓力 和/或回路流速的確定來(lái)確定回路參數(shù)。或者，可以經(jīng)由設(shè)置于回路內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感 器直接測(cè)量一個(gè)或多個(gè)回路參數(shù)，例如溫度。在操作62，由控制模塊觀確定一個(gè)或多個(gè)增濕器參數(shù)。增濕器參數(shù)涉及在回路 12中的氣體通過(guò)增濕器18時(shí)施加到該氣體的回路濕度水平的增加。在圖示的實(shí)施例中，控 制模塊觀基于與由傳感器48提供的加熱元件42的溫度相關(guān)的信息確定增濕器參數(shù)。加 熱元件42的溫度與容納在腔38中的流體貯存器40的溫度相關(guān)聯(lián)，其對(duì)應(yīng)于流體貯存器40 的蒸發(fā)速率。在其他實(shí)施例中，可以基于控制加熱元件42的溫度的控制設(shè)置來(lái)監(jiān)測(cè)加熱元 件42的溫度。或者，可以由溫度傳感器(例如熱電偶、溫度計(jì)或其他溫度感測(cè)裝置)直接 監(jiān)測(cè)流體貯存器40的溫度。方法52包括操作64，在此由控制模塊28預(yù)測(cè)回路濕度水平。這種確定基于對(duì)由通過(guò)增濕器18導(dǎo)致的氣體的濕度上升的預(yù)測(cè)。如上所述，濕度水平的這一上升取決于在操 作56確定的回路流速、在操作60確定的回路參數(shù)以及在操作62確定的增濕器參數(shù)。在一 個(gè)實(shí)施例中，可以基于查找表確定濕度水平。可以通過(guò)一算法導(dǎo)出或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定查找表 中的值。參考圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例確定最大濕度水平的方法66。最大濕度水平 是在回路12內(nèi)不形成凝結(jié)的情況下能夠?qū)⒒芈窛穸人教岣叩降淖罡咚?。方?6包括 分別對(duì)應(yīng)于方法52的操作M、56、58和60的操作68、70、72和74，根據(jù)上文關(guān)于操作54、 56,58和60所描述的方式由控制模塊觀進(jìn)行環(huán)境條件參數(shù)、回路流速、回路壓力和回路參 數(shù)的確定。于是，為了簡(jiǎn)潔起見省略了操作68、70、72和74的細(xì)節(jié)。在操作76，確定最大濕度水平。最大濕度水平的確定基于在操作70確定的回路流 速、在操作68確定的環(huán)境條件參數(shù)以及在操作74確定的回路參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以 基于查找表確定最大濕度水平?？梢越?jīng)由一算法導(dǎo)出或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定查找表中的值。轉(zhuǎn)到圖6，其中示出了操作患者治療系統(tǒng)10的方法78的實(shí)施例。方法78包括操 作80，在此激活系統(tǒng)10。在示例實(shí)施例中，響應(yīng)于由系統(tǒng)10經(jīng)由控制接口 30接收的輸入， 系統(tǒng)10被激活，并且包括激活流加壓模塊16和增濕器18。本發(fā)明還預(yù)期能夠自動(dòng)激活 (或去活)患者治療系統(tǒng)，例如在系統(tǒng)探測(cè)到患者正在向患者接口 17中呼吸時(shí)。在美國(guó)專 利No. 6，629，527中描述了自動(dòng)開/關(guān)系統(tǒng)的示例。方法78包括操作82，在此確定目標(biāo)濕度水平。在一個(gè)實(shí)施例中，將目標(biāo)濕度水平 自動(dòng)設(shè)置在最大濕度水平，最大濕度水平是由控制模塊觀在操作82根據(jù)方法66確定的。 在另一實(shí)施例中，確定目標(biāo)濕度水平可以包括在控制接口 30接收輸入到系統(tǒng)10中的選定 濕度水平。在操作84，預(yù)測(cè)增濕器18下游的當(dāng)前回路濕度水平。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，由 控制模塊觀根據(jù)方法52預(yù)測(cè)回路濕度水平。然后由控制模塊觀在操作86將預(yù)測(cè)的當(dāng)前 回路濕度水平與目標(biāo)濕度水平比較。這種比較包括確定回路濕度水平是否基本等于目標(biāo)濕 度水平。例如，如果回路濕度水平落在基于目標(biāo)濕度水平確定的預(yù)定范圍之內(nèi)，那么可以確 定回路濕度水平和目標(biāo)濕度水平基本相當(dāng)。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定范圍包括在這樣的范圍 邊界之內(nèi)的回路濕度水平，該范圍邊界與目標(biāo)濕度水平偏離正和負(fù)的預(yù)定量。在另一實(shí)施 例中，預(yù)定范圍可以僅包括在這樣的范圍邊界之內(nèi)的回路濕度水平，其中該范圍邊界中的 一個(gè)設(shè)置在或接近目標(biāo)濕度水平，而該范圍邊界的另一個(gè)設(shè)置得高于或低于目標(biāo)濕度水平 預(yù)定偏移量。如果目標(biāo)濕度水平和回路濕度水平基本相等，那么方法78返回到操作82和84。不 過(guò)，如果目標(biāo)濕度水平和回路濕度水平不是基本相等，那么方法前進(jìn)到操作88。在操作88， 控制模塊觀調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)增濕器參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，被調(diào)節(jié)的增濕器參數(shù)為加熱元 件42的溫度?？梢栽谶m當(dāng)方向(例如更熱或更冷)將加熱元件42的溫度調(diào)節(jié)預(yù)定量，或 者調(diào)節(jié)量可以基于目標(biāo)濕度水平和回路濕度水平的值的差異程度。在操作90，確定是否要對(duì)系統(tǒng)10去活。在示例性實(shí)施例中，在操作90進(jìn)行的確定 可以包括確定是否已經(jīng)在控制接口 30向系統(tǒng)10輸入去活命令。當(dāng)然，本發(fā)明還預(yù)期如果 (例如)不再探測(cè)到患者向患者接口 17中呼吸，自動(dòng)去活系統(tǒng)和/或發(fā)出去活信號(hào)。如果 系統(tǒng)10未接收到任何去活命令，那么方法78返回到操作82和84。如果系統(tǒng)10已經(jīng)接收 到去活命令，那么在操作92去活系統(tǒng)10。去活系統(tǒng)10包括去活流加壓模塊16和增濕器
1118。在一個(gè)實(shí)施例中，去活系統(tǒng)10可以包括僅去活流加壓模塊16和增濕器18中的一個(gè)或
另一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，能夠不使用回路中的濕度傳感器確定回路中的氣體的濕 度水平。然后能夠?qū)⒋_定的回路中的濕度水平反饋到閉環(huán)中的處理器，以使患者能夠設(shè)置 和/或控制濕度水平，以增加舒適度，且任選地不會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生過(guò)多凝結(jié)。盡管已經(jīng)基于當(dāng)前認(rèn)為最實(shí)際且優(yōu)選的實(shí)施例出于說(shuō)明目的詳細(xì)描述了本發(fā)明， 但要理解，這種細(xì)節(jié)僅僅是為了該目的，且本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，而是相反，本發(fā)明 意在覆蓋在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的修改和等價(jià)布置。例如，整個(gè)本公開中提到 的操作性鏈路可以是硬連線、光纖或無(wú)線通信系統(tǒng)，這些僅僅是舉了一些示例。進(jìn)一步要理 解本發(fā)明預(yù)期在可能的程度上能夠?qū)⑷魏螌?shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征與任何其他實(shí)施例的 一個(gè)或多個(gè)特征組合。
權(quán)利要求
1.一種確定遞送給用戶的氣體的濕度的方法，所述方法包括確定患者回路之外的環(huán)境氣體的濕度水平，所述患者回路向用戶的氣道遞送氣體的流；將環(huán)境氣體吸入所述患者回路中；向吸入所述患者回路中的氣體增加蒸氣；以及基于(a)所述患者回路之外的環(huán)境氣體的濕度水平和(b)向吸入所述患者回路中的氣 體增加蒸氣的速率，來(lái)確定吸入所述患者回路中的氣體的濕度水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述速率是基于增濕器加熱器的溫度、增濕器之 內(nèi)的流體的溫度、所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速或其任意組合來(lái)估計(jì)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以反饋方式基于對(duì)吸入所述患者回路中的氣體 的濕度水平的確定來(lái)調(diào)節(jié)向吸入所述患者回路中的氣體增加蒸氣的速率。
4.一種患者治療系統(tǒng)(10)，包括從氣體源向患者遞送可呼吸氣體的患者回路(12)；設(shè)置于所述患者回路中，提高所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力的流加壓模塊(16)；設(shè)置于所述患者回路中，將所述患者回路中的氣體的濕度提高到回路濕度水平的增濕 器(18)；監(jiān)測(cè)所述氣體源中的氣體的至少一個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)器(50)；所述患者回路之內(nèi)的傳感器(22)，所述傳感器產(chǎn)生能夠被處理以估計(jì)向所述患者回路 中的氣體增加蒸氣的速率的對(duì)應(yīng)信號(hào)；以及處理器( )，所述處理器基于由所述傳感器產(chǎn)生的信號(hào)和所述氣體源中的氣體的所述 至少一個(gè)參數(shù)確定所述患者回路中所述增濕器下游的氣體的濕度水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括接口(30)，其中，所述患者回路中的氣體的流 速、所述患者回路之內(nèi)的壓力、所述患者回路中的氣體的濕度水平或其任意組合是經(jīng)由所 述接口可選地控制的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述增濕器包括水貯存器(38)和對(duì)所述水貯存 器加熱的加熱元件(42)，且其中，所述至少一個(gè)增濕器參數(shù)包括所述水貯存器的溫度、所述 加熱元件的溫度或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述加熱元件的溫度是由檢測(cè)所述加熱元件的 溫度的溫度傳感器、所述增濕器的控制設(shè)置或其組合確定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器包括溫度傳感器、流量傳感器和壓力 傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述氣體源中的氣體的所述至少一個(gè)參數(shù)包括 所述氣體源中的氣體的濕度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器確定在所述患者回路之內(nèi)不形成凝 結(jié)的情況下能夠?qū)⑺龌颊呋芈分械臍怏w的濕度水平提高到的最大濕度水平，所述最大濕 度水平的確定基于所述患者回路中的氣體的流速、所述患者回路之內(nèi)的壓力和所述氣體源 中的氣體的所述至少一個(gè)參數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，在反饋環(huán)路中實(shí)現(xiàn)對(duì)所述患者回路中所述增 濕器下游的氣體的濕度水平的確定，以自動(dòng)控制所述至少一個(gè)增濕器參數(shù)，從而維持所述濕度水平基本等于所述最大濕度水平。
12.一種確定患者回路之內(nèi)的氣體的濕度的方法，所述方法包括 確定所述患者回路之外的環(huán)境氣體的濕度水平；將環(huán)境氣體吸入所述患者回路中； 對(duì)吸入所述患者回路中的氣體加壓； 向所述患者回路之內(nèi)的氣體增加濕度；以及基于(a)所述患者回路之外的環(huán)境氣體的濕度水平和(b)除所述患者回路之內(nèi)的濕度 水平之外的所述氣體的至少一個(gè)參數(shù)，來(lái)確定向所述患者回路之內(nèi)的氣體增加濕度之后所 述患者回路之內(nèi)的氣體的濕度水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述氣體的所述至少一個(gè)參數(shù)包括所述患者 回路中的氣體的流速和所述患者回路中的氣體的壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，還基于(c)向所述氣體增加濕度的速率確定所 述氣體的濕度水平。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述速率是基于增濕器加熱器的溫度、所述增 濕器之內(nèi)的流體的溫度或其組合來(lái)估計(jì)的。
16.一種沿患者回路從氣體源向患者遞送氣體的方法，其中，由流加壓模塊提高所述患 者回路之內(nèi)的氣體的壓力，且由增濕器提高所述患者回路之內(nèi)的氣體的濕度水平，所述方 法包括確定所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力； 確定所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速； 確定所述氣體源中的氣體的至少一個(gè)參數(shù)； 確定所述增濕器工作的至少一個(gè)參數(shù)；以及至少部分基于所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速、所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力、所 述氣體源中的氣體的所述至少一個(gè)參數(shù)以及所述增濕器工作的所述至少一個(gè)參數(shù)，來(lái)確定 所述患者回路中所述增濕器下游的氣體的濕度水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述增濕器工作的所述至少一個(gè)參數(shù)包括加 熱元件的溫度、流體貯存器的溫度或其組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述氣體源中的氣體的所述至少一個(gè)參數(shù)包 括濕度水平。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括基于(a)所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速， (b)所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力，(c)所述增濕器工作的所述至少一個(gè)參數(shù)，(C)所述 氣體源中的氣體的所述至少一個(gè)參數(shù)或(d)其任意組合，來(lái)確定在所述患者回路之內(nèi)不形 成凝結(jié)的情況下能夠?qū)⑺龌颊呋芈分畠?nèi)的氣體的濕度水平提高到的最大濕度水平。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在反饋環(huán)路中實(shí)現(xiàn)確定的所述患者回路中所 述增濕器下游的氣體的濕度水平，以自動(dòng)控制所述增濕器工作的所述至少一個(gè)參數(shù)，從而 維持所述濕度水平基本等于所述最大濕度水平。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括 接收所選的濕度水平；以及在反饋環(huán)路中實(shí)現(xiàn)確定的所述患者回路中所述增濕器下游的氣體的濕度水平，以自動(dòng)控制所述增濕器工作的所述至少一個(gè)參數(shù)，從而維持所述濕度水平基本等于所述所選的濕 度水平。
22.一種沿患者回路從氣體源向患者遞送氣體的方法，其中，由流加壓模塊提高所述患 者回路之內(nèi)的氣體的壓力，且由增濕器提高所述患者回路之內(nèi)的氣體的濕度水平，所述方 法包括確定所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力；確定所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速；確定所述氣體源中的氣體的濕度水平；確定與所述增濕器相關(guān)聯(lián)的溫度；以及至少部分基于所述患者回路之內(nèi)的氣體的流速、所述患者回路之內(nèi)的氣體的壓力、所 述氣體源中的氣體的濕度水平以及與所述增濕器相關(guān)聯(lián)的溫度，來(lái)確定所述患者回路中所 述增濕器下游的氣體的濕度水平。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，與所述增濕器相關(guān)聯(lián)的所述溫度包括與所述 增濕器相關(guān)聯(lián)的加熱元件的溫度、與所述增濕器相關(guān)聯(lián)的流體貯存器的溫度、由所述增濕 器產(chǎn)生的蒸氣的溫度、氣體通過(guò)所述增濕器時(shí)的溫度或其組合。
全文摘要
一種患者治療系統(tǒng)和方法，包括患者回路、設(shè)置于患者回路中的流加壓模塊、設(shè)置于患者回路中的增濕器、監(jiān)測(cè)器、患者回路之內(nèi)的傳感器、以及處理器?；颊呋芈窂臍怏w源向患者氣道遞送氣體流。流加壓模塊提高患者回路之內(nèi)氣體的壓力。增濕器將患者回路中氣體的濕度提高到回路濕度水平。監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)來(lái)自氣體源的氣體的至少一個(gè)參數(shù)。傳感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)信號(hào)，能夠處理所述信號(hào)以估計(jì)向所述患者回路中的氣體增加蒸氣的速率。
文檔編號(hào)A61M16/00GK102112171SQ200880130670
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者R·G·雷比茨基, R·J·普霍爾, 小W·佩羅茲 申請(qǐng)人:Ric投資有限責(zé)任公司