專利名稱：具有集成加熱的氣體過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于過濾氣體流的過濾器組件，更具體而言，涉及具有集成熱源的過濾器組件。
背景技術(shù)：
空氣傳染性疾病(例如，SARS、禽流感)較高的發(fā)病率和對其的警覺性要求在一些健康護(hù)理環(huán)境中在機(jī)械換氣時對患者的呼出氣體進(jìn)行過濾。呼出氣體通常以37C的溫度和接近100%的相對濕度抵達(dá)呼吸器單元。因此，在這樣的應(yīng)用中使用的管線過濾器需要能夠承受濕氣的影響。施予管線內(nèi)氣霧劑藥物也可能導(dǎo)致過濾器元件受到與遇到濕氣時類似的影響。過濾器元件受潮可能使這樣的過濾器元件內(nèi)的過濾介質(zhì)功能減弱和導(dǎo)致破裂。受潮的過濾器元件還具有更高的流阻，其可能使患者(通過呼氣或吸氣)迫使空氣通過過濾器元件變得更加困難。另外一個顧慮是在與換氣裝置相關(guān)的管道或管線內(nèi)形成的凝露，以及這樣的凝露對過濾器元件下游的部件(例如，但不限于流量傳感器)的不利影響。為了避免出現(xiàn)這樣的凝露，希望提高在換氣裝置內(nèi)流動的氣體的溫度。因此，希望在呼出氣體通道內(nèi)設(shè)置細(xì)菌過濾器，其能夠在遇到濕氣時保持其完整性和低流阻，同時提高排出氣體的溫度，以避免在換氣裝置內(nèi)產(chǎn)生凝雨沉降物(rainout)。已知的裝置對過濾器外殼加熱，從而試圖使過濾器元件保持干燥，并提高呼出氣體的溫度。這樣的裝置一般效率不高，因?yàn)樗┘拥哪芰康囊徊糠滞ǔp失在了周圍環(huán)境中而沒有被用于對介質(zhì)和氣體加熱。由于這樣的損耗對氣體溫度的升高造成了限制，因而在過濾器的下游仍可能發(fā)生冷凝。此外，已知的裝置經(jīng)常使得水分集中在過濾器介質(zhì)上。因而，在用于呼出氣體的過濾的過濾器和過濾器組件領(lǐng)域存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于過濾氣體流的過濾器組件，包括均被構(gòu)造成設(shè)置在氣體流中的若干過濾器元件；以及用于加熱所述若干過濾器元件中的每個的加熱元件。加熱元件被構(gòu)造成設(shè)置在氣體流中，從而在氣體由其通過時直接加熱氣體流。所述加熱元件可以包括多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成容納由其通過的氣體流?？梢砸源笾聻槠矫娴慕Y(jié)構(gòu)布置加熱元件。加熱元件可以是大致薄而軟的，并以總體為非平面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，并且可以包括碳纖維加熱元件。所述若干過濾器元件可以與加熱元件空間分離一定的距離。所述若干過濾器元件可以與加熱元件直接相通。所述若干過濾器元件可以被設(shè)置在加熱元件的下游。所述若干過濾器元件可以包括第一過濾器元件和第二過濾器元件， 而加熱元件可以設(shè)置在第一過濾器元件和第二過濾器元件之間。過濾器組件可以被構(gòu)造成設(shè)置在包含吸入氣體的氣體流中。另一實(shí)施例提供了一種過濾氣體流的方法。所述方法包括在氣體流通過加熱元件時直接加熱氣體流；在氣體流通過設(shè)置在氣體流中的若干過濾器元件時過濾氣體流。加熱元件可以包括多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)容納由其通過的氣體流?？梢砸源笾聻槠矫娴慕Y(jié)構(gòu)布置加熱元件。加熱元件可以是大致薄而軟的，并以總體為非平面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。所述加熱元件可以包括碳纖維加熱元件。所述若干加熱元件可以包括第一過濾器元件和第二過濾器元件，而加熱元件可以設(shè)置在第一元件和第二元件之間。所述過濾器組件可以被設(shè)置在包含吸入氣體的氣體流中。所述若干過濾器元件可以與所述加熱元件空間分離一定的距離。所述若干過濾器元件可以與加熱元件直接相通。所述若干過濾器元件可以被設(shè)置在所述加熱元件的下游。


附圖示出了當(dāng)前本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖連同上文給出的總體說明和下文給出的詳細(xì)說明一起起著對本發(fā)明的原理加以解釋的作用。如貫穿各個附圖所示出的，采用類似的附圖標(biāo)記表示類似或?qū)?yīng)的部分。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的過濾器組件的簡化截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的過濾器組件的簡化截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的過濾器組件的簡化截面圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的過濾器組件的簡化截面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的過濾器組件的簡化截面圖。
具體實(shí)施例方式這里使用的方向短語，例如但不限于頂部、底部、左、右、上、下、前、后，及其衍生短語，涉及到附圖中所示元件的取向，其并不對權(quán)利要求形成限制，除非其中明確指出。如文中所采用的，兩個或更多部分或部件“耦合”在一起這種表述應(yīng)當(dāng)表示這些部分直接或者通過一個或多個中間部分或部件接合到一起或一起工作。如文中所采用的，術(shù)語“數(shù)量”表示一或大于一的整數(shù)(即復(fù)數(shù))。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過濾器組件10的截面圖。過濾器組件10容納于管道11或其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)(例如，但不限于剛性塑料外殼、軟的或剛性管路)內(nèi)，從而引導(dǎo)氣體流12由其通過。氣體流12可以包括，例如但不限于，供醫(yī)學(xué)患者使用的吸入氣體或來自醫(yī)學(xué)患者的呼出氣體。將過濾器組件10設(shè)置到氣體流12中，以便提供對經(jīng)過其的氣體流12的過濾。過濾器組件10包括第一過濾器元件14和第二過濾器元件16以及設(shè)置于其間的加熱元件18。過濾器元件14、16中的每個具有大致為平面的結(jié)構(gòu)，并且包括用于過濾氣體流12的適當(dāng)過濾器介質(zhì)20、22。這樣的過濾器介質(zhì)的范例包括但不限于紙、多孔纖維素、陶瓷微纖維、經(jīng)靜電處理的聚丙烯。盡管圖1所示的實(shí)施例示出了與第一過濾器元件14 和第二過濾器元件16 二者直接接觸的加熱元件18，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以使該數(shù)量的過濾器元件14、16中的一個或兩者與加熱元件隔開。盡管直接接觸提供了從加熱器到過濾器元件的最佳熱傳遞，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，如果在兩個部件之間存在空間并且為加熱器提供了足夠的功率那么同樣能夠?qū)崿F(xiàn)可接受的效果。加熱元件18優(yōu)選包括薄片狀、大體柔軟的多孔結(jié)構(gòu)，例如但不限于碳纖維加熱元件。碳纖維加熱元件類似于一片織物，并且其可以是編織而成的，因而其對于氣體流而言是多孔的。加熱元件18的碳纖維是導(dǎo)電的，并且在跨越所述碳纖維施加電壓差時所述碳纖維將產(chǎn)生熱量。加熱元件18的結(jié)構(gòu)允許將其直接設(shè)置到氣體流12中。此外，這樣的結(jié)構(gòu)還允許將加熱元件18設(shè)置得與第一和第二過濾器元件14、16的過濾器介質(zhì)20、22非常接近，并且優(yōu)選與之直接接觸，從而向過濾器介質(zhì)20、22直接提供熱量。因而，當(dāng)濕潤氣體通過過濾器組件10時，如圖1中的箭頭12所示，加熱器元件18將避免來自濕潤的呼出氣體的水分在過濾器介質(zhì)20、22中積聚。使所述介質(zhì)保持干燥能夠避免不希望出現(xiàn)的跨越過濾器組件10 的流阻的增大，同時還有助于減少過濾器的損壞和老化。加熱器元件18還提高了濕潤氣體流12的溫度，從而避免了在濕潤氣體12從過濾器組件10排出時，與下游的呼吸器部件(未示出)接觸時發(fā)生冷凝。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，與對氣體流流經(jīng)的外殼加熱，從而無法對氣體均勻加熱的已知設(shè)計相比，將加熱元件18直接放置到氣體流12中提供了對氣體流12的更加均勻的加熱。此外， 將加熱元件18這樣放置到氣體流12內(nèi)更加有效地利用了加熱元件18向氣體流12進(jìn)行熱能傳遞，而不是利用管道11和/或相關(guān)外殼(未示出)。可以改變過濾器組件10的設(shè)計，從而針對變化的情況提供最佳的過濾性能。例如，圖2示出了與先前結(jié)合圖1討論的類似的過濾器組件10'。然而，如圖2中所見，過濾器組件10'只包括兩個部件而不是三個，即加熱元件18和第一過濾器元件14。圖3示出了與圖1的范例類似的示范性過濾器組件10"，其包括3個部件，即第一過濾器元件14、第二過濾器元件16和設(shè)置于其間的加熱元件18。然而，與圖1所示的范例不同的是，過濾器元件14和16被形成為具有大體呈波紋或褶皺狀的結(jié)構(gòu)，以便增大過濾器組件10"的過濾面積。如圖3所示，加熱元件18的大體柔軟的特性允許其自身連同過濾器元件14、16—起也形成這樣的波紋或褶皺結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以根據(jù)預(yù)期應(yīng)用中的具體需要改變本發(fā)明的過濾器組件(例如，但不限于，改變過濾器元件和/ 或加熱元件的數(shù)量和/或布置，改變過濾器元件和/或加熱元件的尺寸和/或成分)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的加濕器組件50的截面圖。加濕器組件50 設(shè)置在管道11或者用于引導(dǎo)氣體流52由其通過的其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)內(nèi)。氣體流52可以包括例如供用戶吸入的氣體源(例如但不限于空氣、空氣/氧氣混合物、空氣/氧氣混合物和麻醉劑、氦氣/空氣/氧氣)。加濕器組件50設(shè)置在氣體流52中，以便在氣體流52由其通過時為氣體流52提供熱量和濕度。加濕器組件50包括設(shè)置在氣體流52內(nèi)的加熱元件M。 與先前討論的加熱元件18類似，加熱元件M優(yōu)選包括薄的、片狀的、基本柔軟的多孔結(jié)構(gòu)， 例如但不限于碳纖維加熱元件。這樣的結(jié)構(gòu)允許將加熱元件M形成為具有平面的結(jié)構(gòu)，例如圖4所示，或者根據(jù)需要將其形成為具有非平面結(jié)構(gòu)，以滿足變化的應(yīng)用的要求。與過濾器組件10、10'和10"不同的是，加濕器組件50還包括在加熱元件M處或附近設(shè)置的流體源60。優(yōu)選以某種方式(例如但不限于噴霧、流注、滴注)提供流體源，從而使其被加熱元件M均勻吸收。然后，這樣的被吸收的流體能夠蒸發(fā)到通過所述加熱元件M的受熱空氣中。流體源60可以包括，例如但不限于，通過貯存器62或者其他適當(dāng)?shù)膩碓刺峁┑乃蛘咭簯B(tài)的藥物。通過流體源60與加熱元件M的相互作用，能夠使用加濕器組件50向醫(yī)學(xué)患者提供經(jīng)加熱和加濕的吸入空氣。加熱元件M的孔隙度(porosity)與提供流體源的速度二者的結(jié)合優(yōu)選充分滿足向氣體流52增加濕度的要求，而不會顯著提高流經(jīng)加濕器組件50的阻力。
圖5示出了結(jié)合親水性過濾器元件56使用的加濕器組件50的另一實(shí)施例，所述親水性過濾器元件56被設(shè)置為與加熱元件M接觸或非常接近。在這一實(shí)施例中，向親水性過濾器元件56提供流體源，使得親水性過濾器元件56將從加濕器組件50吸收流體源60。 可以容易地認(rèn)識到可以采用這樣的布置向醫(yī)學(xué)患者提供經(jīng)過濾、受熱和加濕的吸入空氣。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，盡管在圖4和圖5中顯示將流體源60提供給了加熱元件M或過濾器元件56，但是在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，也可以將流體源60提供到加熱元件M或過濾器元件56附近，而不是實(shí)際提供給所述元件。盡管上文對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例做出了描述和圖示，但是應(yīng)當(dāng)理解這些優(yōu)選實(shí)施例僅是本發(fā)明的范例，不應(yīng)認(rèn)為其構(gòu)成限制。在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以實(shí)施添加、刪除、替換和其他修改。相應(yīng)地，不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明受到上述說明的限制，其僅由權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種用于過濾氣體流的過濾器組件，包括若干過濾器元件，每個被構(gòu)造成設(shè)置在所述氣體流中；以及加熱元件，其用于加熱所述若干過濾器元件中的每個，其中，所述加熱元件被構(gòu)造成設(shè)置在所述氣體流中，從而在所述氣體流通過所述加熱元件時直接加熱所述氣體流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器組件，其中，所述加熱元件包括多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成容納由其通過的所述氣體流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾器組件，其中，以大致為平面的結(jié)構(gòu)布置所述加熱元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾器組件，其中，所述加熱元件是大致薄而軟的，并以總體為非平面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過濾器組件，其中，所述加熱元件包括碳纖維加熱元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器組件，其中，所述若干過濾器元件與所述加熱元件空間分離一定的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器組件，其中，所述若干過濾器元件與所述加熱元件直接相通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器組件，其中，所述若干過濾器元件被設(shè)置在所述加熱元件的下游。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器組件，其中，所述若干過濾器元件包括第一過濾器元件和第二過濾器元件，并且其中，所述加熱元件被設(shè)置在所述第一過濾器元件和所述第二過濾器元件之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器組件，其中，所述過濾器組件被構(gòu)造成設(shè)置在包含吸入氣體的氣體流中。
11.一種過濾氣體流的方法，包括在所述氣體流通過加熱元件時直接加熱所述氣體流；在所述氣體流通過設(shè)置在所述氣體流中的若干過濾器元件時過濾所述氣體流；以及利用所述加熱元件加熱所述若干過濾器元件中的每個。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述加熱元件包括多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)容納由其通過的所述氣體流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，以大致為平面的結(jié)構(gòu)布置所述加熱元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述加熱元件是大致薄而軟的，并以總體為非平面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述加熱元件包括碳纖維加熱元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述若干過濾器元件包括第一過濾器元件和第二過濾器元件，并且其中，所述加熱元件被設(shè)置在所述第一過濾器元件和所述第二過濾器元件之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述過濾器組件被設(shè)置在包含吸入氣體的氣體流中。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述若干過濾器元件與所述加熱元件空間分離一定的距離。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述若干過濾器元件與所述加熱元件直接相
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述若干過濾器元件被設(shè)置在所述加熱元件的下游。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于過濾氣體的過濾器組件。所述過濾器組件包括被設(shè)置在氣體流中的若干過濾器元件。所述過濾器組件還包括用于加熱所述若干過濾器元件中的每個的加熱元件，所述加熱元件被構(gòu)造成設(shè)置在所述氣體流中，從而在所述氣體流由其通過時直接加熱所述氣體流。
文檔編號A61M16/10GK102256654SQ200980151521
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者G·基姆, M·阿希利亞 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司