專利名稱：對(duì)氣體流加濕的方法以及用于其的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于對(duì)氣體流加濕的加濕器組件，更具體而言，涉及具有集成熱源的加濕器組件。本發(fā)明還涉及對(duì)氣體流加濕的方法。
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(duì)其的警覺(jué)性要求在一些健康護(hù)理環(huán)境中在機(jī)械換氣時(shí)對(duì)患者的呼出氣體進(jìn)行過(guò)濾。呼出氣體通常以37C的溫度和接近100%的相對(duì)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(guò)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(guò)濾器元件受到與遇到濕氣時(shí)類似的影響。過(guò)濾器元件受潮可能使這樣的過(guò)濾器元件內(nèi)的過(guò)濾介質(zhì)功能減弱和導(dǎo)致破裂。受潮的過(guò)濾器元件還具有更高的流阻，其可能使患者(通過(guò)呼氣或吸氣)迫使空氣通過(guò)過(guò)濾器元件變得更加困難。另外一個(gè)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(duì)過(guò)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(dòng)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(guò)濾器，其能夠在遇到濕氣時(shí)保持其完整性和低流阻，同時(shí)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(duì)過(guò)濾器外殼加熱，從而試圖使過(guò)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(méi)有被用于對(duì)介質(zhì)和氣體加熱。由于這樣的損耗對(duì)氣體溫度的升高造成了限制，因而在過(guò)濾器的下游仍可能發(fā)生冷凝。此外，已知的裝置經(jīng)常使得濕氣集中在過(guò)濾器介質(zhì)上。因而，在用于呼出氣體的過(guò)濾的過(guò)濾器和過(guò)濾器組件領(lǐng)域存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)氣體流加濕的加濕器組件。該加濕器組件包括加熱元件和設(shè)置在所述加熱元件處或其附近的流體源，所述加熱元件被構(gòu)造成設(shè)置于氣體流中，從而在氣體流經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)對(duì)氣體流直接加熱。所述加熱元件可以包括多孔結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)可以容納氣體流由其通過(guò)。可以以大致為平面的結(jié)構(gòu)布置所述加熱元件。所述加熱元件可以是大體上薄而軟的，并以大致非平面的結(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。所述流體可以包括水。所述流體可以包括醫(yī)用流體。所述氣體流可以包括吸入氣體?？梢詫⑺隽黧w提供給過(guò)濾器元件，所述過(guò)濾器元件被設(shè)置為與所述加熱元件直接接觸或者與其非常接近。另一實(shí)施例提供了一種對(duì)氣體流加濕的方法。所述方法包括在氣體流經(jīng)過(guò)所述加熱元件時(shí)對(duì)氣體流直接加熱，并在所述加熱元件處或附近提供流體。所述加熱元件可以包括多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)可以容納氣體流由其通過(guò)。所述加熱元件可以被構(gòu)造成吸收所述流體的部分。可以以大致為平面的結(jié)構(gòu)布置所述加熱元件。所述加熱元件可以是大體上薄而軟的，并以大致非平面的結(jié)構(gòu)布置。所述加熱元件可以包括碳纖維加熱元件。所述流體可以包括水。所述流體可以包括醫(yī)用流體。所述方法還可以包括在對(duì)氣體流直接加熱之前，通過(guò)使氣體流經(jīng)過(guò)過(guò)濾器元件而對(duì)氣體流過(guò)濾。所述氣體流可以包括吸入氣體。另一實(shí)施例提供了一種對(duì)氣體流加濕的方法。所述方法包括提供設(shè)置在氣體流中的加熱元件；提供設(shè)置于氣體流中的過(guò)濾器元件，所述過(guò)濾器元件被設(shè)置為與所述加熱元件直接接觸或者非常接近；向所述過(guò)濾器元件提供濕氣；以及引導(dǎo)氣體流通過(guò)所述加熱元件和過(guò)濾器元件。


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(shuō)明和下文給出的詳細(xì)說(shuō)明一起起著對(duì)本發(fā)明的原理加以解釋的作用。如貫穿各個(gè)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(guò)濾器組件的簡(jiǎn)化截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的過(guò)濾器組件的簡(jiǎn)化截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的過(guò)濾器組件的簡(jiǎn)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(guò)濾器組件的簡(jiǎn)化截面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的過(guò)濾器組件的簡(jiǎn)化截面圖。
具體實(shí)施例方式這里使用的方向短語(yǔ)，例如但不限于頂部、底部、左、右、上、下、前、后，及其衍生短語(yǔ)，涉及到附圖中所示元件的取向，其并不對(duì)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(gè)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(guò)一個(gè)或多個(gè)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(yǔ)“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(guò)濾器組件10的截面圖。過(guò)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(guò)。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(lái)自醫(yī)學(xué)患者的呼出氣體。將過(guò)濾器組件10設(shè)置到氣體流12中，以便提供對(duì)經(jīng)過(guò)其的氣體流12的過(guò)濾。過(guò)濾器組件10包括第一過(guò)濾器元件14和第二過(guò)濾器元件16以及設(shè)置于其間的加熱元件18。過(guò)濾器元件14、16中的每個(gè)具有大致為平面的結(jié)構(gòu)，并且包括用于過(guò)濾氣體流12的適當(dāng)過(guò)濾器介質(zhì)20、22。這樣的過(guò)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(guò)濾器元件14 和第二過(guò)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(shí)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(guò)濾器元件14、16中的一個(gè)或兩者與加熱元件隔開(kāi)。盡管直接接觸提供了從加熱器到過(guò)濾器元件的最佳熱傳遞，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如果在兩個(gè)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(duì)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(shí)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(guò)濾器元件14、16的過(guò)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(guò)濾器介質(zhì)20、22直接提供熱量。因而，當(dāng)濕潤(rùn)氣體通過(guò)過(guò)濾器組件10時(shí)，如圖1中的箭頭12所示，加熱器元件18將避免來(lái)自濕潤(rùn)的呼出氣體的水分在過(guò)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(guò)濾器組件10 的流阻的增大，同時(shí)還有助于減少過(guò)濾器的損壞和老化。加熱器元件18還提高了濕潤(rùn)氣體流12的溫度，從而避免了隨著濕潤(rùn)氣體12從過(guò)濾器組件10排除，與下游的呼吸器部件(未示出)接觸時(shí)發(fā)生冷凝。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，與對(duì)氣體流流經(jīng)的外殼加熱，從而無(wú)法對(duì)氣體均勻加熱的已知設(shè)計(jì)相比，將加熱元件18直接放置到氣體流12中提供了對(duì)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)?？梢愿淖冞^(guò)濾器組件10的設(shè)計(jì)，從而針對(duì)變化的情況提供最佳的過(guò)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(guò)濾器組件10'。然而，如圖2中所見(jiàn)，過(guò)濾器組件10'只包括兩個(gè)部件而不是三個(gè)，即加熱元件18和第一過(guò)濾器元件14。圖3示出了與圖1的范例類似的示范性過(guò)濾器組件10"，其包括3個(gè)部件，即第一過(guò)濾器元件14、第二過(guò)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(guò)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(guò)濾器組件10"的過(guò)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(guò)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(shí)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(guò)濾器組件(例如，但不限于，改變過(guò)濾器元件和/ 或加熱元件的數(shù)量和/或布置，改變過(guò)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)置于管道11或者用于引導(dǎo)氣體流52由其通過(guò)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)置于氣體流52中，以便在氣體流52由其通過(guò)時(shí)為氣體流52提供熱量和濕度。加濕器組件50包括設(shè)置于氣體流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(guò)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(guò)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(guò)貯存器62或者其他適當(dāng)?shù)膩?lái)源提供的水或者液態(tài)的藥物。通過(guò)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(huì)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(guò)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(guò)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(guò)濾器元件56提供流體源，使得親水性過(guò)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(shí)到可以采用這樣的布置向醫(yī)學(xué)患者提供經(jīng)過(guò)濾、受熱和加濕的吸入空氣。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)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(guò)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(guò)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(duì)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(shuō)明的限制，其僅由權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)氣體流加濕的加濕器組件，包括加熱元件，其被構(gòu)造成設(shè)置于所述氣體流中，從而在所述氣體流通過(guò)所述加熱元件時(shí)直接加熱所述氣體流；以及在所述加熱元件處或其附近設(shè)置的流體源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加濕器組件，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(guò)的所述氣體流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加濕器組件，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所述的加濕器組件，其中，所述加熱元件是大體薄而軟的，并以大致非平面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加濕器組件，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所述的加濕器組件，其中，所述流體包括水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加濕器組件，其中，所述流體包括藥用流體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加濕器組件，其中，所述氣體流包括吸入氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加濕器組件，其中，將所述流體提供給過(guò)濾器元件，所述過(guò)濾器元件被設(shè)置成與所述加熱元件直接接觸或者非常接近。
10.一種對(duì)氣體流加濕的方法，包括在氣體流通過(guò)加熱元件時(shí)直接加熱所述氣體流； 在所述加熱元件處或其附近提供流體源。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述加熱元件包括容納由其通過(guò)的所述氣體流的多孔結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述加熱元件被構(gòu)造成吸收所述流體的部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求11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，所述加熱元件大體是薄而軟的，并以大致非平面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。
15.根據(jù)權(quán)利要求10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10所述的方法，其中，所述流體包括水。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述流體包括藥用流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在直接加熱所述氣體流之前，通過(guò)使所述氣體流通過(guò)過(guò)濾器元件而過(guò)濾所述氣體流。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述氣體流包括吸入氣體。
20.一種對(duì)氣體流加濕的方法，包括 提供設(shè)置在所述氣體流中的加熱元件；提供設(shè)置在所述氣體流中的過(guò)濾器元件，將所述過(guò)濾器元件設(shè)置為與所述加熱元件直接接觸或非常接近；向所述過(guò)濾器元件提供濕氣；以及弓丨導(dǎo)所述氣體流通過(guò)所述加熱元件和過(guò)濾器元件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于對(duì)氣體流加濕的加濕器組件。所述加濕器組件包括加熱元件和設(shè)置在所述加熱元件處或附近的流體源，其中，所述加熱元件被構(gòu)造成設(shè)置于氣體流中，這樣在氣體流由其通過(guò)時(shí)將對(duì)氣體流直接加熱。
文檔編號(hào)A61M16/16GK102256655SQ200980151672
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)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(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司