СИСТЕМА И СПОСОБ ПОДАЧИ УВЛАЖНЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ВЕНТИЛИРУЕМОМУ ПАЦИЕНТУ Российский патент 2016 года по МПК A61M16/10 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам и способам осуществления усовершенствованного увлажнения газовой смеси для пациента, использующего дыхательный аппарат.

2. Уровень техники

Традиционные увлажнители с подогревом обычно размещают на удалении от пациента, проходящего лечение (например, на подставке для дыхательного аппарата), что может представлять несколько проблем (например, конденсацию в трубопроводах увлажнителей). Решение упомянутых проблем может быть сопряжено с дополнительными проблемами, связанными с оптимизацией влажности и температуры для максимальной эффективности и создания максимального комфорта пациенту. Например, традиционные увлажнители могут управлять выходной мощностью нагревательной пластины, но могут не иметь механизмов, учитывающих другие аспекты нагревателя или его применения. Кроме того, системы предупредительной сигнализации, относящиеся к традиционным увлажнителям, для предупреждения пользователей о возможной неэффективности, проблемах с комфортом для пациента или других проблемах обладают неудовлетворительными характеристиками.

Можно также назвать другие проблемы, представляемые системами увлажнителей, независимо от их размещения. Например, увлажнители с подогревом, применяемые с дыхательными аппаратами, непрерывно нагревают и увлажняют сухую газовую смесь из дыхательного аппарата, которая затем подается пациенту. Поэтому подача влаги либо из мягкого пакета для воды, либо из камеры для воды будет со временем прекращаться из-за их опорожнения. Возможно возникновение других ситуаций, в которых происходит недостаточная подача влаги в увлажнитель. Кроме того, источники тепла в увлажнителях с подогревом могут перегреваться и/или иначе неправильно функционировать. Упомянутые сценарии могут приводить к подаче неподходящим образом нагретой и увлажненной газовой смеси пациенту.

Кроме того, нагрев и увлажнение газовой смеси из дыхательного аппарата, производимые традиционными увлажнителями, обычно регулируются путем управления уровнем температуры соответствующего нагревателя. Следовательно, относительная влажность (RH) газовой смеси, подаваемой пациенту, зависит от температуры среды, окружающей газовую смесь, поступающую в увлажнитель, и нагревания, которое имеет место в схеме из нагревательных проволок. Данная зависимость часто приводит к выработке увлажнения, которое меньше оптимального или меньше чем 100% RH. Пониженный уровень влажности может приводить к повышению степени задержки секреции у пациентов. Соответственно, лица, обеспечивающие медицинский уход, должны повышать настройку температуры нагревателя, чтобы обеспечить более интенсивное испарение воды для повышения уровней влажности. Такое повышение температуры может создать другие проблемы (например, конденсацию в трубках пациента) и поэтому может быть нежелательным решением при недостаточной влажности.

Кроме упомянутых существуют и другие проблемы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В некоторых вариантах осуществления предлагается система увлажнителя для увлажнения газовой смеси, которая подается пациенту. Система увлажнителя может содержать источник воды, блок увлажнителя и контроллер. Блок увлажнителя может располагаться на контуре пациента, который обеспечивает газовую смесь для пациента, и может быть расположен проксимально относительно устройства сопряжения с пациентом контура пациента. Блок увлажнителя может содержать камеру, которая принимает воду из источника воды, источник тепла, расположенный внутри камеры, датчик расхода, который измеряет поток воды, подаваемой в камеру из источника воды, и датчик температуры, который измеряет температуру увлажненной газовой смеси в контуре пациента. Контроллер содержит по меньшей мере один процессор, который выполнен с возможностью приема из датчика расхода данных расхода, относящихся к воде, подаваемой в камеру из источника воды. По меньшей мере один процессор дополнительно выполнен с возможностью приема из датчика температуры температурных данных, относящихся к температуре увлажненной газовой смеси в контуре пациента. По меньшей мере один процессор дополнительно выполнен с возможностью регулировки потока воды, подаваемой в камеру источником воды, и/или тепловой мощности источника тепла по данным расхода и/или температурным данным.

В некоторых вариантах осуществления блок увлажнителя может также содержать датчик температуры окружающей среды, который измеряет температуру окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя, датчик температуры нагнетаемой газовой смеси, который измеряет температуру газовой смеси, подлежащей увлажнению блоком увлажнителя, и/или датчик выходной влажности, который измеряет влажность увлажненной газовой смеси внутри контура пациента. В некоторых вариантах осуществления контроллер может быть контроллером с пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) регулированием по замкнутому контуру с обратной связью, который принимает или определяет по меньшей мере одну уставку, относящуюся к требуемой температуре увлажненной газовой смеси и/или требуемой относительной влажности увлажненной газовой смеси. Контроллер с ПИД регулированием по замкнутому контуру может принимать данные параметров процесса из датчика температуры, датчика температуры окружающей среды, датчика температуры нагнетаемой газовой смеси и/или датчика выходной влажности. Контроллер с ПИД регулированием по замкнутому контуру может дополнительно регулировать тепловую мощность источника тепла и/или расход воды, подаваемой в камеру из источника воды, с использованием данных параметров процесса для достижения по меньшей мере одной принятой уставки.

В некоторых вариантах осуществления предлагается способ увлажнения газовой смеси, подаваемой пациенту по контуру пациента, содержащему расположенный в нем блок увлажнителя. Блок увлажнителя может быть расположен проксимально относительно устройства сопряжения с пациентом контура пациента. Способ может содержать этап приема данных расхода, относящихся к воде, подаваемой из источника воды в блок увлажнителя, и этап приема температурных данных, относящихся к температуре увлажненной газовой смеси в контуре пациента. Способ может дополнительно содержать этап регулировки потока воды, подаваемой в блок увлажнителя источником воды, и/или тепловой мощности источника тепла по данным расхода и/или температурным данным.

В некоторых вариантах осуществления способ может быть процессом управления по замкнутому контуру с обратной связью, который дополнительно содержит этап приема данных параметров процесса в форме температуры окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя, температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению блоком увлажнителя и/или влажности увлажненной газовой смеси в контуре пациента. Способ может также содержать этап приема или определения по меньшей мере одной уставки, относящейся к по меньшей мере чему-то одному из требуемой температуры увлажненной газовой смеси или требуемой относительной влажности увлажненной газовой смеси. Способ может дополнительно содержать этап регулировки тепловой мощности источника тепла или расход воды, подаваемой в блок увлажнителя из источника воды, с использованием данных параметров процесса, для достижения по меньшей мере одной принятой уставки.

В некоторых вариантах осуществления может быть обеспечена система увлажнителя для увлажнения газовой смеси, подлежащей подаче пациенту. Система может содержать средство источника воды для подачи количества воды, увлажняющее средство для увлажнения газовой смеси, подлежащей подаче пациенту, и средство контроллера. Увлажняющее средство может располагаться в контуре пациента, который подает газовую смесь пациенту, проксимально относительно устройства сопряжения с пациентом контура пациента. Увлажняющее средство может содержать средство камеры для приема воды из средства источника воды, средство источника тепла, расположенное внутри средства камеры, для обеспечения тепловой мощности, средство датчика расхода для измерения потока воды, подаваемого в средство камеры из средства источника воды, и средство датчика температуры для измерения температуры увлажненной газовой смеси в контуре пациента. Средство контроллера может принимать из средства датчика расхода данные расхода, относящиеся к воде, подаваемой в средство камеры из средства источника воды. Средство контроллера может дополнительно принимать из средства датчика температуры температурные данные, относящиеся к температуре увлажненной газовой смеси внутри контура пациента. Средство контроллера может дополнительно регулировать поток воды, подаваемый в средство камеры средством источника воды, и/или тепловую мощность средства источника тепла по данным расхода и/или температурным данным.

В некоторых вариантах осуществления увлажняющее средство может дополнительно содержать средство датчика температуры окружающей среды для измерения температуры окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя, средство датчика температуры нагнетаемой газовой смеси для измерения температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению увлажняющим средством, и/или средство датчика выходной влажности, которое измеряет влажность увлажненной газовой смеси внутри контура пациента. Средство контроллера может быть средством контроллера с пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) регулированием по замкнутому контуру с обратной связью, которое принимает или определяет по меньшей мере одну уставку, относящуюся к требуемой температуре увлажненной газовой смеси и/или требуемой относительной влажности увлажненной газовой смеси. Средство контроллера с ПИД регулированием по замкнутому контуру может также принимать данные параметров процесса из средства датчика температуры, средства датчика температуры окружающей среды, средства датчика температуры нагнетаемой газовой смеси и/или средства датчика выходной влажности. Средство контроллера с ПИД регулированием по замкнутому контуру может регулировать тепловую мощность средства источника тепла и/или расход воды, подаваемой в средство камеры из средства источника воды, с использованием данных параметров процесса для достижения по меньшей мере одной принятой уставки.

Приведенные и другие цели, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции соответствующих элементов конструкции и сочетание частей и экономичности изготовления станут понятнее при рассмотрении нижеприведенного описания и прилагаемой формулы изобретения, с обращением к прилагаемым чертежам, которые, вместе взятые, составляют часть настоящего описания, и на которых одинаковые числовые позиции обозначают соответствующие части на различных фигурах. В одном варианте осуществления конструктивные компоненты, изображенные на чертежах, вычерчены в масштабе. Однако следует ясно понимать, что чертежи служат только для иллюстрации и описания, а не для ограничения. Кроме того, следует понимать, что конструктивные признаки, показанные или описанные в любом варианте осуществления в настоящей заявке, можно также применить в других вариантах осуществления. Однако следует ясно понимать, что чертежи служат только для иллюстрации и описания и не предназначены в качестве описания ограничений. В контексте описания и в формуле изобретения форма единственного числа включает в себя обозначение множественного числа, если по контексту явно не требуется иного.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - пример системы увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - вид в разрезе примера блока увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - пример способа контроля потока воды в системе увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - пример способа контроля температуры увлажненной газовой смеси в системе увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - пример системы увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - вид в разрезе примера блока увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - пример модуля управления по замкнутому контуру системы увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - пример способа использования модуля управления по замкнутому контуру для управления увлажнением газовой смеси, подлежащей подаче пациенту, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Варианты осуществления, описанные в настоящей заявке, могут обеспечивать подачу оптимально подогретой и увлажненной газовой смеси пациенту по контуру пациента. В некоторых вариантах осуществления упомянутая газовая смесь может подаваться с использованием увлажнителя, расположенного проксимально относительно устройства сопряжения с пациентом системы вентиляции. В некоторых вариантах осуществления можно воспользоваться признаками, относящимися к решению проблем утечек воды, закупорок или других проблем с потоками воды/влаги, чтобы не допустить неоптимальной работы увлажнителя и/или дискомфорта пациента. В некоторых вариантах осуществления можно также воспользоваться признаками, относящимися к решению проблем, связанных с перегреванием или недогревом источника тепла в увлажнителе, чтобы не допустить неоптимальной работы увлажнителя и/или дискомфорта пациента. В некоторых вариантах осуществления могут быть задействованы аварийные сигналы или извещения, связанные с проблемами, относящимися к потоку воды, нагреванию или другим проблемам.

В некоторых вариантах осуществления систему управления увлажнителем по замкнутому контуру можно использовать с другими признаками, описанными в настоящей заявке, или без данных признаков. Система управления по замкнутому контуру может использовать температуру, влажность и/или другую информацию от датчиков в качестве входных данных для обеспечения заданных или вычисленных настроек температуры и/или влажности газовой смеси, чтобы дополнительно обеспечивать усовершенствованную подачу нагретой и увлажненной газовой смеси пациенту.

На фиг.1 изображена система 100 увлажнителя, которая является примером системы увлажнителя, которая обеспечивает повышенные рабочие характеристики и комфорт пациента. Система 100 увлажнителя изображена в состоянии применения с дыхательным аппаратом 101. Дыхательный аппарат 101 содержит контур 103 пациента, который соединен с устройством 105 сопряжения с пациентом для подачи газовой смеси пациенту или содержит данное устройство сопряжения. Устройство сопряжения с пациентом может содержать назальную и/или ротовую маску, назальную канюлю, инвазивную трубку и/или другое устройство сопряжения с системой дыхания пациента. В некоторых вариантах осуществления система увлажнителя может содержать блок 107 увлажнителя, который расположен на контуре 103 пациента или внутри него, проксимально относительно устройства сопряжения с пациентом. Например, в некоторых вариантах осуществления блок 107 увлажнителя может быть размещен на контуре 103 пациента, на расстоянии от 6 до 8 дюймов (от 15,2 до 20,3 см) от устройства 105 сопряжения с пациентом. Можно использовать другие расстояния. Традиционные увлажнители, установленные на тележках для дыхательных аппаратов, обычно находятся на расстоянии от 4 до 6 футов (от 1,22 до 1,83 м) от пациента.

Система 100 увлажнителя может содержать источник 109 воды или другой источник влаги. В некоторых вариантах осуществления источник 109 воды может содержать емкость (например, пакет, баллон и т.п.) с текучей средой (например, водой или другой текучей средой, пригодной для увлажнения газовой смеси, подлежащей подаче пациенту). В некоторых вариантах осуществления источник 109 воды подсоединен к блоку 107 увлажнителя подающей трубкой 111, которая может представлять собой или содержать гибкую трубку или другой трубопровод, способный транспортировать текучую среду из источника 109 воды в блок 107 увлажнителя. В некоторых вариантах осуществления пневмогидравлическое соединение между источником 109 воды и подающей трубкой 111 может быть таким, что вода (или другая текучая среда) поступает в подающую трубку по каплям (например, через капельницу).

В некоторых вариантах осуществления система 100 увлажнителя может содержать датчик 113 расхода, который определяет движение текучей среды из источника 109 воды в блок 107 увлажнителя. В одном примере датчик 113 расхода может быть оптическим датчиком, который расположен на подающей трубке 111. В некоторых вариантах осуществления оптический датчик может содержать светоизлучающий диод (СИД) и фотоприемник, расположенный на прозрачном или иначе светопропускающем участке подающей трубки 111 таким образом, что текучая среда, протекающая по подающей трубке 111, протекает между СИД и фотоприемником, что дает возможность фотоприемнику определять поток текучей среды. В вариантах осуществления, в которых текучая среда вытекает из источника 109 воды по каплям, оптический датчик может определять движение упомянутых капель по подающей трубке 111 и тем самым определять поток текучей среды по подающей трубке 111. В некоторых вариантах осуществления датчик 113 расхода может представлять собой или содержать другие датчики расхода, кроме оптических датчиков расхода.

В некоторых вариантах осуществления система 100 увлажнителя может содержать клапан 115, который управляет потоком текучей среды между источником 109 воды и блоком 107 увлажнителя. Например, клапан 115 может содержать «пережимной» клапан, расположенный на подающей трубке 111, который можно применять для перекрытия подающей трубки 111 зажимом и тем самым создания препятствия потоку текучей среды по данной трубке или иного управления данным потоком.

В некоторых вариантах осуществления система 100 увлажнителя может содержать по меньшей мере один датчик температуры. Например, на фиг.1 показано множество датчиков 117 температуры, расположенных на блоке 107 увлажнителя. Датчики 117 температуры могут быть, например, термоэлектрическими датчиками или датчиками температуры других типов.

В некоторых вариантах осуществления в аналогичных или других местах системы увлажнителей могут быть обеспечены другие датчики (в том числе датчики, описанные в других местах настоящей заявки). Например, в контуре 103 пациента могут находиться дополнительные датчики температуры или влажности. Возможно также использование таких других датчиков, как, например, датчики расхода или датчики давления.

На фиг.1 изображена проксимально расположенная система 100 увлажнителя, в которой увлажнение газовой смеси, подлежащей подаче пациенту, происходит в блоке 107 увлажнителя. В некоторых вариантах осуществления блок 107 увлажнителя может использовать мембранный увлажнитель. Мембранный увлажнитель может содержать источник тепла, который нагревает небольшой объем воды, подаваемый источником воды (например, источником 109 воды) в камеру для воды, отделенную от основного пути потока газовой смеси гидрофобной мембраной (которая не будет допускать протекание сквозь нее воды в жидкой фазе). Когда вода испаряется, водяные пары проходят сквозь мембрану в путь газовой смеси, с увлажнением поступающей сухой газовой смеси. В некоторых вариантах осуществления вода может подаваться в камеру для воды самотеком, насосом или другими способами. В некоторых вариантах осуществления капельная подача или поток воды в камеру для воды может зависеть от скорости испарения воды в камере для воды.

На фиг.2 представлен вид в разрезе блока 107 увлажнителя, находящегося на контуре 103 пациента. Блок 107 увлажнителя может охватывать по окружности участок контура 103 пациента и может содержать источник 201 тепла, который также охватывает по окружности контур 103 пациента. В некоторых вариантах осуществления источник 201 тепла, вместо охватывания по окружности контура 103 пациента, может содержать по меньшей мере один отдельный сегмент, который обеспечивает нагрев. Источник 201 тепла может быть, например, керамическим нагревательным элементом с PTC (положительным температурным коэффициентом), нагревателем из изолированной травленой фольги, нагревателем из изолированной навитой проволоки или другим нагревательным элементом, пригодным для применения в медицинской практике. Источник 201 тепла может содержать соединители 207, которые могут представлять собой или содержать провода или другие соединители, обеспечивающие соединение по питанию и/или функциональное соединение с контроллером 119 (фиг.1). Блок 107 увлажнителя может содержать камеру 203 для воды (которая, как показано на фиг.2, также окружает участок контура 103 пациента), в который подается влага из источника 109 воды (например, по подающей трубке 111). Блок 107 увлажнителя может также содержать мембрану 205, которая охватывает по окружности участок контура 103 пациента и отделяет камеру 203 для воды от сообщения по текучей среде с контуром 103 пациента. Мембрана 205 может содержать гидрофобную мембрану, которая является непроницаемой для воды в жидкой фазе, но проницаемой для водяного пара (например, мембрану, выполненную с использованием материала на основе политетрафторэтилена [PTFE]). По существу, вода в жидкой фазе не может поступать в контур 103 пациента из камеры 203 для воды, но испаренная вода может поступать и, тем самым, увлажнять газовую смесь в контуре 103 пациента.

На фиг.2 изображены также датчики 117a и 117b температуры. Датчик 117a температуры может быть установлен так, чтобы измерять температуру источника 201 тепла. Датчик 117b температуры может быть установлен так, чтобы измерять температуру нагретой газовой смеси в контуре пациента. В некоторых вариантах осуществления один из датчиков 117a и 117b температуры или оба упомянутых датчика могут быть термоэлектрическими датчиками. Однако в некоторых вариантах осуществления можно применить другие датчики.

Как также видно из фиг.1, система 100 увлажнителя может содержать также контроллер 119. В некоторых вариантах осуществления контроллер 119 может содержать устройство, реализованное на базе компьютера и содержащее по меньшей мере один микропроцессор, соответствующую память и/или другие компьютерные компоненты для выполнения различных вычислительных задач, в том числе прием данных, обработку данных, принятие решений, выдачу команд/инструкций/сигналов и/или других связанных задач. Контроллер 119 может быть функционально соединен с различными датчиками и клапанами, которые составляют часть системы увлажнителя (например, оптическим датчиком 113, пережимным клапаном 115, температурным датчиком 117a и 117b и/или любыми другими элементами). Контроллер 119 может содержать по меньшей мере один модуль 121a-121n, который конфигурирует/выдает команды в по меньшей мере один процессор контроллера 119, чтобы исполнять по меньшей мере один признак или одну функцию, относящийся(щуюся) к увлажнению газовой смеси, включая прием или определение требуемого потока/скорости подачи текучей среды, требуемой температуры для увлажненной газовой смеси, требуемой влажности увлажненной газовой смеси и/или других уровней/настроек. Модули 121a-121n могут также конфигурировать/включать по меньшей мере один процессор контроллера 119, чтобы принимать данные, относящиеся к потоку или проходу текучей среды в блок 107 увлажнителя из источника 109 воды, управлять приведением в действие клапана 115 (и, следовательно, управлять потоком или проходом текучей среды из источника 109 воды в блок 107 увлажнителя), принимать данные, относящиеся к температуре увлажненной газовой смеси, из по меньшей мере одного датчика температуры, принимать данные, относящиеся к температуре источника тепла, принимать данные, относящиеся к влажности увлажненной газовой смеси, управлять тепловой мощностью источника тепла, выполнять по меньшей мере одно определение/вычисление, описанное в настоящей заявке, и/или другие признаки.

Например, один из модулей 121a-121n может содержать модуль управления уровнем влажности. Модуль управления уровнем влажности может принимать (например, из датчика 113 расхода) данные, относящиеся к потоку воды из источника 109 воды в камеру 203 для воды (или экстраполировать данные, относящиеся к упомянутому потоку, из информации, принимаемой из датчика 113). В некоторых вариантах осуществления система увлажнителя может предоставлять пользователю (например, медицинскому специалисту или другому лицу, обеспечивающему медицинский уход/оператору) возможность установки расхода потока. По существу, в некоторых вариантах осуществления контроллер 119 может содержать интерфейс (например, клавиатуру, сенсорный экран и т.п.), посредством которого должен приниматься упомянутый расход потока от пользователя. В некоторых вариантах осуществления модуль управления уровнем влажности или другая часть контроллера 121 может определять требуемый или целевой расход потока (например, с использованием требуемого уровня влажности и/или других входных данных).

Модуль управления уровнем влажности может регулировать поток воды в камеру 203 для воды посредством приведения в действие клапана 115. По существу, если расход потока следует снизить или прекратить, модуль управления уровнем влажности может вызвать закрытие (полное или частичное) клапана 115 и прекратить или уменьшить поток в подающей трубке 111. И наоборот, чтобы начать или увеличить поток воды в камеру 203 для воды, модуль управления уровнем влажности может вызвать открывание (полное или частичное) клапана 115 и пропустить или усилить поток воды по подающей трубке 111.

Модуль управления уровнем влажности может не только допускать управление потоком воды в камеру 203 для воды, но может также допускать обнаружение по меньшей мере одной(го) проблемы или тревожного состояния, имеющей(го) отношение к потоку/уровням воды в системе увлажнителя. Например, если источник 109 воды опорожняется и поток воды из источника 109 воды прекращается, то модуль управления уровнем влажности может обнаруживать данное состояние (с использованием, например, датчика 113) и включать аварийный сигнал. Аварийный сигнал может быть внешним аварийным сигналом, который извещает пользователя (например, лицо, обеспечивающее медицинский уход, и т.п.). Внешний аварийный сигнал может содержать визуальный сигнал и/или сигнал слуховой частоты для пользователя, чтобы извещать пользователя, что источник 109 воды пуст. В некоторых вариантах осуществления аварийный сигнал может быть внутренним для контроллера 121 (вместо извещения пользователей о состоянии или в дополнение к такому извещению), так что контроллер может автоматически выполнить действие по упомянутому сигналу (например, выключение/регулировку источника 201 тепла, переключение на другой источник воды и т.п.). Упомянутый и другие аварийные сигналы могут быть полезны потому, что пациент больше не получает газовой смеси с требуемой влажностью. Кроме того, без упомянутых аварийных сигналов источник 201 тепла может продолжать вырабатывать тепло, которое в отсутствие воды может повредить систему увлажнителя или может усилить подогрев газовой смеси в контуре пациента сверх рекомендуемых или требуемых уровней.

Аналогично обнаружению пустого источника 109 воды, модуль управления уровнем влажности может обнаруживать другие состояния, имеющие отношение к подаче влаги в систему 100 увлажнителя. Например, система увлажнителя может давать утечку в своей системе подачи воды (например, утечку в мембране 205, камере 203 для воды, подающей трубке и т.п.). Модуль управления уровнем влажности может обнаруживать данную утечку. Например, капельная подача или поток воды в камеру 203 для воды может зависеть от скорости испарения воды в камере 203 для воды. По существу, когда происходит разрыв или утечка в мембране 205, поток текучей среды будет усиливаться. Датчик 113 может снабжать модуль управления уровнем влажности данными, указывающими, что поток текучей среды превосходит заданный уровень потока текучей среды, необходимый для требуемого увлажнения, и может вызывать внешний аварийный сигнал для извещения пользователя и/или внутренний аварийный сигнал для выключения источника 201 тепла и/или другого участка системы 100 увлажнителя (или даже дыхательного аппарата 101).

Модуль управления уровнем влажности может также допускать обнаружение закупориваний в подающей трубке 111 или блоке 107 увлажнителя (например, датчик 113 может обнаруживать задержку текучей среды или замедленный поток текучей среды в подающей трубке 111, когда клапан 115 открыт) и может аналогично вызывать внешний аварийный сигнал для оповещения пользователя или внутренний аварийный сигнал для принятия других мер (например, выключения источника 201 тепла).

В некоторых вариантах осуществления один из модулей 121a-121n может содержать модуль управления нагревом. Модуль управления нагревом может принимать данные, относящиеся к температуре источника 201 тепла (например, из датчика 117a), температуре газовой смеси в контуре пациента (например, из датчика 117b), и/или другие данные. В некоторых вариантах осуществления система увлажнителя может давать возможность пользователю устанавливать тепловую мощность. По существу, в некоторых вариантах осуществления контроллер 119 может содержать интерфейс (например, клавиатуру, сенсорный экран и т.п.), посредством которого должны приниматься упомянутые настройки тепловой мощности от пользователя. В некоторых вариантах осуществления модуль управления нагревом или другая часть контроллера 119 может определять требуемую или целевую тепловую мощность источника 201 тепла (например, с использованием требуемого уровня влажности и/или других факторов). При использовании упомянутой вычисленной или принятой требуемой тепловой мощности модуль управления нагревом может корректировать энергию, посылаемую в источник 201 тепла, чтобы обеспечить требуемую тепловую мощность.

Как поясняется в настоящей заявке, модуль управления нагревом может работать совместно с другими участками контроллера для формирования внешних или внутренних аварийных сигналов (например, если температура газовой смеси в контуре 103 пациента выше или ниже, чем требуется) и/или выполнения действий по аварийным сигналам или другим командам, относящимся к увлажнению газовой смеси в контуре 103 пациента. Например, если проблемы, связанные с источником 109 воды или другими частями подачи влаги для системы 100 увлажнителя, требуют снизить тепловую мощность, повысить тепловую мощность или выключить источник 201 тепла, то модуль управления нагревом может допускать выполнение упомянутого действия.

Модули 121a-121n могут также содержать модули для обеспечения дополнительных признаков, включая признаки управления по замкнутому контуру, описанные в настоящей заявке. Кроме того, как поясняется в настоящей заявке, модули и аварийные сигналы, обеспечиваемые по меньшей мере одним модулем 121a-121n (или модулями 521a-521n), могут быть объединены с аварийными сигналами дыхательного аппарата, чтобы команды или аварийные сигналы из дыхательного аппарата 101 могли вызывать действия по меньшей мере одного модуля 121a-121n (или модулей 521a-521n). И, наоборот, команды или аварийные сигналы из по меньшей мере одного модуля 121a-121n (или модулей 521a-521n) могут вызывать действия дыхательного аппарата 101 или другого оборудования.

На фиг.3 показан способ 300, который является примером способа оптимизации потока воды в системе увлажнителя. Способ 300 может выполняться модулем управления уровнем влажности или другим участком контроллера 119. Способ 300 содержит этап 301, на котором контролируется поток воды в увлажнитель. В некоторых вариантах осуществления данный этап может содержать использование датчика расхода (например, датчика 113), контролирующего поток по подающей трубке (например, подающей трубке 111). На этапе 303 выполняется определение, является ли измеренный поток больше первого предварительно заданного порога потока. В некоторых вариантах осуществления первый предварительно заданный порог потока может быть выбран как указатель на то, существует ли утечка в системе увлажнителя.

Если выполняется определение, что поток превышает первый предварительно заданный порог, то поток воды в системе увлажнителя может быть отрегулирован на этапе 305. Данный этап может содержать использование клапана (например, клапана 115) для прекращения потока воды в блок увлажнителя. В некоторых вариантах осуществления возможно уменьшение, а не прекращение потока.

Способ 300 может перейти на этап 307, на котором можно формировать аварийный сигнал, относящийся к утечке воды. Как поясняется в настоящей заявке, аварийный сигнал может быть внутренним или внешним аварийным сигналом. Затем способ 300 может перейти на этап 309, на котором регулируют температуру нагревателя (например, источника 201 тепла). Например, если обнаружена утечка и поток воды прекращен, то источник 201 тепла может быть выключен во избежание перегрева источника тепла или подачи пациенту газовой смеси, температура которой выше, чем требуется. В некоторых случаях возможно снижение температуры нагревателя вместо совершенного выключения.

Если на этапе 303 выполняется определение, что поток воды не превосходит первый предварительно заданный порог, то способ 300 может переходить к этапу 311, на котором выполняется определение, является ли поток меньше, чем второй предварительно заданный порог. Поток меньше второго предварительно заданного порога потока может показывать, что источник подачи воды (например, источник 109 воды) израсходован или что в системе подачи воды (например, подающей линии 111) имеет место закупоривание. Если выполняется определение, что поток меньше второго предварительно заданного порога, способ 300 может переходить к этапу 313, на котором формируется аварийный сигнал недостаточного количества воды или закупоривания. Как поясняется в настоящей заявке, аварийный сигнал может быть внутренним или внешним аварийным сигналом. После этого способ 300 может переходить к этапу 315, на котором регулируется температура нагревателя (например, источника 201 тепла). Например, если источник подачи воды опустошен, то источник 201 тепла может отключаться во избежание перегревания источника тепла или подачи пациенту газовой смеси с температурой выше, чем требуется. В некоторых случаях возможно снижение температуры вместо полного отключения нагревателя.

Если на этапе 311 выполняется определение, что поток не меньше второго предварительно заданного порога, то возможно возвращение на этап 301, на котором контролируется расход потока воды.

На фиг.4 показан способ 400, который является примером способа оптимизации температуры источника тепла в системе увлажнителя. В некоторых вариантах осуществления способ 400 может выполняться модулем управления нагревом или другим модулем контроллера 119. Способ 400 содержит этап 401, на котором контролируется температура увлажненной газовой смеси, подлежащей подаче пациенту. Например, датчик 117b температуры системы 100 увлажнителя может контролировать газовую смесь, увлажненную блоком 107 увлажнителя. На этапе 403 выполняется определение, превышает ли контролируемая температура предварительно заданный первый температурный порог. Температура выше первого температурного порога может быть причиной подачи пациенту газовой смеси с неоптимальной температурой и/или влажностью. Если температура превышает предварительно заданный первый температурный порог, то способ 400 может приступить к этапу 405, на котором формируется аварийный сигнал высокой температуры. Как поясняется в настоящей заявке, упомянутый аварийный сигнал может быть внутренним аварийным сигналом или внешним аварийным сигналом. Затем способ 400 может переходить к этапу 407, на котором возможна регулировка источника тепла. Например, выходная мощность источника 201 тепла может быть уменьшена, чтобы обеспечить требуемую температуру (или влажность) увлажненной газовой смеси, подлежащей подаче пациенту. В некоторых случаях возможно полное прекращение выработки мощности источником 201 тепла.

После этого способ 400 может переходить к этапу 409, на котором может проверяться подача воды для системы увлажнителя. Например, повышенная температура может быть обусловлена проблемой с подачей воды (например, опорожнением источника воды) и поэтому проверена. Этап 409 может содержать выполнение способа 300 или другого способа определения, существует ли проблема с подачей воды, модулем управления подачей воды.

Если на этапе 403 выполняется определение, что температура не превышает предварительно заданный высокий температурный порог, то способ 400 может переходить к этапу 411, на котором выполняется определение, является ли температура ниже, чем предварительно заданный низкий температурный порог. Температура ниже, чем низкий температурный порог, может быть причиной подачи пациенту газовой смеси с неоптимальной температурой и/или влажностью. Если выполняется определение, что температура ниже, чем предварительно заданный низкий температурный порог, то способ 400 может приступить к этапу 413, на котором формируется аварийный сигнал низкой температуры. Как поясняется в настоящей заявке, упомянутый аварийный сигнал может быть внутренним или внешним аварийным сигналом. Затем способ 400 может переходить к этапу 415, на котором возможна регулировка нагревателя. Например, выходная мощность источника 201 тепла может быть увеличена.

Если на этапе 411 выполняется определение, что температура не ниже, чем предварительно заданный низкий температурный порог, то способ 400 возвращается к этапу 401, на котором осуществляется дальнейший контроль температуры увлажненной газовой смеси.

В некоторых областях применения увлажнителя температура сухой газовой смеси, поступающей в традиционный увлажнитель, может быть относительно высокой (например, из-за высокой температуры окружающей среды, или когда соответствующий дыхательный аппарат нагревает газовую смесь). По существу, для нагревателей увлажнителей может быть необязательным условие достаточно длительного нагревания поступающей газовой смеси для достижения установленной температуры, так как требуется менее интенсивное нагревание. Менее интенсивное нагревание в точке увлажнения может вызывать менее интенсивное испарение влаги для добавления в сухую газовую смесь и, следовательно, создавать относительную влажность, которая меньше, чем требуется. Кроме того, некоторые типичные нагреватели увлажнителей используют схемы из нагревательных проволок. Упомянутые нагревательные проволоки могут повышать температуру газовой смеси еще выше, чем на выходе увлажнителя, чтобы устранить некоторые проблемы традиционных увлажнителей, например, конденсацию. Упомянутые и/или другие проблемы, связанные с традиционными системами, могут скрыть сведения о точной величине абсолютной или относительной влажности, обеспечиваемой для пациента. Как правило, обнаруживают одну лишь недостаточную влажность, когда наблюдается повышенная степень задержки секреции.

В некоторых вариантах осуществления система увлажнителя может содержать управление по замкнутому контуру нагреванием и увлажнением газовой смеси для подачи пациенту, что может обеспечивать повышение точности и управляемости контроля температуры и влажности и манипулирования ими. На фиг.5 изображена система 500 увлажнителя, которую можно применять в связи с дыхательным аппаратом 501 и контуром 503 пациента, связанным с ним (содержащим устройство 505 сопряжения с пациентом). Система 500 увлажнителя содержит блок 507 увлажнителя, источник 509 воды, подающую трубку 511, датчик 513 расхода, клапан 515 (например, пережимной клапан), по меньшей мере один датчик 517 (содержащий по меньшей мере один датчик температуры и влажности, как подробно поясняется в настоящей заявке) и контроллер 519.

На фиг.6 изображен мембранный блок 507 увлажнителя, содержащий источник 601 тепла, камеру 603 для воды и мембрану 605. Источник 601 тепла может содержать соединители 607, которые могут представлять собой или содержать провода или другие соединители, обеспечивающие соединение по питанию и/или функциональное соединение с контроллером 519. На фиг.5 и 6 показаны также многочисленные датчики, которые можно использовать при управлении по замкнутому контуру температурой и влажностью газовой смеси, обеспечиваемой пациенту с использованием контура 503 пациента. Например, блок 507 увлажнителя может содержать датчик 517a температуры, который может быть термоэлектрическим или другим датчиком температуры, который расположен так, чтобы замерять температуру газовой смеси, подаваемой в блок 507 увлажнителя (т.е. спереди по ходу потока от блока 507 увлажнителя во время вдыхания пациента). Данное расположение позволяет определять температуру газовой смеси до увлажнения, и поэтому можно точно определять количество влаги и/или тепла, необходимое для подачи пациенту газовой смеси с требуемой влажностью и температурой.

Система 500 увлажнителя может содержать датчик 517b температуры окружающей среды, который может быть термоэлектрическим или другим датчиком температуры, расположенным с возможностью замера температуры окружающей среды, в которой расположена система 500 увлажнителя. Блок 507 увлажнителя может также содержать датчик 517c температуры, который может содержать термоэлектрический или другой датчик температуры, который расположен так, чтобы определять температуру источника 601 тепла. Блок 507 увлажнителя может также содержать датчик 517d температуры, который может быть термоэлектрическим или другим датчиком температуры, который расположен так, чтобы замерять температуру увлажненной газовой смеси в контуре 503 пациента (т.е. позади по ходу потока от блока 507 увлажнителя во время вдыхания пациента). Взятие замеров газовой смеси после увлажнения, в частности, в увлажнителях, расположенных проксимально относительно устройства сопряжения с пациентом, обеспечивает преимущество более точного определения температуры газовой смеси, подаваемой в систему дыхания пациента. Упомянутое решение допускает оптимизацию регулировки температуры и влажности газовой смеси, и можно избежать температур, которые создают дискомфорт для пациента.

Блок 507 увлажнителя может также содержать датчик 517e влажности, который может быть расположен так, чтобы замерять влажность увлажненной газовой смеси для подачи пациенту (т.е. позади по ходу потока от блока 507 увлажнителя во время вдыхания пациентом). В некоторых вариантах осуществления датчик 517e влажности может содержать емкостный датчик, емкость которого изменяется с изменением относительной влажности газовой смеси (датчик может также включать в себя возможность измерения температуры для обеспечения точных показаний влажности).

Контроллер 519 может содержать устройство, реализованное на базе компьютера и содержащее по меньшей мере один микропроцессор, соответствующую память и/или другие компьютерные компоненты для выполнения различных вычислительных задач, в том числе прием данных, обработку данных, принятие решений, выдачу команд/инструкций/сигналов и/или других связанных задач. Контроллер 519 может быть функционально соединен с различными датчиками и клапанами, которые составляют часть системы увлажнителя (например, датчиком 513 расхода, клапаном 515, датчиками 517a-d температуры, датчиком 517e влажности и любыми другими присутствующими датчиками). Контроллер 519 может содержать по меньшей мере один модуль 521a-521n, который дает возможность по меньшей мере одному процессору исполнять по меньшей мере один признак или одну функцию, относящийся(щуюся) к оптимальному увлажнению и нагреванию газовой смеси, обеспечиваемой пациенту (в том числе признаки или функции, идентичные или подобные признакам или функциям модуля управления уровнем влажности и модуля управления нагревом, описанными в настоящей заявке в связи с системой 100 увлажнителя).

Модули 521a-521n могут содержать модуль 521a управления по замкнутому контуру. Модуль 521a управления по замкнутому контуру может конфигурировать/выдавать команды в по меньшей мере один процессор контроллера 519 для обеспечения оптимальных уровней нагревания и увлажнения газовой смеси для подачи пациенту. Например, модуль 521a управления по замкнутому контуру может применять управление с обратной связью (аналогично контроллеру с пропорционально-интегрально-дифференциальным [ПИД] регулированием), чтобы регулировать тепловую мощность источника 601 тепла и поток воды в камеру 603 для воды (например, с использованием клапана 515) для управления уровнями как температуры, так и увлажнения увлажненной газовой смеси. Аналогично контроллеру с ПИД регулированием модуль 521a управления по замкнутому контуру может применять по меньшей мере один параметр процесса (т.е. входные данные) и по меньшей мере одну уставку (т.е. настройки) для обеспечения вышеупомянутого управления.

На фиг.7 изображен модуль 521a управления по замкнутому контуру. Модуль 521a управления по замкнутому контуру может содержать в качестве параметров/входных данных процесса по меньшей мере какие-то одни из входных данных 701 от датчиков, которые могут содержать данные, относящиеся к температуре газовой смеси, подлежащей увлажнению (например, из датчика 517a температуры), температуре окружающей среды, в которой расположена система 500 увлажнителя (например, из датчика 517b температуры окружающей среды), данные, относящиеся к температуре увлажненной газовой смеси (например, из датчика 517d температуры), данные, относящиеся к влажности увлажненной газовой смеси (например, абсолютная и/или относительная влажность из датчика 517e влажности), данные, относящиеся к выходной мощности источника 601 тепла (например, из датчика 517c источника тепла), данные, относящиеся к потоку воды по подающей трубке 511 (например, из датчика 513 расхода) и/или другие входные данные.

Модуль 521a управления по замкнутому контуру может также принимать или определять по меньшей мере одну уставку/настройку 703. По меньшей мере одна из настроек 703 может быть получена от пользователя (например, посредством интерфейса, как поясняется в настоящей заявке), вычислена и/или определена иначе. Настройки 703 могут содержать установленные температуру увлажненной газовой смеси, подлежащей подаче пациенту, и относительную влажность увлажненной газовой смеси, подлежащей подаче пациенту. Модуль управления по замкнутому контуру может использовать входные данные от датчиков (например, температуру окружающей среды, температуру нагнетаемой газовой смеси и т.п.) и регулировать тепловую мощность источника 601 тепла и поток воды (с использованием клапана 515) для обеспечения требуемых нагревания и относительной влажности на выходе, в соответствии с предписаниями настроек 703. В некоторых вариантах осуществления настройки 703 могут содержать условия, является ли вентиляция пациента инвазивной (например, посредством интубации) или неинвазивной (через маску, назальную канюлю и т.п.), так как уровень увлажнения, необходимый для данных способов лечебного воздействия, может быть разным (например, 44 мг/л при 37 градусах C для инвазивной и 25-30 мг/л при 31 градусах C для неинвазивной вентиляции). Модуль 521a управления по замкнутому контуру может также принимать другие настройки, например, настройки 705 аварийных сигналов. Настройки аварийных сигналов могут содержать настройки, которые включают по меньшей мере один внутренний или внешний аварийный сигнал по верхнему и/или нижнему температурным пределам для увлажненной газовой смеси, верхнему и/или нижнему пределам влажности, верхнему и/или нижнему пределам потока воды и/или другим настройками аварийных сигналов (см., например, фиг.1-4).

Как поясняется в настоящей заявке, модуль 521a управления по замкнутому контуру может применять упомянутые входные данные и настройки для создания по меньшей мере одних выходных данных 707. Выходные данные 707 могут содержать выходной ток нагревателя для управления тепловой мощностью источника 601 тепла, выходные данные управления клапаном для управления потоком воды в блок 507 увлажнителя (например, с помощью клапана 515).

Модули управления по замкнутому контуру можно использовать с проксимально расположенными увлажнителями и традиционными увлажнителями, снабженными подходящими входными данными из датчиков и алгоритмами управления.

На фиг.8 представлен способ 800, который является примером способа применения модуля управления по замкнутому контуру для управления увлажнением газовой смеси, подлежащей подаче пациенту. Способ 800 содержит этап 801, на котором в модуле управления по замкнутому контуру определяются или принимаются (от пользователя) по меньшей мере одна уставка/настройка (например, уставки 703). Как поясняется в настоящей заявке, упомянутые уставки/настройки могут содержать выходную температуру для газовой смеси, подлежащей подаче пациенту, выходную относительную влажность, подлежащую обеспечению для пациента, указание, является ли соответствующая вентиляция инвазивной или неинвазивной или другие уставки.

На этапе 803 модуль управления по замкнутому контуру может принимать или определять по меньшей мере одну настройку аварийного сигнала (например, настройки 705 аварийных сигналов). Настройки аварийных сигналов могут содержать предварительно заданные высокую и/или низкую температуру, влажность, или параметры утечки воды, которые предписывают формирование внутренних или внешних аварийных сигналов, как поясняется в настоящей заявке.

На этапе 805 модуль управления по замкнутому контуру принимает по меньшей мере один параметр процесса из различных датчиков в системе увлажнителя/вентиляции. Упомянутые параметры процесса могут содержать данные, относящиеся к температуре поступающей и исходящей газовой смеси, температуре окружающей среды, в которой расположен увлажнитель, температуре источника тепла увлажнителя, абсолютной или относительной влажности увлажненной газовой смеси и/или другим параметрам процесса.

На этапе 807 модуль управления по замкнутому контуру может использовать параметры процесса для формирования выходных сигналов (т.е. управляющих выходных данных) для источника тепла и потока воды в увлажнителе, чтобы обеспечить настройки температуры и влажности. Точный применяемый алгоритм может зависеть от типа и значения принимаемых входных данных процесса и искомых выходных настроек. Однако следует понимать, что, например, между входными параметрами процесса и получаемыми выходными сигналами могут существовать некоторые взаимосвязи.

Например, когда определяется или обеспечивается требуемая температура и относительная влажность увлажненной газовой смеси, система увлажнителя (например, система 500) контролирует температуру (например, посредством датчика 517a температуры) поступающей газовой смеси (например, из дыхательного аппарата 501). По разности температур поступающей газовой смеси и исходящей газовой смеси (например, измеренной датчиком 517d температуры) модуль управления по замкнутому контуру будет обеспечивать выходные данные для нагревателя (например, источника 601 тепла), которые будут пропорционально увеличивать (или уменьшать, если ошибка является отрицательной) уровень и скорость изменения тока нагревателя. Увеличение (или уменьшение) тока нагревателя изменит, в результате, температуру и влажность исходящей газовой смеси (которая измеряется, например, датчиком 517d и 517e температуры). Если влажность исходящей газовой смеси (например, измеренная датчиком 517e влажности) меньше требуемой влажности, то модуль управления по замкнутому контуру пропорционально увеличит поток воды в увлажнитель (например, с использованием клапана 515 для увеличения потока воды по подающей трубке 511 в блок 507 увлажнителя), а также увеличит ток нагревателя, чтобы можно было создать более высокие уровни влажности в потоке газовой смеси через увлажнитель. По температуре окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя (например, измеренной датчиком 517b температуры окружающей среды), модуль управления по замкнутому контуру может регулировать ток нагревателя, необходимый для нагревания подаваемой воды. Например, более высокая температура окружающей среды будет давать, в результате, более высокую температуру воды, поступающей в увлажнитель (например, блок 507 увлажнителя), и модуль управления по замкнутому контуру увеличит ток нагревателя до величины, меньшей, чем в случае, когда температура окружающей среды ниже. Когда температура и влажность исходящей газовой смеси (например, измеренные датчиками 517d и 517e) близки к требуемым настройкам, модуль управления по замкнутому контуру будет изменять ток нагревателя и поток воды в нагреватель небольшими скачками с меньшей скоростью, чтобы продолжать поддерживать требуемые влажность и/или температуру в исходящей газовой смеси. Контроль температуры нагревателя (например, источника 601 тепла датчиком 517c) можно также применять для обеспечения преобразования выходных данных, формируемых модулем управления по замкнутому контуру, в подходящую/требуемую тепловую мощность.

После этого способ 800 может вернуться к этапу 805, на котором может быть снова принят по меньшей мере один параметр процесса. По существу, модуль управления по замкнутому контуру непрерывно контролирует параметры процесса и обеспечивает обновленные выходные данные для достижения уставок. На этапе 809, когда по меньшей мере один параметр процесса/одни входные данные становятся выше или ниже некоторого заданного порога (например, настроек 705 аварийных сигналов), может формироваться по меньшей мере один аварийный сигнал.

Некоторые из вариантов осуществления, описанных в настоящей заявке, могут быть полезны для вентиляционных видов терапии взрослых, детей и новорожденных, которая требует увлажнения и нагревания газовых смесей для бытового и клинического применения. Виды терапии могут содержать инвазивную вентиляцию, неинвазивную вентиляцию, интенсивную кислородную терапию, терапию новорожденных постоянным положительным давлением в дыхательных путях (CPAP), терапию CPAP для взрослых с обструктивным апноэ во сне (OSA) и/или другие виды терапии. Варианты осуществления, компоненты и способы, описанные в настоящей заявке, можно использовать при другом уходе за пациентом и/или в других областях применения, связанных с увлажнением.

Системы и способы, описанные в настоящей заявке, представлены только в качестве примеров. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что системы, описанные в настоящей заявке, могут работать при различных конфигурациях систем. Соответственно, в различных вариантах осуществления можно применять и/или объединять большее или меньшее число вышеупомянутых системных компонентов. Следует также понимать, что в других компонентах, отличающихся от компонентов, описанных в настоящей заявке, могут быть обеспечены различные программные модули, которые служат для обеспечения функций, описанных в настоящей заявке. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления функции, описанные в настоящей заявке, могут быть реализованы в различных комбинациях аппаратного обеспечения и/или микропрограммного обеспечения, кроме или вместо программного обеспечения. Способы, описанные в настоящей заявке, могут применять больше или меньше описанных этапов, и порядок этапов можно изменять, как представляется необходимым.

Варианты осуществления дополнительно включают в себя долговременные машиночитаемые носители информации (например, диски, карты памяти, жесткие диски или другие энергозависимые или энергонезависимые носители информации), содержащие компьютерно-исполняемые команды, которые дают задание/конфигурируют/дают команды по меньшей мере одному процессору исполнять некоторые или все признаки и функции, описанные в настоящей заявке.

Сведения, включенные в настоящую заявку, предназначены для пояснения на примере вариантов осуществления, которые в настоящее время считаются наиболее практичными и предпочтительными, поэтому следует понимать, что приведенные сведения служат исключительно для данной цели и что объем настоящего описания не ограничен предложенными вариантами осуществления, но, напротив, предполагает охват модификацией и эквивалентных конструкций, которые не выходят за пределы существа и объема охраны прилагаемой формулы изобретения. Например, следует понимать, что настоящее изобретение предусматривает, что, насколько возможно, по меньшей мере один признак любого варианта осуществления можно объединять с по меньшей мере одним признаком любого другого варианта осуществления.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Система увлажнителя содержит блок увлажнителя, включающий камеру, выполненную с возможностью приема воды из источника воды, клапан, выполненный с возможностью управлять потоком текучей среды между источником воды и камерой, источник тепла, расположенный внутри камеры, датчик расхода, датчик температуры и контроллер, функционально соединенный с клапаном, источником тепла, датчиком расхода, датчиком температуры. Контроллер содержит процессор, выполненный с возможностью приема из датчика расхода данных расхода, относящихся к воде, подаваемой в камеру из источника воды, приема из датчика температуры температурных данных, относящихся к температуре увлажненной газовой смеси в контуре пациента, и управления приведением в действие клапана для регулировки потока воды, подаваемой в камеру источником воды, по данным расхода и температурным данным. Раскрыт альтернативный вариант системы, отличающийся выполнением увлажняющего средства. Технический результат заключается в повышении комфорта пользователя за счет оптимизации влажности и температуры. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система увлажнителя для увлажнения газовой смеси, подаваемой пациенту, при этом упомянутая система содержит
блок (107, 507) увлажнителя, расположенный в контуре (103, 503) пациента, выполненный с возможностью обеспечивать газовую смесь для пациента, причем блок (107, 507) увлажнителя расположен проксимально относительно устройства (105, 505) сопряжения с пациентом контура (103, 503) пациента, причем блок (107, 507) увлажнителя содержит
камеру (203, 603), выполненную с возможностью приема воды из источника (109, 509) воды,
клапан (115), выполненный с возможностью управлять потоком текучей среды между источником воды (109, 509) и камерой (203, 603),
источник (201, 601) тепла, расположенный внутри камеры (203, 603),
датчик (113, 513) расхода, выполненный с возможностью измерения потока воды, подаваемой в камеру (203, 603) из источника (109, 509) воды, и
датчик (117b, 517d) температуры, выполненный с возможностью измерения температуры увлажненной газовой смеси в контуре (103, 503) пациента; и
контроллер (119, 519), функционально соединенный с клапаном (115), источником (201, 601) тепла, датчиком (113, 513) расхода, датчиком (117b, 517d) температуры, причем контроллер (119, 519) содержит по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью
приема из датчика (113, 513) расхода данных расхода, относящихся к воде, подаваемой в камеру (203, 603) из источника (109, 509) воды,
приема из датчика (117b, 517d) температуры температурных данных, относящихся к температуре увлажненной газовой смеси в контуре (103, 503) пациента, и
управления приведением в действие клапана для регулировки потока воды, подаваемой в камеру (203, 603) источником (109, 509) воды, по данным расхода и температурным данным.

2. Система по п. 1, в которой блок (107, 507) увлажнителя дополнительно содержит гидрофобную мембрану (205, 605), выполненную с возможностью отделять камеру (203, 603) от контура (103, 503) пациента, при этом гидрофобная мембрана (205, 605) выполнена с возможностью предотвращать проникновение воды в жидкой фазе в контур (103, 503) пациента из камеры (203, 603), допуская проникновение водяного пара в контур (103, 503) пациента из камеры (203, 603).

3. Система по п. 1, в которой контроллер (119, 519), содержащий по меньшей мере один процессор, дополнительно выполнен с возможностью
регулировки тепловой мощности источника (201, 601) тепла по, по меньшей мере, одним из данных расхода или температурных данных, и
при этом блок (507) увлажнителя дополнительно содержит по меньшей мере один из
датчика (517b) температуры окружающей среды, выполненного с возможностью измерения температуры окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя,
датчика (517а) температуры нагнетаемой газовой смеси, выполненного с возможностью измерения температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению блоком (507) увлажнителя, или
датчика (517е) выходной влажности, выполненного с возможностью измерения влажности увлажненной газовой смеси в контуре (503) пациента,
и при этом регулировка по меньшей мере одного из потока воды, подаваемой в камеру (603) источником (509) воды, или тепловой мощности источника (601) тепла дополнительно выполняется по, по меньшей мере, одному из
температуры окружающей среды,
температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению, или
влажности увлажненной газовой смеси.

4. Система по п. 1, в которой блок (507) увлажнителя дополнительно содержит по меньшей мере один из
датчика (517b) температуры окружающей среды, выполненного с возможностью измерения температуры окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя,
датчика (517а) температуры нагнетаемой газовой смеси, выполненного с возможностью измерения температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению блоком (507) увлажнителя, или
датчика (517е) выходной влажности, выполненного с возможностью измерения влажности увлажненной газовой смеси в контуре пациента,
и при этом контроллер (519) является контроллером с пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) регулированием с обратной связью, выполненным с возможностью
приема или определения по меньшей мере одной уставки (703), относящейся к по меньшей мере одному из требуемой температуры увлажненной газовой смеси или требуемой относительной влажности увлажненной газовой смеси,
приема данных (701) параметров процесса из по меньшей мере одного из
датчика (517d) температуры,
датчика (517b) температуры окружающей среды,
датчика (517а) температуры нагнетаемой газовой смеси или
датчика (517е) выходной влажности, и
регулировки по меньшей мере одного из тепловой мощности источника (601) тепла или расхода воды, подаваемой в камеру (603) из источника (509) воды, с использованием данных (701) параметров процесса для достижения по меньшей мере одной принятой уставки (703).

5. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один процессор дополнительно выполнен с возможностью формирования по меньшей мере одного аварийного сигнала, когда происходит по меньшей мере одно из следующего:
расход воды, подаваемой в камеру (203, 603) из источника (109, 509) воды, превосходит первый предварительно заданный порог,
расход воды, подаваемой в камеру (203, 603) из источника (109, 509) воды, меньше, чем второй предварительно заданный порог,
температура увлажненной газовой смеси, подаваемой пациенту, превышает предварительно заданный порог высокой температуры, или
температура увлажненной газовой смеси, подаваемой пациенту, ниже, чем предварительно заданный порог низкой температуры.

6. Система увлажнителя для увлажнения газовой смеси, подлежащей подаче пациенту, при этом система содержит
увлажняющее средство (107, 507) для увлажнения газовой смеси, подлежащей подаче пациенту, причем увлажняющее средство расположено в контуре (103, 503) пациента, выполненном с возможностью подачи газовой смеси пациенту, причем увлажняющее средство (107, 507) расположено проксимально относительно устройства (105, 505) сопряжения с пациентом контура (103, 503) пациента, причем увлажняющее средство (107, 507) содержит
средство (203, 603) камеры для приема воды из средства (109, 509) источника воды,
клапан (115), выполненный с возможностью управлять потоком текучей среды между средством источника воды (109, 509) и средством камеры (203, 603),
средство (201, 601) источника тепла, расположенное внутри средства (203, 603) камеры, для обеспечения тепловой мощности,
средство (113, 513) датчика расхода для измерения потока воды, подаваемого в средство (203, 603) камеры из средства (109, 509) источника воды, и
средство (117b, 517d) датчика температуры для измерения температуры увлажненной газовой смеси в контуре (103, 503) пациента; и
средство (119, 519) контроллера, функционально соединенное с клапаном (115), средством источника (201, 601) тепла, средством датчика (113, 513) расхода, средством датчика (117b, 517d) температуры, причем средство (119, 519) контроллера выполнено с возможностью
приема из средства (113, 513) датчика расхода данных расхода, относящихся к воде, подаваемой в средство (203, 603) камеры из средства (109, 509) источника воды,
приема из средства (117b, 517d) датчика температуры температурных данных, относящихся к температуре увлажненной газовой смеси внутри контура (103, 503) пациента, и
управления приведением в действие клапана для регулировки потока воды, подаваемой в средство (203, 603) камеры средством (109, 509) источника воды, по данным расхода и температурным данным.

7. Система по п. 6, в которой увлажняющее средство (107, 507) дополнительно содержит разделительное средство (205, 605) для отделения средства (203, 603) камеры от контура (103, 503) пациента, и при этом разделительное средство (205, 605) выполнено с возможностью предотвращать проникновение воды в жидкой фазе в контур (103, 503) пациента из средства (203, 603) камеры, допуская проникновение водяного пара в контур (103, 503) пациента из средства (203, 603) камеры.

8. Система по п. 6, в которой средство (119, 519) контроллера дополнительно выполнено с возможностью
регулировки тепловой мощности источника (201, 601) тепла по, по меньшей мере, одним из данных расхода или температурных данных, и
при этом увлажняющее средство (507) дополнительно содержит по меньшей мере одно из
средства (517b) датчика температуры окружающей среды для измерения температуры окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя,
средство (517а) датчика температуры нагнетаемой газовой смеси для измерения температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению увлажняющим средством (507), или
средство (517е) датчика выходной влажности для измерения влажности увлажненной газовой смеси внутри контура (503) пациента,
и причем регулировка по меньшей мере одного из (i) потока воды, подаваемой в средство (603) камеры источником (509) воды, или (ii) тепловой мощности источника (601) тепла дополнительно выполняется по, по меньшей мере, одному из
температуры окружающей среды,
температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению, или
влажности увлажненной газовой смеси.

9. Система по п. 6, в которой увлажняющее средство (507) дополнительно содержит по меньшей мере одно из
средства (517b) датчика температуры окружающей среды для измерения температуры окружающей среды, в которой расположена система увлажнителя,
средства (517а) датчика температуры нагнетаемой газовой смеси для измерения температуры газовой смеси, подлежащей увлажнению увлажняющим средством (507), или
средства (517е) датчика выходной влажности, измеряющего влажность увлажненной газовой смеси внутри контура (503) пациента,
и при этом средство (519) контроллера является средством контроллера с пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) регулированием с обратной связью для
приема или определения по меньшей мере одной уставки (703), относящейся к по меньшей мере одному из требуемой температуры увлажненной газовой смеси или требуемой относительной влажности увлажненной газовой смеси,
приема данных (701) параметров процесса из по меньшей мере одного из
средства (517d) датчика температуры,
средства (517b) датчика температуры окружающей среды,
средства (517а) датчика температуры нагнетаемой газовой смеси, или
средства (517е) датчика выходной влажности, и
регулировки по меньшей мере одного из тепловой мощности средства (601) источника тепла или расхода воды, подаваемой в средство (603) камеры из средства (509) источника воды, с использованием данных (701) параметров процесса, для достижения по меньшей мере одной принятой уставки (703).

10. Система по п. 6, в которой средство (119, 519) контроллера дополнительно выполнено с возможностью формирования по меньшей мере одного аварийного сигнала, когда происходит по меньшей мере одно из следующего:
расход воды, подаваемой в средство (203, 603) камеры из средства (109, 509) источника воды, превосходит первый предварительно заданный порог,
расход воды, подаваемой в средство (203, 603) камеры из средства (109, 509) источника воды, меньше, чем второй предварительно заданный порог,
температура увлажненной газовой смеси, подаваемой пациенту, превышает предварительно заданный высокий температурный порог, или
температура увлажненной газовой смеси, подаваемой пациенту, ниже, чем предварительно заданный низкий температурный порог.