專利名稱：用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性(例如溫度和濕度)的裝置。通常通過在臨近加濕器的輸出端和接近患者的這兩點測量氣體的溫度來控制加濕器。本發(fā)明主要涉及對接近患者的點處、供應(yīng)給患者的氣體的溫度的測量。
背景技術(shù)：
為了安全和能夠控制輸送給患者的濕度，在患者經(jīng)受針對諸如阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)或慢性阻塞性肺病(COPD)的病癥的治療(如氧療或正壓療法)時，經(jīng)常測量供應(yīng)給患者的氣體溫度。通常使用插入呼吸管的探針來執(zhí)行患者附近的溫度測量，如Fisher&Paykel保健有限公司的美國專利號為US6272933和US6584972的美國專利。這樣的溫度探針通過在呼吸回路外部延伸的電纜連接至加濕器。該方法具有一些缺點。尤其是，用戶必須正確安裝該溫度探針，如果探針未正確安裝，那么加濕系統(tǒng)可能發(fā)生故障，這增加了患者的風(fēng)險?，F(xiàn)有的呼吸管傳感器的末端需要沿呼吸管外部向下延伸的傳感器線(sensorwire)。這降低了傳感器的可靠性，這是由于這些線的易損性?？商鎿Q地，如果這些線沿呼吸管的內(nèi)部向下延伸，將增加對氣流的阻力，并且使呼吸回路的衛(wèi)生狀況下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的方法，其有助于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷或者至少為該工業(yè)提供有用的選擇。因此，在第一方 面本發(fā)明存在于用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置中，所述裝置包含:氣體供應(yīng)，至少一個輸送導(dǎo)管，其包括用于加熱流過所述導(dǎo)管的加熱線，其中在電路中利用所述加熱線來確定所述氣體的所述特性。優(yōu)選地，將所述電路與所述加熱線串聯(lián)連接，并且提供對所述氣體的溫度、濕度、壓力和成份的至少一個的指標(biāo)的測量，或者使可以計算這些中的至少一個的指標(biāo)。優(yōu)選地，將所述電路安置并密封在印刷電路板上，其至少部分延伸進(jìn)入通過所述至少一個輸送導(dǎo)管供應(yīng)給所述患者的氣體。優(yōu)選地，所述電路至少部分被制模為所述輸送導(dǎo)管的壁。優(yōu)選地，所述電路包括對周圍環(huán)境溫度具有已知特性的感測設(shè)備，使得所述感測設(shè)備能夠與所述至少一個輸送導(dǎo)管相匹配。優(yōu)選地，所述感測設(shè)備是溫度傳感器。優(yōu)選地，所述電路包括至少一個與所述加熱線串聯(lián)的測量設(shè)備。
優(yōu)選地，所述至少一個測量設(shè)備是溫度測量設(shè)備。優(yōu)選地，所述溫度測量設(shè)備包括并聯(lián)的熱敏電阻和二極管以及基準(zhǔn)電阻。優(yōu)選地，所述熱敏電阻和所述二極管被定位在所述輸送導(dǎo)管靠近所述患者的末端，并且所述基準(zhǔn)電阻包括在所述氣體供應(yīng)設(shè)備中。優(yōu)選地，所述氣體供應(yīng)設(shè)備包括供應(yīng)氣流的器件，如鼓風(fēng)機(jī)，和使來自所述鼓風(fēng)機(jī)的所述氣體濕潤的加濕器。優(yōu)選地，所述氣體供應(yīng)設(shè)備是加濕器。優(yōu)選地，所述電路包括氣體特性測量設(shè)備。優(yōu)選地，所述氣體特性測量設(shè)備包括傳感器、帶通濾波器或熱敏電阻中的至少一個和至少一個基準(zhǔn)電阻。優(yōu)選地，所述傳感器、帶通濾波器或熱敏電阻中的至少一個被定位在所述輸送導(dǎo)管接近所述患者和所述至少一個基準(zhǔn)電阻的末端，并且至少一個帶通濾波器被包括在所述氣體供應(yīng)設(shè)備中。本發(fā)明存在于前述內(nèi)容中，并且也設(shè)想出下面給出實例的構(gòu)造。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選形式。圖1是與本發(fā)明測量供應(yīng)給患者的氣體的溫度的方法一起使用的呼吸加濕系統(tǒng)的不意圖； 圖2是使給患者的氣體的溫度能夠被測量的電子儀器(electronics)的電路圖，其中，當(dāng)本發(fā)明的系統(tǒng)正在利用DC加熱和測量電壓時利用該電路；圖3是使給患者的氣體的溫度能夠被測量的電子儀器的電路圖，其中，當(dāng)本發(fā)明的系統(tǒng)正在利用用于加熱的DC或AC電壓和信號電壓時利用該電路；圖4是包括在印刷電路板上的、并且在氣流區(qū)域與導(dǎo)管并存的本發(fā)明的電路的導(dǎo)管的切開圖。
具體實施例方式本發(fā)明目的在于使用安置在電線上的傳感器在氣體輸送管或?qū)Ч艿哪┒藴y量各種特性，例如溫度或濕度，所述電線如用于加熱通過管或?qū)Ч艿臍饬鞯碾娋€，其中，所述電線存在于輸送管或?qū)Ч軆?nèi)。本發(fā)明可以利用諸如在Fisher&Paykel保健有限公司的美國專利號為US6078730的美國專利中描述的帶有加熱線的加熱管或任何其他相似的管和加熱線。參考圖1，示出了可以與本發(fā)明一起使用的通氣和加濕系統(tǒng)?；颊?3通過鼻插管12接收被加濕的和加壓的氣體，所述鼻插管12連接至被加濕氣體的運送通路或吸氣導(dǎo)管3，繼而連接到加濕器8 (包括加濕腔5)，從鼓風(fēng)機(jī)15或其他適當(dāng)?shù)臍怏w供應(yīng)設(shè)備向其供應(yīng)氣體。吸氣導(dǎo)管3被連接至加濕腔5的出口 4，加濕腔5中包含一定體積的水6。加濕腔5優(yōu)選由塑料材料形成，并且具有高熱傳導(dǎo)底部(例如鋁底)，其直接與加濕器8的加熱板7接觸。加濕器8設(shè)置有控制設(shè)備或電控制器9，其可以包含執(zhí)行存儲在相關(guān)存儲器中的計算機(jī)軟件命令的基于微處理器的控制器。通過吸氣導(dǎo)管3流動的氣體經(jīng)由鼻插管12被傳送給患者，但是也可以經(jīng)由諸如鼻面罩或全面罩的其他患者接口被傳送給患者?？刂破?接收來自源的輸入，所述源諸如用戶輸入設(shè)備或通過其器件的用戶可以例如設(shè)置供應(yīng)給患者13的氣體的濕度或溫度的預(yù)定所需值(預(yù)設(shè)值)的刻度盤10。響應(yīng)經(jīng)由刻讀盤10輸入的用戶設(shè)定的濕度或溫度值以及其他可能的諸如感測氣流或溫度的內(nèi)部傳感器的輸入，或者通過控制器中計算的參數(shù)，控制器9確定何時(或到達(dá)什么程度)向加熱板7供能以加熱加濕腔5中的水6。隨著加濕腔5中的該一定體積的水6被加熱,水蒸氣開始填滿該腔室內(nèi)水面之上的體積，并與氣體供應(yīng)設(shè)備或鼓風(fēng)機(jī)15提供的通過入口 16進(jìn)入加濕腔5的氣流(例如空氣)一起通過加濕腔5的出口 4。鼓風(fēng)機(jī)15可以設(shè)置有變速泵或風(fēng)扇2，其通過鼓風(fēng)機(jī)入口 17吸入空氣或其他氣體。變速泵或風(fēng)扇2的速度可以通過另一控制設(shè)備或電子控制器18來控制，所述電子控制器18或者響應(yīng)來自控制器9的輸入或者響應(yīng)經(jīng)由刻度盤19由用戶設(shè)定的壓力或風(fēng)扇速度的預(yù)定所需值(預(yù)設(shè)值)?？商鎿Q地，該控制器18的功能能夠和另一個控制器9合并。優(yōu)選地，在導(dǎo)管或管道3的內(nèi)部，環(huán)繞并貫穿導(dǎo)管或管道3設(shè)置加熱元件或線11，從而防止導(dǎo)管內(nèi)的被加濕的氣體凝結(jié)。這種凝結(jié)是由于導(dǎo)管壁的溫度接近周圍環(huán)境溫度，(為周圍大氣的溫度)其通常低于導(dǎo)管內(nèi)被加濕的氣體的溫度。加熱元件有效地償還在通過導(dǎo)管過程中氣體通過傳導(dǎo)和對流損失的能量。這樣，導(dǎo)管加熱元件確保所輸送的氣體在最優(yōu)的溫度和濕度。這樣的加熱線通常由直流(DC)或者由交流(AC)驅(qū)動，并且在這兩種情況下，加熱電壓通常在打開和關(guān)閉之間切換以控制向加熱元件施加的功率。在本發(fā)明中，最優(yōu)選為電線的加熱元件11與電路一起使用，從而確定供應(yīng)給患者的氣體的特性。優(yōu)選地，將該電路(圖2和3中的20或40)與加熱線11串聯(lián)連接。該電路可以在印刷電路板上，或在可以為在氣流中的塑料模具的外套內(nèi)布線，或者是至少部分在導(dǎo)管或管道3的壁內(nèi)制模的電路板?？赡鼙粶y量的特性包括溫度、壓力、氣體成份和濕度。本發(fā)明的兩個實施例如下所述，一個僅使用DC加熱電壓工作，另一個可以使用DC或AC加熱電壓工作。DC加熱電壓

圖2示出了可以用于實現(xiàn)本發(fā)明的測量溫度的方法的電路20。當(dāng)DC加熱電壓25施加至加熱線時，二極管22導(dǎo)通，并且電流流過加熱線21、28，且加熱線功能正常，對輸送管3提供加熱。當(dāng)使用開關(guān)關(guān)閉加熱電壓25時，與加熱電壓25極性相反的測量電壓26被施加給加熱線。在這種情況下，加熱線21、28中的電流不流過二極管22，而是流過熱敏電阻23和基準(zhǔn)電阻24。然后，可以在輸出端27測量通過基準(zhǔn)電阻24的電壓，并且氣體的溫度可以被確定。使用查找表將通過基準(zhǔn)電阻24的電壓測量值27轉(zhuǎn)換為溫度，或者使用公式計算溫度值。這與熱敏電阻23與基準(zhǔn)電阻24形成電位分壓器的慣用技術(shù)相似。更通常地，可以用阻抗(例如，電阻和電容傳感器)替代熱敏電阻用于壓力或濕度的測量?；蛘咄ㄟ^測量通過基準(zhǔn)電阻24的電壓可以測量阻抗，或者通過及時觀看通過基準(zhǔn)電阻24的電壓來確定上升時間。電路20的一部分可以包括在輸送導(dǎo)管3中，尤其優(yōu)選地，將二極管22和熱敏電阻23 (彼此并聯(lián))與加熱線21、28串聯(lián)置于加熱線在或接近輸送管3的端點30 (最接近用戶13，見圖1、2和4)的點，例如，它們可以在印刷電路板上被互連，用塑料包覆從而密封，并且安置在通過輸送導(dǎo)管的氣流中，如圖4所示。而且，為了測量氣體特性，可以由在外套內(nèi)互連的多個部分形成電路，所述外套，如塑料外套，所述電路從輸送管的塑料壁突出進(jìn)入通過導(dǎo)管的氣體。包括基準(zhǔn)電阻24和切換線路29的電路20的所有其他的部分將包括在加濕器8的控制線路中。可以選擇熱敏電阻的值，從而使其具有已知特性對周圍環(huán)境溫度的不同的電阻曲線。用于該電路的特定熱敏電阻值的選擇允許由本發(fā)明的控制系統(tǒng)標(biāo)識，并且使該熱敏電阻值和特定導(dǎo)管或管道3匹配。從而不同的熱敏電阻值可以與特定的和適當(dāng)?shù)膶?dǎo)管類型相匹配，并且一旦將導(dǎo)管連接至加濕器或鼓風(fēng)機(jī)器件，控制系統(tǒng)能夠標(biāo)識該熱敏電阻并應(yīng)用加熱導(dǎo)管的適當(dāng)?shù)目刂品桨浮?br>
AC或DC加熱電壓當(dāng)協(xié)同如圖1所示的加熱線、輸送導(dǎo)管和系統(tǒng)使用DC加熱電壓時，意于使用圖2所示的電路。圖3中示出了電路40的可供選擇的實施例，其提供對氣體特性(如溫度)的測量，并且適于AC和DC電壓。不同頻率的許多電壓信號51、52、53在加法電路50被加在一起。這些信號包括至少一個加熱信號51和至少一個測量信號53。這些信號的組合沿加熱線44通過，在加熱線44中創(chuàng)建電流(加熱和測量)。建立許多并聯(lián)通路41、43、45，每個包含一個濾波器(例如，如圖3所示，一個低通濾波器41和三個帶通濾波器43、45、48)，其每個通過不同的頻率范圍。優(yōu)選地，這些并聯(lián)通路(即，濾波器、熱敏電阻和/或傳感器)以與關(guān)于圖2描述的相似的方式定位于輸送管3的末端30。這些并聯(lián)通路允許加熱電流通過不同通路以測量電流。也允許多個測量信號通過加熱線，從而可以測量氣體的不同特性(如，溫度、壓力、濕度、成份)。加熱和測量電流通過加熱線46返回，并且能夠通過許多并聯(lián)的測量濾波器47、49、57濾波，所述多個濾波器通過與定位于管3的末端30的濾波器41、43、45對應(yīng)的頻帶。加熱電流采取與測量電流不同的通路。每個測量電流采取不同的通路，這取決于它們的頻率，并且這允許通過使每個測量電流通過基準(zhǔn)電阻48、54等來測量每個測量電流。并且，可以使用查找表或公式來將通過基準(zhǔn)電阻48、54的電壓轉(zhuǎn)換為例如溫度。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，測量濾波器47、49、57將包括在加濕器8的控制電路中。在另一實施例中，輸送管3的末端30處的一個或多個感測元件55、56可以由固定的阻抗取代，從而允許標(biāo)識該管，使得不同的控制算法可以用于不同的導(dǎo)管或管。圖4參考圖2或3示出了帶有容納上述本發(fā)明的電路之一的部分的印刷電路板60的導(dǎo)管3的切開視圖。電路板60被連接至加熱線21、28，并且同樣地，被置于導(dǎo)管3內(nèi)。以這樣的方式，包括在板60上的熱敏電阻23暴露于通過導(dǎo)管3流動的氣體，并且能夠提供對氣體特性的測量。本發(fā)明的電路和方法能夠被應(yīng)用于用于加濕和呼吸回路產(chǎn)品的這些技術(shù)的許多應(yīng)用。例如，可以使用對輸送管(或在患者接口中，例如鼻插管或面罩)末端的溫度或濕度的測量，以更好地控制加濕器，從而可以供應(yīng)給患者更精確的氣體溫度，提供最優(yōu)的患者舒適度和療法。另外，可以測量其他氣體特性，例如患者附近的氣體壓力或氣體成分。本發(fā)明的裝置不需要現(xiàn)有技術(shù)中需要的用于感測氣體特性的外部電線。而且，本發(fā)明的裝置僅使用兩個插頭或觸點(與當(dāng)前加熱管實現(xiàn)方式中使用的四個插頭對比)。這意味著本發(fā)明的系統(tǒng)可能更可靠，由于這些觸點/插頭可能更少損壞。用于測量氣體特性的加熱線的使用也可以減少呼 吸管3以及相關(guān)部分的成本，尤其是如果呼吸管是一次性的。
權(quán)利要求
1.一種用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置，包括: 氣體供應(yīng)， 用于將所述氣體傳輸給所述患者的至少一個輸送導(dǎo)管，其包括用于加熱流過所述導(dǎo)管的所述氣體的加熱線， 其中，在所述導(dǎo)管內(nèi)、環(huán)繞或貫穿所述導(dǎo)管定位所述加熱線，并且所述加熱線形成了能夠確定所述氣體的至少一種特性的電路的一部分，并且其中，所述電路包括與所述加熱線串聯(lián)的至少一個溫度測量電路，所述至少一個溫度測量電路包括基準(zhǔn)電阻以及并聯(lián)的熱敏電阻和二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置，其中，將所述電路安置并密封在印刷電路板上，所述印刷電路板至少部分地延伸進(jìn)入到通過所述至少一個輸送導(dǎo)管供應(yīng)給所述患者的氣體。
3.如權(quán)利要求1所述的用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置，其中，所述電路至少部分地模制在所述輸送導(dǎo)管的壁內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置，其中，所述電路包括對周圍環(huán)境溫度具有已知特性的感測設(shè)備，使得所述感測設(shè)備能夠與所述至少一個輸送導(dǎo)管相匹配。
5.如權(quán)利要求1所述的用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置，其中，所述熱敏電阻和所述二極管被定位在所述輸送導(dǎo)管靠近所述患者的末端，并且所述基準(zhǔn)電阻包括在所述氣體供應(yīng)設(shè)備中。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置，其中，所述氣體供應(yīng)設(shè)備包括供應(yīng)氣流的器件， 如鼓風(fēng)機(jī)，以及加濕來自所述鼓風(fēng)機(jī)的所述氣體的加濕器。
7.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的用于測量供應(yīng)給患者的氣體的特性的裝置，其中，所述氣體供應(yīng)器件是加濕器。
全文摘要
為了安全和能夠控制輸送給患者的濕度，在患者經(jīng)受針對諸如阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)或慢性阻塞性肺病(COPD)的病癥的治療(如氧療或正壓療法)時，經(jīng)常測量供應(yīng)給患者的氣體溫度。本發(fā)明公開的涉及對流過加熱管(3)的氣體的特性的測量，尤其是溫度(熱敏電阻23)，所述加熱管向患者供應(yīng)氣體，在該管內(nèi)利用了加熱線(21，28)。
文檔編號A61M16/10GK103143099SQ201310020628
公開日2013年6月12日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者馬修·約恩·佩頓, 凱文·彼得·奧唐奈, 安德魯·巴登·克拉克, 克里斯托弗·西蒙·詹姆斯·奎爾, 彼得·杰弗里·霍金斯 申請人:菲舍爾和佩克爾保健有限公司