ITTO990527A1 - EQUIPMENT FOR THE HUMIDIFIED TREATMENT OF THE SLEEP APNEA - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell ' invenzione industriale dal titolo: "Apparecchiatura per il trattamento umidificato dell'apnea da sonno", DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Equipment for the humidified treatment of sleep apnea",
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura per la cura della salute e in particolare, sebbene non soltanto, ad una apparecchiatura a pressione positiva umidificata delle vie aeree (PAP) usata nel trattamento dell'apnea da sonno ostruttiva (OSA) e ad un procedimento per controllare tale apparecchiatura. The present invention relates to a health care apparatus and in particular, although not only, to a humidified positive airway pressure (PAP) apparatus used in the treatment of obstructive sleep apnea (OSA) and to a process to control such equipment.
L'OSA è una malattia del sonno che colpisce, secondo una stima, almeno il 5% della popolazione, in cui i muscoli che normalmente mantengono le vie aeree aperte, sì rilassano e infine collassano, chiudendo le vie aeree. Il modello di sonno di una persona affetta da OSA è caratterizzato da ripetute sequenze di russare, difficoltà di respirazione, mancanza di respiro, risveglio all'insorgere e quindi ritorno al sonno. Spesso chi ne è affetto non è consapevole che si verifica questa sequenza. Chi è affetto da OSA normalmente durante il giorno presenta sonnolenza e irritabilità dovute alla mancanza di un buon sonno continuo. OSA is an estimated sleeping sickness that affects at least 5% of the population in which the muscles that normally keep the airways open relax and eventually collapse, closing the airways. The sleep pattern of a person with OSA is characterized by repeated snoring sequences, difficulty in breathing, shortness of breath, awakening at onset and then returning to sleep. Often those affected are not aware that this sequence occurs. People with OSA usually experience drowsiness and irritability during the day due to a lack of continuous good sleep.
In un tentativo per trattare chi è affetto da OSA, è stata ideata una tecnica nota come pressione positiva continua delle vie aeree (CPAP). Un dispositivo CPAP è costituito da una alimentazione di gas (o soffiante) con un condotto collegato per fornire gas pressurizzati ad un paziente, normalmente attraverso una mascherina nasale. L'aria pressurizzata fornita al paziente aiuta efficacemente i muscoli a mantenere le vie aeree del paziente aperte, eliminando il tipico modello di sonno OSA. In an attempt to treat those with OSA, a technique known as continuous positive airway pressure (CPAP) was devised. A CPAP device consists of a gas supply (or blower) with a conduit connected to deliver pressurized gases to a patient, normally through a nose mask. The pressurized air supplied to the patient effectively helps the muscles to keep the patient's airways open, eliminating the typical OSA sleep pattern.
L'uso di un sistema CPAP è noto per avere effetti collaterali come disidratazione delle vie aeree e dei passaggi nasali che può portare a riniti (infiammazione dei passaggi nasali). Gli effetti collaterali significano che è meno probabile che il paziente accetti la propria terapia CPAP e che la terapia stessa può causare un aumento nella resistenza nasale come risposta all'elevato flusso di aria, diminuendo il livello di pressione applicato alle vie aeree e quindi riducendo l'efficacia della terapia. Per conseguenza, un sistema CPAP umidificato potrebbe essere un miglioramento. Un miglioramento del sistema CPAP standard è descritto nel Brevetto US n. 5.537.997 ceduto a Respironics Ine., in cui un umidificatore è incorporato nel sistema CPAP in modo che il paziente riceva gas umidificati. The use of a CPAP system is known to have side effects such as dehydration of the airways and nasal passages which can lead to rhinitis (inflammation of the nasal passages). Side effects mean that the patient is less likely to accept their CPAP therapy and that the therapy itself can cause an increase in nasal resistance in response to high airflow, decreasing the level of pressure applied to the airways and thereby reducing the efficacy of therapy. Consequently, a humidified CPAP system could be an improvement. An improvement on the standard CPAP system is described in US Patent No. 5,537,997 sold to Respironics Ine., Where a humidifier is incorporated into the CPAP system so that the patient receives humidified gases.
Tuttavia, una semplice combinazione di un umidificatore ben noto (in cui i gas vengono fatti passare attraverso vapore acqueo dalla superficie dell'acqua in una camera di umidificazione ad acqua sulla parte superiore di una piastra di un riscaldatore) e un dispositivo CPAP, non può massimizzare il vantaggio della terapia CPAP umidificata al paziente. Questo è dovuto alla piastra del riscaldatore che richiede un certo tempo per riscaldarsi per cui al paziente si può, in certi casi (specialmente durante il riscaldamento dell'apparecchiatura) fornire gas che non sono stati umidificati. Occorre notare che i tessuti sensibili del passaggio nasale possono venire rigonfiati dopo aver ricevuto anche solo 10 minuti di flusso di gas non umidificati. Per conseguenza, potrebbe essere un vantaggio se i gas ricevuti dal paziente potessero essere sempre umidificati (secondo la capacità presente o esistente dell'umidificatore) in qualsiasi momento. However, a simple combination of a well known humidifier (in which gases are passed through water vapor from the water surface into a water humidification chamber on top of a heater plate) and a CPAP device, cannot maximize the benefit of humidified CPAP therapy to the patient. This is due to the heater plate taking some time to warm up so that the patient can, in certain cases (especially when heating the equipment), provide gases that have not been humidified. It should be noted that the sensitive tissues of the nasal passage can become swollen after receiving as little as 10 minutes of non-humidified gas flow. Consequently, it could be an advantage if the gases received by the patient could always be humidified (depending on the present or existing capacity of the humidifier) at any time.
Uno scopo della presente invenzione consiste quindi nel provvedere una apparecchiatura per l'assistenza alla respirazione che in qualche modo superi gli svantaggi precedenti oppure che fornisca almeno al pubblico una scelta utile. An object of the present invention is therefore to provide respiratory assistance apparatus which somehow overcomes the foregoing disadvantages or which at least provides the public with a useful choice.
Per conseguenza, in un primo aspetto, l'invenzione consiste in una apparecchiatura di ausilio alla respirazione atta a fornire gas ad un paziente per contribuire alla respirazione di detto paziente, comprendente: Consequently, in a first aspect, the invention consists of a breathing aid apparatus adapted to supply gas to a patient to contribute to the breathing of said patient, comprising:
mezzi di alimentazione dei gas, comprendenti mezzi di regolazione della pressione atti ad alimentare gas ad una pressione richiesta con una portata di gas risultante, gas supply means, comprising pressure regulating means adapted to supply gas at a required pressure with a resulting gas flow rate,
mezzi di rilevazione della pressione dei gas per determinare la pressione di detti gas alimentati e quindi le portate dei gas risultanti, mezzi di umidificazione che ricevono e umidificano detti gas alimentati prima di fornirli a detto paziente, detti mezzi di umidificazione essendo in grado di umidificare in modo controllato detti gas fino ad un livello di umidità necessario, mezzi di canalizzazione che incanalano detti gas umidificati a detto paziente, means for detecting the pressure of the gases for determining the pressure of said supplied gases and therefore the flow rates of the resulting gases, humidification means which receive and humidify said supplied gases before supplying them to said patient, said humidification means being able to humidify in controlled manner of said gases up to a necessary humidity level, channeling means which channel said humidified gases to said patient,
mezzi di rilevazione dell'umidità dei gas per determinare l'umidità dei gasi forniti a detto paziente, e means for detecting the humidity of the gases for determining the humidity of the gases supplied to said patient, e
mezzi di controllo che, in risposta a detta informazione di umidità dei gas e detta portata dei gas, fornita da detti mezzi di rilevazione dell'umidità dei gas e detti mezzi di rilevazione di rilevazione della pressione dei gas, controllano detti mezzi di alimentazione dei gas in modo che detta pressione dei gas raggiunga detta pressione richiesta sostanzialmente contemporaneamente a quando viene raggiunto detto livello di umidità richiesto. control means which, in response to said gas humidity information and said gas flow rate, provided by said gas humidity detection means and said gas pressure detection means, controls said gas supply means so that said gas pressure reaches said required pressure substantially at the same time as said required humidity level is reached.
In un secondo aspetto, l'invenzione consiste in un metodo per azionare l'apparecchiatura di assistenza alla respirazione, detta apparecchiatura di assistenza alla respirazione comprendendo mezzi di alimentazione dei gas, mezzi di regolazione della pressione dei gas atti ad alimentare i gas alla pressione richiesta con portata dei gas risultanti, mezzi di umidificazione dei gas in grado di umidificare in modo controllato detti gas fino ad un livello di umidità richiesto, mezzi di trasporto e mezzi di controllo che memorizzano valori di pressione e umidità richiesti predeterminati e programmati per eseguire le fasi di: In a second aspect, the invention consists of a method for operating the breathing assistance apparatus, said breathing assistance apparatus comprising gas supply means, gas pressure regulating means adapted to supply the gases at the required pressure. with flow rate of the resulting gases, gas humidification means capable of humidifying said gases in a controlled manner up to a required humidity level, means of transport and control means that memorize predetermined and programmed required pressure and humidity values to carry out the phases from:
a) attivare detti mezzi di umidificazione dei gas per umidificare i gas provenienti da detti mezzi di alimentazione dei gas, a) activating said gas humidification means to humidify the gases coming from said gas supply means,
b) rilevare la pressione di detti gas, b) detect the pressure of said gases,
c) rilevare l'umidità di detti gas, e c) detecting the humidity of said gases, e
d) regolare la pressione alla quale detti gas vengono forniti a detto paziente in modo che detta pressione dei gas e la portata risultante raggiungano dette pressione e portata risultante richieste sostanzialmente contemporaneamente a quando viene raggiunto il livello di umidità richiesto. d) adjusting the pressure at which said gases are supplied to said patient so that said gas pressure and the resulting flow rate reach said required pressure and resulting flow rate substantially simultaneously with when the required humidity level is reached.
In un terzo aspetto, l'invenzione consiste in un procedimento per trattare l'apnea da sonno ostruttiva usando una apparecchiatura di assistenza alla respirazione comprendente mezzi di alimentazione dei gas, mezzi di regolazione della pressione atti ad alimentare i gas ad una pressione richiesta con una portata dei gas risultante, mezzi di umidificazione dei gas in grado di umidificare in modo controllato detti gas fino ad un livello di umidità richiesto, mezzi di trasporto e mezzi di controllo che memorizzano valori di pressione e umidità richiesti predeterminati e programmati per eseguire le fasi di: In a third aspect, the invention consists of a method for treating obstructive sleep apnea using breathing assistance apparatus comprising gas supply means, pressure regulating means adapted to supply gases at a required pressure with a resulting gas flow rate, gas humidification means capable of humidifying said gases in a controlled manner up to a required humidity level, transport means and control means which store predetermined and programmed pressure and humidity values required to perform the :
a) attivare detti mezzi di umidificazione dei gas per umidificare i gas provenienti da detti mezzi di alimentazione dei gas, a) activating said gas humidification means to humidify the gases coming from said gas supply means,
b) rilevare la pressione di detti gas, b) detect the pressure of said gases,
c) rilevare l'umidità di detti gas, e c) detecting the humidity of said gases, e
d) regolare la pressione alla quale detti gas vengono forniti a detto paziente in modo che detta pressione dei gas e la portata risultante raggiungano dette pressione e portata risultante richieste sostanzialmente contemporaneamente a quando viene raggiunto il livello di umidità richiesto. d) adjusting the pressure at which said gases are supplied to said patient so that said gas pressure and the resulting flow rate reach said required pressure and resulting flow rate substantially simultaneously with when the required humidity level is reached.
Verrà ora descritta una forma preferita dell'invenzione con riferimento ai disegni allegati, in cui: A preferred form of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:
la Figura 1 è uno schema a blocchi di un sistema a pressione positiva continua delle vie aeree umidificate (CPAP) secondo una realizzazione preferita della presente invenzione, Figure 1 is a block diagram of a continuous positive humidified airway pressure (CPAP) system according to a preferred embodiment of the present invention,
la Figura 2 è uno schema a blocchi di un sistema CPAP umidificato secondo una ulteriore realizzazione preferita della presente invenzione, la Figura 3 è un grafico di esempio della pressione dell'aria (approssimata mediante la velocità del ventilatore) rispetto al tempo per il sisterna CPAP umidificato secondo la prima realizzazione preferita della presente invenzione, Figure 2 is a block diagram of a humidified CPAP system according to a further preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an example graph of air pressure (approximated by fan speed) versus time for the CPAP system humidified according to the first preferred embodiment of the present invention,
la Figura 4 è un grafico di esempio (corrispondente alla Figura 3) dell'umidità (attualmente la temperatura della piastra del riscaldatore) rispetto al tempo per il sistema CPAP umidificato secondo la seconda realizzazione preferita della presente invenzione, e Figure 4 is an example graph (corresponding to Figure 3) of humidity (currently the heater plate temperature) versus time for the humidified CPAP system according to the second preferred embodiment of the present invention, and
la Figura 5 è un grafico di dati raccolti sperimentalmente rispetto al tempo per un certo numero di parametri nel sistema CPAP umidificato secondo la seconda realizzazione preferita della presente invenzione. Figure 5 is a graph of experimentally collected data versus time for a number of parameters in the humidified CPAP system according to the second preferred embodiment of the present invention.
Con riferimento alla Figura 1, è mostrato un sistema a pressione positiva continua delle vie aeree umidificate (CPAP) in cui un paziente 1 riceve gas umidificati e pressurizzati attraverso una mascherina nasale 2 collegata al percorso di trasporto dei gas umidificati oppure al condotto di inspirazione 3. Si comprenderà che la presente invenzione, tuttavia, non è limitata alla distribuzione di gas CPAP, ma è anche applicabile ad altri tipi di sistemi di distribuzione di gas come VPAP (pressione positiva variabile della vie aeree) e BìPAP (pressione positiva bilivello delle vie aeree). Il condotto di inspirazione 3 è collegato all'uscita 4 di una camera di umidificazione 5 che contiene un certo volume di acqua 6. Il condotto di inspirazione 3 può contenere mezzi riscaldanti o fili di un riscaldatore (non mostrati) che riscaldano le pareti del condotto per assicurare un profilo di umidità costante lungo il condotto e quindi ridurre la condensazione dei gas umidificati entro il condotto. La camera di umidificazione 5 è preferibilmente formata da un materiale plastico e può avere una base leggermente conduttiva (per esempio una base in alluminio) che è in contatto diretto con una piastra del riscaldatore 7 dell'umidificatore 8. L'umidificatore è dotato di mezzi di controllo o un controllore elettronico 9 che può comprendere un controllore basato su microprocessore che esegue comandi software di un computer memorizzati in una memoria associata. Referring to Figure 1, a continuous positive humidified airway pressure (CPAP) system is shown in which a patient 1 receives humidified and pressurized gases through a nasal mask 2 connected to the humidified gas transport path or to the inspiration duct 3 It will be understood that the present invention, however, is not limited to CPAP gas distribution, but is also applicable to other types of gas distribution systems such as VPAP (Variable Positive Airway Pressure) and BìPAP (Bilevel Positive Airway Pressure). aerial). The inhalation duct 3 is connected to the outlet 4 of a humidification chamber 5 which contains a certain volume of water 6. The inhalation duct 3 can contain heating means or wires of a heater (not shown) which heat the walls of the duct to ensure a constant humidity profile along the duct and thus reduce the condensation of humidified gases within the duct. The humidification chamber 5 is preferably formed of a plastic material and may have a slightly conductive base (for example an aluminum base) which is in direct contact with a plate of the heater 7 of the humidifier 8. The humidifier is equipped with means control unit or an electronic controller 9 which may comprise a microprocessor-based controller that executes software commands of a computer stored in an associated memory.
Il controllore 9 riceve l'input da fonti come mezzi di inserimento dell'utente o un combinatore 10 attraverso il quale 1'utilizzatore del dispositivo può, per esempio, impostare un valore richiesto predeterminato (valore preimpostato) di umidità o temperatura dei gas forniti al paziente 1. Il controllore può anche ricevere input da altre fonti, per esempio sensori 11 e 12 di temperatura, umidità e/oppure velocità di flusso, attraverso il connettore 13 ed il sensore 14 della temperatura della piastra del riscaldatore. In risposta al valore di umidità o temperatura impostato dall'utilizzatore inserito attraverso il combinatore 10 e altri input, il controllore 9 determina quando (oppure a quale livello) alimentare la piastra del ri-scaldatore 7 per riscaldare l'acqua 6 all'interno della camera di umidificazione 5. Quando il volume di acqua 6 all'interno della camera di umidificazione 5 viene riscaldato, vapore acqueo inizia a riempire il volume della camera sopra la superficie dell'acqua e esce dalla camera di umidificazione 5 attraverso l'uscita 4 con il flusso di gas (per esempio aria) provvisto da mezzi di alimentazione del gas o soffiante 15 che entra nella camera attraverso l'entrata 16. Si noterà che è possibile ottenere la relazione fra l'umidità dei gas nella camera di umidificazione 5 e la temperatura della piastra del riscaldatore 7. Per conseguenza, è possibile utilizzare la temperatura della piastra del riscaldatore in un algoritmo o tabella di ricerca per determinare l'umidità dei gas (per conseguenza la temperatura della piastra del riscaldatore agisce come indicazione dell'umidità dei gas e i due termini vengono usati, in questa descrizione, in modo intercambiabile). I gas espirati dalla bocca del paziente vengono passati direttamente all'ambiente circostante la Figura 1. Si noterà anche che nella forma preferita della presente invenzione la temperatura della piastra del riscaldatore viene utilizzata per rappresentare l'umidità, tuttavia, in alternativa si può usare qualsiasi sensore di umidità adatto. The controller 9 receives input from sources such as user input means or a combiner 10 through which the user of the device can, for example, set a predetermined required value (preset value) of humidity or temperature of the gases supplied to the patient 1. The controller may also receive inputs from other sources, for example temperature, humidity and / or flow rate sensors 11 and 12, through the connector 13 and the heater plate temperature sensor 14. In response to the humidity or temperature value set by the user entered through the combiner 10 and other inputs, the controller 9 determines when (or at what level) to feed the plate of the heater 7 to heat the water 6 inside the humidification chamber 5. When the volume of water 6 inside the humidification chamber 5 is heated, water vapor begins to fill the volume of the chamber above the water surface and exits the humidification chamber 5 through the outlet 4 with the flow of gas (for example air) provided by means of supplying the gas or blower 15 entering the chamber through the inlet 16. It will be noted that it is possible to obtain the relationship between the humidity of the gases in the humidification chamber 5 and the heater plate temperature 7. Consequently, the heater plate temperature can be used in an algorithm or lookup table to determine the humidity of gases (eg Consequently, the temperature of the heater plate acts as an indication of the humidity of the gases and the two terms are used, in this description, interchangeably). The exhaled gases from the patient's mouth are passed directly to the environment around Figure 1. It will also be noted that in the preferred form of the present invention the heater plate temperature is used to represent humidity, however, any alternative can be used. suitable humidity sensor.
La soffiante 15 è dotata di mezzi di regolazione della pressione variabile oppure di un ventilatore 21 a velocità variabile che preleva aria o altri gas attraverso l'entrata 17 della soffiante producendo un flusso di gas risultante. La velocità del ventilatore 21 a velocità variabile viene controllata mediante ulteriori mezzi di controllo o controllore elettronico 18 (oppure, in alternativa, la funzione del controllore 18 può venire eseguita dal controllore 9) in risposta agli input provenienti dal controllore 9 e un valore richiesto predeterminato impostato dall'utilizzatore (valore preimpostato) di portata o pressione o velocità del ventilatore (come è stato citato in precedenza con riferimento alla temperatura della piastra del riscaldatore ed all'umidità, è anche possibile determinare una relazione fra velocità del ventilatore, portata dei gas e pressione dei gas e i tre termini vengono usati, in questa descrizione, in modo intercambiabile) mediante il combinatore 19. The blower 15 is equipped with means for adjusting the variable pressure or with a variable speed fan 21 which draws air or other gases through the inlet 17 of the blower producing a resulting gas flow. The speed of the variable speed fan 21 is controlled by further control means or electronic controller 18 (or, alternatively, the function of the controller 18 may be performed by the controller 9) in response to inputs from the controller 9 and a predetermined required value set by the user (pre-set value) of flow rate or pressure or fan speed (as previously mentioned with reference to the heater plate temperature and humidity, it is also possible to determine a relationship between fan speed, gas flow rate and gas pressure and the three terms are used, in this description, interchangeably) by the combiner 19.
Una realizzazione preferita alternativa di un sistema CPAP umidificato è mostrata nella Figura 2, in cui l'umidificatore è stato incorporato nella soffiante 15 in modo che il sistema comprenda solo un componente principale collegato al paziente attraverso lo stesso condotto 3 e mascherina nasale 2. In questa realizzazione è necessario solo un controllore 9. Questo sistema CPAP umidificato può venire in qualsiasi descrizione precedente comprendente entrambe le realizzazioni a modalità dì "riscaldamento". Tutti i numeri di riferimento comuni alla Figura 1 rappresentano le stesse caratteristiche dell'invenzione. An alternative preferred embodiment of a humidified CPAP system is shown in Figure 2, in which the humidifier has been incorporated into the blower 15 so that the system comprises only a main component connected to the patient through the same duct 3 and nose mask 2. In this embodiment only requires a controller 9. This humidified CPAP system may come in any preceding description including both "warm up" mode embodiments. All reference numerals common to Figure 1 represent the same features of the invention.
È possibile controllare il modo in cui la piastra del riscaldatore e/oppure il ventilatore della soffiante viene alimentato durante il "riscaldamento" (qualsiasi tempo durante il quale la piastra del riscaldatore non ha raggiunto la propria temperatura impostata o richiesta). I seguenti sono due esempi preferiti di metodologie di controllo utilizzate in questo periodo. You can control how the heater plate and / or blower fan is powered during "warm up" (any time the heater plate has not reached its set or required temperature). The following are two preferred examples of control methodologies used during this period.
Prima realizzazione preferita con modalità di "riscaldamento" First preferred embodiment with "heating" mode
Durante l'uso, l'utilizzatore del sistema CPAP umidificato determina un valore 'impostato" (o richiesto) di pressione dei gas (Pimpostata) da fornire mediante una soffiante 15 al paziente 1. Questo valore impostato viene passato al controllore 18 mediante il combinatore 19. L'utilizzatore determina anche un valore 'impostato" (o richiesto) di temperatura (Timpostata) per la piastra del riscaldatore 7, che viene inserito nel controllore 9 mediante il combinatore 10. Il combinatore di inserimento dell'utilizzatore per impostare la temperatura può venire contrassegnato 'Umidità" per convenienza dell'utilizzatore . Il controllore 9 determina quindi la temperatura attuale della piastra del riscaldatore 7 (Tattuale) mediante il sensore 14 e la pressione attuale dei gas (Pattuale)/ per esempio dal sensore di velocità 20. Si noterà che possono trascorrere fino a 30 minuti prima che i gas raggiungano il loro livello di umidità impostato, in base alle condizioni ambientali, portate e qualsiasi ostruzione nelle vie aeree del paziente (per esempio infiammazione). Il valore di pressione attuale può venire determinato mediante un sensore di pressione o flusso all'interno della soffiante 15, della camera di umidificazione 5 oppure dei condotti che collegano il sistema oppure, in alternativa, come è già stato citato, la velocità del ventilatore 21 (rilevata mediante il sensore di velocità 20 oppure, in alternativa, il comando di velocità inviato al ventilatore mediante il controllore 18 può venire utilizzato come velocità attuale del ventilatore), può venire usata per rappresentare la pressione dei gas. During use, the user of the humidified CPAP system determines a 'set' (or required) gas pressure value (P set) to be supplied by a blower 15 to patient 1. This set value is passed to the controller 18 via the dialer. 19. The user also determines a 'set' (or required) temperature value (Tset) for the heater plate 7, which is entered into the controller 9 via the dial 10. The user input dialer to set the temperature may be marked 'Moisture' for the convenience of the user. Controller 9 then determines the actual temperature of the heater plate 7 (Current) by the sensor 14 and the current gas pressure (Actual) / for example by the speed sensor 20. You will notice that it can take up to 30 minutes for the gases to reach their set humidity level, depending on environmental conditions, flow rates and any or obstruction in the patient's airways (e.g. inflammation). The current pressure value can be determined by means of a pressure or flow sensor inside the blower 15, the humidification chamber 5 or the ducts connecting the system or, alternatively, as already mentioned, the speed of the fan 21 (detected by the speed sensor 20 or, alternatively, the speed command sent to the fan by the controller 18 can be used as the current fan speed), can be used to represent the gas pressure.
Il controllore 9 utilizza quindi i valori impostati e attuale di temperatura (che rappresentano l'umidità) e di pressione (o velocità del ventilatore) per controllare l'umidificazione e la pressione del flusso di gas al paziente 1. Tuttavia, la pressione e la temperatura (umidità) dei gas forniti al paziente potranno eventualmente raggiungere i loro valori impostati dall'utilizzatore, per assicurare che al paziente vengano sempre forniti gas umidificati che sono stati saturati con la massima quantità possibile di vapore acqueo (entro i limiti attualmente esistenti dell'umidificatore, il controllore 9 controlla la velocità del ventilatore 21 in fase con l'umidità dei gas (oppure in fase con la temperatura della piastra del riscaldatore 7). Controller 9 then uses the set and current values of temperature (representing humidity) and pressure (or fan speed) to control the humidification and pressure of the gas flow to patient 1. However, the pressure and temperature (humidity) of the gases supplied to the patient may eventually reach their values set by the user, to ensure that the patient is always supplied with humidified gases that have been saturated with the maximum possible amount of water vapor (within the currently existing limits of humidifier, the controller 9 controls the speed of the fan 21 in phase with the humidity of the gases (or in phase with the temperature of the heater plate 7).
Come esempio (con riferimento alle Figure 3 e 4), la tabella seguente indica i valori di temperatura (iniziale) rilevata e impostata (o richiesta) e di pressione (relativa) (equivalente alla velocità del ventilatore) rilevati all'avvio del sistema. As an example (with reference to Figures 3 and 4), the following table indicates the temperature (initial) detected and set (or required) and pressure (relative) (equivalent to the fan speed) values detected at system start-up.
Il controllore 9 determina quindi il cambiamento di pressione richiesto (ΔΡ) ed il cambiamento di temperatura richiesto (ΔΤ) per ottenere rispettivamente la pressione e la temperatura impostata richiesta del sistema. Nel caso attuale: The controller 9 then determines the required pressure change (ΔΡ) and the required temperature change (ΔΤ) to obtain the required system pressure and set temperature respectively. In the present case:
II controllore 9 determina quindi la velocità media necessaria di aumento della pressione rispetto alla temperatura dividendo ΔΡ per ΔΤ. Nel caso attuale, questo calcolo è uguale a 10 cmH2O/30°C oppure 1/3 cmH20 per °C. Controller 9 then determines the necessary average rate of pressure increase with respect to temperature by dividing ΔΡ by ΔΤ. In the present case, this calculation is equal to 10 cmH2O / 30 ° C or 1/3 cmH20 per ° C.
Per conseguenza, ogni 1°C di aumento della temperatura della piastra del riscaldatore 7, il controllore 9 istruirà il controllore 18 di aumentare la velocità del ventilatore 21 per ottenere, in questo esempio, un aumento di 1/3 cmH20 nella pressione, in questo modo, la temperatura e la pressione dei gas forniti al paziente raggiungeranno contemporaneamente i valori impostati (cioè al tempo ta nelle Figure 3 e 4). Preferibilmente, la piastra del riscaldatore verrà alimentata dopo l'attivazione del sistema CPAP umidificato e la sua temperatura aumenterà gradualmente fino alla propria temperatura impostata (come mostrato nella Figura 4), quando il controllore 9 interromperà l'alimentazione alla piastra del riscaldatore e quindi rialimenterà la piastra del riscaldatore in continuo in modo opportuno, per mantenere la temperatura impostata. Si noterà che il controllore 9 può controllare in continuo la temperatura della piastra del riscaldatore fino a quando viene raggiunta la temperatura impostata e determinare in continuo la velocità media richiesta aggiornata dei valori di aumento oppure la velocità media richiesta determinata inizialmente di aumento può venire usata durante tutto il periodo di riscaldamento. In questo modo, il paziente riceverà sempre solo gas umidificati poiché all'avvio, quando nella camera di umidificazione 5 è presente poco vapore acqueo, verrà trasportato da un flusso di gas basso, mentre quando la piastra del riscaldatore raggiunge il proprio valore impostato richiesto (e quindi nella camera di umidificazione viene generato molto più vapore acqueo), la soffiante verrà controllata per generare una portata di gas con volume maggiore. Seconda realizzazione preferita con modalità di "riscaldamento" Consequently, every 1 ° C increase in the temperature of the heater plate 7, the controller 9 will instruct the controller 18 to increase the speed of the fan 21 to obtain, in this example, a 1/3 cmH20 increase in pressure, in this mode, the temperature and pressure of the gases supplied to the patient will simultaneously reach the set values (ie at the time ta in Figures 3 and 4). Preferably, the heater plate will be powered after the humidified CPAP system is activated and its temperature will gradually increase to its set temperature (as shown in Figure 4), when the controller 9 will cut power to the heater plate and then re-energize. the heater plate continuously in an appropriate manner, to maintain the set temperature. It will be appreciated that the controller 9 can continuously monitor the temperature of the heater plate until the set temperature is reached and continuously determine the updated required average rate of the boost values or the initially determined required average rate of boost can be used during throughout the heating period. In this way, the patient will always receive only humidified gases because at start-up, when there is little water vapor in the humidification chamber 5, it will be carried away by a low gas flow, while when the heater plate reaches its required set value ( and therefore much more water vapor is generated in the humidification chamber), the blower will be controlled to generate a larger volume gas flow. Second preferred embodiment with "heating" mode
Si noterà che tutti i numeri interi mostrati e descritti con riferimento alle Figure 1 e 2, sono attinenti a questa seconda realizzazione. It will be noted that all integers shown and described with reference to Figures 1 and 2 are relevant to this second embodiment.
Come nella realizzazione preferita precedente, il sistema CPAP umidificato secondo questa realizzazione preferita, ha una funzione di "riscaldamento" che determina il modo in cui la velocità del motore (e quindi la portata o pressione fornita) del ventilatore 21 aumenta con il tempo dopo che il dispositivo è stato attivato. È quindi desiderabile aumentare la pressione e quindi la portata risultante quando aumenta l'umidità e quindi raggiunge la pressione impostata desiderata quando l'emissione di umidità del dispositivo raggiunge il suo equilibrio oppure il livello richiesto. As in the previous preferred embodiment, the humidified CPAP system according to this preferred embodiment has a "heating" function which determines the way in which the motor speed (and hence the flow rate or pressure supplied) of the fan 21 increases with time after that the device has been activated. It is therefore desirable to increase the pressure and hence the resulting flow rate as the humidity increases and thus reaches the desired set pressure when the device's moisture output reaches its equilibrium or the required level.
Il controllore 9 utilizza un controllo a ciclo chiuso della temperatura della piastra del riscaldatore 7 per raggiungere il livello di umidità desiderato il più in fretta possibile. Prove hanno indicato che la temperatura della piastra del riscaldatore da sola (come usata nella realizzazione precedente) non è necessariamente un indicatore molto valido dell'umidità fornita ad un paziente e che una indicazione molto migliore dell'umidità è la temperatura dell'acqua nella camera di umidificazione 5. Si noterà anche che l'aumento della temperatura dell'acqua è molto più lento rispetto a quello della piastra del riscaldatore 7 poiché l'acqua trasferisce energìa in modo abbastanza scarso. Quindi, controllando la velocità del ventilatore solo in base alla temperatura della piastra del riscaldatore, si possono ottenere portate eccessive troppo rapidamente nel ciclo di riscaldamento. Sebbene la temperatura dell'acqua non venga misurata direttamente (potrebbe non essere pratico, sebbene non impossibile, includere un sensore di temperatura all'interno della camera di umidificazione 5), è possibile valutare in modo ragionevolmente preciso quanto la temperatura dell'acqua nella camera di umidificazione è aumentata, come verrà descritto in seguito. The controller 9 uses a closed loop temperature control of the heater plate 7 to reach the desired humidity level as quickly as possible. Tests have indicated that the heater plate temperature alone (as used in the previous embodiment) is not necessarily a very good indicator of the humidity provided to a patient and that a much better indication of the humidity is the temperature of the water in the chamber. 5. It will also be noted that the rise of the water temperature is much slower than that of the heater plate 7 as the water transfers energy quite poorly. Therefore, by controlling the fan speed only based on the temperature of the heater plate, excessive flow rates can be obtained too quickly in the heating cycle. Although the water temperature is not measured directly (it may not be practical, though not impossible, to include a temperature sensor inside the humidification chamber 5), it is possible to reasonably estimate how much the water temperature in the chamber is of humidification is increased, as will be described later.
La capacità termica specifica dell'acqua descrive la quantità di calore (o energia) che è necessaria per aumentare una massa unitaria di acqua di un grado. Dopo attivazione della macchina CPAP umidificata secondo questa realizzazione preferita della presente invenzione, il controllore 9 misura la temperatura attuale della piastra del riscaldatore 7 (ammettendola uguale alla temperatura dell'acqua a regime) e riceve anche un input della temperatura impostata (o richiesta) della piastra del riscaldatore proveniente da un utilizzatore (attraverso una interfaccia utente comprendente, per esempio, pulsanti, commutatori o combinatori). Il controllore 9 determina quindi il cambiamento richiesto di temperatura per raggiungere il valore di umidità impostato (o richiesto). Preferibilmente, il controllore 9 utilizza il 90% del cambiamento di temperatura richiesto poiché la temperatura dell'acqua nella camera di umidificazione 5, a regime raggiunge sempre e solo il 90% del valore della temperatura della piastra del riscaldatore 7. Usando il cambiamento richiesto del valore di temperatura (oppure una percentuale di questo) e conoscendo la massa di acqua nella camera (ammettendo che la camera di umidificazione 5 sia stata riempita con 400 mi di acqua equivalente ad una massa di 400 g), si può calcolare la quantità di energia richiesta per portare l'acqua alla temperatura impostata. The specific heat capacity of water describes the amount of heat (or energy) that is needed to increase a unit mass of water by one degree. After activation of the humidified CPAP machine according to this preferred embodiment of the present invention, the controller 9 measures the current temperature of the heater plate 7 (assuming it equal to the steady water temperature) and also receives an input of the set (or required) temperature of the heater plate from a user (via a user interface including, for example, buttons, switches or combiners). Controller 9 then determines the required temperature change to reach the set (or required) humidity value. Preferably, the controller 9 uses 90% of the required temperature change since the temperature of the water in the humidification chamber 5, in steady state, always reaches only 90% of the temperature value of the heater plate 7. Using the required change of the temperature value (or a percentage of this) and knowing the mass of water in the chamber (assuming that the humidification chamber 5 has been filled with 400 ml of water equivalent to a mass of 400 g), the amount of energy can be calculated required to bring the water to the set temperature.
Siccome il controllore 9 controlla anche l'alimentazione della piastra del riscaldatore 7, per esempio controllando il ciclo di funzionamento (tempoacceso/(tempoacceso tempospento)) dell elemento, è nota la quantità di energia trasferita all'acqua mediante la piastra del riscaldatore 7. Per esempio, per un .elemento a piastra del riscaldatore di 85 Watt ad un ciclo di funzionamento del 60%, vengono trasferiti 51 Joule di energia all'acqua ogni secondo. L'energia viene prelevata dall'acqua mediante due mezzi dominanti, conduzione e convezione. Since the controller 9 also controls the power supply of the heater plate 7, for example by controlling the operating cycle (time on / (time on time off)) of the element, the amount of energy transferred to the water by the heater plate 7 is known. For example, for an 85 Watt heater plate element at a 60% duty cycle, 51 Joules of energy is transferred to the water every second. Energy is drawn from the water by two dominant means, conduction and convection.
Le perdite per conduzione vengono trasferite attraverso le pareti della camera e del condotto. Durante il riscaldamento allo stato costante, la quantità di energia persa mediante perdite per conduzione è direttamente proporzionale al gradiente di temperatura fra l'acqua e l'ambiente (temperatura dell'aria). Conoscendo la temperatura dell'acqua e la temperatura dell'aria ambiente (attraverso, per esempio, un sensore 22 della temperatura dell'aria ambiente oppure, più preferibilmente, valutando una temperatura fissa di, per esempio, 20°C), si possono valutare le perdite di energia per conduzione (Econd) durante il riscaldamento. In questa realizzazione, la temperatura dell'acqua non viene misurata direttamente, tuttavia prove hanno indicato che durante il riscaldamento la differenza fra la temperatura media dell'acqua e l'ambiente è di circa il 68% della differenza fra la temperatura della piastra del riscaldatore e l'ambiente, cioè Conduction losses are transferred through the walls of the chamber and duct. During constant-state heating, the amount of energy lost through conduction losses is directly proportional to the temperature gradient between the water and the environment (air temperature). Knowing the water temperature and the ambient air temperature (through, for example, a sensor 22 of the ambient air temperature or, more preferably, evaluating a fixed temperature of, for example, 20 ° C), it is possible to evaluate energy losses by conduction (Econd) during heating. In this embodiment, the water temperature is not measured directly, however tests have indicated that during heating the difference between the average water temperature and the environment is approximately 68% of the difference between the heater plate temperature. and the environment, that is
( Tacqua <— >Tambiente ) ~ 0 , 68 X ( Triscaldatore <— >T ambiente ) · Questa approssimazione della temperatura dell'acqua è stata trovata campionando la temperatura della piastra del riscaldatore e dell'acqua durante il periodo di riscaldamento, dividendo la temperatura dell'acqua per la temperatura della piastra del ri-scaldatore e quindi calcolando la media dei valori risultanti durante il periodo di tempo del riscaldamento (dall'avvio fino a quando i gas vengono distribuiti alla loro umidità richiesta). (Twater <-> Tambient) ~ 0.68 X (Trheater <-> Tambient) This approximation of the water temperature was found by sampling the temperature of the heater plate and the water during the heating period, dividing the water temperature by the temperature of the plate of the heater and then calculating the average of the resulting values during the time period of the heating (from start up until the gases are distributed to their required humidity).
Le perdite per convezione sono dovute al passaggio di aria attraverso l'acqua nella camera di umidificazione 5. Per il flusso media di un utilizzatore di CPAP, la portata (Q) in litri per minuto è direttamente proporzionale alla velocità (υ) del motore del ventilatore 21 in giri al minuto (giri/minuto) per una data limitazione (ammettendo, per esempio un condotto standard lungo 6 piedi) e tale che le perdite per convezione siano approssimativamente direttamente proporzionali alla porta-ta. Dalla sperimentazione sono state determinate costanti di proporzionalità appropriate e queste sono state incorporate nell'<' >equazione seguente. Quindi, si possono stimare le perdite di energia per convezione (Econv) . Per conseguenza, in qualsiasi momento si può calcolare la quantità netta di energia trasferita (Etrasf) all'acqua nella camera di umidificazione 5. Losses by convection are due to the passage of air through the water in the humidification chamber 5. For the average flow of a CPAP user, the flow rate (Q) in liters per minute is directly proportional to the speed (υ) of the engine of the fan 21 in revolutions per minute (revolutions / minute) for a given limitation (assuming, for example, a standard 6 foot long duct) and such that convection losses are approximately directly proportional to the flow rate. From the experimentation, appropriate proportionality constants were determined and these were incorporated into the following equation. Hence, energy losses by convection (Econv) can be estimated. Consequently, the net amount of energy transferred (Etrasf) to the water in the humidification chamber 5 can be calculated at any time.
Durante l'uso (e con riferimento alla Figura 5), l'algoritmo di riscaldamento secondo la seconda realizzazione preferita della presente invenzione è il seguente: In use (and with reference to Figure 5), the heating algorithm according to the second preferred embodiment of the present invention is as follows:
A Ignorando le perdite A Ignoring the losses
1. Dopo accensione del dispositivo CPAP umidificato, il controllore 9 legge la velocità del ventilatore e la temperatura (che rappresentano la pressione e l'umidità dei gas) richieste o imposta-te rispettivamente dagli input 19 e 10 dell'utilizzatore e anche la temperatura attuale (Tinizio) della piastra del riscaldatore 7, ricordando che la temperatura dell'acqua è approssimativamente il 90% di quella della piastra del riscaldatore 7. Il ventilatore 21 viene alimentato ad una velocità iniziale bassa, per esempio 3000 giri/minuto, per creare una pressione iniziale e la portata, risultante di, per esempio, 16 litri al minuto (si ammetta che la portata (Q), in litri al minuto, sia direttamente proporzionale alla velocità del motore del ventilatore (υ) in giri/minuto in un sistema CPAP, tale che Q = υ/186,2). La quantità di energia richiesta (Eri-chiesta) per aumentare la temperatura della massa (m) di acqua all''interno della camera di umidificazione 5 di una quantità (ΔΤ = Trichiesta - Tinizio) x 0, 9) fino alla temperatura impostata viene quindi calcolata come segue (in cui ks è la capacità termica specifica dell' acqua) : 1. After switching on the humidified CPAP device, the controller 9 reads the fan speed and the temperature (which represent the pressure and humidity of the gases) required or set by the user inputs 19 and 10 respectively and also the temperature current (T start) of the heater plate 7, remembering that the water temperature is approximately 90% of that of the heater plate 7. The fan 21 is powered at a low starting speed, for example 3000 rpm, to create an initial pressure and the resulting flow rate of, for example, 16 liters per minute (assume that the flow rate (Q), in liters per minute, is directly proportional to the speed of the fan motor (υ) in rpm in a CPAP system, such that Q = υ / 186,2). The amount of energy required (Eri-requested) to increase the temperature of the mass (m) of water inside the humidification chamber 5 by an amount (ΔΤ = Triquest - Start) x 0, 9) up to the set temperature is then calculated as follows (where ks is the specific heat capacity of the water):
Il controllore 9 alimenta quindi la piastra del riscaldatore 7 in modo che (per esempio un sistema di controllo a ciclo chiuso regolando il ciclo di funzionamento della tensione applicata all'elemento' del riscaldatore) una temperatura della piastra del riscaldatore richiesta predeterminata (per esempio approssimativamente 60°C), venga ottenuta appena possibile con un eccesso di correzione miniino o assente . The controller 9 then supplies the heater plate 7 so that (e.g. a closed loop control system by adjusting the duty cycle of the voltage applied to the heater element) a predetermined required heater plate temperature (e.g. approximately 60 ° C), is obtained as soon as possible with little or no excess of correction.
2. Ad intervalli di tempo predeterminati (tf) , per esempio ogni 30 secondi, viene calcolata la quantità netta di energia (Etrasferita) che è stata trasferita all'acqua in quell'intervallo dall'ele-mento del riscaldatore 7 (avente una potenza nominale di Pr watt e con un ciclo di funzionamento di D (%)). 2. At predetermined time intervals (tf), for example every 30 seconds, the net amount of energy (Transferred) that has been transferred to the water in that interval by the element of the heater 7 (having a power nominal of Pr watts and with a duty cycle of D (%)).
Questo valore viene quindi sottratto dall'energia totale richiesta per riscaldare l'acqua fino alla temperatura impostata, ottenendo l'energia necessaria (da questo punto di tempo) per raggiungere la temperatura impostata. Quindi, inizialmente: This value is then subtracted from the total energy required to heat the water up to the set temperature, obtaining the energy needed (from this time point) to reach the set temperature. So initially:
3. Usando l'energia netta trasferita all'acqua durante gli ultimi 30 secondi o, piuttosto, la quantità media di trasferimento di energia netta (Ptrasferimento), e un nuovo valore calcolato per 1'energia necessaria per raggiungere la temperatura impostata, un tempo stimato (ts) per raggiungere la temperatura impostata può venire calcolato come segue : 3. Using the net energy transferred to the water during the last 30 seconds or, rather, the average amount of net energy transfer (Ptransfer), and a new calculated value for the energy needed to reach the set temperature, a time estimated (ts) to reach the set temperature can be calculated as follows:
B Considerando le perdite B Considering the losses
Tuttavia, come citato in precedenza, si deve anche tenere in considerazione la quantità di energia persa per l'acqua all'interno della camera di umidificazione mediante per perdite per conduzione e convezione. Le perdite per conduzione e convezione possono venire calcolate come segue: However, as mentioned above, the amount of energy lost to the water inside the humidification chamber by conduction and convection losses must also be taken into account. Losses for conduction and convection can be calculated as follows:
e anche and also
4. Usando questo tempo calcolato e la differenza fra la velocità impostata e la velocità attuale, può venire calcolata una media di aumento della velocità (γ): 4. Using this calculated time and the difference between the set speed and the actual speed, an average speed increase (γ) can be calculated:
La velocità attuale del motore verrà quindi regolata di conseguenza per produrre l'accelerazione calcolata. The current motor speed will then be adjusted accordingly to produce the calculated acceleration.
5. Le fasi 2 a 4 vengono ripetute ogni 30 secondi (in cui il valore di Etotaie richiesta viene ridotto della quantità netta di energia trasferita, Etrasferita, all'acqua nei 30 secondi precedenti) facendo in modo che il tempo per raggiungere la temperatura impostata e l'aumento medio richiesto del-la velocità del motore vengano calcolati in continuo come rapporto fra i cambiamenti del trasferi-mento netto di energia e della camera di umidifica-zione. Questa fase viene ripetuta fino a quando il tempo per raggiungere la temperatura impostata (ts) è zero e viene raggiunta la velocità impostata, quindi anche la temperatura dell'acqua nella camera di umidificazione 5 dovrebbe raggiungere la propria temperatura richiesta o impostata. 5. Steps 2 to 4 are repeated every 30 seconds (in which the required Etotaie value is reduced by the net amount of energy transferred, and transferred, to the water in the previous 30 seconds) making sure that the time to reach the set temperature and the required average increase in engine speed are continuously calculated as the ratio of changes in net energy transfer and humidification chamber. This step is repeated until the time to reach the set temperature (ts) is zero and the set speed is reached, then the water temperature in humidification chamber 5 should also reach its required or set temperature.
Si noterà che l'algoritmo suddescritto assume che la camera di umidificazione contenga 400 mi di acqua. Se la camera contiene meno di 400 mi, il tempo di riscaldamento sarà più lungo poiché la quantità minore di acqua richiederà meno tempo per raggiungere la temperatura impostata, facendo in modo che il ciclo operativo dell'elemento si stabilizzerà prima ad un livello inferiore, portando ad una minore velocità di trasferimento netto di energia (Enetto Etrasferita — ECOnd _ Econv) all acqua. In condizioni sperimentali, i tempi di riscaldamento per la macchina CPAP umidificata variano fra circa 15 e 25 minuti in base alle condizioni operative. It will be noted that the above-described algorithm assumes that the humidification chamber contains 400 ml of water. If the chamber contains less than 400ml, the heating time will be longer as the smaller amount of water will take less time to reach the set temperature, causing the element's duty cycle to stabilize at a lower level first, leading to at a lower net energy transfer rate (Enetto Etrasferita - ECOnd _ Econv) to water. Under experimental conditions, the warm-up times for the humidified CPAP machine vary between approximately 15 and 25 minutes depending on the operating conditions.
Si noterà anche che nella realizzazione preferita suddetta, la velocità del ventilatore viene essenzialmente controllata in base alla temperatura dell'acqua determinata indirettamente. Tuttavia, come spiegato in precedenza,. è desiderabile controllare la pressione dei gas forniti al paziente in base all'umidità di tali gas. La pressione (P) e la portata (Q) nel sistema suddescritto (lunghezza del raccordo di approssimativamente 6 piedi, ecc.) può venire approssimata mediante l'equazione seguente: It will also be noted that in the above preferred embodiment, the fan speed is essentially controlled on the basis of the indirectly determined water temperature. However, as explained above ,. it is desirable to control the pressure of the gases supplied to the patient based on the humidity of those gases. The pressure (P) and flow rate (Q) in the above system (fitting length of approximately 6 feet, etc.) can be approximated by the following equation:
Per conseguenza, la pressione aumenta con il quadrato della velocità del ventilatore. Tuttavia, con l'equazione precedente è possibile utilizzare la velocità del ventilatore come indicazione della pressione per calcolare da questa la pressione dei gas. Analogamente, è possibile produrre una equazione relativa della relazione fra temperatura e umidità, per esempio determinando la massa di acqua evaporata per secondo e dividendo questo valore per il flusso attuale. Quindi, sebbene questa realizzazione preferita della presente invenzione sia stata descritta con riferimento alla velocità del ventilatore ed alla temperatura, il sistema assicura ancora che la pressione dei gas venga controllata, per fornire al paziente solo gas umidificati adeguatamente. Le relazioni note fra la velocità del ventilatore e la pressione e la temperatura e l'umidità, possono anche venire usate nella fase 1 suddescritta in modo che l'utilizzatore possa inserire i valori dì pressione e umidità richiesti direttamente nel dispositivo. Il controllore 9 può quindi calcolare i valori della velocità del ventilatore e di temperatura richiesti ed eseguire le fasi rimanenti di conseguenza. Consequently, the pressure increases with the square of the fan speed. However, with the above equation it is possible to use the fan speed as an indication of the pressure to calculate the gas pressure from it. Similarly, it is possible to produce a relative equation of the relationship between temperature and humidity, for example by determining the mass of water evaporated per second and dividing this value by the actual flow. Thus, although this preferred embodiment of the present invention has been described with reference to ventilator speed and temperature, the system still ensures that gas pressure is controlled, to provide the patient with only adequately humidified gases. The known relationships between fan speed and pressure and temperature and humidity can also be used in step 1 described above so that the user can enter the required pressure and humidity values directly into the device. The controller 9 can then calculate the required fan speed and temperature values and execute the remaining steps accordingly.
I grafici mostrati nella Figura 5 mostrano che la temperatura della piastra del riscaldatore raggiunge la propria temperatura impostata rapidamente e che, per effetto del sistema di controllo suddescritto con riferimento alla seconda realizzazione preferita, la velocità del ventilatore (giri/minuto nella Figura 5) aumenta più gradualmente in linea con l'aumento della temperatura dell'acqua. The graphs shown in Figure 5 show that the heater plate temperature reaches its set temperature quickly and that, due to the control system described above with reference to the second preferred embodiment, the fan speed (rpm in Figure 5) increases more gradually in line with the increase in water temperature.
Altre considerazioni Other considerations
In casi in cui la temperatura della piastra del riscaldatore sia vicina alla temperatura impostata all'avvio del sistema (per esempio quando il paziente sta usando il dispositivo, ma si è dovuto temporaneamente allontanare ed ha spento il dispositivo oppure lo ha posto in una modalità di attesa), il controllore può procedere mantenendo la temperatura e la pressione a valori successivi durante l'aumento. In questo caso, il controllore può dapprima determinare se la temperatura attuale della piastra del riscaldatore è prossima o maggiore di circa il 75% del suo valore richiesto impostato oppure, in alternativa, entro, per esempio, 5°C dal suo valore impostato. Se si verifica questo caso, la velocità del ventilatore 21 viene controllata per aumentare linearmente da un certo valore iniziale basso fino al valore impostato richiesto in un periodo di tempo predeterminato (per esempio 15 minuti). In alternativa, il controllore può determinare se la temperatura attuale della piastra del riscaldatore è entro un campo, per esempio un campo di circa 10°C, dal valore di temperatura impostata richiesta e quindi controllare la velocità del ventilatore 21 affinché raggiunga il valore impostato della velocità del ventilatore in un periodo di tempo predeterminato. In cases where the heater plate temperature is close to the set temperature at system startup (for example, when the patient is using the device, but has temporarily moved away and turned off the device or placed it in an emergency mode). wait), the controller can proceed by keeping the temperature and pressure at successive values during the increase. In this case, the controller can first determine whether the actual heater plate temperature is close to or greater than about 75% of its set target value or, alternatively, within, for example, 5 ° C of its set value. If this occurs, the speed of the fan 21 is controlled to increase linearly from a certain low initial value to the required set value over a predetermined period of time (e.g. 15 minutes). Alternatively, the controller can determine if the actual heater plate temperature is within a range, for example a range of about 10 ° C, of the required set temperature value and then control the fan speed 21 to reach the set value of the heater plate. fan speed over a predetermined period of time.
Le fasi alternative summenzionate sono necessarie per il fatto che quando la piastra del riscaldatore è già calda, questa raggiungerà subito la propria temperatura impostata (prima che il paziente si sia riaddormentato) e quindi la massima velocità del ventilatore deve venire ritardata per un periodo impostato per permettere ai gas di venire umidificati entro la capacità dell'umidificatore, per umidificare i gas e/oppure permettere all'utilizzatore di riprendere sonno prima di ottenere la massima portata. Il periodo di tempo predeterminato può venire impostato dal costruttore prima della vendita del dispositivo oppure, in aiter-nativa, questo valore può essere controllabile dall'utilizzatore, per esempio aggiungendo un ulteriore combinatore ed un ingresso al controllore 9. The alternative steps mentioned above are necessary due to the fact that when the heater plate is already hot, it will immediately reach its set temperature (before the patient goes back to sleep) and therefore the maximum fan speed must be delayed for a period set to allow the gases to be humidified within the capacity of the humidifier, to humidify the gases and / or allow the user to go back to sleep before obtaining the maximum flow rate. The predetermined period of time can be set by the manufacturer before the device is sold or, alternatively, this value can be controlled by the user, for example by adding a further combiner and an input to the controller 9.
Il controllore preferibilmente controlla anche il valore del trasferimento di energia netto calcolato (Enetto) e se trova che è zero o negativo (per esempio per un periodo di 30 secondi), decide quindi che il riscaldamento deve essere completo (per il fatto che è necessaria meno energia dall'avvio, di quanto calcolato per il fatto che vi è meno acqua di quanto previsto nella camera). In questa situazione, la velocità del ventilatore viene aumentata automaticamente fino alla velocità del ventilatore impostata. Un'altra caratteristica può essere il controllo del periodo di riscaldamento, per cui se il riscaldamento è ancora in corso dopo circa 25 minuti, la velocità del ventilatore può quindi venire aumentata fino alla velocità del ventilatore impostata siccome il periodo di riscaldamento dovrebbe essere terminato. The controller preferably also checks the calculated net energy transfer value (Enetto) and if it finds that it is zero or negative (for example for a period of 30 seconds), it then decides that the warm-up must be complete (due to the fact that it is necessary less energy from start-up than calculated due to the fact that there is less water than expected in the chamber). In this situation, the fan speed is automatically increased up to the set fan speed. Another feature can be the heating period control, whereby if the heating is still running after about 25 minutes, the fan speed can then be increased up to the set fan speed as the heating period should be finished.
Una ulteriore aggiunta può.essere un pulsante con un ingresso al controllore 9. Il pulsante può venire premuto dall utilizzatore per iniziare il periodo fisso precedente di aumento lineare della velocità del ventilatore. Quando il riscaldamento è completo (la temperatura e la pressione hanno raggiunto i loro valori richiesti), l'utilizzatore può trovare che non è in grado di addormentarsi e quindi richiede che la velocità del ventilatore venga temporaneamente ridotta. In questo caso, l'utilizzatore può semplicemente premere nuovamente il pulsante summenzionato e in questo caso si verifica un altro aumento lineare della velocità del ventilatore (anche se la temperatura dell'acqua può già trovarsi alla sua temperatura impostata richiesta) iniziando ad una velocità predeterminata bassa e aumentandola linearmente fino alla velocità impostata richiesta. A further addition can be a pushbutton with an input to controller 9. The pushbutton can be pressed by the user to initiate the previous fixed period of linear increase in fan speed. When the warm-up is complete (the temperature and pressure have reached their required values), the user may find that he is unable to fall asleep and therefore requests that the fan speed be temporarily reduced. In this case, the user can simply press the aforementioned button again and in this case another linear increase in fan speed occurs (although the water temperature may already be at its required set temperature) starting at a predetermined speed. low and linearly increasing it to the required set speed.
Per conseguenza, la presente invenzione fornisce un sistema di ausilio alla respirazione umidificato in cui al paziente vengono forniti gas umidificati in modo utile durante il periodo in cui l'umidificatore si sta riscaldando e anche quando l'umidificatore è in funzione (e alla sua temperatura impostata). Inoltre, l'umidità dei gas forniti al paziente viene mantenuta durante entrambi questi periodi entro i limiti della capacità degli umidificatori per umidificare tali gas a vantaggio del paziente. Questo è estremamente utile per il paziente siccome anche un flusso di gas al paziente non umidificati oppure umidificati in modo insufficiente, per un breve periodo di tempo (per esempio 10 minuti) può provocare un rigonfiamento dannoso dei passaggi nasali e anche un disagio maggiore se distribuiti oralmente. Accordingly, the present invention provides a humidified breathing aid system in which the patient is provided with humidified gases in a useful manner during the time the humidifier is warming up and also when the humidifier is in operation (and at its temperature). set). In addition, the humidity of the gases supplied to the patient is maintained during both of these periods within the limits of the humidifiers' ability to humidify these gases for the benefit of the patient. This is extremely useful for the patient as even an insufficiently humidified or unhumidified flow of gas to the patient for a short period of time (e.g. 10 minutes) can cause harmful swelling of the nasal passages and even greater discomfort if distributed. orally.
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