RU2587955C2

RU2587955C2 - System and method for supply of moistened gas mixture to ventilated patient

Info

Publication number: RU2587955C2
Application number: RU2013132957/14A
Authority: RU
Inventors: Мабини АРКИЛЛА; Смита ГАРДЕ; Самир АХМАД
Original assignee: Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2016-06-27

Abstract

FIELD: medical equipment.

SUBSTANCE: group of inventions relates to medical equipment. Humidifier system comprises a humidifier unit, including chamber to receive water from a water source, a valve configured to control fluid between water source and chamber, a heat source arranged inside chamber, a flow sensor, a temperature sensor and a controller, operably connected with valve, heat source, flow sensor and temperature sensor. Controller comprises a processor configured to receive, from flow sensor, flow data relating to water being provided to chamber from water source, receive, from temperature sensor, temperature data relating to temperature of humidified gas within patient circuit, and control valve actuation for controlling flow of water into chamber by water source based on flow data and temperature data. Disclosed is an alternative version of system, characterised by implementing a humidifying agent.

EFFECT: technical result consists in improvement of user comfort due to optimisation of humidity and temperature.

10 cl, 8 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.

Настоящее изобретение относится к системам и способам осуществления усовершенствованного увлажнения газовой смеси для пациента, использующего дыхательный аппарат.The present invention relates to systems and methods for implementing improved humidification of a gas mixture for a patient using a breathing apparatus.

2. Уровень техники2. The level of technology

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.Conventional heated humidifiers are usually placed away from the patient undergoing treatment (for example, on a stand for the breathing apparatus), which may present several problems (for example, condensation in the piping of the humidifiers). The solution of these problems may be associated with additional problems associated with optimizing humidity and temperature for maximum efficiency and maximum comfort for the patient. For example, conventional humidifiers may control the output of the heating plate, but may not have mechanisms that take into account other aspects of the heater or its application. In addition, warning systems related to conventional humidifiers have unsatisfactory characteristics to warn users of potential inefficiencies, problems with patient comfort or other problems.

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.Other problems presented by humidifier systems may also be mentioned, regardless of their location. For example, heated humidifiers used with breathing apparatus continuously heat and moisturize the dry gas mixture from the breathing apparatus, which is then supplied to the patient. Therefore, the moisture supply either from the soft water bag or from the water chamber will eventually cease due to their emptying. Other situations may arise in which insufficient moisture is supplied to the humidifier. In addition, heat sources in heated humidifiers may overheat and / or otherwise malfunction. The scenarios mentioned may result in the patient being inappropriately heated and humidified.

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.In addition, the heating and humidification of the gas mixture from the breathing apparatus produced by conventional humidifiers is usually controlled by controlling the temperature level of the respective heater. Therefore, the relative humidity (RH) of the gas mixture supplied to the patient depends on the temperature of the environment surrounding the gas mixture entering the humidifier and the heating that occurs in the heating wire circuit. This relationship often leads to the production of moisture that is less than optimal or less than 100% RH. A lower level of humidity can lead to an increase in the degree of delay in secretion in patients. Accordingly, caregivers should increase the temperature setting of the heater to allow more intense evaporation of water to increase humidity levels. Such an increase in temperature can create other problems (for example, condensation in the patient’s tubes) and therefore may be an undesirable solution in case of insufficient humidity.

Кроме упомянутых существуют и другие проблемы.In addition to those mentioned, there are other problems.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

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.In some embodiments, a humidifier system for humidifying a gas mixture that is supplied to a patient is provided. The humidifier system may comprise a water source, a humidifier unit, and a controller. The humidifier unit may be located on the patient circuit, which provides a gas mixture for the patient, and may be located proximal to the patient interface device. The humidifier unit may include a chamber that receives water from a water source, a heat source located inside the chamber, a flow sensor that measures the flow of water supplied to the chamber from the water source, and a temperature sensor that measures the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit. The controller comprises at least one processor, which is configured to receive from the flow sensor flow data related to the water supplied to the chamber from the water source. At least one processor is further configured to receive temperature data from a temperature sensor related to the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit. At least one processor is further configured to adjust the flow of water supplied to the chamber by a water source and / or thermal power of the heat source according to flow rate and / or temperature data.

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.In some embodiments, the implementation of the humidifier unit may also comprise an ambient temperature sensor that measures the temperature of the environment in which the humidifier system is located, a temperature sensor for the injected gas mixture that measures the temperature of the gas mixture to be humidified by the humidifier unit, and / or an output humidity sensor, which measures the humidity of a humidified gas mixture inside a patient’s circuit. In some embodiments, the controller may be a closed-loop proportional-integral-differential (PID) controller that receives or determines at least one setpoint relating to the desired temperature of the humidified gas mixture and / or the desired relative humidity of the humidified gas mixtures. A closed loop PID controller can receive process data from a temperature sensor, an ambient temperature sensor, a temperature sensor for the injected gas mixture and / or an output humidity sensor. A closed loop PID controller can further control the heat output of the heat source and / or the flow rate of the water supplied to the chamber from the water source using these process parameters to achieve at least one adopted set point.

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.In some embodiments, a method of moisturizing a gas mixture supplied to a patient along a patient circuit comprising a humidifier block disposed therein is provided. The humidifier unit may be located proximally relative to the patient interface device. The method may include the step of receiving flow data related to the water supplied from the water source to the humidifier unit, and the step of receiving temperature data related to the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit. The method may further comprise the step of adjusting the flow of water supplied to the humidifier unit by the water source and / or thermal power of the heat source according to the flow rate and / or temperature data.

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.In some embodiments, the method may be a closed loop closed loop control process that further comprises the step of receiving process data in the form of the ambient temperature in which the humidifier system is located, the temperature of the gas mixture to be humidified by the humidifier unit, and / or the humidified gas humidity mixtures in the patient circuit. The method may also include the step of receiving or determining at least one setpoint relating to at least one of the desired temperature of the humidified gas mixture or the desired relative humidity of the moistened gas mixture. The method may further comprise the step of adjusting the thermal power of the heat source or the flow rate of water supplied to the humidifier unit from the water source, using these process parameters, to achieve at least one adopted set point.

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.In some embodiments, a humidifier system may be provided to moisten the gas mixture to be supplied to the patient. The system may comprise a water source means for supplying an amount of water, a moisturizing means for moisturizing the gas mixture to be supplied to the patient, and a controller means. The moisturizer may be located in the patient circuit, which delivers the gas mixture to the patient, proximal to the patient interface device. The moisturizing means may include chamber means for receiving water from the water source means, heat source means located inside the chamber means to provide thermal power, flow sensor means for measuring the flow of water supplied to the chamber means from the water source means, and temperature sensor means for measuring the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit. The controller means may receive from the flow sensor means the flow data related to the water supplied to the chamber means from the water source means. The controller means may additionally receive temperature data from the temperature sensor means related to the temperature of the moistened gas mixture inside the patient circuit. The controller means may further control the water flow supplied to the chamber means by the water source means and / or the thermal power of the heat source means according to the flow rate and / or temperature data.

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.In some embodiments, the implementation of the humidifier may further comprise means of an ambient temperature sensor for measuring the ambient temperature in which the humidifier system is located, means of a temperature sensor of the injected gas mixture for measuring the temperature of the gas mixture to be humidified with a humidifier, and / or output humidity sensor means which measures the humidity of the humidified gas mixture inside the patient circuit. The controller means may be a closed-loop proportional-integral-differential (PID) controller that accepts or determines at least one setpoint relating to the desired temperature of the humidified gas mixture and / or the desired relative humidity of the moistened gas mixture. The closed loop PID controller means may also receive process parameter data from a temperature sensor means, an ambient temperature sensor means, a temperature sensor for a discharge gas mixture and / or an output humidity sensor means. The closed loop loop PID controller means can control the heat output of the heat source means and / or the flow rate of water supplied to the chamber means from the water source means using the process parameters to achieve at least one adopted set point.

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.The above and other objectives, features and characteristics of the present invention, as well as methods of operation and functions of the corresponding structural elements and a combination of parts and economical manufacturing will become clearer when considering the following description and the attached claims, with reference to the accompanying drawings, which, taken together, form part the present description, and in which the same numeric positions denote the corresponding parts in various figures. In one embodiment, the structural components depicted in the drawings are drawn to scale. However, it should be clearly understood that the drawings are for illustration and description only, and not for limitation. In addition, it should be understood that the structural features shown or described in any embodiment in this application can also be applied in other embodiments. However, it should be clearly understood that the drawings are for illustration and description only and are not intended as a description of limitations. In the context of the description and in the claims, the singular includes the plural, unless the context clearly requires otherwise.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг.1 - пример системы увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.Figure 1 is an example of a humidifier system in accordance with various embodiments of the present invention.

Фиг.2 - вид в разрезе примера блока увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.FIG. 2 is a sectional view of an example humidifier unit in accordance with various embodiments of the present invention.

Фиг.3 - пример способа контроля потока воды в системе увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.Figure 3 is an example of a method for controlling water flow in a humidifier system in accordance with various embodiments of the present invention.

Фиг.4 - пример способа контроля температуры увлажненной газовой смеси в системе увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.4 is an example of a method for controlling the temperature of a humidified gas mixture in a humidifier system in accordance with various embodiments of the present invention.

Фиг.5 - пример системы увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.5 is an example of a humidifier system in accordance with various embodiments of the present invention.

Фиг.6 - вид в разрезе примера блока увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.6 is a sectional view of an example humidifier unit in accordance with various embodiments of the present invention.

Фиг.7 - пример модуля управления по замкнутому контуру системы увлажнителя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.7 is an example of a closed loop control module of a humidifier system in accordance with various embodiments of the present invention.

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.FIG. 8 is an example of a method for using a closed loop control module to control humidification of a gas mixture to be supplied to a patient in accordance with various embodiments of the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EXAMPLE EMBODIMENTS

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.The embodiments described herein may provide an optimally heated and humidified gas mixture to a patient through a patient circuit. In some embodiments, said gas mixture may be supplied using a humidifier proximal to the patient interface of the ventilation system. In some embodiments, it is possible to take advantage of features related to solving problems of water leaks, blockages, or other problems with water / moisture flows to prevent the humidifier and / or discomfort of the patient from working optimally. In some embodiments, the implementation can also take advantage of signs related to solving problems associated with overheating or underheating of the heat source in the humidifier, to prevent sub-optimal operation of the humidifier and / or patient discomfort. In some embodiments, alarms or alerts related to problems related to water flow, heating, or other problems may be involved.

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.In some embodiments, a closed loop humidifier control system may be used with or without other features described herein. The closed loop control system may use temperature, humidity and / or other information from the sensors as input to provide preset or calculated settings for the temperature and / or humidity of the gas mixture to further provide an improved flow of the heated and humidified gas mixture to the patient.

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.1, a humidifier system 100 is shown, which is an example of a humidifier system that provides enhanced patient performance and comfort. The humidifier system 100 is depicted in a state of use with a breathing apparatus 101. The breathing apparatus 101 comprises a patient circuit 103 that is connected to a patient interface device 105 for supplying a gas mixture to a patient, or comprises this interface device. The patient interface may include a nasal and / or oral mask, a nasal cannula, an invasive tube and / or another interface to the patient’s breathing system. In some embodiments, a humidifier system may include a humidifier unit 107 that is located on or within the patient circuit 103, proximal to the patient interface. For example, in some embodiments, a humidifier unit 107 may be located on a patient circuit 103, 6 to 8 inches (15.2 to 20.3 cm) away from the patient interface device 105. Other distances may be used. Conventional humidifiers mounted on trolleys for breathing apparatus are typically located at a distance of 4 to 6 feet (1.22 to 1.83 m) from the patient.

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).The humidifier system 100 may include a water source 109 or other moisture source. In some embodiments, the implementation of the source of water 109 may contain a container (for example, a bag, bottle, etc.) with a fluid (for example, water or other fluid suitable for moistening the gas mixture to be supplied to the patient). In some embodiments, a water source 109 is connected to the humidifier unit 107 by a supply tube 111, which may be or comprise a flexible tube or other conduit capable of transporting fluid from the water source 109 to the humidifier unit 107. In some embodiments, the pneumohydraulic connection between the water source 109 and the supply pipe 111 may be such that water (or other fluid) enters the supply pipe dropwise (for example, through a dropper).

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.In some embodiments, a humidifier system 100 may include a flow sensor 113 that senses fluid movement from a water source 109 to a humidifier unit 107. In one example, the flow sensor 113 may be an optical sensor that is located on the supply tube 111. In some embodiments, the optical sensor may include a light emitting diode (LED) and a photodetector located on a transparent or otherwise light transmitting portion of the supply tube 111 so that the fluid flowing through the supply tube 111 flows between the LED and the photodetector, which allows the photodetector to determine the flow of fluid. In embodiments in which a fluid flows from the water source 109 dropwise, the optical sensor can detect the movement of said droplets through the supply pipe 111 and thereby determine the flow of fluid through the supply pipe 111. In some embodiments, the flow sensor 113 may be either contain flow sensors other than optical flow sensors.

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.In some embodiments, the humidifier system 100 may include a valve 115 that controls the flow of fluid between the water source 109 and the humidifier unit 107. For example, valve 115 may include a pinch valve located on supply pipe 111, which can be used to block the supply pipe 111 with a clamp and thereby obstruct the flow of fluid through the pipe or otherwise control the flow.

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.In some embodiments, a humidifier system 100 may include at least one temperature sensor. For example, FIG. 1 shows a plurality of temperature sensors 117 located on a humidifier unit 107. Temperature sensors 117 may be, for example, thermoelectric sensors or other types of temperature sensors.

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.In some embodiments, other sensors (including sensors described elsewhere in this application) may be provided at similar or other places in the humidifier system. For example, in the patient circuit 103, additional temperature or humidity sensors may be present. Other sensors such as, for example, flow sensors or pressure sensors can also be used.

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.1 shows a proximal humidifier system 100 in which humidification of a gas mixture to be supplied to a patient occurs in a humidifier unit 107. In some embodiments, a humidifier unit 107 may use a membrane humidifier. The membrane humidifier may contain a heat source that heats a small volume of water supplied by a water source (e.g., water source 109) to a water chamber separated from the main gas mixture flow path by a hydrophobic membrane (which will not allow water to flow through it in the liquid phase) . When water evaporates, water vapor passes through the membrane into the path of the gas mixture, with moistening the incoming dry gas mixture. In some embodiments, water may be supplied to the water chamber by gravity, pump, or other methods. In some embodiments, a drip feed or stream of water into the water chamber may depend on the rate of evaporation of water in the water chamber.

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.FIG. 2 is a sectional view of a humidifier unit 107 located on a patient circuit 103. The humidifier unit 107 may span the circumference of a portion of the patient circuit 103 and may include a heat source 201 that also spans the circumference of the patient circuit 103. In some embodiments, the heat source 201, instead of spanning the circumference of the patient circuit 103, may comprise at least one separate segment that provides heating. The heat source 201 may be, for example, a PTC (positive temperature coefficient) ceramic heating element, an etched insulated foil heater, an insulated wound wire heater, or other heating element suitable for use in medical practice. The heat source 201 may comprise connectors 207, which may be or comprise wires or other connectors providing a power and / or functional connection to the controller 119 (FIG. 1). The humidifier unit 107 may include a water chamber 203 (which, as shown in FIG. 2, also surrounds a portion of the patient circuit 103) into which moisture is supplied from a water source 109 (for example, via a supply tube 111). The humidifier unit 107 may also comprise a membrane 205 that spans a circumferential portion of the patient circuit 103 and separates the water chamber 203 from the fluid communication with the patient circuit 103. Membrane 205 may contain a hydrophobic membrane that is impervious to water in the liquid phase, but permeable to water vapor (for example, a membrane made using a material based on polytetrafluoroethylene [PTFE]). Essentially, water in the liquid phase cannot enter the patient circuit 103 from the water chamber 203, but the vaporized water can enter and thereby humidify the gas mixture in the patient circuit 103.

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.2 also depicts temperature sensors 117a and 117b. The temperature sensor 117a may be mounted so as to measure the temperature of the heat source 201. The temperature sensor 117b may be mounted so as to measure the temperature of the heated gas mixture in the patient circuit. In some embodiments, one of the temperature sensors 117a and 117b, or both, may be thermoelectric sensors. However, in some embodiments, other sensors may be used.

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.As also shown in FIG. 1, the humidifier system 100 may also include a controller 119. In some embodiments, the controller 119 may comprise a computer-based device and comprising at least one microprocessor, corresponding memory, and / or other computer components for performing various computing tasks, including receiving data, processing data, making decisions, issuing commands / instructions / signals and / or other related tasks. The controller 119 may be operatively connected to various sensors and valves that form part of the humidifier system (for example, an optical sensor 113, a pinch valve 115, a temperature sensor 117a and 117b and / or any other elements). The controller 119 may comprise at least one module 121a-121n that configures / issues instructions to at least one processor of the controller 119 to perform at least one feature or function related to humidifying the gas mixture, including receiving or determination of the required flow / flow rate of the fluid, the required temperature for the humidified gas mixture, the required humidity of the humidified gas mixture and / or other levels / settings. Modules 121a-121n may also configure / include at least one processor of controller 119 to receive data related to the flow or passage of fluid into the humidifier unit 107 from the water source 109, control the actuation of the valve 115 (and therefore control the flow or by passing a fluid from a water source 109 to a humidifier unit 107), receive data related to the temperature of the humidified gas mixture from at least one temperature sensor, receive data related to the temperature of the heat source, at imat data relating to humidity humidified mixture gas to control heat output of the heat source to perform at least one determination / calculation as described herein, and / or other signs.

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).For example, one of the modules 121a-121n may comprise a humidity control module. The humidity level control module may receive (for example, from the flow sensor 113) data related to the flow of water from the water source 109 to the water chamber 203 (or extrapolate data related to the flow from information received from the sensor 113). In some embodiments, a humidifier system may provide a user (eg, a healthcare professional or other caregiver / operator) with the option of setting a flow rate. Essentially, in some embodiments, the controller 119 may comprise an interface (e.g., a keyboard, touch screen, etc.) through which said flow rate is to be received from the user. In some embodiments, a humidity control module or other part of a controller 121 may determine a desired or target flow rate (for example, using a desired humidity level and / or other input).

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.The humidity control module can control the flow of water into the water chamber 203 by actuating the valve 115. Essentially, if the flow rate is to be reduced or stopped, the humidity control module can cause the valve 115 to be closed (full or partial) and stop or reduce the flow in the supply pipe 111. Conversely, in order to start or increase the flow of water into the water chamber 203, the humidity level control module may cause the valve 115 to open (full or partial) and to skip or increase the flow of water along the feed tube 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.The humidity control module can not only allow the flow of water into the water chamber 203 to be controlled, but can also detect at least one problem or alarm condition related to the flow / levels of water in the humidifier system. For example, if the water source 109 is emptied and the flow of water from the water source 109 is stopped, the humidity level control module can detect this condition (using, for example, sensor 113) and turn on the alarm. The alarm can be an external alarm that notifies the user (for example, a caregiver, etc.). The external alarm may include a visual signal and / or an auditory frequency signal for the user to notify the user that the water source 109 is empty. In some embodiments, the alarm may be internal to the controller 121 (instead of notifying users of the status, or in addition to such a notification), so that the controller can automatically perform an action on said signal (for example, turning off / adjusting the heat source 201, switching to another source water, etc.). Mentioned and other alarms may be useful because the patient no longer receives the gas mixture with the required humidity. In addition, without the alarms mentioned, the heat source 201 may continue to generate heat, which in the absence of water may damage the humidifier system or may increase the heating of the gas mixture in the patient circuit beyond the recommended or required levels.

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).Similar to detecting an empty water source 109, the humidity control module may detect other conditions related to the supply of moisture to the humidifier system 100. For example, a humidifier system may leak in its water supply system (for example, a leak in the membrane 205, water chamber 203, feed tube, and the like). The humidity control module can detect this leak. For example, the drip feed or the flow of water into the water chamber 203 may depend on the rate of evaporation of water in the water chamber 203. As such, when a rupture or leak occurs in the membrane 205, the fluid flow will increase. The sensor 113 may provide the humidity level control module with data indicating that the fluid flow exceeds a predetermined fluid flow level necessary for the desired humidification and may cause an external alarm to notify the user and / or an internal alarm to turn off the heat source 201 and / or another portion of the humidifier system 100 (or even the breathing apparatus 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).The humidity control module may also allow for clogging in the supply pipe 111 or humidifier unit 107 (for example, the sensor 113 may detect fluid delay or slow fluid flow in the supply pipe 111 when the valve 115 is open) and may similarly trigger an external alarm for user alerts or internal alarms for other measures (e.g. turning off heat source 201).

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.In some embodiments, one of the modules 121a-121n may comprise a heating control module. The heating control module may receive data related to the temperature of the heat source 201 (for example, from a sensor 117a), the temperature of the gas mixture in the patient circuit (for example, from a sensor 117b), and / or other data. In some embodiments, a humidifier system may enable a user to set a heat output. Essentially, in some embodiments, the controller 119 may comprise an interface (e.g., a keyboard, touch screen, etc.) through which said thermal power settings are to be received from the user. In some embodiments, the heating control module or other part of the controller 119 may determine the desired or target thermal power of the heat source 201 (for example, using the desired humidity level and / or other factors). Using said calculated or received required heat power, the heating control module can correct the energy sent to the heat source 201 to provide the desired heat power.

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.As explained in this application, the heating control module can work together with other parts of the controller to generate external or internal alarms (for example, if the temperature of the gas mixture in the patient circuit 103 is higher or lower than required) and / or to perform actions on alarms or other commands related to humidification of the gas mixture in the circuit 103 of the patient. For example, if the problems associated with the water source 109 or other parts of the moisture supply for the humidifier system 100 require lowering the heat output, increasing the heat output or turning off the heat source 201, then the heating control module may allow the above-mentioned action to be performed.

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.Modules 121a-121n may also include modules to provide additional features, including the closed loop control features described in this application. In addition, as explained herein, modules and alarms provided by at least one module 121a-121n (or modules 521a-521n) can be combined with alarms of the breathing apparatus so that commands or alarms from the breathing apparatus 101 can trigger the actions of at least one module 121a-121n (or modules 521a-521n). Conversely, commands or alarms from at least one module 121a-121n (or modules 521a-521n) may cause the breathing apparatus 101 or other equipment to act.

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.3, a method 300 is shown, which is an example of a method for optimizing the flow of water in a humidifier system. Method 300 may be performed by a humidity control module or other portion of controller 119. Method 300 includes a step 301 that controls the flow of water into the humidifier. In some embodiments, this step may include the use of a flow sensor (e.g., sensor 113) that controls flow through the supply pipe (e.g., supply pipe 111). At step 303, a determination is made whether the measured flow is greater than the first predefined flow threshold. In some embodiments, the first predefined flow threshold may be selected as an indicator of whether a leak exists in the humidifier system.

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.If it is determined that the flow exceeds the first predetermined threshold, then the flow of water in the humidifier system may be adjusted in step 305. This step may include using a valve (eg, valve 115) to stop the flow of water into the humidifier unit. In some embodiments, a reduction rather than a cessation of flow is possible.

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.Method 300 may go to step 307, where an alarm related to water leakage may be generated. As explained in this application, the alarm may be an internal or external alarm. Then, the method 300 may go to step 309, in which the temperature of the heater (for example, heat source 201) is adjusted. For example, if a leak is detected and the water flow is stopped, the heat source 201 can be turned off to prevent the heat source from overheating or giving the patient a gas mixture whose temperature is higher than required. In some cases, it is possible to reduce the temperature of the heater instead of a complete shutdown.

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.If it is determined in step 303 that the water flow does not exceed the first predetermined threshold, then the method 300 may proceed to step 311, in which it is determined whether the flow is less than the second predetermined threshold. A flow less than a second predetermined flow threshold may indicate that a water supply source (e.g., water source 109) has been used up or that clogging is occurring in a water supply system (e.g., feed line 111). If it is determined that the flow is less than the second predetermined threshold, the method 300 may proceed to step 313, which generates an alarm of insufficient water or clogging. As explained in this application, the alarm may be an internal or external alarm. After this, the method 300 may proceed to step 315, in which the temperature of the heater (for example, heat source 201) is controlled. For example, if the water supply source is empty, the heat source 201 may be turned off to avoid overheating the heat source or supplying the patient with a gas mixture with a temperature higher than required. In some cases, it is possible to lower the temperature instead of completely turning off the heater.

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.If it is determined at step 311 that the flow is not less than the second predetermined threshold, then it is possible to return to step 301, where the flow rate of the water flow is controlled.

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.4 shows a method 400, which is an example of a method for optimizing the temperature of a heat source in a humidifier system. In some embodiments, the method 400 may be performed by a heating control module or another controller module 119. The method 400 comprises a step 401 that controls the temperature of the humidified gas mixture to be supplied to a patient. For example, the temperature sensor 117b of the humidifier system 100 may monitor the gas mixture moistened by the humidifier unit 107. At step 403, a determination is made whether the controlled temperature exceeds a predetermined first temperature threshold. Temperatures above the first temperature threshold may cause the patient to deliver a gas mixture with sub-optimal temperature and / or humidity. If the temperature exceeds a predetermined first temperature threshold, then method 400 may proceed to step 405, in which a high temperature alarm is generated. As explained in this application, said alarm may be an internal alarm or an external alarm. Then, method 400 may proceed to step 407, where heat source adjustment is possible. For example, the output of the heat source 201 can be reduced to provide the required temperature (or humidity) of the moistened gas mixture to be supplied to the patient. In some cases, a complete cessation of power generation by the heat source 201 is possible.

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.After this, the method 400 can proceed to step 409, where the water supply for the humidifier system can be checked. For example, an elevated temperature may be due to a problem with the water supply (for example, emptying the water source) and therefore checked. Step 409 may comprise executing a method 300 or another method for determining if there is a problem with the water supply, the water supply control module.

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.If it is determined in step 403 that the temperature does not exceed a predetermined high temperature threshold, the method 400 may proceed to step 411, in which it is determined whether the temperature is lower than the predetermined low temperature threshold. A temperature lower than the low temperature threshold may be the reason for the patient to be given a gas mixture with sub-optimal temperature and / or humidity. If it is determined that the temperature is lower than a predetermined low temperature threshold, then method 400 may proceed to step 413, in which a low temperature alarm is generated. As explained in this application, said alarm may be an internal or external alarm. Then, method 400 may proceed to step 415, where heater adjustment is possible. For example, the output of the heat source 201 may be increased.

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.If it is determined in step 411 that the temperature is not lower than a predetermined low temperature threshold, then method 400 returns to step 401, which further controls the temperature of the humidified gas mixture.

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.In some applications of the humidifier, the temperature of the dry gas mixture entering the conventional humidifier can be relatively high (for example, due to the high ambient temperature, or when the corresponding breathing apparatus heats the gas mixture). Essentially, for humidifier heaters, it may not be necessary to heat the incoming gas mixture sufficiently long to reach the set temperature, since less intense heating is required. Less intense heating at the humidification point may cause less intense evaporation of moisture to add to the dry gas mixture and, therefore, create a relative humidity that is less than required. In addition, some typical humidifier heaters use heating wire circuits. Mentioned heating wires can increase the temperature of the gas mixture even higher than at the outlet of the humidifier in order to eliminate some of the problems of traditional humidifiers, for example, condensation. Mentioned and / or other problems associated with conventional systems may obscure the exact magnitude of the absolute or relative humidity provided to the patient. As a rule, only insufficient moisture is detected when an increased degree of delay in secretion is observed.

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.In some embodiments, a humidifier system may comprise closed loop control of heating and humidifying the gas mixture to be supplied to a patient, which may provide improved accuracy and controllability of temperature and humidity control and manipulation. 5 depicts a humidifier system 500 that can be used in conjunction with a breathing apparatus 501 and a patient circuit 503 associated therewith (comprising a patient interface 505). The humidifier system 500 comprises a humidifier unit 507, a water source 509, a supply pipe 511, a flow sensor 513, a valve 515 (e.g., a pinch valve), at least one sensor 517 (comprising at least one temperature and humidity sensor, as explained in detail in this application) and controller 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.6 shows a humidifier membrane unit 507 comprising a heat source 601, a water chamber 603, and a membrane 605. The heat source 601 may include connectors 607, which can be either wires or other connectors providing a power and / or functional connection connection with a controller 519. FIGS. 5 and 6 also show numerous sensors that can be used in closed loop control of the temperature and humidity of the gas mixture provided to the patient using the patient circuit 503 that one. For example, the humidifier unit 507 may include a temperature sensor 517a, which may be a thermoelectric or other temperature sensor, which is positioned to measure the temperature of the gas mixture supplied to the humidifier unit 507 (i.e., upstream of the humidifier unit 507 during inhalation of the patient). This location allows you to determine the temperature of the gas mixture before humidification, and therefore, you can accurately determine the amount of moisture and / or heat required to supply the patient with a gas mixture with the desired humidity and temperature.

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.The humidifier system 500 may include an ambient temperature sensor 517b, which may be a thermoelectric or other temperature sensor arranged to measure the ambient temperature in which the humidifier system 500 is located. The humidifier unit 507 may also include a temperature sensor 517c, which may include a thermoelectric or other temperature sensor that is positioned to detect the temperature of the heat source 601. The humidifier unit 507 may also include a temperature sensor 517d, which may be a thermoelectric or other temperature sensor, which is positioned to measure the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit 503 (i.e., upstream of the humidifier unit 507 while inhaling the patient ) Taking measurements of the gas mixture after wetting, in particular in humidifiers located proximally relative to the patient interface, provides the advantage of more accurately determining the temperature of the gas mixture supplied to the patient’s breathing system. The mentioned solution allows optimization of the temperature and humidity control of the gas mixture, and temperatures that create discomfort for the patient can be avoided.

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).The humidifier unit 507 may also include a humidity sensor 517e, which may be positioned to measure the humidity of the humidified gas mixture for delivery to the patient (i.e., upstream of the humidifier unit 507 while the patient is inhaling). In some embodiments, the humidity sensor 517e may include a capacitive sensor, the capacitance of which varies with the relative humidity of the gas mixture (the sensor may also include the ability to measure temperature to provide accurate humidity readings).

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).The controller 519 may include a computer-based device and containing at least one microprocessor, corresponding memory and / or other computer components for performing various computing tasks, including receiving data, processing data, making decisions, issuing commands / instructions / signals and / or other related tasks. The controller 519 may be operatively connected to various sensors and valves that form part of the humidifier system (e.g., a flow sensor 513, a valve 515, temperature sensors 517a-d, a humidity sensor 517e and any other sensors present). The controller 519 may include at least one module 521a-521n, which enables the at least one processor to perform at least one feature or one function related (optimal) to the humidification and heating of the gas mixture provided to the patient (including features or functions identical or similar to the features or functions of the humidity level control module and the heating control module described herein in connection with the humidifier system 100).

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.Modules 521a through 521n may comprise a closed loop control module 521a. The closed loop control module 521a may configure / issue instructions to at least one processor of the controller 519 to provide optimal levels of heating and humidification of the gas mixture for delivery to the patient. For example, the closed loop control module 521a may apply closed-loop control (similar to a controller with proportional-integral-differential [PID] control) to control the heat output of the heat source 601 and the flow of water into the water chamber 603 (for example, using a valve 515) to control both temperature and humidification levels of a humidified gas mixture. Similar to the PID controller, the closed loop control module 521a can apply at least one process parameter (i.e., input data) and at least one setpoint (i.e., settings) to provide the aforementioned control.

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.7 shows a closed loop control module 521a. The closed loop control module 521a may contain at least some of the input data 701 from the sensors, which may contain data related to the temperature of the gas mixture to be humidified (for example, from the temperature sensor 517a) as process parameters / input data , the ambient temperature in which the humidifier system 500 is located (e.g., from an ambient temperature sensor 517b), data related to the temperature of the humidified gas mixture (e.g., from a temperature sensor 517d), data relating humidity-related humidified gas mixture (e.g., absolute and / or relative humidity from humidity sensor 517e), data related to output power of heat source 601 (e.g., from heat source sensor 517c), data related to water flow through feed tube 511 (e.g., from a flow sensor 513) and / or other input.

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).The closed loop control module 521a may also receive or determine at least one setpoint / setting 703. At least one of the settings 703 can be obtained from a user (e.g., via an interface as explained in this application), calculated and / or determined otherwise. Settings 703 may include the set temperature of the humidified gas mixture to be supplied to the patient and the relative humidity of the humidified gas mixture to be supplied to the patient. The closed loop control module can use input from sensors (e.g., ambient temperature, temperature of the injected gas mixture, etc.) and adjust the heat output of the heat source 601 and the water flow (using valve 515) to provide the required heating and relative humidity at the outlet, in accordance with the requirements of settings 703. In some embodiments, settings 703 may contain conditions whether the patient’s ventilation is invasive (eg, by intubation) or not invasive (through a mask, nasal cannula, etc.), since the level of hydration required for these methods of treatment can be different (for example, 44 mg / l at 37 degrees C for invasive and 25-30 mg / l at 31 degrees C for non-invasive ventilation). The closed loop control module 521a may also receive other settings, for example, alarm settings 705. Alarm settings may include settings that include at least one internal or external alarm for the upper and / or lower temperature limits for the humidified gas mixture, the upper and / or lower humidity limits, the upper and / or lower limits of the water flow and / or other alarm settings (see, for example, FIGS. 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).As explained in the present application, the closed loop control module 521a may apply the mentioned input data and settings to create at least one output 707. The output 707 may include a heater output current to control the heat output of the heat source 601, valve control output for control the flow of water into the humidifier unit 507 (for example, using a valve 515).

Модули управления по замкнутому контуру можно использовать с проксимально расположенными увлажнителями и традиционными увлажнителями, снабженными подходящими входными данными из датчиков и алгоритмами управления.Closed-loop control modules can be used with proximally located humidifiers and traditional humidifiers equipped with suitable input from sensors and control algorithms.

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.FIG. 8 illustrates a method 800, which is an example of a method of applying a closed loop control module to control humidification of a gas mixture to be supplied to a patient. The method 800 comprises a step 801 in which at least one setpoint / setting (e.g., setpoints 703) are determined or received (from the user) in a closed loop control module. As explained in this application, the settings / settings mentioned may contain the outlet temperature for the gas mixture to be supplied to the patient, the outlet relative humidity to be provided to the patient, an indication of whether the appropriate ventilation is invasive or non-invasive or other settings.

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.At 803, the closed loop control module may receive or determine at least one alarm setting (eg, alarm settings 705). Alarm settings may contain predefined high and / or low temperature, humidity, or water leakage parameters that require the formation of internal or external alarms, as explained in this application.

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.At 805, the closed loop control module receives at least one process parameter from various sensors in the humidifier / ventilation system. The mentioned process parameters may contain data related to the temperature of the incoming and outgoing gas mixture, the ambient temperature in which the humidifier is located, the temperature of the heat source of the humidifier, the absolute or relative humidity of the humidified gas mixture and / or other process parameters.

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.At 807, the closed loop control module may use process parameters to generate output signals (i.e., control output) for the heat source and water flow in the humidifier to provide temperature and humidity settings. The exact algorithm used may depend on the type and value of the received input of the process and the desired output settings. However, it should be understood that, for example, there may be some relationship between the input parameters of the process and the resulting output signals.

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.For example, when the desired temperature and relative humidity of the humidified gas mixture is determined or provided, a humidifier system (e.g., system 500) monitors the temperature (e.g., via temperature sensor 517a) of the incoming gas mixture (e.g., from a breathing apparatus 501). Based on the temperature difference between the incoming gas mixture and the outgoing gas mixture (for example, measured by the temperature sensor 517d), the closed loop control module will provide output data for the heater (for example, heat source 601), which will proportionally increase (or decrease if the error is negative) level and rate of change of heater current. An increase (or decrease) in the heater current will change, as a result, the temperature and humidity of the outgoing gas mixture (which is measured, for example, by the temperature sensor 517d and 517e). If the humidity of the outgoing gas mixture (for example, measured by the humidity sensor 517e) is less than the required humidity, then the closed-loop control module will proportionally increase the flow of water into the humidifier (for example, using a valve 515 to increase the flow of water through the supply pipe 511 to the humidifier block 507), and also increase the heater current so that higher humidity levels can be created in the gas mixture flow through the humidifier. According to the ambient temperature in which the humidifier system is located (for example, measured by the ambient temperature sensor 517b), the closed-loop control module can regulate the heater current needed to heat the supplied water. For example, a higher ambient temperature will result in a higher temperature of the water entering the humidifier (for example, humidifier unit 507), and the closed loop control module will increase the heater current to a value lower than when the ambient temperature Wednesday below. When the temperature and humidity of the outgoing gas mixture (for example, measured by sensors 517d and 517e) are close to the desired settings, the closed loop control module will change the heater current and water flow into the heater in small steps at a lower speed to continue to maintain the required humidity and / or temperature in the outgoing gas mixture. Temperature control of a heater (for example, heat source 601 by a sensor 517c) can also be used to convert the output generated by the closed loop control module into a suitable / required heat output.

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.After this, the method 800 may return to step 805, in which at least one process parameter can be adopted again. Essentially, the closed loop control module continuously monitors the process parameters and provides updated output to achieve the settings. At step 809, when at least one process parameter / one input data becomes higher or lower than some predetermined threshold (eg, alarm settings 705), at least one alarm can be generated.

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.Some of the embodiments described herein may be useful for ventilating therapies for adults, children, and newborns that require moisturizing and heating gas mixtures for domestic and clinical use. Types of therapy may include invasive ventilation, non-invasive ventilation, intensive oxygen therapy, continuous positive airway pressure therapy (CPAP), CPAP therapy for adults with obstructive sleep apnea (OSA), and / or other therapies. The embodiments, components, and methods described herein can be used with other patient care and / or other moisturizing applications.

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.The systems and methods described in this application are presented only as examples. It will be apparent to those skilled in the art that the systems described herein can operate with various system configurations. Accordingly, in various embodiments, it is possible to apply and / or combine more or less of the aforementioned system components. It should also be understood that in other components other than the components described in this application, various software modules can be provided that serve to provide the functions described in this application. It should be understood that in some embodiments, the functions described herein can be implemented in various combinations of hardware and / or firmware, in addition to or instead of software. The methods described herein may apply more or less of the steps described, and the order of steps may be changed as deemed necessary.

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.Embodiments further include long-term computer-readable storage media (e.g., disks, memory cards, hard drives, or other volatile or non-volatile storage media) comprising computer-executable instructions that instruct / configure / instruct at least one processor to execute some or all the features and functions described in this application.

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.The information included in this application is intended to illustrate the example of embodiments that are currently considered the most practical and preferred, therefore, it should be understood that the information provided is for this purpose only and that the scope of the present description is not limited to the proposed options for implementation, but, on the contrary, it implies the coverage of modifications and equivalent designs that do not go beyond the essence and scope of protection of the attached claims. For example, it should be understood that the present invention provides that, as far as possible, at least one feature of any embodiment may be combined with at least one feature of any other embodiment.

Claims

1. A humidifier system for humidifying a gas mixture supplied to a patient, said system comprising
a humidifier block (107, 507) located in the patient’s circuit (103, 503), configured to provide a gas mixture for the patient, the humidifier block (107, 507) located proximally to the patient interface device (105, 505) (103 , 503) of the patient, wherein the humidifier unit (107, 507) comprises
a chamber (203, 603) configured to receive water from a water source (109, 509),
a valve (115) configured to control a fluid flow between a water source (109, 509) and a chamber (203, 603),
a heat source (201, 601) located inside the chamber (203, 603),
a flow sensor (113, 513) configured to measure the flow of water supplied to the chamber (203, 603) from the water source (109, 509), and
a temperature sensor (117b, 517d) configured to measure the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit (103, 503); and
a controller (119, 519) operably connected to a valve (115), a heat source (201, 601), a flow sensor (113, 513), a temperature sensor (117b, 517d), the controller (119, 519) comprising at least one processor configured to
receiving from the sensor (113, 513) the flow rate data related to the water supplied to the chamber (203, 603) from the water source (109, 509),
receiving from the sensor (117b, 517d) the temperature data related to the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit (103, 503), and
control valve actuation to regulate the flow of water supplied to the chamber (203, 603) by the source (109, 509) of water, according to the flow rate and temperature data.

2. The system of claim 1, wherein the humidifier unit (107, 507) further comprises a hydrophobic membrane (205, 605) configured to separate the chamber (203, 603) from the patient’s circuit (103, 503), wherein the hydrophobic membrane (205, 605) is configured to prevent the penetration of water in the liquid phase into the patient circuit (103, 503) from the chamber (203, 603), allowing water vapor to enter the patient circuit (103, 503) from the chamber (203, 603).

3. The system of claim 1, wherein the controller (119, 519) comprising at least one processor is further configured to
adjusting the heat output of the heat source (201, 601) with at least one of the flow rate or temperature data, and
wherein the humidifier unit (507) further comprises at least one of
an ambient temperature sensor (517b) configured to measure the ambient temperature in which the humidifier system is located,
a sensor (517a) for the temperature of the injected gas mixture, configured to measure the temperature of the gas mixture to be humidified by the humidifier unit (507), or
a sensor (517e) of the output humidity, configured to measure the humidity of the humidified gas mixture in the patient circuit (503),
and at the same time, at least one of the water flow supplied to the chamber (603) by the water source (509) or the heat power of the heat source (601) is additionally controlled by at least one of
ambient temperature
the temperature of the gas mixture to be humidified, or
humidity humidified gas mixture.

4. The system of claim 1, wherein the humidifier unit (507) further comprises at least one of
an ambient temperature sensor (517b) configured to measure the ambient temperature in which the humidifier system is located,
a sensor (517a) for the temperature of the injected gas mixture, configured to measure the temperature of the gas mixture to be humidified by the humidifier unit (507), or
an output humidity sensor (517e) configured to measure the humidity of the humidified gas mixture in the patient circuit,
and the controller (519) is a controller with proportional-integral-differential (PID) feedback control, configured to
receiving or determining at least one setpoint (703) related to at least one of a desired temperature of the humidified gas mixture or a desired relative humidity of the moistened gas mixture,
receiving data (701) of process parameters from at least one of
temperature sensor (517d),
ambient temperature sensor (517b),
a sensor (517a) for the temperature of the injected gas mixture, or
sensor (517e) output humidity, and
adjusting at least one of the heat output of the heat source (601) or the flow rate of water supplied to the chamber (603) from the water source (509) using process data (701) to achieve at least one adopted set point (703).

5. The system of claim 1, wherein the at least one processor is further configured to generate at least one alarm when at least one of the following occurs:
the flow rate of water supplied to the chamber (203, 603) from the source (109, 509) of water exceeds the first predetermined threshold,
the flow rate of water supplied to the chamber (203, 603) from the source (109, 509) of water is less than the second predetermined threshold,
the temperature of the humidified gas mixture supplied to the patient exceeds a predetermined threshold for high temperature, or
the temperature of the humidified gas mixture supplied to the patient is lower than a predetermined low temperature threshold.

6. A humidifier system for humidifying a gas mixture to be supplied to a patient, the system comprising
a moisturizing agent (107, 507) for moistening the gas mixture to be supplied to the patient, the moisturizing agent located in the circuit (103, 503) of the patient, configured to supply the gas mixture to the patient, the moisturizing agent (107, 507) located proximally relative to the device ( 105, 505) pairing with the patient circuit (103, 503) of the patient, and the moisturizer (107, 507) contains
means (203, 603) of the chamber for receiving water from the means (109, 509) of the water source,
a valve (115) configured to control a fluid flow between the water source means (109, 509) and the chamber means (203, 603),
means (201, 601) of a heat source located inside the means (203, 603) of the camera to provide thermal power,
means (113, 513) of the flow sensor for measuring the flow of water supplied to the means (203, 603) of the chamber from the means (109, 509) of the water source, and
temperature sensor means (117b, 517d) for measuring the temperature of the humidified gas mixture in the patient circuit (103, 503); and
controller means (119, 519) operably connected to the valve (115), heat source means (201, 601), flow sensor means (113, 513), temperature sensor means (117b, 517d), the means (119, 519) the controller is configured to
receiving from the means (113, 513) the flow sensor of the flow data related to the water supplied to the means (203, 603) of the camera from the means (109, 509) of the water source,
receiving from the means (117b, 517d) the temperature sensor temperature data related to the temperature of the humidified gas mixture inside the patient circuit (103, 503), and
control valve actuation to adjust the flow of water supplied to the means (203, 603) of the camera means (109, 509) of the water source, according to the flow rate and temperature data.

7. The system of claim 6, wherein the moisturizer (107, 507) further comprises a release agent (205, 605) for separating the chamber means (203, 603) from the patient circuit (103, 503), and wherein the release agent ( 205, 605) is configured to prevent penetration of water in the liquid phase into the patient circuit (103, 503) from the chamber means (203, 603), allowing water vapor to enter the patient circuit (103, 503) from the chamber means (203, 603) .

8. The system of claim 6, wherein the controller means (119, 519) are further configured to
adjusting the heat output of the heat source (201, 601) with at least one of the flow rate or temperature data, and
wherein the moisturizer (507) further comprises at least one of
means (517b) of an ambient temperature sensor for measuring the ambient temperature in which the humidifier system is located,
means (517a) of the temperature sensor of the injected gas mixture for measuring the temperature of the gas mixture to be moistened with a moisturizing means (507), or
means (517e) of the output humidity sensor for measuring the humidity of the humidified gas mixture inside the patient circuit (503),
and wherein the adjustment of at least one of (i) the flow of water supplied to the chamber means (603) by the water source (509), or (ii) the heat output of the heat source (601) is further performed by at least one of
ambient temperature
the temperature of the gas mixture to be humidified, or
humidity humidified gas mixture.

9. The system of claim 6, wherein the moisturizer (507) further comprises at least one of
means (517b) of an ambient temperature sensor for measuring the ambient temperature in which the humidifier system is located,
means (517a) of the temperature sensor of the injected gas mixture for measuring the temperature of the gas mixture to be moistened with a moisturizing agent (507), or
means (517e) of an output humidity sensor measuring the humidity of the humidified gas mixture inside the patient circuit (503),
and wherein the controller means (519) is controller means with proportional-integral-differential (PID) feedback control for
receiving or determining at least one setpoint (703) related to at least one of a desired temperature of the humidified gas mixture or a desired relative humidity of the moistened gas mixture,
receiving data (701) of process parameters from at least one of
temperature sensor means (517d),
means (517b) of the ambient temperature sensor,
means (517a) of the temperature sensor of the injected gas mixture, or
means (517e) of the output humidity sensor, and
adjusting at least one of the heat output of the heat source means (601) or the water flow supplied to the chamber means (603) from the water source means (509) using the process parameter data (701) to achieve at least one adopted set point (703).

10. The system of claim 6, wherein the controller means (119, 519) are further configured to generate at least one alarm when at least one of the following occurs:
the flow rate of water supplied to the chamber means (203, 603) from the means (109, 509) of the water source exceeds the first predetermined threshold,
the flow rate of the water supplied to the chamber means (203, 603) from the means (109, 509) of the water source is less than the second predetermined threshold,
the temperature of the humidified gas mixture supplied to the patient exceeds a predetermined high temperature threshold, or
the temperature of the humidified gas mixture supplied to the patient is lower than a predetermined low temperature threshold.