CN117561095A - 改进的呼吸支持设备 - Google Patents

Abstract

一种呼吸支持***可以被配置为自动减轻由于提供给患者的加热、加湿气体流而对患者造成不适和/或伤害的风险。该***包括加湿器单元，该加湿器单元保存并加热一定体积的水，并经由入口孔口接收气体流。气体流穿过加湿器并经由出口孔口排出。该***还包括控制器，该控制器接收来自该***中各种传感器的数据，并且可以控制加湿器中加热板的加热。控制输出被配置为调节加热板的最大功率限制，以防止离开患者接口的气体达到危险的焓水平和/或露点。

Description

改进的呼吸支持设备

技术领域

本披露内容涉及用于向患者提供呼吸支持的方法和***。具体地，本披露内容涉及可以降低在呼吸支持期期间提供给患者的气体的焓和/或露点将高于阈值的风险的方法和***。

背景技术

呼吸支持装置(也称为呼吸支持设备或呼吸辅助设备)用于向患者输送气体流。在此上下文中，患者可以包括从呼吸支持装置(即，呼吸辅助设备)接收呼吸支持的任何人。呼吸支持装置用于比如医院、医疗机构、住院护理机构和家庭等各种环境中。气体流可以包括空气或具有补充氧气(或其他补充气体)的空气。

呼吸支持装置可以是加湿器(其可以加热和加湿气体流)，可以是可以联接到流量发生器的加湿器，也可以是集成的加湿器和流量发生器。流量发生器可以提供气体流，并且加湿器可以加热和加湿气体流。呼吸支持装置可以允许对气体流的特性进行调整和控制，这些特性包括流量、温度、气体浓度、湿度、压力等。传感器(比如，流量传感器和/或压力传感器)可以用于测量气体流的特性。

呼吸支持装置可以经由连接到加湿器的加热板来加热和加湿气体流。控制加热板可以有助于确保呼吸气体以期望的温度和湿度输送给患者。

发明内容

呼吸支持***可以包括呼吸支持装置，该呼吸支持装置联接到吸气管，该吸气管进而可以联接到患者接口。在某些情况下，患者可能会因呼吸支持***提供的气体而感到不适和/或受到伤害。有时，即使气体流的温度被控制在限制以下，也会出现这种不适和/或伤害。这是因为舒适性和安全性不仅与气体流的温度有关，还与包括温度、湿度和流量在内的参数的组合有关。因此，在设计用于呼吸支持***的安全算法时，将不仅仅表示气体温度的参数结合在内至关重要。两个这样的参数是焓和露点(即，湿度)。

本文披露的呼吸支持***可以有助于降低提供给患者的气体的焓和/或露点将超过相应的预定阈值的风险。更具体地，本文披露的***可以通过降低提供给患者的气体将具有不期望的、危险的和/或有害的焓和/或露点(即，超过预定阈值的焓和/或露点)的风险来保护患者免受不适和/或伤害。

焓可以被定义为相当于***总热含量的热力学量。影响所输送的气体的焓和/或露点的非限制性因素包括温度和湿度。流量也可能是影响焓的另一个因素。本文披露的***有助于将气体的焓和/或露点(在***的患者端)维持在相应的预定阈值以下，以便于防止对患者造成不适或在某些情况下对患者造成伤害。如本文所描述的，呼吸支持***可以不直接测量提供给患者的气体的热量和湿度。呼吸支持***也可以不直接测量提供给患者的气体的焓和露点。

在一些情况下，气体的加热和加湿可能导致患者接口处的气体的焓和/或露点超过阈值，这会对患者造成不适和/或伤害。这样的情况可以包括例如当用户开始新的呼吸支持期和/或在呼吸支持期期间改变设定点参数时。

降低提供给患者的气体的焓和/或露点将超过相应的预定阈值的风险的一种方法是指定单个最大加热板温度。然后可以将控制器编程为不允许加热板超过该温度(例如，通过控制供应给加热板的功率使得加热板温度不超过最大加热板温度)。然而，对于具有较宽的可选择设定点范围的装置，一个最大加热板温度可能并不适合所有所选设定点。例如，最大加热板温度适当地限制了在以高温度设定点和高流量设定点操作期间患者接口处的露点，但其可能会使在以高温度设定点和低流量设定点操作期间患者接口处的露点过高。反过来说，最大加热板温度适当地限制了在以低温度设定点和低流量设定点操作期间患者接口处的露点，但其可能会使装置达不到高温度设定点和高流量设定点，这可能会降低患者呼吸支持期的效果。

由于患者接口处露点和/或焓过高而导致患者感到不适和/或受到伤害的风险可以通过基于在呼吸支持***操作期间从传感器数据确定的参数设置最大加热板温度来减轻，而不是通过指定单个最大加热板温度来减轻。动态最大加热板温度可以有助于确保施加到呼吸气体的热量不会导致提供给患者的呼吸气体的焓和/或露点超过阈值，同时仍然允许装置实现较宽的设定点范围。最大加热板温度可以至少部分地基于传感器数据来自动实时调节。加热板的温度是供应给加热板的功率的函数。如本披露内容中使用的术语“功率”应当被广泛地理解为是指每单位时间的能量的量。可以根据占空比、电流、电压、经由脉冲宽度调制、经由电压调节器等供应功率。

本披露内容涉及一种呼吸支持***，该呼吸支持***包括呼吸支持装置。对于任何呼吸支持期，呼吸支持装置的控制器可以使用从传感器数据确定的多个参数来动态地计算所选设定点的最大加热板温度，因此可以减轻伤害，而不会过度限制可实现的设定点范围。传感器数据可以实时更新并且可以包括但不限于流量、气体路径中的压力和环境温度。传感器数据可以用于确定加湿腔室入口处的露点和湿度。控制器可以使用动态最大加热板温度来计算动态最大加热板功率。这种动态最大加热板功率可以有助于控制器防止患者感到不适和/或受到伤害(由患者接口处露点过高引起)，而不会过度限制可实现的设定点范围。

如本文所使用的，用户可以包括例如患者、护士、医生、看护者或呼吸支持装置的任何其他操作者。患者可以是从呼吸支持***接受治疗的任何人。

一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置形成呼吸支持***的一部分，该呼吸支持***向患者输送气体流，其中，该呼吸支持装置被配置为接纳包含一定体积的液体的加湿腔室。呼吸支持装置可以包括：加热板，该加热板被配置为向加湿腔室传递热量，其中，该加湿腔室的入口被配置为接收要加热和加湿的气体流，并且该加湿腔室的出口被配置为联接到吸气管；第一传感器，该第一传感器被配置为测量加热板的当前温度；至少一个或多个其他传感器，该至少一个或多个其他传感器被配置为测量与流过该设备的气体、周围环境或该设备内的硬件中的至少一种相关的参数，其中，该至少一个或多个其他传感器中的每一个被配置为测量与至少一个或多个其他传感器的其余传感器不同的参数；用户接口，该用户接口被配置为接收用户输入；以及控制器，该控制器与加热板、第一传感器和至少一个或多个其他传感器以及用户接口电连通，其中，该控制器被配置为控制加热板的热量输出以调节传递到加湿腔室的热量，其中，该控制器进一步被配置为：响应于经由用户接口接收到的用户输入并且至少部分地基于由至少一个或多个其他传感器测量的参数来确定加热板温度限制；以及至少部分地基于加热板温度限制和来自第一传感器的数据来计算加热板的最大功率限制。

在配置中，加热板温度限制可以是加热板被配置为操作使得气体的露点低于可能对患者造成伤害的限制的温度。

在配置中，用户输入可以包括以下各项中的至少一项：温度设定点变化、露点设定点变化、流量设定点变化或其任意组合。

在配置中，控制器可以被配置为响应于所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制。

在配置中，控制器可以被配置为：切断(即，禁用)加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制而切断(即，禁用)吸气管的功率或降低吸气管的功率。如本文所描述的控制吸气管的功率意味着控制提供给吸气管加热器的功率。吸气管包括管内的加热器(即，加热元件)，例如，嵌入管壁中的一根或多根加热丝。嵌入式加热丝加热通过管的气体。吸气管的加热器有助于减少吸气管中形成的冷凝物。

在配置中，控制器可以被配置为响应于当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达3个标准差)而切断(即，禁用)加热板的功率和/或切断吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

在配置中，控制器可以被配置为响应于以下情况而降低或切断(即，禁用)装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内该装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制；当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制。

在配置中，控制器可以被配置为维持加热板的现有最大功率限制，除非所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

在配置中，呼吸支持装置进一步可以包括流量发生器。

在配置中，流量发生器可以位于该装置的壳体内。

在配置中，流量发生器可以包括鼓风机。

在配置中，提供给加热板的功率可以取决于占空比。

在配置中，加湿腔室的出口可以包括可移除出口弯头。

在配置中，吸气管可以被加热。

一种呼吸支持***可以包括：本文披露的任何配置中的呼吸支持装置；以及吸气管。

在配置中，由至少一个或多个其他传感器测量的参数可以包括以下各项中的至少一项：***的流动路径内气体的流量、在加湿腔室的出口处测量的温度、在加湿腔室的出口处测量的露点、在加湿腔室的入口处测量的温度、在加湿腔室的入口处测量的露点、环境温度、***的流动路径内气体的压力、或供应给加热板的电功率、电流或电压。

在配置中，至少一个或多个其他传感器可以包括两个或更多个其他传感器。

在配置中，吸气管可以是被加热吸气管。

在配置中，控制器可以被配置为控制吸气管中加热元件的热量输出。

在配置中，呼吸支持***进一步可以包括加湿腔室。

在配置中，气体的流量可以是质量流量。

在配置中，气体的流量可以是体积流量。

在配置中，呼吸支持***进一步可以包括未密封的患者接口。

在配置中，呼吸支持***进一步可以包括在吸气管的患者端处或附近的温度传感器或露点传感器中的至少一个。

一种控制呼吸支持装置的方法，其中，该呼吸支持装置形成呼吸支持***的一部分并且被配置为接纳加湿腔室以加热和加湿气体流。该方法可以包括：在呼吸支持装置的控制器的控制下，接收来自第一传感器和至少两个其他传感器的数据，该第一传感器被配置为测量呼吸支持装置的加热板的当前温度，并且该至少两个其他传感器被配置为测量与流过该装置的气体、周围环境或该装置内的硬件中的至少一种相关的参数，其中，该至少两个其他传感器中的每一个被配置为测量与该至少两个或更多个传感器中的其余传感器不同的参数；经由用户接口接收用户输入，其中，该用户输入改变呼吸支持装置的至少一个参数设置；响应于经由用户接口接收到的用户输入并且至少部分地基于来自至少两个其他传感器的数据来确定加热板温度限制；以及至少部分地基于加热板温度限制和来自第一传感器的数据来计算加热板的最大功率限制。

在配置中，提供给加热板的功率可以取决于占空比。

在配置中，加热板温度限制可以是加热板被配置为操作而不会使引导到用户气道中的气体的露点温度超过可能对患者造成伤害的值的温度。

在配置中，用户输入可以包括以下各项中的至少一项：温度设定点变化、露点设定点变化或流量设定点变化。

在配置中，该方法进一步可以包括响应于所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制。

在配置中，该方法进一步可以包括禁用加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制而禁用或降低装置的吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

在配置中，该方法进一步可以包括响应于当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达3个标准差)而切断(即，禁用)加热板的功率和/或切断吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

在配置中，该方法进一步可以包括响应于以下情况而降低或禁用该装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内该装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制；当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制。

在配置中，该方法进一步可以包括维持加热板的现有最大功率限制，除非所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

在配置中，由至少两个其他传感器测量的参数可以包括以下各项中的至少两项：呼吸支持***的流动路径内气体的流量、在加湿腔室的出口处测量的温度、在加湿腔室的入口处测量的温度、环境温度、***的流动路径内气体的压力、或供应给加热板的电功率、电流或电压。

在配置中，气体的流量可以是质量流量。

在配置中，气体的流量可以是体积流量。

一种控制呼吸支持装置的方法，其中，该呼吸支持装置被配置为接纳加湿腔室以加热和加湿气体流。该方法可以包括：在该装置的控制器的控制下，至少部分地基于呼吸支持装置的操作参数来计算进入加湿腔室的气体流的流量；至少部分地基于所计算的流量来计算最大安全质量蒸发速率；以及至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加热板温度限制。

在配置中，该方法进一步可以包括至少部分地基于加热板温度限制和当前加热板温度来确定加热板的最大功率限制。

在配置中，该方法进一步可以包括：将所计算的加热板温度限制与当前加热板温度限制进行比较；以及响应于所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将加热板的当前最大功率限制更新为所确定的加热板的最大功率限制。

在配置中，该方法进一步可以包括禁用加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制而禁用或降低装置的吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

在配置中，该方法进一步可以包括响应于当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达3个标准差)而切断(即，禁用)加热板的功率和/或切断吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

在配置中，该方法进一步可以包括响应于以下情况而降低或禁用该装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内该装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制；当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制。

在配置中，该方法进一步可以包括维持加热板的现有最大功率限制，除非所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

在配置中，该方法进一步可以包括响应于所计算的加热板温度限制高于当前加热板温度限制而增加最大功率限制。

在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

在配置中，该方法进一步可以包括至少部分地基于所计算的流量来计算加湿腔室中液体的最大安全温度。

在配置中，该方法进一步可以包括至少部分地基于所计算的流量和所计算的最大安全质量蒸发速率来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率。

在配置中，加热板温度限制可以部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来确定。

在配置中，该方法进一步可以包括：至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加湿腔室中液体的最大安全温度；至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率和所计算的流量来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率；以及至少部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来计算加热板温度限制。

在配置中，该方法进一步可以包括用所计算的加热板温度限制来更新当前加热板温度限制。

在配置中，所计算的流量可以是质量流量。

在配置中，所计算的流量可以是体积流量。

在配置中，操作参数可以包括传感器数据和/或建模参数。

一种呼吸支持装置，该呼吸支持装置形成呼吸支持***的一部分，该呼吸支持***向患者输送气体流，其中，该呼吸支持装置被配置为接纳包含一定体积的液体的加湿腔室，并且该呼吸支持装置包括：加热板，该加热板被配置为向加湿腔室传递热量，其中，该加湿腔室的入口被配置为接收要加热和加湿的气体流，并且该加湿腔室的出口被配置为联接到吸气管；控制器，该控制器与加热板电连通，其中，该控制器被配置为控制加热板的热量输出以调节传递到加湿腔室的热量，其中，该控制器进一步被配置为：至少部分地基于呼吸支持装置的操作参数来计算进入加湿腔室的气体流的流量；至少部分地基于所计算的流量来计算最大安全质量蒸发速率；以及至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加热板温度限制。

在配置中，控制器可以进一步被配置为至少部分地基于加热板温度限制和当前加热板温度来确定可以提供给加热板的最大功率。

在配置中，控制器可以进一步被配置为：将所计算的加热板温度限制与当前加热板温度限制进行比较；以及响应于所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将可以提供给加热板的当前最大功率更新为所确定的可以提供给加热板的最大功率。

在配置中，控制器可以被配置为：禁用加热板的功率；以及可选地在阈值时间内，响应于装置未能将可以提供给加热板的当前最大功率更新为所计算的可以提供给加热板的最大功率而禁用或降低吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

在配置中，控制器可以被配置为响应于当前加热板温度超过所计算的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒、和/或响应于供应给加热板的当前功率超过所确定的可以提供给加热板的最大功率达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的可以供应给加热板的最大功率达3个标准差)而禁用加热板的功率和/或禁用吸气管(即，吸气管加热器)的功率。

在配置中，控制器可以被配置为响应于以下情况而降低或禁用装置的流量发生器的功率：可选地在阈值时间内装置未能将可以提供给加热板的当前最大功率更新为所计算的可以提供给加热板的最大功率；当前加热板温度超过所计算的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的可以提供给加热板的最大功率。

在配置中，控制器可以进一步被配置为维持可以提供给加热板的现有最大功率，除非所计算的加热板温度限制低于当前加热板温度限制。

在配置中，控制器可以进一步被配置为响应于所计算的加热板温度限制高于当前加热板温度限制而增加可以提供给加热板的最大功率。

在配置中，当前加热板温度限制可以是预设温度限制。

在配置中，预设温度限制可以是一经超过即触发硬件安全特征的温度。

在配置中，控制器可以进一步被配置为至少部分地基于所计算的流量来计算加湿腔室中液体的最大安全温度。

在配置中，控制器可以进一步被配置为至少部分地基于所计算的流量和所计算的最大安全质量蒸发速率来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率。

在配置中，加热板温度限制可以部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来确定。

在配置中，控制器可以进一步被配置为：至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加湿腔室中液体的最大安全温度；至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率和所估计的流量来计算可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率；以及至少部分地基于所计算的加湿腔室中液体的最大安全温度和所计算的可以从加热板传递到加湿腔室中的液体的最大安全功率来计算加热板温度限制。

在配置中，控制器可以进一步被配置为用所计算的加热板温度限制来更新当前加热板温度限制。

在配置中，所计算的流量可以是质量流量。

在配置中，所计算的流量可以是体积流量。

在配置中，操作参数可以包括传感器数据和/或建模参数。

一种呼吸支持***可以包括：本文披露的任何配置中的呼吸支持装置；以及吸气管。

在配置中，控制器可以被配置为控制吸气管中加热元件的热量输出。

在配置中，呼吸支持***进一步可以包括加湿腔室。

附图说明

参考某些实施例的附图来描述本披露内容的这些和其他特征、方面和优点，这些附图旨在示意性地展示某些实施例而不是限制本披露内容。

图1示意性地展示了被配置为向患者提供呼吸治疗的高流量呼吸***。

图2是具有处于适当位置的加湿腔室的示例高流量呼吸设备的前视透视图。

图3是图2的呼吸设备的后视透视图。

图4展示了图2的呼吸设备的示例感测腔室。

图5是用于降低提供给患者的气体的焓和/或露点超过相应的预定阈值的风险的说明性过程的流程图。

图6是用于计算所选设定点的最大加热板温度的说明性过程的流程图。

具体实施方式

尽管下文描述了某些示例，但本领域技术人员将了解，本披露内容扩展超出具体披露的示例和/或用途以及其明显的修改和等效物。因此，意图是本文所披露的本披露内容的范围不应受到下文所描述的任何特定示例的限制。

示例呼吸支持***

呼吸支持***可以包括呼吸支持装置，该呼吸支持装置联接到吸气管，该吸气管进而可以联接到患者接口。呼吸支持装置可以包括加湿器并且可选地还包括流量发生器。当呼吸支持装置包括加湿器和流量发生器两者时，流量发生器可以被封闭在与加湿器的壳体分开的壳体中，也可以与加湿器集成到单个主装置壳体中。

图1中提供了呼吸支持***10的示意性表示。呼吸支持***10可以包括主装置壳体100。主装置壳体100可以包括可以呈马达/叶轮布置的形式的流量发生器11，其中，该叶轮由马达驱动。主装置壳体100还可以包括加湿器12。例如，加湿器12可以包括可接纳的加湿腔室和加热板。在所示示例中，加湿腔室可以定位成与加热板接触(例如，使得腔室的基部与加热板接触)，并且加热板可以加热加湿腔室的内容物以加湿从流量发生器流到加湿器的气体。主装置壳体100还可以放置控制器13和用户接口14。

用户接口14可以包括显示器和(多个)输入装置，输入装置为比如(多个)按钮、触摸屏、触摸屏和(多个)按钮的组合等。

控制器13可以包括一个或多个硬件和/或软件处理器，并且可以被配置或编程为控制***的部件。例如，控制器可以被配置为：控制流量发生器11以形成气体流以便输送给患者；控制加湿器以加湿和/或加热气体流；从用户接口14接收用户输入以便对呼吸支持***10进行重新配置和/或用户定义的操作；以及向用户输出信息(例如，在显示器上)。用户可以是患者、保健专业人员或其他人。

继续参考图1，吸气管16可以(在一端)联接到主装置壳体100中的气体流出口21，并且(在另一端)联接到患者接口17。患者接口17可以是非密封接口，比如具有歧管19及鼻叉18的鼻插管。气体流出口21可以位于加湿器12上。吸气管16也可以联接到面罩、鼻罩、鼻枕罩、气管内管、气管造口术接口等。吸气管16可以是电路的一部分，通过该电路可以向患者供应气体流。

气体流可以由流量发生器11生成，并由加湿器12加湿，然后再经由吸气管16和患者接口17输送给患者。控制器13可以控制流量发生器11以生成具有期望流量的气体流。控制器还可以控制一个或多个阀以控制空气与氧气(或其他可呼吸的气体)的混合物。控制器13可以控制加湿器12中的加热元件(例如，加湿器的加热板中的加热元件)来加热气体，使得这些气体以期望的温度和/或湿度被输送给患者。

吸气管16可以包括加热元件16a，比如加热丝，以在气体流向患者时对其进行加热。加热元件16a可以延伸穿过吸气管16的长度并且可以加热气体以减少吸气管16中形成的冷凝的量。加热元件16a也可以受控制器13的控制。加热元件16a优选地嵌入管壁中。替代性地，加热元件16a可以铺设在管的管腔内。

***10可以使用(与控制器13通信的)一个或多个传感器来监测气体流的特性和/或以提供合适呼吸支持的方式操作***10。这些传感器可以包括(多个)超声换能器、(多个)流量传感器(比如热敏电阻流量传感器)、(多个)压力传感器、(多个)温度传感器、(多个)湿度传感器或其他传感器。气体流特性可以包括气体浓度、流量、压力、温度、湿度或其他特性。传感器3a、3b、3c、20、25可以放置在主装置壳体100、吸气管16和/或患者接口17中或其上的不同位置。传感器3a、3b、3c、20、25还可以包括环境温度传感器。环境温度传感器可以位于使环境温度传感器暴露于周围环境的任何地方。在一个示例中，环境温度传感器定位在流量发生器的上游。环境温度传感器可以被配置为测量从大气流入的空气的温度。传感器3a、3b、3c、20、25可以进一步包括用于测量患者参数(例如，血氧饱和度水平(例如，经由脉搏血氧仪)、呼吸速率、体温等)的患者传感器。传感器3a、3b、3c、20、25可以被布置成通过有线或无线配置与控制器通信。

控制器13可以接收来自传感器的输出，以辅助以提供合适呼吸支持的方式来操作呼吸支持***10。例如，传感器输出可以辅助呼吸支持***10确定气体流的合适的目标温度、流量和/或压力。提供合适的呼吸支持可以包括满足或超过患者的吸气需求。

***10可以包括无线数据发射器和/或接收器或者收发器15，以使得控制器13能够以无线方式从操作传感器接收数据信号8和/或控制***10的各种部件。另外地或替代性地，数据发射器和/或接收器15可以将数据递送到远程服务器或实现对***10的远程控制。***10可以包括有线连接(例如，使用电缆或电线)，以使得控制器13能够从操作传感器接收数据信号8和/或控制***10的各种部件。在一个示例中，传输的数据可以包括调制解调器，该调制解调器允许设备与远程***或远程服务器通信以传输数据，例如，治疗数据或使用数据。另外，设备还可以包括其他通信模块，比如Wi-Fi模块和蓝牙模块。进一步地，警报信息可以与其他数据(比如治疗参数和使用数据)一起发送到远程服务器(例如，远程治疗管理***)。远程治疗管理***允许临床医生或其他用户访问信息并生成可以用于管理患者治疗的报告。

在一个示例中，呼吸支持***10包括高流量呼吸支持设备。如本领域技术人员所理解的，本文所讨论的高流量呼吸支持旨在被赋予其典型的普通含义。这通常是指呼吸支持***(经由有意未密封的患者接口)输送有针对性的加湿呼吸气体流，其流量通常旨在满足或超过患者的吸气需求。典型的患者接口包括但不限于鼻或气管患者接口。在高流量治疗***中，患者接口可以是未密封的。成人的典型流量的范围常常为但不限于从约十五升/分钟到约六十升/分钟或更大。小儿患者(如新生儿、婴儿和儿童)的典型流量的范围通常为但不限于约一升/分钟/千克患者体重至约三升/分钟/千克患者体重或更大。高流量呼吸支持还可以可选地包括气体混合物成分，这些气体混合物成分包括补充氧气和/或施用治疗药物。高流量呼吸支持通常被称为经鼻高流量(NHF)、加湿高流量鼻插管(HHFNC)、高流量鼻氧气(HFNO)、高流量治疗(HFT)或气管高流量(THF)以及其他常见名称。

例如，在一些配置中，对于成人患者，‘高流量呼吸支持’可以指代以以下流量将气体输送到患者：大于或等于每分钟约10升(10LPM)，比如在约10LPM与约100LPM之间、或在约15LPM与约95LPM之间、或在约20LPM与约90LPM之间、或在约25LPM与约85LPM之间、或在约30LPM与约80LPM之间、或在约35LPM与约75LPM之间、或在约40LPM与约70LPM之间、或在约45LPM与约65LPM之间、或在约50LPM与约60LPM之间。在一些配置中，对于新生儿、婴儿或儿童患者，‘高流量呼吸支持’可以指以以下流量向患者输送气体：大于1LPM，如约1LPM与约25LPM之间、或约2LPM与约25LPM之间、或约2LPM与约5LPM之间、或约5LPM与约25LPM之间、或约5LPM与约10LPM之间、或约10LPM与约25LPM之间、或约10LPM与约20LPM之间、或约10LPM与15LPM之间、或约20LPM与25LPM之间。用于成人患者、新生儿患者、婴儿患者或儿童患者的高流量呼吸支持设备可以以约1LPM与约100LPM之间的流量或以上文概述的子范围中的任何子范围中的流量向患者输送气体。

本***还可以提供CPAP或双水平治疗等其他呼吸治疗。

高流量呼吸支持可以有效地满足或超过患者的吸气需求、提高患者血液的氧合和/或减少呼吸功。另外地，高流量呼吸支持可以在鼻咽中产生冲洗效果，使得上气道的解剖学死腔被进入的高气体流冲洗。冲洗效果可以产生可供用于每次呼吸的新鲜气体储备，同时最小化对二氧化碳和氮气等的再呼吸。

用于高流量呼吸支持的患者接口可以是非密封接口以防止气压伤。气压伤可以包括由于相对于大气压的压力差而对患者的肺部或呼吸***的其他器官造成的组织损伤。患者接口可以是具有歧管和鼻叉的鼻插管、和/或面罩、和/或鼻枕罩、和/或鼻罩、和/或气管造口术接口、或任何其他适合类型的患者接口。

图2和图3示出了呼吸支持***10的示例呼吸支持装置。装置可以包括壳体300，其围封流量发生器。流量发生器可以包括马达和传感器模块。马达和传感器模块可以是不可从主壳体300移除的。马达和传感器模块还可以是可选地可从主壳体300移除的。壳体300还可以放置用于接纳可移除式加湿腔室310的加湿器318。可移除式加湿腔室310容纳用于加热和加湿输送到患者的气体的合适液体，如水。加湿腔室310可以线性运动滑入加湿器318中来流体地联接到装置壳体300。气体出口孔口322可以在马达和传感器模块与腔室310的入口306之间建立流体连通。

加热和加湿的气体可以从腔室310的出口308排出到加湿气体回流部340中，加湿气体回流部可以包括可移除式L形弯头。可移除式弯头可以进一步包括患者出口孔口344，其用于联接到吸气管(比如图1的吸气管16)，以将气体输送到患者接口17。气体出口孔口322、加湿气体回流部340和患者出口孔口344各自可以具有密封件(比如O形环密封件或T形密封件)，以在装置壳体300、加湿腔室310和吸气管16之间提供密封的气体通路。壳体300中的加湿器318的底板部分可以包括加热器装置，比如加热板或其他合适的(多个)加热元件。该加热器装置可以在加湿过程期间加热加湿腔室310中的水。因此，图2和图3的装置包括壳体300中集成的加湿器和流量发生器。

如图3所示，装置可以包括使得流量发生器能够将空气、氧气(或替代辅助气体)或其合适混合物输送到加湿腔室310并且由此输送到患者的布置。这种布置可以在壳体300的后壁323中包括空气入口356'。装置可以包括分开的氧气入口孔口358'。在所说明的配置中，氧气入口孔口358'可以在壳体300的后端处邻近其一侧定位。氧气孔口358'可以连接到如储罐等氧气源，或氧气掺混器。氧气入口孔口358'可以与阀流体连通。阀可以合适地为电磁阀，其使得能够控制添加到向加湿腔室310输送的气体流的氧气的量。

壳体300可以放置合适的电子板，比如感应电路板。电子器件板可以包含合适的电气或电子部件或与其电连通，这些电气或电子部件为比如但不限于微处理器、电容器、电阻器、二极管、运算放大器、比较器以及开关。一个或多个传感器可以与电子板一起使用。电子器件板的部件(比如但不限于，一个或多个微处理器)可以充当设备的控制器13。电子板中的一个或多个都可以与***10的电气部件(包括但不限于显示单元和用户接口14、马达、阀以及加热板和/或加热的吸气管)电连通，以提供气体的期望流量、将气体流加湿和加热至适当水平、并将适当量的氧气(或适当量的替代辅助气体)供应到气体流。

如上所述，操作传感器(比如流量传感器、温度传感器、湿度传感器和/或压力传感器)可以放置在呼吸支持装置、吸气管16和/或患者接口17中或上的不同位置中。电子器件板可以与那些传感器电连通。来自传感器的输出可以由控制器13接收，以辅助控制器13以提供最佳呼吸支持(包括满足吸气需求)的方式来操作呼吸支持***10。

如图4所示，混合空气可以排出流量发生器并且进入可以位于马达和传感器模块中的传感器腔室400中的流动路径402。具有如超声传感器406和/或经加热热敏电阻流量传感器等传感器的感应电路板404可以定位在传感器腔室400中，使得感应电路板至少部分地浸入气体流中。感应电路板上的传感器中的至少一些可以定位在气体流内以测量流内的气体性质。在穿过传感器腔室400中的流动路径402之后，气体可以排出到加湿腔室310。

将感测电路板和传感器的至少一部分浸入流动路径中可以提高测量的准确度，这是因为(相对于未浸入的传感器)当气体流动时，浸入流中的传感器更可能经受相同的条件，比如温度及压力。因此，这些浸入的传感器可以提供气体流特性的更好表示。

如图4所示，流动路径402可以具有弯曲形状。感应电路板404可以包括传感器，比如声学传输器和/或接收器、湿度传感器、温度传感器、热敏电阻等。可以使用至少两种不同类型的传感器来测量气体流量。第一种类型的传感器可以包括热敏电阻，其可以通过监测气体流与热敏电阻之间的热传递来确定流量。当气体在热敏电阻周围流动并经过该热敏电阻时，热敏电阻流量传感器可以使热敏电阻以流内的恒定目标温度运行。传感器可以测量将热敏电阻维持在目标温度下所需的电量。目标温度可以被配置为高于气体流的温度，使得在较高的流量下需要更多的功率来将热敏电阻维持在目标温度下。

热敏电阻流量传感器还可以在热敏电阻上维持多个(例如，两个、三个或更多个)恒定温度，以避免目标温度与气体流温度之间的差值过小或过大。多个不同目标温度可以允许热敏电阻流量传感器在大的气体温度范围上是准确的。例如，热敏电阻电路可以被配置为能够在两个不同目标温度之间切换，使得气体流的温度相对于两个目标温度之一可以始终处于某一范围内(例如，不会太近也不会太远)。热敏电阻电路可以被配置为在约50℃至约70℃、或约66℃的第一目标温度下操作。第一目标温度可以与介于约0℃至约60℃之间或约0℃至约40℃之间的期望流量温度范围相关联。热敏电阻电路可以被配置为在约90℃至约110℃、或约100℃的第二目标温度下操作。第二目标温度可以与介于约20℃至约100℃之间或约30℃至约70℃之间的期望流量温度范围相关联。

控制器可以被配置为通过连接或绕过热敏电阻电路内的电阻器来调整热敏电阻电路以在至少第一目标温度模式与第二目标温度模式之间改变。热敏电阻电路可以布置为包括第一分压器臂和第二分压器臂的惠斯通电桥配置。热敏电阻可以位于分压器臂中的一个上。

第二种类型的传感器可以包括声学(如超声)传感器组件。声学传感器(包括声学发射器和/或接收器)可以用于测量声学信号的飞行时间，以确定气体速度和/或组合物。控制器13可以接收来自(多个)声学传感器的输出，以辅助以提供合适呼吸支持的方式来操作呼吸支持***10。在一种超声感测拓扑(包括超声发射器和/或接收器)中，驱动器引起第一传感器(比如，超声换能器)在第一方向上产生超声脉冲。第二传感器(比如第二超声换能器)接收此脉冲并且提供该脉冲在第一超声换能器与第二超声换能器之间的飞行时间的测量值。使用该飞行时间测量，超声换能器之间的气体流的声速可以由呼吸设备的处理器或控制器计算。第二传感器还可以在与第一方向相反的第二方向上传输，并且第一传感器可以接收脉冲以提供飞行时间的第二测量，从而允许确定气体流的特性，如流量或速度。在另一种声学感测拓扑中，由声学发射器(比如，超声换能器)发射的声脉冲可以由声学接收器(比如，麦克风)接收。声学脉冲可以沿着气体的流动路径传输，由此允许使用声学传感器来测量气体的流量或速度。

可以组合来自第一类型的传感器和第二类型的传感器两者的读数来确定更准确的流量测量值。例如，先前确定的流量和来自这些类型中的一种类型的传感器的一个或多个输出可以用于确定预测的当前流量。然后可以使用来自第一类型和第二类型中的另一类型的传感器的一个或多个输出来更新预测的当前流量，以便计算最终的流量。

另外的操作传感器可以包括位于加热板的顶板附近或位于该顶板处(例如，紧贴在其下方)的一个或多个加热板温度传感器。加热板温度传感器可以被配置为测量加热板的温度。

整个呼吸支持***还可以包括各种温度传感器。环境温度传感器可以位于使环境温度传感器暴露于周围环境的任何地方。环境温度传感器可以被配置为测量从大气流入的空气的温度。出口温度传感器可以可选地位于加湿腔室出口处或附近、或者在吸气管的腔室端(与患者端相反)处。出口温度传感器可以被配置为测量离开加湿腔室的气体流的温度。患者端温度传感器可以可选地位于吸气管的患者端。患者端温度传感器还可以可选地位于患者接口中或其上。患者端温度传感器可以使用例如有线或无线通信与控制器通信。

呼吸支持***可以可选地包括流量传感器，该流量传感器被配置为测量穿过***的气体流量。流量传感器可以位于加湿腔室的出口处或附近、在吸气管的腔室端处或附近、和/或邻近于加湿腔室的出口处或附近的出口温度传感器。该***可以可选地包括在吸气管的腔室端处或附近的温度传感器和流量传感器两者。这些传感器可以使用例如有线或无线通信与一个或多个控制器通信。控制器还可以可选地与一个或多个其他传感器通信，该一个或多个其他传感器可以测量气体流的湿度、温度、压力、流量、和/或其他特性。

在上文描述的呼吸支持***中，温度探针也可以可选地放置在加湿腔室中的一定体积的水内。另外地和/或替代性地，还可以使用非接触温度传感器(比如红外传感器)来测量加热板的温度和/或加湿腔室的内容物的温度、和/或气体路径的温度。

用于降低患者端处气体的焓和/或露点超过阈值的风险的示例方法

防止离开吸气管的气体的焓和/或露点超过阈值可以并入本文披露的任何呼吸支持***中。当吸气管的患者端处的加热气体的露点超过预定阈值(例如，露点从大约37℃到大约47℃，或者从大约40℃到大约45℃，或者在大约43℃)时，可能会发生这种情况。

当使用呼吸支持装置时，防止气体的焓和/或露点造成伤害或不适可能与提供有效的患者治疗相平衡。当前呼吸支持***中使用的技术可能并不总能实现这种平衡。例如，当前呼吸支持***可以对呼吸支持装置的加热板施加加热板温度限制，使得加热板温度决不会超过最大加热板温度。虽然设置静态加热板温度限制可以适当地限制在以高温度设定点和高流量设定点操作期间患者接口处的露点温度，但其可能会使在以高温度设定点和低流量设定点操作期间患者接口处的露点温度过高。反过来说，加热板温度限制适当地限制了在以低温度设定点和低流量设定点操作期间患者接口处的露点温度，但其可能会使装置达不到高温度设定点和高流量设定点。

在防止气体的焓和/或露点造成伤害或不适与提供有效的患者治疗之间实现平衡对于高流量治疗尤其相关(本文描述的呼吸支持***可以被配置为提供高流量治疗)。高流量治疗需要高湿度水平，以使患者感到舒适并确保维持患者气道湿度。高湿度水平提高了患者的使用率，即患者对治疗的长时间依从性。高湿度提高了舒适度，并允许患者长时间使用该高流量治疗装置(即，呼吸支持***)。高湿度还维持患者肺部和气道内患者的自然粘液纤毛运输功能，以移动粘膜并改善呼吸。因此，必须小心维持治疗中使用的水和气体的温度，以确保患者的安全。进一步地，高流量装置可以具有较宽的可选择设定点范围。这意味着需要为患者提供有效治疗的操作参数的范围可能很广。例如，高流量装置可以产生0L/min至100L/min或更高之间的流量。本文披露的呼吸支持***可以在各种治疗参数上维持患者安全与有效治疗之间的平衡。

利用本文披露的呼吸支持***的示例，呼吸装置的控制器(例如，控制加湿器、鼓风机或两者的控制器)可以动态地计算用于操作加热板的最大加热板功率限制。最大加热板功率限制可以至少部分地基于用户输入。可以计算最大加热板功率限制，使得气体的焓和/或露点不超过预定阈值。控制器可以通过持续计算和更新最大加热板功率限制来动态计算最大加热板功率限制，以实时适应呼吸支持***的条件。控制器可以接收来自呼吸支持***中的实时传感器的测量结果，并使用来自传感器的测量结果计算动态加热板温度限制。在整个呼吸支持期期间，加热板温度可以维持在加热板温度限制以下。在一些布置中，控制器可以计算用于输送到加热板的最大加热板功率限制，其中，最大加热板功率限制防止加热板温度超过加热板温度限制。加热板功率可以通过调整电压、电流或两者的组合来控制。

换句话说，控制器可以实时调整加热板功率限制以适应呼吸支持***的条件。控制器可以限制加热板温度，使得气体的焓和/或露点不太可能超过预定阈值(例如，使得气体的焓和/或露点小于或等于预定阈值)。控制器可以通过基于实时传感器数据计算最大加热板功率限制来做到这一点，并在该限制内向加热板提供功率。

图5展示了控制器可以降低提供给患者的气体的焓和/或露点超过相应的预定阈值的风险的过程。当控制器接收某些用户输入(例如，经由上述用户接口)时，控制器可以设置和更新呼吸支持***操作限制。具体地，响应于用户输入和/或从装置传感器接收到的实时数据，控制器可以确定一个或多个控制输出，该一个或多个控制输出可以发送信号以调节输送到加热板的能量。用户输入可以包括例如当用户开始新的呼吸支持期时、在当前期期间更改呼吸装置上的设置、或其他情况。

过程500可以开始于决策框502，在该框处，控制器可以确定是否已经接收到用户输入。如果没有接收到用户输入，则控制器可以维持加热板的当前功率限制(被配置为向患者提供期望的呼吸支持)并继续呼吸支持期。没有接收到用户输入的这种情况由从框502到框516的直接路径来表示。用户输入可以是以下各项中的一项或多项：开启新的呼吸支持期的命令、对一个或多个装置设定点的更改等。

如果接收到用户输入，则控制器可以前进到框504以计算加热板温度限制，该温度限制降低提供给患者的气体的焓和/或露点超过相应的预定阈值的可能性。加热板温度限制可以基于部分地通过实时传感器数据确定的当前装置参数。本文结合图6描述了与计算加热板温度限制相关的进一步披露内容。然后过程500可以前进到框506。

在决策框506处，控制器可以将在框504中计算的加热板温度限制与预设加热板温度限制进行比较。预设加热板温度限制可以是一经超过即会激活硬件安全***的温度。硬件安全***可以包括开关，当测量的加热板温度超过预设加热板温度限制时，该开关断开，从而中断向加热板输送功率。这样，加热板就不会超过预设加热板温度限制，从而降低了对患者造成伤害的可能性。可以通过对呼吸支持装置进行功率循环以复位跳闸开关，从而复位加热板。

如果计算的加热板温度限制大于预设加热板温度限制，则过程可以前进到框508，并且控制器可以将最大加热板温度限制设置为等于预设加热板温度限制。如果计算的加热板温度限制小于预设加热板温度限制，则过程可以前进到框510。在框510处，控制器可以将最大加热板温度限制设置为等于计算的加热板温度限制。换句话说，最大加热板温度是计算的加热板温度限制和预设加热板温度限制中的较小值。换句话说，最大加热板温度限制被设置为使得加热板不会超过硬件安全***温度限制。

在框512处，控制器可以基于当前装置参数来计算新的加热板功率限制。例如，新的加热板功率限制可以至少基于最大加热板温度和当前测量的加热板温度。在另一示例中，新的加热板功率限制可以至少基于环境温度的变化。在框514处，控制器可以将加热板功率限制更新为在框512中计算的新的加热板功率限制。在框516处，控制器可以向加热板提供更新的功率限制。控制器可以将加热板功率限制维持在过程500中计算的限制。因此，当控制器维持加热器温度或功率限制、同时在框502处持续检查用户输入时，过程500可以重复。

通过根据实时传感器数据控制加热板功率限制，控制器可以动态控制可以输送到水的最大热量的量，从而控制加湿腔室中水的最高温度。因此，控制器可以控制在呼吸支持期期间提供给患者的气体流的加湿。以这种方式，控制器可以降低提供给患者的气体的焓和/或露点将超过相应的预定阈值的风险，而不会过度限制可实现的加热板温度和装置设定点的范围。

在一些情况下，新的最大加热板功率限制可能尚未实施或者实施得太慢，这是由于例如呼吸支持***故障对加热板控制或其他相关硬件产生影响的结果。在这些情况下，控制器可以实施安全响应。控制器可以确定呼吸支持***是否实施了计算的最大加热板功率限制。如果呼吸装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制(例如，在一定阈值时间之后)，则控制器可以切断(即，禁用)加热板的功率，并且可以禁用或降低吸气管(即，吸气管加热器)的功率。阈值时间可以是例如一秒、五秒、十五秒、30秒、一分钟、两分钟、五分钟或其他时间。替代性地或另外地，控制器还可以确定当前加热板温度是否超过所确定的加热板温度限制和/或供应给加热板的当前功率是否超过所确定的加热板的最大功率限制。控制器可以确定已经超过所确定的加热板温度限制和/或所确定的加热板的最大功率限制的程度和/或时长。例如，如果出现以下情况，则控制器可以切断(即，禁用)加热板的功率和/或切断吸气管(即，吸气管加热器)的功率：当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制达5℃且持续10分钟、或达10℃且持续10秒；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达基于统计变化的阈值(例如，如果供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制达3个标准差)。替代性地或另外地，控制器可以响应于以下情况而降低或切断(即，禁用)流量发生器的功率：可选地在本文披露的阈值时间内呼吸装置未能将加热板的当前最大功率限制更新为所计算的加热板的最大功率限制；当前加热板温度超过所确定的加热板温度限制；和/或供应给加热板的当前功率超过所确定的加热板的最大功率限制。

图6是用于计算所选设定点的最大加热板温度的说明性过程的流程图，如图5的框504所示。过程504可以开始于框602，此时，控制器接收当前操作参数。当前操作参数可以是来自整个呼吸支持***的传感器的实时数据。当前操作参数还可以包括经由用户输入为当前呼吸治疗期定义的参数。当前操作参数可以包括但不限于环境温度、患者血氧饱和度水平、加湿腔室水温和气体流量。

在框604处，控制器可以可选地基于当前操作参数来计算进入加湿腔室的气体的质量流量。在框606处，控制器可以可选地至少基于所计算的质量流量来计算当前操作参数的最大质量蒸发速率。最大质量蒸发速率可以是最大安全质量蒸发速率，其是患者接口处的后续气体流不会对患者造成伤害或不适的蒸发速率。最大质量蒸发速率可以是动态限制，其可以由控制器随着操作参数的变化而更新。

在框608处，控制器可以基于当前操作参数(并且可选地基于计算的最大质量蒸发速率)来计算加湿腔室中水的最大水温。最大水温可以是最大安全水温，其是加湿腔室中的水可以维持而不会导致患者接口处的后续气体流对患者造成伤害或不适的温度。最大水温可以是动态限制，其可以由控制器随着操作参数的变化而更新。

在框610处，控制器可以计算要从加热板传递到加湿腔室中的水的热能的最大速率。最大热能传递速率可以是对从加热板到加湿腔室中的水的热传递的限制，使得水保持处于或低于在框608处计算的最大水温。最大热能传递速率可以是最大安全功率，其是患者接口处的后续气体流不会对患者造成伤害或不适的热能传递到水的速率。最大热能传递速率可以至少基于所计算的质量流量和最大质量蒸发速率。最大热能传递速率可以是动态限制，其可以由控制器随着操作参数的变化而更新。

在框612处，控制器可以计算加热板温度限制。加热板温度限制可以至少基于最大功率传递。加热板温度限制可以是动态限制，其可以由控制器随着操作的参数变化而更新。加热板温度限制可以用于计算加热板功率限制，如图5中描述的。加热板温度限制可以是图5所示的过程中的框506的输入。

前述方法可以通过在呼吸支持中提供加湿的气体的任何呼吸支持***来实施，包括但不限于双水平压力呼吸支持、CPAP呼吸支持或高流量鼻插管呼吸支持。

术语

虽然已经在某些实施例和示例的背景下描述了本披露内容，但本领域技术人员将理解的是，本披露内容超出具体披露的实施例而扩展至其他替代性实施例和/或用途以及显而易见的修改及其等效物。此外，虽然已详细地示出和描述了本披露内容的实施例的若干变化，但在本披露内容的范围内的其他修改对于本领域技术人员将是显而易见的。还预期可以进行实施例的特定特征和方面的各种组合或子组合并且其仍在本披露内容的范围内。例如，上文结合一个实施例所描述的特征可以与本文中所描述的不同实施例一起使用，并且组合仍在本披露内容的范围内。应理解，所披露实施例的各种特征和方面可以彼此组合或取代以便形成本披露内容的实施例的变化模式。因此，意图是本文的披露内容的范围不应受到上文所描述的特定实施例的限制。因此，除非另外陈述或除非明显地不兼容，否则本发明的每一实施例除了本文所描述的其基本特征外还可以包括来自本文所披露的本发明的每一其他实施例的如本文所描述的一个或多个特征。

结合特定的方面、实施例或示例描述的特征、材料、特性或组将被理解为适用于在本部分或本说明书中其他地方描述的任何其他的方面、实施例或示例，除非与其不相容。在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中披露的所有特征、和/或所披露的任何方法或过程的所有步骤可以通过任何组合来结合，除非这样的特征和/或步骤中的至少一些的组合是互斥的。保护范围不限于任何前述实施例的细节。保护范围扩展至本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中所披露的特征中的任何新颖特征或任何新颖组合，或扩展至如此披露的任何方法或过程的步骤中的任何新颖步骤或任何新颖组合。

此外，在本披露内容中在单独的实施方式的上下文中所描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合地实施。相反，在单个实施方式的上下文中所描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合实施。此外，尽管某些特征在上文可能被描述为以某些组合起作用，但是在一些情况下，可以从所要求保护的组合中去除来自该组合的一个或多个特征，并且该组合可以作为子组合或子组合的变型被要求保护。

此外，虽然操作可以以特定次序描绘于附图中或描述于说明书中，但此类操作无需以所示的特定次序或以顺序次序执行，或无需执行所有操作以达到所期望的结果。未描绘或描述的其他操作可以并入示例方法和过程中。例如，可在所描述操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。进一步地，操作可以在其他实施方式中重新布置或重新排序。本领域技术人员将了解，在一些实施例中，所展示和/或披露的过程中采取的实际步骤可能不同于各图所示的那些步骤。取决于实施例，可以移除上文所描述的某些步骤，可以添加其他步骤。此外，可以以不同方式组合上文所披露的特定实施例的特征和属性以形成附加实施例，以上所有实施例都在本披露内容的范围内。而且，不应将上文所描述的实施方式中的各种***部件的分离理解为在所有实施方式中都要求次类分离，并且应理解，所描述部件和***可以通常一起集成在单个产品中或封装成多个产品。

出于本披露内容的目的，本文中描述了某些方面、优点、和新颖特征。未必所有此类优点都可以根据任何特定实施例来达到。因此，例如，本领域技术人员应认识到，本披露内容可以按实现如在此所传授的一个优点或一组优点的方式来实施或实行，而不一定实现如在此可能传授或建议的其他优点。

除非另外具体陈述或在如所使用的上下文中以其他方式理解，否则本文中所使用的条件性语言，如“能够”、“可能”、“也许”、“可以”、“例如”等，通常旨在传达某些实施例包括某些特征、部件和/或步骤，而其他实施例不包括某些特征、部件和/或步骤。因此，此条件性语言通常不旨在暗示特征、部件和/或步骤无论如何是一个或多个实施例所需要的，或一个或多个实施例必需包括用于在具有或不具有其他输入或提示的情况下决定在任何特定实施例中是否包括或待执行这些特征、部件和/或步骤的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”等为同义的并且以开放的方式包含性地使用，而且并不排除附加部件、特征、动作、操作等。而且，术语“或”以其包含性含义(且不以其排他性含义)使用，使得当用于例如连接元素列表时，术语“或”是指列表中的元素中的一个、一些或全部。

除非另外特别说明，否则比如短语“X、Y和Z中的至少一个”等连接性语言，在上下文中使用时一般应以其他方式理解为传达如下意思：项目、名目等可以是X、Y或Z。因此，这样的连接性语言一般并非意在暗示某些实施例需要存在X中的至少一个、Y中的至少一个、以及Z中的至少一个。

本文所使用的程度语言(比如，本文中所使用的术语“近似”、“约”、“总体上”以及“基本上”)表示接近于所陈述的值、量或特性的值、量或特性仍执行期望功能或达到期望结果。例如，术语“大约”、“约”、“总体上”和“基本上”可以指代在所陈述量的小于10％以内、小于5％以内、小于1％以内、小于0.1％以内以及小于0.01％以内的量。作为另一示例，在某些实施例中，术语“总体上平行”及“基本上平行”是指与完全平行偏离小于或等于15度、10度、5度、3度、1度、0.1度或其他的值、量或特性。

本文中所披露的任何方法无需以所叙述的次序执行。本文中所披露的方法包括由医师采取的某些动作；然而，这些方法还可以明确或暗示地包括那些动作的任何第三方指示。例如，诸如“控制马达速度”的动作包括“指示控制马达速度”。

本文中所描述的所有方法及任务可以由计算机***执行并且完全自动化。在一些情况下，计算机***可以包括通过网络通信及交互运作以执行所描述功能的多个不同的计算机或计算装置(例如，物理服务器、工作站、存储阵列、云端计算资源等)。每个这种计算装置通常包括一个处理器(或多个处理器)，其执行存储于存储器或其他非暂态计算机可读存储介质或装置(例如，固态存储装置、磁盘驱动器等)中的程序指令或模块。本文中所披露的各种功能可以体现于此类程序指令中和/或可以实施于计算机***的特殊应用电路(例如，ASIC或FPGA)中。在计算机***包括多个计算装置的情况下，这些装置可以为同置型的，但无需如此。可以通过将物理存储装置(诸如，固态存储器芯片和/或磁盘)变换成不同状态而持续地存储所披露方法及任务的结果。在一些实施例中，计算机***可以是基于云端的计算***，其处理资源由多个不同的商业实体或其他用户共享。

本披露内容的范围不旨在受限于本部分或本说明书中别处所的优选实施例的具体披露内容，并且可以由如本部分或本说明书中别处所呈现的或如将来呈现的权利要求限定。权利要求书的语言将基于权利要求书中所使用的语言来广泛地解译，并且不限于在本说明书中或在本申请的审查期间所描述的示例，这些示例将被解释为是非排他性的。

Claims (67)

1.一种呼吸支持装置，所述呼吸支持装置形成呼吸支持***的一部分，所述呼吸支持***向患者输送气体流，其中，所述呼吸支持装置被配置为接纳包含一定体积的液体的加湿腔室，所述呼吸支持装置包括：

加热板，所述加热板被配置为向所述加湿腔室传递热量，其中，所述加湿腔室的入口被配置为接收要加热和加湿的所述气体流，并且所述加湿腔室的出口被配置为联接到吸气管；

第一传感器，所述第一传感器被配置为测量所述加热板的当前温度；

至少一个或多个其他传感器，所述至少一个或多个其他传感器被配置为测量与流过所述设备的气体、周围环境或所述设备内的硬件中的至少一种相关的参数，其中，所述至少一个或多个其他传感器中的每一个被配置为测量与所述至少一个或多个其他传感器的其余传感器不同的参数；

用户接口，所述用户接口被配置为接收用户输入；以及

控制器，所述控制器与所述加热板、所述第一传感器和所述至少一个或多个其他传感器以及所述用户接口电连通，其中，所述控制器被配置为控制所述加热板的热量输出以调节传递到所述加湿腔室的热量，其中，所述控制器进一步被配置为：

响应于经由所述用户接口接收到的所述用户输入并且至少部分地基于由所述至少一个或多个其他传感器测量的参数来确定加热板温度限制；以及

至少部分地基于所述加热板温度限制和来自所述第一传感器的数据来计算所述加热板的最大功率限制。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述加热板温度限制是所述加热板被配置为操作使得所述气体的露点低于可能对所述患者造成伤害的限制的温度。

3.如权利要求1或权利要求2所述的装置，其中，所述用户输入包括以下各项中的至少一项：温度设定点变化、露点设定点变化、流量设定点变化或其任意组合。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述控制器被配置为响应于所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将所述加热板的当前最大功率限制更新为所计算的所述加热板的最大功率限制。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述控制器被配置为维持所述加热板的现有最大功率限制，除非所确定的加热板温度限制低于所述当前加热板温度限制。

6.如权利要求4或权利要求5所述的装置，其中，所述当前加热板温度限制是预设温度限制。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述预设温度限制是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，进一步包括流量发生器。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述流量发生器位于所述装置的壳体内。

10.如权利要求8或权利要求9所述的装置，其中，所述流量发生器包括鼓风机。

11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，提供给所述加热板的功率取决于占空比。

12.如权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述加湿腔室的出口包括可移除出口弯头。

13.如权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述吸气管被加热。

14.一种呼吸支持***，包括：

如权利要求1至13中任一项所述的呼吸支持装置；以及

所述吸气管。

15.如权利要求14所述的***，其中，由所述至少一个或多个其他传感器测量的所述参数包括以下各项中的至少一项：所述***的流动路径内所述气体的流量、在所述加湿腔室的出口处测量的温度、在所述加湿腔室的出口处测量的露点、在所述加湿腔室的入口处测量的温度、在所述加湿腔室的入口处测量的露点、环境温度、所述***的流动路径内所述气体的压力、或供应给所述加热板的电功率、电流或电压。

16.如权利要求1至15中任一项所述的装置或***，其中，所述至少一个或多个其他传感器包括两个或更多个其他传感器。

17.如权利要求14至16中任一项所述的***，其中，所述吸气管是被加热吸气管。

18.如权利要求17所述的***，其中，所述控制器被配置为控制所述吸气管中加热元件的热量输出。

19.如权利要求14至18中任一项所述的***，进一步包括所述加湿腔室。

20.如权利要求15至19中任一项所述的***，其中，所述气体的流量是质量流量。

21.如权利要求15至19中任一项所述的***，其中，所述气体的流量是体积流量。

22.如权利要求14至21中任一项所述的***，进一步包括未密封的患者接口。

23.如权利要求14至22中任一项所述的***，进一步包括在所述吸气管的患者端处或附近的温度传感器或露点传感器中的至少一个。

24.一种控制呼吸支持装置的方法，其中，所述呼吸支持装置形成呼吸支持***的一部分并且被配置为接纳加湿腔室以加热和加湿所述气体流，所述方法包括：

在所述呼吸支持装置的控制器的控制下，

接收来自第一传感器和至少两个其他传感器的数据，所述第一传感器被配置为测量所述呼吸支持装置的加热板的当前温度，并且所述至少两个其他传感器被配置为测量与流过所述装置的气体、周围环境或所述装置内的硬件中的至少一种相关的参数，其中，所述至少两个其他传感器中的每一个被配置为测量与所述至少两个或更多个传感器中的其余传感器不同的参数；

经由用户接口接收用户输入，其中，所述用户输入改变所述呼吸支持装置的至少一个参数设置；

响应于经由所述用户接口接收到的所述用户输入并且至少部分地基于来自所述至少两个其他传感器的数据来确定加热板温度限制；以及

至少部分地基于所述加热板温度限制和来自所述第一传感器的数据来计算所述加热板的最大功率限制。

25.如权利要求24所述的方法，其中，提供给所述加热板的功率取决于占空比。

26.如权利要求24或权利要求25所述的方法，其中，所述加热板温度限制是所述加热板被配置为操作而不会使引导到所述用户气道中的所述气体的露点温度超过可能对所述患者造成伤害的值的温度。

27.如权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，所述用户输入包括以下各项中的至少一项：温度设定点变化、露点设定点变化或流量设定点变化。

28.如权利要求24至27中任一项所述的方法，进一步包括响应于所确定的加热板温度限制低于当前加热板温度限制而将所述加热板的当前最大功率限制更新为所计算的所述加热板的最大功率限制。

29.如权利要求28所述的方法，进一步包括维持所述加热板的现有最大功率限制，除非所确定的加热板温度限制低于所述当前加热板温度限制。

30.如权利要求28或权利要求29所述的方法，其中，所述当前加热板温度限制是预设温度限制。

31.如权利要求30所述的方法，其中，所述预设温度限制是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

32.如权利要求24至31中任一项所述的方法，其中，由所述至少两个其他传感器测量的所述参数包括以下各项中的至少两项：所述呼吸支持***的流动路径内所述气体的流量、在所述加湿腔室的出口处测量的温度、在所述加湿腔室的入口处测量的温度、环境温度、所述***的流动路径内所述气体的压力、或供应给所述加热板的电功率、电流或电压。

33.如权利要求32所述的方法，其中，所述气体的流量是质量流量。

34.如权利要求32所述的方法，其中，所述气体的流量是体积流量。

35.一种控制呼吸支持装置的方法，其中，所述呼吸支持装置被配置为接纳加湿腔室以加热和加湿所述气体流，其中，所述方法包括：

在所述装置的控制器的控制下，

至少部分地基于所述呼吸支持装置的操作参数来计算进入所述加湿腔室的气体流的流量；

至少部分地基于所计算的流量来计算最大安全质量蒸发速率；以及

至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加热板温度限制。

36.如权利要求35所述的方法，进一步包括至少部分地基于所述加热板温度限制和当前加热板温度来确定所述加热板的最大功率限制。

37.如权利要求36所述的方法，进一步包括：

将所计算的加热板温度限制与当前加热板温度限制进行比较，以及

响应于所计算的加热板温度限制低于所述当前加热板温度限制而将所述加热板的当前最大功率限制更新为所确定的所述加热板的最大功率限制。

38.如权利要求37所述的方法，进一步包括维持所述加热板的现有最大功率限制，除非所计算的加热板温度限制低于所述当前加热板温度限制。

39.如权利要求37所述的方法，进一步包括响应于所计算的加热板温度限制高于所述当前加热板温度限制而增加所述最大功率限制。

40.如权利要求37至39中任一项所述的方法，其中，所述当前加热板温度限制是预设温度限制。

41.如权利要求40所述的方法，其中，所述预设温度限制是一经超过即触发硬件安全特征的温度限制。

42.如权利要求35至41中任一项所述的方法，进一步包括至少部分地基于所计算的流量来计算所述加湿腔室中液体的最大安全温度。

43.如权利要求42所述的方法，进一步包括至少部分地基于所计算的流量和所计算的最大安全质量蒸发速率来计算能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的液体的最大安全功率。

44.如权利要求43所述的方法，其中，所述加热板温度限制部分地基于所计算的所述加湿腔室中所述液体的最大安全温度和所计算的能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的所述液体的最大安全功率来确定。

45.如权利要求35所述的方法，进一步包括：

至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算所述加湿腔室中所述液体的最大安全温度；

至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率和所计算的流量来计算能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的所述液体的最大安全功率；以及

至少部分地基于所计算的所述加湿腔室中所述液体的最大安全温度和所计算的能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的所述液体的最大安全功率来计算加热板温度限制。

46.如权利要求45所述的方法，进一步包括用所计算的加热板温度限制来更新当前加热板温度限制。

47.如权利要求35至46中任一项所述的方法，其中，所计算的流量是质量流量。

48.如权利要求35至46中任一项所述的方法，其中，所计算的流量是体积流量。

49.如权利要求35至48中任一项所述的方法，其中，所述操作参数包括传感器数据和/或建模参数。

50.一种呼吸支持装置，所述呼吸支持装置形成呼吸支持***的一部分，所述呼吸支持***向患者输送气体流，其中，所述呼吸支持装置被配置为接纳包含一定体积的液体的加湿腔室，并且所述呼吸支持装置包括：

加热板，所述加热板被配置为向所述加湿腔室传递热量，其中，所述加湿腔室的入口被配置为接收要加热和加湿的所述气体流，并且所述加湿腔室的出口被配置为联接到吸气管；

控制器，所述控制器与所述加热板电连通，其中，所述控制器被配置为控制所述加热板的热量输出以调节传递到所述加湿腔室的热量，其中，所述控制器进一步被配置为：

至少部分地基于所述呼吸支持装置的操作参数来计算进入所述加湿腔室的气体流的流量；

至少部分地基于所计算的流量来计算最大安全质量蒸发速率；以及

至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算加热板温度限制。

51.如权利要求50所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为至少部分地基于所述加热板温度限制和当前加热板温度来确定能够提供给所述加热板的最大功率。

52.如权利要求51所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为：

将所计算的加热板温度限制与当前加热板温度限制进行比较，以及

响应于所计算的加热板温度限制低于所述当前加热板温度限制而将能够提供给所述加热板的当前最大功率更新为所确定的能够提供给所述加热板的最大功率。

53.如权利要求52所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为维持能够提供给所述加热板的现有最大功率，除非所计算的加热板温度限制低于所述当前加热板温度限制。

54.如权利要求52所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为响应于所计算的加热板温度限制高于所述当前加热板温度限制而增加能够提供给所述加热板的最大功率。

55.如权利要求52至54中任一项所述的装置，其中，所述当前加热板温度限制是预设温度限制。

56.如权利要求55所述的装置，其中，所述预设温度限制是一经超过即触发硬件安全特征的温度。

57.如权利要求50至56中任一项所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为至少部分地基于所计算的流量来计算所述加湿腔室中所述液体的最大安全温度。

58.如权利要求57所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为至少部分地基于所计算的流量和所计算的最大安全质量蒸发速率来计算能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的所述液体的最大安全功率。

59.如权利要求58所述的装置，其中，所述加热板温度限制部分地基于所计算的所述加湿腔室中所述液体的最大安全温度和所计算的能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的所述液体的最大安全功率来确定。

60.如权利要求50所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为：

至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率来计算所述加湿腔室中所述液体的最大安全温度；

至少部分地基于所计算的最大安全质量蒸发速率和所估计的流量来计算能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的所述液体的最大安全功率；以及

至少部分地基于所计算的所述加湿腔室中所述液体的最大安全温度和所计算的能够从所述加热板传递到所述加湿腔室中的所述液体的最大安全功率来计算加热板温度限制。

61.如权利要求60所述的装置，其中，所述控制器进一步被配置为用所计算的加热板温度限制来更新当前加热板温度限制。

62.如权利要求50至61中任一项所述的装置，其中，所计算的流量是质量流量。

63.如权利要求50至61中任一项所述的装置，其中，所计算的流量是体积流量。

64.如权利要求50至63中任一项所述的装置，其中，所述操作参数包括传感器数据和/或建模参数。

65.一种呼吸支持***，包括：

如权利要求50至64中任一项所述的呼吸支持装置；以及

吸气管。

66.如权利要求65所述的***，其中，所述控制器被配置为控制所述吸气管中加热元件的热量输出。

67.如权利要求65或权利要求66所述的***，进一步包括所述加湿腔室。