通過引用結(jié)合任何優(yōu)先權(quán)申請

在與本申請一起提交的申請數(shù)據(jù)表中所指明的任何和所有對國外或國內(nèi)優(yōu)先權(quán)的申請都根據(jù)37cfr1.57通過引用結(jié)合在此。本申請要求2014年9月3日提交的臨時(shí)申請us62/045,358和2015年9月2日提交的us62/213,534的優(yōu)先權(quán)，其中每個(gè)臨時(shí)申請的內(nèi)容均通過引用將其全文結(jié)合。

背景

本披露總體上涉及增濕氣體療法。更具體地說，本披露涉及用于增濕氣體療法的增濕系統(tǒng)。

患有呼吸系疾病例如慢性阻塞性肺病(copd)的患者可能難以進(jìn)行有效呼吸。這種困難可能是由于多種原因?qū)е碌慕Y(jié)果，這些原因包括肺組織衰弱、小氣道機(jī)能障礙、痰過量累積、感染、遺傳性障礙、或心功能不全。在患有呼吸系疾病的情況下，提供可以改善患者通氣的療法是有用的。在一些情況下，患者可以配備有呼吸療法系統(tǒng)，該呼吸療法系統(tǒng)包括氣體源、可以用于將氣體傳輸?shù)交颊邭獾赖慕涌凇⒁约霸跉怏w源與接口之間延伸的導(dǎo)管。從氣體源遞送到患者氣道的氣體可以有助于促進(jìn)充分通氣。氣體源可以包括例如空氣和/或適合用于吸氣的另一種氣體(例如氧氣或氧化氮)的容器、能夠推進(jìn)氣體通過導(dǎo)管到達(dá)接口的機(jī)械鼓風(fēng)機(jī)、或者這兩者的某種組合。呼吸療法系統(tǒng)可以包括氣體增濕器，該氣體增濕器可以對傳遞通過呼吸療法系統(tǒng)的氣體進(jìn)行增濕和加熱以便改善患者舒適度和/或改善患者的呼吸系疾病的預(yù)后。氣體增濕器可以包括儲水器和用于對儲器中的水進(jìn)行加熱的加熱元件。在水被加熱而溫度升高時(shí)，形成了可以匯入傳遞通過氣體增濕器的氣流的水蒸氣。

常規(guī)的氣體增濕器在減輕感冒不適和干氣體療法中是有用的，但典型地被配置的方式為使得儲器中全部的水或者過量的水在生成的蒸氣上升至可接受水平之前必須被加熱以便于提供充分增濕的氣體。在一些情形下，從打開增濕器到開始生成足夠的水蒸氣可能會花費(fèi)高達(dá)半小時(shí)。另外，常規(guī)的氣體增濕器可能不能夠適當(dāng)?shù)仨憫?yīng)于改變輸入條件，或者部分地由于儲器中水的高熱慣性而可能具有受損的響應(yīng)。

概述

本披露提供水蒸發(fā)系統(tǒng)，水蒸發(fā)系統(tǒng)不要求對一儲器的水或者過量水進(jìn)行加熱。所披露的是允許所希望量的水快速蒸發(fā)從而提高對系統(tǒng)或者環(huán)境變化的響應(yīng)時(shí)間并且極大減小暖機(jī)周期的實(shí)施例。

根據(jù)本披露的第一方面，一種用于在傳遞通過氣體通路的氣體被提供給患者的氣道之前向該氣體提供增濕的呼吸增濕系統(tǒng)可以包括用于提供受控的液體流的液體流動控制器；加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)包括加熱表面，加熱系統(tǒng)被配置成位于氣體通路中并且向傳遞通過通路的氣體提供增濕，其中加熱系統(tǒng)接收受控的液體流，加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約30攝氏度(℃)與大約99.9℃之間的預(yù)先確定的溫度下；以及一個(gè)或多個(gè)硬件處理器，一個(gè)或多個(gè)硬件處理器通過以下方式提供傳遞通過氣體通路的氣體的濕度水平的確定性控制：指示液體流動控制器來調(diào)節(jié)在加熱系統(tǒng)處所接收的受控的液體流。

加熱系統(tǒng)可以被配置成使加熱表面維持在以下預(yù)先確定的溫度下：大約35℃與大約90℃之間、大約40℃與大約80℃之間、大約45℃與大約70℃之間、大約45℃與大約60℃之間、大約50℃與大約60℃之間、或者大約50℃的預(yù)先確定的溫度。

液體可以是水。液體流動控制器可以包括計(jì)量系統(tǒng)。液體流動控制器可以是泵。泵可以是正排量泵。正排量泵可以是壓電泵、隔膜泵或者蠕動泵。液體流動控制器可以是壓力供給(諸如重力供給)和控制閥。液體流動控制器可以包括止回閥，止回閥被配置成保持液體流動控制器啟動和/或保護(hù)系統(tǒng)免受污染。液體流動控制器可以被配置成使用芯吸作用或者毛細(xì)作用。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括安全閥，用于在液體控制器發(fā)生故障時(shí)防止液體流動。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括儲液器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括流動限制裝置，流動限制裝置定位在儲液器與液體流動控制器之間并且被配置成防止重力驅(qū)動的流動影響所遞送液體流。流動限制裝置可以是限制流動路徑的彈性突起。液體流動控制器可以是呈開環(huán)構(gòu)型的泵。液體流動控制器是呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。液體流動控制器可以提供在0ml/min至大約10ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。液體流動控制器可以提供在0ml/min至大約7ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)液體流。液體流動控制器可以提供在0ml/min至大約5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)液體流。液體流動控制器可以提供在大約40μl/min至大約4ml/min范圍內(nèi)、或者大約70μl/min至大約2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)液體流。液體流動控制器可以提供具有以下精度的受控的液體流：大約±15％的所希望液體流速、大約±10％的所希望液體流速、大約±6.5％的所希望液體流速、或者大約±5％的所希望液體流速。

呼吸增濕系統(tǒng)可以包括流動傳感器。流動傳感器可以是熱質(zhì)量計(jì)量計(jì)。流動傳感器可以是逐滴供給計(jì)數(shù)器。流動傳感器可以是差壓流動傳感器。

一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體的流速提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于加熱表面的溫度提供濕度水平的確定性控制，其中加熱表面的溫度被維持在恒定溫度下。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于加熱表面的溫度提供濕度水平的確定性控制，其中加熱表面的溫度被控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于入口處的氣體的絕對壓力或者大氣壓力提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于入口處的氣體的露點(diǎn)溫度提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于由加熱表面所提供的熱含量提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體在與加熱系統(tǒng)交互之前的溫度提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體在與加熱系統(tǒng)交互之前的相對濕度提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于加熱表面的有效加熱表面積提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體的壓力提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體速度的函數(shù)提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于受控的液體流中的液體的溫度提供濕度水平的確定性控制。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通路的入口處的氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括由模型所確定的液體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括由模型所確定的氣體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括周圍壓力傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在加熱表面處或者附近的壓力傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括加熱表面溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在增濕區(qū)上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器或者周圍濕度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器下游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器下游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器以及位于氣體通路入口處的溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括形成加熱系統(tǒng)的一部分的至少一個(gè)溫度傳感器。至少一個(gè)溫度傳感器可以被利用來確定加熱器被液體所浸透的比例。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體預(yù)加熱器。氣體通路入口處的氣體的溫度經(jīng)由對預(yù)加熱器的功率的控制以開環(huán)方式被控制。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括液體預(yù)加熱器。加熱表面可以包括芯吸表面。熱量可以通過具有電阻跡線或者電阻條的pcb供應(yīng)給加熱表面。熱量可以通過蝕刻箔或者一個(gè)或多個(gè)柔性pcb供應(yīng)給加熱表面。熱量可以通過電熱絲供應(yīng)。熱量可以通過ptc陶瓷供應(yīng)。熱量可以由帕爾帖(peltier)裝置或者熱電裝置供應(yīng)。加熱表面可以被包覆模制并且微通道可以包括在被配置成將水芯吸到加熱器上的包覆模具中。可以通過使用加熱系統(tǒng)的電阻或者其他特征來至少部分地確定加熱表面的表面溫度。電阻可以指示平均加熱器系統(tǒng)溫度。在一些構(gòu)型中，加熱系統(tǒng)被安排成使得在加熱器的指定區(qū)中提供更高密度的熱量，這樣使得這些區(qū)具有更高的功率密度。更高密度的熱量可以接近供水系統(tǒng)的出口。更高密度的熱量可以被提供在水預(yù)加熱區(qū)域中。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通路的出口處的溫度傳感器。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，描述了一種用于向患者提供加熱和增濕呼吸氣體的高效呼吸增濕系統(tǒng)。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括具有入口和出口的呼吸氣體通路，其中在操作過程中氣體從入口流動到出口；預(yù)加熱器，預(yù)加熱器被配置成對氣流進(jìn)行加熱；以及加熱表面，加熱表面與預(yù)加熱器分離并且位于預(yù)加熱器下游，加熱表面包括被配置成芯吸遍布加熱表面的表面的液體的芯吸特征，加熱表面進(jìn)一步被配置成在芯吸過程中和/或在芯吸之后對液體進(jìn)行加熱。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體流動發(fā)生器。預(yù)加熱器可以是氣體加熱元件。氣體加熱元件可以是包括電阻元件(例如，跡線或條)、蝕刻箔膜、加熱線圈或者ptc元件等的pcb中的一種。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在預(yù)加熱器下游的溫度傳感器。可以根據(jù)從下游溫度傳感器所獲得的測量結(jié)果控制提供給氣體加熱元件的功率。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在預(yù)加熱器上游的溫度傳感器。可以根據(jù)從上游溫度傳感器所獲得的氣體流速和測量結(jié)果控制提供給氣體加熱元件的功率。氣體加熱元件的特征可以用作溫度傳感器。可以根據(jù)液體從加熱表面的蒸發(fā)速率設(shè)定所希望的下游溫度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定以便確保大約全部顯熱由預(yù)加熱器供應(yīng)給氣體流。所希望的下游溫度可以被設(shè)定在0℃與大約5℃之間、高于輸出露點(diǎn)溫度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得預(yù)先確定的輸出絕對濕度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得給定輸出絕對濕度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定成大約25℃至大約43℃、或者大約31℃至大約43℃、或者大約31℃至大約41℃、或者大約31℃至大約37℃、或者大約37℃。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括液體流動發(fā)生器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括用于對液體流進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備。可以通過增加水被引入的電阻條的數(shù)量將用于對液體流進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備結(jié)合到加熱表面結(jié)構(gòu)中。用于對液體流進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備可以位于供水管線中。芯吸特征部可以是吸收織物或吸收紙張、微通道、親水性涂覆表面、毛細(xì)吸液芯或接觸吸液芯、或者薄多孔介質(zhì)等中的一種或多種。芯吸特征部可以包括被配置成將液體分布到加熱表面上的聯(lián)接件。聯(lián)接件可以是被粘結(jié)或者變成與加熱表面或芯吸特征部相接觸的一段芯吸介質(zhì)。聯(lián)接件可以是與芯吸特征部形成銳角的第二表面。聯(lián)接件可以是與加熱表面或者芯吸特征部相接觸的空腔。聯(lián)接件可以是線源、點(diǎn)源、徑向源、或者多條線、多個(gè)點(diǎn)以及多個(gè)徑向源、或者它們的任何組合中的一個(gè)或多個(gè)。加熱表面可以被維持在以下預(yù)先確定的溫度下：大約30℃與大約99.9℃之間、大約35℃與大約90℃之間、大約40℃與大約80℃之間、大約45℃與大約70℃之間、大約45℃與大約60℃之間、大約50℃與大約60℃之間、或者大約50℃。芯吸特征部可以被機(jī)械地配置成定位在液體遞送管內(nèi)。呼吸增濕系統(tǒng)可以被配置成位于用于將氣體遞送給患者的吸入管內(nèi)或者作為吸入管的一部分。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括過濾器。過濾器可以位于液體遞送管線中。過濾器可以定位在泵的下游。過濾器可以定位在通向加熱表面的入口處。過濾器可以是生物過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括uv源以實(shí)現(xiàn)無菌度。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，一種用于向患者提供加熱和增濕呼吸氣體的呼吸增濕系統(tǒng)可以包括提供受控的液體流的液體流動控制器；加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)包括加熱表面，加熱系統(tǒng)被配置成接收受控的液體流并且向傳遞通過增濕系統(tǒng)的氣體提供增濕；一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器測量加熱表面的表面溫度；一個(gè)或多個(gè)硬件處理器，一個(gè)或多個(gè)硬件處理器通過以下方式提供傳遞通過呼吸系統(tǒng)的氣體的濕度水平的確定性控制：指示液體流動控制器調(diào)節(jié)在加熱系統(tǒng)處所接收的受控的液體流并且指示加熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)加熱表面的表面溫度，其中調(diào)節(jié)加熱表面的表面溫度提供控制以便產(chǎn)生已知蒸發(fā)面積；以及一個(gè)或多個(gè)液體傳感器，一個(gè)或多個(gè)液體傳感器被配置成檢測加熱表面在至少一個(gè)區(qū)中是否被浸濕。一個(gè)或多個(gè)液體傳感器可以是至少兩個(gè)液體傳感器，至少兩個(gè)液體傳感器被配置成檢測加熱表面在加熱表面的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)處是否被浸濕。至少兩個(gè)液體傳感器可以是兩個(gè)溫度傳感器。一個(gè)或多個(gè)液體傳感器可以位于加熱表面處、位于加熱表面上、鄰近加熱表面定位、或者位于加熱表面近側(cè)。液體可以是水。

液體流動控制器可以是計(jì)量系統(tǒng)。液體流動控制器可以包括泵。泵可以是正排量泵。正排量泵可以是壓電隔膜泵或者蠕動泵。液體流動控制器可以是壓力供給(諸如重力供給)和控制閥。液體流動控制器可以包括止回閥，止回閥被配置成保持液體流動控制器啟動和/或減小倒流的可能。液體流動控制器可以被配置成使用芯吸作用或者毛細(xì)作用。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括安全閥，用于在液體控制器發(fā)生故障時(shí)防止液體流動。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括儲液器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括流動限制裝置，流動限制裝置定位在儲液器與液體流動控制器之間并且被配置成防止重力驅(qū)動的流動影響所遞送液體流。流動限制裝置可以是限制流動路徑的彈性突起。液體流動控制器可以是呈開環(huán)構(gòu)型的泵。液體流動控制器是呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。泵可以是壓電泵。流動傳感器可以是熱質(zhì)量計(jì)量計(jì)。液體流動致動器可以提供在0ml/min至10ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。液體流動致動器可以提供在0ml/min至7ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。液體流動致動器可以提供在0ml/min至5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。液體流動致動器可以提供在40μl/min至4ml/min范圍內(nèi)、或者70μl/min至2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。流動控制器可以提供具有以下精度的受控的液體流：大約±15％的所希望液體流速、大約±10％的所希望液體流速、大約±6.5％的所希望液體流速、或者大約±5％的所希望液體流速。

一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體的流速提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于液體從加熱表面的蒸發(fā)速率提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于加熱表面的溫度提供濕度水平的確定性控制，其中加熱表面的溫度被維持在恒定溫度下。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于加熱表面的溫度提供濕度水平的確定性控制，其中加熱表面的溫度被控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于入口處的氣體的絕對壓力或者大氣壓力提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于入口處的氣體的露點(diǎn)溫度提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于由加熱表面所提供的熱含量提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體在與加熱系統(tǒng)交互之前的溫度提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體在與加熱系統(tǒng)交互之前的相對濕度提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于加熱表面的有效加熱表面積提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體的壓力提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于氣體速度的函數(shù)提供濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)硬件處理器可以基于受控的液體流中的液體的溫度提供濕度水平的確定性控制。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通路的入口處的氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括由模型所確定的液體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括由模型所確定的氣體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括周圍壓力傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在增濕區(qū)上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器或者周圍濕度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器下游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器下游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器以及位于氣體通路入口處的溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括形成加熱系統(tǒng)的一部分的至少一個(gè)溫度傳感器。至少一個(gè)溫度傳感器可以被利用來確定加熱器被液體所浸透的比例。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體預(yù)加熱器。氣體通路入口處的氣體的溫度經(jīng)由對預(yù)加熱器的功率的控制以開環(huán)方式被控制。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括液體預(yù)加熱器。一個(gè)或多個(gè)液體傳感器可以用于防止液體溢流到加熱表面上。一個(gè)或多個(gè)液體傳感器可以由一個(gè)或多個(gè)硬件處理器使用來調(diào)節(jié)傳遞通過呼吸系統(tǒng)的氣體的濕度水平的確定性控制。一個(gè)或多個(gè)液體傳感器可以由一個(gè)或多個(gè)硬件處理器使用來調(diào)節(jié)加熱表面的蒸發(fā)面積。一個(gè)或多個(gè)液體傳感器可以是溫度傳感器。一個(gè)或多個(gè)液體傳感器可以是電阻式傳感器或者電容式傳感器。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，一種用于呼吸增濕系統(tǒng)的加熱器板包括以包括微通道的表面包覆模制的印刷電路板(pcb)或者蝕刻箔。表面可以具有僅在單一方向上延伸的微通道。微通道可以包括連接到第二組主通道上的第一組分布通道。分布通道的數(shù)量可以小于主通道的數(shù)量。微通道可以從單點(diǎn)徑向地分布。加熱系統(tǒng)可以與在此所描述的任何呼吸增濕系統(tǒng)一起使用。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，一種用于在傳遞通過氣體通路的氣體被提供給患者的氣道之前向氣體提供增濕的呼吸增濕系統(tǒng)包括提供受控的液體流的液體流動控制器；加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)包括加熱表面，加熱系統(tǒng)被配置成接收受控的液體流并且向傳遞通過增濕系統(tǒng)的氣體提供增濕，其中加熱表面被配置成芯吸遍布加熱表面的表面的液體；以及氣體預(yù)加熱器，氣體預(yù)加熱器被安排在氣體通路中、位于加熱系統(tǒng)上游。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括聯(lián)接件，聯(lián)接件被配置成從液體控件接收受控的液體流并且將液體分布到加熱表面上。呼吸增濕系統(tǒng)可以被配置成與用于將氣體遞送給患者的吸入管成一直線。呼吸增濕系統(tǒng)可以被配置成位于用于將氣體遞送給患者的吸入管內(nèi)。液體可以是水。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括過濾器。過濾器可以位于液體遞送管線中。過濾器可以定位在泵的下游。過濾器可以定位在通向加熱表面的入口處。過濾器可以是生物過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括uv源以實(shí)現(xiàn)無菌度。

液體流動控制器可以包括計(jì)量系統(tǒng)。液體流動控制器可以是泵。泵可以是正排量泵。正排量泵可以是壓電泵、隔膜泵或者蠕動泵。液體流動控制器可以包括壓力供給(諸如重力供給)和控制閥。液體流動控制器可以包括被配置成保持液體流動控制器啟動的止回閥。液體流動控制器可以被配置成使用芯吸作用或者毛細(xì)作用。呼吸增濕系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括安全閥，用于在液體控制器發(fā)生故障時(shí)防止液體流動。呼吸增濕系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括儲液器。呼吸增濕系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括流動限制裝置，流動限制裝置定位在儲液器與液體流動控制器之間并且被配置成防止重力驅(qū)動的流動影響所遞送液體流。流動限制裝置可以是限制流動路徑的彈性突起。液體流動控制器可以是呈開環(huán)構(gòu)型的泵。液體流動控制器是呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。液體流動致動器可以提供在0ml/min至大約10ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)液體流。液體流動致動器可以提供在0ml/min至大約7ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)液體流。液體流動致動器可以提供在0ml/min至大約5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)液體流。液體流動致動器可以提供在40μl/min至大約4ml/min范圍內(nèi)、或者大約70μl/min至大約2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)液體流。液體流動控制器可以提供具有以下精度的受控的液體流：大約±15％的所希望液體流速、大約±10％的所希望液體流速、大約±6.5％的所希望液體流速、或者大約±5％的所希望液體流速。

加熱系統(tǒng)可以包括加熱器板，該加熱器板包括以包括微通道的表面包覆模制的印刷電路板(pcb)或者蝕刻箔。表面可以具有僅在單一方向上延伸的微通道。微通道可以包括連接到第二組主通道上的第一組分布通道。分布通道的數(shù)量可以小于主通道的數(shù)量。微通道可以從單點(diǎn)徑向地分布。聯(lián)接件可以是纖維聚合物、多孔聚合物或者燒結(jié)聚合物。加熱表面可以被浸入氣體流中。加熱表面可以包括模塊化區(qū)。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，一種呼吸增濕系統(tǒng)包括提供受控的液體流的液體流動控制器；加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)包括加熱表面，加熱系統(tǒng)被配置成位于氣體通路中并且對傳遞通過通路的氣體提供增濕，其中加熱系統(tǒng)接收受控的液體流，加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約30℃與大約99.9℃之間的預(yù)先確定的溫度下；并且加熱表面可以被配置成被維持在大約30℃與大約99.9℃之間的溫度下，并且其中系統(tǒng)的大約80％-99.9％的功率輸出被轉(zhuǎn)換成液體中的熱量。加熱表面可以被配置成被維持在以下溫度下：大約35℃與大約90℃之間、大約45℃與大約70℃之間、大約45℃與大約60℃之間、大約50℃與大約60℃之間、或者大約50℃的溫度。在一些構(gòu)型中，系統(tǒng)的大約85％-99.99％的功率輸出被轉(zhuǎn)換成液體中的熱量，系統(tǒng)的大約90％-99.99％的功率輸出被轉(zhuǎn)換成液體中的熱量，系統(tǒng)的大約95％-99.99％的功率輸出被轉(zhuǎn)換成液體中的熱量，或者系統(tǒng)的大約98％的功率輸出被轉(zhuǎn)換成液體中的熱量。液體可以是水。呼吸增濕系統(tǒng)可以被構(gòu)造為如在此所描述的任何呼吸增濕系統(tǒng)。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，一種用于在傳遞通過氣體通路的氣體被提供給患者的氣道之前向氣體提供增濕的呼吸增濕系統(tǒng)包括用于對氣體流進(jìn)行加熱并且定位在增濕區(qū)上游的設(shè)備；液體流動發(fā)生器；加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)包括加熱表面，加熱系統(tǒng)被配置成位于氣體通路中并且向傳遞通過通路的氣體提供增濕，其中加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約30℃與大約99.9℃之間的預(yù)先確定的溫度下。加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約35℃與大約90℃的預(yù)先確定的溫度下。加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約40℃與大約80℃的預(yù)先確定的溫度下。加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約45℃與大約70℃的預(yù)先確定的溫度下。加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約45℃與大約60℃的預(yù)先確定的溫度下。加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約50℃與大約60℃的預(yù)先確定的溫度下。加熱系統(tǒng)被配置成使加熱表面維持在大約50℃的預(yù)先確定的溫度下。設(shè)備可以是預(yù)加熱器。預(yù)加熱器可以包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可以是包括電阻元件、蝕刻箔膜、加熱線圈或者ptc元件等的pcb中的一種。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在預(yù)加熱器下游的溫度傳感器。可以根據(jù)從下游溫度傳感器所獲得的測量結(jié)果控制提供給氣體加熱元件的功率。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在預(yù)加熱器上游的溫度傳感器。可以根據(jù)從上游溫度傳感器所獲得的氣流速率和測量結(jié)果控制提供給氣體加熱元件的功率。氣體加熱元件的特征可以用作溫度傳感器。可以根據(jù)加熱表面的蒸發(fā)速率設(shè)定預(yù)加熱之后的所希望的下游溫度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定以便確保大約全部顯熱由預(yù)加熱器供應(yīng)。所希望的下游溫度可以被設(shè)定在0℃與大約5℃之間、高于輸出溫度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得給定輸出相對濕度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得給定輸出絕對濕度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定成大約25℃至大約43℃、或者大約31℃至大約43℃、或者大約31℃至大約41℃、或者大約31℃至大約37℃、或者大約37℃。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括用于對液體流進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備。可以通過增加液體被引入的電阻加熱軌的數(shù)量將用于對液體流進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備結(jié)合到加熱結(jié)構(gòu)中。用于對液體流進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備可以位于液體供應(yīng)管線中。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，描述了通過控制去往加熱源的水流對呼吸增濕系統(tǒng)中的濕度進(jìn)行確定性控制。濕度水平的確定性控制可以基于氣體的流速。濕度水平的確定性控制可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率。濕度水平的確定性控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在恒定溫度下。濕度水平的確定性控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。濕度水平的確定性控制可以基于入口處氣體的絕對壓力或者大氣壓力。濕度水平的確定性控制可以基于入口處氣體的露點(diǎn)溫度。濕度水平的確定性控制可以基于由加熱表面所提供的熱含量。濕度水平的確定性控制可以基于氣體在與加熱系統(tǒng)交互之前的溫度。濕度水平的確定性控制可以基于氣體在與加熱系統(tǒng)交互之前的相對濕度。濕度水平的確定性控制可以基于加熱表面的有效加熱表面積。濕度水平的確定性控制可以基于氣體的壓力。濕度水平的確定性控制可以基于氣體速度的函數(shù)。濕度水平的確定性控制可以基于受控的液體流中的液體的溫度。確定性控制可以基于上述輸入中兩個(gè)或更多個(gè)的組合，并且以上輸入的全部組合是在此披露的范圍內(nèi)。確定性控制可以基于去往加熱源的水流和氣體流速的控制的組合。確定性控制可以基于去往加熱源的水流、氣體流速以及入口處氣體的露點(diǎn)溫度的控制的組合。確定性控制可以基于去往加熱源的水流、氣體流速以及入口處氣體的絕對壓力或者大氣壓力的控制的組合。確定性控制可以基于去往加熱源的水流、氣體流速、入口處氣體的絕對壓力或者大氣壓力、以及入口處氣體的露點(diǎn)溫度的控制的組合。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通路的入口處的氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括由模型所確定的液體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括由模型所確定的氣體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括周圍壓力傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在加熱表面處或者附近的壓力傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括加熱表面溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在增濕區(qū)上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器或者周圍濕度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器下游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體預(yù)加熱器下游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器以及位于氣體通路入口處的溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括形成加熱系統(tǒng)的一部分的至少一個(gè)溫度傳感器。至少一個(gè)溫度傳感器可以被利用來確定加熱器表面面積被液體所浸透(或覆蓋)的比例。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體預(yù)加熱器。氣體通路入口處的氣體的溫度經(jīng)由對預(yù)加熱器的功率的控制以開環(huán)方式被控制。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括液體預(yù)加熱器。加熱表面可以包括芯吸表面。熱量可以通過具有電阻跡線或者電阻條的pcb供應(yīng)給加熱表面。熱量可以通過蝕刻箔或者柔性pcb供應(yīng)給加熱表面。熱量可以通過電熱絲供應(yīng)。熱量可以通過ptc陶瓷供應(yīng)。熱量可以由帕爾帖(peltier)裝置或者熱電裝置供應(yīng)。加熱表面可以是包覆模具，包覆模具包括包覆模具中的被配置成傳導(dǎo)液體諸如水的微通道。可以通過使用加熱系統(tǒng)的電阻或者其他特征至少部分地確定加熱表面的表面溫度。電阻可以指示平均加熱系統(tǒng)溫度。在一些構(gòu)型中，加熱系統(tǒng)被安排成使得在加熱器的指定區(qū)中提供更高密度的熱量，這樣使得這些區(qū)具有更高的功率密度。更高密度的熱量可以接近供水系統(tǒng)的出口。更高密度的熱量可以被提供在水預(yù)加熱區(qū)域中。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通路的出口處的溫度傳感器。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種呼吸增濕系統(tǒng)，呼吸增濕系統(tǒng)提供內(nèi)嵌式增濕。內(nèi)嵌式增濕允許增濕發(fā)生在氣體流動路徑中，這樣使得增濕系統(tǒng)可以定位在例如吸入管內(nèi)、部分定位在吸入管內(nèi)、或者定位在吸入管的端部處。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了呼吸增濕系統(tǒng)，呼吸增濕系統(tǒng)包括氣體通道，氣體可以流動通過氣體通道，氣體通道在入口位置與出口位置之間延伸，氣體通道包括入口位置與出口位置之間的增濕位置；加熱表面，加熱表面與氣體通道處于流體連通，加熱表面被配置成被維持在溫度范圍內(nèi)；以及水流動控制器，水流動控制器被配置成控制去往加熱表面的水流；其中在使用中，通過控制水流向加熱表面的流速確定性地控制出口位置處的氣體的濕度水平。

水流動控制器可以包括計(jì)量安排。計(jì)量安排可以進(jìn)一步包括泵。泵可以是正排量泵，例如像壓電隔膜泵、蠕動泵、微型泵、或者漸進(jìn)式空腔泵。泵還可以是與控制閥串聯(lián)的壓力供給。壓力源可以是重力。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有與計(jì)量安排處于流體連通的導(dǎo)管，導(dǎo)管被配置成將水?dāng)y帶至計(jì)量安排。導(dǎo)管可以具有被配置成保持計(jì)量安排啟動的止回閥。導(dǎo)管還可以具有被配置成保持泵啟動的止回閥。計(jì)量安排可以包括采用毛細(xì)作用將水可控制地定量供給到芯吸元件和/或加熱表面的芯吸結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管還可以具有通向計(jì)量安排的導(dǎo)管中的安全閥，諸如壓力釋放閥。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有被配置成盛放水的儲器。呼吸增濕系統(tǒng)還可以具有流動限制裝置，流動限制裝置定位在儲器與計(jì)量安排之間以防止重力驅(qū)動的流動影響水流動路徑。流動限制裝置可以是擠壓或者以其他方式限制流動路徑的彈性突起。水流動控制器可以是呈開環(huán)構(gòu)型的泵。水流動控制器可以是呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。水流動控制器可以提供在0ml/min至大約5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在0ml/min至大約7ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在0ml/min至大約5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在大約40μl/min至大約4ml/min范圍內(nèi)、或者大約70μl/min至大約2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在大約40μl/min至大約4ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在大約70μl/min至大約2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供大約±15％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±10％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±6.5％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±5％精度的水的流速。

加熱表面可以具有流動傳感器。流動傳感器可以是熱質(zhì)量計(jì)量計(jì)。流動傳感器可以是逐滴供給計(jì)數(shù)器。流動傳感器可以是差壓流動傳感器。

水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體在氣體通道中的流速。水流向加熱表面的流速控制可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在恒定溫度下。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處或附近的氣體的絕對壓力或者大氣壓力。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于由加熱表面所提供的熱含量。水流向加熱表面的流速控制可以基于由加熱表面所提供的功率水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的溫度。可以通過處理由溫度傳感器和濕度傳感器所提供的信息導(dǎo)出入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的相對濕度水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的有效加熱表面積。水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體通道中的氣體的壓力水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體在氣體通道中流動的速度。水流向加熱表面的流速控制可以基于水流的溫度。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以基于模型確定水的流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以基于模型確定氣體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括周圍壓力傳感器。壓力傳感器可以定位在加熱表面處或者附近。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括被配置成測量加熱表面的溫度的溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體通道內(nèi)、位于增濕位置上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體通道內(nèi)、位于增濕位置上游的周圍濕度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體預(yù)加熱器。氣體預(yù)加熱器可以被布置在氣體通道內(nèi)、位于入口位置與增濕位置之間。周圍露點(diǎn)傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器上游。周圍濕度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器上游。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游。周圍濕度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游，與定位在氣體通道的入口位置處的溫度傳感器相結(jié)合。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括被配置成測量加熱表面的至少一個(gè)溫度的至少一個(gè)溫度傳感器。至少一個(gè)溫度傳感器可以被配置成確定加熱表面被水所浸透的比例。呼吸增濕系統(tǒng)可以通過以開環(huán)方式控制通向氣體預(yù)加熱器的功率水平來控制氣體通道的入口位置處的氣體溫度。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水預(yù)加熱器。

加熱表面可以被配置成被維持在溫度范圍下。溫度范圍可以是在大約30℃與大約99.9℃之間。溫度范圍可以是在大約35℃與大約90℃之間。溫度范圍可以是在大約40℃與大約80℃之間。溫度范圍可以是在大約45℃與大約70℃之間。溫度范圍可以是在大約45℃與大約60℃之間。溫度范圍可以是在大約50℃與大約60℃之間。加熱表面可以被配置成維持大約50℃的溫度。加熱表面可以包括芯吸表面。加熱表面可以包括被配置成向加熱表面提供熱量的加熱元件。加熱元件可以是電路板。電路板可以是印刷電路板。電路板可以是柔性電路板。柔性電路板可以由聚合物制成，聚合物可以是硅酮、聚酯或者聚酰亞胺。電路板可以具有多根電阻條(條或跡線)。電阻條可以是銅。加熱元件可以是蝕刻箔。加熱元件可以是電熱絲。電熱絲可以是鎳鉻鐵合金。加熱元件可以是正熱阻抗系數(shù)(ptc)陶瓷。ptc陶瓷可以是鈦酸鋇。加熱元件可以是熱電裝置。熱電裝置可以是帕爾貼裝置。芯吸表面可以由電路板上的包覆模具提供，包覆模具含有微通道。可以至少部分地通過確定加熱元件的電阻水平或者其他特性測量加熱表面溫度。加熱元件的電阻水平可以用于指示加熱表面的平均溫度。加熱元件可以被安排成在加熱元件的指定區(qū)中遞送與遞送給加熱元件的其他區(qū)的功率密度相比更高的功率密度。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于水向加熱表面的供應(yīng)出口處。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于加熱表面上的水預(yù)加熱區(qū)域處。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通道的出口位置處的溫度傳感器。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種呼吸增濕系統(tǒng)，呼吸增濕系統(tǒng)包括氣體通道，氣體可以流動通過氣體通道，氣體通道在入口位置與出口位置之間延伸，氣體通道包括入口位置與出口位置之間的增濕位置；氣體預(yù)加熱器，氣體預(yù)加熱器被布置在氣體通道內(nèi)、位于入口位置與增濕位置之間；以及加熱表面，加熱表面在增濕位置處與氣體通道處于流體連通，加熱表面具有被配置成將水分布給加熱表面的芯吸元件。

呼吸增濕系統(tǒng)可以具有氣體流動發(fā)生器，氣體流動發(fā)生器被適配成推進(jìn)、驅(qū)動或者以其他方式致使氣體在從氣體通道的入口位置到出口位置的一般方向上移動。氣體預(yù)加熱器可以包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可以是印刷電路板。印刷電路板可以具有電阻元件。氣體加熱元件可以是蝕刻箔膜。氣體加熱元件可以是加熱線圈。氣體加熱元件可以是ptc陶瓷。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有溫度傳感器。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游。氣體加熱元件的特征(例如，電阻)可以用于確定氣體的溫度。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游的溫度傳感器所提供的信息。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由氣體流動傳感器以及由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游的溫度傳感器所提供的信息。所希望的氣體的下游溫度可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率來確定。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便確保大約全部顯熱由氣體預(yù)加熱器供應(yīng)。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得出口位置處的氣體的所希望相對濕度水平。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定在0℃與大約5℃之間、高于出口位置處的氣體的所希望溫度。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定成出口位置處的所希望露點(diǎn)溫度。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定成大約25℃至大約43℃、或者大約31℃至大約43℃、或者大約31℃至大約41℃、或者大約31℃至大約37℃、或者大約37℃。加熱表面可以包括被配置成向加熱表面提供熱量的加熱元件。加熱元件可以包括多根電阻條(條或跡線)。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括被配置成生成去往加熱表面的水流的水流動發(fā)生器。水流動發(fā)生器可以包括泵。泵可以是正排量泵。正排量泵可以是壓電隔膜泵、蠕動泵、微型泵、或者漸進(jìn)式空腔泵。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括用于對水進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備。可以通過在加熱元件的對應(yīng)于加熱表面上水被引入的區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域處增加電阻條的密度、并且因此增加遞送到加熱表面的功率密度將用于對水進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備結(jié)合到加熱元件中。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括被配置成將水遞送到加熱表面的供水管線。用于對水進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備可以被結(jié)合到供水管線中。

芯吸元件可以包括吸收織物。芯吸元件可以包括吸收紙張。芯吸元件可以包括微通道。芯吸元件可以包括親水性涂覆表面。芯吸元件可以包括多個(gè)毛細(xì)/接觸吸液芯。芯吸元件可以包括薄的多孔介質(zhì)，諸如纖維聚合物、多孔聚合物或者燒結(jié)聚合物。芯吸元件可以包括聯(lián)接件或者與聯(lián)接件相聯(lián)接，聯(lián)接件執(zhí)行某種水向加熱表面的分布。聯(lián)接件可以是被粘結(jié)至或者以其他方式變成與芯吸元件或加熱表面相接觸的一段芯吸介質(zhì)。聯(lián)接件可以是多孔聚合物。聯(lián)接件可以是織物。聯(lián)接件可以是紙張。聯(lián)接件可以是親水性涂覆區(qū)段。聯(lián)接件可以是與芯吸元件形成銳角的第二表面。第二表面可以是玻璃板。聯(lián)接件可以是與芯吸元件相接觸的空腔。聯(lián)接可以由線源執(zhí)行。聯(lián)接可以由多個(gè)線源執(zhí)行。聯(lián)接可以由點(diǎn)源執(zhí)行。聯(lián)接可以由多個(gè)點(diǎn)源執(zhí)行。聯(lián)接可以由徑向源執(zhí)行。聯(lián)接可以由多個(gè)徑向源執(zhí)行。聯(lián)接可以由線源、點(diǎn)源和/或徑向源的組合執(zhí)行。加熱表面可以被適配成維持大約30℃與大約99.9℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約35℃與大約90℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約40℃與大約80℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約45℃與大約70℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約45℃與大約60℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約50℃與大約60℃的溫度。加熱表面可以被適配成被維持在大約50℃的溫度下。呼吸增濕系統(tǒng)可以被機(jī)械地配置成使得芯吸元件、加熱表面以及水流動發(fā)生器定位在氣體通道內(nèi)或者結(jié)合為氣體通道的一部分。呼吸增濕系統(tǒng)可以被機(jī)械地配置成使得水流動發(fā)生器、聯(lián)接件、芯吸元件以及加熱表面定位在氣體通道內(nèi)或者結(jié)合為氣體通道的一部分。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括過濾器。過濾器可以位于供水管線中。過濾器可以定位在泵的下游。過濾器可以定位在通向加熱表面的入口處。過濾器可以是生物過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括多個(gè)過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括供水管線中的位于儲器與水流動發(fā)生器之間的第一過濾器以及供水管線中的位于水流動發(fā)生器與加熱表面之間的第二過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括電磁輻射發(fā)射器以實(shí)現(xiàn)無菌度。電磁輻射發(fā)射器可以是uv光源。uv光源可以是燈具或者發(fā)光二極管(led)。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種呼吸增濕系統(tǒng)，呼吸增濕系統(tǒng)包括氣體通道，氣體可以流動通過氣體通道，氣體通道在入口位置與出口位置之間延伸，氣體通道包括入口位置與出口位置之間的增濕位置；水流動計(jì)量系統(tǒng)，水流計(jì)量系統(tǒng)被配置成以水的流速對水進(jìn)行定量供給；加熱表面，加熱表面在增濕位置處與氣體通道處于流體連通，加熱表面被配置成接收由水流動計(jì)量系統(tǒng)所提供的水并且使所接收水蒸發(fā)；至少一個(gè)溫度傳感器，至少一個(gè)溫度傳感器被配置成測量加熱表面的溫度；兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器，兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器定位在加熱表面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)處、一個(gè)或多個(gè)區(qū)上、鄰近一個(gè)或多個(gè)區(qū)定位或者定位在一個(gè)或多個(gè)區(qū)近側(cè)，兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器被配置成檢測加熱表面在兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)中是否被浸濕；水流動控制器，水流動控制器被配置成控制水流向加熱表面的流速；其中在使用中，呼吸增濕系統(tǒng)通過控制水流向加熱表面的流速確定性地控制出口位置處的氣體的濕度水平。

水流動計(jì)量系統(tǒng)可以包括泵。泵可以是正排量泵。正排量泵可以是壓電隔膜泵、蠕動泵、微型泵、或者漸進(jìn)式空腔泵。泵可以是與控制閥串聯(lián)的壓力供給，諸如重力供給。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有與水流動計(jì)量系統(tǒng)處于流體連通的導(dǎo)管，導(dǎo)管被配置成將水?dāng)y帶至水流動計(jì)量系統(tǒng)。導(dǎo)管可以具有被配置成保持水流動計(jì)量系統(tǒng)啟動的止回閥。導(dǎo)管可以具有被配置成保持泵啟動的止回閥。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以包括采用毛細(xì)作用將水可控制地定量供給給加熱表面上的芯吸表面的芯吸結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管可以具有通向水流動計(jì)量系統(tǒng)的導(dǎo)管中的安全閥，諸如壓力釋放閥。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有被配置成盛放水的儲器。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有流動限制裝置，流動限制裝置定位在儲器與水流動計(jì)量系統(tǒng)之間以防止重力驅(qū)動的流動影響水流動路徑。流動限制裝置可以是擠壓或者以其他方式限制流動路徑的彈性突起。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以是呈開環(huán)構(gòu)型的泵。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以是呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以提供在0ml/min至大約5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以提供在大約40μl/min至大約4ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以提供在大約70μl/min至大約2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以提供大約±15％精度的水的流速。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以提供大約±10％精度的水的流速。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以提供大約±6.5％精度的水的流速。水流動計(jì)量系統(tǒng)可以提供大約±5％精度的水的流速。

水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體在氣體通道中的流速。水流向加熱表面的流速控制可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在恒定溫度下。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處或附近的氣體的絕對壓力或者大氣壓力。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于由加熱表面所提供的熱含量。水流向加熱表面的流速控制可以基于由加熱表面所提供的功率水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的溫度。可以通過處理由溫度傳感器和濕度傳感器所提供的信息導(dǎo)出入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的相對濕度水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的有效加熱表面積。水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體通道中的氣體的壓力水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體在氣體通道中流動的速度。水流向加熱表面的流速控制可以基于水流的溫度。

呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以基于模型確定水的流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以基于模型確定氣體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括周圍壓力傳感器。壓力傳感器可以定位在加熱表面處或者附近。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體通道內(nèi)、位于增濕位置上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體通道內(nèi)、位于增濕位置上游的周圍濕度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體預(yù)加熱器。氣體預(yù)加熱器可以被布置在氣體通道內(nèi)、位于入口位置與增濕位置之間。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器上游。周圍濕度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器上游。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游。周圍濕度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游，與定位在氣體通道的入口位置處的溫度傳感器相結(jié)合。

至少一個(gè)溫度傳感器可以被配置成確定加熱表面被水所浸透的比例。呼吸增濕系統(tǒng)可以通過以開環(huán)方式控制通向氣體預(yù)加熱器的功率水平來控制氣體通道的入口位置處的氣體溫度。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水預(yù)加熱器。兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器可以用于防止液體從加熱表面溢出。水流向加熱表面的流速控制可以基于由兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器所提供的信息。兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器可以用于控制加熱表面上的蒸發(fā)面積。兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器可以專門用于控制加熱表面上的蒸發(fā)面積。兩個(gè)或更多個(gè)液體傳感器可以是溫度傳感器。兩個(gè)或更多個(gè)流體傳感器可以是電阻式傳感器或者電容式傳感器。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種用于呼吸增濕系統(tǒng)的加熱器板，加熱器板具有多根電阻條，加熱器板與包括微通道的表面包覆模制在一起。加熱器板可以包括印刷電路板(pcb)。加熱器板可以包括蝕刻箔。微通道可以包括被配置成在一個(gè)方向上引導(dǎo)水流的平行通道的安排。包覆模制表面可以包括連接到一組芯吸通道上的一組分布通道，其中分布通道少于芯吸通道。微通道可以從單點(diǎn)徑向地分布。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種呼吸療法系統(tǒng)，呼吸療法系統(tǒng)包括氣體通道，氣體可以流動通過氣體通道，氣體通道在入口位置與出口位置之間延伸；氣體預(yù)加熱器，氣體預(yù)加熱器被布置在氣體通道內(nèi)；增濕組件，增濕組件被布置在氣體通道內(nèi)并且與氣體通道處于流體連通，增濕組件包括：加熱表面，加熱表面與氣體處于流體連通，加熱表面具有被配置成將水分布給加熱表面的芯吸元件；聯(lián)接件，聯(lián)接件被配置成將水分布給芯吸元件；水流動控制器，水流動控制器與聯(lián)接件處于流體連通，水流動控制器被配置成將水定量供給到聯(lián)接件，水流動控制器包括泵和流動傳感器，水流動控制器被配置成控制水的流速，其中在使用中，芯吸元件將已計(jì)量水分布給加熱表面的至少一部分，并且加熱表面致使已分布水蒸發(fā)成氣體。加熱表面可以具有由電路板所提供的熱量。電路板可以是印刷電路板。電路板可以具有多根電阻條。電阻條可以是銅。芯吸表面可以由電路板上的包覆模具提供。包覆模具中可以具有微通道。包覆模具可以是熱塑性材料。加熱表面可以具有模塊化區(qū)。加熱表面可以具有被配置成對水進(jìn)行預(yù)加熱的第一區(qū)以及被配置成使水蒸發(fā)的第二區(qū)。

水流動控制器可以包括計(jì)量安排。計(jì)量安排可以進(jìn)一步包括泵。泵可以是正排量泵，例如像壓電隔膜泵、蠕動泵、微型泵、或者漸進(jìn)式空腔泵。泵還可以是與控制閥串聯(lián)的壓力供給，諸如重力供給。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有與計(jì)量安排處于流體連通的導(dǎo)管，導(dǎo)管被配置成將水?dāng)y帶至計(jì)量安排。導(dǎo)管可以具有被配置成保持計(jì)量安排啟動的止回閥。導(dǎo)管還可以具有被配置成保持泵啟動的止回閥。計(jì)量安排可以包括采用毛細(xì)作用將水可控制地定量供給到芯吸元件和/或加熱表面的芯吸結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管還可以具有通向計(jì)量安排的導(dǎo)管中的安全閥，諸如壓力釋放閥。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有被配置成盛放水的儲器。呼吸增濕系統(tǒng)還可以具有流動限制裝置，流動限制裝置定位在儲器與計(jì)量安排之間以防止重力驅(qū)動的流動影響水流動路徑。流動限制裝置可以是擠壓或者以其他方式限制流動路徑的彈性突起。水流動控制器可以是呈開環(huán)構(gòu)型的泵。水流動控制器可以是呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。水流動控制器可以提供在0ml/min至大約5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在大約40μl/min至大約4ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在大約70μl/min至大約2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供大約±15％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±10％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±6.5％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±5％精度的水的流速。

加熱表面可以被配置成被維持在溫度范圍下。溫度范圍可以是在大約30℃與大約99.9℃之間。溫度范圍可以是在大約35℃與大約90℃之間。溫度范圍可以是在大約40℃與大約80℃之間。溫度范圍可以是在大約45℃與大約70℃之間。溫度范圍可以是在大約45℃與大約60℃之間。溫度范圍可以是在大約50℃與大約60℃之間。加熱表面可以被配置成維持大約50℃的溫度。加熱表面可以包括芯吸表面。加熱表面可以包括被配置成向加熱表面提供熱量的加熱元件。加熱元件可以是電路板。電路板可以是印刷電路板。電路板可以是柔性電路板。柔性電路板可以由聚合物制成。聚合物可以是硅酮、聚酯或者聚酰亞胺。電路板可以具有多根電阻條。電阻條可以是銅。加熱元件可以是蝕刻箔。加熱元件可以是電熱絲。電熱絲可以是鎳鉻鐵合金。加熱元件可以是正熱阻抗系數(shù)(ptc)陶瓷。ptc陶瓷可以是鈦酸鋇。加熱元件可以是熱電裝置。熱電裝置可以是帕爾貼裝置。芯吸表面可以由電路板上的包覆模具提供，包覆模具含有微通道。可以至少部分地通過確定電阻水平或者加熱元件的其他特性測量加熱表面溫度。加熱元件的電阻水平可以用于指示加熱表面的平均溫度。加熱元件可以被安排成在加熱元件的指定區(qū)中遞送與遞送給加熱元件的其他區(qū)的功率密度相比更高的功率密度。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于水向加熱表面的供應(yīng)出口處。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于加熱表面上的水預(yù)加熱區(qū)域處。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通道的出口位置處的溫度傳感器。

呼吸增濕系統(tǒng)可以具有氣體流動發(fā)生器，氣體流動發(fā)生器被適配成推進(jìn)、驅(qū)動或者以其他方式致使氣體在從氣體通道的入口位置到出口位置的一般方向上移動。氣體預(yù)加熱器可以包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可以是印刷電路板。印刷電路板可以具有電阻元件。氣體加熱元件可以是蝕刻箔膜。氣體加熱元件可以是加熱線圈。氣體加熱元件可以是ptc陶瓷。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有溫度傳感器。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游。氣體加熱元件的特征(例如，電阻)可以用于確定氣體的溫度。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游的溫度傳感器所提供的信息。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由氣體流動傳感器以及由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游的溫度傳感器所提供的信息。所希望的氣體的下游溫度可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率來確定。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便確保全部顯熱由氣體預(yù)加熱器供應(yīng)。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得出口位置處的氣體的所希望相對濕度水平。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定在0℃與大約5℃之間、高于出口位置處的氣體的所希望溫度。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定成出口位置處的所希望露點(diǎn)溫度。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定成大約25℃至大約43℃、或者大約31℃至大約43℃、或者大約31℃至大約41℃、或者大約31℃至大約37℃、或者大約37℃。

呼吸增濕系統(tǒng)可以包括過濾器。過濾器可以位于供水管線中。過濾器可以定位在泵的下游。過濾器可以定位在通向加熱表面的入口處。過濾器可以是生物過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括多個(gè)過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括供水管線中的位于儲器與水流動發(fā)生器之間的第一過濾器以及供水管線中的位于水流動發(fā)生器與加熱表面之間的第二過濾器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括電磁輻射發(fā)射器以實(shí)現(xiàn)無菌度。電磁輻射發(fā)射器可以是uv光源。uv光源可以是燈具或者led。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種呼吸增濕系統(tǒng)，呼吸增濕系統(tǒng)被配置成使水蒸發(fā)，呼吸增濕系統(tǒng)被配置成輸出功率，其中輸出功率被轉(zhuǎn)換成水中的熱量。呼吸增濕系統(tǒng)可以被配置成使得大約80％與大約99.9％之間的功率輸出被轉(zhuǎn)換成水中的熱量。呼吸增濕系統(tǒng)可以被配置成使得大約85％與大約99.9％之間的功率輸出被轉(zhuǎn)換成水中的熱量。呼吸增濕系統(tǒng)可以被配置成使得大約90％與大約99.9％之間的功率輸出被轉(zhuǎn)換成水中的熱量。呼吸增濕系統(tǒng)可以被配置成使得大約98％的功率輸出被轉(zhuǎn)換成水中的熱量。加熱表面可以被適配成維持大約30℃與大約99.9℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約35℃與大約90℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約40℃與大約80℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約45℃與大約70℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約45℃與大約60℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約50℃與大約60℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約50℃的溫度。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種呼吸增濕系統(tǒng)，呼吸增濕系統(tǒng)包括氣體通道，氣體可以流動通過氣體通道，氣體通道在入口位置與出口位置之間延伸，氣體通道包括入口位置與出口位置之間的增濕位置；氣體預(yù)加熱器，氣體預(yù)加熱器被布置在氣體通道內(nèi)、位于入口位置與增濕位置之間；加熱表面，加熱表面在增濕位置處與氣體通道處于流體連通；水流動發(fā)生器，水流動發(fā)生器與加熱表面處于流體連通，水流動發(fā)生器被配置成將水定量供給到加熱表面。

加熱表面可以被適配成維持大約30℃與大約99.9℃的溫度。加熱表面可以被配置成維持大約35℃與大約90℃的溫度。加熱表面可以被配置成維持大約40℃與大約80℃的溫度。加熱表面可以被配置成維持大約45℃與大約70℃的溫度。加熱表面可以被配置成維持大約45℃與大約60℃的溫度。加熱表面可以被配置成維持大約50℃與大約60℃的溫度。加熱表面可以被適配成維持大約50℃的溫度。

呼吸增濕系統(tǒng)可以具有氣體流動發(fā)生器，氣體流動發(fā)生器被適配成推進(jìn)、驅(qū)動或者以其他方式致使氣體在從氣體通道的入口位置到出口位置的一般方向上移動。氣體預(yù)加熱器可以包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可以是印刷電路板。印刷電路板可以具有電阻元件。氣體加熱元件可以是蝕刻箔膜。氣體加熱元件可以是加熱線圈。氣體加熱元件可以是ptc陶瓷。呼吸增濕系統(tǒng)可以具有溫度傳感器。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游。氣體加熱元件的特征(例如，電阻)可以用于確定氣體的溫度。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游的溫度傳感器所提供的信息。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由氣體流動傳感器以及由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游的溫度傳感器所提供的信息。所希望的氣體的下游溫度可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率來確定。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便確保全部顯熱由氣體預(yù)加熱器供應(yīng)。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得出口位置處的氣體的所希望相對濕度水平。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定在0℃與大約5℃之間、高于出口位置處的氣體的所希望溫度。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定成出口位置處的所希望露點(diǎn)溫度。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定成大約25℃至43℃、或者大約31℃至43℃、或者大約31℃至41℃、或者大約31℃至37℃、或者大約37℃。加熱表面可以包括被配置成向加熱表面提供熱量的加熱元件。加熱元件可以包括多根電阻條。

水流動發(fā)生器可以包括泵。泵可以是正排量泵。正排量泵可以是壓電隔膜泵、蠕動泵、微型泵、或者漸進(jìn)式空腔泵。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括用于對水進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備。可以通過在加熱元件的對應(yīng)于加熱表面上水被引入的區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域處增加電阻條(跡線或條)的密度、并且因此增加遞送到加熱表面的功率密度將用于對水進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備結(jié)合到加熱元件中。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括被配置成將水遞送到加熱表面的供水管線。用于對水進(jìn)行預(yù)加熱的設(shè)備可以被結(jié)合到供水管線中。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種呼吸增濕系統(tǒng)，呼吸增濕系統(tǒng)包括氣體通道，氣體可以流動通過氣體通道，氣體通道在入口位置與出口位置之間延伸；加熱表面，加熱表面與氣體通道處于流體連通；以及水流動控制器，水流動控制器被配置成控制水被遞送到加熱表面的水的流速；其中在使用中，通過控制水的流速來確定性地控制出口位置處的氣體的濕度水平。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水流動傳感器。水的流速控制可以基于氣體在氣體通道中的流速。水的流速控制可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率。水的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在恒定溫度下。水的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。水的流速控制可以基于入口位置處或附近的氣體的絕對壓力或者大氣壓力。水的流速控制可以基于入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。可以通過處理由溫度傳感器和濕度傳感器所提供的信息導(dǎo)出入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水的流速控制可以基于由加熱表面所提供的熱含量。水的流速控制可以基于由加熱表面所提供的功率水平。水的流速控制可以基于入口位置處的氣體的溫度。水的流速控制可以基于入口位置處的氣體的相對濕度水平。水的流速控制可以基于加熱表面的有效加熱表面積。水的流速控制可以基于氣體通道中氣體的壓力水平。水的流速控制可以基于氣體在氣體通道中流動的速度。水的流速控制可以基于水流的溫度。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體流速傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以基于模型確定水的流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以基于模型確定氣體流速。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括壓力傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括周圍壓力傳感器。壓力傳感器可以定位在加熱表面處或者附近。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括被配置成測量加熱表面的溫度的溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體通道內(nèi)、位于增濕位置上游的周圍露點(diǎn)溫度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括定位在氣體通道內(nèi)、位于增濕位置上游的周圍濕度傳感器。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括氣體預(yù)加熱器。氣體預(yù)加熱器可以被布置在氣體通道內(nèi)、接近入口位置。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器上游。周圍濕度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器上游。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游。周圍濕度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游。周圍露點(diǎn)溫度傳感器可以定位在氣體通道內(nèi)、位于氣體預(yù)加熱器下游，與定位在氣體通道的入口位置處的溫度傳感器相結(jié)合。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括被配置成測量加熱表面的至少一個(gè)溫度的至少一個(gè)溫度傳感器。至少一個(gè)溫度傳感器可以被配置成確定加熱表面被水所浸透的比例。呼吸增濕系統(tǒng)可以通過以開環(huán)方式控制通向氣體預(yù)加熱器的功率水平來控制氣體通道的入口位置處或者附近的氣體溫度。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括水預(yù)加熱器。

根據(jù)本披露的另一個(gè)方面，提供了一種增濕系統(tǒng)，增濕系統(tǒng)定位在呼吸療法系統(tǒng)的吸入管內(nèi)。

附圖簡要說明

現(xiàn)在將參考附圖僅通過說明性實(shí)例來描述本披露的不同實(shí)施例。在附圖中，類似的元件具有相同的參考數(shù)字。

圖1a-1e是呼吸療法系統(tǒng)的不同實(shí)施例的示意圖。

圖2a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的整體控制系統(tǒng)的功能框圖。

圖2b是根據(jù)本披露的實(shí)施例的入口和預(yù)加熱控制子系統(tǒng)的功能框圖。

圖2c是根據(jù)本披露的實(shí)施例的水流動控制子系統(tǒng)的功能框圖。

圖2d是根據(jù)本披露的實(shí)施例的受熱表面控制子系統(tǒng)的功能框圖。

圖2e是根據(jù)本披露的實(shí)施例的整體控制器的功能框圖。

圖3a是根據(jù)本披露的一個(gè)實(shí)施例的示例性集成增濕系統(tǒng)的示意性透視圖。

圖3b是示出了圖3a的增濕系統(tǒng)的空氣流動的示意性豎直截面圖。

圖3c是示出了圖3a的增濕系統(tǒng)的水流動的示意性豎直截面圖。

圖3d是圖3a的增濕系統(tǒng)的示意性水平截面圖。

圖3e-3f示出了被安裝以用于與流動生成系統(tǒng)一起使用的增濕系統(tǒng)300。

圖4a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的印刷電路板加熱元件的示意性透視圖。

圖4b是根據(jù)本披露的實(shí)施例的印刷電路板加熱元件的示意性俯視圖。

圖4c是根據(jù)本披露的實(shí)施例的印刷電路板加熱元件的局部示意性俯視圖。

圖4d示出了根據(jù)本披露的實(shí)施例的蝕刻箔加熱元件的示意性俯視圖。

圖4e示出了呈軋制構(gòu)型的蝕刻箔加熱元件的實(shí)施例。

圖5a是示出了根據(jù)本披露的實(shí)施例的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化的微通道水分布圖案的示意圖。

圖5b是示出了根據(jù)本披露的實(shí)施例的徑向微通道水分布圖案的示意圖。

圖6a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的呼吸增濕系統(tǒng)的包括聯(lián)接件的實(shí)例的一部分的示意性透視軸向截面圖。

圖6b是包括示例性聯(lián)接件的圖6a的呼吸增濕系統(tǒng)的示意性透視截面?zhèn)纫晥D。

圖6c是包括示例性聯(lián)接件的圖6a的增濕系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。

圖6d是圖6a的增濕系統(tǒng)的組裝而成的示意性透視軸向圖。

圖7是根據(jù)本披露的實(shí)施例的卷繞在加熱表面的邊緣上的分布管聯(lián)接件的示意性透視圖。

圖8是根據(jù)本披露的實(shí)施例的多孔介質(zhì)聯(lián)接件的示意圖。

圖9a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的徑向聯(lián)接件的示意性透視圖。

圖9b是圖9a的徑向聯(lián)接件的示意性透視截面圖。

圖10a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的多層聯(lián)接件的示意性透視圖。

圖10b是圖10a的多層聯(lián)接件的示意性透視截面圖。

圖10c是根據(jù)本披露的實(shí)施例的附接到增濕外殼上的圖10a的多層聯(lián)接件的示意性截面圖。

圖10d是根據(jù)本披露的實(shí)施例的附接到增濕外殼上的圖10a的多層聯(lián)接件的示意性截面圖，該增濕外殼包括印刷電路板加熱元件。

圖11a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的呼吸增濕系統(tǒng)的露點(diǎn)溫度精度的繪圖。

圖11b是根據(jù)本披露的實(shí)施例的呼吸增濕系統(tǒng)的空氣流速上的露點(diǎn)溫度誤差的繪圖。

圖12a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的增濕系統(tǒng)的替代實(shí)施例的示意性透視圖。

圖12b是圖12a的增濕系統(tǒng)的示意性截面圖。

圖12c是示出了圖12a的增濕系統(tǒng)的頂層的示意性截面圖。

圖12d是示出了圖12a的增濕系統(tǒng)的底層的示意性截面圖。

圖13是根據(jù)本披露的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)嵌式增濕系統(tǒng)的示意圖。

詳細(xì)描述

以下描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，而決非意圖限制本披露、本披露的應(yīng)用或用途。出于簡潔的目的，相同的參考數(shù)字將用于附圖中以便標(biāo)識類似的元件。然而，為方便起見，在本披露的一些圖示中存在或者標(biāo)注有一些圖示中的參考數(shù)字的某些特征在本披露的其他圖示中未示出或者在其他圖示中未由參考數(shù)字標(biāo)注。除非上下文以其他方式明確要求，這些省略不應(yīng)當(dāng)被解讀為意味著從一個(gè)圖示的繪圖省略的特征可能未被同等地合并或者實(shí)現(xiàn)在涉及或體現(xiàn)在其他圖示中的所披露方法、設(shè)備以及系統(tǒng)的構(gòu)型中。相反，除非上下文以其他方式明確要求，不應(yīng)當(dāng)假設(shè)本披露的一些圖示中某些特征的存在意味著涉及或者體現(xiàn)在此類圖示中的所披露方法、設(shè)備以及系統(tǒng)必然必須包括這些特征。

本披露的某些特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)包括呈開環(huán)和確定性構(gòu)型的按需增濕器的實(shí)現(xiàn)，其中必須量的水(或者其他增濕流體)被定量供給到受熱表面上，被蒸發(fā)并且與預(yù)加熱氣體源混合以便產(chǎn)生所希望的濕度水平。有利地，與立即對整個(gè)流體供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行加熱或者對另外過量體積的液體(諸如一室液體)進(jìn)行加熱相反，通過采用所披露的增濕控制系統(tǒng)、裝置以及方法，已分配的水可以在按需基礎(chǔ)上被沉積到與氣體通道處于流體連通的加熱元件上。說明性地，通過測量入口氣體流速、入口氣體露點(diǎn)溫度、和/或氣體通道壓力水平，可以確定并控制液體流向加熱表面的流體流速以便實(shí)現(xiàn)將要遞送給患者的氣體的所希望的輸出濕度和溫度水平(或者出口露點(diǎn)溫度)。

參考圖1a，示出了呼吸療法系統(tǒng)100的非限制性示例性構(gòu)型。在所示的構(gòu)型中，呼吸療法系統(tǒng)100包括流動發(fā)生器120。流動發(fā)生器120可以具有例如鼓風(fēng)機(jī)121，該鼓風(fēng)機(jī)被適配成推進(jìn)氣體通過呼吸療法系統(tǒng)100。使用鼓風(fēng)機(jī)121推進(jìn)的氣體可以例如包括從呼吸療法系統(tǒng)100的外部環(huán)境所接收的空氣(例如，“周圍空氣”或者“周圍氣體”)和/或來自與呼吸療法系統(tǒng)100連通的氣體容器(參見例如圖1e中的氣體儲器137)的氣體。來自流動發(fā)生器120的氣體被引導(dǎo)到和/或引導(dǎo)通過呼吸增濕系統(tǒng)101，該呼吸增濕系統(tǒng)被適配成向氣體添加水分。呼吸增濕系統(tǒng)101包括氣體通道102(該氣體通道＝在此還可以被稱為“呼吸管”或者“吸入管”)，該氣體通道被適配成接收來自流動發(fā)生器120和/或另一個(gè)氣體源的氣體并且使氣體通向出口，諸如患者接口122。如使用(或者圖1a頂部處的向量)所指示，在使用中，氣體一般可以在下游方向上從流動發(fā)生器120流動到呼吸增濕系統(tǒng)101(例如通過氣體通道102)，并且從呼吸增濕系統(tǒng)101移動到出口或者患者接口122(例如通過氣體通道102)。

進(jìn)一步參考圖1a所示的非限制性示例性構(gòu)型，呼吸增濕系統(tǒng)101包括流體儲器106，該流體儲器在使用中容納流體。在此上下文中，“流體”可以是指適合用于對呼吸氣體進(jìn)行增濕并且可以包括例如水的液體或者液態(tài)實(shí)體。流體可以是含有比水更易揮發(fā)的添加劑的水。流體儲器106被流體地或者以其他方式物理地鏈接到計(jì)量安排(在此還被稱為液體流動控制器或者水流動控制器)110上。計(jì)量安排110被配置成將流體從流體儲器106定量供給到增濕外殼115，該增濕外殼位于氣體通道102中，或者位于氣體通道102外部但與氣體通道102處于氣動連通。計(jì)量安排110可以進(jìn)一步包括泵。泵可以是正排量泵，例如像壓電隔膜泵、蠕動泵、微型泵、或者漸進(jìn)式空腔泵。泵還可以是與控制閥(例如，如圖1d所示和以下所描述)串聯(lián)的壓力供給，諸如重力供給。計(jì)量安排可以包括采用毛細(xì)作用將水可控制地定量供給到芯吸元件和/或加熱表面的芯吸結(jié)構(gòu)。

計(jì)量安排110可以由水流動控制器控制。水流動控制器可以是呈開環(huán)構(gòu)型的泵。水流動控制器可以是呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。在一些構(gòu)型中，因?yàn)楦喴撞⑶抑恍枰粋€(gè)零件(泵)，被配置為呈開環(huán)構(gòu)型的泵的水流動控制器是優(yōu)選的。然而，呈開環(huán)構(gòu)型的泵可能不能夠精確地遞送水，但是在精度并非關(guān)鍵的條件下可能仍是有用的。因此，在希望更大精度的其他構(gòu)型中，可以使用呈閉環(huán)構(gòu)型的與流動傳感器串聯(lián)的泵或者流動致動器。在此構(gòu)型中，泵的選擇由于未必精確而可以是不太重要的，并且專用流動傳感器用于控制精度。與流動傳感器串聯(lián)的呈閉環(huán)構(gòu)型的泵或者流動致動器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，泵或者流動致動器提供兩個(gè)獨(dú)立的流動指示(泵設(shè)置和經(jīng)感測的流動)，從而為系統(tǒng)增加一層安全性(例如，泵和傳感器可以彼此對比以便核實(shí)它們正在正確地操作)。

水流動控制器可以提供在0ml/min至大約10ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在0ml/min至大約7ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在0ml/min至大約5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在大約40μl/min至大約4ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供在大約70μl/min至大約2.5ml/min范圍內(nèi)的連續(xù)水流。水流動控制器可以提供大約±15％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±10％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±6.5％精度的水的流速。水流動控制器可以提供大約±5％精度的水的流速。

包括計(jì)量系統(tǒng)110的水流動控制器可以被配置成確保加熱元件114的表面被完全浸濕(浸透)。完全浸濕的表面可以允許改善的濕度的確定性控制。浸濕表面還意味著當(dāng)水在潮濕表面上比在干燥表面上更迅速地行進(jìn)時(shí)濕度可以更迅速地增加。

任何正排量泵可以用于水控制器或者計(jì)量安排110。正排量泵通過置換固定體積的水進(jìn)行工作并且一般產(chǎn)生良好的精度。多種正排量泵中的任一種是適合的，例如，蠕動泵、隔膜泵、葉輪泵、活塞泵等，并且這些中的絕大多數(shù)可以按比例縮放以便以在此所預(yù)期的流速進(jìn)行工作。然而，壓電微泵(使用壓電元件作為致動器的小型隔膜泵)和蠕動泵(蠕動泵使用滾輪來以恒定速率擠壓水通過管)可以是特別有利的，原因是許多壓電微泵和蠕動泵已經(jīng)商業(yè)上可獲得適合用于在此所描述的系統(tǒng)的大小、價(jià)格、操作范圍以及功率等。另外，與控制閥串聯(lián)(參見圖1d)的壓力供給(諸如重力供給)和/或芯吸作用/毛細(xì)作用可以用于代替泵。在一些構(gòu)型中，可以使用電泵/磁流體動力學(xué)泵。

當(dāng)水流動控制器包括流動傳感器時(shí)，在一些構(gòu)型中，流動傳感器可以是熱質(zhì)量儀。這些傳感器通過對液體進(jìn)行加熱并且測量加熱所需的功率(例如，受熱流珠)或引入的溫度梯度或者關(guān)于它們的某種變型進(jìn)行工作。可替代地，流動傳感器可以由以下各項(xiàng)替代或補(bǔ)充：逐滴供給(例如，正如測量iv液滴中的流量的常見方法的對液滴進(jìn)行計(jì)數(shù))；差壓傳感器，這些差壓傳感器測量跨節(jié)流口(restriction)的壓降以計(jì)算流量；和/或正排量傳感器，這些正排量傳感器使用與正排量泵相同的原理來感測流動。通過非限制性實(shí)例，適合的泵是可購自巴特爾斯顯微技術(shù)公司(bartelsmikrotechnik)的mp6微泵。示例性液體流動傳感器是可購自盛世瑞恩(sinsiron)的lg16，lg16的數(shù)據(jù)單在http://www.sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/dokumente/liquidflow/sensirion_liquid_flow_lg16_datasheet_v3.pdf可獲得并且通過引用結(jié)合在此。

流體儲器106經(jīng)由第一流體導(dǎo)管108連接到計(jì)量安排110上。第一導(dǎo)管108可以具有被配置成保持計(jì)量安排啟動的止回閥。第一導(dǎo)管108還可以具有被配置成保持泵啟動的止回閥。第一導(dǎo)管108還可以具有位于通向計(jì)量安排的導(dǎo)管中的安全閥，諸如壓力釋放閥，用于在泵或者水控制器發(fā)生故障的情況下防止液體流動。呼吸增濕系統(tǒng)101還可以具有流動限制裝置，該流動限制裝置定位在儲器106與計(jì)量安排110之間以防止重力驅(qū)動流影響水流動路徑。流動限制裝置可以是擠壓或者以其他方式限制流動路徑的彈性突起。計(jì)量安排110通過第二流體導(dǎo)管112將流體定量供給到增濕外殼115。具體地說，計(jì)量流體可以通過入口116進(jìn)入增濕外殼115而到達(dá)增濕外殼115。

加熱裝置114可以存在于增濕外殼115中、增濕外殼115處或者增濕外殼115附近。加熱裝置114可以具有被配置成將計(jì)量的流體分布給加熱裝置114的芯吸元件。在一些構(gòu)型中，芯吸元件被配置成跨加熱裝置114的表面均勻地芯吸計(jì)量的流體。加熱裝置114可以被配置成使計(jì)量的流體蒸發(fā)，這樣使得計(jì)量的流體變得夾帶在供呼吸療法系統(tǒng)100使用的氣體流中。加熱裝置114可以被配置成使加熱表面維持在某一溫度范圍下。溫度范圍可以是在大約30℃與大約99.9℃之間。溫度范圍可以是在大約35℃與大約90℃之間。溫度范圍可以是在大約40℃與大約80℃之間。溫度范圍可以是在大約45℃與大約70℃之間。溫度范圍可以是在大約45℃與大約60℃之間。溫度范圍可以是在大約50℃與大約60℃之間。加熱表面可以被配置成維持大約50℃的溫度。“大約”在此應(yīng)當(dāng)被理解為處于指定程度的可接受公差內(nèi)，例如像±3℃。加熱表面可以包括芯吸表面。加熱表面可以包括被配置成向加熱表面提供熱量的加熱元件。加熱元件可以是電路板。電路板可以是印刷電路板(例如，如以下參考圖4a-4c所示和描述)。電路板可以是柔性電路板。柔性電路板可以由鋁-聚酰亞胺制成。電路板可以具有多根電阻條。電阻條可以是銅。加熱元件可以是蝕刻箔(例如，如以下參考圖4d-4e所示和描述)。加熱元件可以是電熱絲。電熱絲可以是鎳鉻鐵合金。加熱元件可以是正熱阻抗系數(shù)(ptc)陶瓷。ptc陶瓷可以是鈦酸鋇。加熱元件可以是熱電裝置。熱電裝置可以是帕爾貼裝置。芯吸表面可以由電路板上的包覆模具提供，該包覆模具具有微通道。可以至少部分地通過確定加熱元件的電阻水平或者其他特性來測量加熱表面溫度。加熱元件的電阻水平可以用于指示加熱表面的平均溫度。加熱元件可以被安排成在加熱元件的指定區(qū)中遞送與遞送給加熱元件的其他區(qū)的功率密度相比更高的功率密度(例如，如參考圖4c所解釋)。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于水向加熱表面的供應(yīng)出口處。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于加熱表面上的水預(yù)加熱區(qū)域處。

呼吸增濕系統(tǒng)101的呼吸療法系統(tǒng)100的部件可以包括控制器118，該控制器可以控制呼吸療法系統(tǒng)100或者呼吸增濕系統(tǒng)101的部件的操作，這些部件包括但不限于流動發(fā)生器120、計(jì)量安排110、和/或加熱裝置114。

計(jì)量安排110可以被配置成以提高傳遞通過氣體通道102的氣體的含水量的計(jì)量速率將流體定量供給到或者分配給增濕外殼115和/或加熱裝置114，這樣使得氣體達(dá)到表示使用呼吸增濕系統(tǒng)101的患者所需或所希望的氣體增濕水平的預(yù)先確定的、經(jīng)計(jì)算的或者估計(jì)的濕度水平，同時(shí)注意降低或者消除氣體通道102中的過量水分聚集的可能性。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，在一個(gè)實(shí)例中，控制器118可以基于以下各項(xiàng)控制計(jì)量安排110的計(jì)量速率：(a)傳遞通過氣體通道102的氣體的經(jīng)測量流速，(b)對應(yīng)于增濕外殼115的上游氣體的濕度的經(jīng)測量水分，(c)對應(yīng)于氣體通道102中的壓力水平的經(jīng)測量壓力水平，或者(d)它們的組合。控制器118可以基于經(jīng)測量輸入(a)–(c)中的一個(gè)或多個(gè)的組合來控制計(jì)量安排110的計(jì)量速率，諸如基于(a)傳遞通過氣體通道102的氣體的經(jīng)測量流速和(b)對應(yīng)于增濕外殼115的上游氣體的濕度的經(jīng)測量水分值，或者(a)傳遞通過氣體通道102的氣體的經(jīng)測量流速和(c)對應(yīng)于氣體通道102中的壓力水平的經(jīng)測量壓力水平。

在一些構(gòu)型中，計(jì)量安排110的計(jì)量速率可以由控制器118直接計(jì)算得出。說明性地，通過非限制性實(shí)例，如果傳遞通過流動通道102的氣體的流速被確定為20l/min并且離開呼吸增濕系統(tǒng)101的氣體的所希望輸出濕度被確定為44mg/l，那么如果要假設(shè)進(jìn)入系統(tǒng)的氣體的濕度為零(也就是說，如果氣體是完全干燥的)，將需要向氣體通道102中的氣體添加0.88g/min的流體(20l/min*0.044g/l)。隨后可計(jì)算出對應(yīng)于進(jìn)入呼吸增濕系統(tǒng)101的氣體的(假設(shè)的、估計(jì)的、計(jì)算出的或者經(jīng)測量的)濕度的校正因子。因此，尤其是當(dāng)流體可以被迅速蒸發(fā)時(shí)，計(jì)量安排110的計(jì)量速率可以被設(shè)定成0.88g/min，由根據(jù)增濕外殼115的上游氣體或者存在于呼吸療法系統(tǒng)100外部的周圍氣體的假設(shè)的、估計(jì)的、計(jì)算出的或者經(jīng)測量的濕度導(dǎo)出的校正因子進(jìn)行調(diào)節(jié)。

氣體的所希望輸出濕度(例如，相對濕度(rh)＝100％或者絕對濕度(ah)＝44mg/l)和/或所希望輸出溫度(例如，37℃或者98.6°f)可以由呼吸增濕裝置101的用戶通過例如位于呼吸療法系統(tǒng)100的外殼103上的用戶接口105或者使用遠(yuǎn)程控制模塊進(jìn)行輸入。用戶接口105可以包括例如一個(gè)或多個(gè)按鈕、旋鈕、轉(zhuǎn)盤、鍵盤、開關(guān)、杠桿、觸摸屏、揚(yáng)聲器、顯示器、和/或其他輸入或輸出模塊，使得用戶可能使用來查看數(shù)據(jù)和/或輸入命令以便控制呼吸療法系統(tǒng)100或者呼吸增濕系統(tǒng)101的部件。

呼吸療法系統(tǒng)100或者呼吸增濕系統(tǒng)101可以包括確定性控制或者開環(huán)控制。以下將參考圖2a-2e更詳細(xì)地描述不同控制系統(tǒng)。一般地，確定性控制可以通過控制某些輸入變量，例如通過控制去往加熱表面的水流來允許進(jìn)行按需增濕。在一些構(gòu)型中，水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體在氣體通道中的流速。水流向加熱表面的流速控制可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被維持在恒定溫度下。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的溫度，其中加熱表面的溫度被控制。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處或附近的氣體的絕對壓力或者大氣壓力。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于由加熱表面所提供的熱含量。水流向加熱表面的流速控制可以基于由加熱表面所提供的功率水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的溫度。可以通過處理由溫度傳感器和濕度傳感器所提供的信息導(dǎo)出入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的露點(diǎn)溫度。水流向加熱表面的流速控制可以基于入口位置處的氣體的相對濕度水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于加熱表面的有效加熱表面積。水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體通道中的氣體的壓力水平。水流向加熱表面的流速控制可以基于氣體在氣體通道中流動的速度。水流向加熱表面的流速控制可以基于水流的溫度。如以下參考圖1e所示和描述，呼吸療法系統(tǒng)100和/或它的部件(包括呼吸增濕系統(tǒng)101)可以包括用于測量這些變量的多個(gè)傳感器。

所示構(gòu)型不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制性的，并且考慮了呼吸療法系統(tǒng)100和它的部件(包括呼吸增濕系統(tǒng)101)的許多其他構(gòu)型。以下描述了呼吸療法系統(tǒng)100的部件的構(gòu)型的附加細(xì)節(jié)。

第一流體導(dǎo)管108和第二流體導(dǎo)管112可以被配置成將流體輸送到呼吸增濕系統(tǒng)101的不同部件。如圖1a所示，第一流體導(dǎo)管108可以被配置成將流體從流體儲器106流體地輸送到計(jì)量安排110，并且第二流體導(dǎo)管112可以被配置成將流體從計(jì)量安排110流體地輸送到增濕外殼115。在一些構(gòu)型中，第一流體導(dǎo)管108和/或第二流體導(dǎo)管112是任選的。例如，如果流體儲器106與計(jì)量安排110處于直接流體連通，第一流體導(dǎo)管108不需要存在。同樣地，如果計(jì)量安排110與增濕區(qū)115處于直接流體連通，第二流體導(dǎo)管112不需要存在。

如圖1e所示，第一流體導(dǎo)管108和/或第二流體導(dǎo)管112可以另外包括一個(gè)或多個(gè)過濾器128，該一個(gè)或多個(gè)過濾器被配置成從自流體儲器106傳遞的流體去除污染物、雜質(zhì)或者其他不希望的材料。過濾器128可以包括被配置成進(jìn)行此類行為的任何結(jié)構(gòu)，包括定位在第一導(dǎo)管108和/或第二導(dǎo)管112的流體流動路徑中和/或被配置用于在微量過濾、超濾或者反滲透中使用的可滲透膜或半透膜。第一導(dǎo)管108和/或第二導(dǎo)管112中一個(gè)或多個(gè)過濾器128的存在可以有助于向呼吸增濕系統(tǒng)101的用戶保證引入增濕外殼115中的流體的質(zhì)量處于可接受水平。如果過濾器128中的一個(gè)或多個(gè)已經(jīng)被使用過長時(shí)間段，過濾器128和/或第一導(dǎo)管108和/或第二導(dǎo)管112可以被替換。過濾器128的使用時(shí)限可以通過例如位于第一導(dǎo)管108和/或第二導(dǎo)管112中或上的化學(xué)變色指示器向用戶指示，或者過濾器128的顏色由于長時(shí)間暴露于氣體和/或流體而可以隨時(shí)間改變。過濾器218可以用作增濕液體的初步分布器。

如上所述，計(jì)量安排110可以用來將流體從流體儲器106定量供給到增濕外殼115。計(jì)量安排110可以包括例如流體正排量泵，該流體正排量泵可以沿著例如第一導(dǎo)管108和/或第二導(dǎo)管112將流體從流體儲器106主動傳送到增濕外殼115。在某些實(shí)施例中，計(jì)量安排110可以反向運(yùn)行或者作用來從增濕外殼115抽吸流體。流體排量泵可以包括例如正排量泵，諸如壓電隔膜泵、蠕動泵、微型泵、或者漸進(jìn)式空腔泵。

如圖1b所示，系統(tǒng)可以體現(xiàn)為內(nèi)嵌式增濕器。在此實(shí)施例中，增濕系統(tǒng)101可以是呼吸電路的附加裝置以用于與任何流動發(fā)生系統(tǒng)一起使用或者該增濕系統(tǒng)可以是使用周圍空氣并且依賴于正常患者呼吸來生成氣體流的獨(dú)立式增濕器。

如圖1c所展示，在一些構(gòu)型中，加熱裝置114可以定位在氣體通道102外部。例如，加熱裝置114可以存在于單獨(dú)隔室124中。隔室124可以被物理鏈接到氣體通道102上但是可以與氣體通道102流體隔離。可以通過使用定位在隔室124與氣體通道102之間的半透膜126使隔室124與氣體通道102流體隔離。在一些構(gòu)型中，半透膜126可能不會允許流體傳遞通過但是可以允許已蒸發(fā)流體傳遞通過(并且由此允許已蒸發(fā)流體匯入傳遞通過氣體通道102的氣體)。用于與半透膜一起使用的適合材料的實(shí)例包括全氟化聚合物或者具有細(xì)孔的聚合物，并且包括諸如用于2001年5月8日提交并且標(biāo)題為“呼吸回路的呼氣局限(expiratorylimitforabreathingcircuit)”的共同擁有的美國專利6,769,431以及2010年12月22日提交并且標(biāo)題為“用于醫(yī)療回路的部件(componentsformedicalcircuits)”的美國專利申請?zhí)?3/517,925中描述的導(dǎo)管中的那些的材料，這兩個(gè)專利通過引用以其全文結(jié)合在此。在使用中，可以通過出口116將流體定量供給到隔室124，使用加熱裝置114(該加熱裝置另外可以定位在隔室124中)使流體蒸發(fā)，并且已蒸發(fā)流體被迫使通過半透膜126以便匯入傳遞通過氣體通道102的向下游移動的氣體。使出口116與氣體通道102流體隔離可以例如降低氣體通道102中存在液態(tài)水的可能性。

應(yīng)當(dāng)理解，計(jì)量安排110未必需要包括泵并且可以僅僅包括被配置成以預(yù)先確定的、所希望的或者規(guī)定的量將流體分配給增濕外殼115的結(jié)構(gòu)。例如，并且如圖1d所展示，流體儲器106可以高于氣體通道102和/或增濕外殼115豎直地懸置。流體儲器106可以與機(jī)電閥150連通，該機(jī)電閥可以響應(yīng)于由控制器118所生成的信號部分地或者完全地打開或關(guān)閉以便控制流體從流體儲器106通過第二流體導(dǎo)管112到達(dá)增濕外殼115的傳遞。

在一些構(gòu)型中，第二流體導(dǎo)管112可能不存在并且流體儲器106可以與機(jī)電閥150協(xié)作來將流體直接傳送到增濕區(qū)115(和/或加熱裝置114處或者附近的位置)。流體流動傳感器(諸如但不限于微機(jī)電系統(tǒng)或者mems傳感器)可以用于確定通過機(jī)電閥150或者第二流體導(dǎo)管112的流體流動。來自流體流動傳感器的信號或者根據(jù)這些信號導(dǎo)出的值可以用于例如通過閉環(huán)控制來控制機(jī)電閥150的操作。盡管在圖1d中流體儲器106被示出為在豎直方向上高于氣體通道102，在一些構(gòu)型中，流體儲器106可以與氣體通道102處于相同水平或者低于氣體通道102。其他力可以作用于流體儲器106上以便結(jié)合機(jī)電閥150對流體進(jìn)行定量供給。例如，呼吸增濕系統(tǒng)101可以被配置成使得使用氣體傳遞通過呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101的力從儲器106推進(jìn)流體。在一些構(gòu)型中，氣體可以直接作用于流體儲器106中的流體上。在一些構(gòu)型中，流體儲器106可以由從流體儲器106迫出流體的流體填充袋(由例如來自流動發(fā)生器120或者來自單獨(dú)氣體源的氣體填充)加壓。可以使用由例如彈簧或者其他機(jī)械安排所生成的偏置力來控制由袋所施予的壓力。

在一些實(shí)施例中，加熱裝置114可以被配置成將熱量傳送到被定量供給到加熱裝置114上或者附近的流體，以便激勵(lì)流體蒸發(fā)并且夾帶到流動通過氣體通道102的氣體流中。加熱裝置114的特定形式并未被限制并且可以設(shè)想許多種加熱裝置用于與呼吸增濕系統(tǒng)101一起使用。在一些構(gòu)型中，加熱裝置114可以包括可以在應(yīng)用電能時(shí)通過電阻加熱的加熱板或者加熱元件。電阻加熱板可以由導(dǎo)電金屬材料構(gòu)造而成，但是也可以由導(dǎo)電塑料制成。

控制器118可以包括微處理器或者被配置成引導(dǎo)系統(tǒng)100、101的可控制部件的操作的某種其他體系結(jié)構(gòu)。在一些構(gòu)型中，一個(gè)控制器118可以控制呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101的每個(gè)可控制部件的操作，該每個(gè)可控制部件包括但不限于計(jì)量安排110、加熱裝置114、和/或流動發(fā)生器120。控制器118可以物理上存在于呼吸療法系統(tǒng)100的部件中、上或者附近，該部件包括但不限于流動發(fā)生器120、呼吸增濕系統(tǒng)101、外殼103、和/或氣體通道102。在一些構(gòu)型中，控制器118可以與呼吸療法系統(tǒng)100物理上分離。例如，控制器118可以位于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、平板電腦、移動電話、智能手表或者另一個(gè)裝置上，并且控制器118可以遠(yuǎn)程引導(dǎo)呼吸療法系統(tǒng)100的可控制部件的操作。在一些構(gòu)型中，多個(gè)控制器可以用于控制呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101的可控制部件的操作。多個(gè)控制器可以各自被引導(dǎo)來互斥控制系統(tǒng)100、101中的一者或兩者的一個(gè)或多個(gè)可控制部件。在一些構(gòu)型中，系統(tǒng)100、101中的一者或兩者的一個(gè)或多個(gè)可控制部件的控制可以由多個(gè)控制器來處理。多個(gè)控制器可以被配置成彼此通信。

為了通過控制器118根據(jù)以上或者本說明書中別處所描述的功能來控制計(jì)量安排110的計(jì)量速率(例如，通過使用經(jīng)測量流動值、水分值、和/或壓力值；參見例如以下圖2a-2e的描述)，可以確定假設(shè)的、估計(jì)的、計(jì)算出的或者經(jīng)測量的信號和值。在一些構(gòu)型中，可以如以下所描述地確定信號和/或值。

可以選擇預(yù)先確定的值來表示氣體傳遞通過氣體通道102的流速。通過非限制性實(shí)例，氣體傳遞通過氣體通道102的流速可以被假設(shè)為40l/min。

可以通過多種手段估計(jì)或者粗略估計(jì)氣體流速值(相當(dāng)于氣體傳遞通過氣體通道102的流速)。在一些情況下，流動發(fā)生器120包括機(jī)械鼓風(fēng)機(jī)121。可以使用電動機(jī)感測模塊130(例如如圖1e所示)確定鼓風(fēng)機(jī)121的電動機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)速、電動機(jī)轉(zhuǎn)矩、和/或電動機(jī)電流，該電動機(jī)感測模塊包括例如一個(gè)或多個(gè)相關(guān)換能器。由電動機(jī)感測模塊130所輸出的信號或者根據(jù)這些信號導(dǎo)出的值中的一個(gè)或多個(gè)可以被輸入到查找表或者查找方程中，該查找表或者查找方程中的任一個(gè)進(jìn)而可以基于例如通過實(shí)驗(yàn)確定的一組輸入和輸出返回估計(jì)的或者粗略估計(jì)的氣體流速值。

表示氣體傳遞通過氣體通道102的流速的流動信號可以由定位在氣體通道102中的氣體流動傳感器134(參見圖1e)生成。由氣體流動傳感器134所生成的信號可以被處理并且被轉(zhuǎn)變成氣體流速值。

可以選擇預(yù)先確定的值來表示增濕外殼115的上游氣體的相對濕度或者絕對濕度。說明性地，通過非限制性實(shí)例，增濕外殼115的上游氣體的相對濕度可以被假設(shè)為50％，或者增濕外殼115的上游氣體的絕對濕度可以被假設(shè)為15mg/l。

如果可以感測出或者以其他方式估計(jì)或確定傳遞通過氣體通道102的氣體的溫度和相對濕度，可以使用例如克勞修斯-克拉貝龍方程導(dǎo)出氣體的露點(diǎn)溫度。如果可以感測出或者以其他方式估計(jì)或確定增濕外殼115的上游氣體的溫度和壓力，相對濕度值可以被轉(zhuǎn)變成絕對濕度值。

表示增濕外殼115的上游氣體或者呼吸療法系統(tǒng)100外部的周圍氣體的相對濕度或者絕對濕度的水分信號可以由定位在增濕外殼115上游或者呼吸療法系統(tǒng)100外部的濕度傳感器136(例如，如圖1e所示)生成。由濕度傳感器136所生成的信號可以被處理并且轉(zhuǎn)變成水分值。

不同傳感器模塊也可以定位在氣體通道102中、位于增濕外殼115下游。如圖1e所展示，傳感器模塊可以包括例如流動傳感器138、濕度傳感器140(例如，包括絕對濕度傳感器和/或相對濕度傳感器)、溫度傳感器141、和/或壓力傳感器142。這些傳感器中的一個(gè)或多個(gè)可以由控制器118使用來促進(jìn)呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101的部件的控制，包括氣體流動發(fā)生器120(包括例如鼓風(fēng)機(jī)121的電動機(jī)轉(zhuǎn)速)、加熱裝置114的熱輸出、計(jì)量安排110的計(jì)量速率、和/或某種其他部件的操作控制。

并且，如圖1e所展示，氣體濃度傳感器135可以定位在氣體通道102中。氣體濃度傳感器135可以被配置成感測氣體流中的一種或多種氣體的濃度。氣體濃度傳感器135可以包括被適配成感測例如氧氣的超聲波傳感器。所感測氣體可以包括例如通過氣體濃度調(diào)節(jié)閥139從氣體儲器137引入到氣體通道102的氧氣、一氧化氮、二氧化碳、和/或氦氧混合氣。氣體濃度傳感器135可以使用由氣體濃度傳感器135所生成的氣體濃度信號來基于預(yù)先確定的所希望氣體濃度(例如，由用戶通過用戶接口105所鍵入)控制氣體濃度調(diào)節(jié)閥139(例如，經(jīng)由閉環(huán)控制)。

在一些構(gòu)型中，并且如圖1e所展示，作為有助于避免過熱氣體灼傷患者的安全措施，流動傳感器117可以與增濕外殼115和/或加熱裝置114通信。說明性地，流動傳感器117可以被配置成在檢測到增濕外殼115中和/或加熱裝置114中或上存在流體時(shí)生成信號。控制器118可以使用由流動傳感器117所發(fā)射的信號來控制計(jì)量安排110的操作和/或加熱裝置114的操作。例如，計(jì)量安排110的計(jì)量速率和/或加熱裝置114的熱輸出可以被設(shè)定成由流動傳感器117所生成的信號的函數(shù)。如果信號未指示增濕外殼115中或附近、或者加熱裝置的模塊化區(qū)域上存在流體，計(jì)量安排110的計(jì)量速率可以增大，這是因?yàn)榧訜嵫b置旨在由增濕流體膜所覆蓋。同樣地，如果信號未指示增濕外殼115中或附近、或者加熱裝置的模塊化區(qū)域上存在流體，加熱裝置114的熱輸出可以減小或者被設(shè)定為零，以避免將氣體加熱至不安全溫度。如果經(jīng)確定當(dāng)預(yù)計(jì)增濕區(qū)115中和/或加熱裝置114的加熱表面上將存在流體時(shí)此類位置中不存在流體(例如，如果計(jì)量安排110試圖以正速率對流體進(jìn)行定量供給)，流動傳感器117可以因此用于協(xié)助計(jì)量安排110和/或加熱裝置114的控制。在一些構(gòu)型中，呼吸療法系統(tǒng)100或者它的部件(包括呼吸增濕系統(tǒng)101)可以被配置成在確定讓用戶了解應(yīng)當(dāng)糾正該情形時(shí)(例如，通過再填充流體儲器106)生成警告或者將消息傳達(dá)給用戶(例如，通過用戶接口105)。

然而,在一些構(gòu)型中，增濕系統(tǒng)可以包括用于測量表面溫度的單獨(dú)傳感器以及用于測量表面是否被浸濕的其他傳感器(例如，優(yōu)選地位于加熱元件114的邊緣處/附近的流體傳感器117，這些流體傳感器可以是溫度傳感器，但也可以是任何其他水檢測器，諸如電阻式傳感器或者電容式傳感器)，在其他構(gòu)型中，有可能使用控制算法設(shè)定表面溫度以便實(shí)現(xiàn)所希望的蒸發(fā)(浸濕)面積。算法可以基于系統(tǒng)測量結(jié)果(氣體流速、水流速等，如以下所描述)和模型(例如，道爾頓蒸發(fā)定律)。流體傳感器117因此可以充當(dāng)安全機(jī)構(gòu)以防止溢出并且作為糾正/調(diào)節(jié)算法的手段(通過提供校準(zhǔn)點(diǎn)，在校準(zhǔn)點(diǎn)處已知表面被浸透)。系統(tǒng)因此可以被配置成提供模塊化安排，這樣使得單個(gè)區(qū)或者選定區(qū)可以是潮濕的，并且該單個(gè)區(qū)或者那些選定區(qū)可以通電。并且，可以使用控制算法基于系統(tǒng)測量結(jié)果控制該模塊化系統(tǒng)。單獨(dú)傳感器可以用于測量表面溫度并且其他傳感器用于測量表面是否被浸濕。流體傳感器117可以用在關(guān)閉的反饋控制中以控制將水定量供給到一個(gè)或多個(gè)選定區(qū)，或者可替代地，控制算法可以使用模型來控制將水定量供給到一個(gè)或多個(gè)選定區(qū)，這樣使得流體傳感器117可以充當(dāng)安全機(jī)構(gòu)以防止溢出并且作為糾正/調(diào)節(jié)算法的手段(通過提供校準(zhǔn)點(diǎn)，在校準(zhǔn)點(diǎn)處已知表面被浸透)。

在一些構(gòu)型中，流體傳感器117可以包括電容式流體傳感器。如果加熱裝置114的加熱表面存在，電容式流體傳感器可以例如包括定位在加熱表面的相對側(cè)上的一對導(dǎo)電感測電極。如果導(dǎo)電感測電極被連接在電路中并且施加電壓，電路的電容將根據(jù)水的存在與否而改變。可以使用例如標(biāo)準(zhǔn)ac測量電路來測量電路的電容。許多其他感測系統(tǒng)(包括超聲波水平或者光學(xué)水平感測系統(tǒng))也可以用于確定流體的存在。

不同傳感器模塊可以由控制器118利用來控制呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101的不同部件。傳感器模塊可以包括用于檢測氣體通道102中或者呼吸療法系統(tǒng)100中、周圍或附近別處(包括氣體入口123、氣體出口127、患者接口122中或附近，或者位于增濕外殼115處、上游和/或下游)的氣體的不同特性的一個(gè)或多個(gè)傳感器，這些不同特性包括壓力、氣體流速、溫度、絕對濕度、相對濕度、熱含量、氣體成分、氧濃度、二氧化碳濃度、周圍溫度、和/或周圍濕度。這些傳感器和/或傳感器模塊中的一個(gè)或多個(gè)可以例如用于促進(jìn)流動發(fā)生器120的控制(包括由流動傳感器120向下游推進(jìn)的氣體的壓力和/或流速控制)、加熱裝置114的熱輸出控制(包括加熱裝置的溫度控制)、和/或計(jì)量安排110的計(jì)量速率控制(包括施加給計(jì)量安排110的功率和/或電流控制)。

在一些構(gòu)型中，可以使用以上或者本披露中別處所描述的傳感器或感測模塊中的一個(gè)或多個(gè)確定、估計(jì)或者計(jì)算出患者使用呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101進(jìn)行的呼吸活動。控制器118可以控制呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101的不同部件，這樣使得部件基于確定的呼吸活動或者呼吸狀態(tài)進(jìn)行操作。說明性地，通過非限制性實(shí)例，加熱裝置114可以被配置成僅在確定患者正吸氣時(shí)通電或者蒸發(fā)顯著量的流體。計(jì)量安排110可以被配置成僅在確定患者正吸氣時(shí)對流體進(jìn)行定量供給。流動發(fā)生器120可以被配置成僅在確定患者正吸氣時(shí)生成流動或者增加所生成的流動。

另外，部件可以被控制成使得部件以同步方式與經(jīng)確定的患者的瞬時(shí)呼吸活動或者呼吸狀態(tài)共同作用，而不是被限制于二元操作狀態(tài)。例如，加熱裝置114可以被配置成在開始吸氣時(shí)具有相對低的熱輸出，在吸氣最高點(diǎn)時(shí)熱輸出朝最大值增大，并且隨后熱輸出朝向吸氣盡頭減小。計(jì)量安排110可以在開始吸氣時(shí)定量供給相對少量的流體，在吸氣最高點(diǎn)時(shí)計(jì)量速率朝最大值逐漸增大，并且隨后速率朝向吸氣盡頭減小。流動生成器120可以被配置成在開始吸氣時(shí)以相對低的流速生成或者推進(jìn)氣體，在吸氣最高點(diǎn)時(shí)流速朝最大值逐漸增大，并且隨后流速朝向吸氣盡頭減小。系統(tǒng)100、101中的一者或兩者的其他部件可以被類似地控制。

在一些構(gòu)型中，流動發(fā)生器120可以例如包括壓縮氣體(例如，空氣、氧氣等)源或者容器。如果使用容器，該容器可以包括閥，該閥可以被調(diào)節(jié)來控制離開容器的氣體流動。在一些構(gòu)型中，流動發(fā)生器120可以使用這種壓縮氣體源和/或另一個(gè)氣體源來代替鼓風(fēng)機(jī)121。在一些構(gòu)型中，流動發(fā)生器120可以與鼓風(fēng)機(jī)121一起使用這種壓縮氣體源和/或另一個(gè)氣體源。鼓風(fēng)機(jī)121可以包括機(jī)動鼓風(fēng)機(jī)或波紋管安排或者被適配成生成氣體流的某種其他結(jié)構(gòu)。在一些構(gòu)型中，流動發(fā)生器120可以通過氣體入口123抽吸大氣氣體。在一些構(gòu)型中，流動發(fā)生器120可以被適配成通過氣體入口123抽吸大氣氣體并且可以被適配成通過同一氣體入口123或者通過不同的氣體入口(未示出)接受其他氣體(例如，氧氣、一氧化氮、二氧化碳等)。在一些構(gòu)型中并且如圖1b所展示，流動生成器120可以不存在并且呼吸療法系統(tǒng)100可以被配置成使得只有未加壓的周圍空氣被增濕并且被引導(dǎo)到出口/患者接口122。

在一些構(gòu)型中并且如圖1e所展示，呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101可以包括電磁輻射發(fā)射器151(定位在例如氣體通道102中)。發(fā)射器151可以包括紫外光源(例如，uvled)、微波發(fā)射器、或者被配置成對氣體流動路徑進(jìn)行殺菌的某種其他輻射體。用于對通路(氣體通過該通路傳遞通過呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101)進(jìn)行殺菌的手段可以減少通過引入所不希望的病原體而導(dǎo)致患者受到感染的憂慮。

在一些構(gòu)型中并且如圖1e所展示，呼吸療法系統(tǒng)100和/或呼吸增濕系統(tǒng)101可以包括氣體加熱區(qū)132。氣體加熱區(qū)132可以在傳遞通過氣體通道102的氣體到達(dá)增濕外殼115之前對氣體進(jìn)行預(yù)加熱。如果氣體在被增濕之前被預(yù)加熱，可以提高增濕效率。氣體加熱區(qū)132可以包括例如存在于氣體通道102的內(nèi)壁和/或外壁中、上、周圍或者附近的一根或多根電熱絲。氣體加熱區(qū)132可以由控制器118控制并且與控制器118處于電連通，該控制器可以使用傳感器信號以例如類似于如本披露中別處所描述的控制加熱裝置114的熱輸出的方式控制氣體加熱區(qū)132的熱輸出。控制器118可以控制氣體加熱區(qū)132的溫度和/或熱輸出，這樣使得氣體到達(dá)氣體出口127、患者接口122、或者患者時(shí)的溫度為大約31℃至大約43℃之間。在一些情況下，如果氣體加熱區(qū)132遠(yuǎn)離氣體出口127或者患者接口122，氣體加熱區(qū)132可以將氣體加熱至高于大約37℃至大約43℃之間的溫度，這樣使得氣體到達(dá)氣體出口127、患者接口122、或者患者時(shí)具有所希望的溫度(由于氣體在沿著例如氣體通道102傳遞時(shí)的溫度損失所致)。為了找出正確的溫度，可以在理論上或者以實(shí)驗(yàn)方式對傳遞通過呼吸療法系統(tǒng)100的氣體的溫度損失進(jìn)行建模。處于大約25℃至大約43℃、或者大約31℃至大約43℃、或者大約31℃至大約41℃、或者大約31℃至大約37℃范圍內(nèi)的氣體一般被認(rèn)為供患者使用是舒適的。

氣體加熱區(qū)132可以包括氣體預(yù)加熱器，該氣體預(yù)加熱器可以包括氣體加熱元件。氣體加熱元件可以是印刷電路板。印刷電路板可以具有電阻元件。氣體加熱元件可以是蝕刻箔膜(參見例如圖4d和圖4e)。氣體加熱元件可以是加熱線圈。氣體加熱元件可以是ptc陶瓷。呼吸增濕系統(tǒng)100可以具有溫度傳感器。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游。溫度傳感器可以定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游，代替定位在氣體預(yù)加熱器下游的溫度傳感器或者除了該溫度傳感器之外。氣體加熱元件的特征可以用于確定氣體的溫度。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器下游的溫度傳感器所提供的信息。遞送到氣體加熱元件的功率水平的控制可以基于由氣體流動傳感器以及由定位在氣體通道中、位于氣體預(yù)加熱器上游的溫度傳感器所提供的信息。所希望的氣體的下游溫度可以基于水從加熱表面的蒸發(fā)速率來確定。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便確保基本上全部顯熱由氣體預(yù)加熱器供應(yīng)。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定以便獲得出口位置處的氣體的所希望相對濕度水平。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定在0℃與大約5℃之間、高于出口位置處的氣體的所希望溫度。所希望的氣體的下游溫度可以被設(shè)定成出口位置處的所希望露點(diǎn)溫度。所希望的下游溫度可以被設(shè)定成大約25℃至大約43℃、或者大約31℃至大約43℃、或者大約31℃至大約41℃、或者大約31℃至大約37℃、或者大約37℃。加熱表面可以包括被配置成向加熱表面提供熱量的加熱元件。加熱元件可以包括多根電阻條。加熱元件可以是印刷電路板。印刷電路板可以具有電阻元件。氣體加熱元件可以是蝕刻箔膜(參見例如圖4d和圖4e)。

圖2a-2e是例示本披露的不同控制特征的功能框圖。在一些構(gòu)型中，在此所描述的控制特征允許對增濕系統(tǒng)進(jìn)行確定性控制或者開環(huán)控制。也就是說，有可能計(jì)算出實(shí)現(xiàn)特定濕度所要求的水的流速并且將該量的水送給到加熱器之上。加熱器可以使送給在其上的水蒸發(fā)以便獲得所希望的露點(diǎn)溫度。確定性控制可以消除測量輸出濕度或者某種其他間接變量、并且隨后通過閉環(huán)控制器反饋輸出濕度或者某種其他間接變量以便實(shí)現(xiàn)具體的露點(diǎn)溫度的需求(該需求存在于許多常規(guī)增濕系統(tǒng)中)。在一些構(gòu)型中，在此所描述的控制特征允許增濕系統(tǒng)在正確的時(shí)間使僅正確量的水或者其他增濕液體蒸發(fā)以便精確地產(chǎn)生正確的濕度。在此所描述的控制特征可以被結(jié)合或者以其他方式被修改成包括到在此所描述的任何呼吸增濕系統(tǒng)中。在一些構(gòu)型中，通過控制流向加熱器表面的水流對濕度進(jìn)行確定性控制共同允許在相對低溫加熱下對加熱器表面進(jìn)行加熱。

為了進(jìn)行確定性控制，可以根據(jù)以下方程計(jì)算出被送給到表面以便產(chǎn)生所希望的露點(diǎn)溫度的水的流速。

可以參考表1理解用于以下方程的符號，表1還可以為每個(gè)變量提供相關(guān)聯(lián)單位。另外，附加有下標(biāo)a，b的符號指示位置b處的部件a。下標(biāo)a、i、s以及o分別是指周圍、入口、表面(加熱器板)以及出口；下標(biāo)w、wv以及air分別是指水、水蒸氣以及干空氣。因此，例如qair，i指示入口處的空氣的質(zhì)量流速。應(yīng)當(dāng)注意方程1-6在穩(wěn)態(tài)下書寫(或者同等地，假設(shè)所有變量瞬時(shí)響應(yīng))。

表1：命名

為了進(jìn)行確定性控制，可以根據(jù)以下方程計(jì)算出送給到表面以便產(chǎn)生所希望的露點(diǎn)的水的流速：

qw＝qair，i[hs(td，o，p)-hs(td，ip)]方程3

其中hs是比濕度。水從表面的蒸發(fā)速率由以下方程建模：

qw＝kaf(v)[psat(ts)-φpsat(td，i)]方程4

其中a是表面積，k是有待針對任何特定表面確定的常數(shù)，并且f(v)是以經(jīng)驗(yàn)為主確定的氣體速度的函數(shù)。蒸發(fā)所要求的功率pl以及對水進(jìn)行加熱所要求的功率pw如下給出：

pw＝cp，wqw(ts-ta)方程6

空氣所要求的功率pair以及水蒸氣所要求的功率pwv如下給出：

pair＝cp，airqair，i(to-ti)方程7

pwv＝cp，wv[qw(to-ts)+(qin-qair，i)(to-ti)]方程8

方程1-3表示系統(tǒng)的確定性控制或者開環(huán)控制的一般概念：實(shí)現(xiàn)特定露點(diǎn)溫度所要求的水量。在所給出的表達(dá)中，可以充分確定所提供的qair，i、qw、td，i、以及p、出口處的露點(diǎn)溫度td，o的測量結(jié)果。

有可能進(jìn)行置換或者重排，以使得使用不同輸入或者輸出(例如，出口處的絕對濕度或者相對濕度、或者入口或不同位置處的體積流量等)。有可能避免對輸入變量中的一些進(jìn)行測量。td，i如果可以作出適當(dāng)假設(shè)(例如，已知計(jì)算高度p)，完全可以不測量p，或者如果引入的誤差是可接受的(例如，如果td，i＜＜td，o)，誤差的影響會較小。在不測量qair，i或qw的情況下可能會不可能繼續(xù)，這是因?yàn)樗鼈兪侵鲗?dǎo)因子。有可能測量中的一些未直接進(jìn)行。例如，沒有必要直接測量td，i，相反傳感器測量結(jié)果ti和φi(入口處的rh)可以用于計(jì)算td，i。其他變量同樣如此。

方程1-6假設(shè)貫穿系統(tǒng)的壓力是恒定的，盡管有可能修改方程以避免該假設(shè)。盡管壓力遍布整個(gè)系統(tǒng)可以顯著改變(例如，跨插管的壓降)，鄰近蒸發(fā)表面和傳感器的壓力通常非常接近于常數(shù)，從而使得在一些構(gòu)型中此類糾正沒有必要。

方程4可以用于計(jì)算蒸發(fā)表面所要求的面積和溫度并且用于對系統(tǒng)的控制響應(yīng)進(jìn)行建模。方程4是基于道爾頓蒸發(fā)定律，并且不同于先前方程，方程4是半經(jīng)驗(yàn)的。因此，可以使用并不完全等效的其他方程。確切地說，方程4可以用于計(jì)算給定a的ts，或者反之亦然(該兩者用于設(shè)計(jì)并且控制系統(tǒng))，或者用于計(jì)算有關(guān)qw的單獨(dú)校驗(yàn)。一般地，方程4暗示流入氣體的溫度不會顯著影響蒸發(fā)速率。然而，存在影響蒸發(fā)速率的兩種機(jī)理，兩種機(jī)理在一些情形中可能是重要的。首先，流入溫度改變相對濕度φ。如果td，o接近于ts，該改變可以是顯著的。其次，并且更重要的機(jī)理是熱交換。如果ti＜td，o，水蒸氣必須對空氣進(jìn)行加熱，并且如果水蒸氣中沒有足夠的顯熱以使氣體溫度增加到高于td，o，一些水蒸氣必須冷凝以便釋放潛熱。當(dāng)考慮凈蒸發(fā)速率時(shí)，這可能是主要復(fù)雜性；盡管表面可以輕易地驅(qū)使蒸發(fā)，冷空氣使蒸氣迅速地冷凝。這可以通過增加表面溫度得以避免。該問題由于蒸發(fā)的實(shí)質(zhì)而被進(jìn)一步加重。因?yàn)楸砻娓浇嬖谶吔鐚樱荒軌蛄⒓凑舭l(fā)成全部氣體，所以水必須蒸發(fā)成全部氣體并且隨后擴(kuò)散通過氣體(以層流的方式)或者被混合(以湍流的方式)。邊界層中的蒸氣可以在表面溫度下被浸透，從而抑制進(jìn)一步蒸發(fā)，因此主要限制因子中的一個(gè)并不是表面處的蒸發(fā)速率，而是蒸氣被擴(kuò)散或者從邊界層輸送的速率。因此蒸氣與空氣之間的熱交換發(fā)生在邊界處并且蒸氣必須更熱以防止冷凝(因?yàn)榇蟛糠譂摕崾遣豢傻玫降?。這些影響不僅干擾系統(tǒng)使水蒸發(fā)的物理能力而且干擾蒸發(fā)模型的有效性。

方程5和6可以用于計(jì)算功率要求并且用于對系統(tǒng)的控制響應(yīng)進(jìn)行建模。這些方程作出100％效率的假設(shè)，該假設(shè)可能不是完全正確的，但是實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明在此所披露的系統(tǒng)是非常有效的。在該假設(shè)是不正確的系統(tǒng)中，將不得不在以精度和簡明性為代價(jià)的情況下做出適當(dāng)糾正。方程5和6可以用于計(jì)算有關(guān)功率輸入的單獨(dú)校驗(yàn)(例如，以便限制熱含量)。方程5和6還可以用于控制(例如用于開環(huán)控制)或者作為糾正反饋。

盡管已經(jīng)使用這些方程得到可接受的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)健康和穩(wěn)定的系統(tǒng)可能要求進(jìn)一步考慮，因?yàn)榉匠?-6僅在穩(wěn)態(tài)下是精確的。例如，考慮水的流速：有限體積的水必須留在蒸發(fā)表面上，因此，水的蒸發(fā)速率并不是立刻等于水的流速，為此，隱藏的“緩沖變量”可能導(dǎo)致臨時(shí)差值。

考慮有限水膜厚度作為啟發(fā)性實(shí)例，如果表面上的水的質(zhì)量為mw＝aρwtw，其中tw是水的厚度(假設(shè)恒定)，那么對于第一近似估算(假設(shè)加熱器板僅供應(yīng)用于蒸發(fā)的功率)：

方程9通過考慮到達(dá)表面的水與正在蒸發(fā)的水相比的差值獲得，并且方程10類似地通過考慮遞送到表面的功率小于蒸發(fā)所消耗的功率獲得。因此，表面溫度和蒸發(fā)面積以時(shí)變的和非線性的方式聯(lián)接，并且僅僅直接依賴于方程1-3的原理的簡單化的控制器將僅在如果并且當(dāng)以上系統(tǒng)穩(wěn)定下來時(shí)產(chǎn)生所希望的濕度。這強(qiáng)調(diào)不穩(wěn)定的重大可能性，即使當(dāng)單獨(dú)考慮時(shí)這些系統(tǒng)僅僅是一階系統(tǒng)，當(dāng)組合考慮時(shí)，這些系統(tǒng)可能會振蕩或者是不穩(wěn)定的。

假設(shè)對于水來說，ρw＝1000kgm^---3并且l＝2.26mjkg^---1，如果假設(shè)(基于通過測試原型系統(tǒng)所獲得的合理數(shù)字)k＝1μlmin^---1cm^---2kpa^---1、tw＝10μm、qw＝0.9mlmin^---1、td，i＝15℃、φ＝75％、f(v)＝1、ms＝0.025、cp，s＝400jkg^---1k^---1以及在點(diǎn)a＝30cm^---2下操作的ps＝34w并且ts＝70℃，那么有可能使psat(ts)與1.353ts-63.28線性化，據(jù)此系統(tǒng)可以被表示為：

那么系統(tǒng)的雅可比行列式為：

或者，在操作點(diǎn)處：

j0的特征值是-18.3和0.0006，從而表明系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。該不穩(wěn)定性的原因在于系統(tǒng)能夠被以恒定功率驅(qū)動—任何失配將會導(dǎo)致水過量或者不足，從而分別會使表面完全浸透或者完全干燥。通過引進(jìn)關(guān)于功率術(shù)語的成比例反饋，表面溫度的表達(dá)變成：

那么：

那么特征多項(xiàng)式為λ²+λ(α+18.31)+3.015(α+15.29)-46.11＝0，導(dǎo)出特征值：

據(jù)此可以示出對于λ＜0(穩(wěn)定性)，α＞0.0033。因此即使少量的反饋也將使系統(tǒng)至少在此操作點(diǎn)處穩(wěn)定。

由于面積難以直接測量，值得檢查這是否是可觀察的狀態(tài)。由于系統(tǒng)是非線性的，這難以評估，但是方程ts可以被重新表達(dá)為：

接著重新安排以便獲得：

這通俗地表明面積處于可觀察的狀態(tài)，同時(shí)其他測量結(jié)果全部已知，而不是試圖在一定極限下感測面積，方程可以隨時(shí)間集成以便連續(xù)地計(jì)算a。當(dāng)然，設(shè)計(jì)具有感測表面何時(shí)被浸透的能力的系統(tǒng)仍然可能是合乎希望的，但是這種模型允許平穩(wěn)地控制面積而不是跳回硬極限。

大量因素限制控制響應(yīng)時(shí)間。最根本的限制是瞬變期間蒸發(fā)表面的動力學(xué)。這主要出于熱含量考慮是重要的，并且當(dāng)實(shí)現(xiàn)呼吸相繼濕度控制時(shí)同樣是重要的。

如果表面溫度保持恒定，可以改變蒸發(fā)面積以便控制濕度。濕度可以主動地增長(通過泵送水)但是僅僅被動地收縮(通過蒸發(fā))，從而限制對花費(fèi)來蒸發(fā)該“儲器”的水的時(shí)間的向下響應(yīng)。例如，如果空氣流速從20lmin^---1下降至10lmin^---1，對于名義上的條件(37℃露點(diǎn)溫度等)，初始蒸發(fā)速率將是0.7mlmin^---1。如果初始面積是20cm^-2并且下降至10cm^-2(以便維持露點(diǎn)溫度)，并且水膜的厚度為10μm，必須蒸發(fā)0.1ml額外的水以便使面積收縮。即使泵關(guān)閉，將花費(fèi)最少8.6s來收縮(以0.7mlmin^---1收縮0.1ml)到最小，因?yàn)楫?dāng)面積收縮時(shí)蒸發(fā)速率下降至零，并且如果泵在該時(shí)間過程中打開，那么將進(jìn)一步延緩響應(yīng)。

如果蒸發(fā)面積保持恒定，表面溫度必須改變，并且限制還是被動式冷卻。具有10μm膜的40cm²板盛放0.4g水；以10lmin^---1蒸發(fā)所要求的潛在功率將是約13w，并且使水溫度降低20℃所要求的潛在功率是33.5j，相當(dāng)于2.6s，類似于先前設(shè)想，假設(shè)加熱器板在該時(shí)間過程中關(guān)閉并且忽略蒸發(fā)速率將隨表面冷卻而減小的事實(shí)。

即使在使用微通道的情況下，10μm可能是難以實(shí)現(xiàn)的水厚度；對于芯吸紙張或者芯吸織物，更合理的數(shù)字將是在0.1mm或者更大的范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致按比例延長的響應(yīng)時(shí)間。

在一些構(gòu)型中，設(shè)計(jì)呼吸相繼類型的增濕器需要薄的水膜；否則表面溫度必須對響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行折中(更高表面溫度以便生成小的蒸發(fā)面積)。在極端情況下，這種折中結(jié)果造成非常熱的表面(>100℃)，非常熱的表面使水汽化并且引發(fā)患者安全和材料相容性問題。

影響響應(yīng)時(shí)間的另一個(gè)因子是加熱器板的熱質(zhì)量和電阻。加熱器板的熱質(zhì)量以與水相同的方式貢獻(xiàn)，從而需要時(shí)間通過蒸發(fā)被動地冷卻。增加的熱電阻意味著更高的加熱元件溫度，更高的加熱元件溫度加重了熱質(zhì)量的影響(通過要求更大的溫度變化)。

方程1-3假設(shè)全部水蒸發(fā)而計(jì)算水的流速。在一些構(gòu)型中，控制系統(tǒng)的目標(biāo)是確保水的確全部蒸發(fā)，以便改善瞬態(tài)響應(yīng)并且控制系統(tǒng)的其他方面。在一些構(gòu)型中，這可需要盡可能與單獨(dú)輸出同樣多的單獨(dú)輸入，否則系統(tǒng)將不會是可控制的。在最基本的設(shè)想中，在該設(shè)想中不希望控制出口處的濕度，在這種情況下，一個(gè)相關(guān)控制輸入(諸如水的流速)將會滿足。然而，如果還希望控制出口處的溫度，需要另一個(gè)控制輸入—例如，另一個(gè)控制輸入將會是遞送到加熱器板的功率。然而，如果希望使加熱器板溫度保持在特定界限內(nèi)，將需要另一個(gè)控制輸入。附加的輸入可以是添加二級加熱器以便對流入空氣進(jìn)行預(yù)加熱。

在一些構(gòu)型中，預(yù)加熱空氣的概念可以是重要的。盡管系統(tǒng)的目標(biāo)是確定出口處的濕度，能夠確定溫度以防止冷凝同樣是希望的。如以上所解釋，遞送到加熱器板的功率將允許進(jìn)行溫度確定，但是使用來自蒸發(fā)表面的熱量使兩個(gè)問題卷繞在一起(蒸發(fā)水和加熱空氣)。對空氣進(jìn)行預(yù)加熱使這兩個(gè)問題分離并且產(chǎn)生若干優(yōu)點(diǎn)，包括：

更易控制：由于潛熱和顯熱被獨(dú)立地添加，潛熱和顯熱可以幾乎被獨(dú)立地控制。組合的控制系統(tǒng)將會是更復(fù)雜而不太穩(wěn)固的。

改進(jìn)的蒸發(fā)：如以上參考蒸發(fā)方程所解釋，使水蒸發(fā)成溫暖氣體(即，ti＞td，o)比蒸發(fā)成冷卻氣體(即，ti＜td，o)更易于蒸發(fā)和建模)。

更低表面溫度：遵循改進(jìn)的蒸發(fā)，溫暖的氣體允許更低的表面溫度，并且表面溫度/面積可以被獨(dú)立地控制。

功率：當(dāng)空氣被預(yù)加熱時(shí)，加熱器板上的壓力將會減小，這會產(chǎn)生需要更小溫度來驅(qū)使加熱并且需要更好效率(因?yàn)闇囟冉档?的撞擊效應(yīng)。

含熱量/安全性：系統(tǒng)中的大部分含熱量作為水蒸氣中的潛熱供應(yīng)，在獨(dú)立添加熱量的情況下更易于確保含熱量被保持在極值內(nèi)，同時(shí)仍能夠確保出口處的氣體未被浸透(以防止冷凝)。在沒有進(jìn)行預(yù)加熱的系統(tǒng)中，限制熱含量的唯一方法是限制總功率，而不直接控制這是否會減少顯熱而不是潛熱(并且因此導(dǎo)致冷凝)。

在類似的靜脈中，系統(tǒng)還可以包括對水流進(jìn)行預(yù)加熱。這可以通過對水源進(jìn)行加熱、對給水管線進(jìn)行加熱、或者在加熱器板上指定特殊區(qū)(例如，水在到達(dá)蒸發(fā)區(qū)之前芯吸在水預(yù)加熱器上方，或者初始區(qū)具有更高的功率密度)來完成。

在一些構(gòu)型中，對氣體進(jìn)行預(yù)加熱允許將潛熱和顯熱分開提供給系統(tǒng)。顯熱可以由預(yù)加熱器提供，而潛熱可以由水蒸氣提供。結(jié)果在于加熱器板可以被保持在較低溫度下，這樣具有優(yōu)點(diǎn)，諸如患者安全性。更確切地說，當(dāng)所遞送熱含量中的超越量被減少時(shí)，更低溫度增強(qiáng)了安全性，處于37℃的表面將不會生成大于37℃的露點(diǎn)溫度下的蒸氣，并且因此患者從未發(fā)生燒傷。

分離潛熱和顯熱的一個(gè)附屬結(jié)果在于保持蒸發(fā)表面的受熱部分被浸透變得是合乎希望的—如果加熱表面的未受熱部分被暴露，將促成對空氣進(jìn)行加熱，從而使控制任務(wù)卷繞。因此之故，包括通過物理手段(溫度降落、使導(dǎo)體短路、電容)或者原先存在的模型感測水何時(shí)到達(dá)表面的端部的方法可以是合乎希望的。這作為防止系統(tǒng)為水淹沒的安全機(jī)構(gòu)也是有用的。

圖2a示出呼吸增濕系統(tǒng)101的整體控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該整體控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以簡單化的形式示出基本控制原理，其中已知量的空氣加上已知兩的水產(chǎn)生已知的濕度。通過控制水和溫度，有可能有效地控制水從加熱表面蒸發(fā)成氣體的蒸發(fā)速率。在一些構(gòu)型中，因?yàn)檎舭l(fā)流速僅僅是其他輸入變量的函數(shù)，沒有必要測量蒸發(fā)流速。例如，有可能基于所希望的蒸發(fā)速率設(shè)定水的流速。在一些構(gòu)型中，有可能基于表面溫度和功率計(jì)算出正實(shí)際發(fā)生的蒸發(fā)作為校驗(yàn)。在所示的控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，水被輸入到液體流動調(diào)節(jié)器中并且被引導(dǎo)到加熱器板控制器。空氣和/或氣體在入口處被接收以便于在被引導(dǎo)到加熱器板控制器之前進(jìn)行調(diào)節(jié)和測試。加熱器板控制器根據(jù)流入水和空氣和/或氣體的已知(例如，直接確定或者通過傳感器間接確定)參數(shù)控制露點(diǎn)溫度td,o。

圖2a中所表示的入口調(diào)節(jié)和測試可以包括氣體供應(yīng)位置處或者附近的入口子系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)入口傳感器，一個(gè)或多個(gè)入口傳感器被配置成測量入口氣體周圍濕度、入口氣體流、入口氣體溫度、以及氣體通道的壓力水平。入口氣體加熱器還可以被設(shè)置在氣體供應(yīng)位置處或者附近以便在氣體進(jìn)入并且傳遞通過氣體通道時(shí)將氣體預(yù)加熱至所希望的(預(yù)先確定的)溫度，這樣使得氣體到達(dá)增濕位置時(shí)具有所希望的溫度。通過對氣體進(jìn)行分開預(yù)加熱，遞送到增濕區(qū)中的加熱元件的能量可以用于使增濕流體蒸發(fā)，從而使在氣體通道中對氣體進(jìn)行加熱(通過供應(yīng)來自氣體預(yù)加熱器的顯熱)以及對氣體進(jìn)行增濕(通過提供來自加熱元件的潛熱)的功能分離。有利地，這種功能分離容許加熱元件在對應(yīng)于較低溫度水平的較低功率水平下進(jìn)行操作，從而使得呼吸增濕系統(tǒng)更安全且更有效地進(jìn)行操作。此外，受熱氣體的溫度可以被快速改變，這樣使得系統(tǒng)變得比對整個(gè)流體儲器或者超過所需顯著體積的流體儲器進(jìn)行加熱的系統(tǒng)更加響應(yīng)于變化。

圖2a中所表示的液體流動控制器可以包括增濕流體流動控制子系統(tǒng)，增濕流體流動控制子系統(tǒng)監(jiān)測并且控制流體被定量供給到增濕區(qū)、并且更確切地說定量供給到加熱元件的速率。流體流動傳感器測量增濕流體的流動并且將測量結(jié)果提供給流體流動控制器。控制器將經(jīng)測量流體流速與所希望流體流速(所希望流體流速可以是預(yù)定義的、估計(jì)的或者確定性導(dǎo)出的)進(jìn)行比較，并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)通向計(jì)量安排的功率水平。在一些實(shí)施例中，增濕流體在被遞送到加熱元件之前被預(yù)加熱以便于蒸發(fā)，從而減少加熱元件使增濕流體蒸發(fā)所需的潛熱的量。可以使用對增濕流體進(jìn)行預(yù)加熱的不同模式，包括對流體儲器進(jìn)行加熱、對流體供給管線進(jìn)行加熱、或者在到達(dá)蒸發(fā)區(qū)之前在加熱元件上指定特殊流體預(yù)加熱區(qū)。根據(jù)某些實(shí)施例，止回閥先于計(jì)量安排被布置在流體供給管線內(nèi)以防止增濕流體回流。在一些實(shí)施例中，安全閥先于計(jì)量安排被布置在流體供給管線內(nèi)以便釋放管線中由于泵衰竭以及其他可能的原因所導(dǎo)致的壓力。

圖2a中所表示的加熱器板控制器可以包括受熱表面子系統(tǒng)，受熱表面子系統(tǒng)監(jiān)測并且控制加熱元件的溫度。加熱表面包括增濕流體被分布在之上并且由加熱表面所提供的熱能所蒸發(fā)的面積。芯吸元件被設(shè)置在加熱表面的至少一部分上方。芯吸元件被配置成接收并且分布增濕流體層，該層具有遞送熱量以便使流體蒸發(fā)的加熱表面的一個(gè)或多個(gè)部分上方的厚度。芯吸元件可以包括紙張、織物、微纖維、或者微結(jié)構(gòu)，包括微流體通道。加熱表面可以包括加熱板、電阻加熱板、或者具有電阻條的電路板，僅舉數(shù)例。在一些實(shí)施例中，加熱表面是由熱塑性材料包覆模制的電路板。在一些實(shí)施例中，可以使用多個(gè)加熱表面或者區(qū)。每個(gè)加熱表面可以被維持在相同或者不同的溫度水平。加熱表面溫度傳感器與加熱表面處于熱接觸并且與加熱表面溫度控制器通信。表面加熱器(表面加熱器也與表面溫度控制器通信)被配置成根據(jù)加熱表面的構(gòu)型控制加熱表面或者多個(gè)加熱表面或加熱區(qū)的溫度。

圖2b-2d示出了與圖2e的整體控制器的構(gòu)型一起工作來確定性地控制如在此所描述的增濕系統(tǒng)的不同控制子系統(tǒng)的構(gòu)型。

圖2b是根據(jù)本披露的實(shí)施例的入口和預(yù)加熱控制子系統(tǒng)的功能框圖。預(yù)加熱器不是必須的，但是可以包括在一些構(gòu)型中。入口傳感器可以由等效測量結(jié)果或者適當(dāng)假設(shè)和/或如以上所解釋的計(jì)算結(jié)果替代。在一些構(gòu)型中，還可以使用功率方程以開環(huán)方式控制ti。在一些構(gòu)型中，周圍濕度td，i在增濕之前可以隨時(shí)被感測到，盡管在預(yù)加熱器之前進(jìn)行感測是優(yōu)選的。如果在預(yù)加熱器之后進(jìn)行感測，該預(yù)加熱器可以與入口傳感器ti合并。

圖2b的入口和預(yù)加熱控制子系統(tǒng)可以使用入口傳感器(例如，以上參考圖1e所描述的那些)測量進(jìn)入系統(tǒng)中的空氣和/或氣體以便確定周圍濕度td，i、流入空氣流速qi、以及流入空氣壓力p。如上所述，氣體隨后可以由預(yù)加熱器進(jìn)行加熱，盡管這在所有實(shí)施例中并不是必要的。預(yù)加熱器下游的入口溫度傳感器測量受熱氣體的溫度ti并且將測量結(jié)果提供給預(yù)加熱控制器。預(yù)加熱控制器可以將ti與由以下圖2e的整體控制器所確定的計(jì)算出的溫度ti,set進(jìn)行比較，并且相應(yīng)地向預(yù)加熱器發(fā)送信號以便調(diào)節(jié)溫度。

圖2c是根據(jù)本披露的實(shí)施例的水流動控制子系統(tǒng)的功能框圖。在一些構(gòu)型中，如果使用充分良好表征且穩(wěn)定的泵，流動傳感器和反饋(液體流動控制器)可以省略。子系統(tǒng)還可以包括如在此在別處所描述的水預(yù)加熱器。止回閥還可以先于泵用于防止水的回流。如果泵易于發(fā)生故障，安全閥還可以先于泵使用。系統(tǒng)還可以包括無源水計(jì)量計(jì)和流動傳感器，例如壓力供給(諸如重力供給)以及比例閥以代替泵。

在圖2c的構(gòu)型中，水從水源進(jìn)入水泵。水泵可以將水泵送到系統(tǒng)中。水泵可以是上述泵中的任一種。水流動傳感器定位在泵的下游并且測量水的流速qw，水的流速qw被輸出到液體流動控制器。液體流動控制器提供反饋回路，水泵由反饋回路基于qw與計(jì)算出的水的流速qw,set處的比較結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)。計(jì)算出的水的流速qw,set由以下所描述的圖2e的整體系統(tǒng)控制器確定。

圖2d是根據(jù)本披露的實(shí)施例的受熱表面控制子系統(tǒng)的功能框圖。盡管僅示出一個(gè)表面，可以使用多個(gè)表面。可以存在多個(gè)表面加熱區(qū)和多個(gè)溫度傳感器。在一些構(gòu)型中，存在兩個(gè)加熱區(qū)和溫度傳感器。還可以包括出口溫度傳感器以便協(xié)助控制。可以通過使用表面加熱器的電阻或者其他特征替代或者補(bǔ)充表面溫度傳感器。例如，在當(dāng)前實(shí)現(xiàn)方式中，銅條的電阻表示平均加熱溫度。在一些構(gòu)型中，表面溫度傳感器給出真實(shí)表面溫度的盡可能接近的測量結(jié)果可以是優(yōu)選的，這將會有益于上述蒸發(fā)模型。

在圖2d的所示構(gòu)型中，水流和氣體流，例如圖2b和圖2c的子系統(tǒng)的輸出，在表面上方被引導(dǎo)。如貫穿本申請所描述，表面可以是加熱源。表面可以包括一個(gè)或多個(gè)表面溫度傳感器，一個(gè)或多個(gè)表面溫度傳感器將表面溫度的測量結(jié)果ts提供給表面溫度控制器。表面溫度控制器提供反饋和控制機(jī)構(gòu)，與表面處于熱連通的表面加熱器由反饋和控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。表面溫度控制器可以將ts與計(jì)算出的表面溫度ts,set進(jìn)行比較。計(jì)算出的表面溫度ts,set由以下圖2e的整體系統(tǒng)控制器確定。

圖2e是根據(jù)本披露的實(shí)施例的整體控制器的功能框圖。圖2e示出了將以上圖2b-2d的三個(gè)控制器綁定在一起的整體控制器的實(shí)例。如圖2e所示，在一些構(gòu)型中，因?yàn)閿?shù)字指示控制僅僅是基于輸入的開環(huán)設(shè)定點(diǎn)，不存在有關(guān)出口露點(diǎn)溫度的閉環(huán)反饋。輸入變量被分成兩組以便表示一組td，i、qi、p以及td，o，set對于控制器是基本的，而另一組在更簡易的控制器中可以省略。在最基本的控制器中，可以根據(jù)基本系統(tǒng)方程設(shè)定三個(gè)輸出變量，換句話說，qw，set可以由方程1-3確定，ti，set可以被設(shè)定成所希望氣體入口溫度的所希望輸出，并且ts，set可以由方程4確定。在一些構(gòu)型中，不使用pair、ps以及任何其他額外變量或者僅作為系統(tǒng)校驗(yàn)使用。

圖3a是根據(jù)本披露的一個(gè)實(shí)施例的示例性集成增濕系統(tǒng)300的示意性透視圖。圖3b是示出了增濕系統(tǒng)300的氣流的示意性豎直截面圖。圖3c是示出了增濕系統(tǒng)300的水流的示意性豎直截面圖。圖3d是增濕系統(tǒng)300的示意性水平截面圖。在一些構(gòu)型中，增濕系統(tǒng)300可以是使用周圍空氣并且依賴正常患者呼吸生成氣體流的獨(dú)立式增濕器。在一些構(gòu)型中，增濕系統(tǒng)300可以是呼吸電路的附加裝置以用于與任何流動生成系統(tǒng)(例如與通風(fēng)機(jī))一起使用。圖3e-3f示出了被安裝以用于與集成系統(tǒng)中的流動生成系統(tǒng)一起使用的增濕系統(tǒng)300。

如圖3a所示，增濕系統(tǒng)300包括外殼303、氣體入口331以及氣體出口333。氣體入口331被配置成將氣體接收到增濕系統(tǒng)300中。在一些構(gòu)型中，氣體入口331被適配成與氣體入口管、流動生成系統(tǒng)或者其他氣體源相連接。氣體出口333被配置成將已增濕氣體遞送出增濕系統(tǒng)300并且遞送給患者。在一些構(gòu)型中，氣體出口333被適配成連接到氣體出口管上，例如，連接到患者接口上的呼吸管(例如插管)。增濕系統(tǒng)300還包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)水口308，該一個(gè)或多個(gè)進(jìn)水口被配置成允許從水流動控制器所接收的水進(jìn)入增濕系統(tǒng)300中。在一些實(shí)施例中，增濕系統(tǒng)300包括進(jìn)水口和出水口。在一些實(shí)施例中，因?yàn)檩斎氲较到y(tǒng)中的所有水被蒸發(fā)以便對氣體進(jìn)行增濕，增濕系統(tǒng)300只包括入口。增濕系統(tǒng)300還包括電連接器351，該電連接器用于向系統(tǒng)供應(yīng)功率并且用于與系統(tǒng)的不同部件通信。增濕系統(tǒng)還可以用于向受熱呼吸管和嵌入式傳感器提供功率，這樣使得設(shè)計(jì)充當(dāng)需要功率或者通信的下游系統(tǒng)部件的導(dǎo)管。

圖3b是示出了圖3a的增濕外殼的氣流的示意性豎直截面圖。如圖3b所示，外殼303限定氣體流動路徑338。在該構(gòu)型中，氣體在氣體入口331處進(jìn)入增濕系統(tǒng)300，并且由內(nèi)壁337向下引導(dǎo)。內(nèi)壁337的底部的開口338允許氣體傳遞到內(nèi)壁337的另一側(cè)，氣體在另一側(cè)被向上引導(dǎo)并且在氣體出口333處被引導(dǎo)出增濕系統(tǒng)300。外殼303可以包括內(nèi)部擋板305。氣體沿著流動路徑335由從加熱元件314蒸發(fā)掉的已蒸發(fā)水進(jìn)行增濕。在圖3a中可以透過氣體入口331部分地看見加熱元件314，并且加熱元件314的截面圖在圖3c和圖3d中是可見的。以下參考圖4a-4c，加熱元件314的示例性構(gòu)型被描述為加熱元件400。

圖3c是示出了圖3a的增濕外殼的水流的示意性豎直截面圖。在所示的構(gòu)型中，在入口308處進(jìn)入的水通過通道318被分布以便接觸加熱元件314。在所示的構(gòu)型中，通道318部分地位于內(nèi)壁337內(nèi)。

圖3d是圖3a的增濕外殼的示意性水平截面圖。如圖3d所示，加熱元件314使外殼303在第一方向上分離，并且內(nèi)壁337使外殼303在與第一方向正交的第二方向上分離。因此，加熱元件314被浸透在流動路徑中。在一些構(gòu)型中，由于有效地加倍了表面積、提供功率效率的急劇增加、使得表面溫度更精確地讀取、并且允許外殼303被保持相對冷卻(并且因此安全)的原因，這是優(yōu)選的。在圖3d的實(shí)施例中，擋板305被包括在空氣流動路徑中。

圖3e-3f示出了被安裝以用于與流動生成系統(tǒng)390的實(shí)施例一起使用的增濕系統(tǒng)300。流動生成系統(tǒng)390可以包括用于連接到外部氣體源上的氣體入口391以及可以被適配成連接到增濕系統(tǒng)300的氣體入口331上的氣體出口393。在所示的構(gòu)型中，流動生成系統(tǒng)390包括多個(gè)輸入控件395。在一些構(gòu)型中，流動生成系統(tǒng)390可以是可購自新西蘭奧克蘭費(fèi)雪派克醫(yī)療保健公司(fisher&paykelhealthcareofauckland,nz)的艾爾沃(airvo)。

圖4a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的加熱元件400的示意性透視圖。圖4b是加熱元件400的示意性俯視圖。圖4c是加熱元件400的局部示意性俯視圖。在一些構(gòu)型中，印刷電路板加熱元件400可以用作以上參考圖3a-3f所描述的增濕系統(tǒng)300的加熱裝置314，或者用作在此所描述的任何其他加熱裝置(例如，圖1a-1e的加熱裝置114)。

加熱裝置400可以包括印刷電路板401以便于提供加熱。印刷電路板401可以具有多根電阻條411。電阻條411可以是銅。加熱元件400的外表面可以包括芯吸表面。芯吸表面可以由印刷電路板401上的包覆模具提供。包覆模具中可以具有微通道(以下更詳細(xì)地描述微通道)。包覆模具可以是熱塑性材料。加熱元件400可以具有模塊化區(qū)。例如，在所示的實(shí)施例中，電阻條411被分成三個(gè)模塊化區(qū)403、405a、405b。在一些構(gòu)型中，模塊化區(qū)404a和405b被串聯(lián)連接。在一些構(gòu)型中，加熱元件400可以具有被配置成對水進(jìn)行預(yù)加熱的第一區(qū)以及被配置成使水蒸發(fā)的第二區(qū)，如將參考圖4c所描述。單個(gè)區(qū)可以是潮濕的，并且該單個(gè)區(qū)可以通電。這賦予控制器靈活性。可替代地，整個(gè)加熱表面可以通電，并且整個(gè)加熱表面可以被保持潮濕而不是在所分離區(qū)中進(jìn)行操作。

如圖4b所示，加熱元件400可以包括電觸點(diǎn)457(用于功率轉(zhuǎn)換或者通信)，這些電觸點(diǎn)可以用于為呼吸增濕系統(tǒng)的附加部件供電。例如，電觸點(diǎn)457可以向受熱呼吸管(hbt)供電。作為另一個(gè)實(shí)例，電觸點(diǎn)457可以用于向附加傳感器(例如，溫度傳感器、壓力傳感器、或者如在此所描述的其他傳感器)供電或者與附加傳感器通信。

微通道可以提供芯吸表面。芯吸表面可以與氣體的預(yù)加熱協(xié)同工作以便允許加熱表面被維持在相對低的溫度下。這是因?yàn)楦蜏匦枰蟊砻娣e生成必要的蒸氣流量，并且更大的面積需要更有效的機(jī)構(gòu)來使液體分散以便使更多受熱表面用于蒸發(fā)。

在一些構(gòu)型中，微通道可以是形成在表面上的小規(guī)模(例如，微尺度)凹槽。表面可以是平坦的或者彎曲的。在一些構(gòu)型中，微通道可以是高度有序的。在一些構(gòu)型中，微通道以一定圖案被安排(參見例如圖5a和圖5b，圖5a示出了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)圖案的一個(gè)實(shí)例，圖5b示出了徑向圖案的一個(gè)實(shí)例；這些實(shí)例是非限制性的并且其他圖案是可能的)。在一些構(gòu)型中，微通道的目的是使液體遍布表面分散，從而針對給定體積增大表面積。在一些構(gòu)型中，微通道沿著微通道的長度具有大約均勻的截面輪廓。例如，微通道可以具有圓形或者半圓形、橢圓形或者半橢圓形、矩形、三角形(v形)、或者梯形截面。在一些構(gòu)型中，微通道可以包括圓形邊緣和/或拐角。在一些構(gòu)型中，微通道可以具有在微通道的長度內(nèi)改變的可變截面輪廓。例如，微通道沿著微通道的長度可以變得更深和/或更寬。微通道可以是“開放式”微通道，“開放式”微通道包括向環(huán)境開放的至少一個(gè)側(cè)面。例如，微通道可以是形成到表面中的v形凹槽，并且微通道中或者上的液體可以在v的至少一個(gè)開口側(cè)通向環(huán)境。因?yàn)槲⑼ǖ赖拈_口側(cè)提供被蒸發(fā)流體所去的地點(diǎn)，此類微通道可以促進(jìn)液體的蒸發(fā)。例如，開放式微通道的開口側(cè)可以通向氣體通路。微通道上或中的液體可以蒸發(fā)，并且所蒸發(fā)液體可以被夾帶在流動通過氣體通路的氣體中。在一些構(gòu)型中，微通道可以具有在1-1000μm范圍內(nèi)的深度(深度還可以被看作高度)。在一些構(gòu)型中，微通道的深度是在20-200μm之間。在一些構(gòu)型中，微通道的寬度可以是在1-1000μm之間。在一些構(gòu)型中，微通道的寬度是在20-200μm之間。在一些構(gòu)型中，微通道的側(cè)壁的傾斜可以在0-45度范圍內(nèi)。如在此所使用，在壁與垂直線之間(換句話說，在壁和與微通道形成的表面垂直的軸線之間)測量側(cè)壁的傾斜。也就是說，0度的壁傾斜表示完全豎直的壁。例如，如果微通道的側(cè)壁包括0度壁傾斜，微通道可以是大約正方形的，并且正方形的頂部可以是開放的。作為另一個(gè)實(shí)例，如果微凹槽的側(cè)壁包括45度壁傾斜，當(dāng)傾斜壁直接交叉時(shí)微通道可以是大約v形的，或者當(dāng)側(cè)壁與微通道的水平平坦底表面交叉時(shí)是大約梯形，并且微通道的頂部可以是開放的。在一些構(gòu)型中，微通道的側(cè)壁的傾斜可以在5-20度范圍內(nèi)。微通道可以通過芯吸(毛細(xì)作用)、或者在一些情形中通過液體通過通道的重力流使液體分散。在一些構(gòu)型中，微通道可以由延伸超過表面的突起限定，其中微通道由突起之間的空間形成。

在一些構(gòu)型中，加熱元件400包括一個(gè)或多個(gè)傳感器以用于測量加熱元件400的表面溫度。一個(gè)或多個(gè)傳感器可以是熱敏電阻器421。在一些構(gòu)型中，可以至少部分地通過確定加熱元件400的電阻水平或者其他特性計(jì)算出加熱表面溫度。加熱元件的電阻水平可以用于指示加熱表面的平均溫度。加熱元件可以被安排成在加熱元件的指定區(qū)中遞送與遞送給加熱元件的其他區(qū)的功率密度相比更高的功率密度。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于水向加熱表面的供應(yīng)出口處。加熱元件的指定的更高密度區(qū)可以位于加熱表面上的水預(yù)加熱區(qū)域處。呼吸增濕系統(tǒng)可以包括位于氣體通道的出口位置處的溫度傳感器，溫度傳感器可以充當(dāng)安全閥。

電阻條411和/或傳感器(例如，熱敏電阻器421)可以被電連接到定位在印刷電路板401的接觸區(qū)451上的電觸點(diǎn)452上。接觸區(qū)451可以被定位成與增濕系統(tǒng)300的電連接器351相配對。

在一些構(gòu)型中，加熱元件400被配置成向水提供某種“預(yù)加熱”。在一些構(gòu)型中，這可以簡單地通過增加水被引入?yún)^(qū)域的條(并且因此功率)密度來實(shí)現(xiàn)。該區(qū)將使功率密度增加對小區(qū)域內(nèi)的水進(jìn)行加熱所需的額外的量。例如，如圖4c所示，如果水在位置408處被引入到加熱元件400并且加熱元件的表面被配置成在箭頭方向上芯吸遍布加熱元件400上的水，加熱元件400可以包括位置418處和周圍的位置處(換句話說，靠近水被引入的位置408)的更大密度的電阻條411以及位置428周圍的位置處(換句話說，遠(yuǎn)離位置418)的更低密度的電阻條411。

潛熱和顯熱所需的功率大約是和(其中l(wèi)是蒸發(fā)潛熱，cp是水的比熱容，是水的流速，ts是表面溫度，并且tw是水的溫度)。顯熱與潛熱的比率于是為因?yàn)樗牧魉俚窒阋院愣ǖ卦O(shè)計(jì)出高于板的剩余部分的某種固定比率的功率密度區(qū)并且實(shí)現(xiàn)所希望的效果。由于ts-tw可能改變顯著量，這未必總是精確的，但是在一些構(gòu)型中，并不需要過度精確。

對水進(jìn)行預(yù)加熱一般是系統(tǒng)的沒有對空氣進(jìn)行預(yù)加熱重要的方面，因?yàn)閷λM(jìn)行的預(yù)加熱是所需總熱量的更小分量(與空氣相比約一半)并且對蒸發(fā)不太有影響并且對出氣條件幾乎沒有影響。并且，在一些構(gòu)型中，對水進(jìn)行加熱消耗高達(dá)系統(tǒng)的9％的功率，因此并不是無關(guān)緊要的。在不進(jìn)行預(yù)加熱的情況下，所具有的影響在于在水升溫時(shí)跨表面將存在溫度梯度，這會減小這些區(qū)域的蒸發(fā)速率并且使蒸發(fā)模型變得更加復(fù)雜。

用于為水提供預(yù)加熱的另一個(gè)選項(xiàng)是在供水管線中包括加熱器(即，位于泵/流動傳感器與表面的聯(lián)接件之間)，加熱器可以是ptc(正溫度系數(shù))元件、或者加熱線圈、或者與水流處于熱接觸的任何其他加熱器，加熱器將水加熱至與加熱元件400的表面相同的溫度。

雖然以上參考對水進(jìn)行加熱描述了加熱元件400，類似的加熱元件400也可以用于對氣體進(jìn)行加熱，例如作為氣體預(yù)加熱器。

圖4d示出了根據(jù)本披露的實(shí)施例的加熱元件400a、400b的兩個(gè)替代實(shí)施例的示意性俯視圖。加熱元件400a、400b可以包括蝕刻箔膜401a、401b。蝕刻箔膜401a、401b可以包括多根電阻條411a、411b。加熱元件400a、400b還可以各自包括電連接451a、451b。

圖4e示出了處于軋制構(gòu)型的加熱元件400a的實(shí)施例。

在一些構(gòu)型中，增濕系統(tǒng)包括不同部件(例如，分布和/或芯吸系統(tǒng))以便將增濕流體遞送到加熱元件。在一些構(gòu)型中，將水遞送到加熱元件表面遍布整個(gè)表面、換句話說使加熱元件表面浸透是優(yōu)選的。意識到分布/芯吸系統(tǒng)需要能夠維持流速是重要的。在一些構(gòu)型中，如果分布器不能夠足夠快地芯吸水以便保持加熱元件被浸透，不足以使水分布在表面上方。在一些構(gòu)型中，維持液體流速高達(dá)5mlmin^---1是優(yōu)選的。

分布和/或芯吸系統(tǒng)可以包括兩個(gè)部分：芯吸表面，芯吸表面使水遍布表面分布；以及聯(lián)接件，聯(lián)接件在一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處將供水系統(tǒng)連接到表面上。聯(lián)接件還可以進(jìn)行部分水分布(例如，通過在區(qū)或者線而不是在點(diǎn)處聯(lián)接水)。可以用于聯(lián)接和芯吸的技術(shù)包括但不限于：織物/紙張(例如，金百利克拉克(kimberly-clark)hydroknit)；微通道；親水性涂層(例如，荷葉涂層hydrophil)；毛細(xì)/接觸吸液芯(定制設(shè)計(jì))和/或多孔聚合物(例如，寶利事(porex)纖維)。

對聯(lián)接件的需求主要地基于表面的性質(zhì)。如果表面是各向同性的(在所有方向上芯吸相同)，那么聯(lián)接件只需要在單點(diǎn)處將水聯(lián)接到表面上。如果表面是各向異性的(取決于方向)，將需要一些附加特征對此進(jìn)行解釋，即，將需要實(shí)際上在某個(gè)區(qū)上方引導(dǎo)水以便確保芯吸是均勻的。各向異性還取決于表面的疏水性—親水性表面容易吸收水，因此聯(lián)接件只需要使水與表面接觸不良，而疏水性表面需要聯(lián)接件，聯(lián)接件需要“迫使”水抵靠表面以防止水僅僅“滾”離，或者在與表面對接時(shí)向增濕流體提供具有更大親和力的中間機(jī)構(gòu)。

例如，芯吸表面的織物可以非常接近于各向異性的和基本上親水性的，使得點(diǎn)源是充分的。拿出將液體遞送到與表面相接觸的管可以足以生成流動(高達(dá)特定表面大小并且取決于取向)。在一些構(gòu)型中，并且在一些基質(zhì)諸如硅酮上，芯吸表面包括可以僅在通道方向上芯吸、并且具有差的親水性的微通道。當(dāng)使用在一個(gè)方向上芯吸和/或是不太親水性的表面時(shí)，具有分布器可以是友誼的，分布器使水固持在位直到被微通道抽吸掉為止、并且還可沿著另一個(gè)(例如，垂直)方向引導(dǎo)水可以是有益的。

在一些構(gòu)型中，芯吸表面可以是微通道表面，微通道表面可以包括僅在一個(gè)方向上的平行通道；連接到更大數(shù)量主通道上的一小組分布通道；和/或從單點(diǎn)徑向分布的通道等其他可能的構(gòu)型。芯吸表面還可以是吸收織物或者吸收紙張、超親水性涂層表面、或者薄的多空介質(zhì)。

在一些構(gòu)型中，聯(lián)接件可以是連接到表面上的一段芯吸介質(zhì)，一段芯吸介質(zhì)可以包括多孔聚合物或者纖維聚合物。織物/紙張和/親水性區(qū)段。聯(lián)接件還可以是與芯吸表面形成銳角的第二表面，第二表面通過毛細(xì)作用抽吸水，第二表面可以包括抵靠表面成低角的平坦滑動件(諸如玻璃滑動件)，或者可替代地包括抵靠表面的圓棒，圓棒在接觸點(diǎn)處形成低接觸角。芯吸表面還可以包括與表面相接觸的空腔，空腔可以包括與供水空腔直接面對并且抵靠按壓的平面，表面具有沿著表面的邊緣連接的c形管。在一些構(gòu)型中，這些聯(lián)接方法中的任一種可以是線源(當(dāng)表面是各向異性的時(shí)是有用的，例如微通道，在這種情況下線源垂直于表面的主要芯吸方向；例如，多孔聚合物的薄段跨通道擱置)；點(diǎn)源(當(dāng)表面是各向同性的或者包含嵌入式配水裝置時(shí)是有用的)；徑向源；或者多個(gè)線源/點(diǎn)源/徑向源(當(dāng)存在兩個(gè)分離芯吸表面(例如，加熱器板的側(cè)面)或者表面的芯吸速度不足以使表面由單個(gè)源浸透可以是有用的)。

現(xiàn)在將通過舉例而不是限制描述芯吸表面和/或聯(lián)接件的具體實(shí)例。

圖5a是示出了根據(jù)本披露的實(shí)施例的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)微通道水分布圖案500a的示意圖。分布圖案500a包括水輸入?yún)^(qū)域501a、第一微通道502a、以及第二微通道503a。第一微通道502a可以充當(dāng)將水分布到第二微通道503a的分布通道。第二微通道503a使水遍布表面分布。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的微通道水分布圖案500a可以應(yīng)用到加熱元件400的表面。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的微通道水分布圖案500a是如在此所描述的芯吸元件的一個(gè)實(shí)例。在一些構(gòu)型中，第一微通道502a使水在第一方向上移動并且第二微通道503a使水在與第一方向正交的第二方向上移動。然而，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的微通道水分布圖案500a可以被修改成包括第一微通道502a，該第一微通道相對于第二微通道503a定位在其他位置處。在一些構(gòu)型中，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的微通道水分布圖案500a包括僅第一微通道502a或者僅第二微通道503a。一般地，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的微通道水分布圖案500a是微通道對水進(jìn)行分布的系統(tǒng)：水被供應(yīng)至若干分布通道，若干分布通道分成跨大部分表面進(jìn)行芯吸的許多通道。

圖5b示出了根據(jù)本披露的實(shí)施例的徑向微通道水分布圖案500b。圖5b是從視頻中截取的靜止圖像，視頻示出了對熒光染料進(jìn)行芯吸的徑向微通道。熒光染料被滴到中心點(diǎn)501b之上并且由通道向外芯吸。徑向微通道水分布圖案500b包括從水被引入的中心點(diǎn)501b徑向散開的微通道。在一些構(gòu)型中，為了保持通道密度一致，微通道可以在從中心點(diǎn)501b輻射時(shí)分裂。徑向微通道水分布圖案500b還可以包括周向延伸的微通道。

圖6a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的包括玻璃滑動聯(lián)接件631的呼吸增濕系統(tǒng)600的示意性透視軸向截面圖。圖6b是圖6a的呼吸增濕系統(tǒng)600的示意性透視截面?zhèn)纫晥D。圖6c圖6a的呼吸增濕系統(tǒng)600的示意性側(cè)視圖。圖6d是圖6a的呼吸增濕系統(tǒng)600的組裝而成的示意性透視軸向圖。玻璃滑動聯(lián)接件631可以被認(rèn)為是接觸角/毛細(xì)管線分布器。

在所示的實(shí)施例中，呼吸增濕系統(tǒng)600包括氣體入口601和氣體出口603，同時(shí)具有在氣體入口與氣體出口之間延伸的氣體流動通道605。當(dāng)氣體從入口601移動到出口603時(shí)，氣體在流動通道605中被增濕。呼吸增濕系統(tǒng)600還包括微泵621，該微泵被適配成將水從水源供應(yīng)到系統(tǒng)中。水通過水管入口621從微泵621被遞送到流動通道605中。呼吸增濕系統(tǒng)進(jìn)一步包括玻璃滑動聯(lián)接件631，該玻璃滑動聯(lián)接件抵靠加熱元件614的表面633被固持成銳角625(參見圖6c)。表面633包括在箭頭的方向上并且垂直于玻璃滑動件631延伸的微通道。供水管623被放置在玻璃滑動聯(lián)接件631與表面633的交匯處。由于玻璃滑動聯(lián)接件631與表面633之間的銳角625(參見圖6c)，水沿著交匯處被芯吸，并且隨后由微通道遍布表面633芯吸。值得注意地，聯(lián)接件600僅在一側(cè)使加熱元件614暴露；然而，在一些構(gòu)型中，可以修改設(shè)計(jì)以便在兩側(cè)使加熱元件614暴露。呼吸增濕系統(tǒng)600還可以包括氣體流動路徑605中的蜂巢氣體擴(kuò)散器645。

圖7是根據(jù)本披露的實(shí)施例的卷繞在加熱元件714的邊緣上方的分布管聯(lián)接件700的示意性透視圖。該繪圖示出了被用作聯(lián)接件或者分布器的管701。管701夾在加熱元件714上方，并且隨后水被泵送到管701中。當(dāng)管714充滿時(shí)，水跨加熱元件714被抽吸。值得注意地，管聯(lián)接件700可以將水分布到加熱元件714的頂表面714a和底表面714b之上。

圖8是根據(jù)本披露的實(shí)施例的多孔介質(zhì)聯(lián)接件800的示意圖。聯(lián)接件800被示出為沿著加熱元件814的表面延伸的散列條帶。聯(lián)接件可以是例如一件織物。水被送給到織物之上以便允許水沿著μ通道分布。在一些構(gòu)型中，聯(lián)接件800可以是薄的多孔介質(zhì)，諸如多孔聚合物或者燒結(jié)聚合物。

圖9a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的徑向聯(lián)接件900的示意性透視圖。圖9b是圖9a的徑向聯(lián)接件900的示意性透視截面圖。徑向聯(lián)接件900可以被認(rèn)為是空腔/面部聯(lián)接件。一般地，聯(lián)接件900推動水撞擊加熱元件的表面。在一些構(gòu)型中，聯(lián)接件900被配置成與充分親水性的或者吸收性的表面一起工作。在一些構(gòu)型中，聯(lián)接件900被適配成使得當(dāng)存在多個(gè)出口時(shí)，出口被保持平衡例如使得水不會簡單地青睞一條路徑而完全在該方向上流動。

聯(lián)接件900在入口901處接收所供應(yīng)水并且在加熱元件的中心處并且向兩側(cè)徑向地供水。如圖9b所示，水從入口901向下流動通過一系列通道903到達(dá)加熱元件(未示出)。聯(lián)接件900可以包括多個(gè)出口905。在一些構(gòu)型中，聯(lián)接件900還遞送水通過中心通道907，該中心通道穿過加熱元件中的孔延伸到另一側(cè)上的類似的系統(tǒng)。在圖9b中，箭頭被添加來示出水的流動。

圖10a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的多層聯(lián)接件1000的示意性透視圖。圖10b是圖10a的多層聯(lián)接件1000的示意性透視截面圖。聯(lián)接件1000包括本體1001，該本體具有一個(gè)或多個(gè)凸出區(qū)段1003。出水口1005可以定位在凸出區(qū)段1003的向內(nèi)表面中的一個(gè)或者每個(gè)向內(nèi)表面上。如圖10b所示，聯(lián)接件1000包括進(jìn)水口1011以及將水遞送到出水口1005的內(nèi)部通道。箭頭已經(jīng)被添加到圖10b以便示出水的流動。加熱元件(如圖10c和圖10d所示)可以定位在凸出區(qū)段1003之間并且接收來自出口1005的水。

圖10c是根據(jù)本披露的實(shí)施例的附接到增濕外殼303上的圖10a的多層聯(lián)接件1000的示意性截面圖。圖10d是根據(jù)本披露的實(shí)施例的附接到增濕外殼303上的圖10a的多層聯(lián)接件1000的示意性截面圖，增濕外殼303包括印刷電路板加熱元件400。外殼303可以類似于參考圖3a-3d所描述的增濕系統(tǒng)300的外殼303并且加熱元件400可以類似于參考圖4a-4c所描述的加熱元件400。

已經(jīng)測試了如在此所描述的增濕系統(tǒng)的實(shí)施例并且得到關(guān)于可達(dá)到露點(diǎn)溫度和控制精度的令人滿意的結(jié)果。例如，氣體流動高達(dá)大約45lmin^---1并且在海平面下可以實(shí)現(xiàn)露點(diǎn)溫度td＝37℃，以60lmin^---1的流動下降至大約td＝35℃。這與利用具體pcb設(shè)計(jì)可達(dá)到的最大功率一致。

圖11a和圖11b示出了根據(jù)本披露的實(shí)施例的呼吸增濕系統(tǒng)的精度性能。系統(tǒng)在如上所述的開環(huán)控制下跨一定范圍的流量和露點(diǎn)進(jìn)行操作，其中出口處的露點(diǎn)溫度被單獨(dú)測量，并且由系統(tǒng)所預(yù)測出的露點(diǎn)溫度通過轉(zhuǎn)化方程3計(jì)算得出：

圖11a是經(jīng)測試呼吸增濕的露點(diǎn)溫度精度的圖，并且示出了根據(jù)經(jīng)預(yù)測露點(diǎn)溫度繪制的經(jīng)測量露點(diǎn)溫度。加熱器板由于功率低下而被浸透的兩個(gè)點(diǎn)在圖上是不可見的，但是因?yàn)檫@種狀況是可檢測到的而可以被忽略。大多數(shù)點(diǎn)處于±2℃經(jīng)測量露點(diǎn)溫度內(nèi)。圖11b是遍布經(jīng)測試呼吸增濕系統(tǒng)的氣體流速的露點(diǎn)溫度誤差的圖。

圖12a是根據(jù)本披露的實(shí)施例的增濕系統(tǒng)1200的替代實(shí)施例的示意性透視圖。圖12b是圖12a的增濕系統(tǒng)1200的示意性截面圖。如圖12b所示，增濕系統(tǒng)1200包括頂層和底層。圖12c是示出了圖12a的增濕系統(tǒng)1200的頂層的示意性截面圖。圖12d是示出了圖12a的增濕系統(tǒng)1200的底層的示意性截面圖。

增濕系統(tǒng)1200包括氣體入口1201和氣體出口1202。增濕系統(tǒng)可以包括鼓風(fēng)機(jī)1231，該鼓風(fēng)機(jī)被配置成將來自氣體入口1201的氣體移動到氣體出口1202。入口1201和出口1202可以由通道連接。流動感測裝置1251和氣體感測裝置1281可以位于通道內(nèi)。增濕系統(tǒng)1200包括功率/通信連接器1203。

增濕系統(tǒng)1200可以包括加熱表面空腔1211，該加熱表面空腔被配置成接收如在此別處所描述的加熱元件。加熱表面空腔還包括給水區(qū)段1261，該給水區(qū)段可以配置有將水應(yīng)用到加熱元件的聯(lián)接件。給水區(qū)段1261可以與液體流動模塊1241、進(jìn)水口1242、止回閥1243以及微泵1244處于流體連通。增濕系統(tǒng)1200還可以包括通過端口1272是可訪問的電子空腔1271。

圖13是根據(jù)本披露的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)嵌式增濕系統(tǒng)的示意圖。圖13的內(nèi)嵌式增濕系統(tǒng)包括入口與出口之間的氣體通路中的預(yù)加熱器和加熱器(加熱器由受熱表面表示)。加熱器控制器被連接到預(yù)加熱器和加熱器上。預(yù)加熱器在氣體到達(dá)加熱器之前對氣體進(jìn)行加熱。加熱器還被連接到將水分配到加熱表面之上的水控制器上。由水控制器所應(yīng)用的水的量以及由加熱器控制器所施加的熱量可以根據(jù)在此所描述的原理確定性地控制以便使水蒸發(fā)并且對氣體進(jìn)行增濕。系統(tǒng)的出口可以被連接到受熱呼吸管(hbt)(即，遞送吸入管)上。hbt所必要的功率和感測系統(tǒng)可以由增濕系統(tǒng)整體地提供，或者單獨(dú)提供或在外部提供。包括增濕系統(tǒng)作為遞送管的一部分的優(yōu)勢是簡單性、成本減少、以及通過確保根據(jù)需要替代的質(zhì)量控制。

以上描述詳細(xì)說明了在此所披露的系統(tǒng)、裝置以及方法的某些實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解不管以上描述在上下文如何詳細(xì)說明，系統(tǒng)、裝置以及方法可以以許多方式來實(shí)踐。如也在上文所陳述的一樣，應(yīng)當(dāng)指出在描述本發(fā)明的某些特征或方面時(shí)具體術(shù)語的使用不應(yīng)被視為暗示該術(shù)語在此被重新定義為局限于包括與該術(shù)語相關(guān)的本技術(shù)的這些特征或方面的任何具體特征。“大約”或者在此所使用的類似術(shù)語應(yīng)當(dāng)被理解為意味著在指定項(xiàng)的可接受公差內(nèi)(例如參考，大約可以意味著可以在可接收公差，例如像在±3℃)

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將了解的是可以在不背離本技術(shù)的的范圍的情況下進(jìn)行各種修改和變化。此類修改和改進(jìn)希望落在實(shí)施例的范圍內(nèi)。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言還將了解的是在一個(gè)實(shí)施例中所包括的零件與其他實(shí)施例是可互換的；來自所描繪實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)零件可以以任何組合與其他所描繪實(shí)施例相包括。例如，在此所描述和/或圖中所描繪的不同部件中的任一個(gè)可以與其他實(shí)施例相結(jié)合、與其他實(shí)施例互換、或者從其他實(shí)施例排除。