(57)【要約】  患者に対して届けられるガスを加湿するための加湿器システムが備えられる。加湿器ユニットは、患者に対してガスを提供する患者回路上に置かれ、患者回路の患者インターフェイスの中央近くに配置される。加湿器ユニットは、ウォーターソースから水を受取るチャンバー、チャンバー内に配置された熱源、水の流れセンサー、出力温度センサー、出力湿度センサー、及び／又は、他のセンサーを含む。コントローラーは、チャンバーへ提供されている水に関する流れデータと、加湿されたガスの温度、湿度、及び／又は、他のデータを受取る。コントローラーは、さらに、流れデータに基づいて、チャンバーへ提供されている水の流れを調整し、及び／又は、受取ったデータに基づいて熱源の熱出力を調整する。
2014508551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に対して届けられるガスを加湿するための加湿器システムであって：
ウォーターソースと；
患者に対してガスを提供する患者回路上に置かれた加湿器ユニットであり、前記患者回路の患者インターフェイスに対して中央近くに配置された加湿器ユニットと；
少なくとも一つのプロセッサを有するコントローラーと、
を含み、
前記加湿器ユニットは：  
前記ウォーターソースから水を受取るチャンバーと、
前記チャンバー内に配置された熱源と、
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供される水の流れを検知する流れセンサーと、
前記患者回路の中で加湿されたガスの温度を検知する温度センサーと、
を含み、
前記少なくとも一つのプロセッサは；
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水に関する流れデータを、前記流れセンサーから受取り、
前記患者回路の中の前記加湿されたガスの温度に関する温度データを、前記温度センサーから受取り、かつ
一つまたはそれ以上の前記流れデータまたは温度データに基づいて、前記ウォーターソースによって前記チャンバーへ提供されている水の流れ、または、前記熱源の熱出力、のうち一つまたはそれ以上を調整する、
ように構成されている、
ことを特徴とする加湿器システム。
【請求項２】
前記加湿器ユニットは、さらに
前記患者回路から前記チャンバーを隔てる疎水性のメンブレン、を含み、
前記疎水性のメンブレンは、液状水が、前記チャンバーから前記患者回路の中に入ることを防ぐが、水蒸気には、前記チャンバーから前記患者回路の中に入ることを許す、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記加湿器ユニットは、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知する、環境温度センサー、
前記加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度を検知する、注入ガス温度センサー、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知する排出ガス湿度センサー、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
前記ウォーターソースによって前記チャンバーへ提供されている水の流れ、または、前記熱源の熱出力、のうち一つまたはそれ以上の調整は、さらに
前記環境温度、
前記加湿されるべきガスの温度、または
前記加湿されたガスの湿度、
のうち一つまたはそれ以上に基づいて行われる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記加湿器ユニットは、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知する、環境温度センサー、
前記加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度を検知する、注入ガス温度センサー、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知する排出ガス湿度センサー、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
前記コントローラーは、ＰＩＤフィードバックコントローラーであり、
前記加湿されたガスの所望の温度、または、前記加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定し、
プロセス変数を、
前記温度センサー
前記環境温度センサー
前記注入ガス温度センサー、または
前記排出ガス湿度センサー、
のうち一つまたはそれ以上のセンサーから受取り、
前記受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、前記プロセス変数を使用して、前記熱源の熱出力、または、前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも一つのプロセッサは、さらに、
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量が、第１の既定の閾値を越えている場合、
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量が、第２の既定の閾値より小さい場合、
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の高温閾値を越えている場合、または
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の低温閾値をより低い場合、
のうち一つまたはそれ以上の場合に、一つまたはそれ以上のアラームを生成するように構成されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
患者回路上におかれ、該患者回路の患者インターフェイスに対して中央近くに配置された加湿器ユニットを有し、前記患者回路を介して患者に届けられるガスを加湿する方法であって：
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水に関する流れデータを、前記流れセンサーから受取るステップと；
前記患者回路の中の前記加湿されたガスの温度に関する温度データを、前記温度センサーから受取るステップと；
一つまたはそれ以上の前記流れデータまたは温度データに基づいて、前記ウォーターソースによって前記チャンバーへ提供されている水の流れ、または、前記熱源の熱出力、のうち一つまたはそれ以上を調整するステップと、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記加湿器ユニットは、さらに
前記患者回路から前記チャンバーを隔てる疎水性のメンブレン、を含み、
前記疎水性のメンブレンは、液状水が、前記チャンバーから前記患者回路の中に入ることを防ぐが、水蒸気には、前記チャンバーから前記患者回路の中に入ることを許す、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法は、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度、
前記加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度、
のうち一つまたはそれ以上受取ることを含み、
前記ウォーターソースによって前記チャンバーへ提供されている水の流れ、または、前記熱源の熱出力、のうち一つまたはそれ以上の調整は、さらに
前記環境温度、
前記加湿されるべきガスの温度、または
前記加湿されたガスの湿度、
のうち一つまたはそれ以上に基づいて行われる、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度、
前記加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度、
のうち一つまたはそれ以上の形式でプロセス変数を受取るステップと、
前記加湿されたガスの所望の温度、または、前記加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定するステップと、
前記受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、前記プロセス変数を使用して、前記熱源の熱出力、または、前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整するステップと、
を含む
請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、さらに
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量が、第１の既定の閾値を越えている場合、
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量が、第２の既定の閾値より小さい場合、
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の高温閾値を越えている場合、または
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の低温閾値をより低い場合、
のうち一つまたはそれ以上の場合に、一つまたはそれ以上のアラームを生成するステップ、を含む
請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
患者に対して届けられるガスを加湿するための加湿器システムであって：
水を供給するためのウォーターソース手段と；
患者に対して提供されるべきガスを加湿するための加湿化手段であり、前記患者回路の患者インターフェイスに対して中央近くに配置された加湿化手段と；
コントローラー手段と、
を含み、
前記加湿化手段は：  
前記ウォーターソース手段から水を受取るチャンバー手段と、
熱出力を提供するために、前記チャンバー手段の中に配置された熱源手段と、
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供される水の流れを検知するための流れセンサー手段と、
前記患者回路の中で加湿されたガスの温度を検知するための温度センサー手段と、
を含み、
前記コントローラー手段は；
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水に関する流れデータを、前記流れセンサー手段から受取り、
前記患者回路の中の前記加湿されたガスの温度に関する温度データを、前記温度センサーから受取り、かつ
一つまたはそれ以上の前記流れデータまたは前記温度データに基づいて、前記ウォーターソース手段によって前記チャンバー手段へ提供されている水の流れ、または、前記熱源手段の熱出力、のうち一つまたはそれ以上を調整する、
ための手段である、
ことを特徴とする加湿器システム。
【請求項１２】
前記加湿化手段は、さらに
前記患者回路から前記チャンバー手段を隔てるための隔離手段、を含み、
前記隔離手段は、液状水が、前記チャンバー手段から前記患者回路の中に入ることを防ぐが、水蒸気には、前記チャンバー手段から前記患者回路の中に入ることを許す、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記加湿化手段は、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知するための環境温度センサー手段、
前記加湿化手段によって加湿されるべきガスの温度を検知するための注入ガス温度センサー手段、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知するための排出ガス湿度センサー手段、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
前記ウォーターソース手段によって前記チャンバー手段へ提供されている水の流れ、または、前記熱源手段の熱出力、のうち一つまたはそれ以上の調整は、
前記環境温度
前記加湿されるべきガスの温度
前記加湿されたガスの湿度
のうち一つまたはそれ以上に基づいて行われる、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記加湿化手段は、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知するための環境温度センサー手段、
前記加湿化手段によって加湿されるべきガスの温度を検知するための注入ガス温度センサー手段、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知する排出ガス湿度センサー手段、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
前記コントローラー手段は、ＰＩＤフィードバックコントローラー手段であり、
前記加湿されたガスの所望の温度、または、前記加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定し、
プロセス変数を、
前記温度センサー手段、
前記環境温度センサー手段、
前記注入ガス温度センサー手段、または
前記排出ガス湿度センサー手段、
のうち一つまたはそれ以上のセンサーから受取り、かつ
前記受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、前記プロセス変数を使用して、前記熱源手段の熱出力、または、前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整する、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラー手段は、さらに、
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水の流量が、第１の既定の閾値を越えている場合、
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水の流量が、第２の既定の閾値より小さい場合、
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の高温閾値を越えている場合、または
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の低温閾値をより低い場合、
のうち一つまたはそれ以上の場合に、一つまたはそれ以上のアラームを生成するように構成されている、
請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工呼吸器を利用している患者に対するガスの加湿の改善を管理するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加温加湿器は、処置されるべき患者から離れて配置されており（例えば、人口呼吸器スタンドの上）、このことはいくつかの問題を生じている（例えば、加湿器の導管の結露）。こうした問題に対する解決策は、効果を最大化して患者の快適性を最大にするための湿度と温度の最適化に関する追加的な問題を生じ得る。例えば、従来の加湿器は、加熱プレートの出力をコントロールすることができるが、加湿器の他の態様、または適用される使用についての考慮に欠けていた。さらに、従来の加湿器は、ユーザーに対して効果がないこと、患者の快適性、又は他の問題について通知する警告システムが欠けていた。
【０００３】
加湿器の設置場所にかかわらず、加湿器システムによって提示された他の問題も、また対処される。例えば、人工呼吸器に使用される加温加湿器は、人工呼吸器からの乾燥したガスを継続的に加温し加湿しており、ガスは患者に送られる。ウォーターバックを通した、またはウォーターチャンバーを使用したいずれの水蒸気供給も、従って、時間経過すれば空になってしまう。人工呼吸器に水蒸気を十分に送り込めない他の事態が生じることもある。さらに、加温加湿器の熱源が、オーバーヒート、及び／又は、そうでなければ故障することもある。こうしたシナリオは、患者に対して不十分に加温し、加湿されたガスを送付することになってしまう。
【０００４】
さらに、従来の加湿器によって届けられる人工呼吸器の加温および加湿は、大抵、関連のヒーターの温度レベルをコントロールすることで調整されている。従って、患者に届けられるガスの相対湿度（ＲＨ）は、加湿器に入るガスの環境温度と加熱されたワイヤー回路で生じる熱に依存している。このことにより、しばしば、最適値よりも低い湿度、または１００％ＲＨより低い相対湿度を、患者に届けることになる。湿度のレベル低下は、患者における分泌物の停留を引き起こし得る。従って、介護者は、湿度レベルを増加させるために、より多くの水が蒸発するようにヒーターの設定温度上げる必要がある。この温度上昇は、他の問題を生じ（例えば、患者チューブ内の結露）、従って、不十分な湿度に対する、望ましくない解決策である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような問題、および他の問題が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実施例において、患者に対して届けられるガスを加湿するための加湿器システムが備えられる。加湿器システムは、ウォーターソースと、加湿器ユニットと、コントローラーと、を含む。加湿器ユニットは、患者に対してガスを提供する患者回路上に置かれ、患者回路の患者インターフェイスの中央近くに配置される。加湿器ユニットは、ウォーターソースから水を受取るチャンバーと、チャンバー内に配置された熱源と、ウォーターソースからチャンバーへ提供される水の流れを検知する流れセンサーと、患者回路の中で加湿されたガスの温度を測定する温度センサーと、を含む。コントローラーは、少なくとも一つのプロセッサを含み、ウォーターソースからチャンバーへ提供されている水に関する流れデータを、流れセンサーから受取るように構成されている。少なくとも一つのプロセッサは、さらに、患者回路の中の加湿されたガスの温度に関する温度データを、温度センサーから受取るように構成されている。少なくとも一つのプロセッサは、さらに、一つまたはそれ以上の流れデータまたは温度データに基づいて、ウォーターソースによってチャンバーへ提供されている水の流れ、または、熱源の熱出力、のうち一つまたはそれ以上を調整するように構成されている。
【０００７】
いくつかの実施例において、加湿器ユニットは、また、加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知する環境温度センサー、加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度を検知する注入ガス温度センサー、及び／又は、患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知する排出ガス湿度センサー、を含む。いくつかの実施例において、コントローラーは、ＰＩＤフィードバックコントローラーであり、加湿されたガスの所望の温度、または、加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定する。クローズドループＰＩＤコントローラーは、温度センサー、環境温度センサー、注入ガス温度センサー、及び／又は、排出ガス湿度センサー、のうち一つまたはそれ以上のセンサーからプロセス変数を受取る。クローズドループＰＩＤコントローラーは、受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、プロセス変数を使用して、熱源の熱出力、または、ウォーターソースからチャンバーへ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整する。
【０００８】
いくつかの実施例において、加湿器ユニットを有し、患者回路を介して患者に届けられるガスを加湿する方法が備えられる。加湿器ユニットは、患者回路上におかれ、患者回路の患者インターフェイスの中央近くに配置されている。本方法は、ウォーターソースからチャンバーへ提供されている水に関する流れデータを、流れセンサーから受取るステップと、患者回路の中の加湿されたガスの温度に関する温度データを、温度センサーから受取るステップと、を含んでいる。本方法は、さらに、一つまたはそれ以上の流れデータまたは温度データに基づいて、ウォーターソースによってチャンバーへ提供されている水の流れ、または、熱源の熱出力、のうち一つまたはそれ以上を調整するステップと、を含んでいる。
【０００９】
いくつかの実施例において、本方法は、クローズドループフィードバックプロセスであり、加湿器システムが置かれた場所の環境温度、加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度、及び／又は、患者回路の中の加湿されたガスの湿度、の形式でプロセス変数を受取る。本方法は、さらに、加湿されたガスの所望の温度、または、加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定する。本方法は、さらに、受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、プロセス変数を使用して、熱源の熱出力、または、ウォーターソースからチャンバーへ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整する。
【００１０】
いくつかの実施例において、患者に対して届けられるガスを加湿するための加湿器システムが備えられる。本システムは、水を供給するためのウォーターソース手段と、患者に対して提供されるべきガスを加湿するための加湿化手段と、コントローラー手段と、を含んでいる。加湿化手段は、患者に対してガスを提供する患者回路の中に置かれ、患者回路の患者インターフェイスに対して中央近くに配置される。加湿化手段は、ウォーターソース手段から水を受取るチャンバー手段と、熱出力を提供するために記チャンバー手段の中に配置された熱源手段と、ウォーターソース手段からチャンバー手段へ提供される水の流れを検知するための流れセンサー手段と、患者回路の中で加湿されたガスの温度を検知するための温度センサー手段と、を含む。コントローラー手段は、ウォーターソース手段からチャンバー手段へ提供されている水に関する流れデータを、流れセンサー手段から受取る。コントローラー手段は、さらに、記患者回路の中の加湿されたガスの温度に関する温度データを温度センサーから受取る。コントローラー手段は、さらに、一つまたはそれ以上の流れデータまたは温度データに基づいて、ウォーターソース手段によってチャンバー手段へ提供されている水の流れ、または、熱源手段の熱出力、のうち一つまたはそれ以上を調整する。
【００１１】
いくつかの実施例において、加湿化手段は、さらに、加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知するための環境温度センサー手段、加湿化手段によって加湿されるべきガスの温度を検知するための注入ガス温度センサー手段、及び／又は、患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知するための排出ガス湿度センサー手段、を含む。コントローラー手段は、ＰＩＤフィードバックコントローラーであり、加湿されたガスの所望の温度、及び／又は、加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定する。クローズドループＰＩＤコントローラー手段は、また、温度センサー、環境温度センサー、注入ガス温度センサー、及び／又は、排出ガス湿度センサーからプロセス変数を受取る。クローズドループＰＩＤコントローラー手段は、受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、プロセス変数を使用して、熱源の熱出力、または、ウォーターソースからチャンバーへ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整する。
【００１２】
本発明開示に係るこれらの及び他の目的、特徴、および特性は、オペレーションの方法と構成の関連するエレメントの機能、および、パーツの組合わせと生産の経済、と同様に、以降の説明および付随する図面に関する添付の請求項を考慮すれば、より明らかになるだろう。それらの全てはこの明細書の一部を形成しており、類似の参照番号は、種々の図面における対応するパーツを示している。一つの実施例で、ここにおいて説明された構造的なコンポーネントは、縮尺に合わせて描かれている。しかしながら、図面は説明目的だけのものであって、本発明を限定するものではないことが明確に理解されるべきである。加えて、ここにおいてあらゆる一つの実施例において示され、説明された構造的な特徴は、他の実施例においても同様に使用できることが正しく理解されるべきである。しかしながら、図面は、説明と記載ためだけのものであり、本発明の境界を定義する意図はないことが、明確に理解されるべきである。明細書および請求項の中で使用されているように、単数形式である「一つ（“ａ”、“ａｎ”、“ｔｈｅ”）」は、そうでないことが文脈で明確に示されていなければ、複数の指示対象を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の種々の実施例に従った、加湿器システムの例を示している。
【図２】図２は、本発明の種々の実施例に従った、加湿器ユニットの例の断面図を示している。
【図３】図３は、本発明の種々の実施例に従った、加湿器システムの中の水の流れをモニターするためのプロセスの例を示している。
【図４】図４は、本発明の種々の実施例に従った、加湿器システムの中の加湿されたガスの温度をモニターするためのプロセスの例を示している。
【図５】図５は、本発明の種々の実施例に従った、加湿器システムの例を示している。
【図６】図６は、本発明の種々の実施例に従った、加湿器ユニットの例の断面図を示している。
【図７】図７は、本発明の種々の実施例に従った、加湿器システムのクローズドループコントロールモジュールの例を示している。
【図８】図８は、本発明の種々の実施例に従った、患者に提供されるガスの湿度をコントロールするためのクローズドループコントロールモジュールを使用したプロセスの例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここにおいて説明される実施例は、患者回路を介して患者に対して最適に加温され加湿されたガスを届けることができる。いくつかの実施例では、こうしたガスは、人工呼吸器システムの患者インターフェイスの中央近くに配置された加湿器を使用して届けられる。いくつかの実施例では、水漏れ、障害物、または他の水／水蒸気の流れ問題を処理する機能が、的外れの加湿器オペレーション、及び／又は、患者の不快さを避けるために使用され得る。いくつかの実施例では、加湿器における熱源のオーバーヒートまたはアンダーヒートに関する問題を処理する機能が、また、的外れの加湿器オペレーション、及び／又は、患者の不快さを避けるために使用され得る。いくつかの実施例では、水の流れ、加温、または他の問題に関するアラーム、または通知がなされてもよい。
【００１５】
いくつかの実施例においては、ここにおいて開示される他の機能と供に、または伴なわずに、クローズドループの加湿器コントロールシステムが使用され得る。クローズドループのコントロールシステムは、ガスの温度及び／又は湿度に対する所定の、または計算された設定を満足するための入力として、温度、湿度、及び／又は、他のセンサー情報を利用することができる。さらに、患者に対して改善された加温加湿ガスを提供するためである。
【００１６】
図１は、加湿器システム１００を示しており、改善されたパフォーマンスと患者の快適性を提供する加湿器システムの実施例である。加湿器システム１００は、人工呼吸器１０１と供に使用されるものとして説明されている。人工呼吸器１０１は、患者にガスを届けるための患者インターフェイスに取り付けられ、または含まれる患者回路１０３を含んでいる。患者インターフェイスは、鼻及び／又は口マスク、鼻カニューレ（ｃａｎｎｕｌａ）、侵襲的チューブ、及び／又は、患者呼吸システムに伴なう他のインターフェイス、を含み得る。いくつかの実施例において、加湿器システムは、患者インターフェイスの中央近くで、患者回路１０３上に、または中に配置された加湿器ユニット１０７を含んでよい。例えば、いくつかの実施例において、加湿器ユニット１０７は、患者回路１０３上で、患者インターフェイス１０５から離れた６インチ（ｉｎｃｈ）と８インチの間に配置される。距離は別の長さでもよい。加湿器カートの上に設置された従来の加湿器は、典型的には患者から離れて４フィート（ｆｅｅｔ）から６フィートのところに配置されている。
【００１７】
加湿器システム１００は、ウォーターソース１０９または他の水蒸気源を含んでいる。いくつかの実施例において、ウォーターソース１０９は、液体（例えば、水、または、患者に対して届けられるガスを加湿するのに適した他の液体）の容器（例えば、バック、かん、等）を含んでいる。いくつかの実施例において、ウォーターソース１０９は、供給チューブ１１１を介して加湿器ユニット１０７に接続されている。いくつかの実施例において、ウォーターソース１０９と供給チューブ１１１との間は、水（または、他の液体）が一滴ごとに供給される（例えば、ドリップチャンバーを通じて）ように流体結合されている。
【００１８】
いくつかの実施例において、加湿器１００は、ウォーターソース１０９から加湿器ユニット１０７への液体の移動を検知する流れセンサー１１３を含み得る。一つの実施例では、流れセンサー１１３は、供給チューブ１１１に沿って配置された光学センサーであってよい。いくつかの実施例において、光学センサーは、透明な供給チューブ上に、そうでなければ供給ユーブ１１１の透明な部分上に配置された、発光ダイオード（ＬＥＤ）および光感知器を含んでよい。供給チューブ１１１を通って液体が、ＬＥＤと光学検知器との間を通過するようにして、光検知器が液体の流れを検知できるようにするためである。ウォーターソース１０９から液体が滴で落下する実施例においては、光学センサーは、供給チューブ１１１を通る落下を検知することができ、従って、供給チューブ１１１を通じた液体流れを判断する。いくつかの実施例において、流れセンサー１１３は、光学流れセンサー以外の流れセンサーであってよい。
【００１９】
いくつかの実施例において、加湿器システム１００は、ウォーターソース１０９と加湿器ユニット１０７との間の液体流れをコントロールするバルブ１１５を含み得る。例えば、バルブ１１５は、供給チューブ１１１上に配置された「ピンチ（“ｐｉｎｃｈ”）」バルブを含んでよく、供給チューブ１１１を締めて閉じるために使用される。それにより、そこを通る液体の流れを妨げたり、また、そうでなければ流れをコントロールしている。
【００２０】
いくつかの実施例において、加湿器システム１００は、一つまたはそれ以上の温度センサーを含み得る。例えば、図１は、加湿器ユニット１０７上に配置された複数の温度センサーを示している。温度センサーは、例えば、熱電対、または他のタイプの温度センサーであってよい。
【００２１】
いくつかの実施例においては、他のセンサーが、加湿器システムの類似または他の位置に備えられる（ここにおけるどこかで説明されるそうしたセンサーを含む）。例えば、追加の温度センサーまたは湿度センサーが患者回路１０３に沿って配置されてよい。例えば、流れセンサーまたは圧力センサー、といった他のセンサーも、また、使用することができる。
【００２２】
図１は、中央近くに配置された加湿器システム１００を示しており、患者に届けられるガスの加湿は、加湿器ユニット１０７において生じている。いくつかの実施例において、加湿器ユニット１０７は、メンブレン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）ベースの加湿器を使用してもよい。メンブレンベースの加湿器は、ウォーターソース（例えば、ウォーターソース１０９）によってウォーターチャンバーに届けられた少ない量の水を加温するための熱源を含んでいる。疎水性のメンブレン（液体を通過させないもの）による主ガス流れとは別のものである。水が蒸発すると、水蒸気はメンブレンを通じてガス通路の中へ移動し、入ってくる乾燥ガスを加湿する。いくつかの実施例において、重量による供給、ポンプを通じて、または他の方法によって、水はウォーターチャンバーの中に供給される。いくつかの実施例において、ウォーターチャンバーの中への水の滴りまたは流れは、ウォーターチャンバーにおける水の蒸発率に依存し得る。
【００２３】
図２は、患者回路１０３上に配置された加湿器ユニット１０７の断面図を示している。加湿器ユニット１０７は、患者回路１０３の一部を囲んでおり、同様に患者回路１０３を囲む熱源２０１を含んでよい。いくつかの実施例において、熱源２０１は、患者回路１０３を囲む以外に、熱を提供する一つまたはそれ以上の分離したセグメントを有している。熱源２０１は、例えば、正温度係数（ＰＣＴ）のセラミックヒーターエレメント、絶縁されたエッチ（ｅｔｃｈ）フォイルヒーター、絶縁された巻き線ヒーター、または医療アプリケーションでの使用に好適な他の加熱エレメント、であってよい。熱源２０１は、コネクター２０７を含み、コネクターは、コントローラー１１９（図１）に対して電力及び／又は動作的な接続を提供するワイヤーまたは他のコネクターであり得る。加湿器１０７は、ウォーターチャンバー２０３（図２に示すように、患者回路１０３の一部を囲んでいる）を含んでおり、ウォーターソース１０９からの水蒸気が提供される（例えば、供給チュ−ブ１１１を介して）。加湿器ユニット１０７は、また、メンブレン２０５を含んでよく、メンブレンは、患者回路１０３の一部を囲み、ウォーターチャンバー２０３を患者回路１０３との流体結合から隔離している。メンブレン２０５は、液体の水は透過しないが、水蒸気は透過する疎水性のメンブレンであってよい（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ベースの材料を使用してスクラレ例えばメンブレン）。このように、液体の水はウォーターチャンバー２０３から患者回路１０３の中に入れないが、水蒸気は入ることができる。それによって、患者１０３におけるガスを加湿している。
【００２４】
図２は、また、温度センサー１１７ａと１１７ｂを示している。温度センサー１１７ａは、熱源２０１の温度を測定するように配置されている。温度センサー１１７ｂは、患者回路の中の加温されたガスの温度を測定するように配置されてよい。いくつかの実施例において、一つまたは両方の温度センサー１１７ａまたは１１７ｂは、熱電対であってよい。しかしながら、いくつかの実施例においては、他のセンサーも使用され得る。
【００２５】
図１に戻ると、加湿器１００は、また、コントローラー１１９を含んでもよい。いくつかの実施例において、コントローラー１１９は、一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、関連のメモリー、及び／又は、種々のコンピューター業務を実行する他のコンピューターコンポーネント、を有するコンピューターで実施されるデバイスを含んでもよい。コンピューター業務は、データ受信、データ処理、意思決定、コマンド／インストラクション／信号の発行、及び／又は、他の関連業務である。コントローラー１１９は、加湿器システムの一部を構成している種々のセンサーやバルブと動作可能に接続されている（例えば、光学センサー１１３、ピンチバルブ１１５、温度センサー１１７ａと１１７ｂ、及び／又は、他のエレメント）。コントローラー１１９は、ガスの加湿に関する一つまたはそれ以上の機能を実行するためのコントローラーの一つまたはそれ以上のプロセッサを構成し／インストラクトする一つまたはそれ以上のモジュール１２１ａ−１２１ｎを含んでよい。機能は、所望の液体流れ／流量、ガスの加湿のための所望の温度、ガスの加湿のための所望の湿度、及び／又は、他のレベル／設定、を受取り又は決定することを含んでいる。モジュール１２１ａ−１２１ｎは、また、コントローラー１１９の一つまたはそれ以上のプロセッサが以下のように機能できるように構成されてもよい。ウォーターソース１０９から加湿器ユニット１０７までの液体の流れ又は流路に関するデータを受取ること、バルブ１１５の駆動をコントロールすること（すなわち、ウォーターソース１０９から加湿器ユニット１０７までの液体の流れまたは流路をコントロールすること）、一つまたはそれ以上の温度センサーから加湿されたガスの温度に関するデータを受取ること、熱源の温度に関するデータを受取ること、加湿されたガスの湿度に関するデータを受取ること、熱源の出力をコントロールすること、ここにおいて説明されたように一つまたはそれ以上の決定／計算を実行すること、及び／又は、他の機能である。
【００２６】
例えば、モジュール１２１ａ−１２１ｎは、水蒸気コントロールモジュールを含み得る。水蒸気コントロールモジュールは、ウォーターソース１０９からウォーターチャンバー２０３までの水の流れに関するデータを（例えば、センサー１１３から）受取る（または、そうした流れに関するデータをセンサー１１３から受取った情報からの推定）。いくつかの実施例において、加湿器システムによって、ユーザー（例えば、医療専門家、または他の介護者／オペレーター）が流量を設定できるようになる。そのように、いくつかの実施例において、コントロール１１９は、ユーザーからそうした所望の流量を受取るためのインターフェイス（例えば、キーパッド、タッチスクリーン、等）を含み得る。いくつかの実施例において、水蒸気コントロールモジュールまたはコントロール１２１の他の部分は、所望の、または目標の流量を決定する（例えば、所望の湿度レベル及び／又は他の入力を使用して）。
【００２７】
水蒸気コントロールモジュールは、バルブ１１５を駆動することによってウォーターチャンバー２０３への水の流れを調整することができる。そのように、流量が遅く、または停止される場合には、水蒸気コントロールモジュールはバルブ１１５を閉じて（完全に、または部分的に）、供給チューブ１１１における流れを停止または削減させる。反対に、水蒸気チャンバー２０３への水の流れを開始、または増加するために、水蒸気コントロールモジュールは、バルブ１１５を開いて（完全に、または部分的に）、供給チューブ１１１を通じた水の流れを許可または増加させる。
【００２８】
水蒸気コントロールモジュールにより、ウォーターチャンバー２０３への水の流れをコントロールすることができるだけでなく、加湿器システムにおける水の流れ／レベルに関する状況について一つまたはそれ以上の問題またはアラーム状況を検知することができる。例えば、ウォーターソース１０９が空になり、ウォーターソース１０９からの水の流れが停止した場合に、水蒸気コントロールモジュールは、この状況を検知し（例えば、センサー１１３を使用して）、アラームを発することができる。アラームは、ユーザー（例えば、医療介護者、等）に知らせるために外部アラームであってよい。外部アラームは、ウォーターソース１０９が空であることをユーザーに知らせるために、ユーザーに対する視覚的及び／又は聴覚的な信号を含んでよい。いくつかの実施例において、アラームは、（ユーザーに状況を知らせることの代わりに、または追加として）コントロール１２１内部のものであってもよい。コントローラーがアラームに反応して自動的にアクションをとることができるようにである（例えば、熱源２０１をシャットダウン／調整すること、別のウォーターソースに切り換えること、等）。患者は、もはや所望の湿度を有するガスを受取ることができないので、この又は他のアラームは有効である。さらに、こうしたアラームがなければ、熱源２０１は、熱を発生し続けて、水が無いために加湿器システムを損傷するか、または、推奨又は所望のレベルを越えて、患者回路におけるガスの熱を上昇させかねない。
【００２９】
空のウォーターソース１０９を検知するのと同様に、水蒸気コントロールモジュールは、加湿器システム１００への水蒸気の配送に関する他の状況を検知することもできる。例えば、加湿器システムは、水配送システムにおいて漏れが生じることがある（例えば、メンブレン２０５、水チャンバー２０３、供給チューブ、等における漏れ）。水蒸気コントロールモジュールは、この漏れを検知することができる。例えば、水チャンバー２０３の中への水の滴り又は流れは、水チャンバー２０３における水の蒸発率に依存している。そのように、メンブレン２０５において破裂または漏れが生じた場合には、流量が増加する。センサー１１３は、水蒸気コントロールモジュールに対して、流量が、所望の加湿のために必要な決められた流量レベルを越えていることを示すデータを提供することができ、ユーザーに知らせるための外部アラーム、及び／又は、熱源２０１及び／又は加湿器システム１００（または、むしろ人工呼吸器１０１）の他の部分をシャットダウンするための内部アラームを生じさせ得る。
【００３０】
水蒸気コントロールモジュールは、また、供給チューブ１１１、または加湿器１０７における閉塞を検知することもでき（例えば、センサー１１３はバルブが開いている最中の供給チューブにおける液体の溜まり又は遅くなった流れを検知することができる）、同様に、ユーザーに知らせるために外部アラーム又は他のアクション（例えば、熱源２０１のシャットダウン）をとるための内部アラームを生じさせ得る。
【００３１】
いくつかの実施例において、モジュール１２１ａ−１２１ｎのうちの一つは、熱コントローラーモジュールであってよい。熱コントロールモジュールは、（例えば、センサー１１７ａから）熱源２０１の温度に関するデータ、（例えば、センサー１１７ｂから）患者回路におけるガスの温度に関するデータ、及び／又は、他のデータを受取ることができる。いくつかの実施例において、加湿器システムによって、ユーザーは熱出力を設定できる。そのように、いくつかの実施例において、コントロール１９は、インターフェイス（例えば、キーパッド、タッチスクリーン、等）を含み、ユーザーからそうした所望の熱出力設定を受取ることができる。いくつかの実施例において、熱コントロールモジュールまたはコントロール１１９の他の部分は、熱源２０１に対する所望又は目標の熱出力を決定することができる（例えば、所望の湿度レベル及び／又は他のファクターを使用して）。この決定または受取られた所望の熱出力を使用して、熱コントロールモジュールは、所望の熱出力を達成するように、熱源２０１に対して送付されるエネルギーを調整する。
【００３２】
ここにおいて説明したように、熱コントロールモジュールは、コントローラーの他の部分と共同して働き、外部または内部アラームを発し（例えば、患者回路１０３におけるガスの温度が所望の温度よりも高いか低い場合に）、及び／又は、アラームに応じたアクションまたは患者回路１０３におけるガスの加湿に関する他のコマンドを実行することができる。例えば、ウォーターソース１０９または加湿器システム１００に対する水蒸気供給の他の部分に関する問題が生じ、熱出力を下げること、熱出力を上げること、または熱源２０１をシャットダウンすること、が望ましい場合に、熱コントロールモジュールは、そうしたアクションをとらせることができる。
【００３３】
モジュール１２１ａ−１２１ｎは、また、ここにおいて説明されるクローズドループコントロール機能を含んだ、追加の機能を提供することができる。さらに、ここにおいて述べたように、一つまたはそれ以上のモジュール１２１ａ−１２１ｎ（または、モジュール５２１ａ−５２１ｎ）によって提供されるモジュールおよびアラームは、人工呼吸器アラームに統合され得る。人工呼吸器１０１からのコマンドまたはアラームが、一つまたはそれ以上のモジュール１２１ａ−１２１ｎ（または、モジュール５２１ａ−５２１ｎ）によるアクションを生じさせるようにである。反対に、一つまたはそれ以上のモジュール１２１ａ−１２１ｎ（または、モジュール５２１ａ−５２１ｎ）からのコマンドまたはアラームは、人工呼吸器１０１または他の設備によるアクションを生じさせ得る。
【００３４】
図３は、プロセス３００を示している。人工呼吸器システムの中の水の流れを最適化するためのプロセスの一つの実施例である。プロセス３００は、水蒸気コントロールモジュールまたはコントローラー１１９の他の部分によって実行され得る。プロセス３００は、オペレーション３０１を含み、加湿器への水の流れがモニターされる。いくつかの実施例において、このことは、供給チューブ（例えば、供給チューブ１１１）を通る流れをモニターする流れセンサー（例えば、センサー１１３）を含み得る。オペレーション３０３においては、測定された流れが、第１の既定の流れ閾値を越えているか否かを判断する。いくつかの実施例において、第１の既定の流れ閾値は、加湿器システムにおいて漏れが生じているか否かを示す指標として選択され得る。
【００３５】
流れが第１の既定の閾値を越える場合には、オペレーション３０５において加湿器システムにおける水の流れが調整される。このことは、加湿器ユニットに対する水の流れを停止するためにバルブ（例えば、バルブ１１５）を利用することを含み得る。いくつかの実施例において、流れは、停止されるよりも、むしろ削減される。
【００３６】
プロセス３００は、オペレーション３０７に進み、水漏れに関するアラームが発せられ得る。プロセス３００は、次にオペレーション３０９に進み、ヒーター（例えば、熱源２０１）の温度が調整される。例えば、漏れが検知されて水の流れが停止した場合は、熱源２０１は電源オフされる。熱源がオーバーヒートすること、または、患者に対して所望の温度より高い温度のガスが配送されることを防ぐためである。いくつかの実施例において、ヒーターの温度は、全くシャットダウンされるより、むしろ削減されてもよい。
【００３７】
オペレーション３０３において、流れが第１の既定の閾値を越えていないと判断された場合には、プロセス３００はオペレーション３１１に進み、流れが第２の既定の閾値より小さいか否かが判断される。第２の既定の閾値より小さい流れは、水の供給（例えば、ウォーターソース１０９）が空であるか、供給システム（例えば、供給ライン１１１）において閉塞が存在していることを示している。流れが第２の既定の閾値より小さいと判断された場合には、オペレーションは３１３に進み、水不足または閉塞アラームが発せられる。プロセス３００は、次にオペレーション３１５に進み、ヒーター（例えば、熱源２０１）の温度が調整される。例えば、水の供給が空の場合には、熱源２０１は遮断される。熱源がオーバーヒートすること、または、患者に対して所望の温度より高い温度のガスが配送されることを防ぐためである。いくつかの実施例において、ヒーターの温度は、全く遮断されるより、むしろ削減されてもよい。
【００３８】
オペレーション３１１において、流れが第２の既定の閾値より小さくないと判断された場合には、オペレーションはオペレーション３０１に戻り、流量がモニターされる。
【００３９】
図４は、プロセス４００を示している。人工呼吸器システムの中の水の流れを最適化するためのプロセスの一つの実施例である。いくつかの実施例において、プロセス４００は、水蒸気コントロールモジュールまたはコントローラー１１９の他のモジュールによって実行され得る。プロセス４００は、オペレーション４０１を含み、患者に対して届けられるべき加湿されたガスの温度がモニターされる。例えば、加湿器システム１００の温度センサー１１７ｂは加湿器ユニット１０７によって加湿されたガスをモニターする。オペレーション４０３においては、測定された温度が、既定の高温閾値を越えているか否かが判断される。温度が既定の高温閾値を越える場合には、プロセス４００はオペレーション４０５に進み、高温アラームが発せられる。ここにおいて説明されたように、このアラームは、内部アラーム、または外部アラームであってよい。プロセス４００は、次にオペレーション４０７に進み、熱源が調整される。例えば、患者に対して提供されるべき加湿されたガスの所望の温度（または湿度）を達成するために、熱源２０１の出力が削減される。いくつかの実施例において、熱源２０１の出力は、全く停止されてもよい。
【００４０】
プロセス４００は、次にオペレーション４０９に進み、加湿器システムの水の供給がチェックされる。例えば、温度の増加は、水の供給における問題（例えば、ウォーターソースが空である）の結果であり得るので、検査される。オペレーション４０９は、プロセス３００、または、水の供給の問題が存在するか否かを判断するための他のプロセスを実行する水コントロールモジュールを含んでよい。
【００４１】
オペレーション４０３において、温度が既定の高温閾値を越えていないと判断された場合には、プロセス４００はオペレーション４１１に進み、温度が既定の低温閾値より低いか否かが判断される。低温閾値より低い温度は、患者に対して、的外れの温度及び／又は湿度のガスを届けてしまう。温度が既定の低温閾値より低いと判断された場合には、オペレーション４００は４１３に進み、低温アラームが発せられる。ここにおいて説明されたように、このアラームは、内部アラーム、または外部アラームであってよい。プロセス４００は、次にオペレーション４１５に進み、ヒーターの温度が調整される。例えば、熱源２０１の出力が増加されてもよい。
【００４２】
オペレーション４１１において、温度が既定の低温閾値より低くないと判断された場合には、オペレーション４００はオペレーション４０１に戻り、加湿されたガスの温度が、さらにモニターされる。
【００４３】
いくつかの加湿器アプリケーションにおいては、従来の加湿器に入っていくドライ(ｄｒｙ)ガスの温度は比較的高い(例えば、環境温度が高いか、関連の人工呼吸器がガスを加温している場合のため)。そのように、加湿器ヒーターは、設定の温度に達するために十分長くガスを加温する必要はない。より少ない加温が必要とされるからである。加湿ポイントでのより少ない加温により、ドライガスに加えられるべき水蒸気の発生はより少なくなり、相対的な湿度は所望の湿度よりも低くなる。同様に、いくつかの典型的な加湿器ヒーターは、加熱されたワイヤー回路を使用している。こうした加熱されたワイヤーは、例えば、結露といった、従来の加湿器のいくつかの問題を克服するために加湿器出力よりも高くなるようにガス温度を上げることができる。従来のシステムに関する、こうした及び／又は他の問題は、患者に届けられる絶対または相対湿度の正確な量を知ることを妨げる。不十分な加湿は、分泌物の停留の増加が観察される場合にのみ、典型的にみられる。
【００４４】
いくつかの実施例において、加湿器システムは、患者に届けるガスの加温と加湿のクローズドループコントロールを含み得る。それにより、より正確でコントロール可能な温度と湿度のモニターと操作を提供できる。図５は、加湿器システム５００を示しており、人工呼吸器５０１と関連の（患者インターフェイス５０５を有する）患者回路５０３と供に使用される。加湿器システム５００は、加湿器ユニット５０７、ウォーターソース５０９、供給チューブ５１１、流れセンサー５１３、バルブ５１５（例えば、ピンチバルブ）、一つまたはそれ以上のセンサー５１７（ここにおいて詳細に説明されるように、一つまたはそれ以上の温度および湿度センサーを含んでいる）、そしてコントローラー５１９、を含んでいる。
【００４５】
図６は、メンブレンベースの加湿器ユニット５０７を示しており、熱源６０１、ウォーターチャンバー６０３、そしてメンブレン６０５を含んでいる。熱源６０１は、コネクター６０７を含み、コントローラー５１９に対して電力および動作的な接続を提供するワイヤーまたは他のコネクターであり、またはそれらを含み得る。図５と図６は、また、患者回路５０３を使用して患者に対して提供されるガスの温度と湿度のクローズドループコントロールと供に使用される数多くのセンサーを示している。例えば、加湿器ユニット５０７は、温度センサー５１７ａを含んでよい。センサーは、加湿器ユニット５０７の中に提供されるガスの温度をサンプルするために配置されている熱電対または他の温度センサーであってよい（つまり、患者による吸入の最中の加湿器ユニット５０７の上流）。これにより、加湿に先立ってガス温度の判断が可能になり、所望の湿度の温度のガスを患者に対して提供するために必要な水蒸気及び／又は加温の量を正確に決定することができる。
【００４６】
加湿器システム５００は、環境温度センサー５１７ｂを含み得る。センサーは、加湿器システム５００が置かれた環境の温度をサンプルするために配置されている熱電対または他の温度センサーであってよい。加湿器ユニット５０７は、また、温度センサー５１７ｃを含み、熱源６０１の温度を判断するために配置されている熱電対または他の温度センサーを含んでよい。加湿器ユニット５０７は、また、温度センサー５１７ｄを含み、患者回路５０３における加湿されたガスの温度をサンプルするために配置されている熱電対または他の温度センサーであってよい（つまり、患者による吸入の最中の加湿器ユニット５０７の下流）。特に患者インターフェイスに対して中央近くに配置された加湿器において、加湿後のガスをサンプルすることは、患者の人工呼吸器に対して供給されるガスの温度のより正確な判断のために利益となる。これにより、ガスの温度と湿度のより最適な調整ができ、患者に不快感を生じさせる温度を避けることができる。
【００４７】
加湿器ユニット５０７は、また、湿度センサー５１７ｅを含み、患者に対して提供されるべき加湿されたガスの湿度をサンプルするために配置されている（つまり、患者による吸入の最中の加湿器ユニット５０７の下流）。いくつかの実施例において、湿度センサー５１７ｅは、ガスの相対湿度によってキャパシタンスが変化する容量センサーであってよい（容量センサーは、また、正確な湿度測定を提供するために温度センサーを含み得る）。
【００４８】
コントローラー５１９は、一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、関連のメモリー、及び／又は、種々のコンピューター業務を実行する他のコンピューターコンポーネント、を有するコンピューターで実施されるデバイスを含んでもよい。コンピューター業務は、データ受信、データ処理、意思決定、コマンド／インストラクション／信号の発行、及び／又は、他の関連業務である。コントローラー５１９は、加湿器システムの一部を構成している種々のセンサーやバルブと動作可能に接続されている（例えば、流れセンサー５１３、バルブ５１５、温度センサー５１７ａ−ｄ、湿度センサー５１７ｅ、そして、あらゆる他に存在するセンサー）。コントローラー５１９は、一つまたはそれ以上のプロセッサに、患者に対して提供されるガスの最適化された加湿と加温に関する一つまたはそれ以上の機能を実行させる、一つまたはそれ以上のモジュール５２１ａ−５２１ｎを含んでよい（加湿器システム１００に関連して、ここにおいて説明された水蒸気コントロールモジュールと加熱コントロールモジュールと同一または類似のものを含む）。
【００４９】
モジュール５２１ａ−５２１ｎは、クローズドループコントロールモジュール５２１ａを含んでよい。クローズドループコントロールモジュール５２１ａは、最適化されたレベルの加温および加湿されたガスを患者に対して届けるように、一つまたはそれ以上のプロセッサを構成し／インストラクトしてよい。例えば、クローズドループコントロールモジュール５２１ａは、フィードバックコントロール（ＰＩＤコントローラーに類似のもの）を利用して、熱源６０１のヒーター出力とウォーターチャンバー６０３への水の流れを調整する（例えば、バルブ５１５を使用して）。加湿されたガスの温度と加湿レベルの両方をコントロールするためである。ＰＩＤコントローラーと同様に、クローズドループコントロールモジュール５２１ａは、上述のコントロールを達成するために一つまたはそれ以上の変数（つまり、入力値）と一つまたはそれ以上の設定ポイント（つまり、設定値）を利用する。
【００５０】
図７は、クローズドループコントロールモジュール５２１ａを示している。クローズドループコントロールモジュール５２１ａは、プロセス変数／入力として、一つまたはそれ以上のセンサー入力７０１を含み得る。それらは、加湿されるべきガスの温度に関するデータ（例えば、温度センサー５１７ａから）、加湿器システム５００が置かれている環境温度（例えば、環境温度センサー５１７ｂから）、加湿されたガスの温度に関するデータ（例えば、温度センサー５１７ｄから）、加湿されたガスの湿度に関するデータ（例えば、湿度センサー５１７ｅからの絶対及び／又は相対湿度）、熱源６０１の出力に関するデータ（例えば、熱源センサー５１７ｃから）、供給チューブ５１１を通じた水の流れに関するデータ（例えば、流れセンサー５１３から）、及び／又は、他の入力、を含んでいる。
【００５１】
クローズドループコントロールモジュール５２１ａは、また、一つまたはそれ以上の設定ポイント７０３を受取り、または決定する。一つまたはそれ以上の設定７０３は、ユーザーから受取られ（例えば、ここにおいて説明したように、インターフェイスを介して）、計算され、及び／又は、そうでなければ決定される。設定７０３は、患者に対して提供されるべき加湿されたガスの温度設定と患者に対して提供されるべき加湿されたガスの相対湿度を含み得る。クローズドループコントロールモジュールは、センサー入力を使用し（例えば、環境温度、注入ガス温度、等）、熱源６０１の熱出力と（バルブ５１５を使用して）水の流れを調整する。設定７０３によって指令されたように、所望の熱出力と相対湿度を達成するためである。いくつかの実施例において、設定７０３は、患者に対する人工呼吸器が、侵襲的であるか（例えば、挿管を介するもの）、非侵襲的であるか（例えば、マスク、鼻カニューレ、等を介するもの）を含んでよい。そうした処置方法のために必要とされる加湿のレベルが異なるからである（例えば、侵襲的人工呼吸に対しては摂氏３７度で４４ｍｇ／Ｌ、非侵襲的人工呼吸に対しては摂氏３１度で２５−３０ｍｇ／Ｌである）。クローズドループコントロールモジュール５２１ａは、また、アラーム設定７０５といった他の設定も受取ることができる。アラーム設定は、一つまたはそれ以上の内部または外部アラームを発する設定を含み得る。設定は、加湿されたガスの上限及び／又は下限の温度、湿度の上限および下限、水の流れの上限および下限、及び／又は、他のアラーム設定（例えば、図１−４を参照）、に基づいている。
【００５２】
ここにおいて説明したように、クローズドループコントロールモジュール５２１ａは、一つまたはそれ以上の出力７０７を形成するために、これらの入力または設定を利用することができる。出力７０７は、熱源６０１からの熱出力をコントロールするためのヒーター電流出力を含み、同様に、ユニット５０７を加湿するために水の流れをコントロールするためのバルブコントロール出力も含み得る(例えば、バルブ５１５を使用して)。
【００５３】
クローズドループコントロールモジュールは、中央近くに位置する加湿器、および、好適なセンサー入力とコントロールアルゴリズムを備えた従来の加湿器と供に使用され得る。
【００５４】
図８は、方法８００を示しており、患者に対して供給されるべきガスの加湿をコントロールするためにクローズドループコントロールモジュールを使用するための方法の実施例である。方法８００は、オペレーション８０１を含んでおり、クローズドループコントロールモジュールにおいて、一つまたはそれ以上の設定ポイント／設定値（例えば、設定ポイント７０３）が決定され、または受取られる。ここにおいて説明したように、こうした設定ポイント／設定値は、以下のものを含んでよい。患者に対して供給されるべきガスのための出力温度、患者に対して供給されるべき相対湿度出力、関連の人工呼吸器が侵襲的または非侵襲的であるか、または、他の設定ポイント、である。
【００５５】
オペレーション８０３において、クローズドループコントロールモジュールは、一つまたはそれ以上のアラーム設定を受取るか、決定する（例えば、アラーム設定７０５）。アラーム設定は、既定の高温及び／又は低温、湿度、または、ここにおいて説明したように、内部または外部アラームの発生を決定する水漏れパラメーター、を含み得る。
【００５６】
オペレーション８０５において、クローズドループコントロールモジュールは、加湿器／人工呼吸器システムにおける種々のセンサーからのプロセス変数を受取る。これらのプロセス変数は、以下に関するデータを含んでいる。吸入および排出ガスの温度、加湿器が置かれている場所の環境温度、加湿器の熱源の温度、加湿されたガスの絶対または相対湿度、及び／又は、他のプロセス変数、である。
【００５７】
オペレーション８０７において、クローズドループコントロールモジュールは、温度および湿度設定を達成するように、加湿器の中の熱源と水の流れに対する出力信号（つまり、コントロール出力）を形成するためにプロセス変数を利用することができる。使用される正確なアルゴリズムは、受取ったプロセス入力のタイプと値、および、求められる出力設定とに依存し得る。しかしながら、例えば、入力プロセス変数と結果として生じる出力信号との間には所定の関係が存在し得ることが理解されるべきである。
【００５８】
例えば、加湿されたガスの所望の温度と相対湿度が決定、または提供された場合には、加湿器システム（例えば、システム５００）は、吸入ガス（例えば、人工呼吸器５０１から）の温度をモニターする（例えば、温度センサー５１７ａを介して）。吸入ガスと排出ガスとの間の温度の違いに基づいて（例えば、温度センサー５１７ｄによって測定されるように）、クローズドループコントロールモジュールは、ヒーターに対して（例えば、熱源６０１）ヒーター電流の変化レベルと変化率を比例的に増加させる（または、誤差が負の場合は減少させる）出力をもたらす。ヒーター電流の増加（または減少）は、その後、排出ガスの温度と湿度を変化させる（例えば、温度センサー５１７ｄと５１７ｅによって測定される）。排出ガスの湿度が（例えば、湿度センサー５１７ｅによって測定される）、所望の湿度よりも低い場合には、クローズドループコントロールモジュールは、加湿器に対する水の流れを比例的に増加し（例えば、加湿器ユニット５０７への供給チューブ５１１を通じた水の流れを増加させるためにバルブ５１５を利用する）、同様に、加湿器を通したガス流れにおけるより高いレベルの湿度を生成することができるようにヒーター電流を増加させる。加湿器システムが置かれた場所の環境温度に基づいて（例えば、環境温度センサー５１７ｂによって測定されるように）、クローズドループコントロールモジュールは、供給された水を加温するために必要なヒーター電流を調整する。例として、より高い環境温度は、結果として加湿器（例えば、加湿器ユニット５０７）に対して吸入する水の温度がより高くなり、クローズドループコントロールモジュールは、環境温度がより低い場合よりも、少ない量までヒーター電流を増加させる。排出ガスの温度と湿度が（例えば、５１７ｄおよび５１７ｅによって測定されたように）、所望の設定に近い場合には、クローズドループコントロールモジュールは、より遅い比率で、より小さいステップで、ヒーター電流とヒーターへの水の流れを変化させ、排出ガスにおける所望の湿度及び／又は温度を維持し続ける。ヒーター温度をモニターすることは（例えば、熱源６０１をセンサー５１７ｃを介して）、クローズドループコントロールモジュールによって生成された出力が、適正／所望の熱出力へと変換されていることを保証するためにも使用され得る。
【００５９】
プロセス８００は、次にオペレーション８０５に戻り、一つまたはそれ以上のプロセス変数を再び受取る。このように、クローズドループコントロールモジュールは、継続的にプロセス変数をモニターし、更新された出力を提供する。設定ポイントを達成するためである。オペレーション８０９では、一つまたはそれ以上のプロセス変数／入力が、所定の特定された閾値（例えば、アラーム設定７０５）を越えるか、下回った場合に、一つまたはそれ以上のアラームが発せられ得る。
【００６０】
ここにおいて説明されたいくつかの実施例は、自宅または病院で使用するための加湿され加温されたガスを必要とする大人、小児、新生児の人工呼吸器治療のために利用されてよい。治療は、侵襲人工呼吸、非侵襲人工呼吸、ハイフロー（ｈｉｇｈ  ｆｌｏｗ）酸素治療、新生児ＣＰＡＰ、大人ＯＳＡのための自宅ＣＰＡＰ、及び／又は、他の治療、を含み得る。ここにおいて説明された実施例、コンポーネント、および方法は、他の患者介護、及び／又は、加湿アプリケーションにおいて使用されてよい。
【００６１】
ここにおいて説明されたシステムおよび方法は、単なる例として提供されたものである。当業者であれば、ここにおいて説明されたシステムが、種々のシステム構成で動作し得ることが理解されよう。従って、上述のシステムコンポーネントは、多かれ少なかれ種々の実施例において利用、及び／又は、組合わされ得る。ここにおいて説明された機能を遂行するために使用される種々のソフトウェアモジュールは、ここにおいて説明された以外のコンポーネントにおいても維持され得ることが理解されるべきである。いくつかの実施例において、理解されるように、ここにおいて説明された機能は、ハードウェア及び／又はソフトウェア、加えて、または、代わりに、ソフトウェア、の種々の組合わせにおいて実施され得る。ここにおいて説明されたプロセスは、記載されたオペレーションを多かれ少なかれ利用し、オペレーションの順序は、理解されるように変更されてもよい。
【００６２】
実施例は、さらに、一つまたはそれ以上のプロセッサに、ここにおいて説明された特性および機能のいくつか又は全てを実行するようにさせ／構成し／命令する、コンピューターで実行可能なインストラクションを有する、固定のコンピューターで読み取り可能な媒体を含む（例えば、ディスク、メモリースティック、ハードディスク、または、他の揮発性もしくは不揮発性の記録媒体）。
【００６３】
ここにおいて含まれる詳細は、現在考えられる最も実用的で好適な実施例に基づいた説明目的のためのものである。こうした詳細は単に説明目的のものであり、本発明開示の範囲は開示された実施例に限定されるものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲および趣旨の中にある変形および均等な構成をカバーするように意図されていることが理解されるべきである。例えば、本発明開示は、可能な限り、あらゆる実施例に係る一つまたはそれ以上の機能が他のあらゆる実施例に係る一つまたはそれ以上の機能と組み合わされ得ることを意図しているということが理解されるべきである。
【図１】
2014508551.tif 000003
【図２】
2014508551.tif 000004
【図３】
2014508551.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014508551.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014508551.tif 000009
【図８】
2014508551.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月15日(2013.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に対して届けられるガスを加湿するための加湿器システムであって：
患者に対してガスを提供する患者回路上に置かれた加湿器ユニットであり、前記患者回路の患者インターフェイスに対して中央近くに配置された加湿器ユニットと；
少なくとも一つのプロセッサを有するコントローラーと、
を含み、
前記加湿器ユニットは： 
ウォーターソースから水を受取るチャンバーと、
前記チャンバー内に配置された熱源と、
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供される水の流れを検知する流れセンサーと、
前記患者回路の中で加湿されたガスの温度を検知する温度センサーと、
を含み、
前記少なくとも一つのプロセッサは；
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水に関する流れデータを、前記流れセンサーから受取り、
前記患者回路の中の前記加湿されたガスの温度に関する温度データを、前記温度センサーから受取り、かつ
前記流れデータおよび温度データに基づいて、前記ウォーターソースによって前記チャンバーへ提供されている水の流れを調整する、
ように構成されている、
ことを特徴とする加湿器システム。
【請求項２】
前記加湿器ユニットは、さらに
前記患者回路から前記チャンバーを隔てる疎水性のメンブレン、を含み、
前記疎水性のメンブレンは、液状水が、前記チャンバーから前記患者回路の中に入ることを防ぐが、水蒸気には、前記チャンバーから前記患者回路の中に入ることを許す、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも一つのプロセッサを有するコントローラーは、さらに、
一つまたはそれ以上の前記流れデータまたは温度データに基づいて、前記熱源の熱出力を調整するように構成され、かつ、
前記加湿器ユニットは、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知する、環境温度センサー、
前記加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度を検知する、注入ガス温度センサー、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知する排出ガス湿度センサー、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
前記ウォーターソースによって前記チャンバーへ提供されている水の流れ、または、前記熱源の熱出力、のうち一つまたはそれ以上の調整は、さらに
前記環境温度、
前記加湿されるべきガスの温度、または
前記加湿されたガスの湿度、
のうち一つまたはそれ以上に基づいて行われる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記加湿器ユニットは、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知する、環境温度センサー、
前記加湿器ユニットによって加湿されるべきガスの温度を検知する、注入ガス温度センサー、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知する排出ガス湿度センサー、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
前記コントローラーは、ＰＩＤフィードバックコントローラーであり、
前記加湿されたガスの所望の温度、または、前記加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定し、
プロセス変数を、
前記温度センサー
前記環境温度センサー
前記注入ガス温度センサー、または
前記排出ガス湿度センサー、
のうち一つまたはそれ以上のセンサーから受取り、
前記受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、前記プロセス変数を使用して、前記熱源の熱出力、または、前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも一つのプロセッサは、さらに、
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量が、第１の既定の閾値を越えている場合、
前記ウォーターソースから前記チャンバーへ提供されている水の流量が、第２の既定の閾値より小さい場合、
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の高温閾値を越えている場合、または
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の低温閾値をより低い場合、
のうち一つまたはそれ以上の場合に、一つまたはそれ以上のアラームを生成するように構成されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
患者に対して届けられるガスを加湿するための加湿器システムであって：
患者に対して提供されるべきガスを加湿するための加湿化手段であり、前記患者回路の患者インターフェイスに対して中央近くに配置された加湿化手段と；
コントローラー手段と、
を含み、
前記加湿化手段は： 
ウォーターソースから水を受取るチャンバー手段と、
熱出力を提供するために、前記チャンバー手段の中に配置された熱源手段と、
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供される水の流れを検知するための流れセンサー手段と、
前記患者回路の中で加湿されたガスの温度を検知するための温度センサー手段と、
を含み、
前記コントローラー手段は；
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水に関する流れデータを、前記流れセンサー手段から受取り、
前記患者回路の中の前記加湿されたガスの温度に関する温度データを、前記温度センサーから受取り、かつ
前記流れデータおよび前記温度データに基づいて、前記ウォーターソース手段によって前記チャンバー手段へ提供されている水の流れを調整する、
ための手段である、
ことを特徴とする加湿器システム。
【請求項７】
前記加湿化手段は、さらに
前記患者回路から前記チャンバー手段を隔てるための隔離手段、を含み、
前記隔離手段は、液状水が、前記チャンバー手段から前記患者回路の中に入ることを防ぐが、水蒸気には、前記チャンバー手段から前記患者回路の中に入ることを許す、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラー手段は、さらに、
一つまたはそれ以上の前記流れデータまたは温度データに基づいて、前記熱源の熱出力を調整するための手段であり、かつ、
前記加湿化手段は、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知するための環境温度センサー手段、
前記加湿化手段によって加湿されるべきガスの温度を検知するための注入ガス温度センサー手段、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知するための排出ガス湿度センサー手段、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
（ｉ）前記ウォーターソース手段によって前記チャンバー手段へ提供されている水の流れ、または、（ｉｉ）前記熱源手段の熱出力、のうち一つまたはそれ以上の調整は、
前記環境温度
前記加湿されるべきガスの温度
前記加湿されたガスの湿度
のうち一つまたはそれ以上に基づいて行われる、
請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記加湿化手段は、さらに、
前記加湿器システムが置かれた場所の環境温度を検知するための環境温度センサー手段、
前記加湿化手段によって加湿されるべきガスの温度を検知するための注入ガス温度センサー手段、または
前記患者回路の中の加湿されたガスの湿度を検知する排出ガス湿度センサー手段、
のうち一つまたはそれ以上を含み、
前記コントローラー手段は、ＰＩＤフィードバックコントローラー手段であり、
前記加湿されたガスの所望の温度、または、前記加湿されたガスの所望の相対湿度、のうち一つまたはそれ以上に関する一つまたはそれ以上の設定ポイントを受取り、もしくは、決定し、
プロセス変数を、
前記温度センサー手段、
前記環境温度センサー手段、
前記注入ガス温度センサー手段、または
前記排出ガス湿度センサー手段、
のうち一つまたはそれ以上のセンサーから受取り、かつ
前記受取った一つまたはそれ以上の設定ポイントを達成するために、前記プロセス変数を使用して、前記熱源手段の熱出力、または、前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水の流量、のうち一つまたはそれ以上を調整する、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラー手段は、さらに、
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水の流量が、第１の既定の閾値を越えている場合、
前記ウォーターソース手段から前記チャンバー手段へ提供されている水の流量が、第２の既定の閾値より小さい場合、
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の高温閾値を越えている場合、または
前記患者に提供される前記加湿されたガスの前記温度が、既定の低温閾値をより低い場合、
のうち一つまたはそれ以上の場合に、一つまたはそれ以上のアラームを生成するように構成されている、
請求項６に記載のシステム。
【国際調査報告】
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2014508551.tif 000014
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