专利名称：压力支持系统中的自动湿度控制的制作方法许多人患有睡眠呼吸障碍。睡眠呼吸暂停是这样的睡眠呼吸障碍的常见范例，全世界数百万人患有这种疾病。一种类型的睡眠呼吸暂停是阻塞性呼吸暂停(0SA)，其症状是睡眠不断被气道的阻塞造成不能呼吸而打断；阻塞的通常是上气道或咽部区域。通常认为气道的阻塞至少部分是由于使上气道部分稳定的肌肉的总体松弛，从而组织萎陷到气道中。另一种类型的睡眠呼吸暂停综合征是中枢性呼吸暂停，其是由于缺少来自大脑的呼吸中枢的呼吸信号而导致的呼吸的停止。呼吸暂停症状，不管是OSA的、中枢性的或是作为OSA和中枢性的组合的混合型的，都被定义成呼吸的完全停止或接近停止，例如，峰值呼吸气体流减少90%或更多。罹患睡眠呼吸暂停的那些人在睡眠过程中间歇地经历着睡眠片段化和完全或接近通气中断，以及潜在的严重程度的氧合血红蛋白下降。这些症状可以临床上转变为极度白天嗜睡、心律不齐、肺动脉高压、充血性心力衰竭和/或认知功能障碍。睡眠呼吸暂停的其他结果包括右心室功能障碍、清醒过程中以及睡眠过程中的二氧化碳潴留，以及连续减小的动脉氧分压。睡眠呼吸暂停患者将会因为这些因素，以及因为当驾驶和/或操作潜在危险的设备时增加事故风险而处于过高死亡率的危险中。即使患者没有遭受完全或接近完全的气道阻塞，也已知，在仅有气道部分阻塞的情况下，也能够发生诸如从睡眠扰醒的不良反应。气道的部分阻塞通常导致被称作呼吸不足的浅呼吸。呼吸不足通常被定义为峰值呼吸气体流减小50%或者更多。其他类型的睡眠呼吸紊乱包括，但不限于，上气道阻力综合症(UARS)和气道颤动，诸如咽壁颤动，通常称作打鼾。因此，在诊断患有诸如0SA、中枢性呼吸暂停或UARS的呼吸紊乱的患者的过程中，准确地检测患者的呼吸暂停和呼吸不足的发生是很重要的。已经充分了解到，通过向患者气道施加正空气压(PAP)来处置睡眠呼吸紊乱。这种正压有效地“支撑”气道，从而维持通向肺的开放通道。在一种类型的PAP治疗中，被称为持续正空气压(CPAP)，递送至患者的气体的压力在整个患者呼吸循环中是恒定的。也已知，通过提供正压治疗来提高患者的舒适度，在所述正压治疗中，递送至患者的气体的压力随着患者的呼吸循环而变化，或根据患者的努力而变化。这种压力支持技术被称为双水平压力支持，在其中，递送至患者的吸气气道压力(IPAP )高于呼气气道压力(EPAP)。常常在PAP机器和用户接口之间或者与PAP机器和用户接口一体提供增湿器，以对由PAP机器生成的否则相对干燥的压缩空气增湿。通常，能够将增湿器分类为逾越型或非逾越型。在逾越型增湿器中，在可以受到加热或者也可以不受到加热的贮存器内包含水。在使水蒸发，从而在所述贮存器内产生水蒸汽的同时，使呼吸气体通过水的表面。所述贮存器内水蒸汽的增多将提高向输送给用户的气体提供更大的湿度的能力。在非逾越型增湿器中，通过喷雾、雾化、汽化或者其组合将水输送到所述气体流内。在当前的正气道压力支持系统当中，不管采用哪种类型的增湿，对增湿的控制都使得湿气的输出相对恒定或者在用户需求的基础上开启/断开湿气的输出。
在一个实施例中，提供了一种在压力支持系统的使用过程中对所述压力支持系统的气体流的湿度进行自动控制的方法，其包括接收第一增湿水平(例如，用户输入的期望增湿水平)，以及基于所述第一增湿水平以及如下内容的至少一个来控制所述压力支持系统的增湿器的操作(i)与压力支持系统周围的环境条件相关的一个或多个环境参数， (ii)与所述压力支持系统输出至患者回路的气体流相关的一个或多个气体流参数，(iii)所述压力支持系统的用户的一个或多个呼吸需求参数，以及(iv)影响由所述压力支持系统的压力发生系统生成的流速的所述压力支持系统的一个或多个操作参数。在另一实施例中，提供了一种压力支持系统，其包括压力发生系统、被构造成对所述压力发生系统生成的加压气体流增湿的增湿器、操作性地耦合至增湿器的患者回路以及操作性地耦合至所述压力发生系统和所述增湿器的控制器。所述控制器适于采用刚刚描述的方法来控制所述增湿器输出的气体流的湿度。参考附图，考虑以下描述和权利要求，本发明的这些和其他目的、特征和特性，以及结构的相关元件的操作方法和功能、部分的组合以及制造的经济性将变得更加显见，所有附图形成本说明书的一部分，其中，在各图中类似的附图标记表示对应的部分。然而，显然可以理解，附图仅仅是出于例示和描述的目的，并非意在界定本发明的限定范围。除非上下文明确地另行指出，否则说明书和权利要求中采用的单数形式的冠词包括复数个论述目标。图I是根据本发明的一个具体的非限制实施例的压力支持系统的示意图，可以通过所述具体的非限制实施例实现具有各种实施例的本发明；图2是示出了根据本发明的一个具体的非限制性实施例的用于对输送给压力支持系统的患者回路的呼吸气体的湿度水平进行自动控制的方法的流程图。如本文所使用的，单数形式的冠词“一”、“一个”或“该”包括复数个引用对象，除非上下文明确地另行指定。本文是采用的对两个或更多部分或部件进行“耦合”的这一表述应当表示所述部分直接相连或者直接一起工作,或者间接相连或间接地一起工作，即,通过一个或多个中间部分或部件，不管怎样只要存在联系即可。文中采用的“直接耦合”是指两个元件直接相互接触。文中采用的“固定耦合”或者“固定地”是指将两个部件耦合为在保持相对于彼此的恒定取向的同时作为一体移动。文中采用的“单一” 一词是指将部件创建为单件或单个单元。也就是说，包括单独制造的，进而耦合到一起作为一个单元的零件的部件不属于“单式”部件或“单体”。文中采用的使两个或更多部分或部件相互“啮合”的表述应当是指所述部分直接地或者通过一个或多个中间部分或部件相互施加力。文中采用的“数量”一词应当是指一或者大于一的整数(例如，多个)。文中采用的方向短语，例如但不限于顶部、底部、左侧、右侧、上、下、前、后及其派生词涉及附图中所示的元件的取向，但其并不对权利要求构成限制，除非其中给出了明确陈述。
1、2、3、4的标度)以及(ii)将在文中更为详细地描述的一个或多个其他参数。更具体而言，其他参数可以单独包括如下内容中的任一项或者包括如下内容的不同组合(i)压力支持系统50周围的特定测量或估计的环境条件，诸如，但不限于，环境温度、环境湿度和/或大气压；(ii)特定测量或估计的气体流条件，诸如，但不限于，压力支持系统50输出的气体流的温度和/或湿度；(iii)特定测量或估计的用户呼吸需求参数，诸如流速、潮气量和/或呼吸速率；以及(iv)影响由压力支持系统50输出的呼吸气体的流速的压力支持系统50的特定操作参数，诸如由包括流发生器52的压力发生系统生成的呼吸气体的压力水平。随着这些参数的变化，输送给气体流的增湿量提高或降低，从而试图在实际输送给用户的气体中保持一致的增湿量。可以通过环境温度传感器74 (如图I所示的实施例中的)直接测量环境温度，或者可以基于压力支持系统50获得的其他数据估计或导出环境温度，下文将对此予以更为详细的说明。类似地，可以通过环境湿度传感器76 (如图I所示的实施例中的)直接测量环境湿度，或者备选地，可以基于压力支持系统50获得的其他数据来估计或导出环境湿度。类似地，可以通过温度传感器65 (如图I所示的实施例中的)直接测量气体流温度，或者备选地，可以在压力支持系统50获得的其他数据的基础上估计或导出气体流温度，可以通过湿度传感器67 (如图I所示的实施例中的)直接测量压力支持系统50输出的气体流的湿度，或者可以在压力支持系统50获得的其他数据的基础上估计或导出压力支持系统50输出的气体流的湿度。图2是示出了根据本发明的一个具体的非限制性实施例的用于对输送给患者回路的呼吸气体的湿度水平进行自动控制的方法的流程图。可以在图I所示的示范性压力支持系统50中(或者在其他适当的压力支持系统中)通过控制器64的适当编程实现图2所示的方法。出于举例说明的目的，文中将所述方法描述为是在压力支持系统50中实现的。另夕卜，尽管可以在治疗的开始执行图2所示的湿度水平控制方法，但是还应当理解，在整个治疗期间可以以某一期望的湿度更新率周期性地执行所述方法。所述方法开始于步骤100，在该步骤中，控制器64接收设定的增湿水平。如文中的其他部分论述的，用户可以采用例如输入/输出装置66输入所述增湿水平。接下来，在步骤105,确定压力支持系统50周围的一个或多个环境条件,例如,环境温度和环境湿度。在所述示范性实施例中，通过环境温度传感器74测量环境温度，通过环境湿度传感器76测量环境湿度。或者，可以省略环境温度传感器74和环境湿度传感器76，可以采用很多种已知的反向估计/推导方法由压力支持系统50的操作参数(例如，压力水平)和/或压力支持系统50测量/感测的数据(诸如，但不限于，温度传感器65和湿度传感器67测得的温度和湿度)来估计或导出环境温度和环境湿度。接下来，在步骤110，确定与压力支持系统50输出的并进入输送管路56的气体相关的特定气体流条件，诸如温度和湿度。在所述示范性实施例中，通过温度传感器65测量 气体流温度，并通过湿度传感器67测量气体流湿度。或者，可以省略温度传感器65和湿度传感器67，可以采用很多种已知的前馈估计/推导方法中的任何一种由压力支持系统50的操作参数以及环境温度传感器76测得的环境温度和/或环境湿度传感器78测得的环境湿度来估计或导出气体流温度和气体流湿度。在美国专利申请公开文本No. 2008/0308100中描述了一种这样的适当方法，在此通过引用将其公开内容并入本文。之后，作为步骤115，测量或导出/估计特定用户呼吸需求参数，例如，流速、潮气量和/或呼吸速率。例如，可以通过文中的其他部分描述的方式由控制器64在流量传感器62的输出(Qiw)的基础上确定患者54的流速(Qs；&)。可以通过随着时间的推移对流速积分而通过控制器64确定患者54的潮气量。也可以设想其他确定流速和/或潮气量的方法，所述方法也处于本发明的范围内。接下来，在例示的实施例的步骤120中，基于如下内容确定增湿器68的增湿水平
(i)用户指定的设定/期望增湿水平；(ii)所确定的压力支持系统50周围的环境条件；
(iii)所确定的气体流条件；(iv)所确定的呼吸需求参数；以及(V)影响由压力支持系统50输出的呼吸气体的流速的压力支持系统50的特定操作参数。在所述示范性实施例中，所确定/计算的增湿器68的增湿水平是增湿器68的输出处的气体的湿度水平，该湿度水平是使最终输送至患者54的气道的气体的湿度水平基本上等于所述设定增湿水平(步骤100)的湿度水平。换言之，控制器64将对增湿器68加以控制，从而增加或减少呼吸气体的湿气，从而在考虑上文列举的每一参数/变量(ii)_ (V)的情况下将设定的湿度水平实际输送给患者。在已知空气和水的特性并采用上述(i)_ (V)的数据的情况下，可以通过很多种不同的本领域技术人员能力所及的方式确定/计算增湿水平(不需要过多的实验)。因而，这里将不再对这样的方法进行详细讨论。在一种示范性方法中，可以通过下述方式确定/计算该增湿水平。首先，可以采用已知方法在期望增湿水平、患者回路特性、环境条件和输送给患者的流速(患者需求)的基础上确定增湿器68必须输出的用于使最终输送给患者54的气道的气体的湿度水平为期望增湿水平的湿度水平。之后，可以基于该湿度水平对所述系统进行如下控制，从而在增湿器68处实现该输出水平。从已知的环境温度和图I中的气体流C的绝对和/或相对湿度开始，已知温度会随着气体受到气体流发生器52的压缩而升高可确定的量。另外，向增湿器68有选择地提供已知量的能量。因而，在已知将提供给增湿器68的气体的温度以及绝对和/或相对湿度连同增湿器68的效率的情况下，可以确定要想获得增湿器68的预定义湿度输出水平必须提供给增湿器68的能量的量，并且可以将该能量水平施加至增湿器68。跟随步骤120之后，所述方法进行至步骤125，其中，控制器64基于所确定的增湿水平来控制增湿器68。在增湿器68是逾越型增湿器的示范性实施例中，控制器64将增湿器68的温度设置到将达到所确定的增湿水平的水平。如果采用另一种类型的增湿器，诸如喷雾/雾化增湿器，那么控制器64将控制通过喷雾/雾化增加的湿气的量，从而获得所确定的增湿水平。之后，在步骤130，判断是否完成了治疗。如果答案是肯定的，那么所述方法结束。如果答案是否定的，那么所述方法返回至步骤100，并重复。有关如何确定增湿水平(步骤120)也可能存在各种变型。例如，可以采用参数/变量(ii)_ (V)中的一个或多个的各种组合。在一个具体的备选实施例中，仅基于设定/期望增湿水平和所确定的某些用户呼吸需求参数，诸如流速、潮气量和/或呼吸速率，来确定增湿水平。随着用户需求的变化，在实时的基础上改变和控制输送给气体流的湿气的量。在 另一个具体的备选实施例中，在设定/期望增湿水平、特定确定的用户呼吸需求参数，诸如流速、潮气量和/或呼吸速率以及影响由压力支持系统50输出的呼吸气体的流速的压力支持系统50的特定操作参数，诸如压力水平的基础上，确定增湿水平。在这一实施例中，随着用户需求和/或系统操作参数的变化，在实施的基础上改变和控制输送给气体流的湿气的量。在本发明的范围内，其他变化也是可能的，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。在一个具体实施例中，按呼吸逐次执行对输送给气体流的湿气量的实时控制和改变。或者，可以随着时间的推移对与多次呼吸相关的数据求平均，对输送给气体流的湿度的量的实时控制和改变可以以之为基础。此外，可以采用本发明取得增湿作用的加载趋势连同预测。更具体而言，患者的流速、潮气量和/或呼吸速率可能在睡眠的各个阶段和/或在所实施的治疗过程中或者基于所实施的治疗的类型而发射改变(例如，在特定类型的治疗当中，自动上下调整压力)。通过监测/ 了解当前睡眠阶段、正在实施的治疗和/或患者的呼吸行为，并且考虑过去的增湿数据，能够预测/预见患者的期望增湿水平，并且能够对压力支持系统50加以控制，从而达到该水平。因此，本发明提供了一种实现自动、可变增湿的系统和方法，其将向气体流，进而向用户提供一致的增湿量。本发明的系统和方法的一个优点在于，其根据期望的增湿水平以及用户需求、环境条件、气体流条件、压力支持系统的当前操作参数中的一项或多项来优化气体流中的增湿量。通过优化气体流中的增湿量，能够节约用于增湿的水。此外，能够减少和/或去除气体流中的可能在患者回路内凝结的不必要的水汽量。尽管已经基于当前认为最现实且优选的实施例出于例示目的详细描述了本发明，然而应当理解，这样的细节仅仅是为了该目的，本发明不限于公开的实施例，而是相反，意在涵盖在权利要求的精神和范围之内的修改和等价布置。例如，应当理解，本发明想到了在可能的程度上使任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征组合。


本发明提供了一种在压力支持系统(50)的使用过程中对所述系统的气体流的湿度进行自动控制的方法。所述方法包括接收第一增湿水平以及基于所述第一增湿水平以及如下内容的至少一个来控制所述压力支持系统的增湿器(68)的操作(i)与压力支持系统周围的环境条件相关的一个或多个环境参数，(ii)与所述压力支持系统输出至患者回路(56、58)的气体流相关的一个或多个气体流参数，(iii)所述压力支持系统的用户的一个或多个呼吸需求参数，以及(iv)影响由所述压力支持系统的压力发生系统(52、60)生成的流速所述压力支持系统的一个或多个操作参数。