呼吸或手术增湿器以及使用方法与流程

1.本披露内容涉及呼吸和/或手术增湿器、以及用于经由结合管加热元件的气体供应管向患者或使用者供应气体的呼吸或吸气辅助系统。


背景技术：

2.呼吸和/或手术增湿器用于比如医院、医疗机构、住院护理、姑息护理以及家庭环境等各种环境中。对于一系列呼吸应用而言，对供应给患者或使用者的气体进行增湿是有益的。这些应用包括气体用于供患者或使用者呼吸的情况以及在手术期间向患者或使用者供应气体的情况。
3.在无创通气治疗(例如用面罩或鼻罩)的情况下，吸入干燥呼吸气体会使患者或使用者的气道的组织(例如，鼻粘膜)变干。在吸气之前对呼吸气体进行增湿可以减轻患者或使用者的气道组织的干燥。此外，这种增湿可以增加患者或使用者的舒适度，并改善患者或使用者对无创通气(niv)的耐受性。
4.在高流量疗法的情况下，经增湿的气体以高流量通过未密封的接口递送给患者或使用者。患者或使用者比如在麻醉时可能会自发呼吸或可能呼吸暂停。与无创通气一样，在高流量疗法期间对吸入的气体进行增湿可以减轻气道组织的干燥，增加舒适度，并改善对治疗的耐受性。
5.在气道正压(pap)疗法的情况下，可以使用pap设备(其包括鼓风机和增湿器)来向患者或使用者提供压力疗法。该疗法可以是例如连续气道正压疗法(cpap)的形式。与无创通气和高流量疗法一样，在pap疗法期间对吸入的气体进行增湿可以减轻干燥，增加舒适度，并改善耐受性。
6.在手术气体或无创通气(当递送给患者的气体绕过上气道时)的情况下，已经发现气体的增湿改善患者的舒适度并且提供生理益处(比如改善的粘液输送)。此外，增湿对于改善术后结果以及确保患者或使用者安全可能是必要的。例如，增湿可以有助于防止气道阻塞(由气道分泌物的凝缩引起)和/或气道上皮的破坏。
7.在以上提及的任一疗法中，经增湿的气体可以经由气体供应管递送给患者。该管可以通过内置管加热元件得到加热。对气体供应管进行加热防止温暖潮湿的呼吸气体在它们从增湿器行进到患者期间冷凝。防止这种冷凝有助于确保呼吸气体以所需的温度和湿度供应给患者或使用者。


技术实现要素：

8.如果增湿器在使用期间失灵，则(经由气体供应管)供应给患者的气体可能没有被正确地增湿。不正确的增湿可能导致对患者(或其他使用者)的风险。这些风险可能包括例如管加热元件中的瞬态电流、气道长时间暴露于干燥气体、不适、阻塞气流的冷凝、递送给患者的高焓、气体供应管的高表面温度或对呼吸增湿器系统的损坏。
9.为了使增湿器正确操作，增湿器内的所有子系统都必须正确地操作。如果在这些
子系统中的任何一个中发生故障(能够引起失灵)，则增湿器必须具有识别故障并警告施予疗法的人(例如，医疗保健专业人员或在基于家庭的施用的情况下患者自己)的装置。本披露内容重点在于检测与以下两个增湿器子系统相关联的故障：气体供应管加热元件和电力供应路径，该电力供应路径将电力从加热器基座单元传递到气体供应管加热元件。
10.一些现有的增湿器具有可以检测(在气体供应管加热元件和电力供应路径中的)故障状况的系统。然而，这些系统具有局限性。例如，这些故障检测系统可能是复杂的，可能仅执行有限范围的测试，在治疗期间可能不允许检测某些故障，并且可能仅能够在连接了具有加热元件的气体供应管时检测故障。
11.本披露内容提供了增湿器故障检测系统的示例，这些增湿器故障检测系统克服了现有增湿器故障检测系统中的一些限制，特别是用于检测与气体供应管加热元件及其电力供应路径相关联的故障的那些限制。本披露内容中的故障检测系统和方法基于在可切换负载被切换到电力供应路径中时监测电力属性。无论是否附接有气体供应管(其具有起作用的加热元件)，都可以执行该切换和监测。这种切换和监测也可以在治疗期间执行，而不会对治疗产生任何中断。本文披露的故障检测系统还可以具有任何以下优点和/或其他优点。例如，本文披露的监测系统和方法允许使用相对简单的附加部件来执行宽范围的测试。这种测试可以包括检测许多可能的故障状况中的任何一种。这些故障状况可以包括电力流控制器(power flow controller)故障(比如开路或短路故障)、电流传感器故障、管加热元件故障或一般性故障。这种测试也可以用于检测管加热元件的存在。此外，实施方式是简单、可靠、鲁棒且便宜的。
12.本文描述的检测和/或警报方法可以结合到各种各样的呼吸和/或手术增湿器系统中，比如cpap装置、高流量疗法装置、手术增湿器、呼吸增湿器、婴儿cpap装置、婴儿高流量装置、niv疗法装置等。
13.在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括：电力供应线路，这些电力供应线路被配置成经由供应路径向相应的输出端子供电；可切换负载，该可切换负载电连接在输出端子上；控制电路，该控制电路被配置成控制该可切换负载的切换；以及传感器，该传感器监测经由该供应路径供应的电力的至少一个属性并向该控制电路提供属性信息。该控制电路可以被配置成控制可切换负载在不同状态下操作，并且基于针对这些不同状态的属性信息来确定呼吸或手术增湿器的操作。
14.在一些配置中，控制电路可以被配置成在向电连接在输出端子上的管加热元件供电的同时控制可切换负载以对呼吸或手术增湿器进行测试。
15.在一些配置中，呼吸或手术增湿器可以包括电力流控制器，该电力流控制器由控制电路控制以改变经由供应路径供应的电力的水平。
16.在一些配置中，电力流控制器可以是供应路径中的可控开关。
17.在一些配置中，控制电路可以控制可切换负载和电力流控制器的状态组合，以基于针对不同状态组合的属性信息来监测呼吸或手术增湿器的操作。
18.在一些配置中，可切换负载可以包括可控开关和阻抗。
19.在一些配置中，可控开关可以是半导体开关。
20.在一些配置中，阻抗可以是电阻器。
21.在一些配置中，阻抗可以包括无功阻抗。
22.在一些配置中，可以在这些电力供应线路之间设置电压传感器。
23.在一些配置中，属性信息可以包括这些电力供应线路间的电压。
24.在一些配置中，传感器可以是电流传感器。
25.在一些配置中，传感器可以是感应传感器、霍尔效应传感器或基于分流电阻的传感器。
26.在一些配置中，属性信息包括在供应路径中流动的电流。
27.在一些配置中，控制电路可以被配置成在可切换负载被关断的同时接通电力流控制器，并且从电流传感器接收表示第一电流水平的电流信息。
28.在一些配置中，控制电路可以被配置成如果第一电流水平在允许范围之外，则检测到错误。
29.在一些配置中，控制电路可以被配置成在可切换负载接通的同时接通电力流控制器，并且从电流传感器接收表示第二电流水平的电流信息。
30.在一些配置中，控制电路可以被配置成如果第一电流水平与第二电流水平之间的差在允许范围之外，则检测到错误。
31.在一些配置中，控制电路可以被配置成如果第一电流水平与预期的第一电流水平之间的差或第二电流水平与预期的第二电流水平之间的差在允许范围之外，则检测到错误。
32.在一些配置中，预期的第一电流水平、预期的第二电流水平或针对第一电流水平与第二电流水平之间的差的允许范围可以是基于输出端子间的电压水平以及可切换负载阻抗和管加热元件阻抗来确定的。
33.在一些配置中，允许的电流范围可以是允许的电流水平加上或减去误差裕度。
34.在一些配置中，控制电路可以被配置成如果第一电流或第二电流均不高于最小阈值水平，则检测到故障。
35.在一些配置中，控制电路可以被配置成当电力流控制器关断且可切换负载接通时从电流传感器接收电流信息，并且如果电流高于低电流阈值水平则检测到故障。
36.在一些配置中，可以在供应路径中设置瞬态电流检测器。
37.在一些配置中，瞬态电流检测器可以包括一对晶体管，该一对晶体管被配置成检测供应路径中的电感器两端的正瞬态电压或负瞬态电压。
38.在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括：电力流控制器，该电力流控制器被配置成控制经由供应路径供应到相应的输出端子的电力；可切换负载，该可切换负载电连接在输出端子上；电流传感器，该电流传感器监测经由供应路径供应的电流以产生电流信息；控制电路，该控制电路被配置成：从电流传感器接收电流信息；控制电力流控制器以经由输出端子供电；以及控制可切换负载的切换，其中控制电路被配置成：在可切换负载关断的同时接通电力流控制器，并且从电流传感器接收表示第一电流水平的电流信息；在可切换负载接通的同时接通电力流控制器，并且从电流传感器接收表示第二电流水平的电流信息；以及至少基于第一电流水平和第二电流水平来确定呼吸增湿器的操作。
39.在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括：电力供应线路，这些电力供应线路被配置成经由供应路径向相应的输出端子供电；可切换负载，该可切换负载电连接在输出端子上；电流传感器，该电流传感器监测经由供应路径供应的电流以产生电流信息；控制
电路，该控制电路被配置成从电流传感器接收电流信息并且控制可切换负载的切换，其中该控制电路被配置成：关断可切换负载并从电流传感器接收表示第一电流水平的电流信息；接通可切换负载并从电流传感器接收表示第二电流水平的电流信息；并且如果第一电流水平与第二电流水平之间的差在允许范围之外，则检测到错误。
40.在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括：电力流控制器，该电力流控制器被配置成经由供应路径向相应的输出端子供电；可切换负载，该可切换负载电连接在输出端子上；电流传感器，该电流传感器监测经由供应路径供应的电流以产生电流信息；控制电路，该控制电路被配置成从电流传感器接收电流信息；控制电力流控制器的切换以经由输出端子供电；以及控制可切换负载的切换，其中控制电路被配置成：在可切换负载关断的同时接通电力流控制器，并且从电流传感器接收表示第一电流水平的电流信息；在可切换负载接通的同时接通电力流控制器，并且从电流传感器接收表示第二电流水平的电流信息；如果第二电流水平在允许范围之外，则检测到错误；并且如果第一电流水平与第二电流水平之间的差在允许范围之外，则检测到错误。
41.在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括：电力流控制器，该电力流控制器被配置成经由供应路径向相应的输出端子供电；可切换负载，该可切换负载电连接在输出端子上；电流传感器，该电流传感器监测经由供应路径供应的电流以产生电流信息；控制电路，该控制电路被配置成从电流传感器接收电流信息；控制电力流控制器的切换以经由输出端子供电；以及控制可切换负载的切换，其中该控制电路被配置成：在可切换负载接通的同时接通电力流控制器，并且从电流传感器接收表示测试电流水平的电流信息；并且如果测试电流水平在允许范围之外，则检测到错误。
42.在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括：电力流控制器，该电力流控制器被配置成控制经由供应路径供应到相应的输出端子的电力；可切换负载，该可切换负载电连接在输出端子上；以及控制电路，该控制电路被配置成在电力流控制器向输出端子供电的同时控制可切换负载，以在使用中执行对呼吸或手术增湿器的监测。
43.在一些配置中，一种呼吸或手术增湿器可以包括：壳体，该壳体被配置成接纳增湿器腔室；加热板，该加热板被配置成当增湿器腔室被壳体接纳时向增湿器腔室传递热量；加热器元件，该加热器元件被配置成加热该加热板；以及电力控制器，该电力控制器被配置成控制供应到加热器元件的电力的水平。
44.在一些配置中，一种监测呼吸或手术增湿器的操作的方法，该呼吸或手术增湿器具有用于向气体供应管的加热器元件供电的输出端子，该方法可以包括：在向加热器元件供电的同时将虚拟负载临时连接在输出端子上，并且评估一个或多个供电属性以监测呼吸增湿器的正确操作。
45.在一些配置中，如果经由输出端子供应的电流低于阈值，则可以检测到呼吸或手术增湿器的操作中的错误。
46.在一些配置中，当虚拟负载没有连接在输出端子上时可以测量经由输出端子供应的第一电流，并且当虚拟负载电连接在输出端子上时可以测量经由输出端子供应的第二电流，并且如果第一电流与第二电流之间的差在允许范围之外，则可以检测到呼吸或手术增湿器的操作中的错误。
47.在一些配置中，呼吸或手术增湿器包括在电力供应路径中的瞬态电流检测器，该
瞬态电流检测器被配置成检测该供应路径中的电感器两端的正瞬态电压或负瞬态电压。
附图说明
48.参考某些实施例的附图描述本披露内容的这些和其他特征、方面和优点，这些附图旨在示意性地说明某些实施例并且不限制本披露内容。
49.图1a示意性地展示了示例性呼吸增湿器系统。
50.图1b示意性地展示了图1a的呼吸增湿器系统的示例性加热器基座单元。
51.图1c示意性地展示了示例性呼吸增湿器系统。
52.图1d示意性地展示了图1c的呼吸增湿器系统的示例性加热器基座单元。
53.图1e示意性地展示了图1c的加热器基座单元和示例性呼吸回路管加热元件适配器的局部视图。
54.图2展示了用于监测呼吸或手术增湿器的操作的示例性电路。
55.图3展示了用于监测呼吸或手术增湿器的操作的修改的示例性电路。
56.图4展示了用于监测呼吸或手术增湿器的操作的示例性电路(包括瞬态电流检测器)。
57.图5展示了用于图3中示出的瞬态电流检测器电路的示例性电路。
58.图6展示了图5中示出的瞬态电流检测器电路的修改形式。
具体实施方式
59.尽管下文描述某些实施例和示例，但是本领域技术人员将了解，本披露内容延伸超出具体披露的实施例和/或用途以及其明显的修改和等效物。因此，意图是在此披露的本披露内容的范围不应被下文描述的任何特定的实施例限制。例如，部件值和操作参数仅仅是示例而不限制。
60.示例性呼吸或手术增湿器
61.本披露内容提供了被配置成以多种模式向患者或使用者供应经增湿和/或经加热的气体的呼吸增湿器的示例。呼吸增湿器的模式可以至少包括有创模式(例如，针对绕过了气道的患者)和无创模式(例如，针对带有呼吸面罩的患者或使用者)。每种模式可以具有个性化的湿度输出，其可以表示为露点输出设定点。例如，使用者可以选择适于当前操作模式的设定点。无创模式可以具有可选择的露点设定点，例如，31摄氏度、29摄氏度、27摄氏度或其他的露点设定点。有创模式可以具有37摄氏度或其他的露点设定点。替代性地，露点设定点可以在上限与下限之间连续可变。本文披露的一些呼吸增湿器系统还可以包括高流量非密封模式、或本领域技术人员已知的任何其他模式。所披露的电路和方法可以类似地应用在手术增湿器中，该手术增湿器可以用于例如腹腔镜手术。
62.参见图1a和图1c，示例性呼吸增湿系统100、101可以包括具有加热板120(参见图1b和图1d)的加热器基座单元102。加热板120可以包括一个或多个加热元件。加热器基座单元102可以具有壳体以及容纳在该壳体内的控制器(例如，微处理器)，该控制器用于控制对加热板120的(多个)加热元件的能量供应。
63.增湿器加热板120可以具有温度传感器(例如，温度换能器、热敏电阻、或其他类型的温度传感器)。还可以使用多种不同的温度传感器。温度传感器可以测量加热板120的温
度。温度传感器可以与加热器基座单元102中的控制器处于电连通，使得控制器可以监测加热板120的温度。
64.增湿器腔室103可以可移除地接纳并固位在加热器基座单元102上，使得增湿器腔室基座被定位为与加热器基座单元102中的加热板120相接触。参见图1b和图1d，分别展示了图1a和图1c的加热器基座单元102的示例，增湿基座102可以具有套环124，该套环用于与增湿器腔室103上的凸缘相接合，比如图1a和图1c所示。套环124限定唇缘，该唇缘与增湿器腔室103的凸缘相接合以将增湿器腔室103在加热器基座102上固位在操作位置。增湿器腔室103可以包括热传导基座。当与加热器基座单元102相接合时，增湿器腔室103的传导基座可以与加热板120(比如加热板120的上表面)相接触。当向加热元件发送电力信号以使加热元件通电时，腔室103内的水被加热。腔室103还可以连接至水源142(图1c)，当腔室103中少水或完全没水时，该水源可以对腔室103加水。可以手动地执行加水，比如在来自系统101的可能会出现少水或缺水情况的警告时，或者自动地执行加水，比如使用连接到水供应源的浮阀。
65.继续参见图1a和图1c，待增湿气体可以包括以下中的一种或多种：空气、氧气、麻醉剂、其他辅助气体、或任何气体混合物。气体可以穿过气体入口104被供应到增湿器腔室103，该气体入口可以连接到气体源，比如通风机(在cpap疗法的情况下为cpap鼓风机)或远程源。对于高流量疗法，鼓风机或另外的具有流量和/或压力调节器的壁式源替代性地可以供应气体。增湿器腔室103还包括可以连接到呼吸回路106的气体出口105。呼吸回路106可以将经增湿和经加热的气体传送给患者或使用者。如图1a所示，呼吸回路106的患者端107可以连接至患者接口，比如鼻插管113或鼻罩114。呼吸回路106还可以连接到其他类型的患者或使用者接口，比如全脸面罩、全面罩、鼻枕罩、气管内管或其他类似物。图1c的呼吸回路106可以类似地连接到任何适合的患者接口。呼吸回路106可以包括具有或不具有管加热元件的气体供应管。呼吸增湿系统100、101可以被配置为与经加热和未加热的气体供应管或呼吸回路一起使用。
66.管加热元件110(比如嵌入在气体供应管壁中、容纳在气体供应管内、或包裹在气体供应管的外侧周围的一根或多根加热丝)可以被设置在呼吸回路106中。管加热元件110可以有助于防止经增湿气体在呼吸回路106内冷凝。管加热元件110还可以可选地与加热器基座单元102中的控制器电连通。如图1c和图1e所示，呼吸回路管加热元件适配器电缆128在电缆128的两端处可以具有两个连接器，用于将管加热元件110联接到加热器基座单元102(比如，加热器基座单元102的控制器)。替代性地，管加热元件适配器电缆可以例如通过焊接永久地电连接到加热器基座单元102的管加热元件供应电路。管加热元件适配器电缆128可以利于管加热元件110与加热器基座单元102之间的容易的连接。管加热元件110由控制器控制，包括控制通向管加热元件110的电力。呼吸回路106中的管加热元件110减少了冷凝，并且确保气体的温度和/湿度被维持在预定范围内。管加热元件适配器电缆128还可以包括环境温度传感器126，该环境温度传感器可以允许系统101调整管加热元件110的功率和/或加热板功率，以补偿环境温度或环境温度变化。环境温度传感器可以替代性地位于暴露于环境空气的任何地方。管加热元件指示器130可以嵌入在联接到加热器基座单元102的连接器中。当适当起作用的管加热元件110连接到加热器基座单元102时，管加热元件指示器130可以照亮，并且系统101除了经由加热板120加热穿过增湿器腔室103的气体之外还可
以经由管加热元件110加热呼吸回路106内的气体，以将冷凝最小化。如果管加热元件110发生故障或未连接，则管加热元件指示器130不照亮(或在闪烁)，并且系统101可以仅通过经由加热板120加热腔室103中的水来加热气体。替代性地，当适配器电缆128存在故障或从管加热元件110断开连接时，管加热元件指示器130可以照亮。照亮的指示器130可以用作视觉消息或视觉警告。如果管加热元件110正确起作用，则指示器130可以不照亮。
67.呼吸增湿器系统100、101的控制器可以至少控制加热板120、优选地或可选地还控制管加热元件110，而无需额外的传感器(例如，在增湿器腔室中、在腔室出口处、在呼吸回路中和/或在系统中的其他地方)。这可以通过估计用于递送所要求的湿度需要的加热板操作点来实现。针对给定的呼吸增湿器系统，控制器可以确定对加热板120施加的适当电力水平。对加热器120施加电力可以产生湿度并且将气体加热。加热板功率和温度可以被控制来产生预定量的湿度。另外地，这些参数还可以可选地被控制器用于对管加热元件110提供更适当的通电水平。如图1c和图1e所示，系统101还可以包括环境温度传感器126。该环境温度传感器可以位于暴露于环境空气的任何地方。例如，系统101可以包括位于管加热元件适配器电缆128上的环境温度传感器126。
68.如图1e所示，加热器基座单元102的前面板可以包括多个使用者控制件和指示器，比如电源按钮132、湿度设置按钮134、以及在湿度设置按钮134旁边的多个(例如三个、四个、五个、或更多个)湿度设置指示器136(其可以包括led灯)。使用者控制件和指示器的位置、形状和大小没有限制。可以存在四个可用的湿度设置水平，它们由四个湿度设置指示器136指示。这四个湿度设置可以对应于提供给患者的不同疗法类型。例如，当增湿器以有创疗法模式操作时，可以选择最高的湿度量。最低的湿度量可以在低流量氧气疗法模式下应用。湿度量可以基于治疗要求或疗法类型来选择，或者它可以是预定义的。替代性地，增湿器100、101可以包括控制器，该控制器被配置成基于疗法模式、患者、或对患者施加的疗法类型来自动选择待输送的湿度量。可选地，增湿器100、101可以包括显示器或触摸屏，该触摸屏可以向使用者传达信息。触摸屏还可以被配置成接收使用者的输入。
69.可以通过按压湿度设置按钮134(其也可以是瞬时按钮)来调整湿度水平。前面板还可以包括多个警报指示器138(其可以包括led灯)，以用于指示以下状况的非限制性示例：“缺水”状况(包括少水和缺水)、管加热元件适配器未连接、声音警报被静音、以及用于指示在系统101内发生的故障的“参阅手册”指示。
70.系统101可以适合于提供不同目的的呼吸疗法，比如重症监护(例如，在医院中)和家庭护理。系统101适合于为成年人和儿童患者提供有创疗法、无创疗法和高流量疗法。
71.参考图2，用于呼吸或手术增湿器的示例性管加热元件供应电路可以包括电源201，该电源可以经由电力供应路径(该电力供应路径包括电力流控制器206和电力供应线路202和203)向输出端子204和205供电。电源201可以是ac或dc电源，但是在该示例中是ac电源(包括将供应电压从市电电压降低到大约22伏的变压器)。当呼吸或手术增湿器提供治疗以加热气体供应管内的气体时，管加热元件207可以连接到输出端子204和205。管加热元件207可以是嵌入在气体供应管壁中、容纳在气体供应管内、包裹在气体供应管的外侧周围或其他方式的一根或多根加热丝的形式。
72.在该示例中，电力流控制器206可以是经由控制线路213由控制电路208控制的可控开关，比如半导体开关。电力流控制器206能够替代性地供应多个不同的电力水平或连续
地改变经由供应路径供应的电力的水平。控制电路208可以包括微处理器。当连接管加热元件时，控制电路208可以控制流控制器206的切换，以确保向气体供应管内的气体提供所需的加热量。管加热元件供应电路可以包括电流传感器209，该电流传感器用于监测在供应路径中流动的电流，并经由数据线路214向控制电路208提供电流水平形式的属性信息。电流传感器209可以是感应传感器、霍尔效应传感器或基于分流电阻器的传感器。
73.管加热元件供应电路还可以包括电连接在输出端子204和205上的可切换负载210。可切换负载210可以包括与“虚拟”负载212串联的可控开关211。该可控开关可以是经由控制线路215由控制电路208控制的半导体开关。负载212可以是电阻，但也可以是其他形式的阻抗或复合阻抗。
74.控制电路208可以被配置成控制可切换负载210，以当没有管加热元件207连接在输出端子204和205上时，或者在治疗期间在管加热元件207连接在输出端子204和205上的情况下向输出端子供电的同时，测试呼吸或手术增湿器的操作。
75.控制电路208还可以被配置成控制电力流控制器206和可切换负载210以不同的状态组合操作，并监测呼吸或手术增湿器的操作。该监测可以基于从电流传感器209接收的针对可切换负载210和电力流控制器206的不同开关状态的属性信息。
76.在一个示例中，图2的管加热元件供应电路200可以用于故障检查方法(其中，管加热元件207连接在端子204和205上)，其中可以执行以下步骤：
77.i.控制电路208控制电力流控制器206接通(如果该电力流控制器在故障检查开始时是断开的话)，同时可切换负载210的开关211是关断的。
78.ii.控制电路208从电流传感器209接收呈电流水平测量值形式的属性信息。在这种情况下，在电力流控制器206和开关211按预期工作的情况下，测量流过管加热元件207的第一电流水平(ih)。
79.iii.控制电路208控制可控负载210的开关211接通。
80.iv.控制电路208从电流传感器209接收呈第二电流水平测量值形式的属性信息。在这种情况下，在电力流控制器206和开关211按预期工作的情况下，测量到的第二电流水平是流过管加热元件207的ih和流过虚拟负载212(在这种情况下是电阻器)的电流id的总和。
81.v.控制电路208(在这种情况下包括微处理器)确定这些电流之间的差(被称为“δi”)是在步骤iv.中测量到的第二电流水平减去在步骤ii中测量到的第一电流水平。
82.vi.控制电路208可以通过检查电流差(δi)是否在允许的电流范围内来确定是否存在故障(可能是电流传感器209中的故障，或者替代性地，是虚拟负载212、虚拟负载开关211或电力流控制器206中的故障)。
83.vii.控制电路208可以通过检查在步骤ii.中测量到的第一电流水平(ih)是否在允许范围内来确定是否存在管加热元件或者是否存在故障(可能是电力流控制器206或管加热元件207中的故障)。
84.viii.当电力流控制器206关断且虚拟负载开关211接通时，如果由电流传感器209测量到的电流高于低电流阈值水平(为零或接近零)，则控制电路208也可以确定电力流控制器206中存在故障。在虚拟开关211接通的情况下，无论管加热元件是否在电路中，都可以检测到这种故障。替代性地，在例如加热丝被永久连接的情况下，当电力流控制器206关断
且虚拟负载开关211关断时，可以仅测量电流ih。如果电流高于低电流阈值水平，例如为0.1a，则可以确定电力流控制器206中存在故障。
85.应当理解，并非所有上述步骤都需要执行，并且在一些实施方式中，可以仅实施一个步骤或选择的步骤。还应当理解，可以以不同的顺序执行所选择的步骤。
86.通过使用步骤vi.中的电流之间的差，无论是否存在管加热元件，管加热元件(如果存在)是否正确运行，以及连接的管加热元件是否用于提供治疗，都可以执行上述故障检查方法，如下面将解释的。因为电流差可以表示为：
87.δi＝(id+ih)-ih88.因此：
89.δi＝id90.因此，不管加热丝存在还是不存在，电流δi都将等于id。这是因为流过加热丝的电流在所有情况下都被抵消。
91.已知在步骤vi.中的测试隔离了流过可控负载210的电流分量id，由电流传感器209感测到的预期电流将是供应电压除以负载212的电阻。在步骤vi.中的允许的电流范围可以是预期电流加上或减去允许的误差裕度。例如，假设不存在故障，在22v供应电压和470ω电阻的情况下，允许范围可以是22/470+/-20％(或一些其他可接受的误差范围)。因此，在步骤vi.中的测试可以测试控制电路是否在允许范围之外操作(可能由于电流传感器或供应路径中的部件中的故障)。
92.在步骤vii.中，可以监测流过管加热元件207的电流ih以确定管加热元件207是否存在，如果存在，则确定管加热元件是否在可接受的范围内操作(假设在步骤vi.中没有识别出其他故障)。允许的电流范围可以是预期电流加上或减去允许的误差裕度(例如+/-20％)。在这种情况下，预期电流可以是ih＝v/r
加热元件_207
，其中v是输出端子间的供应电压。替代性地，预期电流可以基于在步骤iv.中测量到的电流。在这种情况下，预期电流将是id+ih＝v/r
电阻器_212
+v/r
加热元件_207
，并且这可以针对在步骤iv中测量到的电流进行测试的。例如，在22v供应电压、470ω电阻212和24ω加热丝的情况下，允许范围可以是(22/470+22/24)+/-20％(或一些其他可接受的误差范围)。测试可以替代性地简单地是预期电流是否低于下阈值(即，id+ih《(v/r
电阻器_212
+v/r
加热元件_207
)*x％，其中x提供误差裕度)，或者使用上述值，其中预期电流小于0.8*(22/470+22/24)。
93.在步骤vi.中没有检测到故障并且电流ih为零或可忽略不计的情况下，控制电路208可以确定管加热元件不存在或没有正确地操作。在一些配置中，可能仅在需要高水平增湿的情况下才需要管加热元件。在这样的配置中，如果在管加热元件不存在或没有正确地工作的情况下使用者尝试使用高增湿水平，则控制电路208可以经由指示器136提供视觉警报和/或提供听觉警报和/或将警报情况传送到远程装置和/或禁止某些功能(取决于检测到的故障的性质)。对于较低水平的增湿，可以在不需要驱动管加热元件的情况下提供治疗。
94.控制电路208可以在增湿器启动时运行故障检查，然后在操作期间间歇地(例如，每10分钟或每2小时)运行故障检查。由于可控负载210独立于管加热元件电流路径，因此每次故障检查发生对增湿器的操作的影响可忽略。
95.参考图3，用于呼吸或手术增湿器的示例性管加热元件供应电路还可以包括电压
传感器216，该电压传感器用于感测电压源两端的电压并经由数据线路217提供电压信息。其余的电路部件如图2所示，并因此使用相同的附图标记。操作可以与图2相同，除了代替假设恒定的电压供应源，控制电路208可以使用实际的供应电压。在供应电压存在显著变化的情况下，该电路可以是合适的。该电路还允许识别由于供应电压不在所需范围内而导致的故障。
96.在一个示例中，图3的管加热元件供应电路可以执行故障检查方法(其中管加热元件207连接在端子204和205上)，其中执行以下步骤：
97.i.控制电路208控制电力流控制器206以使其接通(如果该电力流控制器在故障检查开始时断开的话)，同时可切换负载210的开关211是关断的。
98.ii.控制电路208从电流传感器209接收呈第一电流水平测量值形式的属性信息。在这种情况下，测量流过管加热元件207的电流ih。控制电路208还从电压传感器216接收呈电压水平测量值形式的属性信息。然后可以使用表示管加热元件207的电阻rh的欧姆定律来计算电阻。
99.iii.控制电路208控制可控负载210的开关211接通。
100.iv.控制电路208从电流传感器209接收呈第二电流水平测量值形式的属性信息。在这种情况下，测量流过管加热元件207的电流ih和流过电阻器212的电流id的总和(id+ih)。控制电路208还从电压传感器216接收呈电压水平(v
iv
)测量值形式的属性信息。
101.v.控制电路208(在这种情况下包括微处理器)根据以下公式确定预期的第二电流水平i
exp
：
[0102][0103]
其中，r是已知电阻212。
[0104]
vi.控制电路208确定电流水平之间的差(εi)是预期的第二电流水平i
exp
减去在步骤ii中测量到的第一电流水平(ih)。
[0105]
vii.控制电路208通过检查电流差(εi)是否在允许的电流范围内来确定电流传感器209(或供应路径中的其他部件)中是否存在故障。
[0106]
viii.控制电路208还可以通过检查在步骤iv.中测量到的第二电流水平(id+ih)是否在允许范围内来确定电力流控制器206中是否存在故障。控制电路208可以通过检查在步骤ii.中测量到的第一电流水平(ih)是否在与预期的第一电流水平v
iv
/rh的允许方差内来确定是否存在管加热元件或是否存在故障(可能是电力流控制器206或管加热元件207中的故障)。
[0107]
ix.控制电路208还可以通过当电力流控制器206关断且虚拟负载开关211接通时检查第二电流水平(id+ih)是否高于低电流阈值水平(为零或接近零)来确定电力流控制器206中是否存在故障。替代性地，在例如加热丝被永久连接的情况下，当电力流控制器206关断且虚拟负载开关211关断时，可以仅测量第一电流水平(ih)。如果电流高于低电流阈值水平，例如为0.1a，则可以确定电力流控制器206中存在故障。
[0108]
如果确定存在故障状况，则控制电路208可以关闭电力流控制器206和/或经由指示器136提供视觉警报和/或提供听觉警报和/或将警报状况传送到远程装置和/或禁止某些功能(取决于检测到的故障的性质)。
[0109]
参考图4，用于呼吸或手术增湿器的示例性管加热元件供应电路还可以包括瞬态电流检测器，该瞬态电流检测器能够检测在允许范围之外的瞬态电流。在加热丝断裂的情况下，可能潜在地出现供应电流中的呈短暂的、非周期性尖峰形式的瞬态电流，并且可能潜在地导致气体供应管具有高表面温度、熔化或由于火花而点燃。这些情况也可能由emi和/或市电浪涌引起。为了防止这些情况，瞬态电流检测器可以使得在检测到在允许范围之外的瞬态电流的情况下停止向管加热元件供电。
[0110]
在图4所示的电路中，与图2和图3所示的元件相同的元件用相同的附图标记表示。如图4所示，电力供应路径中可以包括电感器218，其中感测线路221和222连接到瞬态电流检测电路219。当瞬态电流检测电路219检测到在允许范围之外的瞬态电流时，该瞬态电流检测电路可以经由信号线路220向控制电路208发送瞬态电流检测信号或反馈信号。作为响应，控制电路208可以关闭电力流控制器206以终止向管加热元件供电。另外地和/或替代性地，瞬态电流检测电路219可以直接经由信号线路231关闭电力流控制器206，以终止向管加热元件供电。另外地和/或替代性地，当瞬态电流检测电路219检测到在允许范围之外的瞬态电流时，控制电路208可以关闭其他部件，比如加热板，或者产生警报。尽管图4展示了进一步包括上述可切换负载210的电路，但是应当理解，所披露的瞬态电流检测器可以替代性地独立于所披露的故障检测方法和电路而使用。
[0111]
图5示出了可以用于检测瞬态电流的简单的瞬态电流检测电路219。包括晶体管225和偏置电阻器223和224的第一晶体管检测电路连接到感测线路221和222，并且当感测线路电压的差(v
221-v
222
)高于允许水平时接通。包括晶体管228和偏置电阻器226和227的第二晶体管检测电路也连接到感测线路221和222，并且当感测线路电压的差(v
222-v
221
)高于允许水平时接通。当晶体管225和228这二者都被关断(高电阻)时，偏置电阻器229保持瞬态电流检测输出信号线路230为高。输出信号线路230通过线路220连接到电力流控制器206。当晶体管225或228接通时，瞬态电流检测输出信号线路230被下拉，并且作为响应，控制电路208可以关闭电力流控制器206。图6示出了修改的瞬态电流检测电路219，除了在输出信号线路230之前提供信号调理电路240之外，该修改的瞬态电流检测电路与图5相同。可以期望输出信号线路230在下拉状态下保持或持续一段时间，而不是仅在检测到瞬态电流的时间段期间处于下拉状态。信号调理电路240可以是具有预定义延迟的单稳态多谐振荡器或一些其他合适的电路。
[0112]
通过将具有相反极性的感测线路221和222连接到晶体管检测电路，可以提供窗口检测器以使用仅采用两个晶体管而不使用桥式整流器或负电源的简单电路来检测正瞬态电流和负瞬态电流。
[0113]
本文描述的方法和过程可以在由一个或多个通用和/或专用计算机执行的软件代码模块中具体化并且经由这些软件代码模块部分地或完全地自动化。单词“模块”是指体现在硬件和/或固件中的逻辑，或指软件指令的集合，可能地具有以例如c或c++的编程语言书写的入口点和出口点。软件模块可以被编译并链接到可执行程序、被安装在动态链接库中、或者可以用例如basic、perl、或python的解释性编程语言书写。将认识到，软件模块可以从其他模块或从它们自身被调用，和/或可以响应于检测到的事件或中断而调用。软件指令可以嵌入在非易失性存储器中，比如可擦除可编程只读存储器(eprom)。将进一步了解，硬件模块可以包括连接的逻辑单元(比如门、触发器和/或专用集成电路)和/或可以包括可编程
单元(比如可编程门阵列和/或处理器)。本文所描述的模块可以被实施为软件模块，但是也可以表示在硬件和/或固件中。另外，尽管在一些实施例中，模块可以是单独编译的，但在其他实施例中，模块可以表示单独编译的程序的指令子集，并且可能不具有可用于其他逻辑编程单元的接口。
[0114]
在某些实施例中，代码模块可以被实施和/或被存储在任何类型的计算机可读介质或其他计算机存储装置中。在一些系统中，输入到系统中的数据(和/或元数据)、由系统生成的数据、和/或由系统使用的数据可以存储在任何类型的计算机数据库中，比如关系数据库和/或平面文件系统。本文所描述的任何系统、方法和过程可以包括被配置为准许与使用者、操作员、其他系统、部件、程序等交互的接口。
[0115]
应强调的是，可以对本文所描述的实施例进行许多变化和修改，其元素将被理解为在其他可接受的示例当中。所有这种修改和变化本文均旨在包括在本披露的范围内并且受所附权利要求保护。此外，前述披露内容的事项没有旨在暗示任何部件、特性或过程步骤是必要的或基本的。