呼吸系统 【技术领域】
本发明涉及一种用于增强呼吸监护患者的舒适度和顺应性的呼吸系统。本发明的呼吸装置可以用于人以及用于兽医用途。
背景技术
在呼吸监护治疗期间呼吸气体被输送到患者。然而，从呼吸监护治疗一开始，就常常出现潜在的副作用，这不是由于首先需要外部呼吸辅助的最初根本原因。
作为例子但不限于用于诊断患有阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的病例。在OSA患者中，舌头和悬雍垂部分或完全阻止空气沿咽喉向下移动到肺。在连续气道正压通气(CPAP)治疗期间空气流被输送到患者，允许空气沿患者的咽喉向下传送到肺。由于高空气流速度，气道不能输送足够的热和湿气。结果造成气道损失湿气并且最终将表现出症状，例如上气道的干燥和感染，例如鼻干、喉干、头痛、胸痛、鼻入口周围脆弱组织损伤、鼻出血、唇干和唇裂、鼻、咽喉和鼻窦的感染...。为了避免这些副作用，空气流在输送到患者之前通常被加热和加湿。
当经加热和加湿的空气沿着管道移动时，一些热损失到管道外部的空气，导致可吸入气体的冷凝。为了避免管道的软管内的冷凝，软管通常包括沿着软管的长度设置用于加热可吸入气体、补偿热损失的加热元件。常规电加热软管利用电阻丝形式的加热元件。为了为加热元件提供正确加热，软管通常包括一个或多个传感器以测量可吸入气体的温度，该信息被提供回到与加热元件相联的控制器。这例如在WO-A-2006019323中进行了描述。附加独立传感器的使用并不总是希望的。为了克服附加传感器的使用，US-A-2003059213描述了使用具有正温度特性的电阻加热器形式的加热元件。一旦达到阈值温度，正温度系数(PTC)材料的电阻显著增加。PTC材料的问题在于当过热时它们熔化。因此可能发生的电阻的过热导致永久损坏并且整个管道必须被更换。
参考文献指出对于CPAP疗法空气的最佳温度和湿度为30℃，含有95％的相对湿度或者大约30mg水每升空气的绝对湿度。参考文献还指出对于换气空气的最佳温度和湿度为37℃，含有100％的相对湿度或者大约44mg水每升空气(绝对湿度)。
所述理想的绝对湿度和温度是重要的参数，其将确定换气患者的舒适度、减小疗法的有害副作用并且因此有助于患者的顺应性。然而，试验证明当在正常环境条件(即正常环境温度)或困难环境条件(即低环境温度)下操作时，没有被测试的加湿系统能够输送温度和湿度的所需最佳设置，而是完全保持在该最佳设置以下。通过增加加湿系统的加湿室的贮水器的温度，产生更暖和更湿润的顶部空间。然而，加湿室的最大温度受到限制，原因是在太高温度下，空气流将含有太高的湿气量，一旦穿过出口软管并且由环境温度冷却，所述湿气将开始在出口软管(即连接加湿系统和患者接口的软管)中冷凝。冷凝在换气和CPAP疗法中是非常不希望的现象。当环境温度将出口空气(即离开加湿系统的空气)冷却到它的露点温度以下时发生冷凝。这会在环境温度低于可吸入气体的露点温度时发生。通过冷凝，水从空气流被去除，并且因此露点将减小。当出口空气流冷却到它的新露点(环境温度)时达到平衡。
为了尝试和解决该问题，开发了加热出口管道以补偿环境温度的冷却效应和在出口管道的长度上保持或增加出口空气的温度。最终目的是不管环境条件的冷却效应在软管的出口具有仍然高于露点的温度。使用技术的F&P HC 600被认为是加湿系统的基准。该机器能够通过显著增加出口空气的温度增加出口温度和避免冷凝。然而，由于加热相对湿度下降并且更重要地，该机器不能输送最大化患者舒适度所必需地30mg水/升空气的最佳绝对湿度。这深究了加湿系统的本性在于实质上由于最大温度限制而不能将足够的绝对湿度输送到进入贮器中的空气流。由于最大温度限制，水浴会取决于在该最大温度下水的热容量传递有限量的湿度。最为重要的是该出口空气并不冷却以避免冷凝。在极端条件(冷环境温度)下，入口空气与高环境温度入口空气相比具有包含水的低容量。因而，该冷空气将从被加热加湿器抽吸能量，由此减小了它最大化加湿器中的湿气摄取的效率并且由此减小了出口空气的露点。露点减小意味着更小的绝对湿度，因此患者舒适性更差。在被加热出口软管的情况下，温度可以增加，但是由于对加湿器的温度的限制和入口空气包含湿气的有限能力，湿度将是次优的。特别地，被加热出口软管有助于保持或增加离开加湿室的空气流的温度，由此有助于减小冷凝的风险，但是加热软管并不有助于增加输送到患者的空气流的绝对湿度。因此，即使带有HH的F&P HC 600系列也不能提供30mg水/升空气(如产品资料中声明的)，尤其在困难条件(冷环境温度)下。
当离开加湿室的被加热和加湿空气穿过吸气软管以及呼吸面罩时产生另一个问题。由患者呼出的空气穿过呼气软管回到加湿室。然而，由于空气的大量湿气和由于环境温度与输送到患者的空气和由患者呼出的空气的温度之间的差异，空气很可能在软管和呼吸面罩中开始冷凝。
以前避免冷凝问题的尝试全部涉及加热吸气软管中和呼气软管中的气体。然而面罩暴露于湿气的最高浓度和最大温差并且因此具有发生冷凝的最高风险。
当前呼吸系统的另一个问题在于它们是很昂贵的。由于呼吸系统的多数部分被集成和彼此固定附连，实际上如果一个或多个呼吸部分有损坏需要更换整个系统。这导致患者很高的更换成本。而且，当前的呼吸系统为患者提供很小的灵活性。由于多数部分彼此固定附连，因此一旦疗法开始就难以升级系统。另一个问题在于患者不能在临床限度内调节设置使得从患者方面获得最舒适的条件。呼吸监护参数由医生在诊断时预设。然而，由于环境条件在家里与临床条件相比可能不同，在家里并不总是获得相同结果。所以希望提供一种呼吸系统，其对于患者来说是长期成本合算的、容易升级、允许患者和/或医护人员以方便的方式获得最舒适的条件、以最低的可能拥有成本保证最大顺应性。舒适条件可以在两个限度内进行选择。用于特定呼吸疗法的最希望条件将不超过已知导致损坏的条件，例如高于41℃的温度。备选地，类似导致损坏的条件可以被定义用于不应当超过的其它相关呼吸相关参数，例如压力、空气流等。从下限可以定义导致不舒适的某些条件，作为例子但不限于例如导致上气道干燥从而导致鼻出血、头痛等的湿度水平。备选地，类似导致不舒适的条件可以被定义用于其它相关呼吸相关参数，例如温度、压力、空气流等。
定义
绝对湿度：
■定义：绝对湿度是一升气体中的实际水蒸汽量
■在37℃的一升气体含有22mg的水蒸汽。所以它的绝对湿度为22mg/L。
■如果我们将更多的水蒸汽加入该气体，它的绝对湿度将增加。
■临床例子：当气体到达肺时，它们被加温到37℃并且含有44mg/L绝对湿度。
相对湿度
■定义：在某个温度下气体可以包含多少水蒸汽有一定限度。相对湿度度量气体包含了多少水蒸气与在该温度下它可以包含多少相比。
■一升气体含有22mg的水蒸汽。在37℃，该气体可以包含44mg的水蒸汽，但是该气体目前仅仅是半满，包含22mg，即50％相对湿度。
■如果22mg的水蒸汽被加入，气体将达到它包含水蒸汽的最大容量并且相对湿度现在为100％。
■临床例子：当吸入气体被调节到37℃、100％RH时，粘液纤毛系统以它的最大速度工作。这代表44mg水蒸汽每升气体。
露点
■这是气体为100％相对湿度(满水蒸汽)时的温度。如果气体冷却到该温度以下，水蒸汽作为冷却被损失。
■临床例子：被加湿呼吸回路内的气体更暖并且包含比周围空气更多的蒸汽。除非被加湿气体通过使用例如加热丝呼吸回路保持在它的露点之上，气体将冷却并且水蒸汽将作为冷凝被损失。
【发明内容】
本发明的第一目的是提供一种加热元件，所述加热元件允许可重复检测和减小管道内的过热。
该第一目的用具有第一独立权利要求的技术特征的管道实现。
本发明的第二目的是提供一种用于制造管道的工艺，其中至少一个导线可以简化方式插入。
该第二目的用具有第二独立权利要求的技术步骤的制造方法实现。
本发明的第三目的是提供一种管道，其中可以成本合算的方式包含至少一个导线。
该第三目的用具有第三独立权利要求的技术特征的管道实现。
本发明的第四目的是提供一种呼吸系统，所述呼吸系统包括能够更接近地近似温度和湿度的最佳设置的加湿系统。
该第四目的用具有第四和/或第五独立权利要求的技术特征的加湿系统实现。
本发明的第五目的是提供一种可再次使用的套头，所述套头允许测量呼吸系统内的任何位置的呼吸监护参数。
该第五目的用具有第六独立权利要求的技术特征的套头实现。
本发明的第六目的是提供一种呼吸面罩，其中避免了面罩内可吸入气体发生冷凝。
该第六目的用具有第七独立权利要求的技术特征的面罩实现。
本发明的第七目的是提供一种成本合算的、可升级的呼吸系统。
该第七目的用具有第八独立权利要求的技术特征的模块化呼吸系统实现。
本发明的两个或以上所述方面可以组合或者可以是本发明的另外方面的一部分。例如可以将根据本发明的第三方面的管道包含到根据本发明的第八方面的模块化呼吸系统中，将根据本发明的第七方面的呼吸面罩包含到根据本发明的第八方面的模块化呼吸系统中，等等。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于呼吸系统中的管道，所述管道包括能够连接在呼吸系统的两个部分之间的软管以及设置用于在控制器的控制下加热可吸入气体的加热元件，其中所述加热元件包括负温度系数(“NTC”)元件。
一旦达到阈值温度，NTC材料的电阻减小。优选地，NTC元件被组成为提供等于或略高于优选气体温度的阈值温度。因此，包括这样的NTC元件的所述加热元件本身可以用作控制元件并且消除了需要附加传感器或热电偶来测量和控制可吸入气体的温度。实际上，当达到优选气体温度时，NTC元件的电阻将减小。该信息然后可以被传递到控制器，所述控制器将减小到加热元件的供电并且因而减小可吸入气体的温度。
此外，NTC元件的存在也允许加热元件以可重复方式检测和最小化管道内的局部过热。当例如由于加热元件的热点在NTC元件附近发生过热时，鉴于NTC材料的电阻与温度之间的对数关系，NTC元件的电阻将快速减小。该信息可以被提供给控制器，所述控制器可以相对于现有技术更快速地减小到加热元件的供电，由此避免对管道的永久损坏。此外，分析表明NTC元件比PTC材料更不易永久损坏。因此，NTC元件允许可重复检测和减小管道内的过热。总之，根据本发明的第一方面的管道包括加热元件，所述加热元件提供加热和控制管道的软管内的温度并且可重复检测和减小在软管内的特定位置出现过热点。
带有NTC元件的加热元件可以采用本领域技术人员认为合适的任何形式。优选地，一个或多个NTC元件设置在软管的基本整个长度上，例如一系列NTC热敏电阻沿着软管设置。该构造允许检测和最小化软管的基本整个长度上的过热。从那一刻起在沿着软管的某个地方有局部过热的部分，在该部分的NTC元件的电阻将快速减小。该信息然后可以被提供回到控制器，所述控制器可以相应地减小供电。
优选地，加热元件采用NTC元件包含在其中的加热电缆的形式。该类型的构造特别适合于检测和最小化加热丝中的热点。热点是在加热丝中与周围部分相比具有远远更低电阻的短部分。在现有技术中，这样的热点可以导致软管壁的熔穿。在该优选实施例中，如果在沿着加热电缆的某个地方有热点，NTC元件的电阻将减小，从而在该热点处的软管壁熔化发生之前允许供电的减小。在本发明的第一方面中这还可以保证过热检测的可重复性。
优选地，加热元件形成沿软管的纵向方向延伸的同轴电缆构造，所述电缆构造包括两个电导线，其中一个是加热丝并且另一个设置用于反馈用途，所述两个电导线由负温度系数元件隔离。这样的同轴电缆构造具有的优点在于：具有很小的直径、可以以许多不同方式与软管相联，所述方式例如在软管的壁中的凸棱中、在软管内部或软管外部的导线槽中、象弹簧一样...。
在本发明的第二方面中提出了一种用于制造管道的方法，其中加热丝可以以简化、快速和成本合算的方式插入软管的壁中。所述方法包括：形成吹塑管的第一步骤，所述管包括在所述管的外表面或内表面上的至少一个螺旋形导线槽；和将至少一个导线插入所述至少一个导线槽的一个或多个中的第二步骤。波纹板轧机的成形块成型为使得当吹塑管时形成至少一个螺旋形导线槽。导线可以是加热丝，通信导线、加热和通信组合电缆或任何其它导线或电缆。
吹塑管或软管可以具有突出与凹陷交替的所谓的波状壁。这些波纹可以沿管或软管的纵向方向螺旋地前进。有利地，螺旋形导线槽(一个或多个)可以由这样的波状吹塑管的这样的螺旋形波纹之间的凹陷形成。
备选地，管可以包括带有不同于软管波纹(其并不一定为螺旋形)的螺距的螺旋形导线槽。软管波纹的螺距通常用于不同于导线槽的用途。通常，软管波纹的螺距与软管的强度和挠性有关，而导线槽的螺距例如与必须传递到穿过软管的流体的能量/热的量有关。导线槽(一个或多个)的螺距确定插入其中的导线的长度。导线的长度越大，总系统的成本越高。因此有利的是软管波纹和导线槽(一个或多个)具有不同螺距。在导线槽的螺距不同于软管槽的螺距时，例如可以使带有高强度的软管(即其中软管的波状壁具有零或小螺距)与未消耗太多导线的成本合算的软管(即其中导线槽具有更高螺距)组合。
所以根据本发明的第二方面的方法可以提供更廉价的管道和减小管道的总重量。另一个优点在于根据本发明的第二方面的方法允许用简化和自动工艺制造至少一个导线可以插入其中的软管。
导线槽的螺距可以是恒定的或者可以沿软管的纵向方向变化。如果加热丝插入并且例如希望在软管的中心进行强烈的加热而在软管的边缘附近进行不太强烈的加热，则例如执行后者。
还可以改变螺旋形导线槽的其它属性，例如导线槽的宽度和高度。这些属性的变化例如可以用于影响所述至少一个导线的可达性。通过改变例如螺旋形导线槽的宽度，所述至少一个导线可以或多或少地定位在槽中。优选地，导线槽的形状(在横截面中)使得所述至少一个导线被夹紧在导线槽内。如果利用带有变化直径的软管，例如用于CPAP系统的软管(其中软管的直径相对于患者接口变化)，则例如希望改变螺旋形导线槽的直径。
所述至少一个螺旋形导线槽可以顺时针或逆时针被缠绕。一个螺旋形导线槽可以用于承载多个导线，而不同导线可以具有不同用途。一个导线例如可以用于加热穿过软管内部的流体以避免管内部的冷凝。另一个导线可以用于承载用于通信的信号和用于CPAP单元的患者面罩的电力。
优选地，根据本发明的第二方面的方法的特征在于：在第一步骤中多个螺旋形导线槽形成于管的外表面或内表面上。每个导线槽可以设置用于承载一个或多个导线。一些导线槽可以不承载任何导线。不同导线槽可以具有相同或不同螺距。照这样不同导线槽例如可以用于承载用于不同用途的导线。用于承载加热丝的螺旋形导线槽通常将具有比用于承载通信导线的螺旋形导线槽更小的螺距。取决于待承载的导线的类型和数量，不同导线槽也可以在宽度和高度上不同。不同导线槽可以都顺时针或逆时针被缠绕或者一个可以顺时针被缠绕而另一个逆时针被缠绕。通过改变不同导线槽的相对位置，可以为软管提供或多或少的可达导线。优选地，不同导线槽平行地(即在双、三或多螺距构造中)延伸。
根据本发明的第二方面的用于制造管道的方法优选地包括附加步骤，其中在管的内部挤出附加层以用于形成平滑腔。用根据本发明的第二方面的方法形成的多层平滑腔软管具有的优点在于与带有波状内表面的管相比穿过软管的可吸入气体遇到更小的阻力。
优选地，根据本发明的第二方面的方法还包括附加步骤，其中在管的外部挤出附加层以用于闭合所述至少一个导线槽并且因而包封插入所述至少一个导线槽中的所述至少一个导线。该附加层可以覆盖整个软管或者可以用于仅仅覆盖导线。
在本发明的第三方面中提出了一种用于呼吸系统中的管道，所述呼吸系统用于将来自流发生器的可吸入气体供应到患者接口，所述管道包括能够连接在所述呼吸系统的两个部分之间的软管，所述软管是多螺距软管，包括至少两个平行延伸的螺旋形凸棱并且所述凸棱中的至少一个保持至少一个导线。
根据本发明的第三方面的管道以将至少一个导线包含到管道的软管中的备选简化方式提供。实际上这些凸棱可以直接从挤出机产生，而平行延伸螺旋形凸棱具有在挤出机上的不同开始位置。一种替换选择可以用管道板材作为线性异型带材。在该形式中导线如果被使用可以再次位于型面内。然后一个或多个异型带材作为第二工艺以螺旋形式被缠绕以产生管道。通过螺旋地缠绕板材制造挠性软管的该技术本身在软管制造的领域中是已知的并且因此在这里不需要进一步解释。
根据本发明的第三方面的管道还具有的优点在于可以增加管道的生产速度并且因此可以减小制造成本。另一个优点在于管道可以具有昂贵导线材料的更低消耗，原因是可以选择凸棱的螺距。
根据本发明的第三方面的管道还具有的优点在于大量导线可以以快速和成本合算的方式被集成到管道的软管中。这可以从两个以上螺旋形凸棱可以被提供的事实得到理解。通过增加凸棱的数量，导线的数量可以相应地增加与螺距的数量相关的因数。而且，可以在一个凸棱中包括一个以上导线。因而，根据本发明的第三方面的管道特别适合于保持至少4个导线。
所述至少一个导线可以是加热丝、通信导线或如图1和2中所示的组合电缆构造或任何其它导线或电缆。两个(或以上)螺旋形凸棱中只有一个可以包含导线，或者两个螺旋形凸棱都可以包含导线。一个螺旋形凸棱可以用于承载多个导线，而不同导线可以具有不同用途。一个导线例如可以用于加热穿过软管内部的流体以避免管内部的冷凝。另一个导线可以用于承载用于通信的信号和用于CPAP单元的患者面罩的电力。两个螺旋形凸棱可以用于不同功能。第一螺旋形凸棱可以承载加热丝，而第二螺旋形凸棱可以承载通信导线。因此，需要时，由于更大信号容量的可用性，根据本发明的第三方面的管道可以提供更多数量的功能。
所述至少一个导线可以包括同轴电缆构造，所述同轴电缆构造包括设置用于检测和减小软管内过热的发生的PTC或NTC元件。
螺旋形凸棱的螺距可以是恒定的或者可以沿软管的纵向方向变化。如果加热丝插入并且例如希望在软管的中心进行强烈的加热而在软管的边缘附近进行不太强烈的加热，则例如执行后者。每个螺旋形凸棱可以设置用于承载一个或多个导线。一些凸棱可以不承载任何导线。取决于待承载的导线的类型和数量，不同凸棱也可以在宽度和高度上不同。管道可以包括两个以上螺旋形凸棱。
根据本发明的第三方面的管道可以具有平滑内层，使得与带有波状内表面的管相比穿过管的可吸入气体遇到更小的阻力。
在本发明的第四方面中提出了一种包括加湿系统的呼吸系统，所述加湿系统包括用于接受可吸入气体的入口和连接到所述入口以用于在可吸入气体输送到患者之前加热和加湿可吸入气体的加湿室。根据本发明的第四方面的呼吸系统还包括用于在可吸入气体进入所述加湿室之前以受控的方式预调节所述入口处的可吸入气体的预调节系统。
通过在可吸入气体进入所述加湿室之前以受控的方式预调节所述入口处的可吸入气体，可以提高呼吸系统的性能。实际上，通过预调节可吸入气体，呼吸系统将能够更接近地近似温度和湿度的最佳设置。由于理想绝对湿度和温度是重要参数，其可以确定换气患者的舒适度并且可以避免由于治疗引起的有害副作用，因此根据本发明的第四方面的呼吸系统也可以提高患者舒适度。
由于以受控的方式进行预调节，可以独立于呼吸系统正在其中操作的环境条件，即在正常条件(即正常环境温度)以及异常条件(即冷环境温度)下近似这些最佳设置。预调节可吸入气体的另一个优点在于可以独立于呼吸系统正在其中操作的环境条件进一步减小呼吸系统中冷凝的风险。这是由于加湿室的设计可以更好地被优化以用于达到可吸入气体中的最佳湿度和温度水平，原因是通过受控预调节可以大大消除在入口处温度和湿度水平的变化。
在根据本发明的第四方面的呼吸系统的优选实施例中，预调节系统包括用于在可吸入气体进入加湿室之前影响入口处的可吸入气体的温度的温度控制系统。
所述温度控制系统优选地包括设置用于在可吸入气体进入加湿室之前加热可吸入气体的入口加热元件以及设置用于控制入口加热元件的控制器。预加热可吸入气体可以用本领域技术人员认为合适的任何加热元件产生。预加热可吸入气体例如可以用在加湿系统的入口软管内部的加热元件、在加湿系统的入口软管外部的加热元件、用包含在流发生器中的加热元件等产生。控制器可以是本领域的技术人员认为合适的任何类型的控制器，例如包含在呼吸系统的管道中的控制器或独立控制器。通过以受控的方式预加热入口空气(即进入加湿室的空气)，入口空气的温度可以从环境增加到可以与环境条件的变化无关保持的某个设定点。
这样的呼吸系统的一个优点在于：所述呼吸系统具有包含湿气的更高容量并且能够从加湿器吸收更多湿气。根据本发明的第四方面的呼吸系统的另一个优点在于预加热可吸入气体具有更高热容量，这导致从加湿器的能量抽取的减小和加湿器的效率的优化。
在根据本发明的第四方面的呼吸系统的另一个优选实施例中，预调节系统包括用于在可吸入气体进入加湿室之前影响入口处的可吸入气体的湿度的湿度控制系统。
通过预加湿入口空气，入口空气的湿度从环境增加到某个设定点。加湿可以用本领域的技术人员认为合适的任何加湿元件产生。加湿例如可以由集成在流发生器中的第二加湿系统进行。这样的呼吸系统的一个优点在于预加湿入口空气具有更高湿度水平，这导致从加湿器的能量抽取的减小和加湿器的效率的优化。
预调节可吸入气体可以被预加热和预加湿。
预调节系统可以包括本领域技术人员认为适合于控制可呼吸入口气体的温度和/或湿度的任何传感器。预调节系统可以包括一个或多个这些传感器。
控制器例如可以使用由设置在预调节系统中的至少一个传感器测量的环境空气温度和/或环境空气湿度来设置入口空气温度和/或设置入口空气湿度。照这样，呼吸系统的性能较少取决于环境条件并且可以独立于呼吸系统正在其中操作的环境条件近似最佳设置。
代替环境空气传感器或者作为环境空气传感器的附加，可以使用控制器用于确定可吸入气体的露点温度的露点系统。露点系统可以是本领域技术人员认为合适的任何装置。露点系统例如包括两个传感器，一个用于测量可吸入气体的温度，并且另一个用于测量可吸入气体的湿度水平，但是露点系统可以被放置在呼吸系统中的任何位置，优选地靠近加湿系统的加湿室的入口。通过确定可吸入气体的露点温度，可以控制可吸入气体的温度和湿度，这样使得可吸入气体的温度完全保持在它的露点温度以上和环境露点温度以上，使得可以避免可吸入气体的冷凝。
在本发明的第五方面中提供了一种包括加湿系统的呼吸系统，其中出口气体(即离开加湿系统的加湿室的可吸入气体)的温度被控制。
根据本发明的第五方面的呼吸系统包括加湿系统，所述加湿系统包括用于接受可吸入气体的入口和连接到所述入口用于加热和加湿可吸入气体的加湿室。管道将加湿系统连接到患者接口。加湿系统还包括与管道相联并且设置用于加热从加湿系统输送到患者接口的可吸入气体的加热系统。加热系统包括加热元件和用于确定可吸入气体的露点的露点系统。露点系统和加热元件两者都与呼吸系统的控制器通信。
该呼吸系统允许根据可吸入气体的露点温度控制离开加湿室的气体的温度。露点温度被提供回到与加湿系统的加热元件通信的控制器。该系统可以用于将离开加湿室的空气的温度设置为高于可吸入气体的露点温度以避免管道内部可吸入气体的冷凝。
用于确定可吸入气体的露点温度的露点系统可以设置用于确定本领域技术人员认为合适的呼吸系统的任何位置上的露点。露点系统例如可以被确定为靠近加湿室或在靠近患者接口的位置。可选地，呼吸系统可以包括确定露点的多个位置。通过确定在靠近加湿室的第一位置和靠近患者接口的第二位置的露点，可以进一步减小管道内部的冷凝。
露点系统可以是本领域技术人员认为合适的允许确定露点的任何系统。露点系统例如可以包括与处理器组合的独立温度和湿度传感器，所述处理器根据独立传感器的温度和湿度测量确定露点。露点传感器例如可以包括直接确定露点并且将它提供回到控制器的集成露点传感器。
可选地，根据本发明的第五方面的呼吸系统的加湿系统可以包括允许进一步控制离开加湿室的气体的附加传感器，例如压力传感器。
可吸入气体的露点温度可以附加地用于控制本领域技术人员认为合适的呼吸系统的任何其它加热元件，例如连接到连接加湿系统和患者接口的软管的加热元件。这允许进一步减小管道内冷凝的风险。
在本发明的第六方面中提出了一种能够拆卸地连接在呼吸系统的两个部分之间的套头。根据本发明的第六方面的套头包括用于在呼吸系统中流动的可吸入气体的通道并且包括用于测量可吸入气体的呼吸监护参数的至少一个集成传感器。
由于套头能够拆卸地连接在呼吸系统的两个部分之间，它并不需要与需要更换的呼吸系统的那个部分一起被扔掉。例如，在软管需要更换的情况下，连接到软管的套头可以被再次使用以连接到更换软管。这导致更换成本减小。
根据本发明的第六方面的套头的另一个优点在于，如果患者需要升级它的呼吸系统，并不一定需要更换它的整个管道系统。用包括更多或其它传感器或更多或其它集成通信工具的另一个套头更换该套头就够了。
套头特别适合用于其中两个或以上部分能够拆卸地彼此连接的模块化呼吸系统。使用模块化技术意味着患者可以以更长期的减小成本具有更大的灵活性和患者增强。需要时，该技术可以被增强并且更可靠部件可以用作套头，成本将分摊在多个用户上，而不是仅仅作为一次性使用消耗品。模块化设计将有助于制造和配送。呼吸系统的不同部分可以在不同地区，甚至在不同国家制造。另一个优点在于套头允许用户选择它们的处境的最佳配合。根据本发明的第六方面的套头的另一个优点在于套头可以为一个特定应用或治疗定制，而不需要更换软管本身。另一个优点在于用于测量和控制呼吸监护特性的复杂电子设备不需要被安装到软管中，而是可以包含到套头中，这导致用户长期成本的减小。
套头设计成使得所述套头可以连接到呼吸系统的任意部分，例如带有软管的人机接口、两个互连软管部分、到软管的控制器...。套头可以定位在呼吸系统内的任何位置。套头例如可以直接位于加湿系统或流发生器上并且可以用于测量作为可吸入气体的温度、空气流和湿度的参数。套头可以连接到患者面罩。这意味着套头可以包含一些面罩技术，例如透气和压力测量、O2浓度、CO2浓度、空气流速度...。这允许直接测量和控制可吸入气体的所有相关测量呼吸监护参数。在当前的呼吸系统中，控制是间接的并且可能复杂、有延迟、昂贵并且受到高信号噪声级。这是由于在当前的呼吸系统中系统的控制通常由单元进行的事实。通常，单元(即换气单元、正气压设备、麻醉单元)包含测量仪器和电子设备以控制相关参数，例如空气流、压力、麻醉气体浓度、氧浓度，从而监测患者的状态。然而，当空气流离开管道时，没有空气流的直接测量，而空气流可能由于软管的阻力水平而减小。这类似于压力。压力由单元产生。然而，未在患者附近测量压力。压降将在软管上发生，但是未被直接测量。由于在患者接口附近缺少测量设备，单元依赖未局限在患者接口附近的间接测量，例如环境温度测量，并且因而软件需要包括各种补偿算法以控制或调节单元的输出。在一些疗法中，呼出气体被引导回到单元以执行测量。然而，由于在患者接口附近缺少测量设备，单元依赖间接和延迟测量，并且因而软件需要包括各种补偿算法以控制或调节单元的运行。由于套头可以直接连接到患者接口上，因此信号在正确位置产生并且可以直接传递到单元，从而允许精确监测和控制。
优选地，所述至少一个传感器位于套头的通道中，使得它可以直接测量穿过的可吸入气体的任何特性。套头的所述至少一个传感器也可以位于其它某个地方，例如在套头的壁中。
优选地，套头设计成使得所述套头可以卡扣在呼吸系统的任意部分上。卡扣系统优选地与它所附连到的呼吸系统的那个部分上的兼容套头协同工作，并且所述兼容套头包含集成到软管构造中或者松散地或固定平插入管道中或者附连到软管的外部的单个或多个导线系统。卡扣套头之间的通信也可以独立于软管由松散连接导线或无线传输进行。该系统的好处在于卡扣套头提供在患者接口产生信号所需的功能性，而通信管道将该信号运载到独立控制单元或换气单元。卡扣套头设计用于长期重复使用，而通信管道可以设计成一次性产品或可再次使用的产品。
在本发明的第七方面中提出了一种呼吸面罩，其包括用于减小面罩内部的冷凝的冷凝减小系统。呼吸面罩可以是任何类型的呼吸面罩、鼻罩以及面罩。面罩可以由硬或软材料或它们的组合制造。冷凝减小系统可以是有源系统，例如带有可以用其加热面罩中的可吸入气体以避免冷凝的有源加热元件，或无源系统，例如包括绝缘材料以被动地避免面罩中可吸入气体的冷却，或者有源和无源系统的组合。
根据本发明的第七方面的呼吸面罩的第一实施例，所述冷凝减小系统包括设置用于加热可吸入气体的加热元件。通过充分加热面罩内部的可吸入气体，可以减小面罩内气体的冷凝。
元件系统可以位于面罩的任何位置上。加热元件例如可以附连到面罩的外部和/或内部，或者可以嵌入面罩的壁中。
加热元件可以永久集成到面罩中或者可以制成为可从面罩拆卸。能够拆卸的加热元件具有的优点在于它是可再次使用的，这导致患者更低的更换成本。优选地加热元件包括附连到面罩的外部和/或面罩的内部的加热部分，优选加热网。加热元件可以包括NTC(负温度系数)或PTC(正温度系统)材料。由于NTC或PTC材料的电阻随着温度变化而变化，这些材料本身可以用作温度传感器，控制空气的温度。备选地，加热元件可以包括独立温度传感器。加热元件可以由标准加热丝构造。加热元件也可以直接从患者回收热量，使得可以避免独立热源。
优选地，加热元件由呼吸系统的控制器控制。控制例如根据优选在靠近患者的面罩附近的位置的可吸入气体的露点测量。通过将可吸入气体加热到它的露点温度以上的温度，面罩内部的冷凝可以被减小。加热元件的控制可以根据本领域技术人员认为合适的任何其它呼吸监护参数。使用控制具有的优点在于面罩的性能可以较少取决于环境条件。
加热元件可以通过独立控制器或任何系统集成控制器进行控制。控制器可以通过直接引线或终端连接到所述面罩。控制器可以通过根据本发明的第六方面的套头连接到面罩。控制器可以利用在面罩连接和/或馈送连接处的电旋转连接。这些连接引线可以被集成到软管构造中或者可以是独立浮动引线。加热元件例如可以通过带有集成控制导线的软管进行控制。引线可以被集成到吸气或呼气软管中。
为了避免加热系统与呼吸空气之间的接触，加热元件优选地与空气隔离。这例如可以通过在面罩内部的腔内提供加热元件实现。面罩内部密封腔的存在允许呼吸面罩的消毒。加热元件可以具有适合于面罩的不同形状的各种形状。
根据本发明的第七方面的呼吸面罩的第二优选实施例，所述系统包括用于使所述面罩的至少一部分与环境条件热绝缘的热绝缘系统。
绝缘系统提供了加湿呼入和呼出空气与环境温度的改善绝缘，这导致患者面罩内冷凝的发生减少。
绝缘系统可以是本领域技术人员认为合适的任何类型的绝缘系统。呼吸面罩例如可以包括覆盖呼吸面罩的至少一部分的热绝缘材料。
优选地，呼吸面罩具有由外层和内层形成的双壁，其提供改善绝缘。优选地，内和外层封闭密封腔。为了减小从面罩外部到面罩内部的热导率，密封腔优选地包括真空或充满空气或任何其它热绝缘材料或本领域技术人员已知的带有低热导率水平的材料。
呼吸面罩可以包括加热系统和绝缘材料两者。该类型的面罩提供面罩内部可吸入气体的冷凝的进一步减小。
在本发明的第八方面中提出了一种模块化呼吸系统，其至少包括：用于加压可吸入气体的流发生器、用于将来自所述流发生器的可吸入气体供应到患者接口的气体传输系统以及用于将从所述气体传输系统接收的可吸入气体供应到患者的患者接口。呼吸系统是模块化系统，其中通过能够拆卸地彼此连接多个气体传输部分形成气体传输系统。
这样的模块化呼吸系统导致患者更长期的减小成本。如果呼吸系统部分中的一个被损坏，不必扔掉整个呼吸系统，而是仅仅更换系统被损坏的那个部分就够了。这导致患者更低的更换成本。另一个优点在于患者首先可以购买更“标准的”呼吸系统并且以后当他需要时升级该标准呼吸系统。患者例如可以将加湿系统、控制器、人机接口或任何其它部分加入标准呼吸系统。另一个优点在于模块化设计允许在不同地区和/或不同国家和/或由不同公司制造不同部分。
根据本发明的第八方面的呼吸系统的气体传输系统可以包括单一长度的管道。备选地，管道可以由能够拆卸地彼此连接的多个较短长度互连管道部分形成。
这些互连管道部分具有的优点在于需要时可以延长现有管道。使用例如0.6m单一长度的互连管道，用户例如可以从3段互连管道部分获得一段1.8m的管道。
这些互连管道部分的另一个优点在于在管道损坏的情况下不必更换整个管道。仅仅更换单独的被损坏互连管道就够了。这些互连管道因此允许减小更换成本。
优选地，根据本发明的第八方面的呼吸系统还包括能够拆卸地连接在气体传输系统的两个部分之间用于加热和加湿待供应给患者的可吸入气体的加湿系统。可以以本领域技术人员认为合适的任何方式进行加湿系统到气体传输系统的部分的连接。加湿系统例如可以直接或通过根据本发明的第六方面的套头或任何其它连接系统连接到管道部分。加湿系统可以是任何类型的加湿系统，但是优选地是根据本发明的第四和/或第五方面的加湿系统。优选地，为了进一步增加加湿系统的性能，加湿系统的至少一部分与环境条件热绝缘。因此，加湿系统的性能可以根据环境条件变得较低并且能够在困难条件下更好地运行。因而，即使在有限功耗下，与没有绝缘的加湿器相比该加湿器也能够产生更大的湿度。
优选地，根据本发明的第八方面的呼吸系统还包括根据本发明的第六方面的套头。套头可以用于能够拆卸地连接呼吸系统的任意部分，例如将管道连接到面罩，连接两个互连管道部分，将加湿系统连接到管道...。
控制器可以用于控制任何呼吸监护参数。控制器例如可以设置用于控制软管和/或加湿器的加热以为患者提供正确的可吸入气体温度和/或正确的加湿水平。控制器例如可以用于控制穿过软管的介质的温度、湿度、气体/流体浓度、气体/流体流速和压力。控制器也可以用于控制软管系统的其它项目，例如患者的面罩内部的温度和湿度水平。优选地，控制器的设置使得避免软管系统内部(即软管和/或面罩内部)的冷凝。控制器可以用于控制一个软管系统或多个软管系统。
控制器可以用于控制附加系统，例如加湿器、CPAP单元和换气系统。控制器可以用于控制附加加热系统，例如治疗毯、加热关节垫或床毯。
控制器可以是本领域技术人员认为合适的任何类型的控制器。控制器可以是集成到流发生器中的控制器，集成到气体传输系统的控制器部分形成部分中的控制器或未物理连接到呼吸系统的独立控制器。
控制器的一个优选实施例是集成到气体传输系统的控制器部分形成部分中的控制器。这样的系统的一个优点在于不需要建立到另一个控制器的通信链接，这可以导致总呼吸系统的导线数量的减少。优选地，控制器部分包括用于在呼吸系统中流动的可吸入气体的通道和在所述通道中用于测量可吸入气体的呼吸监护参数的至少一个集成传感器。与其中传感器通常设置在控制器外部的现有系统相比，这导致连接传感器与控制器所需的接线的数量的减少。另一个优点在于这样的控制器并不限于可以测量的参数的数量。在现有系统中可以测量的参数的数量通常是有限的，原因是每个传感器需要与控制器连接并且接线的数量是有限的。这样的控制器还具有的优点在于，如果患者需要升级它的呼吸系统，并不一定需要更换它的整个管道系统。用包括更多或其它传感器的另一个控制器更换该控制器就够了。
这样的控制器特别适合用于模块化呼吸系统，其中两个或以上部分能够拆卸地彼此连接，提供与根据本发明的第六方面的能够拆卸的套头相同的优点。
优选地，根据本发明的第八方面的呼吸系统还包括控制呼吸系统的呼吸监护参数的人机接口(HMI)。
优选地，HMI能够拆卸地连接到呼吸系统的一部分。能够拆卸的HMI具有的优点在于它是可再次使用的、成本合算的并且它可以独立于其它呼吸部分制造。人机接口也可以固定连接到呼吸系统的一部分或者物理地独立于呼吸系统制造。独立HMI具有的优点在于它可以靠近患者或远离患者放置，使得它可以由另一个人操作。
优选地，根据本发明的第八方面的呼吸系统的至少一部分包括热变色材料。热变色(TC)产品使用诸如液晶和无色染料这样的TC物质响应温度波动改变颜色。如今，液晶用于许多产品中，包括水族箱温度计、应力测试仪、额头体温计和其它应用。尽管液晶TC材料是极出色的材料，但是它们很难处理并且需要高度专业化的制造技术。其它类型的TC材料被称为无色染料并且通常用于保密印刷、新品应用(例如温度敏感塑料和杯子)、产品标签、广告业和纺织品。
热变色材料用于呼吸系统的至少一部分中允许视觉指示温度和温度变化。它允许患者和护士监测温度和观察温度变化而不需要从显示器精确读取。热变色材料可以在当使用时被加热并且变暖的部件中，例如在包括用于加热可吸入气体的加热元件的软管中充当安全装置。一超过阈值温度，颜色变化就将引起患者或护士注意。
通常，热变色材料可以应用于呼吸系统中充当通信以显示关于被加热呼吸部分的消息，例如警告消息、厂家商标、图标或其它视觉标识...。
可以以许多不同方式应用热变色物质。
作为第一例子，可以使用遍布整个呼吸部分的热变色材料使用母料形式的活性TC物质或调配活性TC物质挤出呼吸部分。挤出呼吸部分的例子是管道或呼吸管道的一部分，例如软管或加热软管的凸棱；电缆的护套材料或导线(例如加热丝和信号线)的绝缘材料。TC可以被包含在整个挤出部分上或在挤出部分的一部分中。作为第二例子，可以使用母料形式的活性TC物质或调配活性TC物质共挤呼吸部分。共挤呼吸部分的例子是呼吸管道或管道的一部分，例如软管或加热软管的凸棱，电缆的护套材料或导线(例如加热丝和信号线)的绝缘材料。TC材料可以被包含在整个共挤部分上或在共挤部分的一部分中。作为第三例子，可以利用使用母料形式的活性TC物质或调配活性TC物质的注射模制、低压注射或包覆模制(over-moulding)。注射模制产品的例子是软管的套头、连接器、加湿器部分(例如加湿室)、过滤器、Y形件...。TC材料可以在模制部分的整个部分或仅仅一部分中被模制。作为第四例子，可以利用用TC物质处理的部件的模内贴标以允许TC物质的成本合算应用。作为第五例子，各种类型的表面处理是可能，例如：
a)印刷：TC物质可以直接被印刷到衬底上，例如显示厂家的商标、温标、图标等
b)绘画：TC物质可以通过漆或水基溶液或分散体的液体颜料施加
c)喷涂：TC物质可以通过喷涂粉末或液体施加
d)浸渍：TC物质可以通过将衬底浸入活性TC物质或它的任何配方的溶液或分散体中施加
d)胶粘
e)激光标记
作为第六例子热变色部件可以插入呼吸系统的一部分中。热变色温度计例如可以插入呼吸系统的软管、套头或呼吸面罩中。
优选地，根据本发明的第八方面的呼吸系统的至少一部分包括抗菌(AM)材料。
抗菌材料用于呼吸系统中具有许多优点。AM材料在防止呼吸机相关性肺炎(尤其在医院和重症监护病房中伴随换气患者产生的影响)方面提供额外保障。AM材料在防止交叉感染(即患者由外部菌群或内部菌群移殖和感染)方面也提供额外保障。包含抗菌物质或用抗菌物质进行表面处理可以帮助减小呼吸系统中的细菌总数。AM性质也提供保护以防止材料降解和发臭。
AM材料可以应用于整个呼吸系统或仅仅应用于呼吸系统的某个部分。优选地，AM材料至少应用于倾向于形成细菌移殖的那些呼吸部分(例如存在或可获得水/湿气/湿度、温度增加等)。经AM处理的呼吸部分可以包括但不限于患者接口(例如呼吸面罩(面罩、鼻罩、张力带、压力衬垫等)或气管内插管)、Y形件、套头(感测套头、通信套头、适配器套头、连接套头...)、传感器或传感器上的包覆层、软管、加热软管、软管内腔内部或软管外部的加热丝和信号线、加湿系统(例如加湿室)、HMI、控制器...。
AM材料可以包括有机(例如三氯生、羟基吡啶硫酮锌等)和/或无机物质(银基物质、铜基物质和它们的组合等)和/或它们的组合。AM物质可以是例如通过与细胞膜相互作用和/或与细胞代谢相互作用或通过破坏细胞保护机制(细胞壁、细胞膜等)提供AM活动的游走或非游走化合物。AM化合物可以提供活性物质(例如银基物质、在诸如沸石或玻璃这样的基质中的AM胶囊物质等)的缓慢释放。
通常，建议将AM物质应用于产品的顶层以便允许MA物质与环境(即细菌、真菌、酵母、霉菌、霉(mildew)等)相互作用。
AM材料可以以许多不同方式应用于呼吸系统的任意部分。作为第一例子，可以使用母料形式的活性AM物质或调配活性AM物质挤出呼吸部分。挤出呼吸部分的例子是管道或呼吸管道的一部分，例如软管或加热软管的凸棱；电缆的护套材料或导线(例如加热丝和信号线)的绝缘材料。AM材料可以被包含在整个挤出部分上或在挤出部分的一部分中。作为第二例子，可以使用母料形式的活性AM物质或调配活性AM物质共挤呼吸部分。共挤呼吸部分的例子是呼吸管道或管道的一部分，例如软管或加热软管的凸棱，电缆的护套材料或导线(例如加热丝和信号线)的绝缘材料。AM材料可以被包含在整个共挤部分上或在共挤部分的一部分中。作为第三例子，可以利用使用母料形式的活性AM物质或调配活性AM物质的注射模制、低压注射或包覆模制(over-moulding)。注射模制产品的例子是软管的套头、连接器、加湿器部分(例如加湿室)、过滤器、Y形件...。AM材料可以在模制部分的整个部分或仅仅一部分中被模制。作为第四例子，可以利用用AM物质处理的部件的模内贴标以允许AM物质的成本合算应用。作为第五例子，各种类型的表面处理是可能，例如：
a)印刷：AM物质可以直接被印刷到衬底上
b)绘画：AM物质可以通过漆或水基溶液或分散体的液体颜料施加
c)喷涂：AM物质可以通过喷涂粉末或液体施加
d)浸渍：AM物质可以通过将衬底浸入活性AM物质或它的任何配方的溶液或分散体中施加
d)胶粘
e)激光标记
f)真空淀积
g)化学蒸汽淀积
h)物理蒸汽淀积
用于本发明的任何方面中的管道优选地包括带有至少4个相联导线的软管，它们中的两个是为了加热在管道内穿过的可吸入气体的加热丝，它们中的两个是为了传递来自测量设备(例如压力传感器或温度传感器)的信号的控制导线。4导线电路具有许多优点。第一优点在于加热和信号电路不必在开关基础上工作，而是可以独立操作并且连续监测和加热管道。实际上，信号线能够连续监测至少一个传感器的测量并且同时加热丝能够连续加热穿过管道的可吸入气体。因此，与开关电路相比这样的4导线配置允许对管道的变化更快速地作出反应。这样的4导线配置的另一个优点在于，由于电流可以通过所述至少一个传感器连续循环，因此可以获得所述至少一个传感器的更大稳定性并且因此可以提高精度。第三优点在于这样的4导线电路不需要复杂控制电路，这导致成本减小。
控制这样的4导线电路的导线可以通过本领域技术人员认为合适的任何可能方式与管道的软管相联。导线例如可以位于软管构造中，所述软管构造可以是螺旋缠绕、挤出吹塑或挤出管。导线也可以位于呼吸管道的外部。特别地，这样的4导线电路例如可以被引入用根据本发明的第二方面的方法获得的管道中，所述管道包括带有至少一个螺旋形导线槽，优选带有两个螺旋形导线槽的软管。特别地，这样的4导线电路可以被包含到根据本发明的第三方面的管道中，其中例如两个加热丝被包含到第一螺旋形凸棱中，并且两个信号线被包含到第二、平行延伸螺旋形凸棱中。
用于本发明的任何方面中的软管可以包括内管，所述内管具有比软管更小的直径，并且至少部分附连到软管的内面和设置用于保持至少一个导线。所述至少一个导线可以是任何类型的导线，例如加热丝、信号线、通信导线...。管可以是复合电缆，所述复合电缆包括至少一个导线，至少部分附连到软管的内面。所述至少一个导线例如可以是NTC或PTC导线。管或电缆可以沿着它的整个长度或在一个或多个选定位置被附连。管可以包括一个或多个导线，例如管可以包括电缆和信号线。以上述方式将至少一个导线插入软管中的一个优点在于可以包含多种和许多导线。这允许各式各样的传感器应用于管道中，允许各种各样的控制可能性。优选地，管在直路径中附连到软管的内表面，原因是与螺旋线路相比这导致使用材料的减少，并且因此减小材料成本。另一个优点在于更容易再循环用于制造管道的材料。如果需要，应变释放可以被加入该构造。这可以是聚合物索带的形式，这将防止管道拉伸到大于设计公差。
管道优选地由热塑材料制造，并且被构造为挠性的和轻质的。生产管道的生产工艺可以是本领域技术人员认为合适的任何工艺。作为例子，但不局限于此，以下生产工艺是可能的：
(a)由一个或多个材料型材螺旋地缠绕。
(b)用内板材和外螺旋线螺旋地缠绕。可以有一个或多个螺旋线沿着产品形成。
(c)被增强以防止扭结的挤出管。
(d)挤出吹塑管道。
(e)由带或类似增强材料形成。
本领域技术人员认为合适的任何技术可以用于端接用于本发明的任何方面中的管道。
例如可以利用低压注射(LPI)。该技术可以用于用联接到系统的其它部分所需的传感器、接触连接器和套头端接管道。部件通常是相容塑料材料的注射模制部分。步骤的顺序将随着端接中所需元件的数量而变化。一个例子是将套头加入管道以充当用于终端等的联接设备或平台。在这样的情况下部件和管道被放置在模制工具中。LPI材料被引入预期位置以将套头粘合到管道。材料可以通过低压注射或通过压出模制机被引入。所需终端等然后可以被加入套头并且完成组件。在另一种形式中终端套头组件可以完成并且然后通过LPI工艺被加入管道。这样的工艺由巴拉斯公司(Plastiflex)用于端接用于地板护理市场的电软管系统。该工艺可以用于填充终端部件内的空间以为内部的连接提供增加的安全性和稳定性。步骤的数量将由终端套头的复杂程度和它所关联的功能的数量确定。如果需要和生产出高公差，该工艺允许有机会使用形状更复杂的部分。更多种类的材料可以被选择。该工艺受到很好控制并且产生更低的组装成本。
端接管道的备选工艺是包覆模制。管道的末端直接包覆模制有塑料材料以粘合它们，为流体提供顺沿前行的无泄露路径。它也可以充当基座或平台以安装用于控制系统的连接器或终端。在下一个步骤中，可以进行系统的连接。可以是注射模制部件的外覆层然后可以位于组件上并且使用包覆模制工艺锁定就位在管道终端组件上。如果需要，这可以进一步被包覆模制以加入其它特征，例如“软触”。应力释放特征可以是包覆模制设计的一部分。备选地应力释放特征可以是独立模制部分，其作为包覆模制工艺的一部分被放置在管道上并且被锁定就位。终端套头可以设计成允许在相同构造中制造一系列接头或接触。这可以用于从相同基本部分产生多种复杂性和控制。这对于套头的所有这样的变化具有成本效益。
【附图说明】
将关于特定实施例和参考某些图描述本发明，但是本发明并不局限于此，而是仅仅由权利要求限定。所述的图仅仅是示意性的和非限定的。在图中，为了图解目的一些元件的尺寸可以被放大并且未按比例绘制。尺度和相对尺度并不一定对应于本发明的实践的实际还原。
此外，在说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于在类似元件之间进行区分并且不一定用于描述顺序和时间次序。在适当情形下术语是可互换的并且本发明的实施例可以以不同于本文所述或所示的其它顺序操作。
而且，在说明书和权利要求中的术语顶、底、之上、之下等用于描述并且不一定用于描述相对位置。在适当情形下术语是可互换的并且本文所述的本发明的实施例可以以不同于本文所述或所示的其它取向操作。
用于权利要求中的术语“包括”不应当被理解为被限制为其后列出的装置；它并不排除其它元件或步骤。因此，词句“包括装置A和B的设备”不应当被限制为仅仅由部件A和B组成的设备。关于本发明它表示仅仅与设备相关的部件是A和B。
【具体实施方式】
通过以下描述和附图将进一步阐述本发明。
图1示出根据本发明的一个方面的管道的加热元件37的第一优选实施例。加热元件37是包括两个电导线(electrical wires)20、21的同轴电缆构造，所述两个电导线中的一个是加热丝21，两个电导线20、21由负温度系数元件层22隔离。特别地，图1示出一种同轴电缆构造，所述同轴电缆构造包括：围绕织物芯35螺旋地缠绕的加热丝21、围绕加热丝21的掺杂NTC的聚合物包覆层(NTC doped polymercoating)22以及围绕NTC包覆层22螺旋地缠绕的信号线20。信号线20可以是绝缘的或未绝缘的。优选地，如图1中所示，围绕前述构造施加绝缘层23。
在加热元件37与软管相联之后，同轴导线将允许加热和控制流过软管的可吸入气体。如图1中所示的同轴导线加热元件37将利用温度升高时NTC元件层22的电阻减小来触发给加热丝的供电。这使得加热元件37能够检测和最小化软管内的过热。因而，加热元件37也将允许检测和最小化加热丝21的热点部分。图1中所示的管道的加热元件37优选地具有以下更多特性/优点：低功率/瓦特数、恒温控制、经UL/CSA认证、低成本选择、最小总直径、105℃连续额定PVC、热点检测、总温度监测。
图2示出设置在根据本发明的一个方面的管道中的加热元件37的第二优选实施例。加热元件37是同轴电缆构造。该构造包括在该构造的芯中沿软管的纵向方向延伸的两个加热丝21。每个加热丝21具有用于绝缘的陶瓷包覆层。加热丝21在一端彼此电连接，并且加热丝在另一端连接到同一个电源。NTC包覆层22围绕加热丝21。围绕包覆层22施加信号线20。在图2中，信号线20围绕包覆层螺旋地缠绕，但是信号线可以以本领域技术人员认为合适的任何其它方式施加。信号线20可以是绝缘的或未绝缘的。优选地，如图2中所示，围绕前述构造施加绝缘层23。外绝缘层允许同轴导线加热元件37与软管内的可吸入气体直接接触而不会导致短路。
除了图1中所示的加热元件的优点以外，图2中所示的加热元件具有的优点在于：仅有一个电缆必须包含在软管中以用于加热管道内的可吸入气体。通常，为了提供闭合电路，在管道中有两个导线，一个导线去往患者接口，一个回到流发生器。图2中所示的同轴电缆构造提供了更紧凑的加热元件，其中两个导线包含在可以作为单个电缆包含在软管中的单个电缆中。
可选地，图1和2中所示的加热元件37可以包括PTC包覆层来代替NTC包覆层。
加热电缆(例如如图1和2中所示的同轴电缆构造)的横截面可以具有本领域技术人员认为合适的任何形状，例如圆形或椭圆形。优选地，加热电缆具有如图3中所示的椭圆形直径。这样的空气动力学导线结构提供了许多不同的优点。它提高了呼吸压降、最小化了空气湍流、最小化了湿气的积聚并减小了细菌的积聚。它使得弹簧式卷绕的加热电缆能够抵抗软管内壁的扭转。它还允许改善热量通过较大的接触面积分散到软管的壁中。它还利用成形的形状和抵靠在软管壁上的定位改善了空气动力特性。椭圆形状还允许杆形成弹簧特性。
电缆构造(例如如图1和2中所示的同轴电缆构造)允许加热元件容易和紧凑地插入软管中。插入可以通过本领域技术人员认为合适的任何方法进行。同轴电缆构造例如可以插入软管的外壁或内壁中、可以插入软管的内凸棱或外凸棱中、可以插入壁的内槽或外槽中、可以松松地设置在软管内、可以象弹簧一样...。
图3示出象弹簧一样地卷绕并且能够拆卸地插入软管36中的同轴导线加热元件37。同轴导线加热元件37象弹簧一样地卷绕并且插入软管36中可以以本领域技术人员认为合适的任何方式进行。为了将同轴导线加热元件37插入软管36中，导线37例如连接到十字叉杆(spider rod)并且通过使用重铅锤或球或者任何形式的配重装置插入软管36中。铅锤或配重的直径或厚度小于管道的内径。铅锤连接到定位线并且在一端落入软管中。定位线通过利用重力下落通过软管而被牵引通过，从而让十字叉杆在软管的另一端露出。然后将十字叉杆与十字叉和同轴导线加热系统组装在一起。然后将十字叉杆和加热元件37牵引到正确位置。在那时，加热元件37已经组装到管道中。施加轻微的扭力，相当于弹簧的加热元件37被带到适当的位置、与管道内壁接触。然后使用十字叉将导线锁定就位，从而将弹簧式导线的一端保持在适当的位置。然后通过旋转十字叉杆使之脱离定位销而从定位十字叉脱离十字叉杆。然后将加热丝37组装到管道中。该技术可以用于将任何类型的导线插入管道中，所述导线例如加热丝、信号线、组合电缆构造...。
图3中所示的构造具有的优点在于：加热元件37能够拆卸地插入软管中。加热元件37因此可以被再次使用并且不必与软管一起被扔掉，这导致更低的更换成本。这对于必须定期被更换的软管(例如加热呼吸软管)来说是特别重要的。图3中所示的构造的其它优点在于：该构造有助于改善同轴导线加热元件37与软管壁之间的传导率，并且该构造改善了软管内的散热和加热元件的能量利用。如图3中所示的加热元件可以包括NTC或PTC元件。
图4示出根据本发明的一个方面制造的管道。所述管道包括吹塑管38，该吹塑管包括波状壁39。管38的波状壁39包括许多波纹。管38还包括在管的外表面上的螺旋形导线槽40。用于加热或通信用途的导线插入导线槽40中。当加热丝例如插入导线槽40中时，该构造有助于改善加热丝与管壁39之间的传导率，并且该构造改善了管内的散热和加热元件的能量利用。由于这些螺旋形导线槽40可以直接从挤出机中产生，该构造提供了将加热丝插入软管中的快速和成本合算的方案。而且，该构造具有的优点在于：螺旋形导线槽40可以以任何可能的螺距设置。优选地，螺旋形导线槽40的螺距大于软管自身的波纹39的软管螺距，从而对于相同长度的软管需要较少的加热丝。这导致加热管道的成本减小。
图5示出在呼吸系统中用于将来自流发生器的可吸入气体供应到患者接口的管道。图5中所示的管道包括双螺距软管50，所述双螺距软管50包括在软管50的外表面的两个平行延伸的螺旋形凸棱16、17。在图5中仅仅一个凸棱包括导线。备选地，两个凸棱可以包括一个或多个导线。该导线可以是加热丝、通信线、如图1和2中所示的组合电缆构造或者任何其它导线或电缆。类似图5的管道可以通过吹塑工艺或螺旋缠绕工艺制造。
图6示出根据本发明的第四方面的呼吸系统的第一优选实施例。所述呼吸系统包括流发生器12、用于加热和加湿从流发生器12接收的可吸入气体的加湿系统41以及用于将来自加湿系统41的可吸入气体供应到患者接口43的管道54。加湿系统41包括用于接受可吸入气体的入口和连接到所述入口并且设置用于在可吸入气体输送到管道54之前加热和加湿可吸入气体的加湿室53。流发生器12通过充当预调节系统的加热入口软管52与加湿室53的入口连接。入口加热元件与入口软管52相联并且在可吸入气体进入加湿室53之前预加热可吸入气体。流发生器12也可以是带有集成加湿和加热系统(其在这里用作预调节系统)的CPAP单元。加热量受到控制器的控制并且可以根据环境空气特性或入口中的可吸入气体的特性的测量结果(例如露点测量结果)来确定。
图7示出根据本发明的第四方面的呼吸系统的第二优选实施例。所述呼吸系统包括带有用于加热和加湿可吸入气体的集成加湿系统55的流发生器12和用于将来自加湿系统55的可吸入气体供应到患者接口43的管道。所述呼吸系统包括用于在可吸入气体进入流发生器之前预调节可吸入气体的预调节系统。该预调节系统在这里被集成到CPAP单元中并且可以包括在可吸入气体进入流发生器和系统的后续主加湿器之前用于影响可吸入气体的温度的温度控制系统或用于影响可吸入气体的湿度的湿度控制系统。加热量受到控制器的控制并且可以根据环境空气特性或可吸入气体的特性的测量结果来确定。可选地，带有集成加湿系统和预调节系统55的流发生器12本身可以用作用于在可吸入气体进入第二加湿系统(未示出)之前加热和加湿可吸入气体的预调节系统。
本发明的第五方面也应用于图6和7的呼吸系统中，即根据在管道54的该部分中(优选地至少在患者接口)的露点测量结果来控制从加湿室行进到患者的空气的温度和湿度水平。
优选地，为了进一步优化呼吸系统的加湿系统的效率，加湿室的贮器中的水的温度被设定成足够高以产生水的足够热容量，从而允许高效的能量传递以湿润空气流和加热空气流(如果需要的话)。加湿室的贮器中的水的温度优选地是受控制的。所述控制例如可以根据环境空气条件或根据可吸入气体的露点测量结果来进行。
可选地，为了进一步优化湿气和热量传递到可吸入气体，加湿系统的贮器和加湿室的构造可以如下：
-贮器和加湿室通过使用挡板使得输送空气能够停留更长的时间
-贮器和加湿室具有100ml以上的顶部空间体积
-贮器和加湿室带有产生湍流的空气入口，以最大化空气与水之间的接触表面
-贮器和加湿室可以被加热到5℃到100℃之间的温度
-加湿系统具有过热控制
-加湿系统允许最大化湿度传递到出口空气流中
-加湿系统允许入口空气渗透通过贮器中的水
-加湿系统使用超声系统来产生蒸汽小滴。
优选地，为了进一步增加加湿系统的性能，加湿系统的贮水器被热绝缘。因此，加湿系统的性能可以较少地取决于环境条件并且能够在困难条件下更好地执行。因而，从表1可以看出，即使在有限功耗下，与没有绝缘贮罐的加湿器相比该加湿器也能够产生更大湿度。在表1中，Twaterbath是加湿室中的水的温度，Tdambient是环境空气温度，而Tdoutput是离开加湿室的可呼吸空气的露点温度，其是可呼吸空气的湿度水平的量度。
在加湿系统被集成到流发生器中的情况下，总系统的功耗可能被限制。绝缘加湿室将有助于节约能量和有效地利用功率，以最大化系统的湿度输出。
加湿系统的绝缘可以用本领域技术人员认为合适的任何手段进行。加湿室例如可以是双壁室构造。两个壁之间的腔可以是真空、空气或充满绝缘材料，例如充满泡沫。优选的是双壁室构造，其中腔充满空气并且允许来自流发生器的空气在越过水表面的顶部空间之前穿过其中。加湿室可以包括采用附连、胶粘、连接到水室的材料的形式的绝缘层。绝缘材料可以是泡沫材料、织物构造。
下面公开的试验结果证明：当测试系统在正常条件和困难条件下操作时，没有测试系统能够输送湿度和温度的最佳设定值，但是尤其对于绝对湿度完全保持在该最佳设定值以下。试验结果证明：用根据本发明的第四和/或第五方面的呼吸系统可以显著改善加湿器在将温暖和加湿的可吸入气体输送到患者的效率。
试验结果
1.基准测试：
F&P HC 604：带有集成加热加湿器和技术的CPAP。
设定值：
压力：10cm H2O
可变参数：从0(关)到10的加热软管的加热
结果和讨论
在不同环境条件下测试F&P机。
Tw＝贮器中的水的温度(℃)
T＝用哈纳仪器公司(Hanna-Instruments)的温度-湿度计HI9565测量的出口空气的温度(℃)
Td＝用哈纳仪器公司(Hanna-Instruments)的温度-湿度计HI9565测量的出口空气的露点(℃)
栏1：
在13-14℃的环境温度下，HH产生露点为19.5℃(等于16.8mg水/升空气)的空气流。在这些极端条件下，在未加热软管中可见冷凝。当出口空气的温度等于出口空气的露点时出现基准冷凝。
当加热软管上的T设定值增加时，出口空气的温度从19.8℃显著增加到23℃。该温度增加能够消除冷凝(T出口空气＞T露点)。出口空气的温度未达到30℃。
由于加热软管产生的温度增加并未对出口空气的露点产生影响。这是合理的，原因是出口空气的露点由HH的效率确定。
栏2和3：
在栏2和3中总结的实验中观察到相同的效果。通过启动软管加热系统，出口空气的温度显著增加。出口空气的露点不受影响(应当注意在栏2中：露点的微小增加是由于HH的水浴的温度的增加)。
结论
·F&P机的加热软管显著增加了出口空气的温度。在22-23℃左右的环境条件下，出口空气温度可以达到期望的30℃。
·F&P机的加热软管能够避免冷凝，即使在13-14℃左右的环境温度的极端条件下。在这些条件下，未达到30℃的出口空气温度。还不清楚系统是否将能够在5℃的环境温度下避免冷凝(如技术说明中所述)。
·从这些实验可以看出，在21-23℃的舒适环境条件下以及在困难条件(13-14℃)下，带有加热软管的F&P HH似乎都不能输送30mg水/升空气(等于30℃左右的露点)。最大露点在21-22℃左右或等于18.3-19.3mg水/升空气。
2.根据本发明的试验装备
实验装备包括：
通过带有加热元件的1.8米的CPAP入口软管与Breas加热加湿器HA 50连接的Breas i-Sleep 10CPAP单元。
带有加热元件的1.8米的CPAP出口软管。
CPAP单元的设定值：
压力：10cm H2O
HH的设定值
从0到9的加热
实验1：
空气流：10
行1-行2：加热入口空气的影响：
当入口空气未被加热时，出口空气的露点为18.3℃(等于15.6mg水/升空气)。随着入口软管中的加热系统开启，露点增加到21.4℃或18.7mg/l。这是蒸汽含量的20％的增加。应当注意加热入口空气并未对出口空气温度产生显著影响。
行2-行3：水表面上的空气湍流的影响
插塞被安装在HH的内部的入口上以便在贮器中的水表面上产生湍流。也预期插塞对空气流速度产生影响(空气流减小)。
由于安装插塞，注意到另一个3℃的露点增加。也似乎有从贮器中的热水到空气流的更好热传递(T出口空气也增加＞2℃)。在相同条件下，与F&P机相比达到了足够更高的露点。
行3-行4：水浴温度的影响
将水浴温度从45℃减小到38-39℃导致露点下降3℃，表明水具有减小的热容量。传递的能量加热出口空气和湿润空气流。通过减小水浴温度，湿润出口空气的效率变小。由于出口软管中的出口空气的加热，对出口空气温度的影响被最小化。
结论：
·通过将加热空气引入HH中(例如通过入口软管中的加热元件)，入口空气包含湿气的能力显著增加。通过加热冷空气，用于加热来自水浴的空气流的能量抽取被最小化，因此更多能量可用于蒸发。结果是HH的更好效率。
·通过在水表面上产生湍流和增加HH中的停留时间(通过减慢空气流)，更多的湿度和热被传递到出口空气流，导致更高的露点和出口空气温度。
·通过增加HH的温度，热容量增加，允许出口空气的更有效加湿。
实验2
空气流：10
确认停留时间增加和水表面湍流的影响：
两个挡板被引入HH中以迫使空气在加热水表面上循环：露点增加3℃。加入插塞(受限空气流+水表面上的湍流)导致露点的另一个6℃增加。
实验3
空气流：10
确认加热入口空气的影响：露点增加1℃。该增加是显著的，但是与13-14℃的更极端环境温度相比不太明显。
加热出口软管中的出口空气的很明显影响：温度增加7℃。
实验4
空气流：10
确认加热入口空气的影响：露点显著增加。
关闭出口空气的加热导致出口空气温度的显著减小。
实验5
空气流：20
确认水浴温度增加的影响：水浴温度增加导致水的更高热容量和因此出口空气的更高露点和温度。
图8和9分别示出根据本发明的第六方面的套头(cuff)9的主视图和后视图。套头9包括用于在呼吸系统中流动的可吸入气体的通道。图8和9中所示的套头包括用于测量可吸入气体的呼吸监护参数的集成传感器4。集成传感器4位于套头9的通道中。传感器4通过内部接线连接到电引脚3。图8和9中所示的套头9可以直接连接到呼吸系统的一部分上或者可以例如借助于套头接头6连接到呼吸系统的任意部分的连接套头。图9示出例如用于装配到阴管道套头中的阳电外壳2。电引脚3位于阳电外壳2内。因而，套头9的电引脚3可以直接连接到例如软管的内部接线，或者可以连接到软管的连接套头的相应电引脚。如图8和9中所示的套头9包括设计成装配ISO标准的攻丝接头的套头外壳1a。在套头的侧面上示出当通过固定夹子2a连接或使套头断开连接时辅助用户的抓握构造2b。图8和9还示出在内部固定传感器和电连接引脚的包覆模制部(overmould)1。
套头9可以包括多个传感器4。传感器4可以设置用于测量可吸入气体的任何呼吸监护参数，例如温度、湿度、压力、应力、应变、氧浓度、CO2浓度、空气流速度和本领域技术人员认为合适的任何其它参数。
套头9可以包括其它模块，例如利用射频、蓝牙、红外线、微波、光纤或任何其它类似技术的通信模块。传感器和模块可以与它们的适当设备(例如用于加热的单独控制器、流发生器、加湿器或用于通信的任何其它关联设备)通信。
套头9可以通过位于呼吸管道的结构内的硬接线传递信息。用于加热和/或信息传递的接线可以位于呼吸管道内或呼吸管道外部。优选地，接线位于呼吸系统的内部。这具有的优点在于用户不能干扰接线和导致接线或传感器损坏。
套头连接优选地设计用于直接连接到呼吸管道上。优选地，套头9包括固定系统2a以防止套头9从呼吸管道意外脱离。至少一个传感器4的信号传递可以由啮合分别位于呼吸系统和套头9的部分上的阳和阴连接器的电束线引脚3进行。这减小了接线或传感器错误安装在管道内的风险。
套头9可以用于充当贯通管道，附加呼吸管道可以与之附连。附加传感器可以在外部加入套头9并且连接到套头9。附加传感器然后可以利用连接到套头9的接线。
呼吸系统可以包括一个以上的套头，例如一个在管道的入口处并且一个在管道的末端以测量输入与输出之间的差异。
套头9内的传感器可以由各种材料制造。需要不同材料可以用于系统响应时间、耐用性、消毒和精度。这样的例子可以是在医院环境中，其中患者反应和测量的精度在临床上可能比在家庭治疗环境中更苛刻。消毒在医院中比在家庭环境中要求更高，并且传感器和外壳和连接器必须经受高压灭菌。
优选地，套头9适于装配到多个尺寸的软管。这意味着例如用户可以利用更靠近患者的更小孔径的软管，并且沿着该更小软管截面的该压降可以通过利用靠近流发生器/加湿器的更大孔径的管道来平衡。
套头9可以使用许多不同技术制造，包括包覆模制、压出模制和或注射模制。倘若有不同材料配置则可以使用包覆模制技术，例如套头的腔可以由较硬材料制造，从而允许更容易连接到关联设备。外包覆模制部1可以由软接触材料制造以允许患者更容易操作。在构造中用于温度测量用途的传感器4可以是本领域技术人员认为合适的任何类型的传感器，例如NTC或PTC元件。
图10示出根据本发明的一个方面的呼吸面罩44的第一优选实施例。呼吸面罩包括设置用于加热面罩内部的可吸入气体的加热系统45。加热系统45包括附连到面罩的外部的加热网。可以使用任何其它类型的加热系统，并且加热系统可以在面罩上的任何其它位置。加热网通过连接导线46连接到用于控制的控制器，所述控制器控制加热网。图10中所示的呼吸面罩44具有单壁，但是可以包括双壁，这可以进一步减小面罩内冷凝的发生。
图11a和11b示出根据本发明的一个方面的呼吸面罩44的第二优选实施例。呼吸面罩包括由外鞘48和内鞘47形成的双壁。外鞘和内鞘封闭密封腔49。
图12示出用于模块化呼吸系统中的控制器11的一个优选实施例。控制器包括待连接到电源的电缆15。控制器包括用于在呼吸系统中流动的可吸入气体的通道和在通道中用于测量可吸入气体的呼吸监护参数的至少一个集成传感器。所述至少一个传感器通过内部接线连接到电引脚10。控制器包括卡扣部分，通过该卡扣部分控制器能够拆卸地连接到呼吸系统的一部分。
控制器11是电子设备，所述控制器设计成使得所述控制器可以由许多电源供电并且可以适于借助于适当变压器(例如可以根据控制器所使用的电力网的干线电压切换的变压器)适用所有常用电源。如果需要，控制器11例如也可以借助于电池供电。
控制器11优选地带有用户接口5，其允许根据患者需要调节任何设定，例如输送到面罩的气体的温度和/或湿度。用户可以通过硬接线通信或通过无线技术调节设置。控制器11可以设置用于收集可以作为与患者舒适度、传感器测量、患者习惯、技术诊断和患者个人数据有关的流数据被连续下载的患者或监测信息。如果需要，该信息可以被存储在控制器11中并且可以在任何适当的时候被下载。控制器可以具有当需要时通知用户相关警报的装置。
控制器11可以设置用于从患者监护所需的软管系统的关联传感器读取信息。这样的传感器例如可以用于测量温度、压力、时间、流速、气体混合水平、环境温度和/或软管系统中的空气的露点。控制器11例如可以使用环境追踪(例如环境温度)来控制流体温度。控制器11可以通过硬接线装置、光纤、聚合物电阻变化、机械接口或本领域技术人员已知的任何其它装置与传感器通信。控制器11可以是本地控制器(即靠近软管系统的控制器)，或远程控制器(即放置在离软管系统一定距离处的控制器)。
控制器11优选地设计成使得所述控制器可以连接到呼吸系统的任意部分。控制器可以连接到一个软管或多个软管。这些软管可以连接到控制器的入口和出口，并且需要时然后可以连接到加湿器的出口和患者面罩。控制器11可以直接连接到加湿器41/流发生器12出口，之后呼吸管道将空气流传递到患者。控制器11可以控制患者的湿度水平和温度水平。这可以通过许多手段进行。首先，控制器11可以测量出口温度和湿度水平。这将允许控制器11控制温度以允许气体保持100％的湿度水平。控制器11可以控制患者温度。患者可以通过控制器键盘或通过人机接口控制他们的温度。控制器11可以联接到加湿器中并且这提供为患者提供理想条件的额外好处。如果控制器11联接到加湿器41中，患者可以组合地控制湿度水平和温度水平。
控制器11可以包括多个传感器。传感器可以设置用于测量可吸入气体的任何呼吸监护参数，例如温度、湿度、压力、应力、应变、氧浓度、CO2浓度、空气流速度和本领域技术人员认为合适的任何其它参数。控制器11可以包括其它模块，例如利用射频、蓝牙、红外线、微波、光纤或任何其它类似技术的通信模块。
控制器11可以利用无线技术与其它传感器/单元通信。该技术可以包括无线电、蓝牙、红外线等。
控制器11可以确定警报条件。这些条件可以包括呼吸管道的错位安装。它可以包括与附加技术(例如NTC/PTC接线)协作的热点检测。控制器11可以确定软管是否被阻塞。这通过测量许多参数(例如输入和出口温度、空气流等)进行。
图13示出应用于模块化呼吸系统中的图12的控制器11的优选实施例。在图13中控制器11一端与流发生器直接连接。图13还示出控制器另一端连接到管道套头9，所述管道套头连接到管道，所述管道借助于连接套头7连接到套头6，套头6连接到人机接口5。
图14示出能够拆卸地彼此连接的两个互连管道8。每个互连管道8包括阳接头7，所述阳接头能够拆卸地连接到另一个互连管道的阴接头9。互连管道8可以包含设置用于加热或通信用途的电导线。
互连管道部分8可以在两端包含用于允许电连接到附加管道的阳和阴接头。阳和阴接头可以连接到用于控制用途的控制器11，连接到流发射器12，加湿器41和任何其它关联设备。阳和阴接头设计成消除错误安装的风险。所述接头可以设计成使得允许类似于在真空清洁器产业中使用的旋转连接。互连管道的接头可以连接到套头。这具有使套头与软管构造隔离的优点。经常发生的情况是软管而不是接头产生损坏。制造商试图通过引入应变释放减小损坏的风险，但是软管不可避免地产生损坏。使用互连管道部分8意味着用户不需要整体地更换系统，而是仅仅需要更换损坏部分。
使用互连管道部分8意味着管道系统整体可以根据需要包含不同管道构造。例如第一部分可以由较廉价的吹塑型构造制造，并且更靠近患者可以使用螺旋形部分。这具有的唯一用途是为用户提供他们需要的软管特性。靠近流发生器/加湿器例如可以使用较大孔径的管道，而更靠近患者可以使用较小孔径的软管。靠近患者端使用较小孔径、较轻重量和挠性较大的管道将提高患者舒适度。与管道部分结合，沿着整个系统的压降可以被平衡以最小化压力损失。所述部分可以在沿着管道构造的中间点包含阀。这些阀例如具有隔离反压力和减小感染沿管道返回的风险的用途。
用于加热/信息传递的互连管道接线可以位于软管构造内，并且该软管构造可以是螺旋形缠绕、挤出吹塑或挤出管。导线也可以位于呼吸管道的中间之下。导线可以位于呼吸管道的外部。
互连管道部分8可以直接连接到呼吸面罩上并且可以根据需要直接连接到加湿器/流发生器上。使用在管道的每一端的标准阴阳套头允许不同软管构造用于标准套头。它允许用户为了不同用途选择使用各种软管。它允许用户在软管长度上具有不同加热构造。
图15示出设置用于控制呼吸监护参数的人机接口5。图15中所示的人机接口5通过导线能够拆卸地连接到套头6。套头6能够拆卸地连接到管道的阴连接套头7。连接套头7包括用于连接到内部和/或外部和/或集成管道接线的电配合引脚。该内部和/或外部和/或集成管道接线然后越过管道到达在管道的另一端的管道的连接套头9。阳连接套头具有阳引脚，所述阳引脚设计成连接到呼吸系统的任何其它呼吸部分，例如另一个阴连接套头或控制器。
HMI 5例如可以用于开启或关闭呼吸系统的某些部分，例如加湿系统、流发生器、加热软管或整个呼吸系统。HMI 5可以位于呼吸系统的任意部分上，例如呼吸面罩、套头、软管，或位于任何其它附加设备上，例如床或枕头，甚至可以位于另一个房间中。HMI接口优选地靠近患者定位使得它允许患者分段进行他们的治疗。情况可能是由于某些原因患者卧床不起并且因此必须进行连续治疗。情况可能是在白天/夜晚期间患者需要不同水平的治疗。通过适当传感器，控制器将可以确定睡眠模式并且相应地调节设备。情况可能是患者并不想要连续加热软管，患者可能需要不同温度设置并且这些可以通过环境追踪进行自动调节或者可以用HMI 5进行调节。HMI与互连管道组合的另一个优点在于流发生器和或加湿器可以更远离患者定位，并且因此可以使用减噪技术，因此提高了患者舒适度。为了减噪单元可以位于可以执行许多不同任务的箱柜中。首先它可以用于减小噪声，和干扰患者的光形成。其次箱柜可以用于改善和稳定加湿器/流发生器的环境条件。
HMI 5例如可以用于启动警报功能。例如可以患者卧床不起并且需要来自他人的帮助。HMI 5可以用于启动控制器或任何其它关联设备上的警报功能。HMI 5可以用于用关联的设备复位某些警报功能。情况可能是警报功能例如随着温度、缺少空气流等跳闸。在警报功能的情况下HMI可以用于复位和重启设备。
HMI 5可以用于调节操作条件，例如流动压力、温度、湿度水平，并且需要时控制可能连接到呼吸系统的任何关联药物的施予。
HMI 5可以使用呼吸管道接线系统与关联设备通信，或者可以使用无线技术，例如红外线、无线电、蓝牙。通常，HMI 5控制功能的接线要求将低于加热丝需要的接线要求。如果需要，HMI可以利用很低的电压，例如5V。使用低电压减小了导线尺寸并且增加了患者安全性。HMI 5可以是移动式的，从而允许执业医生从另一个房间操作呼吸系统。HMI 5可以接收指示设备性能的信号，例如温度、警报功能、水位等。
图16示出加湿系统的加湿室。加湿室与环境条件热绝缘。用包括腔的双壁室构造25进行所述绝缘，所述腔充满空气，但是可以充满任何绝缘材料，例如泡沫。
图17-20示出可以用在根据本发明的任意方面的管道中的不同的4导线电路。
图17示出标准24V DC电路。该电路包括用于加热待传到患者的可吸入气体的两个加热丝以及设置用于传递所述至少一个传感器的测量的两个信号线。图17中所示的所述至少一个传感器是热敏电阻，但是可以是本领域技术人员认为合适的任何类型的传感器。由于可以使用四导线的事实，加热电路和温度测量电路可以独立操作。图17中所示的电路还具有的优点在于可以连续监测传感器。
图18示出另一个标准24V DC电路。该电路包括用于加热待传到患者的可吸入气体的两个加热丝以及设置用于传递所述至少一个传感器的测量结果的两个信号线。图18中所示的所述至少一个传感器包括热敏电阻以及传感器。第二传感器例如可以用作HMI。由于可以使用四导线的事实，加热电路和温度测量电路可以独立操作。使用二极管的第二电路也可以包含两个传感器，两个传感器中的任意一个可以是HMI。
图19示出另一个标准24V DC电路。由于可以使用四导线的事实，加热电路和温度测量电路可以独立操作。在加热电路中现在有一个二极管和一个附加传感器。电路的其余部分与图18的相同。
图20示出另一个标准24V DC电路。由于可以使用四导线的事实，加热电路和温度测量电路可以一起操作。在加热电路中现在有两个二极管和一个附加传感器，并且现在在两个电路之间也有一个二极管和另一个传感器。这表明使用四导线配置可以具有四个传感器。