带有回流防止阀的加湿器.pdf

一种与压力支持设备一起使用的加湿器，该加湿器包括本体(44，302，442，910)，该本体具有入口(36，308，448，914)、流体保持腔(46，318，454，912)和出口(40，916)。该入口布置在流体保持腔的上游并与流体保持腔流体相通；该出口布置在流体保持腔的下游并与流体保持腔流体相通。在流体保持腔的上游布置有一个回流防止阀(60，160，260，304，334，400，444，500，600，700，760，902，930，958，970，980)，该回流防止阀能够在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在打开位置时入口基本是通的，在关闭位置时入口基本为堵上的。在关闭位置下，回流防止阀能够防止流体、流体蒸气或两者通过加湿器的入口进入到压力支持设备中。

权利要求书
1.  一种与压力支持设备一起使用的加湿器，其包括：
本体(44，302，442，910)，该本体具有入口(36，308，448，914)，该入口在操作上能够连接到压力支持设备的出口上，由此就能将该压力支持设备所产生的气流通到该入口，该本体还包括流体保持腔(46，318，454，912)和出口(40，916)，其中上述入口布置在流体保持腔的上游并与流体保持腔流体相通；同时出口布置在流体保持腔的下游并与流体保持腔流体相通；以及
布置在流体保持腔的上游的阀门(60，160，260，304，334，400，444，500，600，700，760，902，930，958，970，980)，其中该阀门能够在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置时入口基本是通的，且在关闭位置时入口基本为堵上的；
其中,当输送给入口的气流压力小于一阈值时，该阀门能够在外力作用下移动到关闭位置。

2.  如权利要求1的加湿器，其中，所述外力是冲到该阀门上的流体的重量。

3.  如权利要求1的加湿器，其中，所述外力是推压机构(88，276，278，322，458)施加到该阀门上的力。

4.  如权利要求1的加湿器，其中，所述外力是流体对该阀门的浮力。

5.  如权利要求1的加湿器，其中阀门布置在入口中。

6.  如权利要求1的加湿器，其进一步包括排气口(66，172)，该排气口将流体保持腔与环境大气相通，其中阀门能响应于阀门处于打开位置而堵住排气口，同时其中排气口能响应于阀门处于关闭位置而打开。

7.  如权利要求3的加湿器，其中推压机构包括：弹簧、磁场、重量、能推压阀门的推压件或者是它们的任何组合。

8.  如权利要求1的加湿器，其中阀门包括：挡板、浮子、盘、球或半球。

9.  如权利要求1的加湿器，其进一步包括：
排气口(272)，其将流体保持腔与环境大气相通；以及
第二阀门(270)，其中该第二阀门与所述阀门共同作用，由此当阀门处于打开位置时，排气口基本被第二阀门堵上，当阀门处于关闭位置时排气口基本被打开。

10.  如权利要求1的加湿器，其中阀门包括一个布置在流体保持腔中的浮子，且其中浮子能够浮在流体保持腔内的流体上，并且在流体保持腔内的流体高度超过预定阈值时能够将入口基本堵住。

11.  如权利要求1的加湿器，进一步包括一个加热器，该加热器与流体保持腔相连从而对流体保持腔内的流体进行加热。

12.  一种压力支持系统，包括：
压力支持设备(32)，其能产生气流；以及
加湿器，其具有本体(44，302，442，910)，该本体具有入口(36，308，448，914)、流体保持腔(46，318，454，912)和出口(40，916)，其中，入口布置在流体保持腔的上游并与流体保持腔流体相通；同时出口布置在流体保持腔的下游并与流体保持腔流体相通；以及
布置在压力支持设备出口和加湿器入口之间的第一阀门(60，160，260，304，334，400，444，500，600，700，760，902，930，958，970，980)，其中该第一阀门能够在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置时压力支持设备出口和加湿器入口之间的气流通路基本是通的，在关闭位置时该气流通路根据压力支持系统的第一物理方位基本被堵上；
其中,当输送给入口的气流压力小于一阈值时，该第一阀门能够在外力作用下移动到关闭位置。

13.  如权利要求12的压力支持系统，其中加湿器的入口刚性连接到气源的出口上，并且第一阀门布置在加湿器的入口中。

14.  如权利要求12的压力支持系统，其进一步包括第二阀门(602)，该第二阀门布置在压力支持设备出口和加湿器入口之间，其中第二阀门基于压力支持系统的第二物理方位在一个打开位置之间移动，其中在打开位置时，入口基本为打开的。

15.  如权利要求12的压力支持系统，其中，所述外力是冲到该第一阀门上的流体的重量。

16.  如权利要求12的压力支持系统，其中，所述外力是推压机构(88，276，278，322，458)施加到该第一阀门上的力。

17.  如权利要求12的压力支持系统，其中，所述外力是流体对该第一阀门的浮力。

18.  如权利要求16的压力支持系统，其中推压机构包括：弹簧、磁场、重量、能推压第一阀门的推压件或者是它们的任何组合。

说明书带有回流防止阀的加湿器
本申请是2006年9月27日提交的发明名称为“带有回流防止阀的加湿器”的第200680035691.2号中国发明专利申请的分案申请。
优先权声明
本申请根据35U.S.C§119(e)要求2005年9月27日提交的申请号为60/720,763的美国专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及一种加湿器，特别是一种用在压力支持系统中的加湿器，其包括一个阀门从而能防止流体从加湿器回流到压力支持设备中。
背景技术
现在在许多场合下都需要或者是必须将呼吸气流输送到病人的气道。例如，现在可采用一种非侵入式通气技术来给病人进行通气。还已知的是可输送连续的气道正压(CPAP)或者是变化的气道压力，其中变化的气道压力会随着病人的呼吸周期或者所监测的病人状态而变化，从而治疗疾病，如睡眠呼吸暂停综合症，特别是阻塞性呼吸暂停(OSA)或充血性心力衰竭。非侵入式通气和压力支持治疗通常均需在病人的面部布置一个病人接口设备，该接口设备通常是鼻罩或鼻/口罩，从而将通气器或压力支持设备接到病人的气道上，这样呼吸气流就能从压力/气流发生设备输送到病人的气道。
在许多情况下都需要在侵入式和非侵入式通气中对提供给病人的气流进行加湿。至今为止，研究出的许多加湿系统中都包括有一个加湿腔，其与压力支持设备串联从而将湿气加到压力支持设备输出的气体中。图1展示了常规的一例结构，其中压力支持设备10具有一个出口12，该压力支持设备将加压的气体提供给病人管路13，病人管路13是一根柔性的长管。病人管路13连接到加 湿器16的入口14。加湿器16包括一个加湿腔15，该加湿腔15中装有流体，其通常为水或者是蒸馏水。加湿腔15的出口18经病人管路20连接到病人接口(图中未示出)上，如鼻罩上。在工作时，加压气体从压力支持设备10流过病人管路13并流到加湿器16。该气体与加湿腔内的水相互作用，并流到管子20中，管子20连通于病人的气道。某些常规的加湿系统包括一个加热器，该加热器在操作上能够连接到加湿腔15上从而有助于加湿的进行。
将病人管路13布置在加湿腔和压力支持设备10之间的一个理由是在加湿器16翻倒时防止流体从加湿器往回流入到压力支持设备。进入到压力支持设备10的水可能会使该设备弄坏。
还已知的是将压力支持设备10的出口直接连接到加湿腔的入口，例如图2中所示。在这种结构中，加湿腔刚性连接到压力支持设备上。然而，这种结构会使流体从加湿腔反向流入到压力支持设备的问题更加严重，因为加湿腔的入口和压力支持设备的出口之间是直接的闭合连接。
美国专利第6,398,197号中公开的加湿腔采用一种水下通气管式的入口来防止水从加湿腔反向流入到压力支持设备中。尽管该专利所教导的水下通气管的结构可以减少水因后溅或系统倾斜进入到压力支持设备出口的情况，但其不能防止水因凝结或散落而进入压力支持设备的情况，即气体中夹带的水或者水蒸气有可能会从加湿腔向回流入到压力支持设备中。此外，在特定的方向特定的水位下，如压力支持设备和加湿器侧向倾斜并且加湿腔只是半满时，‘197专利的水下通气管的结构就不能防止流体从加湿腔向回流入到压力支持设备中。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用在压力支持系统中的加湿器以克服常规加湿设备的缺点。本发明的一个实施例可以实现上述目的，该实施例中，加湿器包括一本体，该本体具有一个入口，该入口能够在操作上连接到压力支持设备的出口上，由此就能将该压力支持设备所产生的气流通到入口。该加湿器还包括一个流体保持腔和一个出口。该入口布置在流体保持腔的上游并与流 体保持腔流体相通，同时出口布置在流体保持腔的下游并与流体保持腔流体相通。在流体保持腔的入口和上游布置有一个阀门。该阀门能够在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在打开位置时入口基本是通的，在关闭位置时入口基本为堵上的。
本发明的另一个目的是提供一种能够克服常规压力支持系统缺点的压力支持系统。该目的可通过一种压力支持系统来实现，该压力支持系统包括一压力支持设备和一加湿器，该压力支持设备能够产生一气流。加湿器具有一本体，该本体具有一入口、一流体保持腔和一出口。其中入口布置在流体保持腔的上游并与流体保持腔流体相通，出口布置在流体保持腔的下游并与流体保持腔流体相通。此外，在压力支持设备的出口和加湿器的入口之间布置有一个第一阀门。该第一阀门能够在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在打开位置时压力支持设备出口和加湿器入口之间的气流通路基本是通的，在关闭位置时该气流通路基本为堵上的。在这些位置之间的移动可基于压力支持系统的第一物理方向来实现，如其是否倾斜，是否平坐或处于水平位置，或是否平坐同时处于水平位置。
参照附图并结合本发明下面的说明及权利要求书，本发明的这些以及其它目的、特征和特点以及操作方法和相关结构部件和部件组合的功能以及制造的经济性将会更加清楚。所有这些附图均构成本发明说明书的一部分，其中各个附图中相同的附图标记表示相同的部件。可理解地是，这些附图仅是展示和说明性的，其不能用作对本发明的限定。在说明书和权利要求书中出现的单数形式的词“一”、“一个”和“这个”均包括复数，除非其上下文已清楚地表示出其它的含义。
附图说明
图1是现有技术中一种连接到压力支持设备上的独立式加湿器的俯视立体图；
图2是根据本发明原理的一个压力支持系统的俯视立体图，其包括一个加 湿器和一个压力支持设备；
图3是图2系统中所用的加湿器的主视立体图；
图4是图3所示加湿器沿线4-4的剖视图，其中有一个阀门处于部分打开位置；
图5与图4一样，其中的阀门处于完全关闭位置(虚线所示为完全打开位置)；
图6是图6中所示加湿器的侧面立体图，其中的阀门处于打开位置；
图7是图6中所示加湿器的主视立体剖开图；
图8是图6中加湿器中所用阀门的侧视图；
图9是根据本发明原理的加湿器第三个实施例的后视立体图；
图10是图9中加湿器所用阀门处于打开位置时的主视立体图；
图11是图10中阀门处于关闭位置时的主视立体图；
图12是图10中阀门处于关闭位置时的后视立体图；
图13是根据本发明原理的加湿器第四个实施例的侧面剖视图，其中的阀门处于打开位置；
图14和15是图13加湿器的侧面剖视图，其中阀门处于关闭位置；
图16是根据本发明原理的加湿器第五个实施例的侧面剖视图，其中的阀门处于打开位置；
图17是图16加湿器的侧面剖视图，其中阀门处于关闭位置；
图18是适用于根据本发明原理的加湿器中的阀门的第六个实施例的立体图，其中的阀门处于关闭位置；
图19是图18阀门的立体图，其中阀门处于打开位置；
图20是根据本发明原理的加湿器第七个实施例的侧面剖视图，其中的阀门处于打开位置；
图21是图20加湿器的侧面剖视图，其中阀门处于关闭位置；
图22是适用于根据本发明原理的加湿器中的阀门的第八个实施例的立体图；
图23是根据本发明原理的一加湿器的示意图，其中的加湿器具有一个双阀门结构；
图24是压力支持系统的示意图，该系统具有本发明回流防止阀的第九个实施例；
图25是压力支持系统的示意图，该系统具有本发明回流防止阀的第十个实施例；
图26是具有终止开关的压力支持系统的示意图；
图27是根据本发明原理的一加湿器第十一个实施例的立体图，其中的加湿器具有回流防止阀；
图28是图27加湿器沿线28-28的剖视图；
图29是压力支持系统的示意图，该压力支持系统包括一个连接到图27中加湿器上的压力支持设备；以及
图30A-30C展示的是阀门组件的另一种实施例，其中展示了布置在不同方向上的阀门。
具体实施方式
图2-5展示了一个压力支持系统30，该系统包括一个压力支持设备32和根据本发明原理的一个加湿器38。压力支持设备32具有一个出口34，该出口流体连接到加湿器38的入口或入口通道36(其被称为“入口”)。加湿器38还包括一个出口或出口通道40(其被称为“出口”)，该出口流体连接到一病人管路42上。
压力支持设备32是任何一种常规的通气或压力支持设备或系统，其能产生输送给病人气道的气流。这种压力支持系统例如包括，但并非限定于：通气器；连续式气道正压(CPAP)设备；或者是变压设备，如自滴定设备，比例辅助通气()设备，气道比例正压()设备，C-FlexTM设备，Bi-FlexTM设备，或者是由PA州Murrysville市的Respironics公司制造并发布的设备，其中提供给病人的压力会随着病人呼吸周期的变化而变化，这样吸气阶段输送 的压力可以高于呼气阶段的压力；或者是其它压力支持设备。
本发明中，病人接口(图中未示出)能够连接到病人管路42的远端，即远离加湿器38的一端。该病人接口是任何一种侵入式或非侵入式的装置，如鼻罩、鼻/嘴罩、全面罩、鼻管、气管内插管、或者是呼吸管，只要其适合将呼吸气体通到病人的气道即可。病人接口组件可包括头罩以便将上述装置安装到病人的头上。
加湿器38包括一个本体44，其内形成一个流体保持腔46。在本发明的一个示例中，该流体保持腔由一种聚合材料制成，如透明的聚碳酸酯材料。流体保持腔46由上表面47a和侧壁47b至47e形成。本体44连接到一个基本为平面的底座48上。入口36和出口40形成在上表面47a上，其中入口布置在加湿器38的上游侧52上，出口40布置在加湿器的下游侧54上。入口36处于流体保持腔46的上游并与之流体相通，同时出口40处于流体保持腔46的下游并与之流体相通。入口36的上游端取向为水平方向，如箭头56所示，并将气体向下导向流体保持腔46，出口40的方向是从流体保持腔46垂直向上，如箭头58所示。
在所示的示例中，加湿器38和压力支持设备32共同布置在一共用的底座41上，这样整个组件就连接成一个单元。可理解地是，本发明中还可采用其它技术来连接加湿器和压力支持设备或者是将它们做成一个整体，这些技术包括：在不使用底座的情况下将它们直接连接起来；或者是将加湿器和压力支持设备作为一个整体单元如结合在同一个壳体内提供。应该进一步理解地是，本发明中，加湿器和压力支持设备不用布置在一个共用底座上，其是可分的，或者是永久地彼此分开。在所示的实施例中，压力支持设备的出口靠近并刚性地连接到加湿器的出口上。此外，本发明中还可将加湿器和压力支持设备分开，然后用一根柔性的或刚性的管子将其中一个的出口与另一个的入口相连起来，此外，本发明还可提供一个与加湿器相连的加热部件。例如，可将常规的加热盘或电加热器用在加湿器中或其旁边从而对其中的流体进行加热。
入口36中或其内布置有一个阀门装置60。该阀门装置60类似于美国专利 第5,647,355号和第5,438,981号中公开的阀门装置，这里该专利的内容以引用的方式并入。阀门装置60布置在入口通道中并包括一个主入口部分64，即与压力支持设备的气流相通的入口，和一个出口部分68。入口36还包括一个排气口66，其在布置上能够将流体保持腔与环境大气相通。在所示的示例中，出口部分68在方向上能够使进入到入口的气流流向流体保持腔46。排气口66开口于环境大气，并通过如叶片74、格栅等装置来防止意外堵塞。
此外，根据本发明，阀门装置60包括一个自调节翼形阀件82，该阀件用来控制气流流过主入口部分64和排气口66，这样阀件就能对流入到加湿器16的气流进行调节。阀件82在结构和布置上就能响应于压力支持设备32气流所形成的正压或者是使用者吸气所形成的负压。
阀件82由一个大体平板状且基本刚性的部件83构成，该部件83通过反向朝外的直枢轴销84可枢轴转动地支持在其中间区域，其中的枢轴销84卡在入口36内的承载部分中。阀件82进一步包括一个封闭部分86，当该封闭部分处在下面这些开口上时，其尺寸应足以盖住主入口部分64或排气口66。
在本示例性实施例中，阀件82在结构上应使其重量相对于枢轴销84的枢轴尽可能地平衡。在本发明的一个示例性实施例中，封闭部分86由一个重量与该封闭部分86相同的平衡块88进行平衡。在平衡块88、枢轴销84以及其相关阀壳支承部分之间的磨擦系数、以及阀件82的本身惯性的作用下，在没有其它作用力时，应能使阀件在布置上能够使封闭部分86盖住主入口部分65并趋于呆在那个位置上。封闭部分盖住主入口部分，直至其受到移动力的作用为止。在这种情况下，阀件会移动从而盖住排气口。结果，在压力支持系统的正常工作过程中，来自压力支持设备32的加压呼吸气流的正压会提供该移动力。由此，当压力支持设备正常工作时，阀件82会处于一个位置，该位置下排气口66关闭，同时从压力支持设备到加湿腔通过入口就提供了一条基本无阻的通路，这样气流就从主入口部分流入到加湿腔46中。
如果出于某种原因加压气流被切断或减少到一阈值之下，那么在这种气流减少之后使用者的吸气会在封闭件86的下面加上一个负压，由此使阀件82枢 轴向外转动并盖住主入口部分64。由于阀件82是偏转到其关闭位置时是直立地，因此使用者能够吸入排气口66流入的环境空气。使用者的呼气在阀件上所产生的正压也会使阀件82保持在关闭位置。这种状态会持续到加压流体得到恢复，此时加压气体所产生的正压会再次推动阀件82从而使之枢轴向上转动，使封闭部分86盖住排气口66，由此来自压力支持设备的气流重新通过加湿器流到病人那里。
为了使阀件82中用作第一和第二位置之间支点的翼板最小，平衡块88包括一个合适的运动阻尼装置，如一个小的永磁体90，该永磁体固定到阀件82的第一端附近。磁体90磁性吸合到部件92上，如一个小的金属条或磁性条92，其可以是一个固定到入口36内部的钢片或磁体。可理解地是，如果需要也可将磁体90和金属片92的位置换一下。
本发明中还可在阀件82上提供一个偏转力。该偏转力可加到处于打开位置(主入口64打开时)阀件82上使之偏转，或者是使处于关闭位置(如图5所示，主入口64处于堵塞时)的阀件偏转。任何常规的技术均可用来施加该偏转力，这包括重力(通过阀件的一部分重量)、弹簧或磁体。
参见图5，在操作中，加湿器38将水或其它流体容纳到流体保持腔46中。该流体通常是通过出口40送入到腔46中。更为特别地是，使用者可将连接到出口的病人管路拆下，将水或其它流体、流体混合物等灌到流体保持腔中。压力支持设备将来自压力支持设备出口的加压气体如空气提供给加湿器的入口36。加压气体如上所述会使阀件82打开，从而挡住排气口66，同时打开主入口部分64，由此形成一条流路使气流向下流过入口的下游并与流体保持腔内容纳的流体交互。换句话讲，阀件82仅在主入口部分64处于正压时才处于打开位置，其中的正压是指其压力高于腔46的压力。换言之，阀件82上的压降必须高于一个打开压力值，其中的压降是指上游方向到下游方向的压降。
加湿后的气体从出口40流出。此外，该气体流过病人管路并流到病人的气道。如果压力支持设备所提供的压力停止或下降到一个阈值之下，阀件会处于“自由浮动”状态，此时阀件不被偏压。在这种情况下，如果加湿器被堵上、 推倒或者是被移动了，那么阀件可移动到图5所示的关闭位置，此时流体被堵塞住的主入口部分64堵住无法流过入口36。例如，冲到阀件上的流体有可能会使阀件移到关闭位置。此外，排气口66打开。如果该阀门被偏转到关闭位置，那么压力下降也会使阀门自动移到关闭位置。采用这种结构就能防止流体流入到压力支持设备32中。一旦流体不再冲击阀件或者压力支持设备提供的压力恢复并超过了流体加到阀件上的力，此时阀件就会移动从而打开主入口64并堵住排气口66。如果压力支持设备停止工作或者不能正常工作，那么病人仍能按上述方式进行呼吸，因为阀件82在堵上主入口部分64的同时会打开排气口66。
图6-8所示为加湿器156的第二个实施例，其包括一个本体158和一个阀件160。阀件160包括一个筒件162，该筒件上连接有一个柔性的可移动翼片164。在一示例中，筒件162由一种柔性材料如硅树脂、橡胶或它们的混合物制成。翼片164的一端165经中间部分166连接到筒件162上。在一示例中，筒件162、翼片164和中间部分166由材料模制成一个整体部件。
在另一可选的实施例中，有一个刚性的通过模制成的环或筒(图中未示出)布置在阀件160的一部分旁边从而为阀件提供结构支持。阀160(在尺寸和结构上)可布置在本体158的入口36内。在另一可选的实施例中，排气口172布置在翼片164的下游。排气口172包括有多个开口174从而将加湿腔内的气体连通到环境大气。
阀件160的操作类似于前述阀件60的操作。但是，翼片164经偏转会保持在关闭位置处，在该位置处，翼片会将入口中间部分166内的开口167堵住。来自压力支持设备并进入到入口36中的加气气体会使翼片164向外移动，由此堵上排气口172并打开通向加湿器的入口。结果，气体就流入到加湿腔中，并在这里被这里容纳的流体所加湿。加湿后的气体如前所述经出口34流出腔体。
如果加湿器158中来自压力支持设备的气流下降到预定的压力阈值之外，那么翼片164会移到关闭位置，由此防止加湿器气体所夹带的任何蒸气或流体进入到压力支持设备中。当翼片164处于关闭位置时，病人通过排气口172进行呼吸。然而，需要强调的是，排气口是可选的。如果加湿器翻倒了，翼片164 上水的重量会使翼片移动到关闭位置，堵住开口167，由此防止水溅出或通过入口38流回到压力支持设备中。
阀件160的优点在于该阀件可以被插入到现有加湿腔的入口中从而重装到加湿腔上。同样，其可轻松地从加湿腔上拆下进行清洗和更换。
图9-12展示了根据本发明原理的加湿器256的第三个实施例，该加湿器包括一个本体258和一个阀件260，该阀件类似于前述的阀件60。阀件260装在入口36中。具体地，该阀件260包括一个筒形的通过模制成的部件262，其能容纳筒环264。阀件266通过枢轴固定到筒环264和/或通过模制成的部件262上。阀件266包括一个闭合件或翼片268以及连接到翼片268上的平衡挡板或第二翼片270。通过模制成的部件262包括一个用作排气口272的偏心通道从而将筒环264和/或通过模制成的部件262内的通道与环境大气相通。排气口272上可设置有可选的排气盖，如多个开口。在本发明的一个示例中，第二翼片270包括一个磁体276，并且有一金属引力件278布置在该磁体旁边，这样磁体就被吸到件278这里，使第二翼片270偏转到关闭位置，使闭合件268堵住筒环264。
在操作中，如图10所示，来自压力支持设备的加压气体会使闭合件268克服磁体的偏转力并基本打开筒环264。然后，该加压气体就能流过入口36并流入到本体258所形成的加湿腔中，在这里加湿后通过出口40流出。如图11和12所示，如果来自压力支持设备的气流降到预定的压力阈值之下，那么阀件266会移到关闭位置，从而防止加湿器内气体所夹带的蒸气或流体进入到压力支持设备中。当阀件164处于关闭位置时，病人通过排气口272进行呼吸。此外，如果流体如水邻近入口36，那么闭合件268就会被流体的重量偏转到关闭位置。然而，此时病人仍能呼吸，因为阻挡件270离开排气口272从而使病人能够呼吸到环境空气。
图13-15展示了根据本发明原理的加湿器300的第三个实施例，其中的加湿器包括一个本体302和一个阀件304。在本实施例中，阀件304包括一个浮子，如浮球306，其能堵住并打开加湿器的入口308。该浮球通过支撑结构307 支撑在本体302中或连接到302上。浮球306能相对于本体在图13所示的打开位置和图14和15所示的关闭位置之间移动。在打开位置时，气体按箭头312所示流过入口308内的通道314、腔体310并从出口40流出从而流过加湿器。在关闭位置下，浮球306坐在支座316上，从而堵住通道314，由此就能防止流体或者夹带了流体的蒸气从入口流回到压力支持设备中。在一示例中，支撑结构307在结构上能够使气体和液体自由流入到支撑结构中或其周围。例如，该支撑结构可以是一个带有多个开口的笼子或架子。
在一示例中，浮球306的密度小于加湿器300中流体保持腔320内的水或流体318，这样浮球就会浮在流体上。这样，如果流体318的高度超过了一定的高度，这种情况有可能会出现在例如加湿腔装得太满和/或翻倒由此使流体流向入口的时候，浮球306会浮在流体上和入口306的下游端。这种情况展示在图15中，其中加湿器翻倒由此使水平不再水平并倾向入口306。
在所示的实施例中，浮球306通过推压机构如压缩弹簧322偏转到关闭位置。弹簧322在方向上应能使座316在浮球306浮到关闭位置时被浮球关闭。即，该弹簧用作一个引导件从而在浮球浮在流体上时能使浮球正确地与座316接合。弹簧322加到浮球306上的推压力，其如箭头324所示，应能被压力支持设备流入到加湿器中的正常气流所克服。即，当压力支持系统正常工作时，浮球306就如箭头326所示被一个足以克服弹簧推力的力移到打开位置。这样，在压力支持系统的正常工作期间，气流312能够不受阻挡地流过加湿器。
然而，如果气流的压力下降到浮球所受推力之下，那么弹簧会使该浮球坐在座316上，由此如图14所示挡住入口308。这一点非常好，因为此时气流的压力很小甚至是没有，该气流就有可能会使来自加湿器的某些加湿气体通过入口308流回到压力支持设备中。浮球306，当其坐在座316上时，能够防止或减少气流回流从入口流出，这样加湿器的气体就不会进入到压力支持设备的出口。压力支持设备中出现加湿气体是我们不希望的，因为其会使压力支持设备因长期凝结而积累大量的流体，从而促进细菌的滋生。
尽管用来堵住入口的浮子如图所示是一个浮球，但可理解地是，也可采用 其它的结构、形状和大小。同样，推压机构如图所示是一个弹簧，但其它的推压装置如磁体、片簧或其它装置也可用来将阀门推压到关闭位置。
图16和17所示为根据本发明原理的第五个实施例的加湿器330，其具有本体332和阀件334。本实施例大体上类似于前面采用浮阀即浮球306从而能够有选择地挡住或打开阀座316的实施例。本体332中流体保持腔336内的流体318的高度使浮球306在支撑结构338内升降。支撑结构338，类似于支撑结构307，能使浮球随着流体保持腔内流体的上升或浮动而导入到阀座中。作为优选，支撑结构338能使气体和液体自由流到浮球306这里。
在正常工作时，如图6所示，流体318的水平应当使浮球与阀座316分开，加湿器的入口布置有一个基本能通到流体保持腔的气流通路。因此，气流能够如箭头312所示相对自由地流入到流体保持腔。当加湿器倾斜，如图17所示，或者是当流体高度上升时，流体会将浮球306推入到座316中，从而堵住通道314，并防止流体和气体向回流出入口308。因此，流体318的高度控制入口318的堵塞和打开。
与前面的实施例不同，加湿器330并不包括一个基于输送到入口308的气流的压力来将阀门推到关闭位置的推压机构。因此，本实施例不会基于压力支持设备的操作来堵住加湿器的入口。然而，其仍然能够防止或减少流体后溅或回流流出加湿器的入口。
图18和19所示为适用于根据本发明原理的加湿器的阀件400的另一个实施例。阀400仅仅是插入到加湿器的入口即可。因此，其很容易就能重装到最常规的加湿器上。阀件400包括一个柔性翼片402，其连接到一筒环404上，该阀件400操作上的类似于阀件160。法兰406用来将阀门固定到加湿器的入口上。翼片402被推压到关闭位置中(图18)。
在操作中，来自压力支持设备32的加压空气使翼片402打开，并使加压空气流过入口，然后被加湿器内的流体加湿。如果流体溅向阀件400或者是加压空气停止从压力支持设备流出，那么翼片402关闭环体404，从而防止流体从加湿器的入口向上游流入到压力支持设备中。
图20和21展示了根据本发明原理的第七个实施例的加湿器440，其包括一个本体442和一个阀件444。在本实施例中，阀件444包括一个阀芯446，该阀芯用来堵塞并打开加湿器的入口448。阀芯通过支撑结构449支撑在本体442内或连接在本体442上。阀芯446可相对于本体在图20所示的打开位置和图21所示的关闭位置之间移动。在打开位置下，气体如箭头450所示流过加湿器，即流过入口448内的通道452，然后流过腔体454，从出口40流出。在关闭位置下，阀芯446的位置能够将入口448内的开口456封住，由此堵住通道452，并防止流体或夹带的流体从入口向回流入到压力支持设备中。在一示例中，阀芯446在结构上能够使气体和液体自由流入到阀芯中或其周围，并使阀芯在处于关闭位置时能够封住开口456。
在所示的实施例中，阀芯446被一个推压机构推到关闭位置，这里该推压机构是一个压缩弹簧458。该弹簧458在方向就能有助于开口456被阀芯446封住。即，弹簧用作一个导件，将浮球保持在浮起流体上的方向，由此使浮球能够正确地封闭开口456。当然，也可用其它的机构来确保阀芯正确地坐在入口的开口上。由弹簧458加到阀件446上的推压力应能被从压力支持设备流入到加湿器的正常气流克服。即，当压力支持系统正常操作时，阀芯446被一个足以克服弹簧推压力的力移到打开位置。这样，在压力支持系统的正常工作阶段，加湿器就有一个基本畅通的气流450。
然而，如果气流的压力落到作用在阀件上的推压力之下，那么弹簧会使阀芯446关闭或封住开口456，由此堵住入口448，参见图21。基于上述理由，这一点是最好的。
可理解地是，堵塞入口的阀芯可具有各种结构、形状和大小，只要其能在封闭期间封住入口并能在打开时允许气流通过即可。例如，本发明的一个实施例中，开口456就是圆的，阀件446是一盘件，其上伸出一柄，该柄上连接有弹簧。同样，推压机构，在图中所示为一个弹簧，也可具有其它的结构形式，如磁体、片簧。
图22所示为一个可用来代替阀件400的阀件500。更为特别地是，阀件500 是一种鱼雷阀，其可插入到许多常规加湿器的入口中。这样，与阀400一样，阀500很容易就能重装到现有的加湿器中。阀500包括一个本体502，该本体中有一个流通口504。压缩弹簧506和508布置在弹簧杆510上和开口504的相对侧上。封闭件512布置在开口504的下游一侧。压缩弹簧506和508与封闭件512接触。这两个压缩弹簧的弹性常数(K)不同，其中压力弹簧506的弹性常数(K)大于压缩弹簧508的弹性常数(K)。这样，封闭件512就会被推压到一个紧挨着开口504的关闭位置中。
在操作中，阀500在加湿器入口内的取向应使来自压力支持设备的加压气体能够使封闭件512移动，从而使压缩506压缩，使弹簧508拉伸。这样，流道开口504打开，使加压气体流过加湿器的入口并流入到流体保持腔中，在这里气体被加湿器内的流体加湿。加湿后的气体离开通过出口离开加湿器。如果来自流体保持腔的流体泼到或溅向阀件500，或者是如果加压气体停止从压力支持设备流出(或者是减少到预定阈值之下)，那么压缩弹簧506和508会使封闭件512关闭流道开口506(如虚线所示)，由此防止流体从加湿器的入口向上游流到压力支持设备中。
在前面的实施例中，加湿器的入口布置有一个阀、阀件或阀组件以便防止或减少流体后溅或气体或流体加湿器的入口回流。本发明还可将本发明的任意一种阀门结构布置在加湿器的出口，其中入口既可有阀也可没阀。图23示意性地表示一个加湿器38，其入口36具有一个阀件600，出口40具有一个阀件602。阀件600和602本身可以是这里所述的任意一种阀件。
在一示例中，阀件600能够使入口的上游压力高于下游压力，从而使阀件600处于打开位置。如果阀件600上的压降下降到一个阈值之下，该阀门就会移到一个关闭位置。另一方面，阀件602能够在出口40的上游压力高于下游压力时使阀602保持在打开位置。如果阀602的压降落到阈值之下，阀602就会移到一个关闭位置。阀600和602的关闭还可出现在水溅向阀600和/或阀602的时候。
图24示意性地展示了一压力支持系统650，其包括本发明第九个实施例的 回流防止阀702。压力支持系统650包括一个压力支持设备32，其流体连接到加湿器38。更为特别地是，压力支持设备的出口34通过一根管子700连接到加湿器38的入口36。管子700包括一加载了弹簧的阀门702，该阀门枢轴固定到管子700上。阀702由弹簧704推转到关闭位置，这样管子就被堵上了。杆706流过管子700并与阀702接触。杆706还向下伸到压力支持系统650的底部708之外。当压力支持系统650坐在一平面上时，杆706就会被向上推，从而就通过杆将阀702移到一个水平的或者是打开的位置中(如图中虚线所示)。当该设备翻倒或者离开平面时，弹簧704将阀702推到关闭位置从而防止流体流入到压力支持设备32中。换言之，与一表面接触的杆706使阀702被推入到一个打开位置中。该实施例的优点是，无论系统是被使用者提起还是从其所处的平面上掉落，其都能阻止流体回流到压力支持设备中。上述这些情况例如可出现在使用者带着本系统去一个水源来给加湿器加水的情况，也可出现在系统被意外碰掉的情况。
在图24所示的实施例中，杆所提供的自动切断或终止开关功能如图所示被设置在压力支持设备和加湿器之间的管路中。可理解地是，本发明还可将上述功能设置在压力支持设备上、加湿器上，或者是这两个位置同时设置。可进一步理解地是，图24所示的阀杆组件仅仅是简单地展示了其中能够提供自动启用/禁用功能的机械部件。实际上，还可提供更为复杂的由杠杆、杆件、开关等组成的系统来实现自动切断或终止开关功能。
例如，图25就公开了另一个压力支持系统750的实施例，除了管子752是一根柔性管之外，该压力支持系统750类似于图24所示的压力支持系统。管子752的外部布置有一个夹管阀760。杆706与夹管阀760一起作用，从而在杆706坐在一平面上时，平管阀760处于打开位置同时气体可从压力支持设备32流到加湿器38。然而，如果压力支持系统750被碰翻、提起或者是从平面移走，那么杆706就被弹簧704向下推(如图中虚线所示)，同时夹管阀760压到柔性管752上，从而防止或基本阻塞住压力支持系统和加湿器之间的连接。
本发明可进一步采用电子阀如电磁阀来代替这里所述的任何一种阀门，如 阀门600、602、702或760。该阀可电连接到一个终止开关、加速计或其它任何一种感应装置上，由此可基于感应装置的输出来驱动阀门(打开或关闭)。由此，如果压力支持系统被碰翻或撞翻，加速度或移动速度超过阈值a1时并且时间超过t1，那么电磁阀会关闭。阀门的关闭例如可基于传感器的输出驱动阀门直接进行。
本发明还可基于终止开关、加速计或其它传感器的输出来对压力支持系统的操作进行控制，由此提供到阀门的气流压力就能降低或没有，同时还能使阀门关断。在这种方式下，阀门是通过切断压力支持设备的电源来间接地将阀门关断从而将阀门关闭。在任何一种情况下，均要防止流体、气体或者流体和气体从加湿器回流到压力支持设备。
如果采用电子阀，那么本发明还可将导体模制到塑料腔中由此将导体或连接器嵌入到加湿器本体中。作为选择，或者是此外，也可将导体和/或连接器蚀刻到加湿器本体的表面中。将连接器嵌入或蚀刻到加湿器本体的优点在于：能使电导体或连接器与加湿器本体中水的接触减到最少。
图26是压力支持系统800的示意图，其中紧挨着压力支持系统的底面820布置有一个终止开关810。当然，该终止开关可布置在压力支持设备上、加湿器上，或者是这两上位置上。只要终止开关810坐在一平坦的表面上，就能将电源提供到压力支持设备32上。然而，一旦终止开关810未坐在一表面上，那么提供给压力支持设备的电源就会被断开。在这种情况下，阀件就会被推到关闭位置，由此防止或减少加压气流从压力支持设备32流到加湿器38中。这样，上述实施例中的阀门就会关闭，从而防止流体、气体或流体和气体从加湿器回流到压力支持设备32中。
终止开关810可以是任何一种适于实现上述功能的设备。即，该终止开关可以是任意一种设备，只要其能检测出压力支持设备、加湿器或两者何时正确地处于一表面或一水平面上即可。那些能够检测出加湿器和/或压力支持设备是否处于一表面上的设备例如包括：压力传感器、光学监测器、声波定位器和接近开关。当然，也可采用多个同样或不同结构的终止开关来实现上述目的。
本发明还可监测压力支持系统的各种参数，并基于所监测的一个或多个参数使一阀门堵塞或打开压力支持设备和加湿器之间的气流通道。这一点即可以是阀门的直接控制，如果其是电动阀的话，也可以通过控制器对压力发生设备的控制来实现。下面是控制这样的阀门时所需监测的一些示例性参数的列表：
1)运行温度、压力、湿度、或者是其它任何与压力支持设备和/或加湿器相关的流体变量；
2)压力支持设备和/或加湿器(倾斜开关、终止开关)的特定方向。
3)压力支持设备和/或加湿器(加速计)的移动；
4)压力支持系统中任何部件的连接；和
5)加湿器内的流体高度；
可理解地是，该列表并不是一个完整的列表，其仅用来给出一些需要进行监测的项目的示例，其中的监测项目用来防止流体从加湿器侵入到压力支持设备的出口。
图27和28展示了根据本发明原理的第十一个实施例的加湿器900，其具有一个回流防止阀902，图29展示了加湿器900在压力支持系统904中的使用情况，其中的压力支持系统包括一个压力支持设备32。加湿器900由一个上托盘906和一个下托盘908构成，两者组合起来形成了一个具有流体保持腔912的本体910。入口914和出口916面对面地形成在上托盘904中。垫圈915和917分别布置在入口914和出口916的外侧，从而确保管道与入口和出口之间气密相连。如图29所示，气流，如箭头918所示，由压力支持设备32提供到加湿器900的入口914，并在这里加湿，然后通过出口916通到病人管路(图中未示出)。
最好是如图28所示，回流防止阀902是一个挡板阀，其能够可移动地连接到上托盘906上。在一示例中，挡板阀902是一个比较刚性的部件，其可旋转地连接到上托盘906上，由此使挡板阀能够相对于上托盘旋转。挡板阀902在尺寸和结构上能够将入口914堵塞到一关闭位置中，并且在打开位置时能够摆出入口的流道。在本实施例中，阀902如箭头920所示朝下摆向加湿器内的流 体。挡板阀的旋转轴大体平行于加湿器的横轴922。挡板阀的这种结构还有一个好处，那就是即使是在打开位置下，挡板阀也能帮助防止液滴溅到入口914中。
在操作中，压力支持设备提供给入口914的气流正常情况下具有的压力就足以使阀门902移向打开位置并呆在那里。如果加湿器内的流体倾斜到纵轴914上，并且流体位置足够的高，那么流体就会接触到阀门902。流体的重量会使阀门移到关闭位置。本发明的实施例并没有展示其中用来将阀门保持在关闭位置的推压机构。然而，本发明也可包括这种机构。
压力支持系统904包括一个第二回流防止阀930，其在操作上连接到加湿器的入口。在该示例中，第二回流防止阀930布置在一根将加湿器入口连接到压力支持设备32出口的管道932中。该第二回流防止阀930也是一挡板阀，该阀在关闭时基本上将管道932堵住。阀930在方向能够使旋转轴大体垂直于横轴922和纵轴924。结果，阀930就如箭头934所示从打开位置(如虚线所示)移到关闭位置。
在正常工作期间，压力支持设备提供的气流在管道932中具有压力足以使阀门930移到打开位置并保持在那里。然而，当该气流减少或没有时，挡板阀930在结构、布置和/或重量或偏转情况上能够使压力支持设备倾斜，从而使加湿器处在压力支持设备的上面，例如使系统绕着轴924顺时针旋转，由此使阀门自动地从打开位置转换到关闭位置。因此，阀门930的驱动就依赖于压力支持系统的方向。
通过提供一对取向于不同平面的回流防止阀，无论压力支持系统的倾斜角度如何，本实施例均能将加湿器到压力支持设备的流体回流减到最少。例如，如果压力支持系统倾斜到侧壁940上，那么回流防止阀902就会因那些冲击到阀门的流体重量和/或阀门的结构而被迫关闭，由此就能防止或将流体回流到管道932中和压力支持设备32中的量降到最低。如果压力支持系统倾斜到侧壁942上，回流防止阀930就会因那些冲击到阀门的流体重量和/或阀门的结构而移到关闭位置，由此也能防止或将流体回流到管道932中和压力支持设备32 中的量降到最低。如果压力支持系统倾斜到侧壁944或946，流体不会因重力回流到压力支持设备中，而是远离压力支持系统的入口936。
在所示实施例中，阀门902和930通过销钉连接到加湿器或管道上，这样挡板就能在销钉上旋转。可理解地是，其它的结构也可用来将阀门连接到压力支持系统的相应部件上。例如，可用一个活动铰链来将挡板阀连接到相应的锚固点上。
如上所述，加湿器本体上的阀门移动件的方向能够在阀门根据加湿器本体的空间方向如何以及何时关闭时发挥作用。本发明还可使入口通道内的阀件在取向上能够以最佳方式实现特定的阀门关闭特性。也就是说，该阀芯能够在加湿器本体上而非在一端上取向，这样如果加湿器本体倾斜到其侧壁上时该阀芯能够更容易地关闭，反之亦然。图30A-30C展示了阀门组件中阀芯的三种取向，由此更好地说明本发明的构思。
图30A展示了一个具有加湿器本体951的加湿器950，其处于正常工作状态并且取向如图所示，其中顶部952朝上，底部954朝下。加湿器950包括一个垂直轴956。加湿器本体的入口959中布置有一个阀件958，这样阀门960就沿着一条大体垂直于垂直轴956的轴962取向。在操作中，当流到入口的气流压力落到阈值之下时，阀门960就如箭头964所示关闭，由此防止流体回流到入口之外。这种结构非常适用于下面的情况，即入口气流减少或停止的目的是使入口被堵上，因为在本实施例中，重力会协助促使阀门960关闭。
在图30B中，加湿器950’包括一个阀门结构970，其布置在加湿器本体的入口959，这样阀门972就沿着一条大体平行于垂直轴956的轴974取向。这种取向的结果就是，阀门972会如箭头976所示趋向于关闭，从而当加湿器本体倾斜到侧壁978上即相对于轴956逆时针旋转时，防止流体回流从入口流出。当然，本发明还可将阀门972布置在入口的另一侧，这样阀门就会在加湿器本体相对于垂直轴956顺时针转动时关闭到入口上。
图30C展示了加湿器950”的另一种结构，其具有一个阀门结构980，该阀门结构980带有一个能选择性地关闭入口959的阀门982。阀门982沿一轴 984取向，该轴984相对于垂直轴956具有一个非零或非90度的角度。阀门982按照箭头986所示移动以关闭入口。简而言之，图30A-30C展示的是：阀门的旋转轴可相对于垂直轴956具有一个从0度(图30A)到90度(图30B)或者两者之间某处(图30C)的角度。角度的选择会决定阀门组件相对于加湿器本体取向的关闭特性。
可理解地是，可移动阀芯的大小、结构、形状、重心、以及其它特征均可变化，从而获得期望的关闭特性。例如，可对阀门的重量进行调节，从而使其随着加湿器方向的变化能以更好的响应方式打开或关闭。阀门上还可设置密封或垫圈从而对其密封特性进行控制。此外，还可用刚性材料、非刚性材料或两者的任一组合来制造阀门。
可理解地是，本发明至少采用了一个回流防止阀来防止流体如水从加湿器回流到加湿器上游的压力支持设备中。尽管术语“阀门”在这里是用来描述回流防止阀的，但应该注意该术语可涵盖任意一种能够在两个位置之间移动的设备、组件、结构：第一位置下，流体/气体能够自由流入并流出加湿器的入口；以及第二位置下，流体/气体被阻挡、限制或堵塞，不能向回朝着压力发生器流过加湿系统的入口。
在本发明的一个示例中，回流防止阀仅仅是在从加压气源如压力支持设备32输送到加湿器入口的气体具有一个大于或等于回流防止阀上所作用的推力的压力Po时才打开。气流流过流体保持腔内的流体(水)，并被加湿。加湿后的气体流过出口，并被病人管道和病人接口带到病人气道。如果进入到加湿器的气体(空气)压力小于Po，那么止回阀会关闭，由此防止流体泼溅、晃荡或从加湿器的入口回流到压力支持设备的出口中。
应该理解地是，加湿器可以采用各种结构形式。例如，本体可以是矩形的、卵形、锥台形、椭圆形等。此外，加湿器可以各种形式与压力支持设备相组合。例如，加湿器可刚性连接到压力支持设备上，可分离地连接，和/或通过一段病人管路进行连接。
因此，可以看到本发明提供了一种结构，其能防止水从加湿器38意外回流 到CPAP单元32，从而有可能会损坏CPAP单元32。此外，本发明还提供了一种CPAP/加湿器装置30。
尽管前面已结合本发明的最实际并优选的实施例进行了详细地描述，但本领域技术人员均清楚这些实施例仅仅是说明性地，不用来对本发明进行限制，相反其用来涵盖本发明构思内和权利要求书保护范围内的其它许多的变化形式和修改形式。例如，可理解地是，在本发明中，某些实施例中的一个或多个特征还可与其它实施例中的一个或多个特征进行组合。