BR112012001413B1

BR112012001413B1 - dispositivo para ajudar a tossir

Info

Publication number: BR112012001413B1
Application number: BR112012001413-7A
Authority: BR
Inventors: Maarten Leonardus Christian Brand; Sheng Jin
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2021-05-18
Also published as: CN102481426B; US20120111329A1; CN102481426A; WO2011010279A1; EP2456494A1; JP5785543B2; RU2012106663A; BR112012001413A2; JP2013500052A; US10300239B2; RU2543542C2; EP2456494B1

Abstract

DISPOSITIVO PARA AJUDAR A TOSSIR, MÉTODO PARA AJUDAR A TOSSIR E PROGRAMA DE COMPUTADOR UTILIZADO EM UM MÉTODO PARA AJUDAR A TOSSIR A invenção apresenta um dispositivo (11) para ajudar a tossir, baseado em uma pressão de oscilação. A pressão de oscilação provoca um fluxo de ar de oscilação periódica em um sistema pulmonar e o fluxo de ar de oscilação periódica compreende um fluxo de ar de exalação de oscilação e um fluxo de ar de inalação. O dispositivo (10) compreende uma unidade de controle (11), e a unidade de controle (11) compreende: - uma primeira unidade de determinação (111) para determinar se uma inalação do sistema pulmonar está completa, de modo a controlar uma válvula (13) que deve ser fechada para isolar o sistema pulmonar do ambiente externo, - uma segunda unidade de determinação (112) para determinar se uma pressão do ar interno no sistema pulmonar é maior do que um limiar predefinido de pressão, e - a unidade de detecção (113) para detectar o início da oscilação do fluxo de ar de exalação, de modo a controlar a válvula (13) que deve ser aberta para iniciar uma tosse.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um dispositivo e a um método para ajudar a tossir.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Em algumas condições médicas, tais como Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC), Asma, e Fibrose Cística (FC), um volume excessivo de material viscoelástico chamado de muco pulmonar pode se acumular nos pulmões do paciente. Sabe-se que muco pulmonar em excesso causa problemas graves devido a uma chance maior de infecções pulmonares, diminuição da função pulmonar, redução do efeito de remédios inalados, etc.

[003] A remoção de muco pulmonar em excesso, portanto, é extremamente benéfica para o quadro de saúde do paciente. Normalmente, os pacientes são instruídos a tossir de maneiras especiais (chamada de tosse dirigida) ou respirar em padrões especiais (chamada de expiração forçada ou huffing (bufar)), mas frequentemente ambos não resultam no efeito desejado.

[004] Atualmente, um dispositivo de oscilação para ajudar a tossir é fornecido para pacientes com Fibrose Cística e Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica a fim de aumentar a remoção de muco pulmonar. A oscilação pode ser uma pressão de oscilação do ar transmitida para um pulmão através de uma boca para fazer com que as vias aéreas do sistema pulmonar oscilem. A oscilação também pode ser uma pressão de oscilação mecânica transmitida para um pulmão através da caixa torácica e dos músculos como, por exemplo, Oscilações de Alta Frequência da Parede Torácica (OAFPT).

[005] Entretanto, baseado no dispositivo de oscilação atual, quando a oscilação é gerada nas vias aéreas do sistema pulmonar, um fluxo de ar de oscilação periódica é gerado e a direção do fluxo de ar de oscilação periódica pode ser diferente da direção do fluxo de ar da tosse (exalação) durante a tosse, o que pode dificultar a tosse.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[006] Um objetivo desta invenção consiste na provisão de um dispositivo para ajudar a tossir de forma efetiva.

[007] O dispositivo para ajudar a tossir, baseado na pressão de oscilação, compreende uma unidade de controle. A pressão de oscilação provoca um fluxo de ar periódico em um sistema pulmonar e o fluxo de ar de oscilação periódica compreende um fluxo de ar de exalação de oscilação e um fluxo de ar de inalação de oscilação. A unidade de controle compreende:

[008] - uma primeira unidade de determinação para determinar se uma inalação do sistema pulmonar está completa, a fim de controlar uma válvula que deve ser fechada para isolar o sistema pulmonar do ambiente externo,

[009] - uma segunda unidade de determinação para determinar se uma pressão de ar interna no sistema pulmonar é maior do que um limiar predefinido de pressão, e

[0010] - uma unidade de detecção para detectar o início do fluxo de ar de exalação de oscilação, no intuito de controlar a válvula que deve ser aberta para iniciar a tosse.

[0011] A vantagem é que o dispositivo da invenção pode ajudar a tossir de maneira mais efetiva.

[0012] A invenção também provê um método que corresponde ao dispositivo para ajudar a tossir. A invenção provê ainda um programa de computador utilizado no método para ajudar a tossir.

[0013] Explicações detalhadas e outros aspectos da invenção serão fornecidos abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] Os objetivos e as características acima e outros ainda da presente invenção irão se tornar mais evidentes a partir da seguinte descrição detalhada quando considerada em conexão com os desenhos anexos, nos quais:

[0015] a Figura 1 mostra esquematicamente um dispositivo para ajudar a tossir de acordo com uma realização da invenção;

[0016] a Figura 2 é um diagrama para ilustrar a correlação entre a velocidade de um fluxo de exalação de uma tosse e o tempo;

[0017] a Figura 3 é uma forma de onda para ilustrar uma correlação entre a velocidade de um fluxo de ar de oscilação e o tempo;

[0018] a Figura 4 mostra esquematicamente a pressão de oscilação mecânica aplicada a um sistema pulmonar e uma pressão de ar detectada através de uma boca de acordo com um exemplo da invenção;

[0019] a Figura 5 mostra esquematicamente uma pressão de oscilação do ar aplicada a um sistema pulmonar através de uma boca e uma pressão de ar detectada através de uma boca de acordo com outro exemplo da invenção;

[0020] a Figura 6 é um fluxograma para ilustrar um método para ajudar a tossir de acordo com uma realização da invenção.

[0021] As mesmas referências numéricas são empregadas para denotar partes similares em todas as figuras.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0022] A Figura 1 mostra esquematicamente um dispositivo para ajudar a tossir de acordo com uma realização da invenção.

[0023] O dispositivo 10 é utilizado para ajudar a tossir, baseado na pressão de oscilação. O dispositivo 10 compreende uma unidade de controle 11, uma unidade de oscilação 12 para oscilar um sistema pulmonar a fim de provocar um fluxo de ar de oscilação periódica no sistema pulmonar, e uma válvula 13 controlada pela unidade de controle 11, em que a válvula deve ser aberta ou fechada para, respectivamente, conectar o sistema pulmonar com o ambiente externo através de uma boca, ou isolar o sistema pulmonar do ambiente externo.

[0024] A unidade de oscilação 12 pode ser integrada junto com a unidade de controle 11 e incluída no dispositivo 10. Por exemplo, a unidade de oscilação 12 é uma unidade de pressão da oscilação do ar. A pressão de oscilação do ar formada pela unidade de oscilação 12 é transmitida para o sistema pulmonar através de uma boca para provocar a oscilação das vias aéreas do sistema pulmonar.

[0025] Alternativamente, a unidade de oscilação 12 pode ser separada do dispositivo 10, e não integral com a unidade de controle 11. Por exemplo, a unidade de oscilação 12 é uma unidade de oscilação de pressão mecânica. A pressão de oscilação mecânica é transmitida para o sistema pulmonar através da caixa torácica e dos músculos, tais como, por exemplo, Oscilações de Alta Frequência da Parede Torácica (OAFPT).

[0026] A unidade de oscilação 12 gera uma pressão de oscilação (mostrada como PO na Figura 1) para oscilar as vias aéreas do sistema pulmonar, e a pressão de oscilação provoca uma oscilação de ar periódico nas vias aéreas do sistema pulmonar. A oscilação periódica do fluxo de ar compreende um fluxo de ar de exalação de oscilação e um fluxo de ar de inalação de oscilação.

[0027] A unidade de controle 11 compreende uma primeira unidade de determinação 111 para determinar se a inalação do sistema pulmonar está completa, de modo a controlar a válvula a ser fechada para isolar o sistema pulmonar do ambiente externo, uma segunda unidade de determinação 112 para determinar se uma pressão do ar interno (mostrada como PAI na Figura 1) no sistema pulmonar é maior do que um limiar predefinido de pressão, e uma unidade de detecção 113 para detectar o início de um fluxo de ar de exalação de oscilação (mostrado como FAEO na Figura 1), de modo a controlar a válvula 13 que deve ser aberta para iniciar uma tosse.

[0028] A válvula 13 pode estar integrada com a unidade de controle 11 de modo a ser aberta ou fechada baseada na ação de controle da unidade de controle 11. Se a válvula 13 for controlada de modo a ser fechada com base em um sinal de fechamento (mostrado como SF na Figura 1) da primeira unidade de determinação 111, o sistema pulmonar é isolado do ambiente externo e o ar externo não pode ser inalado para dentro do sistema pulmonar; se a válvula 13 for controlada de modo a abrir com base em um sinal de abertura (mostrado como SA na Figura 1) da unidade de detecção 113, o muco e o ar (mostrados como A e M na figura 1) nas vias aéreas do sistema pulmonar podem ser tossidos/exalados para o ambiente externo, e o ar externo (mostrado como A na Figura 1) pode ser inalado para dentro das vias aéreas do sistema pulmonar.

[0029] Quando a pressão do ar interna do sistema pulmonar é mais alta do que um limiar predefinido de pressão, o sistema pulmonar está pronto para tossir; se a unidade de detecção 113 detecta o início de um fluxo de ar de exalação de oscilação, a válvula 13 é controlada de modo a abrir; se a válvula 13 é aberta, o sistema pulmonar começa a tossir quando o fluxo de ar de exalação de oscilação começa de acordo com o fluxo de ar de oscilação periódica. O limiar predefinido de pressão pode ser fixado por um usuário, e o limiar predefinido de pressão pode ser diferente para pessoas diferentes.

[0030] A primeira unidade de determinação 111 pode ser projetada para determinar se a inalação do sistema pulmonar está completa quando a velocidade do fluxo de ar de inalação (mostrada como VFAI na Figura 1) no sistema pulmonar é mais baixa que o limiar predefinido de velocidade. O fluxo de ar de exalação de oscilação é síncrono com o fluxo de ar de exalação de oscilação da tosse pelo menos ao início da tosse. No início da tosse, a tosse provoca um pico do fluxo de ar exalado nas vias aéreas de um sistema pulmonar. O limiar predefinido de velocidade pode ser fixado pelo fabricante do dispositivo ou por um usuário, e o limiar de velocidade pode ser zero ou um valor próximo de zero.

[0031] O fluxo de ar de inalação pode compreender o fluxo de ar de inalação provocado somente pela inalação do sistema pulmonar. Alternativamente, o fluxo de ar de inalação pode compreender o fluxo de ar de inalação provocado pela inalação do sistema pulmonar e o fluxo de ar de inalação de oscilação provocado pela pressão da oscilação.

[0032] A primeira unidade de determinação 111 pode compreender um sensor para coletar a velocidade do ar de inalação das vias aéreas do sistema pulmonar, e a segunda unidade de determinação pode compreender um sensor para coletar a pressão do ar interna do sistema pulmonar. Alternativamente, o sensor da primeira unidade de determinação 111 pode ser integrado junto com o sensor da segunda unidade de determinação 112.

[0033] A Figura 2 é um diagrama para ilustrar a correlação entre a velocidade de um fluxo de ar exalado de uma tosse e o tempo. No início de uma tosse, por exemplo, aos 0,03 segundos, a velocidade do fluxo de ar de exalação é quase 10 l/s (litros/segundo).

[0034] A Figura 3 é uma forma de onda para ilustrar a correlação entre a velocidade de um fluxo de ar da oscilação e o tempo. A pressão de oscilação provoca um fluxo de ar de oscilação periódica nas vias aéreas de um sistema pulmonar, e o fluxo de ar de exalação de oscilação do fluxo de ar da oscilação e o fluxo de ar de inalação de oscilação do fluxo de ar da oscilação mudam periodicamente. Nos primeiros 0,05 s, a pressão de oscilação provoca um fluxo de ar da exalação de oscilação (mostrado como OEA na Figura 3) nas vias áreas de um sistema pulmonar, e nos seguintes 0,03 s, a pressão de oscilação provoca um fluxo de ar de inalação de oscilação (mostrado como OIA na Figura 3) nas vias aéreas do sistema pulmonar. O período do fluxo de ar de oscilação periódica pode ser 0,1 s, 0,2 s, 0,3 s, etc.

[0035] Em uma realização da invenção: primeiramente, a pressão do ar interna do sistema pulmonar é maior do que o limiar predefinido de pressão, e o sistema pulmonar está pronto para tossir; em segundo lugar, em um fluxo de ar de oscilação periódica, inicia-se um fluxo de ar de exalação de oscilação; em terceiro lugar, a válvula 13 é aberta; em quarto lugar, o sistema pulmonar começa a tossir e causa um pico de fluxo de ar de exalação nas vias áreas do sistema pulmonar no início da tosse, por exemplo, aos 0,03s, e, sincronicamente, no fluxo de ar de oscilação periódica, inicia-se um fluxo de ar de exalação de oscilação.

[0036] A Figura 4 mostra esquematicamente uma oscilação de pressão mecânica (mostrada como OPM) aplicada a um sistema pulmonar, e uma pressão do ar (mostrada como PA) no sistema pulmonar é detectada através da boca de acordo com um exemplo da invenção.

[0037] A Figura 5 mostra esquematicamente uma pressão de oscilação do ar (mostrada como POA) aplicada a um sistema pulmonar através de uma boca, e uma pressão do ar (AP) no sistema pulmonar é detectada através da boca de acordo com outra realização da invenção.

[0038] A Figura 6 é um fluxograma para ilustrar um método de auxílio a uma tosse de acordo com uma realização da invenção. O método serve para ajudar a tossir, baseado em uma pressão de oscilação, e a pressão de oscilação provoca um fluxo de ar de oscilação periódica nas vias aéreas do sistema pulmonar. O fluxo de ar de oscilação periódica compreende um fluxo de ar de exalação de oscilação e um fluxo de ar de inalação de oscilação. O método compreende as seguintes etapas.

[0039] Uma etapa é executada para determinar se uma inalação do sistema pulmonar está completa, de modo a controlar uma válvula 13 que deve ser fechada para isolar o sistema pulmonar do ambiente externo. A etapa de determinação 62 destina-se a determinar se a inalação do sistema pulmonar está completa quando a velocidade do fluxo de ar de inalação no sistema pulmonar é menor que o limiar predefinido de velocidade.

[0040] Uma próxima etapa é executada para determinar se a pressão do ar interno no sistema pulmonar é maior do que o limiar predefinido de pressão.

[0041] Uma etapa seguinte é para detectar o início de fluxo de ar de exalação de oscilação, de modo a controlar a válvula 13 que deve ser aberta para iniciar uma tosse. O fluxo de ar de exalação de oscilação é síncrono com o fluxo de ar de exalação da tosse, pelo menos no início da tosse.

[0042] O método compreende ademais uma etapa de geração da pressão de oscilação para oscilar o sistema pulmonar de modo a provocar o fluxo de ar de oscilação periódica nas vias aéreas do sistema pulmonar.

[0043] Quando a pressão do ar interno de um sistema pulmonar é maior do que o limiar predefinido de pressão, o sistema pulmonar está pronto para tossir; no fluxo de ar de oscilação periódica, se um fluxo de ar de exalação de oscilação inicia-se, a válvula 13 é controlada para abrir, caso a válvula 13 esteja aberta, o sistema pulmonar começa a tossir quando um fluxo de ar de exalação de oscilação começa de acordo com o fluxo de ar de oscilação periódica.

[0044] A etapa de determinação 62 pode servir para determinar se a inalação do sistema pulmonar está completa quando a velocidade do fluxo de ar de inalação no sistema pulmonar é menor que um limiar predeterminado de velocidade. O fluxo de ar de exalação de oscilação é síncrono com o fluxo de ar de exalação da tosse, pelo menos no início da tosse.

[0045] O fluxo de ar de inalação pode compreender o fluxo de ar de inalação provocada somente pela inalação do sistema pulmonar. Alternativamente, o fluxo de ar de inalação pode compreender o fluxo de ar de inalação provocado pela inalação do sistema pulmonar e a oscilação do fluxo de ar de inalação provocada pela pressão da oscilação.

[0046] Um programa de computador utilizado no método para ajudar a tossir, baseado em uma pressão de oscilação, em que a pressão de oscilação provoca um fluxo de ar de oscilação periódica em um sistema pulmonar e o fluxo de ar de oscilação periódica compreende uma oscilação do fluxo de ar de exalação e uma oscilação do fluxo de ar de inalação, em que o método compreende as etapas de:

[0047] - determinação 62 se uma inalação de um sistema pulmonar está completa, de modo a controlar uma válvula (13) que deve ser fechada para isolar o sistema pulmonar do ambiente externo,

[0048] - determinação 63 se uma pressão do ar interno no sistema pulmonar é maior do que um limiar predefinido de pressão, e

[0049] - detecção do início da oscilação do fluxo de ar de exalação, de modo a controlar a válvula que deve ser aberta para iniciar uma tosse.

[0050] O programa de computador é utilizado no método para ajudar a tossir, o método compreende ainda uma etapa de geração da pressão de oscilação para oscilar o sistema pulmonar, de modo a provocar o fluxo de ar de oscilação periódica nas vias aéreas do sistema pulmonar.

[0051] A frequência da oscilação que corresponde à pressão de oscilação pode estar na faixa de 10-20 Hz.

[0052] Deve-se observar que as realizações mencionadas acima ilustram ao invés de limitar a invenção e que os técnicos no assunto serão capazes de projetar realizações alternativas sem que se desvie do escopo das reivindicações anexas. Nas reivindicações, quaisquer sinais de referencia colocados entre parênteses não devem ser interpretados como limitadores da reivindicação. A palavra “compreende” não exclui a presença de elementos ou etapas não listados em uma reivindicação ou na descrição. A palavra “um” ou “uma” que precede um elemento não exclui a presença de uma pluralidade desses elementos. A invenção pode ser implementada por uma unidade de hardware que compreende vários elementos distintos e por uma unidade de um computador programado. Nas reivindicações do sistema que enumeram várias unidades, várias dessas unidades podem ser incorporadas pelo mesmo item de equipamento ou de software. O uso das palavras primeiro, segundo e terceiro, etc., não indica qualquer ordenação. Estas palavras devem ser interpretadas como substantivos.

Claims

1. DISPOSITIVO (10) PARA AJUDAR A TOSSIR, compreendendo uma unidade de oscilação (12) disposta para gerar uma pressão de oscilação para oscilar um sistema pulmonar, em que a pressão de oscilação provoca um fluxo de ar de oscilação periódica no sistema pulmonar, e o fluxo de ar de oscilação periódica compreende uma oscilação do fluxo de ar de exalação uma oscilação do fluxo de ar de inalação, em que o dispositivo (10) é caracterizado por compreender uma unidade de controle (11) que compreende: - uma primeira unidade de determinação (111) para determinar se uma inalação do sistema pulmonar está completa, de modo a controlar uma válvula (13) que deve ser fechada para isolar o sistema pulmonar do ambiente externo, - uma segunda unidade de determinação (112) para determinar se a pressão do ar interno do sistema pulmonar é maior do que o limiar predefinido de pressão, e - uma unidade de detecção (113) para detectar o início fluxo de ar de exalação de oscilação, de modo a controlar a válvula (13) que deve ser aberta para iniciar uma tosse.

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela primeira unidade de determinação (111) destinar-se a determinar se a inalação do sistema pulmonar está completa quando a velocidade do fluxo de ar de inalação no sistema pulmonar é menor que o limiar predefinido de velocidade.