BRPI0913838B1

BRPI0913838B1 - dispositvo de treinamento de musculatura respiratória

Info

Publication number: BRPI0913838B1
Application number: BRPI0913838A
Authority: BR
Inventors: Kay Mcconnell Alison; Skelton Andrew; Hoe Yung Lam Darren; Alastair Spurling David; Cecelja Franjo; Broomhead Peter
Original assignee: Hab Holdings Ltd; Powerbreathe Holdings Ltd
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2019-08-27
Also published as: EP2303417B1; WO2010000439A1; JP5684119B2; AU2009266078B2; BRPI0913838A2; GB0811981D0; US20110124470A1; ES2450078T3; US8459255B2; EP2303417A1; AU2009266078A1; JP2011526172A

Abstract

dispositivo de treinamento de musculatura respiratória a presente invenção refere-se a um dispositivo de treinamento de musculatura respiratória que inclui uma câmara (1) contendo um conjunto de válvula de orifício variável (3). uma entrada (9) é fornecida em um primeiro lado do conjunto de válvula permitindo que o ar seja inalado para dentro da câmara, e uma saída (11) é fornecida em um segundo lado do conjunto de válvula permitindo que o ar que passou através do conjunto de válvula seja inalado por um usuário. um sensor de pressão (7) determina um diferencial de pressão através do conjunto de válvula. dispositivos são fornecidos para determinar a área de abertura do conjunto de válvula e meios de controle (15, 47, 49) são fornecidos para variar o orifício do conjunto de válvula dependendo de um diferencial de pressão determinado pelo sensor de pressão e sobre uma área de abertura do conjunto de válvula.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE TREINAMENTO DE MUSCULATURA RESPIRATÓRIA.

[1] A presente invenção refere-se a um dispositivo de treinamento de musculatura respiratória, incluindo ambos os dispositivos de treinamento de músculos de inspiração e expiração.

[2] Os dispositivos de treinamento de musculatura respiratória na forma de dispositivos de treinamento de músculos de inspiração são bem conhecidos, por exemplo, a partir de GB-A-2 278 545 e USA-4 854 574. Esses dispositivos conhecidos incorporam cada um, uma câmara possuindo uma saída na forma de um bocal para a passagem de ar a ser inalado e exalado, uma entrada permitindo que o ar seja inalado e entre na câmara e passe para a abertura, uma válvula de exaustão de via única permitindo que o ar exalado entre através da abertura para escapar da câmara, e uma válvula para resistir à entrada de ar a ser inalado dentro da câmara, válvula essa que é projetada para abrir a uma pressão limite constante. Apesar de a pressão limite poder variar pelo usuário de respiração para respiração ou de sessão para sessão, os dispositivos conhecidos apresentam de forma eficiente uma carga constante pré-selecionada de inspiração. Isso é, a carga é constante visto que é independente do fluxo e não varia com o tempo ou volume pulmonar.

[3] No entanto, as características mecânicas dos músculos respiratórios ditam que sua intensidade (e, portanto, a pressão que podem gerar dentro dos pulmões) varia de acordo com o grau no qual os pulmões são inflados. Consequentemente, submeter os músculos respiratórios a carga de resistência constante resulta na carga excessiva dos músculos com altos volumes pulmonares resultando, por exemplo, em encerramento prematuro da respiração e/ou em uma carga menos que ideal com baixos volumes pulmonares.

[4] É, portanto, o objetivo da presente invenção fornecer um

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2/15 dispositivo de treinamento do músculo respiratório que supere ou pelo menos melhore as desvantagens dos dispositivos conhecidos e seja capaz de fornecer carga dinâmica dos músculos respiratórios que varia com relação às capacidades variáveis do músculo respiratório com volumes pulmonares diferentes.

[5] De acordo com a presente invenção é fornecido um dispositivo de treinamento de músculo respiratório compreendendo:

[6] uma câmara contendo um conjunto de válvula de orifício variável;

[7] uma entrada em um primeiro lado do conjunto de válvula permitindo que o ar seja inalado para dentro da câmara;

[8] uma saída em um segundo lado do conjunto de válvula permitindo que o ar que passou através do conjunto de válvula seja inalado por um usuário;

[9] um sensor de pressão para determinar um diferencial de pressão através do conjunto de válvula;

[10] meios para determinar a área de abertura do conjunto de válvula; e [11] meios de controle para variar o orifício do conjunto de válvula dependendo de um diferencial de pressão determinado pelo sensor de pressão e mediante uma área de abertura do conjunto de válvula.

[12] Os meios para determinação da área de abertura do conjunto de válvula podem incluir dispositivos de retorno de posição, tal como um codificador ótico ou magnético, ou um atuador para operar o conjunto de válvula pode servir como um meio para determinar a área de abertura da válvula.

[13] Os meios de controle podem incluir um atuador para operar o conjunto de válvula. O atuador pode ser selecionado a partir de um motor escalonador, servo motor dc, motor ultrassônico, ou outro tipo

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3/15 de acionamento.

[14] O conjunto de válvula pode incluir uma primeira placa de válvula estacionária possuindo pelo menos uma abertura para a passagem de ar e uma segunda placa de válvula móvel, por exemplo, rotativa, com relação à primeira placa de válvula e possuindo pelo menos uma abertura para a passagem de ar.

[15] As primeira e segunda placas de válvula podem, cada uma, ser formadas com uma pluralidade de aberturas na forma de um setor de um círculo igualmente espaçadas em torno de um eixo geométrico de cada placa de válvula e separadas por regiões sólidas de dimensões substancialmente iguais às das aberturas.

[16] O conjunto de válvula pode incluir meios de orientação, tal como uma mola espiralada, empurrando as placas de válvula na direção uma da outra.

[17] O conjunto de válvula pode incluir um batente final para limitar o movimento relativo entre as primeira e segunda placas de válvula.

[18] A primeira placa pode ser montada na câmara de uma forma que permita uma quantidade de movimento relativo entre a placa de válvula e a câmara.

[19] A placa de válvula móvel pode possuir uma parte dentada em torno de pelo menos uma parte da periferia da mesma para engatar a parte de formação de atuador do meio de controle. O atuador pode transferir acionamento para a placa de válvula móvel por meio de uma ou mais engrenagens ou por meio de correia de acionamento.

[20] O sensor de pressão pode incluir uma primeira porta a montante do conjunto de válvula e uma segunda porta a jusante do conjunto de válvula.

[21] O meio de controle pode incluir um condicionador de sinal para converter um sinal de saída do sensor de pressão em uma forma

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4/15 adaptada para entrar no meio de controle.

[22] O meio de controle pode incluir um microprocessador para determinar a abertura necessária do orifício do conjunto de válvula. O microprocessador pode controlar o orifício, por exemplo, para manter um diferencial de pressão predeterminado, taxa de fluxo ou perfil de carga resistiva, que pode variar, por exemplo, com o volume e/ou tempo. Visto que o diferencial de pressão predeterminado é eficazmente um diferencial de pressão com relação à pressão atmosférica, o diferencial de pressão é frequentemente referido como uma pressão de boca Pmouth.

[23] O dispositivo pode incluir dispositivos de retorno para fornecimento de informação para um usuário. O dispositivo de retorno pode compreender uma ou mais telas de LCD, uma campainha audível, diodos de emissão de luz, conexão com um computador externo, ou retorno por vibração tátil.

[24] Para uma melhor compreensão da presente invenção e para ilustrar mais claramente como a mesma pode ser realizada, referência será feita agora, por meio de exemplo, aos desenhos em anexo, nos quais:

[25] a figura 1 é um diagrama em bloco ilustrando os componentes principais de uma modalidade de um dispositivo de treinamento de músculo respiratório de acordo com a presente invenção;

[26] a figura 2 é uma vista em perspectiva traseira explodida de outra modalidade de um dispositivo de treinamento de músculo respiratório de acordo com a presente invenção;

[27] a figura 3 é uma vista em perspectiva dianteira explodida do dispositivo de treinamento de músculo respiratório ilustrado na figura 2;

[28] a figura 4 é uma vista em perspectiva do dispositivo de treinamento de músculo respiratório das figuras 2 e 3 ilustrando que o

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5/15 dispositivo pode ser separado em dois pedaços;

[29] a figura 5 é um gráfico ilustrando uma relação de fluxo e pressão máxima;

[30] a figura 6 ilustra uma sequência básica de operação do dispositivo ilustrada nas figuras de 1 a 4; e [31] a figura 7 é um diagrama em bloco ilustrando os componentes principais de outra modalidade de um dispositivo de treinamento de musculatura respiratória de acordo com a presente invenção.

[32] A figura 1 ilustra de forma diagramática os princípios de um dispositivo de treinamento da musculatura respiratória de acordo com a presente invenção, em particular na forma de um dispositivo de treinamento de músculos de inspiração, e ilustra uma passagem de ar 1 com setas indicando a direção do fluxo de ar de inspiração e incluindo um conjunto de válvula de orifício variável 3 e um atuador 5, tal como um motor escalonador, para variar o orifício do conjunto de válvula, o atuador incluindo meios para determinar a área de abertura do conjunto de válvula. Um sensor de pressão 7 determina o diferencial de pressão através do conjunto de válvula 3 e para essa finalidade possui uma primeira porta 9 se comunicando com a passagem de ar 1 a montante (durante a inspiração) do conjunto de válvula para determinar eficazmente a pressão atmosférica PATM, e uma segunda porta 11 se comunicando com a passagem de ar 1 a jusante do conjunto de válvula e determinando eficazmente a pressão na boca Pmouth, e, portanto, dos pulmões de um usuário.

[33] O sensor de pressão 7 é conectado a um condicionador de sinal 13 que converte uma saída analógica do sensor de pressão, por exemplo, um sensor de pressão piezo resistiva, por amplificação e filtragem para fornecer um sinal que possa ser utilizado pelo microprocessador. Por sua vez, uma saída do condicionador de sinal é passada para um microprocessador 15 que determinar o orifício necessário

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6/15 para o dispositivo e controla o orifício por meio de um atuador de motor 17 e o atuador 5. A energia elétrica para o dispositivo é fornecida por um pacote de bateria 19 e um sistema de disposição de energia

21.

[34] O orifício do conjunto de válvula pode ser controlado a fim de implementar uma carga resistiva variável para o fluxo de ar de inspiração a fim, por exemplo, de manter um perfil de diferencial de pressão predeterminado, taxa de fluxo ou resistência (como determinado pelo produto do diferencial de pressão e taxa de fluxo). A carga pode variar com relação ao volume ou tempo.

[35] O dispositivo de treinamento de musculatura de inspiração ilustrado nas figuras de 2 a 4 compreende, como ilustrado na figura 4, uma parte de corpo 23 e uma parte de bocal separável 25. O uso de uma parte de bocal 25 que pode ser separado dos componentes principais do dispositivo permite que a parte de bocal, com conjunto de válvula de orifício variável, seja limpo (por exemplo, lavado) pelo usuário.

[36] A parte de bocal compreende um bocal 27 ao qual é fixado um alojamento de válvula 29 dentro do qual é chaveada uma placa de válvula fixa substancialmente circular 31 possuindo uma pluralidade de aberturas. Por exemplo, pode haver três aberturas, cada uma na forma de um setor de um círculo, espaçadas igualmente em torno de um eixo geométrico da placa de válvula e separadas por regiões sólidas de dimensões substancialmente iguais às aberturas. Uma placa de válvula rotativa substancialmente circular 33 possuindo uma pluralidade de aberturas e montada em uma haste se projetando axialmente a partir do centro da placa de válvula fixa 31 e possui uma parte dentada 35 se estendendo em torno de pelo menos uma parte da periferia da mesma. Por exemplo, a disposição das aberturas pode ser substancialmente igual à da placa de válvula fixa. Dessa forma, a placa de vál

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7/15 vula rotativa 33 é rotativa com relação à placa de válvula fixa 31 de forma que, quando os dois conjuntos de aberturas coincidem, a válvula é aberta para um grau variável e que quando as aberturas não coincidem, a válvula é fechada. Dispositivos de orientação 37, tal como uma mola espiralada, empurram a placa de válvula rotativa contra a placa de válvula fixa. Onde o dispositivo é utilizado apenas como um dispositivo de treinamento de músculo de inspiração, a resistência do dispositivo de orientação pode ser relativamente baixa para permitir a separação das placas de válvula durante a expiração, mas se o dispositivo for utilizado como um dispositivo de treinamento de músculo de expiração, então a resistência da mola de orientação precisa ser suficiente para impedir a separação das placas de válvula ou outras medidas necessárias para impedir tal separação. Outras medidas podem incluir a inversão da ordem das placas de válvula em um dispositivo destinado apenas como um dispositivo de treinamento de músculos de expiração ou intercalamento de uma das placas de válvula entre duas das outras placas de válvula em um dispositivo de finalidade dupla. Um batente 39 é formado em uma face da placa de válvula rotativa 33 para limitar o movimento rotativo da mesma entre uma configuração totalmente fechada e uma configuração totalmente aberta, o batente engatando um recesso periférico formado na placa de válvula fixa 31. Obviamente, o número e o formato das aberturas nas duas placas de válvula podem ser alterados, por exemplo, para determinar a resposta à carga, resolução e taxa. A parte de bocal 25 também inclui uma ventilação traseira 41 através da qual o ar entra durante a inspiração e passa através do conjunto de válvula para o bocal 27. Uma superfície superior da ventilação traseira 41 forma uma região superior da passagem de ar 1. A disposição de chaveamento entre o alojamento de válvula 29 e a placa de válvula fixa 31 permite uma pequena quantidade de rotação relativa a fim de permitir uma quantidade pequena de rotação

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8/15 continuada depois de o batente ter impedido a rotação adicional entre as duas placas de válvula. Isso permite que a posição totalmente fechada do conjunto de válvula seja precisamente reconfigurada sem a necessidade de um retorno de posição.

[37] A posição totalmente fechada (ou de origem) do conjunto de válvula pode precisar ser precisamente reconfigurada em uma posição de motor escalonador conhecido, por exemplo, no caso de perda de posição e na ausência de dados de retorno de posição (isso é, durante a operação do motor escalonador de circuito aberto). A posição de origem é configurada pelo microprocessador 15 instruindo o motor escalonador 5 a mover mais do que o conjunto de válvula permite devido ao batente 39. Quando a placa de válvula rotativa 33 atinge o batente, na posição totalmente aberta ou totalmente fechada do conjunto de válvula, o motor escalonador continua a girar, as placas de válvula (31, 33) permanecem estacionárias com relação uma à outra, mas as placas de válvula juntas podem continuar a girar com relação ao alojamento de válvula 29. Por esse método, quando o motor escalonador é parado, ambas a posição do motor escalonador e a posição das placas de válvula com relação uma à outra são conhecidas. O movimento das placas de válvula com relação à câmara de válvula é diferente do movimento das placas de válvula com relação uma à outra, de modo que durante a operação normal as posições relativas das placas de válvula, e, dessa forma, a área de abertura de válvula, sejam sempre conhecidas.

[38] A parte de corpo 23 inclui as partes de alojamento dianteira e traseira 43 e 45. As regiões superiores das partes de alojamento são curvadas para formar uma interface com o bocal 25. Uma caixa de engrenagem 47 inclui uma parte arqueada formando também parte de uma interface com a parte de bocal 25. Montado em uma caixa de engrenagem 47 encontra-se um atuador de motor escalonador 49 que

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9/15 aciona a placa de válvula rotativa 33 por meio de engrenagens entrelaçadas 51 que engatam a parte periférica dentada 35 da placa de válvula rotativa. A operação do motor escalonador serve para causar a oclusão gradual da abertura do conjunto de válvula a fim de variar a resistência do fluxo de ar de respiração. O motor escalonador converte pulsos elétricos em movimentos mecânicos discretos. O motor escalonador incorpora um eixo que gira em incrementos discretos quando os pulsos de comando elétrico são aplicados ao motor pelo microprocessador 15 em uma sequência predeterminada. Visto que os movimentos discretos do motor escalonador são determinados pelos pulsos de comando enviados para o mesmo, a posição de rotação do eixo, e, dessa forma, a posição (e, portanto, a abertura) da válvula, são determinadas diretamente pelo microprocessador. Uma primeira saída de pressão 53 se estende para dentro da região de entrada da passagem de ar dentro da ventilação traseira 41 para fornecer uma indicação da pressão atmosférica, enquanto que uma segunda saída de pressão 55 é espaçada da primeira saída de pressão e se estende para dentro da região de saída da passagem de ar dentro da região da parte de bocal 25 para fornecer uma indicação de pressão dentro do bocal.

[39] Deve-se notar que as engrenagens de entrelaçamento podem ser substituídas por uma disposição de correia atuadora e que o motor escalonador pode ser substituído por um servo motor dc, motor ultrassônico, ou outro tipo de atuador. Adicionalmente, como ilustrado na figura 7, o dispositivo de retorno de posição 59 pode ser fornecido se desejado, por exemplo, na forma de um codificador ótico ou magnético. O dispositivo de retorno de posição 59 pode ser fixado ao atuador 49 ou a placa de válvula rotativa 33 a fim de determinar a posição da válvula. Quando o microprocessador envia comandos para o atuador mover a placa de válvula, o codificador de posição fornece retorno para o microprocessador sobre a posição da placa de válvula de modo

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10/15 que o microprocessador possa calcular o fluxo de ar e possa instruir o atuador para mover novamente para aproximar adicionalmente o ponto de configuração necessário, isso é, o perfil de diferencial de pressão, de fluxo ou de carga resistiva.

[40] Os dispositivos de retorno de posição são particularmente úteis em situações nas quais a posição da válvula não pode ser determinada diretamente a partir de comandos do microprocessador para o atuador. Isso geralmente surge quando o atuador é outro além de um motor escalonador e o microprocessador não pode comandar o atuador para mover para uma posição conhecida.

[41] Os componentes eletrônicos são alojados dentro da parte de corpo 23, mas não são ilustrados nas figuras de 2 a 4 e a parte de corpo pode incluir uma porta 57 para recarga da bateria. A porta 57 também pode servir para comunicação com um computador externo.

[42] O diferencial de pressão é amostrado pelas primeira e segunda saídas de pressão 53 e 55 e é determinado pelo transdutor de pressão 7. A área de abertura do conjunto de válvula e conhecida durante todo o tempo, pelo uso do atuador de motor escalonador 49 descrito, ou pelo uso do dispositivo de retorno de codificador de posição, para determinar a posição da placa de válvula rotativa 33. A taxa de fluxo é calculada pelo microprocessador 15 em tempo real utilizando dados de pressão e área de acordo com uma relação do tipo a seguir:

[43] Q=Cf.A.V(2.AP/p) [44] onde:

[45] Q = taxa de fluxo [46] A = área de abertura de válvula [47] AP = diferencial de pressão através do conjunto de válvula [48] CF = coeficiente de fluxo [49] = densidade [50] Isso pode se aproximar de:

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11/15 [51] Q = Κ.Ά.^ΔΡ [52] onde K é uma variável tabulada, dependente da área de abertura de válvula e/ou pressão (isso é, um coeficiente de fluxo dinâmico) determinada pelas experiências diretas no dispositivo. Alternativamente, K pode ser aproximado por uma constante que pode ser prontamente determinada pela experiência dependendo da configuração do dispositivo.

[53] O volume de fluxo é calculado pela integração da taxa de fluxo com relação ao tempo:

[54] V = jQ.dt [55] Dessa forma, o dispositivo de treinamento de músculo de inspiração de acordo com a presente invenção é capaz de determinar a taxa de fluxo, volume de fluxo e pressão de boca com apenas um sensor de pressão.

[56] De acordo com um procedimento para utilização de um dispositivo de treinamento de músculo de inspiração de acordo com a presente invenção, foi previamente demonstrado que a variação da pressão de boca de inspiração máxima com volume pulmonar pode ser aproximada para um usuário individual para:

[57] Pmax - Pmax(rv) - (Pmax(rv).(V² + 2.V)/(VC²+2.VC)) [58] onde:

[59] Pmax — pressão máxima de boca em um volume pulmonar determinado [60] V — volume pulmonar (acima de volume residual) [61] VC — capacidade vital do usuário [62] Pmax(rv) — pressão de boca máxima de usuário no volume residual (o volume de ar restante nos pulmões de usuário no final de uma expiração máxima) [63] Ά fim de se garantir o estímulo de treinamento ideal com todos os volumes pulmonares, a carga de treinamento de músculos de

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12/15 inspiração é mantida em uma proporção fixa da pressão de boca máxima do usuário de acordo com a relação definida acima durante toda a inspiração. Por exemplo, para o treinamento com Pmax de 50%:

[64] Pload = 0,5 X Pmax = 0,5 X [Pmax(rv) - (Pmax(rv).(V²+2.V)/(VC²+2.VC)] [65] Dessa forma, a presente invenção fornece um dispositivo de treinamento de musculatura respiratória que é capaz de fornecer carga variável em músculos respiratórios de usuário, e em particular os músculos de inspiração de usuário.

[66] A fim de configurar a carga correta para um usuário em particular, os valores de VC e Pmax(rv) são necessários.

[67] O valor de VC (capacidade vital) é diretamente integrado a partir do fluxo calculado (por sua vez, calculado a partir do diferencial de pressão e dados de área), que é medido durante a inspiração máxima pelo usuário sob uma carga baixa constante.

[68] Pmax(rv) é inferido a partir da medição de fluxo máximo (Qmax(load)) durante a inspiração máxima pelo usuário em uma carga baixa constante, utilizando uma relação inversa bem conhecida entre a pressão de inspiração máxima e uma taxa de fluxo máxima como ilustrado na figura 5. outros métodos bem conhecidos também podem ser utilizados.

[69] Dessa forma:

[70] Pmax(rv) = Pload = G.Qmax(load) [71] onde:

[72] Pload = carga de resistência baixa fixa implementada du- rante a inspiração [73] Qmax(load) = fluxo de inspiração máximo gravado em Pload [74] G = gradiente de relação de fluxo de pressão máximo (valor fixo, aproximado a partir de experimentação) [75] Uma vez que VC e Pmax(rv) foram determinados, a carga de

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13/15 acordo com a relação quadrática previamente definida pode ser gradualmente implementada (por exemplo, 25% de Pmax para uma respiração, seguido por 50% de Pmax para a próxima respiração) para fornecer ao usuário uma introdução gradual à carga. Uma sequência básica possível para operação pela qual os parâmetros fisiológicos do usuário são determinados (VC e Qmax(load)), um perfil de carga ideal é determinado, e a carga é implementada para o fluxo de ar de inspiração, é ilustrado na figura 6.

[76] A sequência de treinamento é iniciada pelo usuário através de uma interface de usuário. O usuário então inala ao máximo através do dispositivo enquanto o conjunto de válvula de orifício variável mantém uma pressão de boca baixa constante (por exemplo, 10 cm de H2O). Durante essa inspiração, a capacidade vital do usuário (VC) e o fluxo máximo (Qmax(load)) são determinados. A partir dessa informação, o perfil de carga ideal é determinado como explicado acima. O usuário então exala normalmente através do dispositivo. Durante o exalar uma pressão de boca positiva baixa é mantida pelo mecanismo de válvula e controle. Essa carga é mínima e não apresenta uma resistência significativa para expiração.

[77] Depois da expiração, o usuário realiza uma segunda inspiração máxima, durante a qual o dispositivo implementa um perfil de carga que varia com o volume de ar inalado e de acordo com o perfil de carga ideal calculado, mas com uma proporção reduzida da carga ideal (por exemplo, 25% de Pmax). A carga durante essa inspiração está em um nível reduzido para evitar a aplicação súbita de uma carga alta inesperada durante a inspiração, mas para fornecer uma introdução gradual de carga. O usuário então exala normalmente novamente enquanto a válvula mantém uma pressão de boca positiva baixa substancialmente constante.

[78] O usuário então realiza uma terceira inspiração máxima du

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14/15 rante a qual o dispositivo implementa toda a carga de treinamento (por exemplo, 50% de Pmax) de acordo com o perfil de carga ideal calculado. A carga nesse nível é então repetida por cerca de 30 respirações a fim de treinar os músculos de inspiração totalmente.

[79] Alternativamente, a magnitude da carga decrescente pode ser manualmente alterada durante o curso de um número de respirações a fim de selecionar uma carga que é mais adequada para o usuário.

[80] O dispositivo de treinamento de músculos de respiração de acordo com a presente invenção pode ser utilizado em conjunto com os procedimentos alternativos, por exemplo, pela alteração de coeficientes na equação Pload, por exemplo, para alterar a convexidade da curva resultante e/ou do ponto de interseção com o eixo geométrico x.

[81] O dispositivo de treinamento de músculos de respiração de acordo com a presente invenção pode fornecer retorno para o usuário em qualquer uma dentre as várias formas. Por exemplo, o retorno pode ser fornecido por meio de uma ou mais interfaces de usuário, tal como uma tela de LCD, uma campainha audível, diodos de emissão de luz (LEDs) ou pela conexão do dispositivo com um computador externo. A informação de retorno pode incluir medições do desempenho de músculo de respiração, tal como resistência dos músculos de respiração (derivada da pressão da boca), energia do músculo de respiração, trabalho do músculo de respiração durante um ciclo de treinamento e/ou resistência do músculo de respiração, e/ou pode incluir outros dados fisiológicos tal como volume pulmonar e/ou fluxos de pico. A informação de retorno pode incluir também orientação para o usuário, tal como orientação de taxa de respiração a fim de otimizar o recrutamento do músculo de respiração enquanto minimiza a tonteira devido à hiperventilação, ou orientação motivacional, tal como indicadores de quando o desempenho está reduzindo e/ou seus melhores níveis pesPetição 870190034877, de 11/04/2019, pág. 17/26

15/15 soais são excedidos.

[82] Protocolos de carga alternativos e manobras respiratórias permitem que o dispositivo de acordo com a presente invenção seja adaptado para realizar outras medições, tal como perfil de volume e pressão máximo, circuito de volume e fluxo, marcação de dispnéia e resistência de vias aéreas. O dispositivo também pode ser utilizado para implementar carga de inspiração e/ou expiração oscilante a fim de auxiliar o espaço da mucosa, por exemplo, em pacientes com fibrose cística.

[83] Durante a expiração, a disposição de válvula de orifício variável e mecanismo de controle associado podem ser utilizados para implementar uma pressão predeterminada, fluxo ou perfil de resistência como com a inspiração. Como explicado acima, a fim de implementar a carga de expiração mais eficientemente, a orientação da disposição de válvula pode ser alterada de modo a fornecer uma vedação de válvula mais eficiente de modo que uma pressão de boca positiva empurre as placas de válvula para junto uma da outra.

[84] Durante a rotina de treinamento de músculos de inspiração, apesar de o usuário exalar através da disposição de válvula depois de cada inspiração carregada, a carga de expiração significativa não é normalmente aplicada. Ao invés disso, a válvula é utilizada para manter um valor baixo positivo, substancialmente constante da pressão de boca que facilita a determinação dos pontos inicial e final de uma respiração. Isso é, à medida que o usuário começa a respirar e a pressão de boca aumenta, a válvula abre, e na direção do final de expiração, à medida que o fluxo diminui e a pressão de boca cai, a válvula fecha, a fim de manter a pressão predeterminada até que a válvula seja completamente fechada e nenhum fluxo de respiração está presente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de treinamento de musculatura respiratória, compreendendo uma parte de corpo (23) e uma parte de bocal (25), a parte de bocal incluindo:

uma câmara (1) contendo um conjunto de válvula de orifício variável (3), o conjunto de válvula (3) que inclui uma primeira placa de válvula estacionária (31) possuindo pelo menos uma abertura para a passagem de ar e uma segunda placa de válvula (33) móvel com relação à primeira placa de válvula e possuindo pelo menos uma abertura para a passagem de ar;

uma entrada (9) em um primeiro lado do conjunto de válvula permitindo que o ar seja inalado para dentro da câmara; e uma saída (11) em um segundo lado do conjunto de válvula permitindo que o ar que passou através do conjunto de válvula seja inalado por um usuário;

e a parte de corpo incluindo:

um sensor de pressão (7) para determinar um diferencial de pressão através do conjunto de válvula;

meios para determinar a área de abertura do conjunto de válvula; e meios de controle (5, 15, 47) incluindo um atuador (5, 49) para variar o orifício do conjunto de válvula da parte de bocal (25) dependendo de um diferencial de pressão determinado pelo sensor de pressão e sobre uma área de abertura do conjunto de válvula, caracterizado pelo fato de que a parte de bocal (25) é separável da parte de corpo, e em que a placa de válvula móvel (33) possui uma parte dentada (35) em torno de pelo menos uma parte da periferia da mesma para engatar o atuador (5, 49) formando parte do meio de controle (15, 47, 49), o atuador transferindo acionamento para a placa de válvula móvel (33) por pelo menos uma engrenagem (51)

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2/3 que forma parte de uma caixa de engrenagem (47), em que a caixa de engrenagem (47) inclui uma parte arqueada formando parte de uma interface com a parte de bocal (25).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de determinação da área de abertura do conjunto de válvula (3) inclui meios de retorno de posição (59), por exemplo um codificador ótico ou magnético.
3. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda placa de válvula (31, 33) são, cada uma, formadas com uma pluralidade de aberturas na forma de um setor de um círculo igualmente espaçadas em torno de um eixo geométrico de cada placa de válvula e separadas por regiões sólidas de dimensões substancialmente iguais as das aberturas.
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula (3) inclui dispositivos de orientação (37) empurrando as placas de válvula (31, 33) na direção uma da outra.
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de orientação (37) compreende uma mola espiralada.
6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o conjunto de válvula (3) inclui um batente (39) para limitar o movimento relativo entre a primeira e a segunda placa de válvula (31, 33).
7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira placa (31) é montada na câmara (1) de uma forma que permita uma quantidade de movimento relativo entre a placa de válvula e a câmara.
8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica

Petição 870190034877, de 11/04/2019, pág. 20/26

3/3 ções anteriores, caracterizado pelo fato de que o sensor de pressão (7) inclui uma primeira porta (53) a montante do conjunto de válvula (3) e uma segunda porta (55) a jusante do conjunto de válvula, em que a primeira porta (53) se estende para dentro de uma região de entrada de uma passagem de ar através da parte de bocal (25) e a segunda porta (55) é espaçada da primeira porta e se estende para dentro de uma região de saída da passagem de ar.
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o meio de controle (15, 47, 49) inclui um microprocessador (15) para determinar a abertura necessária do orifício do conjunto de válvula (3).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o microprocessador (15) controla o orifício para manter pelo menos um dentre um diferencial de pressão predeterminado, uma taxa de fluxo, e um perfil de carga resistiva.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o parâmetro controlado é variado com pelo menos um dentre volume e tempo.