CN106573121A - 用于流体脉冲的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种生成用于治疗呼吸障碍的气动脉冲的脉动治疗性吸入器。上述吸入器包括：(a)线性通道，所述线性通道具有细长轴线，配置成以层流方式引导流体流；(b)患者接口，所述患者接口可流体连接至患者呼吸道，具有可流体连接至所述通道的孔；和(c)挡板，所述挡板设置在所述通道和所述孔之间，配置成调节所述流体流内的流体压力；所述挡板包括具有至少一个切口并且围绕平行于所述通道轴线的轴线旋转的盘。所述切口周边带四个角，具有两个径向侧部和相对于所述旋转轴线配置的两个圆周弧.所述侧部相对于所述孔周向地反对称。

Description

用于流体脉冲的装置和方法
技术邻域
本发明涉及用于影响呼吸系统的设备和方法，更具体地涉及提供双极性气动脉冲串的吸入器。
背景技术
US 20110180067公开了一种空气输送设备(ADD)，该空气输送设备配置成将流体压力脉冲(FPP)施加至患者口部，其包括：鼓风机，用于经由第一开口将气流施加至压力室；气流阻塞装置(AOM)，其与所述压力室流体连通并位于所述压力室的所述第一开口和第二开口之间；呼吸面罩，其与所述第二开口流体连通且可附接至患者口部，并且在患者吸气和呼气期间在患者口部施加FPP。所述AOM包括固定盘和旋转盘。所述固定盘和所述旋转盘协作地配置成以预定的可变频率和压力中断和释放所述气流，从而在ADD操作期间根据预定协议生成FPP。
申请人进行的临床试验已经表明，当将突变的双极性气动脉冲施加至患者呼吸道时，可以实现最好的治疗效果。因此，长期以来未能满足以下需求：为患者提供生成上述突变的双极性气动脉冲串的紧凑的个人设备，以有效地重新打开气道并维持已达到的效果。
发明内容
因此，本发明的一个目的是公开一种生成用于治疗呼吸障碍的气动脉冲的脉动治疗性吸入器。上述吸入器包括：(a)线性通道，所述线性通道具有细长轴线，配置成以层流方式引导流体流；(b)患者接口，所述患者接口可流体连接至患者呼吸道，具有可流体连接至所述通道的孔；和(c)挡板，所述挡板设置在所述通道和所述孔之间，配置成调节所述流体流内的流体压力；所述挡板包括具有至少一个切口并且围绕平行于所述通道轴线的轴线旋转的盘。
本发明的核心目的是提供周边带四个角的切口，所述切口具有两个侧部和相对于旋转轴线配置的两个圆周弧。所述侧部相对于所述孔周向地反对称。
本发明的另一个目的是公开切口和孔，所述切口和孔是一致的，并由通过径向段互连的圆周弧限定。
本发明的另一个目的是公开切口的可变圆周尺寸与提供给患者气道的流体压力脉冲的时间分布对应。
本发明的另一个目的是公开所述吸入器包括流体源。
本发明的另一个目的是公开所述流体源选自涡轮、流体容器及其任何组合。
本发明的另一个目的是公开所述吸入器包括用于改变抽吸阻力的装置。
本发明的另一个目的是公开所述吸入器包括配置成将药物分配至流体流中的分配器。
本发明的另一个目的是公开所述吸入器提供双极性气动脉冲串。
本发明的另一个目的是公开所述旋转盘由动子驱动。
本发明的另一个目的是公开所述动子选自电动机、驱动弹簧、涡轮及其任何组合。
本发明的另一个目的是公开该驱动涡轮与旋转盘同轴地集成。
本发明的另一个目的是公开一种通过向患者呼吸道施加气动脉冲来治疗呼吸障碍的方法。前述方法包括以下步骤：(a)提供脉动吸入器，所述吸入器进一步包括(i)线性通道，所述线性通道具有细长轴线，配置成以层流方式引导流体流；(ii)患者接口，所述患者接口可流体连接至患者呼吸道，具有可流体连接至所述通道的孔；和(iii)挡板，所述挡板设置在所述通道和所述孔之间，配置成调节所述流体流内的流体压力；所述挡板包括具有至少一个切口并且围绕平行于所述通道轴线的轴线旋转的盘；(b)将所述患者接口流体连接至患者呼吸道；(c)通过所述挡板调节所述流体流内的流体压力。
本发明的另一个核心目的是提供由周边带四个角的切口执行的调节流体压力的步骤，所述切口具有两个侧部和相对于旋转轴线配置的两个圆周弧；所述侧部相对于所述孔周向地反对称。本发明的另一个目的是公开所述调节流体压力的步骤由切口和孔执行，所述切口和孔是一致的，并由通过径向段互连的圆周弧限定。
本发明的另一个目的是公开提供至患者气道的流体压力脉冲的时间分布可随所述切口的圆周尺寸的变化而变化。
本发明的另一个目的是公开所述方法包括通过流体源进行呼吸辅助的步骤。
本发明的另一个目的是公开所述方法包括通过改变呼吸阻力的装置进行呼吸阻力训练的步骤。
本发明的另一个目的是公开所述方法包括将药物分配至流体流中的步骤。
本发明的另一个目的是公开调节流体压力的步骤，所述调节流体压力的步骤包括提供双极性气动脉冲串。
本发明的另一个目的是公开所述调节流体压力的步骤由动子驱动的旋转盘执行。
本发明的另一个目的是公开所述双极性气动脉冲的特征在于振幅范围为0.5cm～20cm H2O。
本发明的另一个目的是公开所述双极性气动脉冲的特征在于脉冲前倾角不大于30°。
本发明的另一个目的是公开一种通过向患者呼吸道施加气动脉冲来治疗呼吸障碍的方法。上述方法包括调节患者呼吸道内的流体流的步骤。
本发明的另一个核心目的是提供在所述调节所述流体流的步骤中获得的经调节的流体流，所述经调节的流体流包括双极性气动脉冲，所述双极性气动脉冲的特征在于振幅范围为±0.5～±50cm H2O且脉冲前倾角不大于30°。
附图说明
为了理解本发明并且了解如何在实践中实现本发明，现在将参照附图，仅通过非限制性示例来描述多个实施例，其中：
图1a-1d为脉动治疗性吸入器的实施例的示意图；
图2为包括圆形孔和盘的盘挡板的分解透视图，所述盘设有相对于孔形状反对称的切口；
图3为包括梯形孔和盘切口的盘挡板的分解透视图；
图4a-4c展示了旋转盘内的圆形孔和反对称切口的逐渐重叠；
图5为由盘挡板生成的气动脉冲串的实验图表；
图6a和6b为由驱动弹簧驱动的盘挡板的示意图；
图7a、7b和8展示了包括盘挡板和驱动涡轮的同轴配置的机构；
图9为患者接口内的流体压力(涡轮容量恒定)的时间依赖性的图；
图10为患者接口内的流体压力(双向涡轮)的时间依赖性的图；
图11为患者接口内的流体压力(挡板盘缺失一部分)的时间依赖性的图；
图12为患者接口内的流体压力(呼气)的时间依赖性的图；和
图13是患者接口内的流体压力(吸气)的时间依赖性的图。
具体实施方式
提供以下描述，以使得本领域任何技术人员能够利用所述发明，并阐述由实施本发明的发明人所构思的最佳模式。然而，各种修改对本领域技术人员而言仍然是显而易见的，因为本发明的一般原理已经被具体地定义为提供用于提供流体脉冲的装置和方法。
现在参考图1a-1d，该图示出了本发明的可替换实施例。具体地，图1a展示根据其主要实施例的脉动治疗性吸入器的示意图。所述吸入器包括配置成以层流方式引导流体流的线性通道、呈现为盘挡板的振荡器和患者接口。图1b示出了设有药物分配器的脉动治疗性吸入器的示意图。在图1a和1b的脉动治疗性吸入器中，气流通过患者吸气/呼气而推动。
如下所述，所述振荡器可以包括例如由患者吸气/呼气而驱动的流体涡轮。电动机和驱动弹簧也在本发明的范围内。图1c示出了另外包括流体源的实施例，所述流体源在流体通道内提供过压。应当强调的是，在流体通道内产生负压也在本发明的范围内。电驱动型流体涡轮和具有加压流体的容器可以用作流体源。可以通过使前述涡轮反向来产生负压。
图1d描绘了包括流体涡轮和药物分配器的组合的实施例。粉末和液态药物在本发明的范围内。
现在参考图2，图2示出了包括患者接口的圆形孔和盘的盘挡板的分解透视图，该盘设有与孔形状反对称的切口。机构100包括设置有切口120的旋转盘110。附图标记130指的是该盘110的可替换的旋转方向。患者接口140具有圆形孔147。为了使生成的气动脉冲实现最大可用陡度，应当使切口120的侧部123/125和孔147的半圆周143/145叠合。具体地，该侧部123与半圆周145叠合，而该部分125与半圆周143叠合。可以将周部123/143和125/145的相反曲率描述为上述曲线的反对称性。圆周周部127和129径向地配置并且以等于孔140的直径的距离隔开。根据本发明的主要实施例，流体沿箭头160进入机构100，沿着轴线150流动并且沿着箭头170离开。例如，与患者呼气对应的流体流的向后方向也在本发明的范围内。生成的气动脉冲的持续时间取决于该切口120的圆周尺寸d。
现在参考图3，图3示出了包括圆梯形孔和盘的盘挡板的分解透视图，该盘设有与上述圆梯形孔叠合的切口。具体地，机构200包括设有切口220的旋转盘210，该切口220具有侧向周部223/225和圆周周部227/229。附图标记230指的是该盘110的可替换的旋转方向。患者接口240具有圆梯形孔247，该圆梯形孔247与切口220叠合。孔227的周边由侧部243/245和圆周周部248/249限定。周部227/229和248/249之间的径向距离c相等。
类似于本发明的前述实施例，流体沿着箭头260进入机构200，沿着轴线250流动并沿着箭头270离开。流体流的向后方向也是可选的。
现在参考图4a-4c，逐渐显示孔140和切口120之间重叠。如上所述，通过孔140和切口120的相对的侧向周部叠合，使重叠区域180的增加/减小率最大，从而使生成的气动脉冲实现最大陡度。附图标记190指的是盘旋转的方向。
现在参考图5，该图示出了患者接口内的空气压力的时间依赖性的实验图。所获得的气动脉冲的特征在于双极性模式，其被解释为当盘挡板关闭时在患者接口内产生负压区域。自然扩散快速恢复大气压力。
现在参考图6a和6b，该图示出了本发明的两个实施例。在图6a中，机构300包括设有切口340的旋转盘330，旋转盘330安装在嵌齿轮320上，嵌齿轮320与由弹簧350驱动的嵌齿轮310连接。根据另一实施例，盘330由弹簧350直接驱动。
现在参考图7a、7b和8，该图示出了本发明的两个实施例。在图7a中，机构700包括旋转盘430，该旋转盘430设有与驱动涡轮的叶轮440同轴安装的切口450。当患者吸气时，部分地在通道460中流动的空气推动涡轮叶轮440。空气420由用作挡板阀的旋转盘430调节。附图标记470指的是进入患者接口(未示出)的气动脉冲串。根据本发明的可替换实施例(图7b)，呼出空气480进入机构400中。由于对患者呼气的阻力变化而实现治疗效果。类似于前述实施例，部分地在通道460中流动的空气推动涡轮叶轮440。具有切口450的旋转盘430产生对患者呼气480的可变阻力。从机构400排出的空气用附图标记490标记。
现在参考图9，该图示出了气动脉冲串的图。每个气动脉冲的特征在于振幅A和脉冲前沿角度α。根据本发明，当振幅A范围为±0.5～±50cm H2O且脉冲前沿角度α不大于30°时实现预期的治疗效果。
如上所述，气动脉冲的特征在于双极性模式，其被解释为当盘挡板关闭时产生负压区域。应当强调的是，所获得的双极性脉冲(增加和减少的压力面积的组合)在呼吸障碍的治疗中提供了额外的协同效应。高达500Hz的脉冲频率在本发明的范围内。
现在参考图10，该图示出了由脉动治疗性吸入器生成气动脉冲串的图，该吸入器设有用作流体源的双向涡轮。平均线在过压和负压处的脉冲链轮流提供至患者接口中。提供调节型吸气/呼气气流的被动吸入器也在本发明的范围内。
现在参考图11，该图示出了由缺失扇形部分的旋转盘生成的气动脉冲串的图。根据本发明的该实施例，盘挡板可以被认为是常开阀。因此，在通过旋转盘的非缺失部分闭合气流的时刻，向患者接口提供负压区域。在打开挡板之后，在患者接口内产生过压区域。
现在参考图12和13，该图分别示出对应于呼气和吸气的呼吸模式。气动脉冲串强加至在自然空气压力上，患者呼吸道内。在呼气阶段期间，在患者接口内存在过压，而在吸气阶段期间，产生负压区域。
根据本发明，公开一种生成用于治疗呼吸障碍的气动脉冲的脉动治疗性吸入器。上述吸入器包括：(a)线性通道，所述线性通道具有细长轴线，配置成以层流方式引导流体流；(b)患者接口，所述患者接口可流体连接至患者呼吸道，具有可流体连接至所述通道的孔；和(c)挡板，所述挡板设置在所述通道和所述孔之间，配置成调节所述流体流内的流体压力；所述挡板包括具有至少一个切口并且围绕平行于所述通道轴线的轴线旋转的盘。
本发明的核心特征是提供周边带四个角的切口，所述切口具有两个侧部和相对于旋转轴线配置的两个圆周弧。所述侧部相对于所述孔周向地反对称。
根据本发明的另一个实施例，所述切口和孔是一致的，并由通过径向段互连的圆周弧限定。
根据本发明的另一个实施例，切口的可变圆周尺寸与提供给患者气道的流体压力脉冲的时间分布对应。
根据本发明的另一个实施例，所述吸入器包括流体源。
根据本发明的另一个实施例，所述流体源选自涡轮、流体容器及其任何组合。
根据本发明的另一个实施例，所述吸入器包括用于改变抽吸阻力的装置。
根据本发明的另一个实施例，所述吸入器包括配置成将药物分配至流体流中的分配器。
根据本发明的另一个实施例，所述吸入器提供双极性气动脉冲串。
根据本发明的另一个实施例，所述旋转盘由动子驱动。
根据本发明的另一个实施例，所述动子选自电动机、驱动弹簧、涡轮及其任何组合。
根据本发明的另一个实施例，该驱动涡轮与所述旋转盘同轴地集成。
根据本发明的另一个实施例，公开一种通过向患者呼吸道施加气动脉冲来治疗呼吸障碍的方法。前述方法包括以下步骤：(a)提供脉动吸入器，所述吸入器进一步包括(i)线性通道，所述线性通道具有细长轴线，配置成以层流方式引导流体流；(ii)患者接口，所述患者接口可流体连接至患者呼吸道，具有可流体连接至所述通道的孔；和(iii)挡板，所述挡板设置在所述通道和所述孔之间，配置成调节所述流体流内的流体压力；所述挡板包括具有至少一个切口并且围绕平行于所述通道轴线的轴线旋转的盘；(b)将所述患者接口流体连接至患者呼吸道；(c)通过所述挡板调节所述流体流内的流体压力。
本发明的另一个核心特征是提供由周边带四个角的切口执行的调节流体压力的步骤，所述切口具有两个侧部和相对于旋转轴线配置的两个圆周弧；所述侧部相对于所述孔周向地反对称。根据本发明的另一个实施例，所述调节流体压力的步骤由切口和孔执行，所述切口和孔是一致的，并由通过径向段互连的圆周弧限定。
根据本发明的另一个实施例，提供至患者气道的流体压力脉冲的时间分布可随所述切口的圆周尺寸的变化而变化。
根据本发明的另一个实施例，所述方法包括通过流体源进行呼吸辅助的步骤。
根据本发明的另一个实施例，所述方法包括通过改变呼吸阻力的装置进行呼吸阻力训练的步骤。
根据本发明的另一个实施例，所述方法包括将药物分配至流体流中的步骤。
根据本发明的另一个实施例，所述调节流体压力的步骤包括提供双极性气动脉冲串。
根据本发明的另一个实施例，所述调节流体压力的步骤由动子驱动的旋转盘执行。
根据本发明的另一个实施例，所述双极性气动脉冲的特征在于振幅范围为0.5cm～20cm H2O。
根据本发明的另一个实施例，所述双极性气动脉冲的特征在于脉冲前倾角不大于30°。
根据本发明的另一个实施例，公开一种通过向患者呼吸道施加气动脉冲来治疗呼吸障碍的方法。上述方法包括调节患者呼吸道内的流体流的步骤。
本发明的另一个核心特征是提供在所述调节所述流体流的步骤中获得的经调节的流体流，所述经调节的流体流包括双极性气动脉冲，所述双极性气动脉冲的特征在于振幅范围为±0.5～±50cm H2O且脉冲前倾角不大于30°。

Claims (31)

1.一种生成用于治疗呼吸障碍的气动脉冲的脉动治疗性吸入器，所述吸入器包括：
a.线性通道，其具有细长轴线；
b.患者接口，其可流体连接至患者呼吸道，并具有可流体连接至所述通道的孔；和
c.挡板，其设置在所述通道和所述孔之间，并配置为调节所述流体流内的流体压力；所述挡板包括具有至少一个切口并且围绕平行于所述通道轴线的轴线旋转的盘；
其中所述切口的周边带有四个角，并具有两个径向侧部和相对于所述旋转轴线配置的两个圆周弧；所述侧部相对于所述孔周向地反对称。
2.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述切口和孔是一致的，并由通过径向段互连的圆周弧限定。
3.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述切口的可变圆周尺寸与提供给患者气道的所述流体压力脉冲的时间分布对应。
4.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述吸入器包括流体源。
5.根据权利要求4所述的吸入器，其特征在于，所述流体源选自涡轮、流体容器及其任何组合。
6.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述吸入器包括用于改变抽吸阻力的装置。
7.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述吸入器包括配置成将药物分配至所述流体流中的分配器。
8.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述吸入器提供一串双极性气动脉冲。
9.根据权利要求8所述的吸入器，其特征在于，所述双极性气动脉冲的特征在于振幅范围为±0.5cm～±50cm H2O。
10.根据权利要求8所述的吸入器，其特征在于，所述双极性气动脉冲的特征在于脉冲前倾角不大于30°。
11.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述旋转盘由动子驱动。
12.根据权利要求1所述的吸入器，其特征在于，所述动子选自电动机、驱动弹簧、涡轮及其任何组合。
13.根据权利要求12所述的吸入器，其特征在于，所述驱动涡轮与所述旋转盘同轴地集成。
14.一种通过向患者呼吸道施加气动脉冲来治疗呼吸障碍的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供脉动吸入器，所述吸入器进一步包括：
i.线性通道，其具有细长轴线；
ii.患者接口，其可流体连接至患者呼吸道，并具有可流体连接至所述通道的孔；和
iii.挡板，其设置在所述通道和所述孔之间，并配置为调节所述流体流内的流体压力；所述挡板包括具有至少一个切口并且围绕平行于所述通道轴线的轴线旋转的盘；
b.将所述患者接口流体连接至患者呼吸道；
c.通过所述挡板调节所述流体流内的所述流体压力；
其中所述调节所述流体压力的步骤由周边带有四个角的切口执行，所述切口具有两个径向侧部和相对于旋转轴线配置的两个圆周弧；所述侧部相对于所述孔周向地反对称。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述调节所述流体压力的步骤由所述切口和孔执行，所述切口和孔是一致的，并由通过径向段互连的圆周弧限定。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，提供至患者气道的所述流体压力脉冲的时间分布可随所述切口的圆周尺寸的变化而变化。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过流体源进行呼吸辅助的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述流体源选自涡轮、流体容器及其任何组合。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过改变呼吸阻力的装置进行呼吸阻力训练的步骤。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括将药物分配至所述流体流中的步骤。
21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述调节所述流体压力的步骤包括提供一串双极性气动脉冲。
22.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述调节所述流体压力的步骤由动子驱动的所述旋转盘执行。
23.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述动子选自电动机、驱动弹簧、涡轮及其任何组合。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述驱动涡轮与所述旋转盘同轴地集成。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述双极性气动脉冲的特征在于振幅范围为±0.5cm～±50cm H2O。
26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述双极性气动脉冲的特征在于脉冲前倾角不大于30°。
27.一种通过向患者呼吸道施加气动脉冲来治疗呼吸障碍的方法，所述方法包括调节患者呼吸道内的流体流的步骤；其中在所述调节所述流体流的步骤中获得的经调节的流体流包括双极性气动脉冲，所述双极性气动脉冲的特征在于振幅范围为±0.5～±50cm H2O且脉冲前倾角不大于30°。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过流体源进行呼吸辅助的步骤。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述流体源选自涡轮、流体容器及其任何组合。
30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过改变呼吸阻力的装置进行呼吸阻力训练的步骤。
31.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法包括将药物分配至所述流体流中的步骤。
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