CN108852358B - 用于调节呼吸管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节在肺功能诊断中使用的呼吸管的方法。所述方法的特征在于由加热源将完全组装好的呼吸管的至少一段加热到至少40℃的温度，其中所述区段包括由网状物覆盖的至少一个窗口。本发明还涉及一种可通过这种方法获得的呼吸管。

Description

用于调节呼吸管的方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节在肺功能诊断中使用的呼吸管的方法以及一种可通过方法制作的呼吸管。

背景技术

EP 3 017 768 A1描述了一种用于在肺功能诊断中使用的呼吸管，所述呼吸管包括两个窗口，超声波可通过所述窗口传送以便测量流动穿过呼吸管的气体流量。这些窗口由网状物覆盖，所述网状物用于减少从呼吸管的内部穿过窗口到其外部的任何气体流动。此外，网状物减少窗口区域中的气流湍流。

发明人指出这个网状物在制作过程中起皱，即使在制作过程的更早步骤时已经是完全平面的。然而，由于呼吸管的第一窗口与呼吸管的第二窗口之间的距离因网状物的起皱而不确定地改变，因此起皱的网状物使对应呼吸管内的气体流量的超声波测量失真。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于调节呼吸管的方法，使得与根据从现有技术获知的方法制作的呼吸管相比，能够通过超声波测量更准确地测定流动穿过呼吸管的气体流量。

这个目标是通过一种用于调节呼吸管的方法来实现的。一种对应的呼吸管通常包括各自由网状物覆盖的两个窗口。呼吸管意图在肺功能诊断中使用。

术语“肺功能诊断”是指用于确定患者肺功能的任何种类的呼吸气体分析(即，由人吸入或呼出的气体的分析)，具体地包括，肺活量测定法、气体洗出测量、气体稀释测量或气体扩散测量的所有应用。通过肺功能诊断确定的典型参数为：用力肺活量(FVC)、一秒用力呼气量(FEV1)、FEV1/FVC比率(FEV1％)、用力呼气流量(FEF)、用力吸气流量25–75％或25–50％、峰值呼气流量(PEF)、潮气量(TV)、肺总量(TLC)、弥散量(DLCO)、最大自主通气量(MVV)、功能残气量(FRC)和/或肺清除指数(LCI)。本文所描述和/或所要求保护的呼吸管意图用于在肺活量测定法中确定这些参数中的任何参数或用于任何其他种类的肺功能诊断而无特定限制。

所述方法包括加热步骤，其中完全组装好的呼吸管的至少一段由加热源加热到至少40℃的温度。由此，所述区段包括由网状物覆盖的至少一个窗口。因此，至少网状物被加热到至少40℃。由于这个热处理，在未对网状物施加机械作用的情况下，网状物被自动地拉直。因此，产生扁平的网状物，从而使得由所述网状物覆盖的第一窗口与由等效网状物覆盖的第二窗口之间的距离不依赖于网状物的任何起皱，而是相当稳固不变。

具体实施方式

在一个实施方案中，仅网状物达到上述温度，而呼吸管的其他区段保持更低的温度。

网状物可包括与呼吸管其余部分(即呼吸管主体)相同的材料或可完全由该相同材料制成。用于呼吸管主体的适合材料是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚酰胺(PA)、聚缩醛(聚甲醛，POM)及其共混物和共聚物。PE和PP的共聚物尤其适合。

在一个实施方案中，网状物可包括与用于呼吸管主体的材料不同的材料或可完全地由该不同材料制成。用于网状物的适合材料是聚酯、PA、PET、PP、三氟氯乙烯(CTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)及其共混物和共聚物。在一个实施方案中，网状物基本上仅由单一材料组成(所述材料可以是不同塑性材料的共聚物或包括加强元件的复合材料)。

网状物通常与呼吸管主体分开制作和/或在其之前制作。然后可将这种预制作的网状物固定到同为预制作的呼吸管主体中，例如通过将网状物胶合或粘合到主体中。在一个实施方案中，网状物被插入模具中，所述模具用于通过注塑成型制作呼吸管主体。然后呼吸管主体在网状物周围注塑成型，即，网状物通过插入成型固定到呼吸管主体，其中呼吸管主体在网状物周围产生以便获得具有由网状物覆盖的窗口的呼吸管。

举例来说，网状物可由编织材料组成，所述编织材料在网状物的制作过程结束时经过拉伸。

在一个实施方案中，被调节的呼吸管可描述为具有呼吸管主体；第一窗口，所述第一窗口位于所述呼吸管主体的第一侧上，所述第一窗口用于允许超声波从所述呼吸管主体的外部传送到所述呼吸管主体的内部，反之亦然；以及第二窗口，所述第二窗口位于所述呼吸管主体的第二侧上，其中所述第二侧与所述第一侧相对，所述第二窗口用于允许超声波从所述呼吸管主体的内部传送到所述呼吸管主体的外部，反之亦然(超声波始终在两个方向上传送)。由此，第一窗口和第二窗口各自由网状物完全覆盖。

如果网状物通过在加热步骤中加热呼吸管达到随后列出的温度中的某个温度：至少40℃的温度，具体地至少45℃、具体地至少50℃、具体地至少55℃、具体地至少60℃、具体地至少65℃、具体地至少70℃、具体地至少75℃、具体地至少80℃、具体地至少85℃、具体地至少90℃、具体地至少100℃、具体地至少105℃、具体地至少110℃、具体地至少115℃、具体地至少120℃，那么网状物由于制成网状物的材料的分子重组织而自动地拉直。通常用于生产网状物的材料在这种温度下已经是可成形的。

为了避免网状物的完全熔融，在一个实施方案中，将在加热步骤期间实现的网状物温度选择成使得呼吸管仅被加热到比网状物的熔融范围低温低了至少10℃的温度。如果，例如网状物由低密度聚乙烯(LDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)制成，则其具有130℃至145℃的熔融范围。那么，执行加热步骤使得网状物的温度不会高于120℃。从而，确保网状物是可成形的并且可通过热处理拉直，但仍然保持在其固态。

在一个实施方案中，呼吸管被加热到的温度比网状物的熔融范围低温低了至少15℃，具体地至少20℃、具体地至少25℃、具体地至少30℃、具体地至少35℃、具体地至少40℃、具体地至少45℃、具体地至少50℃、具体地至少55℃、具体地至少60℃、具体地至少65℃、具体地至少70℃。

呼吸管的所述区段在热处理期间被加热到的适当温度范围在一个实施方案中是40℃至120℃的温度范围，具体地45℃至115℃、具体地50℃至110℃、具体地55℃至105℃、具体地60℃至100℃、具体地65℃至95℃、具体地70℃至90℃、具体地75℃至85℃、具体地40℃至80℃。

为了实现网状物材料内的特定适当分子重组织，在一个实施方案中，将在加热步骤期间实现的网状物温度选择成使得呼吸管的网状物被加热到至少与网状物的玻璃化转变温度一样高的温度。如果，例如网状物由高密度聚乙烯(HDPE)制成，则其具有70℃的玻璃化转变温度。那么，执行加热步骤使得网状物的温度是至少70℃。从而，可很好地确保网状物是可成形的并且可通过热处理拉直。

在一个实施方案中，呼吸管被加热到的温度比网状物的玻璃化转变温度高了至少5℃，具体地至少10℃、具体地至少15℃、具体地至少20℃、具体地至少25℃、具体地至少30℃、具体地至少35℃、具体地至少40℃、具体地至少45℃、具体地至少50℃、具体地至少55℃、具体地至少60℃、具体地至少65℃、具体地至少70℃。

在一个实施方案中，加热源是热流体源或辐射源。适合的热流体源是热空气源，诸如热空气鼓风机。根椐网状物的材料，适合的辐射源是红外辐射源或微波辐射源。通常，红外辐射比微波辐射更适合加热塑性材料。

尽管液体加热介质也可在本文所要求保护的方法内良好地应用，但气体加热介质一般是更适合的。由此，热空气是可良好地用作本文所要求保护的方法内的加热介质的一种廉价易得的热流体。

在一个实施方案中，加热源发出具有180℃至230℃，具体地185℃至225℃、具体地190℃至220℃、具体地195℃至215℃、具体地200℃至210℃温度的加热介质。可替代地，(红外)辐射可用作加热介质，所述加热介质能够实现到呼吸管中的热量输入，这种热量输入对应于具有在前述温度范围的任何范围内的温度的(流体)加热介质的热量输入。

在一个实施方案中，加热在第一时间段执行。由此，第一时间段持续0.1秒与5秒之间，具体地0.2秒与4秒之间、具体地0.3秒与3秒之间、具体地0.4秒与2秒之间、具体地0.5秒与1秒之间。为了实现这个第一时间段，呼吸管与加热源之间相对移动是很适当的。举例来说，呼吸管可移动穿过热流体(诸如热空气)正在流动的区域。

在一个实施方案中，呼吸管在加热后直接转移到封装中。然后将其密封在封装中并允许其在封装中冷却到环境温度。因此，本文所要求保护的方法的加热步骤可直接在封装呼吸管之前执行。在这种情况下，不需要为了调节呼吸管而执行另外的费时的方法步骤。

在一个实施方案中，封装包括穿孔，从而使得空气可进出封装，即使呼吸管密封在其中。在另一个实施方案中，以气密方式将呼吸管密封在封装内。

在一个实施方案中，封装是塑料袋，如现有技术中已经常用于封装呼吸管的袋子。

在一方面，本发明还涉及一种用于在肺功能诊断中使用的呼吸管，所述呼吸管可通过根据前述解释所述的方法获得。这种呼吸管的特征在于平面(平滑)网状物，所述网状物覆盖呼吸管的窗口并用于引导超声波穿过窗口。由于这种呼吸管的平面网状物，其通过流动穿过呼吸管的气体流量的超声实现非常准确且可靠的测量。

关于本文所要求保护的方法所描述的所有实施方案都可按任何所需方式组合。此外，它们可按任何组合转换到所要求保护的呼吸管。

示例性实施方案

为了评价本文所述的调节方法的效果，执行了比较测量。首先，在肺功能诊断装置中利用标准化条件下的超声确定流动穿过现有技术呼吸管的气体流量。由此，呼吸管在其相对侧上具有两个窗口，其中两个窗口由网状物覆盖(呼吸管在EP 3 017 768 A1中有更详细描述)。测量在24个不同呼吸管中的气体流量，其中每个呼吸管测量四次。为每个呼吸管计算标准偏差。计算出这些标准偏差的平均值是约±0.85％(比较实例)。

此后，检测相同构造的呼吸管，所述呼吸管另外地通过将两个网状物加热到超过40℃的温度来调节，所述加热是：在网状物的区域中向呼吸管施加热空气流(约200℃)持续约0.8秒的时间段。在如同比较实例中的相同条件下检测流动穿过这个经调节呼吸管的空气流量。测量在24个不同呼吸管中的气体流量，其中每个呼吸管测量四次。为每个呼吸管计算标准偏差。计算出这些标准偏差的平均值是约±0.42％(根据所要求保护的发明的实例)。

因此，在根据所要求保护的发明的实例中，标准偏差由于调节步骤而降低到二分之一。

另外，在根据所要求保护的发明的实例中，呼吸管的网状物在调节步骤之前和之后已经进行光学检查。网状物在调节步骤后呈现为更加扁平。其比调节步骤之前具有更少皱纹或起皱。因此，调节步骤产生一种拉直的网状物，所述网状物实现了对流动穿过呼吸管的气体流量的更可靠测量。

网状物还在限定条件下的长期存储期间保持其拉直形式。在呼吸管已经调节后，在10％至90％的相对湿度下、-20℃至+50℃的温度范围内的变化存储条件下的稳定性测量不改变网状物的起皱。实际上，经调节呼吸管的网状物保持平滑。

Claims (9)

1.一种用于调节在肺功能诊断中使用的呼吸管的方法，其特征在于，完全组装好的呼吸管的至少一区段被加热源加热到至少40℃的温度，所述区段包括由网状物覆盖的至少一个窗口，其中，所述温度为加热到至少与所述网状物的玻璃化转变温度一样高的温度而且加热到比所述网状物的熔融范围低温低了至少10℃的温度，加热持续在0.1秒与5秒之间的第一时间段中，其中，所述网状物包括：

a)当所述网状物包括与呼吸管其余部分相同的材料时,其中所述呼吸管其余部分为呼吸管主体,由聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚缩醛及其共混物和共聚物中所选的材料；

b)当所述网状物包括与用于呼吸管主体的材料不同的材料时，由聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、三氟氯乙烯、乙烯四氟乙烯及其共混物和共聚物中所选的材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，网状物仅由单一材料组成。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述材料可以是不同塑性材料的共聚物或包括加强元件的复合材料。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，加热源是热流体源或辐射源。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热流体源是热空气源。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热源发出具有180℃至230℃的温度的加热介质或实现到所述呼吸管中的热量输入的辐射，所述热量输入对应于具有180℃至230℃的温度的加热介质的热量输入。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述呼吸管在所述加热后直接转移到封装中，密封在所述封装内并且被允许在所述封装中冷却到环境温度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述封装是塑料袋。

9.一种用于在肺功能诊断中使用的呼吸管，所述呼吸管可通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得。