CN109688921A - 用于测定病人呼吸参数的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于测定病人呼吸参数的装置。在一个实施方式中，装置100包括流管101和本体102。流管101是中空管，其包括：第一端部103，第二端部104及至少一个管部105(由虚线表示)，其中管部具有能改变经过流管的气流的速率/方向的几何结构，由此在第一端部103和第二端部104之间引入压差。

Description

用于测定病人呼吸参数的装置
技术领域
本发明涉及用于测定病人呼吸参数的装置。
背景技术
现有技术公开用于测定病人呼吸参数的各种装置，诸如峰值流量计(peak flowmeter)、肺活量计。在范围的一端是肺活量计，其给出用户的整个呼吸循环的完整曲线图。然而，肺活量计典型地非常昂贵，每个病人在家拥有个人肺活量计是不可能的。在范围的相对端是机械式峰值流量计，其仅测定用户的呼吸循环的一个参数，即呼气的峰值流速。因纯机械结构，故机械式峰值流量计生产相对便宜，且对于希望经常检查他们的肺功能的病人而言是可承受的。然而，由于机械式峰值流量计仅测定一个参数，且没有将各次结果比较的快捷和简单的方法，因此一些病人可能认为机械式峰值流量计的吸引力较小。
在市场上存在很少的其它选项，其已知为电子式峰值流量计，介于范围之间。然而，这种电子式峰值流量计采用了大量技术，在成本和方便使用方面差异很大。另外，市售的大多数电子式峰值流量计/肺活量计使用一些种类的阻碍物来测定流速。阻碍物可呈涡轮叶片、或文丘里管或网格的形式，以阻碍空气流动。随着时间推移，唾液和粘液附着在这些部件上，清洁可能变得困难。
因此，存在对于比专业的肺活量计制造更便宜并提供合理精确读数的装置的尚未满足的需要。进一步地，这种装置，与传统峰值流量计不同，应该能测定除规律峰值流量读数之外的几个其它重要参数，即第1秒用力呼气量(Forced Expiratory Volume in 1second，FEV1)和用力肺活量(Forced Vital Capacity，FVC)。此外，这种装置应该可靠和容易使用。
发明内容
本发明涉及一种用于测定病人呼吸参数的装置。在一个实施方式中，装置包括流管和本体。流管是中空管，其包括：第一端部、第二端部及至少一个管部，其中管部具有能够改变经过流管的气流的速率/方向的几何结构，由此在所述第一端部和所述第二端部之间产生压差。在本发明的一方面中，所述第一端部和所述第二端部的比率是预先限定的。
从结合附图的以下详细描述中，将更清楚理解这些以及其它方面以及优点。
附图说明
为了进一步阐明本发明的优点和方面，将通过参照附图所图示的本发明的特定实施方式，提供对本发明的更具体的描述。要了解，这些附图仅绘示出本发明的典型实施方式，因此不视为限制本发明的范围。将根据本发明各种实施方式，借助附图，通过附加特性和细节描述和解释本发明，其中：
图1示意性图示根据本发明一实施方式的装置100的等轴侧视图。
图2(a)和2(b)示意性图示根据本发明实施方式的装置100的本体102中的部件。
图3(a)、3(b)和3(c)示意性图示根据本发明一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
图4(a)、4(b)和4(c)分别示意性图示根据本发明另一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
图5(a)、5(b)和5(c)分别示意性图示根据本发明另一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
图6(a)、6(b)和6(c)分别示意性图示根据本发明另一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
图7(a)和7(b)图示根据本发明一实施方式的示例性装置100的立体图和主视图。
图8(a)和8(b)图示根据本发明一实施方式的示例性装置100的截面图。
可注意，在可能的程度上，在附图中，相似参考标号可用于表示相似元件。进一步地，本领域技术人员将会了解，图中元件以简化形式图示并且可不必按比例绘出。例如，图中一些元件的尺寸可相对于其它元件扩大，以有助于提高对本发明各方面的理解。此外，在附图中，一个或多个元件可用传统符号表示，附图可仅示出与理解本发明实施方式相关的那些特定细节，以不用对受益于本文描述的本领域技术人员很清楚的细节来混淆附图。
具体实施方式
在开始就应理解，虽然下文图示了本发明公开内容的实施方式的说明性实施例，但本发明可使用目前已知或现存的任何数量的技术加以实施。本发明公开内容无论如何也不限制于下文图示的说明性实施例、附图及技术，包括本文图示和描述的示例性设计和实施例。
本文所使用的用语“一些”限定为“无、或一个、或多于一个、或全部”。因此，用语“无”、“一个”、“多于一个”、“多于一个，但非全部”、或“全部”将全部落入“一些”的定义内。用语“一些实施方式”可指无实施方式、一个实施方式、若干个实施方式、或全部实施方式。因此，用语“一些实施方式”限定为表示“无实施方式、或一个实施方式、或多于一个实施方式、或全部实施方式”。
本文采用的术语和结构是用于描述、教导及阐明一些实施方式及其特定特征和元件，而非限制、限定或减小本发明的主旨和范围。
更特别地，本文所使用的任何用语，诸如但不限于“包含”、“包括”、“具有”、“组成”及其语法变体，不指定精确限制或限定，且当然不排除可能附加一个或多个特征或元件，除非另外进行声明，此外不应该理解为排除对一个或多个所列出特征和元件的可能去除，除非用限制性语言“必须包括”或“需要包括”另外进行声明。不管某个特征或元件是否被限制为仅使用一次，无论是哪种情况，均仍可指“一个或多个特征”、或“一个或多个元件”、或“至少一个特征”或“至少一个元件”。此外，使用用语“一个或多个”或“至少一个”特征或元件，不排除不包括特征或元件的情况，除非通过诸如“需要为一个或多个……”、或“要求一个或多个元件”的限制性语言另外进行指定。除非另外进行限定，本文使用的所有用语，尤其是任何技术用语和/或科学用语，均可理解为具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。本文参照一些“实施方式”。应理解，一实施方式是任何特征和/或元件的可能实施例的示例。描述了一些实施方式，目的是阐明一个或多个可行方法，其中本发明的特定特征和/或元件满足独创性、实用性和非显而易见性的要求。
使用短语和/或用语，诸如但不限于“一第一实施方式”、“一另一实施方式”、“一替代实施方式”、“一个实施方式”、“一实施方式”、“多个实施方式”、“一些实施方式”、“其它实施方式”、“另一实施方式”、“又一实施方式”、“附加实施方式”或其变体，不一定指相同实施方式。除非另外进行指定，关联一个或多个实施方式描述的一个或多个特定特征和/或元件可出现在一个实施方式中，或可出现在多于一个实施方式中，或可出现在所有实施方式中，或可不出现在实施方式中。尽管本文可在仅仅单个实施方式的内容中，或替代地在多于一个实施方式的内容中，或进一步替代地在所有实施方式的内容中，描述一个或多个特征和/或元件，但这些特征和/或元件可改为单独地提供、或以任何合适的结合方式提供、或根本不提供。反之，在各单独实施方式的内容中描述的任何特征和/或元件可替代地实现为一起存在于单个实施方式的内容中。
图1图示根据本发明一实施方式的装置100的等轴侧视图。
如图示，装置100包括流管101和本体102。流管101是中空管，包括：第一端部103、第二端部104及至少一个管部105(由虚线表示)，其中管部105具有能够改变经过流管的气流的速率和/或方向的几何结构，由此在第一端部103和第二端部104之间引入压差。
在本发明一方面中，所述第一端部的面积(A1)与所述第二端部的面积(A2)的比率是预先限定的。在本发明另一方面中，流管101包括位于接近第一端部103的第一位置106处的至少一个第一传感器、以及位于接近第二端部104的第二位置107处的至少一个第二传感器。所述第一传感器和所述第二传感器用于测定接近第一端部103和第二端部104处的气流速率。气流速率之差指示两个端部处的压差，并用于计算向流管101的第一端部呼气的病人的一个或多个呼吸参数。在本发明又另一方面中，流管101包括位于接近第一端部103的第一位置106处的第一导管、以及位于接近第二端部104的第二位置107处的第二导管。所述第一导管和第二导管将病人呼出/吸入的空气的一部分输送到至少一个压差传感器，所述压差传感器适用于测定所述第一导管和所述第二导管之间的压差，该压差指示第一端部103和第二端部104之间的压差。所述压差用于计算病人的一个或多个呼吸参数。
装置的本体具有在向流管101的第一端部呼气/吸气时可由病人容易握持的形状和构造。容置于本体102内的部件在图2(a)和2(b)中详细解释。
本领域技术人员众所周知，减小所述比率(A1/A2)导致测试结果的精确度等级方面大幅降低。因此，一般而言，所述比率(A1/A2)设定为4.0以上。然而，由于装置的第一端部103要由病人使用以进行呼气、并具有不能大幅改变的标准尺寸，因此第二端部104大幅减小以保持值大于或等于4.0。第二端部的面积的大幅减小产生背压，该背压引起病人的呼吸参数的读数产生基本误差。
本发明利用如图1、3、4、5和6所图示的管部解决问题，上述管部将比率A1/A2的下阈值减小为远低于4.0，而不降低精确度。更特别地，A1/A2的比率降低到低至2.6，进一步容许A2面积的大幅增加，由于上述原因，背压问题大幅减小。
根据本发明一个实施例，第一端部103的面积A1与第二端部104的面积A2的比率介于2.0-4.2的范围内。根据本发明另一实施例，第一端部103的面积A1与第二端部104的面积A2的比率介于2.2-3.0的范围内。根据本发明又另一实施例，第一端部103的面积A1与第二端部104的面积A2的比率包括最小值2.6。在本发明公开内容中指明的(A1/A2)的比率的范围和/或值容许克服流管101中的背压问题，如上所述。
在另一实施方式中，第一端部103和第二端部104可具有相同或不同的形状。第一端部103和第二端部104的形状可选自一群组，其包括：椭圆形、圆形、矩形及类似形状。在一个示例中，第一端部103和第二端部104的形状包括圆形形状，例如图3所示的端部303。在另一示例中，如图8(a)和8(b)所示，流管101的第一端部803的形状是椭圆平截头体的形状。在图1所示的另一示例中，流管101的端部104的形状包括矩形形状。并且，如图8(a)所示，流管101的第二端部804包括矩形形状。
在本发明一个实施方式中，第一端部103和第二端部104可位于同一平面或不同平面内。根据前述中详细描述的一些实施方式，流管101的第一端部和第二端部位于彼此大体平行的平面内。根据前述中详细描述的一些其它实施方式，流管101的第一端部和第二端部位于彼此垂直的平面内。根据前述中详细描述的另外一些其它实施方式，流管101的第一端部和第二端部位于相对于彼此成除90度外的角度的平面内。
在本发明一个实施方式中，管部105可为连续不变的或陡变的。在本发明另一实施方式中，管部105可具有如图3、4、5、和6中讨论的不同的形状。在一个示例中，管部105为图3所图示的L形部分。
在又另一实施方式中，流管101是从装置100的本体102可拆卸的。
图2示意性图示根据本发明实施方式的装置100的本体102中的部件。
在一个实施方式中，如图2(a)所图示的，装置100的本体102可包括一个或多个：处理单元201、存储器单元202、压差传感器203、用户界面204及通信芯片205。压差传感器203经由第一导管和第二导管(存在于流管中)接收病人呼出/吸入的空气的一部分，并确定压差。因此确定的压差被提供到处理单元201，以进行进一步处理。因此确定的压差可存储在存储器单元内以后续处理，或可经由通信芯片205发送到外部计算装置。
在另一实施方式中，如图2(b)所图示的，装置100的本体102可包括一个或多个：处理单元201、存储器单元202、用户界面204、通信芯片205及接收单元206。接收单元206构造成接收来自存在于流管上的传感器的输入，并将该输入输送到处理单元201以进行进一步处理。另外，接收单元206可将读数输送到存储器单元202，其中该读数可存储以供处理单元201进一步处理、或经由通信芯片205传输到外部计算装置。
在上述两个实施方式中，处理单元201可包括一个或多个处理器、微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)或类似装置。处理单元201可控制所述装置100及其部件的操作。存储器单元202可包括随机存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)和/或其它类型的存储器，以存储数据和指令，上述数据和指令可由处理单元201使用。用户界面204可包括用于将信息输入到装置100和/或从装置100输出信息的机构。输入和输出机构的示例可包括：接收电信号并输出音频信号的扬声器；接收音频信号并输出电信号的传声器；允许将数据和控制命令输入装置100内的按钮(例如控制按钮和/或键盘的键)；输出诸如病人呼吸数据的视觉信息的显示器；发光二极管；引起装置100振动的振动器。在一个实施方式中，处理器可耦接到一个或多个报警指示器，上述一个或多个报警指示器可借助于记录的呼吸功能警告具有潜在问题的用户，诸如测得的呼吸读数在预编程参考范围之外。通信芯片205可包括任何类似收发器的机构，其能够使装置100与其它装置和/或系统通信。在一个示例中，增加蓝牙功能，使得装置100获得的数据可输送到外部计算装置，以读取和整理用户/病人的呼吸数据。与本发明的装置100对应的应用程序也可在外部计算装置中可获得。进一步地，智能医疗装置可耦接到装置100、和/或在计算装置中可获得的与装置100对应的应用程序，使得由所述智能医疗装置分配的数据、时间及药物可借助于呼吸数据信息进行整理。
虽然图2(a)和2(b)示出本体102的很多部件，但在其它实施例中，本体102可包括较少部件、不同部件、不同设置的部件、或除所述图2(a)和2(b)中所绘示部件外的附加部件。附加地或替代地，本体102的一个或多个部件可执行被描述为由装置100的一个或多个其它部件所执行的任务。
图3(a)、3(b)和3(c)示意性图示根据本发明一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
如图示，流管101是中空管，其包括：第一端部303、第二端部304及至少一个管部305(由虚线表示)。管部305是L形部分，并能够改变经过流管101的气流的速率和/或方向。第一端部303和第二端部304位于彼此垂直的平面内。第一端部的形状是圆形，而第二端部的形状是矩形。第一传感器/导管位于接近第一端部303的第一位置306处，且第二传感器/导管位于接近装置100的第二端部304的第二位置307处。另外，第一端部与第二端部的面积比率大于或等于2.6。
图4(a)、4(b)和4(c)分别示意性图示根据本发明一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
如图示，流管101是中空管，其包括：第一端部403、第二端部404及至少一个管部405(由虚线表示)。管部405能够改变经过流管的气流的速率和/或方向。第一端部403和第二端部404位于彼此大体平行的平面内。第一端部和第二端部的形状是圆形。第一传感器/导管位于接近第一端部403的第一位置406处，且第二传感器/导管位于接近装置100的第二端部404的第二位置407处。另外，第一端部与第二端部的面积比率大于或等于2.6。
图5(a)、5(b)和5(c)分别示意性图示根据本发明一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
如图示，流管101是中空管，其包括：第一端部503、第二端部504及至少一个管部505(由虚线表示)。管部505能够改变经过流管的气流的速率和/或方向。第一端部503和第二端部504位于彼此大体平行的平面内。第一端部和第二端部的形状是圆形。第一传感器/导管位于接近第一端部503的第一位置506处，且第二传感器/导管位于接近装置100的第二端部504的第二位置507处。另外，第一端部与第二端部的面积比率大于或等于2.6。
图6(a)、6(b)和6(c)分别示意性图示根据本发明一实施方式的流管101的主视图、侧视图及仰视图。
如图示，流管101是中空管，其包括：第一端部603、第二端部604及至少一个管部605(由虚线表示)。管部605能够改变经过流管的气流的速率和/或方向。第一端部603和第二端部604位于不同平面内。第一端部和第二端部的形状是圆形。第一传感器/导管位于接近第一端部603的第一位置606处，且第二传感器/导管位于接近装置100的第二端部604的第二位置607处。另外，第一端部与第二端部的面积比率大于或等于2.6。
图7(a)和7(b)图示根据本发明一实施方式的示例性装置100的立体图和主视图。示例性装置100实施为具有如图1示意性图示的流管101的结构。为了简要起见，流管101的结构的一些部件，例如管部105，未图示在这些图7(a)和7(b)中。进一步地，为了清楚起见，流管101的参考标号与图1、3、4、5和6的一致，且本体102的参考标号与图1的一致。
如图7(a)所图示的，示出流管101连接到装置100的本体102。进一步地，本体102包括抓握部108，抓握部108能够使病人使用他的大拇指容易抓握装置100。
进一步地，如图7(b)所图示的，本体102包括显示器109，其能够观察到输出的视觉信息，诸如病人的呼吸数据；以及按钮110或控制按钮110，其允许用户将数据和控制命令输入装置100。
图8(a)和8(b)图示根据本发明一实施方式的示例性装置100的截面图。示例性装置100实施为具有如图1示意性图示的流管101的结构。为了简要起见，流管101的结构的一些部件，例如管部105，未图示在这些图8(a)和8(b)中。进一步地，为了清楚起见，流管101的参考标号与图1、3、4、5和6的一致，且本体102的参考标号与图1的一致。
如图8(a)和8(b)所图示的，示出具有第一端部803和第二端部804的流管101连接到本体102。截面图进一步显示本体102的内部部件的示例性实施方式。内部部件包括导管111，其将病人呼出/吸入的空气的一部分输送到压力传感器112。进一步地，内部部件包括印刷电路板(PCB)113，其嵌入一个或多个前文公开的电子部件。进一步地，内部部件包括电池114，用于为装置100提供电源，以使上述电子部件发挥功能。
进一步地，根据如图8(a)和8(b)所示的装置100的实施例之一，第一端部803的面积A1与第二端部804的面积A2的比率介于2.0-4.2的范围内。根据另一实施例，第一端部803的面积A1与第二端部804的面积A2的比率介于2.2-3.0的范围内。根据又另一实施例，第一端部803的面积A1与第二端部804的面积A2的比率包括最小值2.6。
尽管本文已图示和描述了本发明的特定的目前优选的实施方式，但要理解本发明并不限制于此。清楚地，在权利要求书及其后面的说明书的范围内，本发明可以其它不同形式实施和实践。

Claims (19)

1.一种用于测定呼吸参数的装置(100)，所述装置(100)包括：
流管(101)；以及
待手持的本体(102)；
其中，所述流管(101)是中空管，其包括：
第一端部(103，303，403，503，603，803)；
第二端部(104，304，404，504，604，804)；以及
至少一个管部(105，305，405，505，605)，其中，所述管部(105，305，405，505，605)具有能够改变经过所述流管(101)的气流的速率和/或方向的几何结构，由此在所述第一端部(103，303，403，503，603，803)和所述第二端部(104，304，404，504，604，804)之间产生压差；
其中，所述装置(100)进一步包括检测因此产生的压差的至少一个传感器。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一端部(103，303，403，503，603，803)的面积(A1)与所述第二端部(104，304，404，504，604，804)的面积(A2)的比率介于2.2-4.2的范围内。
3.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一端部(103，303，403，503，603)的面积(A1)与所述第二端部(104，304，404，504，604)的面积(A2)的比率介于2.2-3.0的范围内。
4.根据权利要求2所述的装置(100)，其中，所述第一端部(103，303，403，503，603，803)的面积(A1)与所述第二端部(104，304，404，504，604，804)的面积(A2)的比率包括最小值2.6。
5.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一端部(403，503)和所述第二端部(404，504)位于彼此大体平行的平面内。
6.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一端部(603)和所述第二端部(604)位于相对于彼此成除90度外的角度的平面内。
7.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一端部(103，303，803)和所述第二端部(104，304，804)位于彼此垂直的平面内。
8.根据权利要求7所述的装置(100)，其中，所述管部(105，305)是L形部分。
9.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一端部(103，303，403，503，和603，803)和所述第二端部(104，304，404，504，和604，804)具有相似形状或不同形状。
10.根据权利要求9所述的装置(100)，其中，所述第一端部(103，303，403，503，603，803)和所述第二端部(104，304，404，504，604，804)的形状包括下列之一：
圆形形状；
矩形形状；
椭圆形形状。
11.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述管部(105，305，405，505，605)是连续不变的或陡变的。
12.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述至少一个传感器位于所述流管(101)内。
13.根据权利要求12所述的装置(100)，其中，所述流管(101)包括：第一传感器，其位于接近所述第一端部(103，303，403，503，603)的第一位置(106)处；以及至少一个第二传感器，其位于接近所述第二端部(104，304，404，504，604)的第二位置(107)处。
14.根据权利要求12或13所述的装置(100)，其中，所述本体(102)包括从位于所述流管(101)内的一个或多个所述传感器接收输入的接收单元(206)。
15.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述至少一个传感器位于所述本体(102)内。
16.根据权利要求15所述的装置(100)，其中，所述流管(101)包括：第一导管，其位于接近所述第一端部(103，303，403，503，603，803)的第一位置(106，306，406，506，606)处；以及第二导管，其位于接近所述第二端部(104，304，404，504，604，804)的第二位置(107，307，407，507，607)处，其中所述第一导管和所述第二导管将病人呼出/吸入的空气的一部分输送到位于所述本体(102)内的所述至少一个传感器。
17.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述流管(101)可拆卸地连接到所述本体(102)。
18.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述本体(102)包括：
处理单元(201)，其处理因此检测到的压差；
存储器单元(202)，其存储在所述装置(100)上检测到的一个或多个压差值；以及
用户界面(204)，其构造成与所述装置(100)的用户通信。
19.根据权利要求17所述的装置(100)，进一步包括与外部装置通信的通信芯片(205)。
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