CN111419235A - 一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪 - Google Patents

一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪 Download PDF

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Abstract

本发明属于医疗器械检测设备领域，提供了一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，包括罐体、旋转筒、阻力调节件、压力传感器及控制部。罐体的上端安装有能够围绕罐体的轴线转动的旋转筒，阻力调节件包括相互接触且相对转动的气孔板及旋转板，气孔板固定在罐体上，具有包括多个通气孔的通气区域；旋转板固定在旋转筒的一端并沿旋转筒的径向延伸。随着旋转筒的旋转，旋转板遮盖不同数目的通气孔，调整气流受到的阻力，该气流的阻力等于被模拟的吸入器的内部阻力，控制部根据压力传感器测定测得的压差及气流的阻力计算出吸气峰流量。该测试过程简单便捷，测试结果直观可视，且该仪器体积小，易于携带使用，制造成本低，适宜推广应用。

Description

一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪
技术领域
本发明属于医疗器械检测设备领域，具体涉及一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪。
背景技术
慢性阻塞性肺疾病(COPD)和哮喘是我国现阶段常见的慢性气道疾病。最新的流行病学调查结果显示，我国20岁以上慢阻肺的患病率为8.6％，以此估算全国患病人数接近1亿；20岁以上人群哮喘患病率为4.2％，全国患病人数达4750万。COPD和哮喘的治疗中常用β2受体激动剂、抗胆碱能药物或糖皮质激素等药物进行抗炎、平喘治疗，在相关的全球指南中以上药物均推荐优先吸入给药。目前以上药物或复方药物已有多种上市的吸入制剂，且每一种吸入制剂均有其配套的吸入装置(即吸入器)供患者吸入药物。
吸入器按制剂类型分类主要有压力定量气雾吸入器(pMDI)，干粉吸入器(DPI)和近年上市的软雾剂(SMI)。由于不同种类吸入器形成气溶胶的方式不同，对患者的吸气流量有不同的要求。pMDI由抛射剂突然减压和瞬间急剧气化，形成的气溶胶流速快，易撞击并沉积在口咽部，患者需以≤90L/min的吸气流量使用以减少口咽部沉积；DPI内药物呈微粉化，要求患者吸气峰流量达到最低流量要求以破除药物粉末间的内聚力，使其形成气溶胶，所需要的吸气流量大小与吸入器装置内部结构对气流的阻力(简称内部阻力)有关，如高阻力型的都保吸入装置的理想吸气流速为60L/min～90L/min，准纳器为中阻力型吸入装置，理想吸气流速范围为30L/min～90L/min。SMI为近年新兴的吸入器，其气溶胶流速缓慢，持续时间较长，对患者的吸气流量要求较低，但该装置所装载的药物品种中缺少糖皮质激素类药物，使其临床使用范围受限。
目前国内外上市的吸入器多达几十种，每个装置的内部阻力不同，对患者的吸气峰流量具有不同的要求。COPD或哮喘患者由于受气道气流受限、年龄、操作能力等生理病理因素影响，常难以达到理想的吸气流量，从而影响治疗效果。由此可见，对患者的吸气峰流量进行测量，为其选择合适内部阻力的吸入器药物是确保治疗效果的必要条件。
目前市面上有多种测量呼气峰流速的测试仪，用于检测患者的肺功能情况。但用于测定患者吸气峰流量，尤其在模拟吸入器阻力的情况下测定患者吸气峰流量的测量仪并未查见。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，能够方便快捷地测试使用者吸气时的吸气峰流量。
本发明提供了一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，用于测试使用者吸气时的吸气峰流量，具有这样的特征，包括：罐体、旋转筒、阻力调节件、压力传感器及控制部，其中，罐体内部中空，一端与阻力调节件连接，另一端上设有至少两个进气口，旋转筒与罐体的接近阻力调节件的一端连接，且能够围绕罐体的轴线旋转，用于使用者吸气，阻力调节件包括相互接触且能够相对转动的气孔板及旋转板，气孔板呈圆形，与罐体固定连接，气孔板具有包括均匀分布的多个通气孔的通气区域，旋转板固定在旋转筒的接近进气口的一端并沿旋转筒的径向延伸，随着旋转筒的旋转，旋转板能够遮盖不同数目的通气孔，从而调整使用者吸气产生的气流受到的阻力，进气口、通气孔及旋转筒形成气流通路，压力传感器设置在罐体内并靠近气孔板，用于测定患者吸气前后罐体内的压差，控制部根据压差及阻力计算出吸气峰流量。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征：其中，罐体呈柱形，一端的内壁上设有沿径向延伸的凸起，气孔板固定在凸起上。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征：其中，气孔板与罐体的内壁之间具有空隙，旋转筒插入空隙内。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征，还包括：吸嘴，其中，吸嘴与旋转筒可拆卸连接，用于所述使用者吸气。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征：其中，旋转筒呈锥台形，大端插入空隙处，小端与吸嘴插接。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征：其中，通气区域的形状为半圆环形，旋转板为和通气区域直径相等的半圆形板。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征：其中，旋转筒的外壁上设有指针，罐体的外壁设有多个档位标记，当旋转筒旋转时，指针对应不同的档位标记，从而指示调整后的气流受到的阻力。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征，还包括：面板，其中，面板镶嵌在罐体的外壁上，面板与罐体形成封闭的腔室，控制部包括主控电路板和显示屏，显示屏镶嵌在面板上，用于显示吸气峰流量，主控电路板设置在腔室内，用于根据压差及阻力计算出吸气峰流量，压力传感器及显示屏分别与主控电路板电连接。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征还包括：设置在面板上的电源开关及扬声器，其中，电源开关与主控电路板电连接，用于控制主控电路板及压力传感器的开启，扬声器与主控电路板电连接，用于播报测得的所述吸气峰流量。
在本发明提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪中，还可以具有这样的特征：其中，气孔板中心设有与气孔板的轴线延伸方向一致的中心固定轴，压力传感器通过中心固定轴固定在气孔板的接近进气口的表面上，且不遮盖通气区域。
发明的作用与效果
根据本发明所提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，包括罐体、旋转筒、阻力调节件、压力传感器及控制部。罐体的上端安装有旋转筒，旋转筒能够围绕罐体的轴线转动；阻力调节件包括相互接触且能够相对转动的气孔板及旋转板，气孔板固定在罐体上，具有通气区域，该通气区域上具有多个通气孔；旋转板固定在旋转筒的的一端并沿旋转筒的径向延伸。随着旋转筒的旋转，旋转板能够遮盖不同数目的通气孔，从而调整气流受到的阻力，此时进气口、阻力调节件及旋转筒之间形成气流通道，气流的阻力等于被模拟的吸入器的内部阻力。压力传感器测定患者吸气前后罐体内的压差，而控制部根据压差及气流的阻力计算出吸气峰流量。
因此，本发明所提供的测量仪通过气流阻力调节装置，可以模拟多种吸入器的内部阻力大小，并根据吸气流量与压力差平方根呈线性相关的原理，通过压力传感器测定所模拟吸入器阻力下患者吸气后引起的压力下降值(即压力差)，计算得出使用者的吸气峰流量，并进行数字化显示。该测量仪为测量吸入器使用者的吸气峰流量提供了简单准确的测试仪器，在诊疗过程中可及时地为医师或患者提供准确的参考数据，为患者选择合适内部阻力的吸入器提供了依据，该测试过程简单便捷，测试结果直观可视，且该仪器体积小，易于携带使用，制造成本低，适宜推广应用。
附图说明
图1是本发明的实施例中的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪的结构示意图；
图2是图1的局部剖视图；
图3是本发明的实施例中的气孔板的结构示意图；以及
图4是本发明的实施例中的旋转板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪作具体阐述。
<实施例>
本实施例对模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪100的结构及使用方法做具体阐述。本实施例中的方向以图1中所示的方向一致，即本实施中的上下左右即是图中的上下左右。
图1是本发明的实施例中的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪的结构示意图，图2是图1的局部剖视图。
如图1、2所示，模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪100包括罐体10、旋转筒20、吸嘴30、阻力调节件40、压力传感器50及控制部60。
罐体10为柱形罐体，内部中空，上端的内壁上设有沿径向延伸的一圈凸起，底端上开有多个沿圆心规则分布的面积相等的进气口11。
罐体10的下部的外壁上，可拆卸地安装有面板12，面板12与相应位置的罐体10的外壁之间形成封闭的空腔。该空腔用于安装控制部60。
罐体10的上端的外壁边缘处，围绕罐体10的周向，依次雕刻有多个档位标记及相应的具有向上的箭头的指示标记，分别为“吸入器标识A”、“吸入器标识B”、“吸入器标识C”、“吸入器标识D”及“吸入器标识E”。每个档位标记分别对应不同的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪100的内部结构对气流的阻力大小，这些阻力分别对应目前常见的吸入器的内部阻力。
旋转筒20呈锥台形，内部中空，大端插入罐体10的上端，与罐体10活动连接，小端插入吸嘴30的下端。旋转筒20的外壁上雕刻有箭头向下的指示针21，当旋转筒20旋转时，指针21旋转，指向不同的档位标记上的指示标记的箭头，指示调整后的气流受到的阻力档位。
吸嘴30呈圆柱形，内部中空，用于使用者含住吸气，与旋转筒20开拆卸地固定连接在一起。在本实施例中，吸嘴30的下端的外径与旋转筒20的上端的内径相匹配，二者插接固定。
图3是本发明的实施例中的气孔板的结构示意图，图4是本发明的实施例中的旋转板的结构示意图。
如图3、4所示，阻力调节件40由相互接触且能够相对转动的气孔板41、旋转板42及连接板43组成。
气孔板41呈圆形，通过粘贴的方式固定在罐体10上的凸起上，轴线与罐体10的轴线重合。气孔板41包括中心固定轴411、固定区域412、面积相等的环形的非通气区域413及通气区域414。通气区域414上均匀分布有多个通气孔415。
中心固定轴411垂直设置在气孔板41的圆心处，并穿过气孔板41的上下表面，其长度方向与气孔板的轴线方向一致。
固定区域412为沿气孔板41的圆心向外扩张的圆环形区域。非通气区域413及通气区域414平分固定区域412外的环形区域。
气孔板41的直径小于罐体10的直径，与罐体10的内壁不接触，存在空隙。该空隙与旋转筒20的底端的厚度相匹配，使得旋转筒20能够插入并且能够围绕罐体10的轴线旋转。
旋转板42呈半圆形，直径与气孔板41的直径相等。连接板43也呈半圆形，直径与固定区域412的直径相等。旋转板42与连接板43一体成型且圆心相互重合，圆心处为通孔。中心固定轴411穿过该通孔从而将旋转板42与连接板43安装在中心固定轴411上。
旋转板42的边缘处与旋转筒20的底部以粘贴的方式固定连接，旋转板42沿旋转筒20的径向延伸，随着旋转筒20的旋转，旋转板42同步转过非通气区域413及通气区域414，旋转板42的下表面始终与气孔板41的上表面相接触，从而遮盖不同数目的通气孔415，调整气流受到的阻力。在旋转的过程中，连接板43始终绕着中心固定轴411在固定区域412内接触并且旋转。
当从吸嘴30吸气时，进气口11、通气孔415及旋转筒20能够形成气流的通路。
如图1、2所示，压力传感器50呈圆柱形，中心有测量探针。压力传感器粘贴固定在气孔板41的固定区域412上，与与气孔板41的表面接触。压力传感器50的上表面的直径等于或者小于固定区域412的直径，安装后不遮盖通气区域414。压力传感器50用于测试患者吸气前后罐体10内的压差。
控制部60包括主控电路板(图1、2中均未标示)、显示屏61、电源开关62及扬声器63。控制部60根据压力传感器50测试得到的压差及罐体10内的相应阻力计算出吸气峰流量。
主控电路板安装在面板12与罐体10的外壁之间形成封闭的空腔内。主控电路板分别与压力传感器50、显示屏61、电源开关62及扬声器63通过传导线连接。
主控电路板内置有计算程序，根据压力传感器50测试得到的压差及罐体10内的相应阻力计算出吸气峰流量，然后将得到的吸气峰流量显示在显示屏61上。
显示屏61镶嵌在面板12上，与用于显示吸气峰流量。电源开关62安装在面板12上，控制主控电路板及压力传感器50的开启。
扬声器63也安装在面板12上，用于播报测得的吸气峰流量。
当进行检测时，患者旋转旋转筒20，旋转板42同步旋转，旋转至旋转筒20上的指针21指向罐体10上的某个档位标记上的指示标记，此时气孔板41上一定数量的通气孔415被旋转板42遮挡，剩余的通气孔415供气流通过。患者口含吸嘴30并吸气，罐体10内的气体随吸气排出，罐体10内的压力下降，罐体10的内外气压差使得气体由进气口11进入罐体，形成气流。该过程中罐体10内发生的气压变化由压力传感器50测定并传导至主控电路板，主控电路板的计算程序根据根据压力差与流量计算公式计算得出吸气时的气流流量即吸气流量值，并在显示屏61上呈数字化显示。
吸气流量值计算公式：
Figure BDA0002459637200000101
其中：ΔPD为每一吸气时压力传感器的压力差，单位为cmH2O；
Q为流量，单位为L/min；
RD为模拟的吸入器阻力，单位为[cmH2O1/2/(L/min)]。
模拟的吸入器的阻力RD可以根据文献查询得到。
患者吸气时气流流量呈曲线变化，取最大值即吸气峰流量。
主控电路板还能够测试的参数有：最大吸气流速(PIFR)及达最大吸气流速时间(T-PIFR)，并通过显示屏61显示出来。最大吸气流速(PIFR)的测量范围为(10-120)L/min，精确到1L/min；达最大吸气流速时间(T-PIFR)测量范围为(0-2)min，精确到1s。
实施例的作用与效果
根据本实施例所提供的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，包括罐体、旋转筒、阻力调节件、压力传感器及控制部。罐体的上端安装有旋转筒，旋转筒能够围绕罐体的轴线转动；阻力调节件包括相互接触且能够相对转动的气孔板及旋转板，气孔板固定在罐体上，具有通气区域，该通气区域上具有多个通气孔；旋转板固定在旋转筒的一端并沿旋转筒的径向延伸。随着旋转筒的旋转，旋转板能够遮盖不同数目的通气孔，从而调整气流受到的阻力，此时进气口、阻力调节件及旋转筒之间形成气流通道，气流的阻力等于被模拟的吸入器的内部阻力。压力传感器测定患者吸气前后罐体内的压差，而控制部根据压差及气流的阻力计算出吸气峰流量，并进行数字化显示。
另外，旋转筒上具有指示针，罐体的外壁设有多个档位标记，随着旋转筒旋转，旋转板遮盖不同数目的通气孔，指针对应不同的档位标记，能够直观地指示调整后的气流受到的阻力。
此外，罐体呈柱形，一端的内壁上设有沿径向延伸的凸起，气孔板固定在凸起上，气孔板与罐体的内壁之间具有空隙。旋转筒呈锥台形，大端插入空隙处，小端插入吸嘴中。这样旋转筒能够绕罐体转动，又实现了与吸嘴的可拆卸连接。
另外，旋转筒与吸嘴的可拆卸连接，便于更换吸嘴。
此外，面板镶嵌在罐体的外壁上，面板与所述罐体形成封闭的腔室，控制部包括主控电路板和显示屏。主控电路板设置在腔室内，不受外界的环境的污染。显示屏显示主控电路板根据所述压差及所述阻力计算出所述吸气峰流量，非常直观。
另外，主控电路板还能够测试的参数有：最大吸气流速(PIFR)及达最大吸气流速时间(T-PIFR)，并通过显示屏61显示出来，便于医生掌握患者的更多健康情况。
此外，电源开关、显示屏与主控电路板通过传导线相连，方便地控制该测量仪的开启和关闭。
另外，通气区域的形状为半圆环形，其上均匀分布有多个通气孔，旋转板为和通气区域直径相等的半圆，随着旋转板的转动，能够可控的调节被覆盖的通气孔的数目从而能够精细的有控制地调节气流的阻力。
因此，本实施例所提供的测量仪通过气流阻力调节装置，可以模拟多种吸入器的内部阻力大小，并根据吸气流量与压力差平方根呈线性相关的原理，通过压力传感器测定所模拟吸入器阻力下患者吸气后引起的压力下降值(即压力差)，计算得出使用者的吸气峰流量，并进行数字化显示。该测量仪为测量吸入器使用者的吸气峰流量提供了简单准确的测试仪器，在诊疗过程中可及时地为医师或患者提供准确的参考数据，为患者选择合适内部阻力的吸入器提供了依据，该测试过程简单便捷，测试结果直观可视，且该仪器体积小，易于携带使用，制造成本低，适宜推广应用。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，用于测试使用者吸气时的吸气峰流量，其特征在于，包括：
罐体、旋转筒、阻力调节件、压力传感器及控制部，
其中，所述罐体内部中空，一端与所述阻力调节件连接，另一端上设有至少两个进气口，
所述旋转筒与所述罐体的接近所述阻力调节件的一端连接，且能够围绕所述罐体的轴线旋转，用于使用者吸气，
所述阻力调节件包括相互接触且能够相对转动的气孔板及旋转板，
所述气孔板呈圆形，与所述罐体固定连接，所述气孔板具有包括均匀分布的多个通气孔的通气区域，
所述旋转板固定在所述旋转筒的接近所述进气口的一端并沿所述旋转筒的径向延伸，随着所述旋转筒的旋转，所述旋转板能够遮盖不同数目的所述通气孔，从而调整所述使用者吸气时产生的气流受到的阻力，
所述进气口、所述通气孔及所述旋转筒形成气流通路，
所述压力传感器设置在所述罐体内并靠近所述气孔板，用于测定所述患者吸气前后所述罐体内的压差，
所述控制部根据所述压差及所述阻力计算出所述吸气峰流量。
2.根据权利要求1所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于：
其中，所述罐体呈柱形，一端的内壁上设有沿径向延伸的凸起，所述气孔板固定在所述凸起上。
3.根据权利要求2所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于：
其中，所述气孔板与所述罐体的内壁之间具有空隙，所述旋转筒插在所述空隙内。
4.根据权利要求3所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于，还包括：
吸嘴，
其中，所述吸嘴与所述旋转筒可拆卸连接，用于所述使用者吸气。
5.根据权利要求4所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于：
其中，所述旋转筒呈锥台形，大端插入所述空隙处，小端与所述吸嘴插接。
6.根据权利要求1所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于：
其中，所述通气区域的形状为半圆环形，所述旋转板为和所述通气区域直径相等的半圆形板。
7.根据权利要求1所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于：
其中，所述旋转筒的外壁上设有指针，所述罐体的外壁设有多个档位标记，
当所述旋转筒旋转时，所述指针对应不同的所述档位标记，从而指示调整后的所述气流受到的所述阻力。
8.根据权利要求1所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于，还包括：
面板，
其中，所述面板镶嵌在所述罐体的外壁上，所述面板与所述罐体形成封闭的腔室，
所述控制部包括主控电路板和显示屏，
所述显示屏镶嵌在所述面板上，用于显示所述吸气峰流量，
所述主控电路板设置在所述腔室内，用于根据所述压差及所述阻力计算出所述吸气峰流量，
所述压力传感器及所述显示屏分别与所述主控电路板电连接。
9.根据权利要求8所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于，还包括：
设置在所述面板上的电源开关及扬声器，
其中，所述电源开关与所述主控电路板电连接，用于控制所述主控电路板及所述压力传感器的开启，
所述扬声器与所述主控电路板电连接，用于播报测得的所述吸气峰流量。
10.根据权利要求1所述的模拟吸入器阻力的吸气峰流量测量仪，其特征在于：
其中，所述气孔板中心设有与所述气孔板的轴线延伸方向一致的中心固定轴，所述压力传感器通过所述中心固定轴固定在所述气孔板的接近所述进气口的表面上，且不遮盖所述通气区域。
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