CN211751310U - 一种气道内分泌物的辅助排出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气道内分泌物的辅助排出装置，其包括吹气嘴、风轮、共振管，所述吹气嘴一端为具有吹气通道的出气端，另一端为进气端，吹气嘴的出气端与共振管密封连接，气体自进气端吹入，使风轮产生持续转动，并且使得风轮转动频率或其倍频存在16～25Hz的谐波分量，该装置还可以包括有振动放大腔。本发明所公开的气道内分泌物的辅助排出装置，不仅可适用于一般成年人，同时也适用于低龄儿童和老弱人群。此外，本实用新型振动放大腔的设置也大大提高了气道内分泌物的排出效果。另外，本实用新型在风轮、共振管及振动放大腔表面敷涂有具有超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层可以有效地抑制细菌的滋生，减少发生污染的可能性。

Description

一种气道内分泌物的辅助排出装置

技术领域

本实用新型涉及一种辅助医疗器械，具体涉及一种具有可以促进气道内分泌物排出的医疗器械。

背景技术

呼吸道疾病是人类的常见病，多发病，危害人类的健康。而痰液的坠积会给机体带来危害，并给呼吸道内的病菌提供滋生的环境，导致炎症的恶化，进而引发剂继发感染和气道损伤，因此对于气道的护理尤其重要。而气道内分泌物的排出是气道护理的核心。目前现有的气道痰液的排出方式主要有：一、人工叩背排痰，这种方式需要操作者协助，嘱患者躺下(在规定的12中姿势中变换)，并且操作者采用正确的手法和力度，以一定的频率对胸腔和背部进行移动敲击拍打，使整个肺部得到完全拍打治疗，这种方法需要持续40～50分钟，每天进行1-4次，有时还要伴随药物吸入才能更好地使气道分泌物排出，不仅耗费较大的人力而且效果一般；二、采用压力气体脉冲通过口腔导入到气道中来实现，这种方法可能在较高的气压下产生危险，如产生肺泡破裂等气压伤，风险系数比较大；三、采用18Hz的声波去振动肺，由于人体气道内清洗纤毛的蠕动频率大约在18Hz，采用18Hz的声波振动肺，会加大纤毛蠕动的力量，这种方法不会产生高压气流，但是传统方法上需要更高的能量去获得低频声波，通常扩音器部件作为一个用于振动气道的高动力声音源。然而，高动力声音驱动器的使用寿命较短，并且成本很高，并且不易携带。

由此可见，研究一种结构简单，成本低廉，操作方便，便于携带且使用效果好的气道内分泌物的辅助排出装置尤其必要。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种辅助气道内分泌物排出的装置和方法。

技术方案：本实用新型公开了一种气道内分泌物的辅助排出装置，包括吹气嘴、风轮、共振管，所述吹气嘴一端为进气端，另一端为出气端，所述出气端与共振管密封连接，所述风轮安装在共振管内，气体自吹气嘴进气端吹入，使风轮产生持续转动并使得风轮转动频率或其倍频存在16～25Hz的谐波分量。

在一个实施例中，所述吹气嘴的出气端与共振管密封连接的方式可以为胶合、超声焊接、系带等其他适合的密封连接的方式。

在一个实施例中，该装置还设置有振动放大腔，振动放大腔与共振管密封连接，振动放大腔连接共振管的一端横截面积小于另一端的横截面积。

在一个实施例中，该装置中风轮形状可以为风扇型、水车型或者螺旋桨型；任意类型风轮的选择设计均需综合考虑风轮叶片个数、叶片迎风面积、与旋转平面扭转角、叶片厚度以及材质等因素的耦合影响；以满足在给定吹入气流作用下产生使得风轮转动频率或其倍频存在16～25Hz的谐波分量的效果。

在一个实施例中，该装置中的风轮叶片个数至少为两片，也可以为三片、四片、五片等多片。

在一个实施例中，该装置中的风轮串联或并联地安装在共振管内。当其为并联时，所述吹气嘴上靠近吹气嘴的位置设置有限位凸台，共振管距靠近吹气嘴连接处的一端设置限位挡板，共振管两个侧边按3～5cm的间距设置多个通孔；当其串联时，所述的振动管内设置固定限位板和移动限位板用于固定转动轴，沿着转动轴轴向按3～5cm的间距设置多个风轮限位挡圈。

在一个实施例中，所述进气端的形状可以为圆形、椭圆形和长方形等，出气端的形状适配共振管口径外形。

在一个实施例中，所述风轮的装配方式可以是连续式或是间隔式。

在一个实施例中，所述共振管的形状为圆形管状、长方体管状和喇叭形管状等。

在一个实施例中，所述共振管与吹气嘴连接一端的横截面积小与另一端的横截面积。

在一个实施例中，所述共振管的内壁为螺旋形棱状结构。

在一个实施例中，所述气体自吹气嘴吹入的速度为3.0m/s。

在一个实施例中，所述风轮、共振管、振动放大腔的表面均敷涂有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层。

在一个实施例中，所述涂敷的制备工艺是喷涂、浸渍、等离子沉积、接枝聚合、水凝胶包覆及导管复合挤出等。

在一个实施例中，所述抗菌材料涂层负载的抗菌剂为银离子、铜离子、锌离子、纳米二氧化钛或氧化锌等。

在一个实施例中，所述气道内分泌物辅助排出装置还包括电机，用于驱动风轮转动。

在一个实施例中，所述电机的功率可根据需要调节，从而产生不同的风轮速度，以使得所述装置适用于不同人群。

本实用新型的工作原理为：自吹气嘴进气端吹入的气体对设计匹配的风轮产生持续的激励，导致风轮在气流作用下持续转动，转动的风轮作为激励源推动共振管腔内的邻近空气分子运动产生声波，同时转动的风轮使得共振管腔内的气流产生连续螺旋形的气团形成负压，进而共振管内的部分气体由于负压以冲击波的形式从口腔进入肺部；综合设计风轮(风轮的设计主要包括风轮叶片的材质(重量)、形状、叶片片数和扭转角等参数)、风轮转动的摩擦以及吹入气流的速度使得风轮转动频率或其倍频存在16～25Hz的谐波分量，因此进入气道的声波振动亦包含该频率成分，而人体气道纤毛的蠕动频率大约在18Hz，两者频率相近，由于低频振动穿透力强，能通过人体表面产生特定方向周期变化的治疗力，使得呼吸道黏膜表面粘液和代谢物松弛、液化、脱落至大的呼吸道，同时由于进入肺部的空气振动频率与人体气道纤毛蠕动的频率相匹配，从而加大了纤毛蠕动的力量，有效的将聚集在大气道的粘液和代谢物排出体外。此外采用本实用新型所公开的装置，其自吹气嘴吹入的气流速度仅需达到3.0m/s，即可带动共振管内的风轮转动，并可使得风轮的转动频率或其倍频存在16～25Hz的谐波分量。

实验数据表明，重症患者或儿童吹出的气流速度有时只能达到3.0m/s。

本实用新型使用方法：首先使用者含住吹气嘴吹气一次后将其从口中移开，然后，快速深吸一口气后再次含住吹气嘴吹气一次，之后停留2-3秒或做数次正常呼吸，依次重复20次，即可达到排出气道分泌物的效果。

本实用新型的有益效果：一、本实用新型所采用的风轮叶片作为激励源，从而产生低频声波进入气道，使用该装置仅需要少量低速的气体流入共振腔管道就能引发风轮的转动，因此其不仅适用于一般的成年人，同时也适用于低龄儿童和老弱人群；二、本实用新型还设置有振动放大腔，其可以放大气道纤毛蠕动的幅度，提高了该装置的排痰效果；三、本实用新型在风轮叶片的表面、共振管腔和振动放大腔的内表面均涂敷有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层，使得吹气过程中产生的水汽、唾液和痰液不在风轮叶片、共振管腔和振动放大腔的表面粘附，主动抑制细菌的滋生，延长本成品的使用寿命，有效避免该产品使用过程中的二次祸害。

附图说明

图1为实施例1的整体结构示意图；

图2为实施例1的侧视图和剖视图；

图3为实施例1中风轮结构示意图；

图4为实施例2的结构示意图；

图5为实施例2中共振管与振动放大腔连接处的剖视图；

图6为实施例3的整体结构示意图；

图7为实施例3中吹气嘴的结构示意图；

图8为实施例3中共振管的剖面示意图；

图9为实施例3中风轮的结构示意图；

图10为实施例4的整体结构示意图；

图11为实施例4中吹气嘴内的挡板结构示意图；

图12为实施例4中共振管及共振管内的挡板结构示意图；

图13为实施例4中风轮结构示意图；

图14为实施4的爆炸装配图。

图中：1：吹气嘴；2：风轮；3：共振管；3-1：不可移动限位板；4：振动放大腔；5:转动轴；6：可移动限位板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型的实施例分别从不同角度对结构进行了详细的剖析。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例所公开的气道内分泌物的辅助排出装置，包括吹气嘴1，风轮2和共振管3。风轮2上设置有与其一体成形的转轴，风轮2的叶片设置为两片叶片组成的菱形，转动面尺寸为24mm X 24mm，单个风轮叶片的厚度为5mm，风轮整体的重量为3.7g，转轴直径为3.5mm。吹气嘴1出气端的两侧边设置如图2所示的三角凸台，三角尖端成“凹半圆”状。共振管3与吹气嘴1出气端相连接的区域的两侧边设置为与吹气嘴1的三角凸台相对应的三角楔口，三角楔口尖端也设置成“凹半圆”状，共振管3内壁还设置有螺旋型棱状结构，用于导流出气过程中产生的水汽和气流，避免水汽在共振管内壁凝结。吹气嘴1与共振管3卡槽连接，并在整个气流流程方向上吻合以形成密封，连接处可承受10N轴向静拉力，并持续30s不脱落。吹气嘴1与共振管3密封连接后，两个“凹半圆”形成圆孔，圆孔直径为3.5mm，与风轮2的转轴尺寸相匹配。与风轮2设置为一体的转动轴安装在共振管3三角楔口尖端的“凹半圆”处，吹气嘴1通过卡槽与共振管3密封连接且同时限位固定风轮2的转轴。

在一个实施例中，风轮和共振管的表面均涂敷有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层。

本实施例中，吹气嘴1和共振管3采用PP塑料制成；在一个实施例中，也可采用金属、木材、陶瓷或其他适合的材料制成。

本实施例中，风轮2采用PP塑料制成；在一个实施例中，也可采用金属或其他塑料制成。

在本实施例中，自吹气嘴1吹入的气流速度仅需达到3.0m/s，即可带动共振管3中的风轮2转动，其转动频率约为19Hz；若自吹气嘴1吹入的气流速度达到4.0m/s),共振管3中的风轮2转动频率约为21Hz。而在其他情况下，通过改变风轮的材质、风轮转轴间的摩擦力、风轮叶片的设计总会使之产生的频率满足在16～25Hz之间。

在本实施例中，风轮的驱动亦可通过电机来实现，并且其功率可根据需要配置，或其功率可调节，使得风轮2动频率或其倍频存在16～25Hz的谐波分量。

由此可见，本实施例中所公开的装置一方面结构较为简单，另一方面其不仅仅适用于一般患者，同时也适用于重症患者或儿童，其适用范围与现有市场上已有的装置相比更为广泛，同时该装置在风轮和共振管表面涂敷有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层，可以使得吹气过程中产生的水汽、唾液和痰液不在风轮和共振管表面粘附，并且能够主动抑制细菌的孳生，延长本产品的使用寿命，有效地避免该产品使用过程中的减少发生污染的可能性，减少感染和气道损伤。

实施例2

如图4至图5所示，本实施所公开的装置的其余结构与实施例1所公开的结构相同，不同之处在于该装置还包括有一个振动放大腔4，该振动放大腔4与共振管3通过“凹凸”的卡槽密封连接，且振动放大腔与共振管连接的一端的截面积小于另一端的截面积，从而保证该装置与人体肺腔形成一个振动放大扩音器。

自吹气嘴吹入的气流带动风轮转动，转动的风轮作为声源激励共振管3腔内的空气分子振动，被激励的空气则包含风轮2转动频率谐波分量的声波在共振管3内传播，由于振动放大腔4对共振管3是一个声负载，因而也因引起部分声波的同频率反射至肺腔，由于此声波与气道纤毛的蠕动频率18Hz相近，因此加大了气道纤毛蠕动的力量，从而更加有效地促进气道内分泌物的排出。

在一个实施例中，风轮、共振管和振动放大腔的表面均涂敷有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层。

由此可见，增加了振动放大腔4的该装置与没有设置振动放大腔的装置相比，其促进气道内分泌物排出的效果更好。

实施例3

如图6至图9所示，本实施例所公开的装置包括吹气嘴1，风轮2和共振管3，共振管3的一端与吹气嘴1的出气端连接，并在整个气流流动方向上吻合以形成密封，连接处可承受10N轴向静拉力，并持续30s，不脱落。吹气嘴1与共振管3的密封连接端在周向布置四个“凸台”作为引入导轨且吹气嘴1在靠近吹嘴的位置设置有限位凸台以限制装配后的共振管3的顶端前移，共振管3与吹气嘴1的密封连接端设置有与吹气嘴1的“凸台”相匹配的“凹槽”且在距靠近吹气嘴1的位置的一端20mm处设置有限位挡板且共振管3与吹气嘴1连接贴合面设置渐细至端部，当共振管3与吹气嘴1紧压时可防止脱落，共振管3的两个侧边按40mm的间距设置四个直径为2mm的通孔，用于安装和固定风轮2的转轴(未图示)。

共振管3与吹气嘴1连接的一端的截面积小于另一端的截面积，其可设置为与吹气嘴1的连接端最大轮廓尺寸为30mm*30mm，另一端最大轮廓尺寸50mm*50mm。

如图9所示的，本实施例中的风轮为四片叶片周向均匀布置，风轮2的转动半径为12mm，单片叶片面积为24mmX9 mm，叶片的厚度为1mm，风轮2中心位置设置直径为2mm的通孔，与共振管3两侧壁的通孔尺寸相匹配，用于安装转动轴使之转动。

转轴可选择长度匹配的M2带光杆的螺栓，或定制功能与作用类似的金属轴，将转轴从振动管外侧孔穿进并且与对应的风轮连接，并另外一侧壁孔穿出，通过分别螺母固定风轮2并联地安装于共振管3内；本实施例中吹气嘴、风轮、转轴、共振管的材料与实施例1中所采用的材料相同，其也可采用其他相适合的材料制成。

优选地，该装置还包括如实施例2中所示的振动放大腔。

优选地，风轮、共振管和振动放大腔的表面均涂敷有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层。

在本实施例中，自吹气嘴1吹入的气流速度仅需达到3.0m/s，即可带动共振管3中的风轮2转动，其转动频率约为19Hz；若自吹气嘴1吹入的气流速度达到4.0m/s,共振管3中的风轮2转动频率约为21Hz。而在其他情况下，通过改变风轮的材质，风轮转轴间的摩擦力，总会使之产生的频率满足在16～25Hz之间。

由此可见，本实施例所公开的装置，一方面由于共振管3与吹气嘴1相连接的一端的截面积小于另一端的界面，此种设计可增大共振管3的声阻，使得共振管3内的回压增强，有效地促进气道内分泌物的排出；另一方面，四个并联的风轮将吹入共振管内的气流激励的更强烈，也有效地提高了气道内分泌物的排出效果。

实施例4

如图10-14所示，本实施例所公开的装置包括吹气嘴1、风轮2、共振管3、不可移动限位挡板3-1、转动轴5和可移动限位挡板6，共振管3的一端与吹气嘴1的出气端相连，并在整个气流流动方向上吻合以形成密封，连接处可承受10N轴向静拉力，并持续30s不脱落。吹气嘴1的设置与实施例3中的吹气嘴1的结构大致相同，不同之处在于，吹气嘴1内还设置有一可移动限位挡板6，该限位片外形轮廓为26mmX26 mm的正方形，每个边的中心位置设置有凹槽，与吹气嘴1作为引入导轨的“凸台”相匹配，该限位挡板的中心位置上设置有直径为2mm的通孔，用于固定转动轴5，其周向均匀布置6个直径为6mm的圆孔，用于吹入气流的通过。距共振管3远离吹气嘴1的一端底部30mm的位置设置与共振管3一体的不可移动的限位挡板3-1，该不可移动的限位挡板3-1上中心位置设置有直径为2mm的通孔，用于安装转动轴5，周向均匀布置6个直径为8mm的圆孔用于气流通过。

如图13所示，本实施例中的风轮为三片叶片周向均匀布置，风轮2的转动半径为12mm，单片叶片的面积为75mm²，厚度为0.5mm，与旋转平面的扭转角为10°，风轮2中心设置直径为2mm的通孔，与转动轴的尺寸相匹配。

转动轴5为直径为2mm的金属杆，其两端设置有螺纹，用于与可移动限位挡板6和不可移动限位挡板3-1相连接。

如图14所示，四个风轮2以串联的方式布置在转动轴5上，每个风轮的轴线上的限位采用限位橡胶，以防止其轴向窜动。

将安装好风轮的转动轴5从共振管3与吹气嘴1连接的一端放入，转动轴穿过不可移动限位轴3-1中心口适当距离后，使用防松螺母固定转动轴5，另外一侧穿过可移动限位挡板6的中心孔，并将其凹槽与共振管3凹槽对齐，通过放松螺母固定转动轴5。

优选地，该装置还包括如实施例2中所示的振动放大腔。

优选地，该装置中的风轮个数不唯一，可设置多个风轮串联形成风轮阵列。

优选地，风轮2、共振管3和振动放大腔4的表面涂敷有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层。

在本实施例中，自吹气嘴1吹入的气流速度仅需达到3.0m/s，即可带动共振管3中的风轮2转动，其转动频率约为19Hz；若自吹气嘴1吹入的气流速度达到4.0m/s,共振管3中的风轮2转动频率约为21Hz。而在其他情况下，通过改变风轮的材质，风轮转轴间的摩擦力，总会使之产生的频率满足在16～25Hz之间。

综合以上实施例，可见，本实用新型所公开的装置，首先，其不仅适用与成人，同时也适用于低龄儿童及老弱人群；其次，该装置中设置有振动放大腔其可以大大增加气道内纤毛蠕动的幅度，较大程度上提高了气道内分泌物的排出效果；再者，其在风轮、共振管和振动放大腔上涂敷有具有超疏水和超疏油的抗菌材料涂层，可以使得吹气过程中产生的水汽、唾液和痰液不在风轮、共振管和振动方法腔表面粘附，并且能够主动抑制细菌的滋生，延长本产品的使用寿命，有效避免该产品使用过程中发生污染的可能性，减少感染和气道损伤。

Claims (9)

1.一种气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，包括吹气嘴(1)、风轮(2)、共振管(3)，所述吹气嘴(1)一端为进气端，另一端为出气端，所述出气端与共振管(3)密封连接，所述风轮(2)安装在共振管(3)内，气体自吹气嘴(1)的进气端吹入，使风轮(2)产生持续转动并使得风轮(2)转动频率或其倍频存在16～25Hz的谐波分量。

2.根据权利要求1所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于该装置包括振动放大腔(4)，所述振动放大腔(4)与所述共振管(3)密封连接，所述振动放大腔(4)连接共振管(3)一端的横截面积小于另一端的横截面积。

3.根据权利要求1所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，所述风轮(2)的形状为风扇型、水车型或者螺旋桨型。

4.根据权利要求3所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，所述风轮(2)的叶片的个数为至少两片。

5.根据权利要求1所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，所述风轮(2)串联或并联地安装在共振管(3)内。

6.根据权利要求1所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，所述共振管(3)与吹气嘴(1)连接一端的横截面积小于另一端的横截面积。

7.根据权利要求1所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，所述共振管(3)的内壁为螺旋形棱状结构。

8.根据权利要求1所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，气体自吹气嘴(1)的进气端吹入的速度为3.0m/s。

9.根据权利要求1-8中任一所述的气道内分泌物的辅助排出装置，其特征在于，所述风轮(2)、共振管(3)、振动放大腔(4)的表面均敷涂有具备超疏水和超疏油能力的抗菌材料涂层。

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