ITBS20120105A1 - EQUIPMENT FOR RESPIRATORY PHYSIOTHERAPY - Google Patents
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Description
Apparecchiatura per la fisioterapia respiratoria Respiratory physiotherapy equipment
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Campo dell'invenzione Field of the invention
La presente invenzione si riferisce ad un'apparecchiatura per la fisioterapia respiratoria ed in particolare si riferisce a un'apparecchiatura non invasiva per la rimozione delle secrezioni tracheobronchiali. The present invention refers to an apparatus for respiratory physiotherapy and in particular it refers to a non-invasive apparatus for the removal of tracheobronchial secretions.
Stato dell'arte State of the art
L'accumulo di secrezioni in alcune parti del sistema respiratorio umano può verificarsi per diverse ragioni. Ad esempio alcuni interventi di chirurgia che interessano il torace o l'addome, necessitano di prolungata anestesia e costringono il paziente ad un periodo di ridotta mobilità, condizionandone il recupero psicofisico. La ridotta mobilità del torace e dell'addome riducono l'ampiezza della respirazione e quindi l'apporto di ossigeno e, contemporaneamente, provocano un aumento delle secrezioni. I pazienti particolarmente debilitati spesso non riescono a tossire in modo efficace per rimuovere le secrezioni. Accumulation of secretions in some parts of the human respiratory system can occur for several reasons. For example, some surgeries involving the thorax or abdomen require prolonged anesthesia and force the patient to a period of reduced mobility, affecting his psychophysical recovery. The reduced mobility of the chest and abdomen reduce the amplitude of breathing and therefore the supply of oxygen and, at the same time, cause an increase in secretions. Particularly debilitated patients often fail to cough effectively to remove secretions.
In altri casi i pazienti soffrono di patologie che provocano un'eccessiva produzione di secrezioni. E' ad esempio il caso della fibrosi cistica. In other cases, patients suffer from pathologies that cause excessive secretion production. For example, this is the case with cystic fibrosis.
II trattamento delle vie respiratorie per la rimozione delle secrezioni, ovvero la fisioterapia respiratoria, è attuabile con diverse apparecchiature pneumatiche disponibili sul mercato, che generalmente intervengono a modificare la fase espiratoria del paziente, in particolare regolando la pressione o la portata d'aria espirata. The treatment of the respiratory tract for the removal of secretions, or respiratory physiotherapy, can be carried out with various pneumatic equipment available on the market, which generally intervene to modify the expiratory phase of the patient, in particular by regulating the pressure or the flow of exhaled air.
E' decisamente diffusa la maschera a pressione espiratoria positiva PEP (acronimo di Positive Expiratory Pressure), in particolare per il trattamento dei pazienti affetti da ostruzione cronica dei bronchi. In sostanza la maschera PEP è posizionabile sul viso per circondare la bocca e il naso e comprende una valvola unidirezionale e una resistenza regolabile che intercetta l'uscita espiratoria della valvola. Le respirazioni eseguite con la maschera PEP permettono di creare una pressione endobronchiale positiva durante la fase espiratoria. The positive expiratory pressure mask PEP (acronym for Positive Expiratory Pressure) is very popular, in particular for the treatment of patients suffering from chronic obstruction of the bronchi. In essence, the PEP mask can be positioned on the face to surround the mouth and nose and includes a one-way valve and an adjustable resistance that intercepts the expiratory outlet of the valve. The breaths performed with the PEP mask allow to create a positive endobronchial pressure during the expiratory phase.
L'effetto della pressione positiva è quello di mantenere aperte le vie aeree più a lungo durante l'intera fase di espirazione, evitando il collasso bronchiale nelle zone con pareti danneggiate ed instabili. Il temporaneo aumento di pressione favorisce pertanto la ventilazione delle zone polmonari più periferiche, la riespansione di zone scarsamente ventilate o non ventilate del tutto, e la mobilizzazione delle secrezioni dalle zone periferiche al centro dei bronchi. The effect of positive pressure is to keep the airways open longer during the entire expiratory phase, avoiding bronchial collapse in areas with damaged and unstable walls. The temporary increase in pressure therefore favors the ventilation of the more peripheral lung areas, the re-expansion of poorly ventilated or not completely ventilated areas, and the mobilization of secretions from the peripheral areas to the center of the bronchi.
Con il nome commerciale "UNIKO-TPEP E" è disponibile sul mercato un'apparecchiatura che sfrutta il principio di funzionamento della maschera PEP; in particolare l'apparecchiatura crea una pressione positiva in fase espiratoria per circa due terzi della fase stessa e consente al paziente di terminare l'espirazione in maniera spontanea, cioè a pressione atmosferica. Under the trade name "UNIKO-TPEP E" a device is available on the market that exploits the operating principle of the PEP mask; in particular, the apparatus creates a positive pressure in the expiratory phase for about two thirds of the same phase and allows the patient to end the exhalation spontaneously, ie at atmospheric pressure.
Un'apparecchiatura molto diffusa anche in ambito ospedaliero è nota con il nome FLUTTER. Di base comprende un boccaglio con funzione di PEP, ma dotata in aggiunta di una resistenza variabile nel tempo in modo oscillatorio. La resistenza che contrasta in modo oscillatorio l'espirazione del paziente determina l'insorgere nelle relative vie respiratorie, una pressione positiva espiratoria di tipo oscillatorio, compresa tra 10 e 20 cmEUO, che favorisce il distacco del muco dalle pareti bronchiali. Le variazioni della pressione positiva espiratoria sono lente, ovvero hanno una frequenza ridotta a non più di 15 Hz. A very common device also in the hospital field is known with the name FLUTTER. Basically it includes a mouthpiece with PEP function, but additionally equipped with a resistance that varies over time in an oscillatory way. The resistance that contrasts in an oscillatory way the patient's exhalation determines the onset in the relative respiratory tract, an oscillatory positive expiratory pressure, between 10 and 20 cmEUO, which favors the detachment of mucus from the bronchial walls. Changes in positive expiratory pressure are slow, i.e. they have a frequency reduced to no more than 15 Hz.
La domanda di brevetto italiana MI2008A001315 è relativa ad un'apparecchiatura comprendente un compressore d'aria connesso ad una maschera facciale e configurata per accelerare l'aria espirata dal paziente, ovvero per aumentare la portata istantanea di aria nella fase espiratoria, con l'intento di creare una depressione nelle vie respiratorie tale da promuovere il distacco delle secrezioni. Un'apparecchiatura che sfrutta questa soluzione tecnica è nota con il nome commerciale "FREE ASPIRE". The Italian patent application MI2008A001315 relates to an equipment comprising an air compressor connected to a face mask and configured to accelerate the air exhaled by the patient, or to increase the instantaneous flow rate of air in the expiratory phase, with the intent to create a depression in the respiratory tract such as to promote the detachment of secretions. An apparatus which exploits this technical solution is known with the trade name "FREE ASPIRE".
La Richiedente ha riscontrato che le soluzioni disponibili, seppure efficaci, generalmente agiscono nella sola fase espiratoria del paziente, sfruttando quindi solamente una fase dell'atto respiratorio. The Applicant has found that the available solutions, although effective, generally act only in the expiratory phase of the patient, thus exploiting only one phase of the respiratory act.
Sommario dell'invenzione Summary of the invention
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un'apparecchiatura per la fisioterapia respiratoria, ed in particolare per la fisioterapia polmonare, che consenta di ottenere un'efficace rimozione delle secrezioni dalle vie respiratorie del paziente con maggiore efficacia rispetto alle soluzioni note. The object of the present invention is therefore to provide an apparatus for respiratory physiotherapy, and in particular for pulmonary physiotherapy, which allows to obtain an effective removal of secretions from the patient's respiratory tract with greater effectiveness than known solutions.
La presente invenzione concerne pertanto un'apparecchiatura per la fisioterapia respiratoria secondo la rivendicazione 1. The present invention therefore relates to an apparatus for respiratory physiotherapy according to claim 1.
In particolare l'apparecchiatura secondo la presente invenzione comprende un erogatore, preferibilmente munito di boccaglio, un pressostato predisposto in connessione fluidica con l'erogatore e mezzi di trasmissione di vibrazioni pneumatiche al flusso d'aria passante attraverso l'erogatore, in cui i mezzi di trasmissione delle vibrazioni sono funzionalmente connessi al pressostato. Il pressostato è configurato per rilevare la depressione generata nell'erogatore dal paziente all'avvio della fase inspiratoria e per generare un corrispondente segnale di attivazione dei mezzi di trasmissione di vibrazioni pneumatiche all'aria inspirata. In particular, the apparatus according to the present invention comprises a dispenser, preferably equipped with a mouthpiece, a pressure switch arranged in fluidic connection with the dispenser and means for transmitting pneumatic vibrations to the flow of air passing through the dispenser, in which the means vibration transmission are functionally connected to the pressure switch. The pressure switch is configured to detect the depression generated in the dispenser by the patient at the start of the inspiratory phase and to generate a corresponding activation signal of the means for transmitting pneumatic vibrations to the inspired air.
Con il termine erogatore si intende indicare un qualunque elemento adatto all'erogazione di aria e/o aerosol, ad esempio una maschera, una maschera facciale, un boccaglio, ecc.. The term dispenser is intended to indicate any element suitable for the delivery of air and / or aerosol, for example a mask, a face mask, a mouthpiece, etc.
A differenza delle soluzioni note, l'apparecchiatura secondo la presente invenzione è configurata per intervenire durante la fase inspiratoria del paziente, generando una vibrazione pneumatica o più vibrazioni pneumatiche nel flusso di aria inspirata. La frequenza delle vibrazioni è preferibilmente regolabile dall'operatore ad un determinato valore costante nel tempo, ad esempio ad un valore compreso fra 15 e 100 Hz, oppure è regolabile in continuo durante la fase inspiratoria in un intervallo di valori, ad esempio in un intervallo compreso tra 15 Hz e 100 Hz. Unlike known solutions, the apparatus according to the present invention is configured to intervene during the inspiratory phase of the patient, generating a pneumatic vibration or more pneumatic vibrations in the flow of inspired air. The frequency of the vibrations is preferably adjustable by the operator to a certain constant value over time, for example to a value between 15 and 100 Hz, or it is continuously adjustable during the inspiratory phase in a range of values, for example in a range between 15 Hz and 100 Hz.
Le vibrazioni trasmesse all'aria inspirata si trasmettono naturalmente alle pareti interne delle vie respiratorie del paziente, ed in particolare si trasmettono ai suoi polmoni. Vantaggiosamente le secrezioni che rivestono le pareti interne delle vie respiratorie vengono facilmente rimosse dall'azione meccanica che le vibrazioni hanno sui tessuti. Si riscontra pertanto una migliore capacità di espettorare rispetto a quanto è possibile riscontrare con l'uso di apparecchiature note, a parità di tempo di trattamento. The vibrations transmitted to the inspired air are naturally transmitted to the internal walls of the patient's respiratory tract, and in particular are transmitted to his lungs. Advantageously, the secretions that line the internal walls of the respiratory tract are easily removed by the mechanical action that the vibrations have on the tissues. There is therefore a better ability to expectorate than can be found with the use of known apparatuses, for the same treatment time.
In una prima forma di realizzazione l'apparecchiatura secondo la presente invenzione comprende mezzi motorizzati di alimentazione di un flusso d'aria all'erogatore. In questa configurazione il pressostato attiva i mezzi di alimentazione all'inizio o durante la fase inspiratoria del ciclo respiratorio del paziente. I mezzi di trasmissione di vibrazioni pneumatiche al flusso d'aria inspirato sono costituiti proprio dai mezzi di alimentazione. In a first embodiment, the apparatus according to the present invention comprises motorized means for feeding an air flow to the dispenser. In this configuration, the pressure switch activates the supply means at the beginning or during the inspiratory phase of the patient's respiratory cycle. The means for transmitting pneumatic vibrations to the inspired air flow are constituted precisely by the feeding means.
Ad esempio, i mezzi di alimentazione comprendono un compressore che per sua natura durante il funzionamento trasmette vibrazioni pneumatiche al flusso di aria in mandata all'erogatore. For example, the feeding means comprise a compressor which by its nature transmits pneumatic vibrations to the flow of air delivered to the dispenser during operation.
Nella forma di realizzazione preferita i mezzi motorizzati di alimentazione del flusso d'aria al paziente sono regolabili per modificare, in base alle esigenze, una o più caratteristiche del flusso d'aria erogato, ad esempio la portata, l'ampiezza e/o la frequenza della vibrazione o delle vibrazioni indotte, ecc. In the preferred embodiment, the motorized means for supplying the air flow to the patient are adjustable to modify, according to the needs, one or more characteristics of the delivered air flow, for example the flow rate, the amplitude and / or the frequency of vibration or induced vibrations, etc.
Nella forma di realizzazione preferita l'apparecchiatura comprende un compressore, ad esempio volumetrico a pistoni, palette, ecc., azionato da un motore elettrico. Il compressore può generare, per esempio, flussi con portate comprese fra 0,5 e 15 l/min, e pressioni all'erogatore comprese fra 0,5 e 5 cm/H20. Regolando la frequenza di rotazione del motore e, quindi, del compressore, si ottiene la desiderata frequenza della vibrazione o delle vibrazioni indotte nel flusso d'aria inviato al boccaglio. In the preferred embodiment, the apparatus comprises a compressor, for example volumetric piston, vane, etc., driven by an electric motor. The compressor can generate, for example, flows with flow rates between 0.5 and 15 l / min, and pressures at the dispenser between 0.5 and 5 cm / H20. By adjusting the rotation frequency of the motor and, therefore, of the compressor, the desired frequency of the vibration or vibrations induced in the air flow sent to the mouthpiece is obtained.
Volendo adottare inoltre altri accorgimenti noti, come ad esempio l'adozione nel compressore di valvole di sfiato o by-pass, oppure un riduttore meccanico per il collegamento al motore elettrico, ecc., si ottiene la voluta regolazione della portata d'aria erogata, ecc.. If other known measures are also desired, such as for example the adoption of relief or by-pass valves in the compressor, or a mechanical reducer for connection to the electric motor, etc., the desired regulation of the delivered air flow is obtained. etc..
Preferibilmente l'erogatore è provvisto di una valvola unidirezionale per la presa diretta di aria dall'ambiente. In questo modo il paziente inspira una portata d'aria attraverso la valvola unidirezionale e contemporaneamente una portata d'aria vibrata in arrivo dal compressore. Preferably, the dispenser is provided with a one-way valve for direct intake of air from the environment. In this way the patient inhales an air flow through the one-way valve and at the same time a vibrated air flow coming from the compressor.
Durante la fase espiratoria l'apparecchiatura può funzionare secondo due modalità operative. Nella prima modalità il motore che attiva il compressore viene spento; nella seconda modalità operativa il compressore continua a funzionare ma sfiata in atmosfera invece di inviare il flusso di aria all'erogatore. In questa seconda modalità il pressostato aziona anche una valvola di sfiato sulla mandata del compressore per deviare il flusso in atmosfera affinché non raggiunga l'erogatore. During the expiratory phase, the equipment can operate in two operating modes. In the first mode, the motor that activates the compressor is switched off; in the second operating mode the compressor continues to operate but vents into the atmosphere instead of sending the air flow to the dispenser. In this second mode, the pressure switch also activates a vent valve on the compressor delivery to divert the flow into the atmosphere so that it does not reach the dispenser.
Preferibilmente il compressore è provvisto di una valvola di regolazione della portata d'aria aspirata; regolando la valvola si ottiene una corrispondente regolazione della portata istantanea d'aria che il compressore riesce ad aspirare dall'esterno e, quindi, riesce ad inviare all'erogatore. Preferably the compressor is provided with a valve for regulating the intake air flow; by adjusting the valve, a corresponding adjustment of the instantaneous air flow rate is obtained which the compressor is able to suck in from the outside and, therefore, is able to send to the dispenser.
In una seconda forma di realizzazione dell'invenzione, alternativa alla prima, le vibrazioni pneumatiche sono generate con una o più membrane vibranti o oscillanti predisposte a contatto con il flusso d'aria destinato ad attraversare l'erogatore . I mezzi di alimentazione di una portata d'aria all'erogatore possono essere presenti o meno. In questa seconda circostanza le vibrazioni sono indotte nel flusso d'aria inspirato dal paziente per via della propria attività polmonare. In a second embodiment of the invention, alternative to the first, the pneumatic vibrations are generated with one or more vibrating or oscillating membranes arranged in contact with the air flow destined to pass through the dispenser. The means for feeding an air flow to the dispenser may or may not be present. In this second circumstance the vibrations are induced in the air flow inspired by the patient due to his own pulmonary activity.
Ad esempio una membrana può essere configurata come uno speaker audio, ovvero essere azionata da una bobina elettromagnetica in risposta al segnale di attivazione generato dal pressostato. For example, a membrane can be configured as an audio speaker, or be operated by an electromagnetic coil in response to the activation signal generated by the pressure switch.
In una terza forma di realizzazione dell'invenzione per trasmettere vibrazioni pneumatiche al flusso d'aria inspirato dal paziente si utilizza un polmone meccanico, ovvero un dispositivo configurato per inviare all'erogatore e aspirare dall'erogatore alternativamente la stessa portata d'aria, eventualmente senza compressione o con una compressione minima. In a third embodiment of the invention, a mechanical lung is used to transmit pneumatic vibrations to the air flow inspired by the patient, i.e. a device configured to send the same air flow to the dispenser and aspirate from the dispenser alternately, possibly without compression or with minimal compression.
Ad esempio il polmone meccanico può essere realizzato come un mantice motorizzato in cui la mandata e l'aspirazione coincidono e sono entrambe costituite dal condotto che collega il mantice all'erogatore. For example, the mechanical lung can be realized as a motorized bellows in which the delivery and the suction coincide and are both constituted by the duct that connects the bellows to the dispenser.
In questa terza forma di realizzazione il lavoro compiuto dal polmone meccanico non disturba il ciclo respiratorio del paziente, ma ha l'effetto di indurre nel flusso d'aria inspirato vibrazioni con andamento della sovrappressione sostanzialmente sinusoidale nel tempo. In this third embodiment, the work performed by the mechanical lung does not disturb the patient's respiratory cycle, but has the effect of inducing vibrations in the inspired air flow with a substantially sinusoidal overpressure trend over time.
Nelle diverse forme di realizzazione dell'invenzione il pressostato, ad esempio di tipo meccanico, elettromeccanico o elettronico, ha la funzione di rilevare l'inizio della fase inspiratoria o, in altri termini, rilevare la depressione istantanea che si genera nell'erogatore o in un volume ad esso fluidicamente collegato quando il paziente - finita la fase espiratoria -inizia una nuova fase inspiratoria. Il segnale di attivazione è preferibilmente elettrico e serve ad azionare il motore che comanda il compressore, oppure azionare una membrana oscillante, ecc.. In the various embodiments of the invention, the pressure switch, for example of the mechanical, electromechanical or electronic type, has the function of detecting the beginning of the inspiratory phase or, in other words, detecting the instantaneous depression that is generated in the dispenser or in a volume fluidically connected to it when the patient - at the end of the expiratory phase - begins a new inspiratory phase. The activation signal is preferably electrical and is used to operate the motor that controls the compressor, or to operate an oscillating membrane, etc.
In generale l'attivazione dei mezzi di trasmissione delle vibrazioni pneumatiche da parte del pressostato è pressoché immediata nel momento in cui viene rilevato l'inizio della fase inspiratoria, oppure si verifica con un ritardo. In general, the activation of the means for transmitting the pneumatic vibrations by the pressure switch is almost immediate when the start of the inspiratory phase is detected, or occurs with a delay.
Ad esempio in questo secondo caso l'apparecchiatura è provvista di un circuito elettronico di controllo che consente al paziente, o al personale medico, di regolare un tempo di ritardo per l'attivazione dei mezzi di trasmissione delle vibrazioni, ad esempio 0,5 secondi o 1 secondo dal momento in cui l'inizio della fase inspiratoria viene rilevata. Grazie a questo ritardo di attivazione, le vibrazioni vengono trasmesse all'aria quando questa è già stata parzialmente accelerata dal paziente che inspira. For example, in this second case the equipment is equipped with an electronic control circuit that allows the patient, or the medical staff, to adjust a delay time for the activation of the vibration transmission means, for example 0.5 seconds. o 1 second from the moment the start of the inspiratory phase is detected. Thanks to this activation delay, the vibrations are transmitted to the air when it has already been partially accelerated by the patient who inhales.
Nelle diverse forme di realizzazione, preferibilmente l'erogatore è provvisto di una valvola manuale di regolazione della portata d'aria espirata dal paziente. La funzione di questa valvola, come nei dispositivi PEP, è quella di frenare l'aria espirata per generare una resistenza che impedisce ad alcune parti delle vie aeree di collassare. Ad esempio la valvola è di tipo a ghiera dotata di fori calibrati, ed è posizionata sull'erogatore. In the various embodiments, the dispenser is preferably provided with a manual valve for adjusting the flow rate of the air exhaled by the patient. The function of this valve, as in PEP devices, is to curb exhaled air to generate resistance that prevents certain parts of the airways from collapsing. For example, the valve is of the ring nut type with calibrated holes, and is positioned on the dispenser.
L'apparecchiatura è dotabile di uno strumento predisposto per rilevare e indicare al paziente le pressioni dell'aria sia in fase di inspirazione, sia in fase di espirazione, le pressioni essendo influenzate dalla posizione della suddetta ghiera. The equipment can be equipped with an instrument designed to detect and indicate to the patient the air pressures both in the inhalation phase and in the exhalation phase, the pressures being influenced by the position of the aforementioned ring nut.
L'apparecchiatura secondo la presente invenzione è opzionalmente dotabile di mezzi per 1'aerosolterapia aumentabili dal flusso d'aria forzata inviato dal compressore, se presente, all'erogatore. The apparatus according to the present invention can optionally be equipped with means for aerosol therapy which can be increased by the forced air flow sent by the compressor, if present, to the dispenser.
In alternativa l'apparecchiatura può essere integrata da un nebulizzatore (pneumatico o ad ultrasuoni esterni) applicato direttamente all'erogatore che ha la funzione di nebulizzare soluzione fisiologica atta a umidificare l'apparato respiratorio del paziente. Nel caso di utilizzo di un nebulizzatore ad ultrasuoni l'aerosol è erogato ad una temperatura compresa fra i 25° ed i 30° C per limitare i broncospasmi dovuti all'aria fresca altrimenti inalata dal paziente stesso. Alternatively, the equipment can be integrated with a nebulizer (pneumatic or external ultrasound) applied directly to the dispenser which has the function of nebulizing physiological solution suitable for humidifying the patient's respiratory system. In the case of using an ultrasonic nebulizer, the aerosol is delivered at a temperature between 25 ° and 30 ° C to limit bronchospasms due to the fresh air otherwise inhaled by the patient himself.
In un suo secondo aspetto, per il quale la Richiedente si riserva di depositare una domanda di brevetto divisionale, la presente invenzione concerne un metodo per l'azionamento di un'apparecchiatura per la fisioterapia respiratoria. Il metodo è applicabile ad apparecchiature provviste di un erogatore, un pressostato predisposto in connessione di fluido con l'erogatore e mezzi di generazione di vibrazioni pneumatiche nel flusso d'aria che attraversa l'erogatore, in cui il pressostato è predisposto in connessione logica con i mezzi di generazione delle vibrazioni. Il metodo prevede le fasi: In a second aspect, for which the Applicant reserves the right to file a divisional patent application, the present invention relates to a method for operating an apparatus for respiratory physiotherapy. The method can be applied to equipment equipped with a dispenser, a pressure switch arranged in fluid connection with the dispenser and means for generating pneumatic vibrations in the air flow that passes through the dispenser, in which the pressure switch is arranged in logical connection with the means of generating vibrations. The method involves the stages:
a) rilevare per mezzo del pressostato l'inizio della fase inspiratoria; a) detect the beginning of the inspiratory phase by means of the pressure switch;
b) condizionatamente all'esito positivo della rilevazione di cui alla fase a), generare un segnale di attivazione dei mezzi di generazione di vibrazioni pneumatiche nel flusso di aria inspirato. b) subject to the positive outcome of the detection referred to in step a), generate an activation signal of the means for generating pneumatic vibrations in the inspired air flow.
La frequenza delle vibrazioni indotte nel flusso d'aria è regolabile, preferibilmente ad un valore compreso fra 15 e 100 Hz. The frequency of the vibrations induced in the air flow is adjustable, preferably to a value between 15 and 100 Hz.
Elenco delle figure List of figures
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno meglio evidenziati dall'esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will be better highlighted by examining the following detailed description of a preferred but not exclusive embodiment, illustrated by way of non-limiting example, with the support of the attached drawings, in which:
- la figura 1 è una vista laterale, in elevazione, e schematica di una prima apparecchiatura secondo la presente invenzione; Figure 1 is a side elevation and schematic view of a first apparatus according to the present invention;
la figura 1A è una vista schematica di una apparecchiatura secondo la presente invenzione; Figure 1A is a schematic view of an apparatus according to the present invention;
- la figura 2 è una vista frontale, in elevazione, e schematica della prima apparecchiatura; Figure 2 is a front elevation and schematic view of the first apparatus;
- la figura 3 è una vista posteriore, in elevazione, e schematica della prima apparecchiatura; Figure 3 is a rear elevation and schematic view of the first apparatus;
la figura 4 è una vista in prospettiva di una seconda apparecchiatura secondo la presente invenzione; figure 4 is a perspective view of a second apparatus according to the present invention;
- la figura 5 è una vista schematica in prospettiva di una terza apparecchiatura secondo la presente invenzione; - la figura 5A è una vista sezione parziale in sezione verticale dell'apparecchiatura mostrata in figura 5; Figure 5 is a schematic perspective view of a third apparatus according to the present invention; Figure 5A is a partial sectional view in vertical section of the apparatus shown in Figure 5;
- le figure dalla 6 alla 10 sono grafici relativi a prove sperimentali effettuate sulla prima apparecchiatura in corrispondenti condizioni di utilizzo, che mostrano la frequenza delle vibrazioni indotte nel flusso di aria inviato al boccaglio; - Figures 6 to 10 are graphs relating to experimental tests carried out on the first apparatus under corresponding conditions of use, which show the frequency of the vibrations induced in the flow of air sent to the mouthpiece;
la figura 11 è un grafico relativo all'ampiezza delle vibrazioni indotte nel flusso di aria inviato all'erogatore . Figure 11 is a graph relating to the amplitude of the vibrations induced in the flow of air sent to the dispenser.
Descrizione dettagliata dell'invenzione Detailed description of the invention
Con riferimento alle figure dalla 1 alla 3, con il numero 1 è genericamente indicata un'apparecchiatura secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione. L'apparecchiatura 1 comprende mezzi di alimentazione 2, a loro volta comprendenti un compressore rotativo 21 e il relativo motore M, un erogatore con boccaglio 3 e un pressostato 4. With reference to Figures 1 to 3, the number 1 generically indicates an apparatus according to a first embodiment of the present invention. The apparatus 1 comprises feeding means 2, in turn comprising a rotary compressor 21 and the relative motor M, a dispenser with mouthpiece 3 and a pressure switch 4.
La mandata del compressore 21 alimenta aria all'erogatore con boccaglio 3 per mezzo del condotto 5. Il pressostato 4, di tipo meccanico, o elettrico, elettromeccanico, elettronico, ecc., è collegato con il volume interno dell'erogatore con boccaglio 3 per mezzo del condotto 6. Il pressostato 4 è inoltre funzionalmente connesso al motore M del compressore 21, ad esempio con una connessione elettrica (non mostrata) o ad un'unità di controllo del compressore 21. The delivery of the compressor 21 supplies air to the dispenser with mouthpiece 3 by means of the duct 5. The pressure switch 4, mechanical, or electrical, electromechanical, electronic, etc., is connected to the internal volume of the dispenser with mouthpiece 3 for means of the duct 6. The pressure switch 4 is also functionally connected to the motor M of the compressor 21, for example with an electrical connection (not shown) or to a control unit of the compressor 21.
Il compressore 21 preleva una portata d'aria dall'ambiente attraverso il condotto 8, intercettato dalla valvola regolabile 7. La valvola d'intercettazione 7 è azionabile dall'operatore per modificare all'occorrenza la portata d'aria aspirata dal compressore 21 e inviata all'erogatore con boccaglio 3. The compressor 21 draws an air flow from the environment through the duct 8, intercepted by the adjustable valve 7. The interception valve 7 can be activated by the operator to modify, if necessary, the air flow sucked by the compressor 21 and sent to the regulator with mouthpiece 3.
Con il riferimento 9 è indicata l'eventuale ventola di raffreddamento del compressore 21. Reference 9 indicates any cooling fan of compressor 21.
Il pressostato 4 è tarato per rilevare l'inizio di ciascuna fase inspiratoria del paziente durante la seduta di fisioterapia. Preferibilmente la sensibilità del pressostato è regolabile; questo consente di utilizzare l'apparato 1 indifferentemente con adulti e bambini. In sostanza il pressostato 4 rileva la depressione istantanea che si viene a creare nell'erogatore con boccaglio 3 e nel condotto 6 nel momento in cui il paziente, inspirando, risucchia l'aria dalla bocca 11 del boccaglio 3 stesso. The pressure switch 4 is calibrated to detect the beginning of each inspiratory phase of the patient during the physiotherapy session. Preferably the sensitivity of the pressure switch is adjustable; this allows the apparatus 1 to be used indifferently with adults and children. Basically, the pressure switch 4 detects the instantaneous depression that is created in the dispenser with mouthpiece 3 and in the duct 6 when the patient, inhaling, sucks in the air from the mouth 11 of the mouthpiece 3 itself.
Opzionalmente, come indicato schematicamente in figura 1A , l'apparato 1 comprende uno strumento 10 che rileva e segnala al paziente il valore istantaneo della pressione dell'aria nell'erogatore con boccaglio 3. Il fisioterapista può quindi dettare al paziente i parametri legati alle fasi inspiratorie e espiratorie, affinché la terapia sia eseguita in maniera corretta. Optionally, as indicated schematically in Figure 1A, the apparatus 1 comprises an instrument 10 which detects and signals to the patient the instantaneous value of the air pressure in the dispenser with mouthpiece 3. The physiotherapist can then dictate to the patient the parameters related to the phases. inspiratory and expiratory, so that the therapy is performed correctly.
Il funzionamento dell'apparato 1 è il seguente. The operation of the apparatus 1 is as follows.
Il paziente espira attraverso l'erogatore con boccaglio 3. L'aria espirata abbandona l'erogatore con boccaglio 3 attraverso una valvola a ghiera regolabile 13, con funzione di dispositivo PEP. Lo strumento 10, se presente, aiuta a comprendere gli effetti delle regolazioni operate della valvola 13. The patient exhales through the dispenser with mouthpiece 3. The exhaled air leaves the dispenser with mouthpiece 3 through an adjustable ring valve 13, acting as a PEP device. The tool 10, if present, helps to understand the effects of the adjustments made to the valve 13.
Al termine della fase espiratoria il paziente inizia la fase inspiratoria e contestualmente aspira aria attraverso la bocca 11 del boccaglio 3. Questo crea una temporanea e istantanea depressione nell'erogatore con boccaglio 3 subito rilevata dal pressostato 4 che genera un segnale elettrico per attivare il motore del compressore 21. Il compressore 21 invia una portata d'aria all'erogatore con boccaglio 3 per mezzo del condotto 5. At the end of the expiratory phase, the patient begins the inspiratory phase and at the same time draws in air through the mouth 11 of the mouthpiece 3. This creates a temporary and instant depression in the dispenser with mouthpiece 3 immediately detected by the pressure switch 4 which generates an electrical signal to activate the motor of the compressor 21. The compressor 21 sends an air flow to the dispenser with mouthpiece 3 by means of the duct 5.
Nella prima forma di realizzazione, mostrata nelle figure, l'erogatore con boccaglio 3 è inoltre provvisto di una valvola unidirezionale 12 di ingresso dell'aria dall'esterno. Tale valvola è tuttavia opzionale. La portata d'aria che attraversa la valvola 12 si somma alla portata d'aria alimentata dal compressore 21. In the first embodiment, shown in the figures, the dispenser with mouthpiece 3 is also provided with a one-way valve 12 for inlet air from the outside. However, this valve is optional. The air flow through the valve 12 is added to the air flow fed by the compressor 21.
Il compressore 21, ruotando, trasmette all'aria inviata all'erogatore con boccaglio 3 una vibrazione pneumatica la cui frequenza è proporzionale al regime di rotazione del compressore 21 stesso. By rotating, the compressor 21 transmits a pneumatic vibration to the air sent to the dispenser with mouthpiece 3, the frequency of which is proportional to the speed of rotation of the compressor 21 itself.
Come descritto sopra, l'aria vibrata inspirata dal paziente ha un effetto meccanico sulle pareti interne delle vie respiratorie; i tessuti vibrano a loro volta e questo favorisce il distacco delle secrezioni accumulate. As described above, the vibrated air inhaled by the patient has a mechanical effect on the internal walls of the respiratory tract; the tissues vibrate in turn and this favors the detachment of accumulated secretions.
Preferibilmente il compressore 21 è dotato di mezzi meccanici e/o elettrici e/o elettronici per la regolazione del regime di rotazione. I mezzi di regolazione (non mostrati) sono accessibili all'operatore per ottenere la migliore messa a punto dell'apparecchiatura caso per caso a seconda delle necessità del paziente. Preferably the compressor 21 is equipped with mechanical and / or electrical and / or electronic means for regulating the rotation speed. The adjustment means (not shown) are accessible to the operator to obtain the best set-up of the apparatus on a case-by-case basis according to the patient's needs.
L'alimentazione di aria dal compressore 21 genera nelle vie respiratorie del paziente una leggera sovrappressione istantanea rispetto alla pressione istantanea normalmente misurabile nello stesso paziente in fase di inspirazione. La sovrappressione è minima; ciò che conta è che l'aria sia vibrata. The supply of air from the compressor 21 generates in the patient's respiratory tract a slight instantaneous overpressure with respect to the instantaneous pressure normally measurable in the same patient during the inspiration phase. Overpressure is minimal; what matters is that the air is vibrated.
Nel momento in cui il paziente termina la fase inspiratoria, e inizia la successiva fase espiratoria, il pressostato rileva il cambiamento di pressione istantanea nell'erogatore con boccaglio 3 e genera un corrispondente segnale. In una forma di realizzazione il segnale comanda lo spegnimento del compressore 21; in un'altra forma di realizzazione il compressore 21 resta acceso e il segnale comanda l'apertura di uno sfiato di by-pass (non mostrato) dell'aria verso l'atmosfera. When the patient ends the inspiratory phase, and the subsequent expiratory phase begins, the pressure switch detects the instantaneous pressure change in the dispenser with mouthpiece 3 and generates a corresponding signal. In one embodiment the signal controls the shutdown of the compressor 21; in another embodiment the compressor 21 remains on and the signal commands the opening of a by-pass vent (not shown) of the air to the atmosphere.
Le caratteristiche dell'aria alimentata dal compressore 21 all'erogatore con boccaglio 3 verranno spiegate più avanti in relazione alle figure 6-11. The characteristics of the air fed by the compressor 21 to the dispenser with mouthpiece 3 will be explained later in relation to Figures 6-11.
La figura 4 mostra una seconda forma di realizzazione dell'apparecchiatura 1' secondo l'invenzione. I numeri di riferimento ripetuti indicano gli stessi componenti o componenti equivalenti a quelli mostrati nelle figure 1-3. II compressore 21 e altri componenti dell'apparecchiatura 1' sono racchiusi in un alloggiamento portatile provvisto di maniglia. In questa forma di realizzazione all'erogatore con boccaglio 3 è associato un accessorio 14 costituito da un dispositivo per 1'aerosolterapia . L'aria forzata alimentata dal compressore 21 viene all'occorrenza utilizzata per attivare il dispositivo 14 e inviare all'erogatore con boccaglio 3 un aerosol di medicinale o di soluzione fisiologica per idratare le vie respiratorie. Il dispositivo 14 è predisposto in serie con il boccaglio 3 e in parallelo con il compressore 21. Figure 4 shows a second embodiment of the apparatus 1 'according to the invention. Repeated reference numerals indicate the same components or components equivalent to those shown in Figures 1-3. The compressor 21 and other components of the apparatus 1 'are enclosed in a portable housing provided with a handle. In this embodiment, the dispenser with mouthpiece 3 is associated with an accessory 14 consisting of a device for aerosol therapy. The forced air supplied by the compressor 21 is used if necessary to activate the device 14 and send an aerosol of medicine or physiological solution to hydrate the respiratory tract to the dispenser with mouthpiece 3. The device 14 is arranged in series with the mouthpiece 3 and in parallel with the compressor 21.
La figura 1A mostra parzialmente, e solo schematicamente, una terza forma di realizzazione dell'apparecchiatura 1''. Con il numero di riferimento 15 è indicato un dispositivo generatore di vibrazioni nel flusso d'aria alimentato dal compressore 21, che in questa circostanza può essere di qualunque tipoloqia. Il dispositivo 15 è ad esempio una membrana vibrante, oppure uno speaker audio predisposto a diretto contatto con l'aria in arrivo dal compressore 21 in mandata all'eroqatore con boccaqlio 3. La frequenza e l'ampiezza delle vibrazioni dello speaker sono chiaramente reqolabili a piacimento, ad esempio per mezzo di un'apposita unità di controllo (non mostrata). Figure 1A shows partially, and only schematically, a third embodiment of the apparatus 1 ''. Reference number 15 indicates a device generating vibrations in the air flow fed by the compressor 21, which in this circumstance can be of any type. The device 15 is, for example, a vibrating membrane, or an audio speaker arranged in direct contact with the air arriving from the compressor 21 in delivery to the aerator with nozzle 3. The frequency and amplitude of the vibrations of the speaker are clearly adjustable to pleasure, for example by means of a suitable control unit (not shown).
Le apparecchiature 1, 1', 1'' comprendono, anche se non mostrata, un'unità di controllo per la qestione dei vari componenti, ad esempio un'interfaccia o manopole per l'operatore che consentono di reqolare in modo indipendente la portata d'aria aspirata dal compressore 21 attraverso la valvola 7, il reqime di rotazione del motore M e/o del compressore 21, ecc.. The equipment 1, 1 ', 1' 'include, even if not shown, a control unit for managing the various components, for example an interface or knobs for the operator that allow the flow rate to be adjusted independently. 'air sucked in by the compressor 21 through the valve 7, the rotation rate of the motor M and / or of the compressor 21, etc.
Preferibilmente l'unità di controllo è proqrammabile per far sì che intercorra un ritardo temporale tra l'emissione del seqnale di attivazione da parte del pressostato 4 e l'attivazione effettiva del compressore 21, per ottenere qli effetti spieqati sopra. Preferably the control unit can be programmed to cause a time delay to elapse between the emission of the activation signal by the pressure switch 4 and the actual activation of the compressor 21, in order to obtain the effects explained above.
La fiqura 5A mostra una terza forma di realizzazione di un'apparecchiatura 100 secondo la presente invenzione. In alternativa o in aqqiunta al compressore 21 o alla membrana vibrante 15 è previsto un polmone meccanico 101 fluidicamente connesso al condotto 5. Figure 5A shows a third embodiment of an apparatus 100 according to the present invention. Alternatively or in addition to the compressor 21 or the vibrating membrane 15, a mechanical lung 101 is provided, fluidically connected to the duct 5.
In figura 5A è mostrata una sezione schematica del polmone meccanico 101, che sostanzialmente comprende un cilindro 103 nel quale un pistone 102 è alternativamente spinto da un braccio 104 traslabile nei due sensi indicati dalla freccia in figura 5. Figure 5A shows a schematic section of the mechanical lung 101, which substantially comprises a cylinder 103 in which a piston 102 is alternately pushed by an arm 104 which can be moved in the two directions indicated by the arrow in Figure 5.
Sostanzialmente il polmone 101 invia al boccaglio 3 una portata d'aria durante la salita del pistone 102, e la stessa portata d'aria viene sottratta al boccaglio durante la fase di discesa del pistone 102. Il polmone meccanico 101 aggiunge quindi una corrispondente vibrazione pneumatica quasi sinusoidale al flusso d'aria che attraversa il boccaglio 3. Basically, the lung 101 sends to the mouthpiece 3 an air flow during the ascent of the piston 102, and the same air flow is subtracted from the mouthpiece during the descent phase of the piston 102. The mechanical lung 101 therefore adds a corresponding pneumatic vibration almost sinusoidal to the air flow passing through the mouthpiece 3.
La Richiedente ha eseguito prove di laboratorio per verificare la dinamica delle vibrazioni trasmesse all'aria inviata al paziente. Le prove sono state eseguite con le seguenti modalità, che possono anche essere utilizzate per constatare la contraffazione. The Applicant has performed laboratory tests to verify the dynamics of the vibrations transmitted to the air sent to the patient. The tests were carried out in the following ways, which can also be used to ascertain counterfeiting.
Un microfono è stato posizionato in corrispondenza della bocca 11 dell'erogatore con boccaglio 3, o al suo interno. Il segnale audio rilevato dal microfono, quando il compressore 21 è acceso e invia aria all'erogatore con boccaglio 3, è stato analizzato con un oscilloscopio per individuare la frequenza e l'ampiezza del segnale audio, corrispondente chiaramente alla frequenza e all'ampiezza della vibrazione pneumatica nel flusso d'aria. A microphone has been positioned in correspondence with the mouth 11 of the dispenser with mouthpiece 3, or inside it. The audio signal detected by the microphone, when the compressor 21 is on and sends air to the dispenser with mouthpiece 3, was analyzed with an oscilloscope to identify the frequency and amplitude of the audio signal, clearly corresponding to the frequency and amplitude of the pneumatic vibration in the air stream.
La figura 6 è il diagramma tempo-decibel del segnale audio rilevato in una prima condizione di utilizzo dell'apparecchiatura 1, con compressore 21 in funzione ad una frequenza di rotazione corrispondente a circa 40 Hz. In particolare i decibel sono espressi in millivolt. Come si può notare la frequenza delle oscillazioni rilevate dal microfono è pari a circa 39,06 Hz, ovvero sostanzialmente corrisponde alla frequenza di rotazione del compressore 21. L'ampiezza delle oscillazioni dipende principalmente dalla portata d'aria alimentata dal compressore 21, che può essere modificata dall'operatore agendo sulla valvola 7. Figure 6 is the time-decibel diagram of the audio signal detected in a first condition of use of the apparatus 1, with the compressor 21 operating at a rotation frequency corresponding to about 40 Hz. In particular, the decibels are expressed in millivolts. As can be seen, the frequency of the oscillations detected by the microphone is equal to about 39.06 Hz, which basically corresponds to the rotation frequency of the compressor 21. The amplitude of the oscillations mainly depends on the air flow fed by the compressor 21, which can be modified by the operator by acting on the valve 7.
La figura 7 è il diagramma riferito ad una frequenza rilevata di 44.64 Hz, ovvero ad un numero di giri del compressore più elevato rispetto al caso mostrato in figura 6. Figure 7 is the diagram referring to a detected frequency of 44.64 Hz, that is to a higher number of compressor revolutions compared to the case shown in Figure 6.
Le figure 8, 9 e 10 mostrano rispettivamente il segnale rilevato in corrispondenza di una frequenza pari a 45,45Hz, 55,56Hz e 83,33Hz, ottenuti aumentando corrispondentemente il regime di rotazione del compressore 21. Figures 8, 9 and 10 respectively show the signal detected at a frequency equal to 45.45Hz, 55.56Hz and 83.33Hz, obtained by correspondingly increasing the rotation speed of the compressor 21.
La figura 11 mostra il diagramma relativo all'ampiezza degli impulsi in una circostanza in cui la frequenza è pari a 44,64 Hz e che denota il valore indicativo della portata pari a circa 6 l/min, confrontabile con l'ampiezza degli impulsi in figura 6 dove la portata è di circa 14 l/min. Figure 11 shows the diagram relating to the amplitude of the impulses in a circumstance in which the frequency is equal to 44.64 Hz and which denotes the indicative value of the flow equal to about 6 l / min, comparable with the amplitude of the impulses in figure 6 where the flow rate is about 14 l / min.
Claims (13)
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