用于呼吸功能的測試的抗菌過濾器和渦輪流量計的制作方法
【專利摘要】一種用于肺活量測定的流量計和過濾器組件包括具有渦輪轉子(R)和用于檢測轉子的旋轉速度的傳感器器件的流量計(B)，以及在流量計(B)上游的過濾器(C)?？諝廨斔脱b置(DC)改變在出口處來自過濾器(C)的空氣流的方向，以使轉子(R)在流量計(B)內(nèi)旋轉。所述空氣輸送裝置(DC)整合到過濾器(C)而不是流量計(B)中。
【專利說明】用于呼吸功能的測試的抗菌過濾器和渦輪流量計
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的應用領域為例如，在臨床領域(肺病學)或體育領域(例如，對從事體育活動的適合性的評定)或法律領域(例如，在職業(yè)病學領域)中的肺活量測定，即，人的呼吸功能的評定。
【背景技術】
[0002]評定測試包括在由技術操作者指示的具體操縱期間經(jīng)由連接到受驗者的嘴上的流量計測量呼出/吸入的空氣流。
[0003]存在不同類型的流量計。最常見的流量計為所謂的Fleisch呼吸速度描記器、Lilly呼吸速度描記器、Pitot呼吸速度描記器、質量流量計、渦輪流量計、超聲波流量計以及可變孔口流量計。
[0004]本發(fā)明尤其涉及渦輪流量計。所附附圖的圖1示出了戴著鼻夾A的患者，鼻夾A用于以使得所有呼出的空氣輸送到設有握持件D的流量計B中的方式閉合鼻孔。在流量計B與患者的嘴之間的設置有一次性類型的抗菌過濾器C，其防止吸入階段中的任何污染。所附附圖的圖2和圖3以透視圖和側視圖的方式并以放大的比例尺示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的抗菌過濾器C，其包括大致以圓盤形式的中空本體Cl，該圓盤具有將接收由患者呼出的空氣流的入口部分C2和向流量計B輸送已經(jīng)橫穿過濾器C的空氣的出口部分C3。介于中空盤形本體Cl中的是具有過濾材料F的盤(圖3中以虛線代表)。
[0005]圖4和圖5為根據(jù)現(xiàn)有技術的渦輪流量計的實例的透視圖和截面視圖，且以放大的比例尺。
[0006]流量計B包括圓柱形的管狀本體BI，例如，該圓柱形的管狀本體BI由塑料材料尤其是透明的塑料材料制成，圓柱形的管狀本體BI限定了用于橫穿流量計B的空氣流的入口部分B2和出口部分B3。提供在部分B2，B3內(nèi)的是兩個輸送裝置B4，B5 (圖4和圖5)，該輸送裝置B4，B5包括剛性地連接到過濾器BI的本體上且定塑形成以便給橫穿其的空氣流施以螺旋方向的多個靜態(tài)翅片。兩個輸送裝置B4，B5的結構還用于以自由旋轉的方式支承承載渦輪機轉子R的葉片(例如，成180°的兩個葉片或成120°的三個葉片)的軸B6。橫穿流量計的空氣流致使由塑料材料制成且具有較輕的重量的轉子R旋轉，這是在該流在流量計的入口處已由輸送裝置B4轉換成螺旋流之后。
[0007]轉子R的旋轉速度由任何類型的傳感器器件檢測，例如，借助于一對光發(fā)射器Txl, Tx2和一對對應的光檢測器Rxl，Rx2 (參看所附附圖的圖6)，光檢測器Rxl，Rx2設在流量計的本體上且設計成檢測由轉子R的葉片的通過而引起的光發(fā)射器發(fā)射的光束的中斷。結果，上述光學檢測裝置能夠檢測轉子R的旋轉速度，以及還有旋轉方向。在輸出處來自光檢測器的信號由電子處理器件處理且因此提供了由患者發(fā)出的空氣流和空氣體積的可靠及準確的顯示。
[0008]在醫(yī)學中肺活量測定是固有的技術。關于需要的儀器的要求，國際標準化指南是可得的，其中以下可被引用:ATS/ERS 2005:由 V.Brusasco, R.Crapo 和 G.Viegi 所編的"STANDARDISATION OFLUNG FUNCTION TESTING〃(肺功能測試的標準):〃 Standardisation of spirometry (肺活量測定標準)，European Respiratory Journal (歐洲呼吸期刊)2005; 26: 319-338";
ERS/ATS 1997: "Lung volume equipment and infection(肺體積設備和感
染控制)！European Respiratory Journal (歐洲呼吸期刊)1997; 10: 1928-1932。
[0009]關于用于肺活量測定的設備的重要要求中的一者為保護患者的氣道免于與可存在于儀器中的病菌和細菌接觸。
[0010]所述結果可以以下列方法來實現(xiàn):
1)在儀器的使用中，所有與由患者呼出和吸入的空氣接觸的元件均為一次性(一次性流量計)；
2)在流量計與患者的嘴之間介有一次性抗菌/抗病毒過濾器；
3)與由患者呼出和吸入的空氣接觸的所有部分的消毒。
[0011]以上所列出的三種方法，最后一個由于涉及過多的成本和時間而通常不被認為是有效的。
[0012]至于前兩個解決方案，即，一次性流量計的使用或抗菌過濾器的采用，重要的是更深地研究某些方面。
[0013]一次性流暈計
關于一次性流量計的現(xiàn)有技術提供了在市場上已經(jīng)可獲得的不同解決方案(還參看文獻第WO 2005/037102 Al, US 5,419, 326 ；US 5，997，483)。在生產(chǎn)完全一次性流量計過程中遇到的主要困難如下:
-難以保持較低的生產(chǎn)成本；
-如果一次性流量計包括可改變流量計的靈敏度(response)的構件,則需要在流量計的各次替換之后校準肺活量計或需要基于所給出的靈敏度編輯(codify)流量計；
-因為不存在由抗菌過濾器構成的防護屏障，故肺活量計的所有部分必須接觸到由受驗者呼出/吸入的空氣。
[0014]一次性抗菌過濾器
一次性抗菌過濾器(例如，所附附圖的圖1-3中示出的類型)的使用是所有標準化指南所推薦的，其中還需要遵循下列的要求:
-整體流量計加過濾器的呼氣阻力必須不超過1.5cm H20/l/s直到141/s的流的限制，以便保證結果不會改變；
-過濾器與流量計之間的連接必須完全流體密封，以便由患者呼出的所有空氣均被有效地測量；
-過濾器屏障抵擋病毒和細菌通過的效能必須充分且由對獨立的本體進行的測試論證。
[0015]此外，還應加上通常不會出現(xiàn)在該領域中的技術文獻中，但對測量結果的可靠性和患者的安全同樣重要的其它考慮。
[0016]-任何流量計的靈敏度都可根據(jù)連接到其上的抗菌過濾器的形式而顯著變化(過濾器的幾何形狀影響空氣流的特征，其中可能生成湍流)。
[0017]-市場上存在可獲得的低成本和劣質的一次性抗菌過濾器，其具有降低的過濾能力且不會確保所需的性能。
[0018]-有時發(fā)生的是，抗菌過濾器使用適配接頭連接到具有不一致的直徑的流量計上，適配接頭經(jīng)常以不可接受的方式且達到改變設計來用于裝置的流體動力特征的程度引入非期望的損失且增大了測量系統(tǒng)的死角(deadspace)(即，患者不得不再次呼吸的空氣體積)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的在于克服以上論述的缺點。
[0020]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主題為流量計和過濾器組件，包括:
-流量計，該流量計包括限定用于空氣流的通道且具有入口部分和出口部分的本體，以及可旋轉地安裝在所述流量計本體內(nèi)且可由橫穿流量計的空氣流致使旋轉的轉子；
-過濾器，優(yōu)選為一次性過濾器，其包括限定用于空氣流的通道且具有入口部分和可連接到流量計的本體的入口部分上的出口部分的本體；
-空氣輸送裝置，該空氣輸送裝置設置在流量計的轉子上游且構造成用于以致使所述轉子旋轉的方式來改變向轉子引導的空氣流的方向；以及
-傳感器器件，該傳感器器件與上述流量計相關聯(lián)以用于檢測轉子的旋轉速度；所述流量計組件的特征在于，設置在轉子上游的空氣輸送裝置形成上述過濾器而不是所述流量計的一部分。
[0021]由于以上指出的特征，根據(jù)本發(fā)明的流量計和過濾器組件使得能夠克服以上已經(jīng)論述的上述已知技術的所有缺點。具體而言，設置在轉子上游的空氣輸送裝置的過濾器中的整合使得使用具有良好的質量標準的材料和構造技術的過濾器的生產(chǎn)為必要的，以便保證期望的性能而不會以不可預見的方式改變流量計的靈敏度且不會引入非期望的流體動力損失。具體而言，由于上述特征，流量計和過濾器組件的呼氣阻力在所有情況下都保證由國際建議(ATS/ERS)設想的有關限制。由于過濾器整合了上述空氣輸送裝置，故必須提供獨特地設計來用于相應流量計(其沒有在轉子上游的空氣輸送器)的過濾器本身，這排除了在過濾器與流量計之間使用不適合的連接的可能性且因此防止了對于患者的不適合的測量和/或污染的風險。
[0022]本發(fā)明的主題還優(yōu)選為一次性類型的過濾器其本身，該過濾器可聯(lián)接在用于肺活量測定的流量計的入口嘴上，所述過濾器包括限定用于空氣流的通道且具有入口部分和出口部分的本體，以及介于所述通道內(nèi)的過濾器件，而此外，其特征還在于，其并入了構造成用于改變在出口處來自過濾器的空氣流的方向的空氣輸送裝置。
[0023]最后，本發(fā)明的主題還為流量計其本身，其設計成與本發(fā)明的過濾器協(xié)作且因此在轉子的上游沒有空氣輸送裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將從參照所附附圖的以下描述中變得明顯，所附附圖僅通過非限制性實例的方式提供，且在附圖中:
-上文已經(jīng)描述的圖1示出了設有渦輪機型抗菌過濾器的流量計的使用； -圖2和圖3分別為根據(jù)現(xiàn)有技術的抗菌過濾器的透視圖和側視圖；-圖4和圖5分別為根據(jù)現(xiàn)有技術的渦輪流量計的透視圖和截面視圖且以放大的比例
尺；
-圖6為在正交于過濾器的軸線的平面中的示意性截面視圖，其示出了根據(jù)現(xiàn)有技術提供的流量計的轉子的旋轉速度的傳感器的工作原理；
-圖7和圖8為根據(jù)本發(fā)明的流量計和過濾器組件的優(yōu)選實施例的分解透視圖；
-圖9為在組裝狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的組件的側視圖；以及
-圖10和圖11為根據(jù)本發(fā)明的流量計和過濾器組件的優(yōu)選實施例的兩個進一步的透視圖。
[0025]在圖7至圖11中，與圖1至圖6中示出的零件一樣的零件由相同的參考數(shù)字標注。【具體實施方式】
[0026]所附附圖的圖1(其示出了由患者使用的流量計)也適用于根據(jù)本發(fā)明的組件的情況。同樣在該情況下，該組件包括了可容納在握持件D內(nèi)的流量計B和設有用于由患者使用的抗菌過濾器C。
[0027]參看圖7至圖11，同樣在這里示出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的情況下，過濾器C具有中空的本體Cl，例如，該本體Cl由塑料材料制成、大致以圓盤的形式，具有從盤本體Cl的相對的面突出且相對于后者同軸地設置的管狀入口部分C2和管狀出口部分C3。
[0028]應注意到的是，抗菌過濾器C的大體構造也可完全不同于本文僅僅以實例方式示出的構造，本發(fā)明的目的的僅有的基本條件在于，抗菌過濾器的出口部分C3并入了構造成用于改變在出口處來自過濾器C的空氣流方向的空氣輸送裝置DC。
[0029]在所示出的實例的情況下，輸送裝置DC包括剛性地連接到過濾器的本體Cl上的三個靜態(tài)翅片W。翅片W以圍繞過濾器C的軸線X以相等的角間隔隔開設置且塑形成用于給在出口處來自過濾器的空氣流施以螺旋方向，以便使得流量計的轉子R旋轉。翅片W從相應的軸向凸片T開始沿軸線X的方向延伸，該凸片T從過濾器C的管狀出口部分C3的端部前緣突出。
[0030]再一次參看圖7至圖11，根據(jù)本發(fā)明的流量計B在示出的實施例中包括，圓柱形的本體BI，例如，該 圓柱形本體BI由塑料材料制成且尤其是由透明的塑料材料制成，其具有管狀的構造。本體BI具有端部部分，其略微干涉地配合在過濾器(圖9)的管狀出口部分C3上。在流量計的本體BI內(nèi)，轉子R圍繞流量計(參看圖9)的軸線X可旋轉地安裝。轉子由所安裝的軸承載以便其可在流量計B的本體BI內(nèi)自由旋轉。出于該目的，轉子的軸的一端由類似于以上已經(jīng)更詳細地描述的常規(guī)流量計的轂的空氣輸送裝置B5的轂可旋轉地支承且安裝在流量計B的出口端內(nèi)，即，在轉子的下游。在轉子上游，流量計B沒有任何空氣輸送裝置，轉子的軸的對應端部由插入流量計B內(nèi)的支承本體S旋轉地支承，支承本體S不具有輸送空氣流的任何功能；即，其不能夠以任何明顯的程度改變空氣流的方向。支承件S包括在流量計聯(lián)接到過濾器上的情況下，插入過濾器的凸片T之間包括的相應隔間隔中的三個周邊凸片T’，其中流量計的本體BI的圓柱形壁設置在過濾器的圓柱形出口部分C3外側上，且流量計的凸片T’插入從過濾器的管狀出口部分C3的前緣突出的凸片T之間。
[0031]因此，如附圖中清楚地顯現(xiàn)的，一次性過濾器C制造成來用于獨特地聯(lián)接到之前已經(jīng)描述的流量計B上。[0032]如已經(jīng)提到的那樣，本發(fā)明的目的僅有的基本特征在于以下事實:設置在流量計的轉子上游的空氣輸送裝置整合到過濾器的出口部分中而不是設在流量計中。當然，在不違背所述基本特征的情況下，過濾器和流量計兩者以及用于流量計與過濾器之間的聯(lián)接的零件的構造和實施例的細節(jié)可相對于本文僅通過舉例的方式已經(jīng)描述的范例廣泛地變化。
[0033]此外，雖然本發(fā)明尤其構想成用于一次性過濾器的使用，但不排除其還可用于非一次性過濾器。
[0034] 如從前述描述中變得明顯的，本發(fā)明為新一代過濾器開辟了道路，該過濾器特征不僅在于它們執(zhí)行過濾功能而且在于它們整合了能夠改變在出口處來自過濾器的空氣流的方向的空氣輸送裝置，以便使得連接到過濾器上的流量計的轉子旋轉。所述解決方案致使生產(chǎn)出的過濾器具有良好質量強制性(quality compulsory)的材料和構造技術，同樣地在一次性類型的過濾器的情況下，這個事實保證了關于所作的測量和作為患者安全性方面的最佳性能和高的可靠性。
【權利要求】
1.一種用于肺活量測定的過濾器，優(yōu)選為一次性過濾器，所述過濾器可連接到用于肺活量測定的流量計上，所述過濾器包括: -本體(Cl)，所述本體(Cl)限定用于空氣流的通道且具有入口部分(C2)和出口部分(C3);以及 -過濾器器件(F)，所述過濾器器件(F)介于所述通道內(nèi)， 所述過濾器的特征在于，所述過濾器包括構造成用于改變在出口處來自所述過濾器(C)的空氣流的方向的空氣輸送裝置(DC)。
2.根據(jù)權利要求1所述的過濾器，其特征在于，所述空氣輸送裝置(DC)包括多個靜態(tài)翅片(W)，所述多個靜態(tài)翅片(W)剛性地連接到所述過濾器(Cl)的本體上且構造成用于改變在出口處來自所述過濾器(C)的空氣流的方向。
3.根據(jù)權利要求2所述的過濾器，其特征在于，所述翅片(W)構造成用于給在出口處來自所述過濾器的空氣流施以螺旋方向。
4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的過濾器，其特征在于，所述過濾器包括出口部分(C3，T)，所述出口部分(C3，T)構造成用于與限定在流量計的所述入口部分(B2)上的互補部分(T’)相聯(lián)接。
5.一種用于肺活量測定的流量計和過濾器組件，包括: -流量計(B)，所述流量計(B)包括限定用于空氣流的通道且具有入口部分(B2)和出口部分(B3)的本體(BI)，以 及轉子(R)，所述轉子(R)可旋轉地安裝在所述流量計本體(BI)內(nèi)且可由橫穿所述流量計的空氣流致使旋轉； -過濾器(C)，所述過濾器(C)優(yōu)選為一次性過濾器，所述過濾器(C)包括本體(Cl)，所述本體(Cl)限定用于空氣流的通道且具有入口部分(C2)和可連接到所述流量計的本體(BI)的入口部分(B2)上的出口部分(C3)； -空氣輸送裝置(DC)，所述空氣輸送裝置(DC)設置在所述轉子(R)上游，所述空氣輸送裝置(DC)構造成以致使所述轉子(R)旋轉的方式改變向所述轉子引導的空氣流的方向；以及 -傳感器器件，所述傳感器器件與所述流量計相關聯(lián)，以用于檢測所述轉子的旋轉速度， 所述流量計的特征在于，設置在所述轉子(R)上游的所述空氣輸送裝置(DC)形成所述過濾器(C)而不是所述流量計(B)的一部分。
6.根據(jù)權利要求5所述的組件，其特征在于，所述空氣輸送裝置(DC)包括多個靜態(tài)翅片(W)，所述多個靜態(tài)翅片(W)剛性地連接到所述過濾器(Cl)的本體上且構造成以致使所述轉子(R)旋轉的方式改變向所述轉子引導的空氣流的方向。
7.根據(jù)權利要求6所述的組件，其特征在于，所述翅片(W)構造成用于給在出口處來自所述過濾器(C)的空氣流施以螺旋方向。
8.根據(jù)前述權利要求5至7中的任一項所述的組件，其特征在于，所述過濾器(C)包括出口部分(C3，T)，所述出口部分(C3，T)塑形成用于與限定在所述流量計的入口部分(B2)處的互補部分(T’)相聯(lián)接。
9.一種用于肺活量測定的流量計，其包括限定用于空氣流的通道且具有入口部分(B2)和出口部分(B3)的本體(BI)，以及轉子(R)，所述轉子(R)可旋轉地安裝在所述流量計本體內(nèi)且可由橫穿所述流量計的空氣流致使旋轉，所述流量計還包括用于檢測所述轉子(R)的旋轉速度的傳感器器件， 所述流量計的特征在于，其具有構造成用于與根據(jù)權利要求1所述的過濾器的出口部分(C3)聯(lián)接的入口部分(B2)，所述流量計沒有設置在所述轉子(R)上游且構造成用于改變引導至所述轉子的空氣流 的方向的空氣輸送裝置。
【文檔編號】A61B5/097GK103987315SQ201280049995
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年10月8日 優(yōu)先權日:2011年10月17日
【發(fā)明者】P.布魯格諾里 申請人:科斯梅德有限公司