测量肺性能的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的流量测量装置具备许多新颖的特征。该装置包括：位移测量装置（１６０），以测量可移动的板部件（１３２）的位置；自激振荡阻尼器（１４０），以给板部件（１３２）的振动提供阻尼；一个或多个增强部件，该增强部件接合或用于板部件（１３２）内，以增加板部件（１３２）的共振频率并降低振颤；和管道（１２４），该管道沿其长度提供在不同点的不同方向（１４８，１６４）的气流，以消除在流量测量时的重力影响。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及测量气流参数特别是测量气流参数以便诊断肺性能的装置和方法。
技术介绍
机械和电子峰值气流量计用来监控具有呼吸疾病例如哮喘的病人的肺性能。机械峰值气流量计特别是由病人使用以便自监控肺性能。在这种应用中，肺性能参数，例如峰值气流在每日记录中周期性记录。如果肺性能低于一定水平，或者如果每日记录显示肺性能恶化，病人将寻求医疗救助。机械峰值气流量计通常是受弹簧力作用的装置，它具有与板状弹簧连接的峰流指示器，该指示器在病人呼出的气体作用下可移动或横向滑动，以便指示最高气流速度。尽管这种装置很便宜，但该装置仅提供最大呼气流速(PEFR)测量，并且不能测量其它理想的和重要的参数，例如在一秒中的最大呼出体积(FEV1)(在一秒间隔中病人呼出的气体的总体积)，或者在六秒中的最大呼出体积(FEV6)(在六秒间隔中病人呼出的气体的总体积)。这种装置的精度一般很差，并通常随时间流逝而降低。机械装置还不能通过在电子存储器中写入测量值来跟踪进行峰流测量。因此，测量必须手工记录在每日记录中。电子装置通常具有固定孔或可变孔，以及位于孔的一侧或两侧的压力传感器。固定孔是具有不依赖气流速度的固定横截面积的直径减小的通道(可具有任何形状)。可变孔是具有依赖气流速度的横截面积(例如横截面积随流速增加而增加)的直径减小的通道(可具有任何形状)。在任一种情况下，响应通过孔的气流，孔在其前面通常产生反压力。通过测量反压力并确定孔下游的压力(通常是环境压力)，从而可获得贯穿孔的压差。该压差不仅允许确定峰流，而且允许确定FEV1和FEV6(压差作为时间的函数来测量)。由于使用贵重的压力传感器和相关的电子仪器，对于自监控应用的病人个人来说，电子装置通常成本太高。结果，病人不能监控重要的肺性能参数，例如FEV1和FEV6。
技术实现思路
这些和其它需要由本专利技术的装置和方法实现。本专利技术总的涉及一种便宜的装置和方法，它用于测量(呼出)气流参数，例如PEFR，FEV1，FEV6，最大肺活量(FVC)，和中等呼气流速(FEF 25-75)。该装置使用简单，便于携带和/或手握。在第一实施例中，提供的装置包括(a)具有呼出空气的入口(或口承)和呼出空气的出口(或气流室)的管道；(b)可移动地布置在入口和出口之间的管道内的一个板(或者孔板或者挡板或传感)部件(或叶片)，该板部件至少部分阻塞管道，并响应通过管道的呼出的空气而移动；和(c)在多个个时间点，用于测量下列至少其中之一并产生多个测量信号的测量装置，即(i)板部件的位置，(ii)由呼出空气作用在板部件上的压力或力，和/或(iii)一个气流参数(例如，流量速度)。板部件通常成形为使得来自入口端经过部件的气流导致部件例如转动地或直线地移动离开一个静止或初始位置，从而到达一系列其它打开位置，并在部件和管道或通道的部分或壁之间形成不断加宽的间隙。从板部件的位置或作用在板部件上的力，可确定在板部件之前作用在板上的压力(例如，由气流作用的反压力或压力或力)。在一种构造中，装置测量由接触板的空气的重量作用在板上的力(即使不存在反压力)。该力与气流的流速或动能成正比例。在另一种构造中，出口处于环境(大气)压力下，因此，可确定贯穿板部件的压差。这样，使用位移测量装置就不再需要贵重的压力传感器和相关的电子仪器。该装置可设计成满足美国胸协会的严格的最大反压力要求(其要求反压力小于在14升/秒气流下测量的约2.5cm H2O/升秒(为监控使用)和在14升/秒气流下测量的1.5cm H2O/升秒(为诊断应用))。而且，通过选择位移部件和管道的出口之间的距离，可预先确定装置的压力和气流之间的关系(例如，压力与流速的曲线形状可受到控制)。以这种方式可精确地测量极低的流速。为了允许确定基于时间的参数，例如，FEV1，或FEV6，装置可进一步包括用于接收多个测量信号的处理单元，和与该处理单元联系的电子存储器，以便记录在多个时间点板部件的位置或作用在板部件上的压力或力。这允许在不同时间点确定流速，和在一个选定的时间间隔的体积流量。电子存储器的内容由使用者通过一个视觉显示器读出和/或上载到一个计算机中，以便形成病人的每日电子记录，和/或通过调制解调器向医生发送信息。医生可给装置编程，以便利用计算机(PC)设置目标或目的，计算机通过接口与装置或装置上的键互连。在一种构造中，存储器是可防止窜改的，因此消除了与手记录结果有关的频繁产生的误差。测量装置可以是任何适当的装置，以便监控作为时间函数的作用在板部件上的压力或力和/或板部件的位置，例如应变片(例如，单、半或全电阻桥应变片)，与辐射能源探测器联系的辐射能源(例如，光源或声能源)。在一种构造中，装置是任何形状的应变片，例如压敏电阻、薄膜、半导体等，用于测量板的变形。一种特别优选的应变片具有一个有源电路和一个无源电路。通过使应变片构造成半或全电阻桥，由于板部件等热膨胀或收缩产生的杂波可消除。相对于呼出的气流的方向，应变片通常位于板部件的上游(前)表面或下游(后)表面上。在另一种构造中，提供一种测定呼出的气流的方法。该方法的步骤包括(a)将空气呼出到管道的入口内；(b)使可移动地布置在入口的管道下游内的传感部件移动，该传感部件至少部分堵塞管道，并响应通过管道的呼出的空气的通过而移动；和(c)测量在多个时间点的传感部件的位置并产生多个位置信号。多个位置信号经处理以确定期望的气流参数。在另一个实施例中，提供测量呼吸的气流的便携式装置，以抵消板部件的惯性效应。该装置包括阻止传感部件移动的自激振荡阻尼器(或阻尼装置)。在一种构造中，阻尼器位于后面并可移动地(例如，摩擦地)与传感部件接合。自激振荡阻尼器响应与传感部件接触的呼出的空气对传感部件的振幅提供阻尼。自激振荡阻尼器还增加传感部件的共振频率，因此，该共振频率超出由气流赋予系统的任何振荡频率。在一种构造中，自激振荡阻尼器位于传感部件的下游侧。在另一种构造中，自激振荡阻尼器向传感部件施加不超过约10gm的压力，或不超过由气流作用到传感部件上的压力的约10％的压力。在另一个实施例中，提供用于测量呼吸的气流的装置，它包括(a)具有呼出空气的入口和呼出空气的出口的管道；(b)可移动地布置在入口和出口之间的管道内的一个板部件，该板部件至少部分阻塞管道，并响应通过管道的呼出的空气而移动；和(c)用于测量由呼出的空气作用在板部件上的压力或力的至少其中之一并产生测量信号的一个测量装置。该测量装置定位在板部件上(例如，与板部件粘接或连接或蚀刻于其上等)，或者与板部件接合。在一个特别优选的构造中，测量装置是应变片。在又一个实施例中，由于上述原因，便携式装置可增加板部件的共振频率。该装置包括(采用)或接合一个或多个增强部件，以便给板部件赋予刚性，同时不显著增加部件的质量。增强部件可位于板部件上的任何位置，例如在板部件的一个或多个周边和/或板部件的中部。通过增加板部件的刚性，增强部件还响应气流而消除或使部件的振颤最小。在另一个实施例中，提供的用于测量呼吸的气流的便携式装置基本上消除了气流测量时的重力的影响。该装置包括(a)具有呼出空气的入口和呼出空气的出口的管道；和(b)用于测量气流参数(例如，压力传感器，可移动的板)的一个测量装置。通过入口的气流的方向横过在传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量呼吸的气流的装置，它包括：　　　　（ａ）具有呼出空气的入口和呼出空气的出口的管道；　　　　（ｂ）可移动地布置在入口和出口之间的管道内的板部件，该板部件至少部分地阻塞管道并响应通过管道的呼出的空气而移动，其中板部件的移动允许呼出的空气围绕板部件流动；和　　　　（ｃ）用于测量由呼出的空气作用在板部件上的压力和力中的至少其中之一并产生测量信号的测量装置，该测量装置定位在板部件上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：多夫拉罗姆，
申请(专利权)人：费拉里斯集团公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]