CN103987315B - 用于呼吸功能的测试的抗菌过滤器和涡轮流量计 - Google Patents
用于呼吸功能的测试的抗菌过滤器和涡轮流量计 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于肺活量测定的流量计和过滤器组件包括具有涡轮转子(R)和用于检测转子的旋转速度的传感器器件的流量计(B)，以及在流量计(B)上游的过滤器(C)。空气输送装置(DC)改变在出口处来自过滤器(C)的空气流的方向，以使转子(R)在流量计(B)内旋转。所述空气输送装置(DC)整合到过滤器(C)而不是流量计(B)中。
Description
技术领域
本发明的应用领域为例如，在临床领域(肺病学)或体育领域(例如，对从事体育活动的适合性的评定)或法律领域(例如，在职业病学领域)中的肺活量测定，即，人的呼吸功能的评定。
背景技术
评定测试包括在由技术操作者指示的具体操纵期间经由连接到受验者的嘴上的流量计测量呼出/吸入的空气流。
存在不同类型的流量计。最常见的流量计为所谓的Fleisch呼吸速度描记器、Lilly呼吸速度描记器、Pitot呼吸速度描记器、质量流量计、涡轮流量计、超声波流量计以及可变孔口流量计。
本发明尤其涉及涡轮流量计。所附附图的图1示出了戴着鼻夹A的患者，鼻夹A用于以使得所有呼出的空气输送到设有握持件D的流量计B中的方式闭合鼻孔。在流量计B与患者的嘴之间的设置有一次性类型的抗菌过滤器C，其防止吸入阶段中的任何污染。所附附图的图2和图3以透视图和侧视图的方式并以放大的比例尺示出了根据现有技术的抗菌过滤器C，其包括大致以圆盘形式的中空本体C1，该圆盘具有将接收由患者呼出的空气流的入口部分C2和向流量计B输送已经横穿过滤器C的空气的出口部分C3。介于中空盘形本体C1中的是具有过滤材料F的盘(图3中以虚线代表)。
图4和图5为根据现有技术的涡轮流量计的实例的透视图和截面视图，且以放大的比例尺。
流量计B包括圆柱形的管状本体B1，例如，该圆柱形的管状本体B1由塑料材料尤其是透明的塑料材料制成，圆柱形的管状本体B1限定了用于横穿流量计B的空气流的入口部分B2和出口部分B3。提供在部分B2,B3内的是两个输送装置B4,B5(图4和图5)，该输送装置B4,B5包括刚性地连接到过滤器B1的本体上且定塑形成以便给横穿其的空气流施以螺旋方向的多个静态翅片。两个输送装置B4,B5的结构还用于以自由旋转的方式支承承载涡轮机转子R的叶片(例如，成180°的两个叶片或成120°的三个叶片)的轴B6。横穿流量计的空气流致使由塑料材料制成且具有较轻的重量的转子R旋转，这是在该流在流量计的入口处已由输送装置B4转换成螺旋流之后。
转子R的旋转速度由任何类型的传感器器件检测，例如，借助于一对光发射器Txl,Tx2和一对对应的光检测器Rxl,Rx2(参看所附附图的图6)，光检测器Rxl,Rx2设在流量计的本体上且设计成检测由转子R的叶片的通过而引起的光发射器发射的光束的中断。结果，上述光学检测装置能够检测转子R的旋转速度，以及还有旋转方向。在输出处来自光检测器的信号由电子处理器件处理且因此提供了由患者发出的空气流和空气体积的可靠及准确的显示。
在医学中肺活量测定是固有的技术。关于需要的仪器的要求，国际标准化指南是可得的，其中以下可被引用：
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关于用于肺活量测定的设备的重要要求中的一者为保护患者的气道免于与可存在于仪器中的病菌和细菌接触。
所述结果可以以下列方法来实现：
1) 在仪器的使用中，所有与由患者呼出和吸入的空气接触的元件均为一次性(一次性流量计)；
2) 在流量计与患者的嘴之间介有一次性抗菌/抗病毒过滤器；
3) 与由患者呼出和吸入的空气接触的所有部分的消毒。
以上所列出的三种方法，最后一个由于涉及过多的成本和时间而通常不被认为是有效的。
至于前两个解决方案，即，一次性流量计的使用或抗菌过滤器的采用，重要的是更深地研究某些方面。
一次性流量计
关于一次性流量计的现有技术提供了在市场上已经可获得的不同解决方案(还参看文献第WO 2005/037102 Al, US 5,419,326；US 5,997,483)。在生产完全一次性流量计过程中遇到的主要困难如下：
-难以保持较低的生产成本；
-如果一次性流量计包括可改变流量计的灵敏度(response)的构件，则需要在流量计的各次替换之后校准肺活量计或需要基于所给出的灵敏度编辑(codify)流量计；
-因为不存在由抗菌过滤器构成的防护屏障，故肺活量计的所有部分必须接触到由受验者呼出/吸入的空气。
一次性抗菌过滤器
一次性抗菌过滤器(例如，所附附图的图1-3中示出的类型)的使用是所有标准化指南所推荐的，其中还需要遵循下列的要求：
-整体流量计加过滤器的呼气阻力必须不超过1.5cm H2O/l/s直到14l/s的流的限制，以便保证结果不会改变；
-过滤器与流量计之间的连接必须完全流体密封，以便由患者呼出的所有空气均被有效地测量；
-过滤器屏障抵挡病毒和细菌通过的效能必须充分且由对独立的本体进行的测试论证。
此外，还应加上通常不会出现在该领域中的技术文献中，但对测量结果的可靠性和患者的安全同样重要的其它考虑。
-任何流量计的灵敏度都可根据连接到其上的抗菌过滤器的形式而显著变化(过滤器的几何形状影响空气流的特征，其中可能生成湍流)。
-市场上存在可获得的低成本和劣质的一次性抗菌过滤器，其具有降低的过滤能力且不会确保所需的性能。
-有时发生的是，抗菌过滤器使用适配接头连接到具有不一致的直径的流量计上，适配接头经常以不可接受的方式且达到改变设计来用于装置的流体动力特征的程度引入非期望的损失且增大了测量系统的死角(deadspace)(即，患者不得不再次呼吸的空气体积)。
发明内容
本发明的目的在于克服以上论述的缺点。
为了实现上述目的，本发明的主题为流量计和过滤器组件，包括：
-流量计，该流量计包括限定用于空气流的通道且具有入口部分和出口部分的本体，以及可旋转地安装在所述流量计本体内且可由横穿流量计的空气流致使旋转的转子；
-过滤器，优选为一次性过滤器，其包括限定用于空气流的通道且具有入口部分和可连接到流量计的本体的入口部分上的出口部分的本体；
-空气输送装置，该空气输送装置设置在流量计的转子上游且构造成用于以致使所述转子旋转的方式来改变向转子引导的空气流的方向；以及
-传感器器件，该传感器器件与上述流量计相关联以用于检测转子的旋转速度；
所述流量计组件的特征在于，设置在转子上游的空气输送装置形成上述过滤器而不是所述流量计的一部分。
由于以上指出的特征，根据本发明的流量计和过滤器组件使得能够克服以上已经论述的上述已知技术的所有缺点。具体而言，设置在转子上游的空气输送装置的过滤器中的整合使得使用具有良好的质量标准的材料和构造技术的过滤器的生产为必要的，以便保证期望的性能而不会以不可预见的方式改变流量计的灵敏度且不会引入非期望的流体动力损失。具体而言，由于上述特征，流量计和过滤器组件的呼气阻力在所有情况下都保证由国际建议(ATS/ERS)设想的有关限制。由于过滤器整合了上述空气输送装置，故必须提供独特地设计来用于相应流量计(其没有在转子上游的空气输送器)的过滤器本身，这排除了在过滤器与流量计之间使用不适合的连接的可能性且因此防止了对于患者的不适合的测量和/或污染的风险。
本发明的主题还优选为一次性类型的过滤器其本身，该过滤器可联接在用于肺活量测定的流量计的入口嘴上，所述过滤器包括限定用于空气流的通道且具有入口部分和出口部分的本体，以及介于所述通道内的过滤器件，而此外，其特征还在于，其并入了构造成用于改变在出口处来自过滤器的空气流的方向的空气输送装置。
最后，本发明的主题还为流量计其本身，其设计成与本发明的过滤器协作且因此在转子的上游没有空气输送装置。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从参照所附附图的以下描述中变得明显，所附附图仅通过非限制性实例的方式提供，且在附图中：
-上文已经描述的图1示出了设有涡轮机型抗菌过滤器的流量计的使用；
-图2和图3分别为根据现有技术的抗菌过滤器的透视图和侧视图；
-图4和图5分别为根据现有技术的涡轮流量计的透视图和截面视图且以放大的比例尺；
-图6为在正交于过滤器的轴线的平面中的示意性截面视图，其示出了根据现有技术提供的流量计的转子的旋转速度的传感器的工作原理；
-图7和图8为根据本发明的流量计和过滤器组件的优选实施例的分解透视图；
-图9为在组装状态下的根据本发明的组件的侧视图；以及
-图10和图11为根据本发明的流量计和过滤器组件的优选实施例的两个进一步的透视图。
在图7至图11中，与图1至图6中示出的零件一样的零件由相同的参考数字标注。
具体实施方式
所附附图的图1(其示出了由患者使用的流量计)也适用于根据本发明的组件的情况。同样在该情况下，该组件包括了可容纳在握持件D内的流量计B和设有用于由患者使用的抗菌过滤器C。
参看图7至图11，同样在这里示出的本发明的优选实施例的情况下，过滤器C具有中空的本体C1，例如，该本体C1由塑料材料制成、大致以圆盘的形式，具有从盘本体C1的相对的面突出且相对于后者同轴地设置的管状入口部分C2和管状出口部分C3。
应注意到的是，抗菌过滤器C的大体构造也可完全不同于本文仅仅以实例方式示出的构造，本发明的目的的仅有的基本条件在于，抗菌过滤器的出口部分C3并入了构造成用于改变在出口处来自过滤器C的空气流方向的空气输送装置DC。
在所示出的实例的情况下，输送装置DC包括刚性地连接到过滤器的本体C1上的三个静态翅片W。翅片W以围绕过滤器C的轴线X以相等的角间隔隔开设置且塑形成用于给在出口处来自过滤器的空气流施以螺旋方向，以便使得流量计的转子R旋转。翅片W从相应的轴向凸片T开始沿轴线X的方向延伸，该凸片T从过滤器C的管状出口部分C3的端部前缘突出。
再一次参看图7至图11，根据本发明的流量计B在示出的实施例中包括，圆柱形的本体B1，例如，该圆柱形本体B1由塑料材料制成且尤其是由透明的塑料材料制成，其具有管状的构造。本体B1具有端部部分，其略微干涉地配合在过滤器(图9)的管状出口部分C3上。在流量计的本体B1内，转子R围绕流量计(参看图9)的轴线X可旋转地安装。转子由所安装的轴承载以便其可在流量计B的本体B1内自由旋转。出于该目的，转子的轴的一端由类似于以上已经更详细地描述的常规流量计的毂的空气输送装置B5的毂可旋转地支承且安装在流量计B的出口端内，即，在转子的下游。在转子上游，流量计B没有任何空气输送装置，转子的轴的对应端部由插入流量计B内的支承本体S旋转地支承，支承本体S不具有输送空气流的任何功能；即，其不能够以任何明显的程度改变空气流的方向。支承件S包括在流量计联接到过滤器上的情况下，插入过滤器的凸片T之间包括的相应隔间隔中的三个周边凸片T'，其中流量计的本体B1的圆柱形壁设置在过滤器的圆柱形出口部分C3外侧上，且流量计的凸片T'插入从过滤器的管状出口部分C3的前缘突出的凸片T之间。
因此，如附图中清楚地显现的，一次性过滤器C制造成来用于独特地联接到之前已经描述的流量计B上。
如已经提到的那样，本发明的目的仅有的基本特征在于以下事实：设置在流量计的转子上游的空气输送装置整合到过滤器的出口部分中而不是设在流量计中。当然，在不违背所述基本特征的情况下，过滤器和流量计两者以及用于流量计与过滤器之间的联接的零件的构造和实施例的细节可相对于本文仅通过举例的方式已经描述的范例广泛地变化。
此外，虽然本发明尤其构想成用于一次性过滤器的使用，但不排除其还可用于非一次性过滤器。
如从前述描述中变得明显的，本发明为新一代过滤器开辟了道路，该过滤器特征不仅在于它们执行过滤功能而且在于它们整合了能够改变在出口处来自过滤器的空气流的方向的空气输送装置，以便使得连接到过滤器上的流量计的转子旋转。所述解决方案致使生产出的过滤器具有良好质量强制性(quality compulsory)的材料和构造技术，同样地在一次性类型的过滤器的情况下，这个事实保证了关于所作的测量和作为患者安全性方面的最佳性能和高的可靠性。
Claims (4)
1.一种用于肺活量测定的过滤器，所述过滤器可连接到用于肺活量测定的流量计上，所述过滤器包括：
-本体(C1)，所述本体(C1)限定用于空气流的通道且具有入口部分(C2)和出口部分(C3)；以及
-过滤器器件(F)，所述过滤器器件(F)介于所述通道内，
所述过滤器的特征在于，所述过滤器包括构造成用于改变在出口处来自所述过滤器(C)的空气流的方向的空气输送装置(DC)，
所述空气输送装置(DC)包括多个静态翅片(W)，所述多个静态翅片(W)刚性地连接到所述过滤器(C1)的本体上且构造成用于改变在出口处来自所述过滤器(C)的空气流的方向，
所述翅片(W)构造成用于给在出口处来自所述过滤器的空气流施以螺旋方向。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器包括出口部分(C3,T)，所述出口部分(C3,T)构造成用于与限定在流量计的入口部分(B2)上的互补部分(T')相联接。
3.一种用于肺活量测定的流量计和过滤器组件，包括：
-流量计(B)，所述流量计(B)包括限定用于空气流的通道且具有入口部分(B2)和出口部分(B3)的本体(B1)，以及转子(R)，所述转子(R)可旋转地安装在所述流量计本体(B1)内且可由横穿所述流量计的空气流致使旋转；
-过滤器(C)，所述过滤器(C)包括本体(C1)，所述本体(C1)限定用于空气流的通道且具有入口部分(C2)和可连接到所述流量计的本体(B1)的入口部分(B2)上的出口部分(C3)；
-空气输送装置(DC)，所述空气输送装置(DC)设置在所述转子(R)上游，所述空气输送装置(DC)构造成以致使所述转子(R)旋转的方式改变向所述转子引导的空气流的方向；以及
-传感器器件，所述传感器器件与所述流量计相关联，以用于检测所述转子的旋转速度，
所述流量计的特征在于，设置在所述转子(R)上游的所述空气输送装置(DC)形成所述过滤器(C)而不是所述流量计(B)的一部分，
所述空气输送装置(DC)包括多个静态翅片(W)，所述多个静态翅片(W)刚性地连接到所述过滤器(C1)的本体上且构造成以致使所述转子(R)旋转的方式改变向所述转子引导的空气流的方向，
所述翅片(W)构造成用于给在出口处来自所述过滤器(C)的空气流施以螺旋方向。
4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述过滤器(C)包括出口部分(C3,T)，所述出口部分(C3,T)塑形成用于与限定在所述流量计的入口部分(B2)处的互补部分(T')相联接。
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