一种智能控药的射流式雾化吸入系统的制作方法

本发明涉及一种智能控药的射流式雾化吸入系统,是一种供医疗机构或家庭雾化吸入治疗过程中使用的医用装置，属于医疗器械范畴。

背景技术：

雾化吸入治疗是呼吸系统疾病治疗中一种重要和有效的治疗方法，射流式雾化吸入治疗的主要机理是根据文丘里（Venturi）喷射原理，利用压缩空气或者高流量医用氧气通过细小管口形成高速气流，产生的负压带动液体或其它流体一起喷射到阻挡物上，在高速撞击下向周围飞溅使药液的液滴变成雾状微粒从出气口喷出，患者把雾化后的药物吸入呼吸道内达到治疗效果。雾化吸入治疗的主要优点是：药物的有效成分在呼吸道局部沉积的多，直接作用于病变部位，起效快；相对传统服药或者注射治疗，无痛苦，同时减少了全身用药的副作用，患者依从性好。

射流式雾化设备简单，雾化效果好，但同时也存在很大的缺憾：雾化后的药物在患者吸气时能正常吸入呼吸道内，但在呼气时雾化后的药物被无效排出，不仅影响雾化治疗效果，而且药物的利用率只有50%左右，造成极大浪费。专利号201010196906.7、专利号201010239146.3虽然也提出了同步雾化的技术方案，但其核心是通过给患者发出“呼~”“吸~”的反复交叉声音提示，引导患者被动与雾化器同步，同步操作需要教育训练，使用不方便，而且在协同能力较差的儿童或者老人雾化治疗时很难有效同步。

为此，本发明提出了一种智能控药的射流式雾化吸入系统，有利于进一步满足临床需要。

技术实现要素：

一种智能控药的射流式雾化吸入系统，主要由核心控制模块、呼吸频率传感器、气流控制开关、延时调节装置、气源输入装置、医用雾化器组成。本发明主要特征是核心控制模块根据呼吸频率传感器获取的一呼一吸频率，指令气流控制开关同步动作，选择性控制气流进入医用雾化器的节奏，使医用雾化器中药液雾化输出节奏与患者呼吸频率自动同步。患者吸气时气流快速进入雾化杯使药液得以雾化，患者进行有效的雾化吸入，患者呼气时阻断气流进入雾化杯，药液雾化中断，使药物不会被无效雾化并排出。

所述的核心控制模块主要由单片机和集成电路构成，核心控制模块接收呼吸频率传感器信号，放大处理后计算该患者呼吸频率，指令气流控制开关根据呼吸频率同步动作，选择性控制气流阻断或者进入雾化杯，使药物雾化节奏与呼入频率得以同步；

所述的呼吸频率传感器是指能够识别患者呼气和吸气变化频率的感应装置，呼吸频率传感器与核心控制模块联机工作；呼吸频率传感器的工作方式和技术实施方式不限，包括但不限于温差式呼吸频率传感器、声学呼吸频率传感器、压差式呼吸频率传感器几种手段：

（1）温差式呼吸频率传感器：当人体呼吸时，所呼气体和所吸气体之间就会存在温度差。若把响应时间较高的热敏电阻（最快可达≤10微妙）置于雾化面罩的鼻孔出口处，其获得的电阻值将随呼吸频率发生周期性变化，经过信号放大处理后即可得到呼吸频率。

（2）声学呼吸频率传感器：人体呼吸时，呼气和吸气的声学特征不同，将声学传感器贴附在颈部、鼻腔、胸腔等处时，根据传感器获取的人体呼气和吸气的不同声学特征，经过信号放大处理后获得人体呼吸频率。

（3）压差式呼吸频率传感器：在人体深呼吸过程中，胸腔或腹腔等部位会自动根据呼吸节奏膨胀或收缩，并在外周产生不同的压力值，吸气时压力增大，呼气时压力减少，从而获得人体呼吸频率。因此，压差式呼吸频率传感器可以采用将压力传感器置入束缚带内方式制备，束缚带固定在人体胸腔或腹腔外周动态监测外周压力，压力传感器可以动态感知胸腹腔膨胀与收缩时的压力变化，经过信号放大处理后获得人体呼吸频率。当然，采用高敏微压力传感器放置在患者口腔或鼻腔，根据患者呼气和吸气时的检测到的压力变化，经过信号放大处理后也可以直接获得人体呼吸频率。

所述的气流控制开关是指用于控制气流输出状态的装置，气流控制开关与核心控制模块联机工作。气流控制开关可以采用能够选择性控制气流阻断或者进入雾化杯（药液容器）的电子阀或电机驱动的管路闭合装置等任意一种。气流开关设置的位置不限，优选的方案是在雾化杯的下方位置设置气流控制开关，缩短气流进入雾化杯的形成，缩短雾化响应时间。气流控制开关接受核心控制模块的动作指令，根据患者呼吸频率选择性控制气流的阻断或者进入雾化杯，患者呼气时气流控制开关自动阻断气流进入雾化杯，药液停止雾化；患者吸气时气流控制开关自动开放，让气流快速进入雾化杯，药液被雾化后喷出。

由于气流控制开关设置的位置不同，气流进入雾化杯的时间有差异，气流控制开关离雾化杯距离越远，气流进入雾化杯的所需时间越长，雾化响应时间越长，因此根据气流控制开关设置位置不同，会产生不同的雾化响应延时效应。在延时效应的作用下，容易引起雾化输出节奏与患者呼吸频率无法同步。为了避免延时效应干扰药物雾化节奏与呼吸频率同步，本系统还设有延时调节装置，延时调节装置与核心控制模块联机工作，并可以在一定时间范围内对气流控制开关动作进行延时修正，使药物雾化节奏与呼入频率得以同步，延时修正范围可以设定在-5秒~+5秒之间。根据当下使用状态延时效应引发的雾化输出节奏与患者呼频率的错位时间长短，使用者可以通过延时调节装置进行延时修正。比如雾化输出节奏比患者呼入频率慢3秒，那么将延时调节装置设置在+3秒，气流控制开关自动修正为比呼入频率提前3秒钟动作，气流控制开关提前3秒将气流开放进入雾化杯中，修正了延时效应，使药物雾化节奏与呼吸频率得以同步。

气源输入装置是为本系统提供射流气体的配套装置，既可以是空气压缩机，也可以是氧气瓶、医院中心供氧系统（管道氧）。气源输入装置根据使用环境另外灵活配置，一般在医院环境使用时可以直接采用可以医院中心供氧系统（管道氧），而在家庭环境使用则可以采用空气压缩机或氧气瓶。

医用雾化器是雾化治疗过程中配套使用的医用耗材，通常为一次性使用的无菌产品，一般分为面罩式、咬嘴式两种，根据患者个体需要选择使用。因此医用雾化器是本系统的可选组件，一般采用独立生产包装，灭菌后配套使用。

本发明的优点和临床意义是：智能控制雾化药物输出与患者呼吸频率同步，使药物的有效吸入量极大提高，增加了雾化治疗效果，避免药物无效雾化排除造成的浪费，具有很高的临床意义和使用价值。

附图说明

图1是本发明的原理结构框图

图2是本发明实施例1产品结构示意图

图3是本发明实施例2产品结构示意图

图4是本发明实施例1产品的使用状态示意图

图中所示：核心控制模块（1）、呼吸频率传感器（2）、气流控制开关（3）、延时调节装置（4）、气源输入装置（5）、医用雾化器（6）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体地说明本发明。

实施例1：本发明采用空气压缩机作为气源输入装置（5）的产品制备举例

根据图1的原理结构框图以及图2所示的产品主体结构制备，主要部件具体参数为：

1、核心控制模块（1）：采用Microchip微控制器芯片（单片机）作为主体，型号MCU PIC18F4620-I/PT。

2、呼吸频率传感器（2）:采用压差式呼吸频率传感器技术，制备成束缚带款型，束缚带内置压力传感器，压力传感器感知范围0~500KPa。

3、气流控制开关（3）：采用电机驱动夹闭凸轮技术制成，电机型号LY-1718RB，无刷直流电机，额定转速27500（rpm），额定转矩2.0（NM），额定电压7.4（V），额定电流180m（A）；气流控制开关（3）外壳采用注塑工艺制备，外壳设有一个容易固定放置雾化杯的托架，气流夹闭装置位于托架下方并能将医用雾化器的导管置入夹闭装置内，气流控制开关（3）能根据核心控制模块（1）指令动作，迅速夹闭或者开放管路中通向雾化杯内的气流。

4、延时调节装置（4）：采用RV24YN 碳膜精密电位器制备，阻值精度±10（%），阻值变化方式为X式（直线式），旋转开度310度；外接圆型旋钮式刻度调节旋钮，延时刻度值为-5，-4，...,0,+1,...+5十一个档位，延时计量单位：秒；调节旋钮注塑工艺制成。

5、气源输入装置（5）：采用空气压缩机输出气流，功率125VA，流量范围≥5.0LPM，工作压力60~40KPa。

6、主机外壳及操作控制按钮：一次性注塑成形。

实施例2：本发明采用医院中心供氧（管道氧）作为气源输入装置（5）的产品制备举例

根据图1的原理结构框图以及图3所示的产品主体结构制备，，主要部件具体参数为：

1、核心控制模块（1）：采用Microchip微控制器芯片（单片机）作为主体，型号MCUPIC18F4620-I/PT。

2、呼吸频率传感器（2）:采用温差式呼吸频率传感器技术，快速响应热电偶，测量精度± 0.01℃，反应速度＜10毫秒。

3、延时调节装置（4）：采用RV24YN 碳膜精密电位器制备，阻值精度±10（%），阻值变化方式为X式（直线式），旋转开度310度；外接圆型旋钮式刻度调节旋钮，延时刻度值为-5，-4，...,0,+1,...+5十一个档位，延时计量单位：秒；调节旋钮注塑工艺制成。

4、气源输入装置（5）：采用氧气吸入器作为流量调节装置，医院中心供氧作为射流气源，供气压力≧0.3MPa。

5、主机外壳及操作控制按钮：一次性注塑成形。

实施例3：本发明产品临床使用举例

下面根据实施例1制备的产品结构进一步说明临床使用方法

1、将束缚带款型的呼吸频率传感器（2）固定在患者腹部，自然捆扎绑紧。

2、将医用雾化器（6）的雾化杯置入气流控制开关（3）的托架内，医用雾化器（6）的导管置入气流控制开关（3）的气流夹闭装置内。

3、将医用雾化器（6）导管的另一端与气源输入装置（5）连通。

4、在医用雾化器（6）内加入药物，将医用雾化器（6）的面罩在患者口鼻腔位置固定。

5、开机使用，如果发现患者呼吸频率与医用雾化器（6）雾化输出不同步，可以通过延时调节装置（4）进行设置；比如患者吸入动作比雾化药物喷出时间提前1秒左右，那么只要把延时调节装置（4）的调节旋钮设置到+1刻度位置即可。

上述附图及实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施

例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中，对本发明的保护范围不构成任何限制。