CN114028662B - 自适应气雾剂智能辅助给药装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械领域，具体来说是一种基于人体吸气流量的气雾剂智能辅助给药装置及工作方法，其中自适应气雾剂智能辅助给药装置，包括：气体流道，连通喷嘴和进气口；可调节喷嘴机构，位于气体流道内且设置有多个角度喷口；以及控制模块，与姿态传感器电性连接以获得喷嘴倾角，且根据喷嘴倾角控制可调节喷嘴机构选择相应角度喷口使药剂喷射角度保持角度预设值。本发明的自适应气雾剂智能辅助给药装置及工作方法能够在喷嘴倾角发生变化时，保证药剂喷射角度维持在最佳角度，降低了药物口喉沉积率，提高了给药效率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体来说是一种基于人体吸气流量的气雾剂智能辅助给药装置及工作方法。
背景技术
我国现有慢阻肺患者超过1亿人，哮喘患者超过4570万。两者目前均无法治愈，只能通过短效β2受体激动剂与吸入型糖皮质激素等药物缓解症状。慢阻肺与哮喘主要通过吸入和口服途径给药，其中吸入给药因其直接作用于呼吸道，起效快，所需剂量小，全身性不良反应少的优点成为首选给药途径。定量吸入气雾剂是最常用的吸入给药方式之一。
定量吸入气雾剂系指原料药物和附加剂与适宜的抛射剂共同装封于具有特制阀门***的耐压容器中，使用时借助抛射剂的压力将内容物呈雾状物喷出，用于肺部吸入或直接喷至腔道粘膜、皮肤的制剂。定量吸入气雾剂的缺点在于药物口喉沉积率高以及对患者吸气-按压协调性要求高。其药物肺部沉积率通常仅5％-20％，究其原因在于药物口喉沉积率较高，这不仅降低了气雾剂的治疗效果，且沉积在口喉的药物可能导致喉部刺激、咳嗽、声嘶、口咽部念珠菌感染。
有研究表明，由于患者在吸气-按压协调性方面存在困难，并且喷射角度和时机不佳，使得气雾剂的口喉沉积率提高，给药效率有所降低。
发明内容
本发明提供了一种自适应气雾剂智能辅助给药装置及工作方法。
第一方面，本发明提供了一种自适应气雾剂智能辅助给药装置，包括：
气体流道，连通喷嘴和进气口；
可调节喷嘴机构，位于气体流道内且设置有多个角度喷口；以及
控制模块，与姿态传感器电性连接以获得喷嘴倾角，且根据喷嘴倾角控制可调节喷嘴机构选择相应角度喷口使药剂喷射角度保持角度预设值。
第二方面，本发明提供了一种自适应气雾剂智能辅助给药装置的工作方法，包括如下步骤：
步骤S1，采集喷嘴倾角；
步骤S2，根据喷嘴倾角控制可调节喷嘴机构选择相应角度喷口使药剂喷射角度保持恒定值；
步骤S3，控制喷嘴喷出气体流量为流量预设值；以及
步骤S4，在执行喷雾操作时，在药剂喷射角度保持角度预设值且气体流量保持流量预设值后，控制电动推动机构持续推动药剂罐喷射药剂。
本发明的有益效果是，本发明的自适应气雾剂智能辅助给药装置及工作方法能够在喷嘴倾角发生变化时，保证药剂喷射角度维持在最佳角度，降低了药物口喉沉积率，提高了给药效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的自适应气雾剂智能辅助给药装置的结构示图；
图2是图1中自适应气雾剂智能辅助给药装置的结构示图中A位置的局部放大图；
图3是可调节喷嘴机构的结构示图；
图4是自适应气雾剂智能辅助给药装的控制原理框图；
图5是自适应气雾剂智能辅助给药装置的工作流程图；
图6是自适应气雾剂智能辅助给药装置的口喉沉积率与入射角度的测试结果图；
图7是自适应气雾剂智能辅助给药装置的使用示意图。
其中，壳本体1，气体流道100，喷嘴101，进气口102，药剂存放仓103，药剂罐104；
可调节喷嘴机构2，喷嘴切换转盘21，角度喷口211，环形槽212，药剂注入孔213，驱动电机22；
电动推动机构3，电磁铁31，推拉杆32、按压盖33、复位弹簧34
气体流量调节机构4，气体流量检测部41，气体流量调节部42；
药剂喷射角度α。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
有研究表明，由于患者在吸气-按压协调性方面存在困难，并且喷射角度α和时机不佳，使得气雾剂的口喉沉积率提高，给药效率有所降低。
因此，需要设计一种自适应气雾剂智能辅助给药装置及工作方法，结合患者吸气峰流量调整入射角度自适应调节且稳定患者呼吸流量使其保持最佳喷射状态提高药物的肺部沉积率。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种自适应气雾剂智能辅助给药装置，可以包括：壳本体1，内设有气体流道100且连通喷嘴101和进气口102；可调节喷嘴机构2，位于气体流道100内且设置有多个角度喷口211；以及控制模块，与姿态传感器电性连接以获得喷嘴101倾角，且根据喷嘴101倾角控制可调节喷嘴机构2选择相应角度喷口211使药剂喷射角度α保持角度预设值，进而能够在喷嘴101倾角发生变化时，保证药剂喷射角度α维持在最佳角度，降低了药物口喉沉积率，提高了给药效率。如图7所示，使用者只要保持头部水平，喷嘴101可以在多角度使用环境下对实际喷射角度α进行调整，降低了吸气-按压协调性要求，同时也降低了口喉沉积率，保证药效。
见图1至图3，在本实施例中，所述可调节喷嘴机构2可以包括：喷嘴切换转盘21，以及带动转盘转动的驱动电机22；其中所述喷嘴切换转盘21的侧面均布有所述多个角度喷口211；所述喷嘴切换转盘21的上端面开设有环形槽212，所述环形槽212内均布有若干药剂注入孔213，各药剂注入孔213均与相应角度喷口211连通；所述控制模块根据喷嘴101倾角控制驱动电机22转动，以使相应角度喷口211对准喷嘴101使药剂喷射角度α保持角度预设值。具体如图2所示，从剖视图可以看出角度喷口211呈一定角度开口的喇叭口。具体的，根据当前的喷嘴101倾角控制相应的角度喷口211朝向喷嘴101使药剂喷射角度α保持在角度预设值，该角度预设值可以是经过大量的实验验证获得的角度。
如图1所示，所述壳本体1内设置有药剂存放仓103；所述药剂存放仓103的受压侧设置有药剂罐104用电动推动机构3；当喷嘴切换转盘21转动时，所述电动推动机构3带动药剂罐104后退，以避让药剂注入孔213；当控制模块选择相应角度喷口211后，所述控制模块控制电动推动机构3将药剂罐104的头部推入药剂注入孔213。
具体的，所述电动推动机构3可以包括：电磁铁31、推拉杆32、按压盖33和复位弹簧34；所述推拉杆32贯穿于电磁铁31，其下端与按压盖33连接，上端设置有端盖，所述端盖与电磁铁31之间套设有复位弹簧34，所述电磁铁31在失电时，推拉杆32带动按压盖33拉动药剂罐104后退。
在其他实施例中，所述电动推动机构3还可以采用丝杆电机，在丝杆的一端设置有按压盖33，通过丝杆电机带动丝杆及按压盖33回退，以使药剂罐104后退。
如图1所示，所述气体流道100靠近进气口102处设置有气体流量调节机构4；所述气体流量调节机构4适于使气体流道100的气体流量为流量预设值。
具体的，所述气体流量调节机构4包括：气体流量检测部41以及气体流量调节部42；其中所述气体流量检测部41适于检测气体流道100内的气体流量，并将所述气体流量发送至控制模块；所述气体流量调节部42与控制模块电性连接，适于对气体流量进行补偿或者衰减，以使气体流量保持流量预设值，因此，流量的控制能够保证药剂喷射角度α喷出的药物能够大多数到达肺部。通过气体流量调节机构4可以兼顾小朋友以及老年患者吸气能力弱，或者年轻人吸气能力强的情况，使气体流量能够更好的与药剂喷射角度α配合，能够在多使用场景以及各种人群中均能达到稳定的喷射效果。
所述气体流量调节部42包括码盘式叶轮，以及码盘式叶轮的轴部设置有流量调节电机；所述气体流量检测部41为设置在码盘式叶轮一侧的光耦传感器；所述流量调节电机根据光耦传感器检测的气体流量带动码盘式叶轮转动，以使流量预设值的范围为15L/min～30L/min。
并且在满足流量预设值的基础上，角度预设值可以选择25°-35°，如图6所示，上述流量与角度配合能够有效降低口喉沉积率，大概降至25％-35％，进而能够有效提高肺部沉积率。
在执行喷雾操作时，所述控制模块在药剂喷射角度α保持角度预设值且气体流量保持流量预设值后，控制电动推动机构3持续推动药剂罐104喷射药剂。
本实施例还提供了一种自适应气雾剂智能辅助给药装置的工作方法，包括如下步骤：
步骤S1，采集喷嘴101倾角；
步骤S2，根据喷嘴101倾角控制可调节喷嘴机构2选择相应角度喷口211使药剂喷射角度α保持恒定值；
步骤S3，控制喷嘴101喷出气体流量为流量预设值；以及
步骤S4，在执行喷雾操作时，在药剂喷射角度α保持角度预设值且气体流量保持流量预设值后，控制电动推动机构3持续推动药剂罐104喷射药剂。在满足流量预设值的基础上，角度预设值可以选择25°-35°，如图6所示，上述流量与角度配合能够有效降低口喉沉积率，大概降至25％-35％，进而能够有效提高肺部沉积率。
所述步骤S2中根据喷嘴101倾角控制可调节喷嘴机构2选择相应角度喷口211使药剂喷射角度α保持恒定值的方法包括：所述可调节喷嘴机构2包括：喷嘴切换转盘21，以及带动转盘转动的驱动电机22；其中所述喷嘴切换转盘21的侧面均布有各角度喷口211；所述喷嘴切换转盘21的上端面开设有环形槽212，环形槽212内均布有若干药剂注入孔213，各药剂注入孔213均与相应角度喷口211连通；所述驱动电机22由控制模块控制转动，即所述控制模块根据喷嘴101倾角控制驱动电机22转动，以使相应角度喷口211对准喷嘴101使药剂喷射角度α保持角度预设值；所述角度预设值为25°～35°。
所述步骤S3中控制喷嘴101喷出气体流量为流量预设值的方法包括：所述自适应气雾剂智能辅助给药装置内设置***盘式叶轮，码盘式叶轮的轴部设置有流量调节电机，以及在码盘式叶轮一侧的光耦传感器；所述流量调节电机根据光耦传感器检测的气体流量带动码盘式叶轮转动，以使流量预设值的范围为15L/min～30L/min。
在上述实施例中，控制模块例如但不限于采用STM32系列处理器。
综上所述，本发明自适应气雾剂智能辅助给药装置将根据喷嘴101倾角控制可调节喷嘴机构2选择相应角度喷口211使药剂喷射角度α保持恒定值，以及控制喷嘴101喷出气体流量为流量预设值，在喷射角度α与流量的协同作用下，有效的降低口喉沉积率，提高了肺部沉积率。因此，在本实施例中，可调节喷嘴机构2、气体流量调节机构4以及控制模块和姿态传感器在功能上彼此依赖，即根据喷嘴101倾角控制可调节喷嘴机构2选择相应角度喷口211使药剂喷射角度α保持角度预设值，进而能够在喷嘴101倾角发生变化时，保证药剂喷射角度α维持在最佳角度，以及所述气体流量调节部42与控制模块电性连接，适于对气体流量进行补偿或者衰减，以使气体流量保持流量预设值，因此，流量的控制能够保证药剂喷射角度α喷出的药物能够大多数到达肺部；进而达到气体流量与药剂喷射角度α配合，能够有效降低口喉沉积率，满足在多使用场景以及各种人群中均能达到稳定的喷射效果。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种自适应气雾剂智能辅助给药装置，其特征在于，包括：
气体流道，连通喷嘴和进气口；
可调节喷嘴机构，位于气体流道内且设置有多个角度喷口；以及
控制模块，与姿态传感器电性连接以获得喷嘴倾角，且根据喷嘴倾角控制可调节喷嘴机构选择相应角度喷口使药剂喷射角度保持角度预设值；
所述可调节喷嘴机构包括：喷嘴切换转盘，以及带动转盘转动的驱动电机；其中
所述喷嘴切换转盘的侧面均布有所述多个角度喷口；
所述喷嘴切换转盘的上端面开设有环形槽，所述环形槽内均布有若干药剂注入孔，各药剂注入孔均与相应角度喷口连通；
所述控制模块根据喷嘴倾角控制驱动电机转动，以使相应角度喷口对准喷嘴使药剂喷射角度保持角度预设值；
所述角度预设值为25°～35°。
2.根据权利要求1所述的自适应气雾剂智能辅助给药装置，其特征在于，
壳本体内设置有药剂存放仓；
所述药剂存放仓的受压侧设置有药剂罐用电动推动机构；
当喷嘴切换转盘转动时，所述电动推动机构带动药剂罐后退，以避让药剂注入孔；
当控制模块选择相应角度喷口后，所述控制模块控制电动推动机构将药剂罐的头部推入药剂注入孔。
3.根据权利要求1所述的自适应气雾剂智能辅助给药装置，其特征在于，
所述气体流道靠近进气口处设置有气体流量调节机构；
所述气体流量调节机构适于使气体流道的气体流量为流量预设值。
4.根据权利要求3所述的自适应气雾剂智能辅助给药装置，其特征在于，
所述气体流量调节机构包括：气体流量检测部以及气体流量调节部；其中
所述气体流量检测部适于检测气体流道内的气体流量，并将所述气体流量发送至控制模块；
所述气体流量调节部与控制模块电性连接，适于对气体流量进行补偿或者衰减，以使气体流量保持流量预设值。
5.根据权利要求4所述的自适应气雾剂智能辅助给药装置，其特征在于，
所述气体流量调节部包括码盘式叶轮，以及码盘式叶轮的轴部设置有流量调节电机；
所述气体流量检测部为设置在码盘式叶轮一侧的光耦传感器；
所述流量调节电机根据光耦传感器检测的气体流量带动码盘式叶轮转动，以使流量预设值的范围为15L/min～30L/min。
6.根据权利要求5所述的自适应气雾剂智能辅助给药装置，其特征在于，
在执行喷雾操作时，所述控制模块在药剂喷射角度保持角度预设值且气体流量保持流量预设值后，控制电动推动机构持续推动药剂罐喷射药剂。
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