PL236745B1 - Control equipment for monitoring patency of respiratory tract - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zestaw do monitorowania drożności dróg oddechowych. Urządzenie może być wykorzystane w celach diagnostyki pacjentów z zaburzeniami oddychania wynikającymi zarówno z niedrożności górnych dróg oddechowych, jak i patologii powstałych w obrębie dolnych dróg oddechowych. Znajomość parametrów oddechowych może też być pomocna w ocenie wydolności oddechowej osób aktywnie uprawiających sport.The subject of the invention is an airway monitoring kit. The device can be used for the diagnosis of patients with breathing disorders resulting from both obstruction of the upper respiratory tract and pathologies in the lower respiratory tract. The knowledge of respiratory parameters can also be helpful in assessing the respiratory efficiency of people actively practicing sports.

Znane są urządzenia służące do badania pojemności płuc - spirometry. Rejestrują one ilość i prędkość powietrza wdychanego i wydychanego. Urządzenia te stanowią jedne z podstawowych narzędzi diagnostycznych w pracy pulmonologów.There are devices for testing lung capacity - spirometers. They record the amount and speed of air inhaled and exhaled. These devices are one of the basic diagnostic tools in the work of pulmonologists.

Innym typem znanych urządzeń służącej ocenie parametrów oddechowych człowieka są pneumotachografy. W tych urządzeniach elementem pomiarowym jest obracająca się turbina, bądź element pneumatyczny.Another type of known devices used to assess human respiratory parameters are pneumotachographs. In these devices, the measuring element is a rotating turbine or a pneumatic element.

Wymienione powyżej urządzenia spełniają swoją rolę w sytuacji, gdy szukana objętość powietrza może być poddana kompresji.The above-mentioned devices fulfill their role when the volume of air sought can be compressed.

Według wynalazku zestaw do monitorowania drożności dróg oddechowych składa się z maski na nos i usta wykonanej z elastycznego materiału, która ma trzy otwory z wyprowadzonymi rurkami wylotowymi. W rurkach wylotowych umieszczone są czujniki termoanemometryczne przepływu powietrza, a do czujników przymocowane są przewody zasilająco - sygnałowe, połączone z zestawem filtrów, przetwornikiem analogowo-cyfrowym i rejestratorem.According to the invention, the airway patency monitoring kit consists of a nose-to-mouth mask made of a flexible material that has three openings with discharge tubes leading out of it. In the outlet pipes there are thermoanemometric air flow sensors, and the sensors are fitted with power and signal cables connected with a set of filters, an analog-to-digital converter and a recorder.

Zestaw według wynalazku w odróżnieniu od znanych dotychczas urządzeń daje możliwość pomiaru obiektywnych wartości przepływu strumienia powietrza przez każdy z otworów, co daje możliwość poszerzonej diagnostyki. Takie usytuowanie czujników i rozdzielenie pomiarów pozwala na badanie symetrii oddychania. Urządzenie jest tak skonstruowane, że pozwala na jednoczasowy pomiar przepływu powietrza wykonywany niezależnie z trzech otworów górnych dróg oddechowych: dwóch nosowych i ust. Opracowane i skonstruowane urządzenie pozwala z dużą dokładnością określić drożność poszczególnych otworów, a przez to oznaczyć ich wydolność i funkcjonalność. Przy użyciu tego zestawu można dokładnie określić niezależnie ilościowy przepływ powietrza przez poszczególne otwory. Z uwagi na to, że pomiar ten jest oznaczony w czasie można mierzyć czas poszczególnych wdechów i wydechów przez co diagnozować nawet czy upośledzenie przepływu powietrza dotyczy górnych czy dolnych dróg oddechowych. Można przy tym określać stopień upośledzenia drożności, a dodatkowo oznaczać go indywidualnie dla każdego cyklu nosowego. Przez to dodatkowo można poznać objętościowy przepływ powietrza podczas zmian toru oddychania w przypadkach jednostronnego jego upośledzenia, co do tej pory było niemożliwe z uwagi na nieadekwatne odczucia upośledzonej drożności nosa przez poszczególnych pacjentów. Taki niezależny pomiar osobno z każdego z otworów pozwoli uświadomić niedostateczność oddechową u poszczególnych osób. Należy dodać, że miniaturowe czujniki przepływu są umieszczone w obudowie rurkowej wykonane z poliwęglanu i nie wpływają na zakłócenia mierzonych wartości. Każdorazowa analiza wdychanego i wydychanego powietrza w połączeniu z badaniem EKG umożliwia nie tylko pomiary wolumetryczne ale i wpływ zaburzonego oddychania na ujawniające się zaburzenia pracy serca, a zwłaszcza jego rytmu. System jest wyposażony w przetwornik analogowocyfrowy z dedykowanym oprogramowaniem i akwizycją danych pomiarowych do dalszych analiz i diagnozy. Od wynalazku wymaga się przemysłowego stosowania. Znajomość parametrów oddechowych jest szczególnie istotna w przypadku zawodowych sportowców, może też być pomocna w ocenie wydolności oddechowej i usprawnieniu treningu poprzez trening i modyfikację nawyków oddechowych. Jest też istotna w przypadku osób z zaburzeniami dróg oddechowych, może być pomocna w ocenie tych zaburzeń.The set according to the invention, unlike the devices known so far, enables the measurement of objective air flow values through each of the holes, which enables extended diagnostics. Such positioning of the sensors and separation of measurements allows for the study of respiratory symmetry. The device is designed in such a way that it allows for simultaneous air flow measurement performed independently from the three openings of the upper respiratory tract: two nasal passages and the mouth. The developed and constructed device allows to determine the patency of individual openings with high accuracy, and thus to determine their efficiency and functionality. Using this kit, it is possible to accurately quantify the air flow through the individual openings independently. Due to the fact that this measurement is time-stamped, it is possible to measure the time of individual inhalations and exhalations, which makes it possible to diagnose even whether the impaired airflow occurs in the upper or lower respiratory tract. You can also determine the degree of impaired patency, and additionally mark it individually for each nasal cycle. As a result, it is also possible to recognize the volumetric air flow during changes in the respiratory path in cases of unilateral impairment, which until now was impossible due to the inadequate sensation of impaired nasal patency by individual patients. Such an independent measurement from each of the holes separately will allow to realize the respiratory insufficiency in individual people. It should be added that the miniature flow sensors are placed in a tubular housing made of polycarbonate and do not interfere with the measured values. Each time the analysis of inhaled and exhaled air in conjunction with an ECG test allows not only volumetric measurements but also the influence of disturbed breathing on the emerging disturbances of the heart, especially its rhythm. The system is equipped with an analog-to-digital converter with dedicated software and acquisition of measurement data for further analysis and diagnosis. An industrial application is required of the invention. Knowing the respiratory parameters is especially important for professional athletes, it can also be helpful in assessing respiratory efficiency and improving training through training and modification of breathing habits. It is also important in the case of people with respiratory tract disorders, it can be helpful in the assessment of these disorders.

Testowane były różne typy indywidualnych masek dla poszczególnych pacjentów. Jednak najkorzystniejszym okazał się model maski wyciskanej z silikonowego materiału stomatologicznego. Odcisk okolic nosa oraz ust pacjenta wykonuje się przed badaniem, następnie po utwardzeniu materiału (około 5 minut) umieszcza się go w formie z zabudowanymi czujnikami.Various types of individual masks for individual patients were tested. However, the model of squeezed mask made of silicone dental material turned out to be the most advantageous. An imprint of the patient's nose and mouth area is made before the test, then after the material has hardened (about 5 minutes), it is placed in a mold with built-in sensors.

Takie połączenie formy oraz indywidualnego silikonowego wycisku zapewnia szczelność aparatu pomiarowego. Autorskie oprogramowanie służące zarówno do akwizycji jak i analizy danych pozwala na wyliczenie wielkości takich jak:Such a combination of the form and an individual silicone impression ensures the tightness of the measuring apparatus. Proprietary software for both data acquisition and data analysis allows for the calculation of values such as:

• długości poszczególnych wdechów/wydechów • objętości każdego oddechu i wartości średnie • ilość oddechów na jednostkę czasu • wykrywanie czasu i ilości przerw w oddychaniu - bezdechów• lengths of individual inspirations / exhalations • volume of each breath and average values • number of breaths per time unit • detection of time and number of pauses in breathing - apnea

PL 236 745 B1PL 236 745 B1

Zestaw może być wykorzystywany jako oddzielne urządzenie, lub może współpracować z innymi urządzeniami w celu poszerzenia i uszczegółowienia oceny stanu pacjenta.The kit can be used as a separate device, or it can work with other devices to extend and refine the assessment of the patient's condition.

Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w widoku z przodu i z boku, na którym fig. 1. pokazuje elementy składowe urządzenia w obrębie twarzy pacjenta, natomiast na fig. 2. elementy składowe całego zestawu.The subject matter of the invention will be shown in an exemplary embodiment in front and side view in which Fig. 1 shows the components of the device within the face of the patient, while in Fig. 2 the components of the entire set.

P r z y k ł a dP r z k ł a d

W przykładowym wykonaniu przedstawionym na fig. 1. maska 1 ma postać dwóch odrębnych części na nos i usta. Maska 1 wykonana jest z elastycznego materiału NinjaFlex wydrukowana w 3D. Elastyczność maski 1 zapewnia szczelność układu. Maska 1 ma trzy otwory z wyprowadzonymi rurkami 2 wylotowymi. W rurkach 2 wylotowych umieszczone są czujniki 3 termoanemometryczne przepływu powietrza. Do czujników 3 przymocowane są przewody 4 zasilająco-sygnałowe, z których sygnał jest kondycjonowany w zestawie filtrów 5. Analogowy sygnał przetwarzany jest przez przetwornik 6 analogowo-cyfrowy, a następnie jest rejestrowany przez rejestrator 7. Po zarejestrowaniu sygnału istnieje możliwość jego wyświetlenia i poddania dalszej analizie.In the exemplary embodiment shown in Fig. 1, the mask 1 is in the form of two separate parts for a nose and mouth. The mask 1 is made of a flexible material NinjaFlex printed in 3D. The flexibility of the mask 1 ensures that the system is tight. The mask 1 has three openings with 2 outlet tubes led out. In the 2 outlet pipes there are 3 thermoanemometric air flow sensors. To sensors 3 are attached 4 power and signal cables, the signal of which is conditioned in a set of filters 5. The analog signal is processed by an analog-to-digital converter 6 and then recorded by a recorder 7. After the signal is recorded, it is possible to display it and subject it to analysis.

Działanie zestawu jest następujące:The operation of the kit is as follows:

Badanie rozpoczyna się od sprawdzenia szczelności maski 1, poprzez umieszczenie jej w obrębie otworów oddechowych pacjenta i chwilowe zatkanie otworów pomiarowych. Po sprawdzeniu szczelności badany siada lub kładzie się w naturalnej pozycji. Następnie mocuje się czujniki 3 strumienia przepływu powietrza w rurkach 2 wylotowych maski 1. Osoba badana ma za zadanie naturalnie oddychać podczas całego badania, lub na wyraźne polecenie osoby badanej oddychać w sposób wskazany przez osobę wykonującą badanie. Po czym następuje uruchomienie rejestratora 7 badania. Sygnał pomiarowy jest kondycjonowany przez zestaw filtrów 5. Po zakończeniu akwizycji danych pomiarowych przeprowadza się analizę zapisanego przebiegu badania przy użyciu odrębnego oprogramowania.The test begins with checking the tightness of the mask 1 by placing it within the patient's breathing openings and temporarily blocking the measurement openings. After checking the tightness, the subject sits down or lies down in a natural position. Then the air flow sensors 3 are attached to the 2 outlet tubes of the mask 1. The test person is supposed to breathe naturally during the entire test, or, at the explicit command of the test person, breathe in the manner indicated by the test person. The test recorder 7 is then started. The measurement signal is conditioned by a set of filters 5. After the measurement data acquisition is completed, the stored test run is analyzed using separate software.

Claims (1)

Zastrzeżenie patentowePatent claim 1. Zestaw do monitorowania drożności dróg oddechowych, znamienny tym, że składa się z maski (1) na nos i usta, która ma trzy otwory z wyprowadzonymi rurkami (2) wylotowymi, przy czym w rurkach (2) wylotowych umieszczone są czujniki (3) termoanemometryczne przepływu powietrza, a do czujników (3) przymocowane są przewody (4) zasilająco - sygnałowe, połączone z zestawem filtrów (5), przetwornikiem (6) analogowo-cyfrowym i rejestratorem (7).A set for monitoring the patency of the airway, characterized by the fact that it consists of a nose and mouth mask (1) which has three openings with outlet tubes (2), and sensors (3) are placed in the outlet tubes (2). ) thermoanemometric air flow, and to the sensors (3) are attached power and signal cables (4), connected with a set of filters (5), an analog-to-digital converter (6) and a recorder (7).