用于患者界面的eap驅(qū)動(dòng)氣泵的制作方法
【專利說(shuō)明】用于患者界面的EAP驅(qū)動(dòng)氣泵發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體供應(yīng)系統(tǒng)、一種患者界面，以及一種用于使用具有電活性聚合物材料構(gòu)件的泵裝置將受控的加壓氣體流提供給受試者的治療裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]患者界面，例如用于覆蓋嘴部和/或鼻部的面罩，用于將氣體輸送給受試者。這類氣體，如空氣、清潔空氣、氧氣或氧氣的任何改性形式，以加壓或未加壓的方式經(jīng)由患者界面被傳送給受試者。
[0003]對(duì)于數(shù)種慢性疾病和病癥，將這種患者界面長(zhǎng)期附著到受試者身上是必要的，或至少是建議的。
[0004]此類病癥的一個(gè)非限制性實(shí)例是阻塞性睡眠呼吸暫停或阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(OSA)。OSA通常是由于上呼吸道的阻塞引起的。其特征為睡眠期間的重復(fù)性呼吸停止，且通常與血氧飽和度降低相關(guān)聯(lián)。這些呼吸停止(稱為呼吸暫停)通常會(huì)持續(xù)20秒到40秒。上呼吸道的阻塞通常是由于在睡眠期間出現(xiàn)的身體肌張力降低引起的。人體呼吸道是由軟組織形成的壁組成的，所述軟組織壁可在睡眠期間塌縮并因此阻塞呼吸。舌部組織在睡眠期間會(huì)朝向喉嚨后部移動(dòng)，并因此阻塞空氣通道。因此，OSA通常伴隨有打鼾。
[0005]已知針對(duì)OSA的不同侵入式和非侵入式治療。最有效的非侵入式治療方法之一是使用連續(xù)氣道正壓通氣(CPAP)或雙正壓氣道通氣(BiPAP)，其中將患者界面(如面罩)附接到管道和機(jī)器，所述機(jī)器將加壓氣體(優(yōu)選地為空氣)吹到所述患者界面中并使加壓空氣通過氣道，以便保持氣道敞開。因此，通過連接到受試者所佩戴的患者界面或呼吸界面(例如面罩)的軟管將正壓空氣提供給受試者。由于患者界面的佩戴發(fā)生在受試者的睡眠期間，因此導(dǎo)致了患者界面的前述長(zhǎng)期使用。
[0006]患者界面的實(shí)例是:
[0007]-鼻罩，其配合到鼻部上且將氣體輸送經(jīng)過鼻通道，
[0008]- 口罩，其配合到嘴部上且將氣體輸送經(jīng)過嘴部，
[0009]-全面罩，其配合到鼻部和嘴部上，且將氣體輸送經(jīng)過鼻部和嘴部，
[0010]-整體式面罩，其配合在整個(gè)面部上，以及
[0011 ]-鼻枕塊，其被視為也在本發(fā)明范圍內(nèi)的面罩，且其由將氣體直接輸送到鼻通道的小型鼻插件組成。
[0012]所述患者界面通常是使用某種頭盔定位于受試者頭部上的。
[0013]前述的長(zhǎng)期使用患者界面以便在夜晚實(shí)現(xiàn)設(shè)想的治療效果通常會(huì)導(dǎo)致患者或受試者的不舒適。這是由于前述的將患者界面連接到外部治療裝置的軟管限制了患者本身的活動(dòng)自由度且干擾了患者或受試者的睡眠，例如由于軟管的有限長(zhǎng)度，或者由于在睡眠期間的常見運(yùn)動(dòng)而使軟管到了患者身下。這一治療裝置包括基于某些參數(shù)和治療需求來(lái)控制的泵裝置。由于所提及的治療裝置通常靜止地設(shè)置于床邊，因此受試者或患者在夜間經(jīng)由軟管長(zhǎng)時(shí)間地連接到此靜止裝置，這導(dǎo)致了前述的不舒適。
[0014]另外，現(xiàn)存的治療裝置具有相當(dāng)于兩本較大的書的尺寸和相應(yīng)較大的重量，如果受試者或患者并未保留在同一位置睡眠，例如如果受試者想要或需要旅行，則這導(dǎo)致了進(jìn)一步的不舒適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于患者界面的氣體供應(yīng)系統(tǒng)，一種相應(yīng)的患者界面和一種手持式治療裝置，所述手持式治療裝置減少成夜地佩戴此患者界面的受試者的不舒適性且還促進(jìn)了相應(yīng)治療裝置的易攜性。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于將加壓氣體流供應(yīng)給受試者的患者界面的氣體供應(yīng)系統(tǒng)，所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)具有
[0017]-至少一個(gè)泵裝置，包括:
[0018]-具有電活性聚合物材料構(gòu)件的至少一個(gè)隔膜，和
[0019]-至少一個(gè)閥，和
[0020]-用于控制所述至少一個(gè)泵裝置的控制器，
[0021]其中所述至少一個(gè)隔膜被布置成使得其與至少一個(gè)閉合容積操作性連通，且還被設(shè)計(jì)用于基于通過所述電活性聚合物材料構(gòu)件以周期性方式進(jìn)行的致動(dòng)來(lái)更改所述至少一個(gè)閉合容積的大小，從而導(dǎo)致產(chǎn)生加壓氣體流。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于將加壓氣體流供應(yīng)給受試者的患者界面，所述患者界面具有:
[0023]-與所述受試者接觸的交接部分，和
[0024]-根據(jù)本發(fā)明所述的氣體供應(yīng)系統(tǒng)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于將受控的加壓氣體流提供給患者界面的治療裝置，其具有根據(jù)本發(fā)明的氣體供應(yīng)系統(tǒng)。
[0026]用在本發(fā)明上下文中的術(shù)語(yǔ)“氣體”應(yīng)被理解為涵蓋了可被供應(yīng)或提供給活體受試者的氣體，例如但不限于空氣、清潔后的空氣、氧氣或氧氣的任何變化形式。
[0027]用在本發(fā)明上下文中的術(shù)語(yǔ)“氣體源”應(yīng)被理解為涵蓋了前述氣體的任何適合的源，例如但不限于氣瓶、氣體管線(例如引導(dǎo)至氣罐)、周圍空氣或環(huán)境空氣等。
[0028]用在本發(fā)明上下文中的術(shù)語(yǔ)“電活性聚合物材料構(gòu)件”應(yīng)被理解為能夠由于施加電場(chǎng)而改變其屬性、優(yōu)選地改變其形狀、更優(yōu)選地改變其厚度和/或長(zhǎng)度的聚合物材料構(gòu)件。這一電活性聚合物材料構(gòu)件的一個(gè)非限制性實(shí)例是電介質(zhì)電活性聚合物(DEAP)。
[0029]前述控制器可被實(shí)現(xiàn)為任何適合的電子裝置，例如包括處理器、存儲(chǔ)器等或微控制器。其中，一個(gè)控制器可以控制相應(yīng)的氣體供應(yīng)系統(tǒng)的所有泵裝置或者所有隔膜。另外，可能的情況是，每個(gè)泵裝置或者甚至每個(gè)隔膜都具有單獨(dú)的控制器，且在這種布置下，控制器的連接是可能的，以便實(shí)現(xiàn)隔膜的協(xié)調(diào)移動(dòng)或者泵裝置的工作。這可以通過使各個(gè)控制器彼此連接或者通過使一個(gè)或多個(gè)主控制器控制所述各個(gè)控制器來(lái)完成。在本發(fā)明的上下文中和以下說(shuō)明中，提及“控制器”應(yīng)當(dāng)被理解為涵蓋所有前述變化形式。
[0030]優(yōu)選地，所述控制器被設(shè)計(jì)成控制至少一個(gè)泵裝置以將受控的加壓氣體流經(jīng)由患者界面供應(yīng)給受試者。更優(yōu)選地，所述控制器還被設(shè)計(jì)成控制所述至少一個(gè)泵裝置，使得其以適合基于預(yù)定和/或確定的參數(shù)在受試者身上實(shí)現(xiàn)預(yù)期治療作用的方式提供此受控的加壓流。
[0031]例如，現(xiàn)在通常用于CPAP治療的裝置具有借助一個(gè)或多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生加壓氣體流的外部治療裝置。因此，這些裝置的設(shè)計(jì)、大小和重量受限。通過包含和使用具有電活性聚合物材料構(gòu)件的泵裝置作為致動(dòng)器以便實(shí)現(xiàn)期望的加壓氣體流，整個(gè)裝置、也就是說(shuō)包含于患者界面中或治療裝置中的氣體供應(yīng)系統(tǒng)就其設(shè)計(jì)和形式而言變得更加靈活。這意味著整個(gè)裝置的形式可以適應(yīng)期望的形狀，且所述裝置可以更容易地整合到其他結(jié)構(gòu)中，例如但不限于患者界面。
[0032]這使得允許將泵裝置直接包含在患者界面中，使得將軟管連接到床側(cè)的靜止系統(tǒng)變得不必要，且因此增加了受試者的舒適度。另外，所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以包括減小的尺寸，且可以比已知的治療裝置更加輕量。通過如上文提及將所述泵裝置和治療裝置包含在患者界面中、或者通過提供手持式(即，易于攜帶的)治療裝置，這一較小且輕量的設(shè)計(jì)賦予了包含治療裝置的整個(gè)患者界面系統(tǒng)的易于輸送的可能性。為此，控制器被設(shè)計(jì)成以使得產(chǎn)生受控的加壓氣體流的方式控制所述泵裝置，例如由所述電活性聚合物材料構(gòu)件致動(dòng)的至少一個(gè)隔膜。在此上下文中，受控的氣流意味著此氣流對(duì)于活體受試者來(lái)講是生物上可接受的，也就是說(shuō)，不會(huì)傷害受試者且優(yōu)選地導(dǎo)致預(yù)期的治療效果。這些受控氣流的特性包含但也不限于壓力和單位時(shí)間的體積(流速)，以及這些特性的相應(yīng)的依賴于時(shí)間的值。為了實(shí)現(xiàn)此目的，控制器的控制優(yōu)選地是基于預(yù)定的和/或確定的參數(shù)。這些參數(shù)可以是預(yù)定參數(shù)，例如壓力或單位時(shí)間體積的閾值，包括上限和下限閾值兩者，以及從例如但不限于鍵盤、傳感器或諸如此類的輸入界面讀取的確定參數(shù)。所有參數(shù)均可基于期望的治療效果和受試者的生物或醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，例如但不限于重量、高度、肺容積等。另外，確定的參數(shù)也可以是實(shí)時(shí)確定的，也就是說(shuō)在裝置操作期間例如基于讀取受試者呼吸頻率、其脈搏、系統(tǒng)內(nèi)的壓力等的傳感器來(lái)確定。
[0033]除了所述泵裝置包括至少一個(gè)閥以外，更優(yōu)選的是所述泵裝置包括至少兩個(gè)閥。這樣，可以實(shí)現(xiàn)更好的壓力和流速效果，且因此實(shí)現(xiàn)更好的效率。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例被限定在從屬權(quán)利要求中。應(yīng)當(dāng)理解，所要求的患者界面、所要求的治療裝置和所要求的用途可以具有與所要求的氣體供應(yīng)系統(tǒng)相似的優(yōu)選實(shí)施例，且如對(duì)應(yīng)的從屬裝置權(quán)利要求中所限定。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的氣體供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例，所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)泵裝置。所述至少兩個(gè)泵裝置可以主要按兩種不同的方式來(lái)布置:相對(duì)于彼此并聯(lián)或串聯(lián)。在其中氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括多于兩個(gè)泵裝置的情況下，所述至少三個(gè)泵裝置的布置可以是前述的并聯(lián)和串聯(lián)布置的任意組合。例如，所有三個(gè)泵裝置可以相對(duì)于彼此以并聯(lián)或串聯(lián)的布置來(lái)布置，或者，所述泵裝置中的兩個(gè)以并聯(lián)布置與第三個(gè)泵裝置的組合也是可能的，所述第三個(gè)泵裝置布置成與兩個(gè)泵裝置的前述組合串聯(lián)布置在一起。并聯(lián)布置，也就是說(shuō)，其中具體來(lái)講所述至少兩個(gè)泵裝置的氣體輸出端在端部結(jié)合的布置，與單個(gè)泵裝置相比，賦予了增加流速的可能性。另一方面，串聯(lián)布置所述泵裝置，也就是將第一泵裝置的輸出端布置在第二泵裝置的輸入端提供了增加總輸出壓力的可能性。毫無(wú)疑問，在具有至少三個(gè)泵裝置的情況下的任意組合可提供前述兩種效果。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的氣體供應(yīng)系統(tǒng)的另一實(shí)施例，所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)隔膜，每個(gè)隔膜都由于其在致動(dòng)時(shí)的移動(dòng)而產(chǎn)生了力，其中所述隔膜布置在所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)中使得所述隔膜的力的總和小于所述隔膜的每個(gè)單獨(dú)的力。在此布置中，電活性聚合物材料構(gòu)件導(dǎo)致的所述隔膜的致動(dòng)引起的力是周期性的且由于這些周期性移動(dòng)的頻率而引起了振動(dòng)，且所述力可被減小，優(yōu)選地減小至小于所述相應(yīng)隔膜的單別力的10%，或者更優(yōu)選地被完全取消。這是有利的，因?yàn)槿Q于氣體供應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，初始所得的力作用在佩戴患者界面的受試者身上，或者至少作用在所述治療裝置上，從而導(dǎo)致移動(dòng)或至少導(dǎo)致干擾振動(dòng)聲音。這兩種效果都增加了受試者的不舒適且應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地被避免。這可以基于本實(shí)施例通過以不同方式將隔膜布置在氣體供應(yīng)系統(tǒng)中來(lái)完成，也就是說(shuō)，所述隔膜的致動(dòng)方向沿不同方向，使得一個(gè)隔膜的致動(dòng)所致的力被另一個(gè)隔膜的致動(dòng)所致的力減少或優(yōu)選地被所述力抵消。優(yōu)選地，這可以形成一種不展示出受試者可檢測(cè)到的振動(dòng)的裝置，例如患者界面或治療裝置。當(dāng)然，這增加了受試者的舒適度。
[0037]對(duì)于此布置而言，控制器進(jìn)一步優(yōu)