BR102020019249A2 - Processo de adição de fibras em geleias - Google Patents

Abstract

A presente patente de invenção refere-se à construção de um dispositivo, na área de tecnologia em saúde, de avaliação respiratória contínua de fluxo respiratório, pressão respiratória e volume corrente durante o uso de ventilação mecânica invasiva, ventilação não invasiva ou monitoramento de respiração espontânea em diferentes ambientes, hospitalares ou não hospitalares. O dispositivo é conectado a um amplificador de sinal, em uma caixa compacta, para transmissão em tempo real via comunicação sem fio para dispositivo com Hardware e Software para armazenamento e análise dos dados. O objetivo do equipamento é realizar uma avaliação minuciosa e completa do comportamento das variáveis respiratórias propostas continuamente, com potencial identificação de probabilidade de sucesso ou fracasso do desmame, ou utilizada para avaliação e monitorização de pacientes em ventilação mecânica invasiva, ventilação não invasiva ou respiração espontânea Atualmente, os aparelhos disponíveis são capazes de fazer avaliações momentâneas de variáveis únicas, sem a possibilidade de análise do comportamento contínuo.

Description

PROCESSO DE ADIÇÃO DE FIBRAS EM GELEIAS Campo da invenção

[001] A presente patente de invenção é direcionada ao desenvolvimento de um dispositivo na área de tecnologia em saúde para uso na avaliação e no monitoramento de parâmetros respiratórios, in situ ou de forma remota, durante uso de ventilação mecânica invasiva (VMI), ventilação não invasiva (VNI) ou monitoramento de respiração espontânea em diferentes ambientes, hospitalares ou não hospitalares, baseado na avaliação conjunta de fluxo, pressão e volume corrente.

Fundamentos da invenção

[002] Em muitos procedimentos de monitoramento respiratório, é crucial o conhecimento de parâmetros importantes como a avaliação conjunta de fluxo, pressão e volumes respiratórios. Os principais procedimentos são uso de VMI, VNI ou até mesmo em monitorização de suporte ventilatório domiciliar de forma presencial ou remota. Um exemplo disso se dá durante o Desmame da Ventilação Mecânica Invasiva, que é um procedimento que exige uma avaliação minuciosa para a eleição dos pacientes aptos a realizar o desmame do ventilador. Parâmetros como fluxo respiratório, pressão respiratória e volume são determinantes para esta avaliação, porém, atualmente, as avaliações são clínicas e subjetivas, utilizando parâmetros isolados para a seleção dos pacientes.

[003] A observação das alterações dos parâmetros avaliados é de extrema importância, porém a magnitude e o momento em que as mudanças ocorrem durante os 30 minutos iniciais do Teste de Respiração Espontânea (TRE) preconizado podem não ser identificados pelos profissionais. Durante o TRE, é possível obter informações sobre a ventilação e atividade dos músculos inspiratórios, especialmente sobre a capacidade dos músculos respiratórios em manter a ventilação fisiologicamente adequada e predizer a capacidade de ventilação espontânea após a retirada do suporte ventilatório.

[004] A monitorização contínua da atividade ventilatória, através da avaliação de fluxo, pressão e volumes respiratórios realizados pelos pacientes, é extremamente importante para diferentes doenças que acometem a ventilação, assim como para poder monitorar de forma remota pacientes que recebem suporte ventilatório em casa ou em ambiente hospitalar em central de monitoramento de pacientes.

[005] Uma das formas de avaliação do paciente é a utilização do equipamento Manovacuômetro, disponível no mercado na forma analógica ou digital. O equipamento avalia as pressões respiratórias máximas - inspiratória e expiratória. A avaliação é realizada por meio de uma peça de plástico, com abertura universal, pela boca ou conectada ao tubo orotraqueal (TOT) ou traqueostomia (TQT), conectado a uma válvula de plástico com abertura para ventilação, conectada a uma mangueira de borracha e a um manômetro de pressão que varia de 0 cmH2O a 300 cmH2O. O indivíduo faz uma inspiração máxima a partir do volume residual (expiração máxima) com força máxima e sustentada por aproximadamente 3 segundos para a determinação da Pressão Inspiratória Máxima (PImáx). E para a determinação da Pressão Expiratória Máxima (PEmáx) é realizada uma expiração forçada máxima a partir da capacidade pulmonar total, sendo sustentada também por aproximadamente 3 segundos.

[006] O Manovacuômetro é capaz de identificar a pressão máxima gerada somente em um único momento, sendo que é realizada em condição extrema de necessidade de aumento do trabalho respiratório (após oclusão da abertura para ventilação) e capacidade máxima ou mínima pulmonar. O aparelho não é capaz de identificar a pressão respiratória gerada durante a respiração tranquila ou suas variações durante o uso de VNI, VMI ou mesmo durante o TRE.

[007] O aparelho Ventilômetro realiza avaliação do volume corrente gerado durante a respiração tranquila dos indivíduos. O aparelho possui um marcador gradativo de volume (em Litros) que é conectado ao TOT ou TQT. Existem duas saídas, em formato de “T”, sendo que uma pode realizar medida do volume expirado e a outra do volume inspirado. Possui um botão de trava para interromper a leitura do volume corrente e outro para reiniciar a medição e é feito de metal. É indicado que seja conectado ao paciente no ramo de medição inspiratória e que a medida seja feita por 1 minuto, sendo identificada a frequência respiratória, o volume total do período (Volume-Minuto) e, posteriormente, é calculado o volume corrente.

[008] O Ventilômetro é capaz de determinar o volume corrente somente no momento da avaliação, não refletindo o comportamento durante o uso da VNI, VMI ou mesmo TRE, sendo possível haver uma queda (diminuição da capacidade inspiratória do indivíduo) ou aumento (aumento do trabalho respiratório, provavelmente por aumento da demanda ventilatória do indivíduo) considerável.

Breve descrição da invenção

[009] A presente patente propõe o registro de um dispositivo, montado em um sistema compacto não volumoso e de fácil manuseio pelos seus operadores em domicilio, em ambulatórios, em ambientes hospitalares, como enfermaria ou unidade de terapia intensiva (UTI), ou mesmo em ambientes de transporte de pacientes. Este dispositivo tem capacidade de registrar a pressão de abertura das vias aéreas e o fluxo inspiratório de ar, tendo como variável consequente o volume corrente de ar. Tudo isto por meio da utilização de um sensor de fluxo (2) e um transdutor de pressão (3), conectados ao paciente (1) na abertura da boca ou conectados ao tubo traqueal dos pacientes em ventilação mecânica, todos conectados entre si e ligados a uma placa microcontroladora (11) localizada em um caixa compacta (10) feita à medida de material rígido ou semirrígido. A placa converte sinais analógicos em digitais e vice-versa, além de transferir os dados para um computador pessoal ou outro dispositivo móvel, como tablete, via comunicação sem fio. Ao mesmo tempo, o dispositivo que estará conectado à internet, transferirá, automaticamente, os dados a plataformas e interfaces gráficas em modalidade nuvem, permitindo o acesso dos dados de forma remota on-line em tempo real. Desta forma, é possível analisar as variáveis continuamente em um monitor localizado geograficamente em qualquer lugar do mundo com acesso à internet.

Descrição dos desenhos

[010] A Figura 1 representa a visão geral do dispositivo.

[011] A Figura 2 representa um esquema do dispositivo expandido com suas partes componentes.

[012] A Figura 3 é um fluxograma que representa o dispositivo em conexão com um paciente e com um computador, exemplificando o seu funcionamento.

Descrição detalhada da invenção

[013] A presente patente traz o “Dispositivo para avaliação e monitoramento respiratório” que é composto por um sensor de fluxo (2) e um transdutor de pressão (3), em conexão com o paciente (1) na via aérea, fisiológica ou natural, para mensuração contínua do fluxo, pressão e volume gerados durante a respiração. O sensor e o trandutor se conectam a uma placa microcontroladora (11), disposta em uma caixa (10) de material rígido ou semirrígido, juntamente com dois sensores de pressão (5 e 7). A caixa apresenta três saídas, sendo a saída (4) para conexão com o sensor de fluxo (2), a saída (6) para conexão com o transdutor de pressão, com origem no sensor de pressão 1 (5), e a saída (8) com origem no sensor de pressão 2 (7) que pode ser utilizado para medida de pressões auxiliares. O dispositivo é alimentado por um sistema de baterias (9) e está conectado a um amplificador de sinal para transmissão sem fio, em tempo real, de dados para outro dispositivo com hardware e software para interpretação e armazenamento das variáveis coletadas. A placa converte os sinais analógicos em digitais e vice-versa.

[014] O dispositivo é mantido em funcionamento por um sistema de baterias (9) de longa duração ou pode ser o conectado, através de conversor, à rede elétrica para seu funcionamento contínuo.

[015] A medida da pressão é possível por meio de um transdutor de pressão (3) que detecta uma deformação de um elemento mecânico devido às forças de pressão e converte em um sinal. A medida é realizada de maneira pouco invasiva, com a aplicação de um tubo conectado ao sensor de pressão (5), que pode ser avaliado via oral ou conectado ao tubo traqueal do paciente mecanicamente ventilado.

[016] Os sensores de pressão (5 e 7) são do tipo sensores de silicone piezoresistivo ou outra tecnologia similar que seja capaz de avaliar a pressão de forma analógica ou digital. Os sensores do tipo de silicone piezoresistivo, possuem uma saída analógica ratiométrica de leitura da pressão. Os valores de saída calibrados para pressão são atualizados em aproximadamente 1 kHz. O sensor projetado para uso com gases não corrosivos e não iônicos, como ar e outros gases secos.

[017] Um sensor de pressão é utilizado para a mensuração da pressõa na abertura das vias aéreas (5). O outro sensor de pressão (7) pode ser utilizado para mensuração da pressão esofágica, intratorácica, gástrica ou abomdinal, sendo conectado a uma sonda de silicone ou material semelhante, com um transtudor de pressão acoplado na sua extremidade distal.

[018] Foi adicionado ao sensor um filtro sem amplificação tipo Sallen-Key e a frequência de corte utilizada para medições adequadas é de aproximadamente 25 Hz. O sensor é estabilizado e colocado em uma caixa apropriada para se manter protegido.

[019] Os sensores utilizados para avaliar a pressão no sistema devem ser caracterizados por terem uma faixa de pressão adequada à respiração fisiológica, entretanto com a capacidade de captar, também, pressões que podem ser determinadas por ventiladores mecânicos.

[020] O fluxo de ar pode ser medido usando sensores chamados medidores de vazão, que se baseiam em: (a) pressão diferencial (também conhecidos como pneumotacógrafos), onde uma queda de pressão sobre um elemento resistivo é induzida quando o fluxo está passando, permitindo obter o fluxo relativo; ou (b) princípio térmico, no qual um elemento sensível muda sua temperatura quando atravessado por um fluxo e essa variação de temperatura é traduzida em sinal elétrico proporcional ao fluxo.

[021] O dispositivo utiliza um sensor de fluxo (2) capaz de medir a vazão de gases com precisão muito alta e utiliza do princípio térmico para aferição do fluxo. Ele é confiável e facilmente conectado a circuitos respiratórios padrões. Dentre as suas vantagens encontram-se o espaço morto muito pequeno e a capacidade autoclavável do material. O sensor de fluxo (2) é dotado de um microchip que é composto por um elemento sensor que realiza o processamento do sinal e a calibração digital, conferindo processamento do sinal de maneira muito rápida. O microchip e o sensor são combinados utilizando a tecnologia CMOSens®.

[022] O princípio de medição térmica utilizado é mais evoluído que o anemômetro de fio quente, pois possui um elemento ajustável de aquecimento posicionado no centro de uma membrana estabilizada por pressão, com um sensor de temperatura acima e abaixo da membrana na direção do fluxo de gás, que permite identificar o desequilíbrio da temperatura pelo movimento de fluxo de gás. Toda informação captada é distribuída para um conversor analógico-digital, para um amplificador de sinal, para um sensor de temperatura e uma célula de memória tipo EEPROM, assim o sinal é calibrado, linearizado e compensado pela temperatura.

[023] Características técnicas do sensor de fluxo devem permitir que a avaliação do fluxo seja realizada adequada à respiração fisiológica, entretanto, com a capacidade de captar também pressões que podem ser determinadas por ventiladores mecânicos.

[024] O volume pulmonar (inspiratório ou expiratório) pode ser obtido indiretamente por ser parte integrante do fluxo durante o tempo. A técnica utilizada para aquisição do volume corrente foi o método do retângulo, que utiliza a área sob a curva do sinal de fluxo durante o tempo. É feita a subdivisão desta área em diferentes retângulos, sendo a altura deles determinada pela curva do sinal de fluxo, e a largura pelo intervalo de tempo entre determinados pontos. O somatório das áreas de cada retângulo representa o volume total.

[025] Há observação de uma pequena variação entre volume inspirado e expiratório (inspirado > expirado) devido ao aquecimento e umidificação do ar pela passagem nas vias aéreas.

[026] Todos os sensores são conectados entre si e se ligam a uma placa microcontroladora (11). A placa deve possuir entrada/saída digitais (4, 6 e 8) e analógicas assim como uma conexão USB, uma tomada de força, um cabeçalho ICSP e um botão de redefinição. A placa pode ser programada através do software.

[027] A placa tem função de apresentar amostras dos sinais provenientes dos sensores, converter os sinais analógicos em digitais e ser capaz de também converter sinais digitais em analógicos. A placa também tem função de conectar-se a módulos de transferência de dados como a comunicação sem fio conectado à internet ou outra tecnologia de transferência de dados. Estará presente na caixa (10) do dispositivo uma luz (12) indicadora de que o sistema está em execução.

[028] Os dados são transmitidos do dispositivo para computador pessoal ou outro dispositivo móvel como tablete ou outro dispositivo via comunicação Bluetooth ou comunicação via internet sem fio para visualização em tempo real ou armazenamento na nuvem e interface da rede mundial de computadores.

[029] O dispositivo proposto possui a capacidade de avaliação dinâmica e contínua, além da interpretação em tempo real das variáveis (fluxo respiratório, pressão respiratória e volume corrente), além de ser portátil e de baixo custo.

[030] A placa microcontroladora (11) será programada através de firmware com duas funções básicas: (a) função setup, que é executada na inicialização do firmware quando ele é carregado e que define a taxa de transmissão de dados, a frequência de envio de uma rotina de serviço interrupto, a porta de entrada para aquisição de sinais e a porta de saída para ativação do LED; e (b) função loop, que funciona após a inicialização e é ciclada continuamente, lendo sinais analógicos e convertendo-os para digitais ou convertendo sinais digitais em analógicos.

[031] O software terá linguagem de programação simples e intuitiva, além de poder ser adequado às necessidades do serviço onde o paciente está sendo avaliado, seja em domicilio, ambulatório, enfermaria hospitalar ou UTI. Também permite a representação gráfica em tempo real após envio para computador pessoal ou outros dispositivos móveis, como tablete, ou dispositivo via comunicação Bluetooth ou comunicação via pela rede mundial de computadores sem fio.

[032] A avaliação dinâmica proposta pelo dispositivo em questão possibilita a identificação da magnitude e o momento de possíveis alterações imperceptíveis aos métodos disponíveis para monitorar VMI, VNI e até mesmo respiração espontânea em diferentes ambientes, domiciliar, ambulatorial e hospitalar.

[033] A interpretação das variáveis encontradas e seus comportamentos, quando correlacionados às avaliações atuais disponíveis (ex. ventilometria e manovacuometria), poderão identificar e monitorar pacientes em tratamento com VMI e VNI em diferentes ambientes, domiciliar, ambulatorial e hospitalar. Adicionalmente, será relevante para monitorar os pacientes suscetíveis ao fracasso ou ao sucesso do processo de desmame da ventilação mecânica.

[034] A propriedade dos materiais, tamanho e elementos de composição do equipamento são passíveis de modificação para aprimoramento sem prejuízo funcional à natureza da técnica de avaliação de fluxo respiratório, pressão respiratória e volume corrente proposto.

Claims (6)

1. “Dispositivo para avaliação e monitoramento respiratório” caracterizado por compreender um sensor de fluxo (2) e um transdutor de pressão (3), acoplados a uma placa microcontroladora (11), disposta em conjunto com o sensor de pressão (5) e o sensor de pressão (7), em uma caixa (10) fabricada em material rígido ou semirrígido, sendo que no sensor de fluxo há uma abertura (1) para conexão com o paciente e o dispostivo é alimentado por um sistema de baterias (9).
2. “Dispositivo para avaliação e monitoramento respiratório”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da abertura (1) ser para conexão do dispositivo na via aérea, fisiológica ou artificial do paciente para mensuração contínua de fluxo, pressão e volume respiratórios gerados durante a respiração.
3. “Dispositivo para avaliação e monitoramento respiratório”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do dito dispositivo ser conectado a um amplificador de sinal para conversão dos sinais analógicos em digitais e vice-versa, e para transmissão, sem fio e em tempo real, de dados para outro dispositivo com hardware e software.
4. “Dispositivo para avaliação e monitoramento respiratório”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela alimentação de energia do dito dispositivo poder ser feita através da rede elétrica, através de conversor, para seu funcionamento contínuo.
5. “Dispositivo para avaliação e monitoramento respiratório”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos sensores de pressão (5 e 7) serem do tipo sensor de silicone piezoresistivo.
6. “Dispositivo para avaliação e monitoramento respiratório”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do sensor de fluxo (2) estar interconectado ao transdutor de pressão (3) e ao sensor de pressão (5) e ambos ligados à placa microcontroladora (11), a qual possui três saídas, digitais e analógicas, sendo a saída (4) para conexão com o sensor de fluxo (2), a saída (6) para conexão com o transdutor de pressão, com origem no sensor de pressão (5), e a saída (8) com origem no sensor de pressão (7) que pode ser utilizado para medida de pressões auxiliares, uma conexão USB, uma tomada de força, um cabeçalho ICSP e um botão de redefinição.

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