BR112012010171B1

BR112012010171B1 - sistema configurado para o monitoramento da respiração de um indivíduo e método para o monitoramento da respiração de um indivíduo

Info

Publication number: BR112012010171B1
Application number: BR112012010171-4A
Authority: BR
Inventors: Joseph Allen Orr; Michael Brian Jaffe
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2021-04-20
Also published as: CN102596031B; CN102596031A; WO2011055250A3; JP5795590B2; EP2496137B1; US9446210B2; EP2496137A2; JP2013509903A; RU2580188C2; RU2012122704A; BR112012010171A2; WO2011055250A2; US20120215125A1

Abstract

SISTEMA CONFIGURADO PARA O MONITORAMENTO DA RESPIRAÇÃO DE UM INDIVÍDUO E MÉTODO PARA O MONITORAMENTO DA RESPIRAÇÃO DE UM INDIVÍDUO A amostragem de corrente lateral de gás para a determinação da informação relacionada com a composição do gás nas ou perto das vias aéreas de um indivíduo é implementada. A partir de tal informação, um ou mais parâmetros de respiração do indivíduo 12 (por exemplo, frequência respiratória, CO2 final corrente etc.) são determinados, os eventos respiratórios (por exemplo, obstruções, apneias etc.) são identificados, o mau funcionamento e/ou a má utilização do equipamento é identificado e/ou as funções são executadas. Para melhorar a precisão de uma ou mais dessas determinações, a informação relacionada à pressão nas ou perto das vias aéreas do indivíduo é implementada. Esta informação pode incluir a detecção da pressão em ou perto de uma célula de amostragem de corrente lateral.

Description

HISTÓRICO DA INVENÇÃO DOMÍNIO DA INVENÇÃO

A invenção se refere ao monitoramento da respiração de um sujeito com a implementação de uma câmara de amostragem de corrente lateral dentro da qual a composição de gás é detectada.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

Os sistemas que fazem amostragem da composição de gás em um circuito respiratório em uma configuração de corrente lateral são conhecidos. A detecção da composição de gás nesses sistemas é tipicamente usada para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração. No entanto, geralmente acredita-se que a informação relacionada à pressão ou ao fluxo dentro das câmaras de amostragem de corrente lateral não é útil na intensificação e/ou na permissão da determinação dos parâmetros de respiração, uma vez que as câmaras de corrente lateral são geralmente bombeadas para a amostragem de gás do circuito respiratório até a câmara.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um aspecto da invenção se refere a um sistema configurado para o monitoramento da respiração de um indivíduo. Em uma realização, o sistema compreende uma célula de amostra, um detector de composição, um detector de pressão e um ou mais processadores. A célula de amostra está em comunicação fluida com um conduto, cujo conduto é colocado em comunicação fluida com as vias aéreas do indivíduo por um aparelho de interface que envolve as vias aéreas do indivíduo, e na qual a célula de amostra é configurada para a exaustão dos gases recebidos na célula de amostra do conduto. 0 detector de composição é configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto. O detector de pressão é configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto. O um ou mais processadores são configurados para a execução dos módulos de programa de computador. 0 um ou mais módulos de programa de computador compreendem um módulo de classificação de interface, e um módulo de parâmetros de respiração. 0 módulo de classificação de interface é configurado para a determinação de um tipo de aparelho de interface do aparelho de interface com base nos sinais de saída gerados pelo detector de pressão. O módulo de parâmetro de respiração é configurado para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída gerados pelo detector de composição, e com base na determinação pelo módulo de classificação de interface do tipo de aparelho de interface do aparelho de interface.

Outro aspecto da invenção se refere a um método de monitoramento da respiração de um indivíduo. Em uma realização, o método compreende a recepção do gás em uma célula de amostra de um conduto, cujo conduto é colocado em comunicação fluida com as vias aéreas do indivíduo por um aparelho de interface que envolve as vias aéreas do indivíduo; a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto; a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; a execução de um ou mais módulos de programa de computador em um ou mais processadores para a determinação de um tipo de aparelho de interface do aparelho de interface com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; e a execução de um ou mais módulos de programa de computador em um ou mais processadores para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra do conduto, e com base na determinação do tipo de aparelho de interface do aparelho de interface.

Outro aspecto da invenção ainda se refere a um sistema configurado para o monitoramento da respiração de um indivíduo. Em uma realização, o sistema compreende meios para a recepção do gás em uma célula de amostra de um conduto, cujo conduto é colocado em comunicação fluida com as vias aéreas do indivíduo por um aparelho de interface que envolve as vias aéreas do indivíduo; meios para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto; meios para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; meios para a determinação de um tipo de aparelho de interface do aparelho de interface com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a pressão no interior do conduto; e meios para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra do conduto, e com base na determinação do tipo de aparelho de interface do aparelho de interface.

Outro aspecto da invenção ainda se refere a um sistema configurado para o monitoramento da respiração de um indivíduo. Em uma realização, o sistema compreende uma célula de amostra, um detector de composição, um detector de pressão e um ou mais processadores. A célula de amostra está em comunicação fluida com um conduto que se comunica com as vias aéreas do indivíduo, e é configurada para a exaustão dos gases recebidos na célula de amostra do conduto. O detector de composição é configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto. O detector de pressão é configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto. O um ou mais processadores são configurados para a execução dos módulos de programa de computador. O um ou mais módulos de programa de computador compreendem um módulo de identificação de respiração, e um módulo de parâmetros de respiração. O módulo de identificação de respiração é configurado para a identificação da respiração com base nos sinais de saída gerados pelo detector de pressão. O módulo de parâmetro de respiração é configurado para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída gerados pelo detector de composição, e com base na respiração identificada pelo módulo de identificação de respiração.

Outro aspecto da invenção ainda se refere a um método de monitoramento da respiração de um indivíduo. Em uma realização, o método compreende a recepção de gás em uma célula de amostra de um conduto que se comunica com uma via aérea de um indivíduo; a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto; a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; a execução de um ou mais módulos de programa de computador em um ou mais processadores para a identificação de uma respiração com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; e a execução de um ou mais módulos de programa de computador em um ou mais processadores para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra do conduto, e com base na respiração identificada.

Outro aspecto da invenção se refere a um sistema configurado para o monitoramento da respiração de um indivíduo. Em uma realização, o sistema compreende meios para a recepção de gás em uma célula de amostra de um conduto que se comunica com uma via aérea de um indivíduo; meios para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto; meios para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; meios para a identificação da respiração com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a pressão no interior do conduto; e meios para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra do conduto, e com base na respiração identificada.

Estes e outros objetos, aspectos e características da presente invenção, bem como os métodos de operação e as funções dos elementos relacionados com a estrutura e a combinação de partes e economias de fabricação, se tornarão mais aparentes após a consideração da descrição a seguir e das reivindicações anexas com referência aos desenhos em anexo, todos os quais são parte desta especificação, em que números de referência semelhantes designam partes correspondentes nas várias figuras. Em uma realização da invenção, os componentes estruturais ilustrados aqui estão desenhados em escala. Deve ser expressamente entendido, no entanto, que os desenhos são, apenas para fins de ilustração e descrição, e não são uma limitação da invenção. Além disso, pode-se afirmar que as características estruturais mostradas ou descritas em qualquer uma das realizações aqui também podem ser usadas em outras realizações. Deve ser expressamente entendido, no entanto, que os desenhos são apenas para fins de ilustração e descrição, e não são destinados a serem uma definição dos limites da invenção. Como usadas na especificação e nas reivindicações, as formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” incluem referentes plurais, a menos que o contexto claramente especifique em contrário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIG. 1 ilustra um sistema configurado para o monitoramento da respiração de um indivíduo, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.

A FIG. 2 ilustra gráficos de pressão e fluxo numa câmara de amostragem de corrente lateral, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.

A FIG. 3 ilustra gráficos de pressão e fluxo numa câmara de amostragem de corrente lateral, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.

A FIG. 4 ilustra gráficos de pressão da célula de amostra durante a ventilação mecânica e espontânea, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.

A FIG. 5 ilustra gráficos de CO2 durante a ventilação mecânica e espontânea, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.

A FIG. 6 ilustra gráficos de pressão e fluxo numa câmara de amostragem de corrente lateral, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES EXEMPLARES

A FIG. 1 ilustra um sistema 10 configurado para o monitoramento da respiração de um indivíduo 12. Em uma realização, o sistema 10 é configurado para a execução da capnometria de corrente lateral, para a determinação da informação relacionada à composição do gás nas ou perto das vias aéreas do indivíduo 12. Com base em tal informação, o sistema 10 determina um ou mais parâmetros de respiração do indivíduo 12 (por exemplo, frequência respiratória, CO2 final corrente etc.), identifica os eventos respiratórios (por exemplo, obstruções, apneias etc.), identifica o mau funcionamento e/ou má utilização do equipamento e/ou executa outras funções. Para melhorar a precisão de uma ou mais dessas determinações, o sistema 10 ainda pode implementar a informação relacionada à pressão nas ou perto das vias aéreas do indivíduo 12. Em uma realização, o sistema 10 inclui uma ou mais célula de amostra 14, um detector de composição 16, um detector de pressão 18, um armazenamento eletrônico 20, uma interface de usuário 22, um ou mais processadores 24 e/ou outros componentes.

Em uma série de cenários terapêuticos diferentes, as vias aéreas de um indivíduo 12 são envolvidas para colocar um conduto 2 6 em comunicação fluida com as vias aéreas do indivíduo 12. As vias aéreas do indivíduo 12 são envolvidas e colocadas em comunicação fluida com o conduto 26 por um aparelho de interface 28. O aparelho de interface 28 pode envolver um ou mais orifícios das vias aéreas do indivíduo 12 de maneira vedada ou não vedada. Alguns exemplos de interface de aparelho 28 podem incluir, por exemplo, um tubo endotraqueal, uma cânula nasal, um tubo de traqueostomia, uma máscara nasal, uma máscara nasal/oral, uma máscara facial completa, uma máscara facial total, uma máscara de reinalação parcial ou outros aparelhos de interface que comunicam um fluxo de gás com uma via aérea de um indivíduo. A presente invenção não está limitada a estes exemplos, e contempla a implementação de qualquer interface de indivíduo.

Em uma realização, o conduto 26 está configurado para distribuir um fluxo pressurizado de gás respirável para as vias aéreas do indivíduo 12. Por exemplo, o conduto 26 pode estar em comunicação com um gerador de pressão configurado para prover pressão positiva de suporte para as vias aéreas do indivíduo 12, para ventilar mecanicamente o indivíduo 12 e/ou de outro modo para prover um fluxo pressurizado de gás respirável para as vias aéreas do indivíduo 12. No entanto, isto não se destina a ser limitador. Por exemplo, em uma realização, o conduto 26 está em comunicação fluida com a atmosfera ambiente.

Como utilizado aqui, o conduto 2 6 não é necessariamente limitado a um tubo ou outro corpo oco que transmite o fluxo de gás pressurizado para e/ou do aparelho de interface 28. 0 conduto 26 pode incluir qualquer corpo oco, recipiente e/ou câmara colocado em comunicação fluida com as vias aéreas do indivíduo 12 pelo aparelho de interface 28. Por exemplo, o conduto 26 aqui referido pode ser formado como uma câmara localizada no aparelho de interface 28 atual. Esta câmara pode estar em comunicação fluida com uma fonte de gás e/ou com a atmosfera ambiente.

A célula de amostra 14 é configurada para segurar o gás em isolamento da atmosfera, e inclui uma entrada 34 e uma saída 36. A célula de amostra 14 está em comunicação fluida com o conduto 26 para receber o gás do conduto 26 através da entrada 34. O gás sofre exaustão da célula de amostra 14 através da saída 36. O gás pode sofrer exaustão, por exemplo, para a atmosfera, de volta para o conduto 26 e/ou outra forma de exaustão. Em uma realização, uma bomba 3 8 é colocada em comunicação fluida com a saída 36 para levar o gás do conduto 26 até a célula de amostra 14.

Em virtude da comunicação fluida entre a célula de amostra 14 e o conduto 26 enquanto o aparelho de interface 28 é instalado no indivíduo 12, a célula de amostra 14 mantém o gás com um ou mais parâmetros de gás que são os mesmos, semelhantes, ou influenciados pelos parâmetros do gás no interior do conduto 26 e/ou das vias aéreas do indivíduo 12.

Por exemplo, a composição do gás dentro da célula de amostra 14 é semelhante ou a mesma que a do gás no interior do conduto 26. Idealmente, em virtude da operação da bomba 38 que leva o gás através da célula de amostra 14, a pressão e/ou o fluxo de gás no interior da célula de amostra 14 permanece constante. No entanto, na realidade, a pressão e o fluxo de gás no interior da célula de amostra 14 flutuam um pouco com as alterações de pressão e/ou fluxo no interior do conduto 26. Essas flutuações de pressão e/ou fluxo são causadas pela respiração do indivíduo e pela bomba 12. As alterações de pressão e/ou fluxo no interior da célula de amostra 14 causadas pela respiração do sujeito 12 são tipicamente muito menores do que as alterações correspondentes de pressão e/ou fluxo no conduto 26. No entanto, a pressão e/ou o fluxo (ou parâmetros relacionados a eles) no interior da célula de amostra 14 pode ser usada para fazer inferências sobre a pressão e/ou o fluxo no interior do conduto 26 e/ou eventos que causam alterações na pressão e/ou no fluxo no interior do conduto 26

Como será apreciado, a ilustração da célula de amostra 14 como estando completamente separada do conduto 26 (aparte da conexão entre a entrada 34 e o conduto 26) não se destina a ser limitadora. Em uma realização, a célula de amostra 14 é formada no interior de uma parede do conduto 26. Em uma realização, a célula de amostra 14 é formada no interior do próprio conduto 26. Em uma realização, a célula de amostra 14 é separada do conduto 26, e a conexão entre a entrada 34 e o conduto 26 é formada por um lúmen que conecta os dois.

O detector de composição 16 é configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra 14 do conduto 26. A informação relacionada à composição de gás pode incluir a concentração de uma ou mais espécies moleculares constituintes no gás recebido do conduto 26. Por exemplo, os sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 podem transmitir uma concentração de dióxido de carbono (CO2) , oxigênio (02) e/ou outras espécies moleculares em gás no interior da célula de amostra 14. O detector de composição 16 pode incluir um ou mais componentes em contato direto com o gás no interior da célula de amostra 14 (por exemplo, localizado no interior da célula de amostra 14) para a detecção da informação relacionada com a composição do gás na célula de amostra 14. A título de exemplo não limitador, o detector de composição 16 pode incluir um material fotoluminescente disposto na célula de amostra 14 em contato direto com o gás dela.

O detector de pressão 18 é configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto 26. Em uma realização, o detector de pressão 18 inclui um ou mais sensores de pressão dispostos no interior da célula de amostra 14, entre o conduto 26 e a célula de amostra 14 e/ou a jusante da saída 36 da célula de amostra 14. Nesta realização, os sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18 transmitem a pressão no interior da célula de amostra 14. Como foi mencionado acima, as flutuações nesta pressão podem ser utilizadas para inferir as mudanças de pressão no interior do conduto 26 e/ou para identificar os eventos que tendem a causar alterações de pressão no interior do conduto 26, tais como as alterações de fluxo e/ou pressão nas ou perto das vias aéreas do indivíduo 12.

Em uma realização, um esporão separado (não mostrado) que recebe o gás do interior do conduto 26 pode ser incluído no sistema 10. Este esporão separado e um lúmen que direciona o gás do interior do conduto 26 para a entrada 34 podem ser formados como um lúmen duplo. O esporão separado deve ser fechado (por exemplo, uma "ponta morta") para pressurizar o detector 18.

Em uma realização, o detector de pressão 18 inclui um ou mais sensores de pressão localizados em contato direto com o gás no interior do conduto 26 (por exemplo, um ou mais sensores de pressão estão dispostos no interior do conduto 26) . A colocação dos um ou mais sensores de pressão em contato direto com o interior do conduto 26 pode ser seletivamente removível.

Em uma realização, o armazenamento eletrônico 20 compreende o meio de armazenamento eletrônico que armazena a informação de forma eletrônica. O meio armazenado eletronicamente do armazenamento eletrônico 20 pode incluir um ou ambos os sistemas de armazenamento que são providos integralmente (ou seja, substancialmente não removíveis) com o sistema 10 e/ou o armazenamento removível que é conectável de forma removível ao sistema 10 através, por exemplo, de uma porta (por exemplo, uma porta USB, uma porta firewire etc.) ou uma unidade (por exemplo, uma unidade de disco etc.). O armazenamento eletrônico 20 pode incluir um ou mais meios de armazenamento legíveis de forma óptica (por exemplo, discos ópticos etc.), meios de armazenamento legíveis magneticamente (por exemplo, fita magnética, disco rígido magnético, disquete etc.), meios de armazenamento com base em carga elétrica (por exemplo, EEPROM, RAM etc.), meios de armazenamento de estado sólido (por exemplo, pen drive etc.) e/ou outros meios de armazenamento legíveis eletronicamente. 0 armazenamento eletrônico 20 pode armazenar algoritmos de software, as informações determinadas pelo processador 24, as informações recebidas através da interface de usuário 22, os sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 e/ou pelo detector de pressão 18 e/ou outras informações que permitam que o sistema 10 funcione adequadamente. O armazenamento eletrônico 20 pode ser um componente separado dentro do sistema 10, ou o armazenamento eletrônico 20 pode ser provido integralmente com um ou mais outros componentes do sistema 10 (por exemplo, o processador 24).

A interface de usuário 22 é configurada para prover uma interface entre o sistema 10 e um usuário (por exemplo, o indivíduo 12, um cuidador, um pesquisador etc.) através da qual o usuário pode prover informações e receber informações do sistema 10. Isso permite que dados, resultados e/ou instruções e quaisquer outros itens comunicáveis, referidos coletivamente como "informação", sejam comunicados entre o usuário e o sistema 10. Exemplos de dispositivos de interface adequados para inclusão na interface de usuário 22 incluem um teclado, botões, chaves, maçanetas, alavancas, uma tela, uma tela sensível ao toque, alto-falantes, um microfone, uma luz indicadora, um alarme sonoro e uma impressora. Em uma realização, a interface de usuário 22 inclui efetivamente uma pluralidade de interfaces separadas.

Deve ser entendido que outras técnicas de comunicação, tanto com ou sem fios, também são contempladas pela presente invenção como interface de usuário 22. Por exemplo, a presente invenção contempla que interface de usuário 22 pode ser integrada a uma interface de armazenamento removível provida pela memória 20. Neste exemplo, a informação pode ser carregada no sistema 10 de um armazenamento removível (por exemplo, um cartão inteligente, um pen drive, um disco removível etc.) que permite que o(s) usuário(s) personalize(m) a implementação do sistema 10. Outros dispositivos de entrada exemplares e técnicas adaptadas para uso com o sistema 10 como interface de usuário 22 incluem, entre outros, uma porta RS-232, um link RF, um link IR, um modem (telefone, cabo ou outro) . Em resumo, qualquer técnica de comunicação de informações com o sistema 10 é contemplada pela presente invenção como interface do usuário 22.

O um ou mais processadores 24 são configurados para prover capacidades de processamento de informações no sistema 10. Como tal, o processador 24 pode incluir um ou mais processadores digitais, um processador analógico, um circuito digital projetado para processar informações, um circuito analógico projetado para processar informações, uma máquina de estado e/ou outros mecanismos de processamento eletrônico de informações. Embora o processador 24 seja mostrado na FIG. 1 como uma entidade única, isto é apenas para fins ilustrativos. Em algumas implementações, o processador 24 pode incluir uma pluralidade de unidades de processamento. Estas unidades de processamento podem estar fisicamente localizadas dentro do mesmo dispositivo, ou o processador 24 pode representar a funcionalidade de processamento de uma pluralidade de dispositivos que operam em coordenação.

Como é mostrado na FIG. 1, o processador 24 pode ser configurado para a execução de um ou mais módulos de programa de computador. O um ou mais módulos de programa de computador pode incluir um ou mais módulos de identificação de respiração 40, um módulo de classificação de interface 42, um módulo de parâmetros de respiração 44, um módulo de alarme 46 e/ou outros módulos. O processador 24 pode ser configurado para executar os módulos 40, 42, 44 e/ou 4 6 por software; hardware; firmware; alguma combinação de software, hardware e/ou firmware e/ou outros mecanismos para a configuração das capacidades de processamento do processador 24.

Pode-se afirmar que, embora os módulos 40, 42, 44 e 46 sejam ilustrados na FIG. 1 como estando co-localizados em uma única unidade de processamento, em implementações nas quais o processador 24 inclui unidades de processamento múltiplo, um ou mais dos módulos 40, 42, 44 e/ou 46 pode estar localizado remotamente a partir dos outros módulos. A descrição da funcionalidade provida por diferentes módulos 40, 42, 44 e/ou 46 descrita abaixo é para fins ilustrativos, e não se destina a ser um fator limitador, uma vez que qualquer um dos módulos 40, 42, 44 e/ou 46 pode prover mais ou menos funcionalidade do que é descrito. Por exemplo, um ou mais dos módulos 40, 42, 44 e/ou 46 pode ser eliminado, e algumas ou todas suas funcionalidades podem ser providas por outros dos módulos 40, 42, 44 e/ou 46. Como outro exemplo, o processador 24 pode ser configurado para executar um ou mais módulos adicionais que podem desempenhar algumas ou todas as funcionalidades atribuídas a seguir a um dos módulos 40, 42, 44 e/ou 46.

O módulo de identificação de respiração 40 é configurado para identificar a respiração do indivíduo 12 (por exemplo, as transições de respiração, a presença de respiração etc.). A identificação da respiração do indivíduo 12 pode ser com base nos sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18.

Em uma realização, o detector de pressão 18 inclui um ou mais sensores de pressão, localizados de fato dentro da célula de amostra 14. Como mencionado acima, as flutuações de pressão no interior do conduto 26 causam flutuações de pressão correspondentes no interior da célula de amostra 14. Embora as flutuações de pressão no interior da célula de amostra 14 possam ser menores do que as do interior do conduto 26, as flutuações no interior da célula de amostra 14 ainda podem prover alguma base para a identificação da respiração que faz com que a pressão seja alterada no interior do conduto 26. A título de exemplo não limitador, as tendências gerais da quantidade de flutuação podem indicar que o indivíduo 12 está respirando no momento. Como outro exemplo, as quedas de pressão indicadas nos sinais de saída do detector de pressão 18 podem ser implementadas para a identificação das transições na respiração de expirar para inspirar. Da mesma forma, os aumentos de pressão podem ser implementados para a identificação das transições de inspirar para expirar.

Em uma realização, o detector de pressão 18 inclui sensores de pressão localizados tanto entre o conduto 26 e uma entrada 34, como a montante da saída 36 (por exemplo, entre a saída 36 e a bomba 38). Nesta realização, o módulo de identificação de respiração 40 implementa o diferencial de pressão entre estas posições na via de fluxo que inclui a célula de amostra 14. Quando a pressão no interior do conduto 26 aumenta (por exemplo, durante uma transição de inspirar para expirar), o diferencial de pressão tenderá a diminuir. Em contrapartida, quando a pressão no interior do conduto diminui (por exemplo, durante uma transição de expirar para inspirar), o diferencial de pressão aumentará. Ao monitorar este diferencial de pressão (a partir dos sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18) , o módulo de identificação de respiração 40 pode identificar respiração por indivíduo 12.

Em uma realização, em vez de colocar os sensores de pressão do detector de pressão 18 em lados opostos da célula de amostra 14, uma restrição de fluxo (não mostrada) é colocada entre o conduto 26 e/ou a entrada 34 da célula de amostra 14 com um sensor de pressão disposto em qualquer lado da restrição de fluxo. 0 diferencial de pressão entre os locais de ambos os lados da restrição de fluxo tenderá a variar com pressão no interior do conduto 26 de uma maneira que é semelhante ao diferencial de pressão descrito acima. Nesta realização, o módulo de identificação de respiração 40 monitora o diferencial de pressão (a partir dos sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18) entre os dois lados da restrição de fluxo para identificar as transições na respiração do indivíduo 12.

Pode-se afirmar que os diferenciais de pressão descritos acima não se destinam a ser limitadores (por exemplo, através da célula de amostra 14 e/ou através de uma restrição de fluxo). O detector de pressão 18 pode incluir dois ou mais sensores de pressão dispostos em qualquer combinação de locais no interior da via de fluxo que inclui a célula de amostra 14 (ou no interior de um esporão paralelo ao conduto 26) entre os quais um fluxo de gás causa uma diferença de pressão.

A FIG. 2 é um gráfico dos sinais de saída de um detector de pressão semelhante ou igual ao detector de pressão 18 (mostrado na FIG. 1 e descrito acima) . Como pode ser visto na FIG. 2, as flutuações de pressão detectadas pelo detector de pressão 18 permitem a identificação da respiração, e podem até permitir a identificação das transições de respiração do indivíduo. Na realização ilustrada na FIG. 2, o detector de pressão pode incluir um ou mais sensores que geram sinais de saída relacionados ao fluxo de gás através de uma célula de amostra. Este fluxo também mostra a flutuação com a respiração de um indivíduo através de uma cânula nasal.

A operação do sistema 10 mostrado na FIG. 1 e descrito acima para a detecção das transições de respiração não só funciona em realizações nas quais o gás é comunicado com as vias aéreas do indivíduo através de uma interface "vedada" (por exemplo, intubação, uma máscara completamente vedada etc.) . Por exemplo, a FIG. 3 é um gráfico dos sinais de saída de um detector de pressão semelhante ou igual ao detector de pressão 18 (mostrado na FIG. 1 e descrito acima) em uma realização na qual o gás se comunica com as vias aéreas do indivíduo através de uma cânula nasal, com o indivíduo sendo capaz de respirar livremente através da boca e do nariz.

Voltando à FIG. 1, a bomba 38 pode operar a amostra de gás através da célula de amostra 14 em pulsos. Em uma realização, a bomba 38 inclui uma bomba de diafragma controlada com a utilização de modulação por largura de pulso (PWM- pulse width modulation). Estes pulsos podem ocorrer de acordo com o ciclo do motor da bomba. Esta operação da bomba 38 pode provocar ruído nos sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18 ao causar flutuações na pressão com os pulsos da bomba 38 (por exemplo, tais flutuações podem ser observadas nos gráficos mostrados nas FIGS. 2 e 3). De modo a reduzir este ruído, os sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18 podem ser amostrados e/ou filtrados em uma taxa ou frequência que corresponde ao ciclo do motor da bomba.

Além de implementar os sinais de saída do detector de pressão 18 para a identificação da respiração, o módulo de identificação de respiração 40 ainda pode basear a identificação da respiração nos sinais de saída gerados pelo detector de composição 16. Uma vez que o indivíduo 12 respira, a expiração do indivíduo 12 no aparelho de interface 28 causa aumentos na concentração de alguns componentes moleculares no interior do conduto 26 e diminuições na concentração de outros componentes moleculares no interior do conduto 26 (por exemplo, o CO2 aumenta e o 02 diminui) . Da mesma forma, a inspiração do indivíduo 12 causa aumentos em algumas concentrações e reduções em outras.

O módulo de classificação de interface 42 é configurado para a determinação de um tipo de aparelho de interface 28 que deve ser implementado. Durante a utilização de um aparelho de interface 28 que cria um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo 12 (por exemplo, a intubação, a mascara vedada etc.), as flutuações da pressão no interior do conduto 26 tendem a ser maiores e/ou mais dramáticas do que as implementações nas quais a comunicação de gás entre o conduto 26 e as vias aéreas do indivíduo é realizada através de um aparelho de interface 28 que permite o vazamento e/ou que permite a respiração livre através de um ou mais orifícios das vias aéreas (por exemplo, a cânula nasal).

A título de ilustração, a FIG. 4 é um gráfico de pressão que mostra como o tipo de interface do indivíduo impacta a magnitude das flutuações de pressão experimentadas pelo conduto 26 e/ou pela célula de amostra 14. Durante um primeiro período de tempo 48, o indivíduo é entubado com as vias aéreas substancialmente vedadas. Durante um segundo período de tempo 50, o indivíduo está respirando através de uma cânula nasal, o que não veda as vias aéreas. Como pode ser visto na FIG. 4, durante o primeiro período de tempo 48, as flutuações de pressão causadas por ventilação/respiração têm uma magnitude maior do que durante o segundo período de tempo 50. A partir desta diferença de magnitude, um módulo de classificação de interface - o mesmo ou semelhante ao módulo de classificação de interface 48 (mostrado na FIG. 1 e descrito acima) - detecta que as vias aéreas do indivíduo foram envolvidas por um aparelho de interface que veda as vias aéreas durante o primeiro período de tempo 48 e estavam respirando através de um aparelho de interface que não veda as vias aéreas durante o segundo período de tempo 50.

Em uma realização, em vez de ou em adição ao monitoramento da magnitude das flutuações de pressão experimentadas pelo conduto 26 e/ou célula de amostra 14, o módulo de classificação de interface monitora uma linha de base, uma mediana e/ou uma pressão média. Como pode ser visto na FIG. 4, caso o aparelho de interface que é utilizado pelo indivíduo vede as vias aéreas do indivíduo, a pressão mínima dentro do conduto 26 tende a ser mais baixa do que a pressão mínima experimentada com um aparelho de interface que não veda as vias aéreas do indivíduo. Com base nesta diferença de pressão no interior do conduto 26 causada pelos diferentes tipos de aparelhos de interface, o módulo de aparelho de interface pode determinar um tipo de interface do aparelho de interface que é utilizado.

Voltando à FIG. 1, o módulo de parâmetro de respiração 44 é configurado para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração da respiração do indivíduo 12. O módulo de parâmetro de respiração 44 determina um ou mais parâmetros de respiração com base em um ou mais dos sinais de saída gerados pelo detector de composição 16, os sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18, a respiração e/ou as transições de respiração identificadas pelo módulo de identificação de respiração 40, as determinações pelo módulo de classificação de interface 42 da classificação do aparelho de interface (por exemplo, vedado ou não) e/ou outros critérios. O um ou mais parâmetros de respiração determinados pelo módulo de parâmetros de respiração 44 podem incluir, por exemplo, um CO2 final corrente, uma frequência respiratória e/ou outros parâmetros de respiração.

Na determinação de um dos parâmetros de respiração, o módulo de parâmetro de respiração 44 pode determinar um parâmetro de respiração como uma função dos sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 e/ou dos sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18 com base nas relações predeterminadas entre o parâmetro de respiração dos sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 e/ou os sinais de saída gerados pelo detector de pressão 18. Por exemplo, a frequência respiratória pode ser determinada pelo módulo de parâmetro de respiração 44 com base nas relações predeterminadas entre a frequência respiratória do indivíduo 12 e os sinais de saída gerados pelo detector de composição 16. No entanto, a relação entre a frequência respiratória e os sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 pode ser diferente dependendo de se o indivíduo 12 está utilizando um aparelho de interface que veda as vias aéreas ou envolve as vias aéreas sem vedação.

A título de exemplo não limitador, a FIG. 5 mostra um gráfico 52 de CO2 nas ou perto das vias aéreas de um indivíduo com a utilização de um aparelho de interface que não veda as vias aéreas, e um gráfico 54 de CO2 nas ou perto das vias aéreas de um indivíduo com a utilização de um aparelho de interface que cria um acoplamento vedado com as vias aéreas. Como pode ser visto na FIG. 5, a relação entre o CO2 nas ou perto das vias aéreas 26 e a frequência respiratória tenderá a se comportar de maneira muito diferente nessas duas circunstâncias. Como tal, o cálculo da frequência respiratória pode sofrer caso uma única função que descreve a frequência respiratória como uma função dos sinais de saída gerados por um detector de composição seja utilizada, independente do tipo de aparelho de interface que é implementado.

Voltando à FIG. 1, em uma realização, o módulo de parâmetro de respiração 44 é configurado para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração do indivíduo 12 através da implementação de um primeiro conjunto de relações entre um ou mais parâmetros de respiração e os sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 e/ou o detector de pressão 18, caso o módulo de classificação de interface 42 determine que o aparelho de interface 28 não cria um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo 12. Nessa realização, responsiva ao módulo de classificação de interface 42 que determina que o aparelho de interface 28 não cria um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo 12, o módulo de parâmetro de respiração 44 implementa um segundo conjunto de relações entre um ou mais parâmetros de respiração e os sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 e/ou detector de pressão 18, que são adaptados para o aparelho de interface 28.

A título de exemplo não limitador, caso o módulo de classificação de interface 42 determine que o aparelho de interface 28 não veda as vias aéreas do indivíduo 12, o módulo de parâmetro de respiração 44 implementa um primeiro algoritmo (com base em uma primeira relação predeterminada) para a determinação do C02 final corrente como uma função dos sinais de saída gerados pelo detector de composição 16. No entanto, caso o módulo de classificação de interface 42 determine que o aparelho de interface 28 crie uma vedação com as vias aéreas do indivíduo 12, o módulo de parâmetro de respiração 44 implementa um segundo algoritmo (com base em uma segunda relação predeterminada) para a determinação do CO2 final corrente como uma função dos sinais de saída gerados pelo detector de composição 16.

Em uma realização, o módulo de classificação de interface 42 pode distinguir entre os diferentes tipos de dispositivos de interface que não criam um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo 12. A título de exemplo não limitador, o módulo de classificação de interface 42 pode distinguir entre uma cânula nasal e uma máscara de ventilação não-invasiva. Nessa realização, o módulo de parâmetro de respiração 44 pode implementar conjuntos diferentes de relações entre um ou mais parâmetros de respiração e os sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 e/ou detector de pressão 18, que são adaptados para os vários tipos de aparelhos de interface que o módulo de classificação de interface 42 é capaz de detectar.

O módulo de alarme 46 é configurado para a geração de um ou mais alarmes que indicam um evento respiratório e/ou mau funcionamento do equipamento. Os alarmes são comunicados a um ou mais usuários através da interface de usuário 22. Os eventos respiratórios e/ou o mau funcionamento do equipamento 5 que fazem com que o módulo de alarme 4 6 gere um ou mais alarmes são identificados com base nos sinais de saída gerados pelo detector de composição 16 e/ou detector de pressão 18. A título de exemplo não limitador, a Tabela 1 abaixo ilustra a maneira pela qual os sinais gerados pelo 10 detector de composição 16 e pelo detector de pressão 18 podem ser implementados para disparar alarmes relacionados aos eventos respiratórios e/ou mau funcionamento do equipamento no caso de o aparelho de interface 28 ser uma cânula nasal. (1)

A título de ilustração adicional da maneira pela qual os sinais de saída do detector de pressão 18 indicam os eventos de disparo de alarmes, a FIG. 6 mostra gráficos de pressão e fluxo no interior de uma câmara de amostragem durante duas respirações sucessivas de um indivíduo. Na primeira respiração, um aparelho de interface de indivíduo está mal instalado em um indivíduo, e na segunda respiração, o aparelho de interface de indivíduo está instalado corretamente. Como será apreciado a partir dos gráficos mostrados na FIG. 6, a má instalação faz com que a magnitude e/ou a frequência de alterações de pressão e/ou fluxo no interior da câmara de amostragem caiam. Com base em uma detecção de que a magnitude e/ou a frequência de alterações de pressão e/ou fluxo caiu de um nível semelhante ao mostrado nos gráficos da FIG. 2 ou da FIG. 3 para o nível mostrado na FIG. 6, um módulo de alarme semelhante ou igual ao módulo de alarme 4 6 pode gerar um alarme que indica um mau funcionamento do equipamento (por exemplo, devido ã má instalação) ou um evento respiratório (por exemplo, uma obstrução).

Em uma realização, o processador 24 implementa a saída do detector de pressão 18 sozinho ou em combinação com qualquer uma ou todas as saídas do módulo de identificação de respiração 40, do módulo de classificação de interface 42 e do módulo de parâmetro de respiração 44 para a bomba de controle 38. Isto é desejável caso quaisquer porções da via entre o aparelho de interface 28 e a célula de amostra 14 sejam separáveis. Por exemplo, a entrada 34 da célula de amostra 14 pode ser desconectada do conduto 26. Estas saídas do detector de pressão 18, do módulo de identificação de respiração 40, do módulo de classificação de interface 42 e/ou do módulo de parâmetro de respiração 44 podem ser implementadas como entradas para um motor guia no interior do processador 24, filtros no interior do processador 24 e/ou outros mecanismos de processamento configurados para detectar a separação e/ou a desconexão da via de fluxo entre o aparelho de interface 28 e a célula de amostra 14.

Em uma realização, o processador 24 controla a bomba 38 para intensificar as detecções de flutuações de pressão a partir dos sinais do detector de pressão 18 (por exemplo, a detecção de pressão pode ser mais confiável sem o consumo da bomba 38) . Em uma realização, o processador 24 controla a bomba 38 para reduzir a energia consumida pela bomba 38 durante a operação (por exemplo, em uma realização operada por bateria). Outras razões para o controle da bomba 38, de acordo com os sinais de saída gerados por 18 também são contempladas.

Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes para fins de ilustração com base no que é atualmente considerado como sendo as realizações mais práticas e preferidas, deve ser entendido que tais detalhes são apenas para esse fim e que a invenção não está limitada às realizações reveladas, mas, ao contrário, está destinada a cobrir modificações e disposições equivalentes que estão no espírito e no escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, deve ser entendido que a presente invenção contempla que, na medida do possível, uma ou mais características de qualquer realização podem ser combinadas com uma ou mais 5 características de qualquer outra realização.

Claims

1. SISTEMA (10) CONFIGURADO PARA O MONITORAMENTO DA RESPIRAÇÃO DE UM INDIVÍDUO, o sistema compreendendo: uma célula de amostra (14) em comunicação fluida com um conduto (26) que se comunica com as vias aéreas do indivíduo (12), em que o conduto é colocado em comunicação fluida com as vias aéreas do indivíduo por um aparelho de interface (28) que envolve as vias aéreas do indivíduo, em que a célula de amostra é configurada para a exaustão dos gases recebidos na célula de amostra do conduto; um detector de composição (16) configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto; um detector de pressão (18) configurado para a geração de sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; um módulo de identificação de respiração (40) configurado para a identificação da respiração com base nos sinais de saída gerados pelo detector de pressão; um módulo de parâmetro de respiração (44) configurado para a determinação de um ou mais parâmetros de respiração (i) com base nos sinais de saída gerados pelo detector de composição, e (ii) com base na respiração identificada pelo módulo de identificação de respiração; e caracterizado por o sistema compreender ainda um módulo de classificação de interface (42) configurado para a determinação de um tipo de aparelho de interface do aparelho de interface com base nos sinais de saída gerados pelo detector de pressão; em que a determinação é baseada em um tamanho de uma variação de pressão experimentada pelo conduto e/ou célula de amostra e a determinação é utilizável para diferenciar entre um aparelho de interface que está configurado para criar um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo e um aparelho de interface que não está configurado para criar um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo, em que o módulo de parâmetro de respiração também é configurado para determinar um ou mais parâmetros de respiração com base em um ou mais dos sinais de saída gerados pelo detector de composição e na determinação pelo módulo de classificação de interface do tipo de aparelho de interface do aparelho de interface.

2. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de identificação de respiração (40) ser configurado para identificar a respiração com base adicionalmente nos sinais de saída gerados pelo detector de composição (16).

3. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um ou mais parâmetros de respiração compreenderem um ou ambos dentre a frequência respiratória e/ou o CO2 final corrente.

4. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um módulo de alarme (46) configurado para gerar um ou mais alarmes que indicam um evento respiratório e/ou um mau funcionamento do equipamento com base nos sinais de saída gerados pelo detector de composição (16) e pelo detector de pressão (18).

5. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas identificações de respiração pelo módulo de identificação de respiração (40) compreenderem as identificações das transições de respiração.

6. MÉTODO PARA O MONITORAMENTO DA RESPIRAÇÃO DE UM INDIVÍDUO (12), o método compreendendo: a recepção do gás em uma célula de amostra (14) de um conduto (26) que se comunica com as vias aéreas do indivíduo, em que o conduto é colocado em comunicação fluida com as vias aéreas do indivíduo por um aparelho de interface (28) que envolve as vias aéreas do indivíduo; a geração de sinais de saída (16) que transportam a informação relacionada à composição de gás recebida na célula de amostra do conduto; a geração de sinais de saída (18) que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; e a identificação de uma respiração (40) com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada à pressão no interior do conduto; e a determinação de um ou mais parâmetros de respiração (44) (i) com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra do conduto, e (ii) com base na respiração identificada, caracterizado por o método compreender ainda a determinação de um tipo de aparelho de interface (42) do aparelho de interface com base nos sinais de saída que transmitem informações relacionadas a pressão dentro do conduto, em que a determinação é baseada em um tamanho de uma variação de pressão experimentada pelo conduto e/ou célula de amostra e a determinação é utilizável para diferenciar entre um aparelho de interface que está configurado para criar um acoplamento vedado com a via aérea do indivíduo e um aparelho de interface que não está configurado para criar um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo, em que a determinação do um ou mais parâmetros de respiração é baseada em um ou mais dos sinais de saída gerados pelo detector de composição e na determinação pelo módulo de classificação de interface do tipo de aparelho de interface do aparelho de interface.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela respiração ser identificada com base adicionalmente nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra (14) a partir do conduto (26).

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por um ou mais parâmetros de respiração compreenderem um ou ambos dentre a frequência respiratória e/ou o CO2 final corrente.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender adicionalmente a geração de um ou mais alarmes (46) que indicam um evento respiratório e/ou um mau funcionamento do equipamento com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra (14) do conduto (26) e com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a pressão no interior do conduto.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela identificação da respiração compreender a identificação das transições de respiração.

11. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de parâmetro de respiração (44) ser configurado para determinar um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída gerados pelo detector de composição (16) por: implementação de um primeiro conjunto de relações predeterminadas entre os sinais de saída gerados pelo detector de composição (16) e um ou mais parâmetros de respiração, responsivos a uma determinação pelo módulo de classificação de interface (42) de que o aparelho de interface (28) cria um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo (12); e implementação de um segundo conjunto de relações predeterminadas entre os sinais de saída gerados pelo detector de composição (16) e um ou mais parâmetros de respiração, responsivos a uma determinação pelo módulo de classificação de interface (42) de que o acoplamento entre o aparelho de interface (28) e as vias aéreas do indivíduo (12) não é vedado.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela determinação de um ou mais parâmetros de respiração com base nos sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra (14) do conduto (26) e com base na determinação do tipo de aparelho de interface do aparelho de interface (28) compreender: a implementação de um primeiro conjunto de relações predeterminadas entre os sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra (14) do conduto (26) e um ou mais parâmetros de respiração, responsivos a uma determinação de que o aparelho de interface (28) cria um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo (12); e a implementação de um segundo conjunto de relações predeterminadas entre os sinais de saída que transportam a informação relacionada com a composição do gás recebido na célula de amostra (14) do conduto (26) e um ou mais parâmetros de respiração, responsivos a uma determinação de que o aparelho de interface (28) não cria um acoplamento vedado com as vias aéreas do indivíduo (12).