BR112012015817B1 - Módulo de medição de gás configurado para ser inserido em um circuito respiratório que está em comunicação fluída com uma via aérea de um paciente, e método de análise de gás dentro de um módulo de medição de gás configurado para ser inserido em um circuito respiratório que está em comunicação fluída com uma via aérea de um paciente - Google Patents
Módulo de medição de gás configurado para ser inserido em um circuito respiratório que está em comunicação fluída com uma via aérea de um paciente, e método de análise de gás dentro de um módulo de medição de gás configurado para ser inserido em um circuito respiratório que está em comunicação fluída com uma via aérea de um paciente Download PDFInfo
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Abstract
MÓDULO DE MEDIÇÃO DE GÁS CONFIGURADO PARA SER INSERIDO EM UM CIRCUITO RESPIRATÓRIO QUE ESTÁ EM COMUNICAÇÃO FLUÍDA COM UMA VIA AÉREA DE UM PACIENTE, MÉTODO DE ANÁLISE DE GÁS DENTRO DE UM MÓDULO DE MEDIÇÃO DE GÁS CONFIGURADO PARA SER INSERIDO EM UM CIRCUITO RESPIRATÓRIO QUE ESTÁ EM COMUNICAÇÃO FLUÍDA COM UMA VIA AÉREA DE UM PACIENTE E SISTEMA CONFIGURADO PARA ANALISAR O GÁS DENTRO DE UMA CÂMARA. Gás dentro de um circuito de ventilação é analisado por um espectrômetro incluído em um módulo de medição de gás que é inserido no circuito respiratório. O comprimento do caminho óptico do espectrômetro é reduzido. Isto inclui a remoção de componentes ópticos configurados para colimar ou concentrar a radiação eletromagnética dentro do espectrômetro. No entanto, o comprimento do caminho do espectrômetro é reduzido ao ponto em que outras melhorias associadas à redução do comprimento do caminho superam as perdas em relação à precisão e/ou acurácia causadas pela expansão do feixe no espectrômetro.
Description
A invenção refere-se a um módulo de medição de gás inserível em um circuito respiratório, e carrega um microespectrômetro configurado para detectar a composição do gás dentro do circuito respiratório.
Os analisadores de gás são amplamente utilizados em aplicações médicas e podem ser caracterizados como sendo localizados no caminho principal dos gases respiratórios do paciente (analisadores principais) ou em um caminho auxiliar geralmente paralelo ao caminho principal (analisadores auxiliares). Um analisador principal situa-se de tal modo que os gases respiratórios inspirados e expirados do paciente passam através de um adaptador de via aérea na qual o analisador é posicionado. Um analisador de gás auxiliar é acoplado a um adaptador de via aérea para extrair o ar do circuito respiratório principal para medição. Modelos principais e auxiliares para inclusão em módulos de medição de gás que podem ser acoplados a um circuito respiratório em um ambiente terapêutico para medir a composição do gás devem ser projetados para facilitar a instalação dos módulos de medição de gás em via aérea de um paciente ou em um circuito respiratório em comunicação com um paciente em uma localização em proximidade relativamente estreita com o paciente. Como resultado, para ser aceito em ambientes terapêuticos, o analisador de gás deve ser projetado de tal modo que o módulo de medição de gás que armazena o analisador de gás tenha um fator e/ou peso conveniente e confortável. Além disso, o analisador de gás deve ser suficientemente robusto para ser substancialmente inatingível pelo abuso mecânico típico e variações de temperatura associadas ao uso em ambientes terapêuticos.
Um aspecto da invenção refere-se a um módulo de medição de gás configurado para ser inserido em um circuito respiratório que está em comunicação fluída com uma via aérea de um paciente. O módulo de medição de gás compreende uma câmara, uma fonte infravermelha, um membro móvel de filtro, um detector fotossensível, e um atuador. A câmara tem uma primeira abertura e uma segunda abertura. A câmara é configurada para formar um caminho de fluxo entre a primeira abertura e a segunda abertura, de modo que, se o módulo de medição de gás for inserido no circuito respiratório, o gás da via aérea do paciente é transportado através do caminho do fluxo. A fonte infravermelha é configurada para emitir radiação electromagnética infravermelha ao longo de um caminho óptico que passa através do caminho de fluxo formado pela câmara. 0 membro móvel do filtro inclui um primeiro elemento do filtro configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma primeira banda de comprimento de onda, e um segundo elemento de filtro configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma segunda banda de comprimento de onda. O detector fotossensível é mantido em uma posição fixa ao longo do caminho óptico para receber radiação electromagnética infravermelha que foi filtrada pelo membro do filtro e passou através do caminho de fluxo formado pela câmara. 0 detector fotossensível é configurado para gerar sinais de saída que transmitem as informações relacionadas a um ou mais parâmetros do radiação eletromagnética infravermelha recebida. O atuador é configurado para acionar o membro do filtro entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que, na primeira posição, o primeiro elemento do filtro é posicionado no caminho óptico, e em que, na segunda posição, o segundo elemento de filtro é posicionado no caminho óptico.
Outro aspecto da invenção refere-se a um método de análise de gás dentro de um módulo de medição de gás configurado para ser inserido em um circuito respiratório que está em comunicação fluída com a via aérea de um paciente. Em uma realização, o método compreende a emissão de radiação eletromagnética infravermelha ao longo de um caminho óptico que passa através de um caminho de fluxo formado pelo módulo de medição de gás, através do qual o gás da via aérea do paciente flui; acionando um membro do filtro entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que, na primeira posição, um primeiro elemento do filtro do membro do filtro é disposto no caminho óptico e na segunda posição, um segundo elemento do filtro do membro do filtro é disposto no caminho óptico, e em que o primeiro elemento do filtro é configurado para filtrar radiação eletromagnética em uma primeira variação do comprimento de onda, e o segundo elemento do filtro é configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma segunda variação do comprimento de onda, recebendo radiação eletromagnética ao longo do caminho óptico que foi filtrada pelo membro do filtro, e gerando sinais de saída que transmitem informações relacionadas a um ou mais parâmetros de radiação eletromagnética infravermelha recebida.
Ainda outro aspecto da invenção refere-se a um sistema configurado para analisar o gás, em que o sistema configurado para ser inserido em um circuito respiratório está em comunicação fluída com a via aérea de um paciente. Em uma realização, o sistema compreende meios para emitir radiação electromagnética infravermelha ao longo de um caminho óptico que passa através de um caminho de fluxo através do qual flui o gás da via aérea do paciente; meio para filtrar a radiação eletromagnética disposta ao longo do caminho óptico, em que o meio de filtração compreende primeiro o meio para filtrar a radiação eletromagnética em uma primeira variação de comprimento de onda e o segundo meio para filtrar a radiação eletromagnética em uma segunda variação de comprimento de onda; meio para ativar o meio de filtragem entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que na primeira posição, o primeiro meio de filtragem da radiação eletromagnética do filtro movimenta-se ao longo do caminho óptico, e na segunda posição, o segundo meio de filtragem da radiação eletromagnética movimenta-se ao longo do caminho óptico; meio para receber radiação eletromagnética ao longo do caminho óptico que foi filtrada pelo membro do filtro, gerando sinais de saída que transmitem informações relacionadas a um ou mais parâmetros da radiação eletromagnética infravermelha recebida.
Estes e outros objetos, recursos e características da presente invenção, assim como os métodos de operação e funções dos elementos relacionados à estrutura e à combinação de peças e economias de fabricação, se tornarão mais aparentes após consideração da seguinte descrição e das reivindicações anexas, com referência aos desenhos anexos, os quais formam uma parte desta especificação, em que números de referência semelhantes designam partes correspondentes nas diversas figuras. Em uma realização da invenção, os componentes estruturais ilustrados aqui são proporcionalmente desenhados. Entretanto, deve ser expressamente compreendido que os desenhos são apenas para efeitos de ilustração e descrição, e não são uma limitação da invenção. Além disso, deve ser apreciado que os recursos estruturais mostrados ou descritos em qualquer realização aqui podem ser utilizados também em outras realizações. No entanto, deve ser expressamente compreendido que os desenhos são apenas para efeitos de ilustração e descrição, e não são projetados como uma definição dos limites da invenção. Conforme utilizado na especificação e nas reivindicações, a forma singular de "um", "uma" e "os" incluem referências no plural, a menos que o contexto expresse claramente o contrário.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A FIG. 1 ilustra um sistema configurado para analisar a composição do gás em um circuito respiratório, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.
A FIG. 2 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 3 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com uma ou mais realizações da invenção.
A FIG. 4 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 5 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 6 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 7 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 8 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 9 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 10 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 11 ilustra um módulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 12 ilustra um modulo de medição de gás, de acordo com um ou mais realizações da invenção.
A FIG. 1 ilustra um sistema 10 configurado para analisar a composição do gás dentro de um circuito respiratório 12 através do qual um paciente 14 pode receber terapia de ventilação. Em uma realização, o circuito respiratório 12 está conectado em uma extremidade a um gerador de pressão configurado para gerar um fluxo pressurizado de gás respirável para liberação para a via aérea do paciente 14 através do circuito respiratório 12. Entretanto, este não deve ser limitativo. Em uma realização, o sistema 10 inclui um módulo de medição de gás 16.
O circuito respiratório 12 inclui um conduto do circuito 18 e um aparelho de interface do paciente 20. Em uma série de cenários terapêuticos diversificados, a via aérea do paciente 14 é acoplada para colocar o circuito respiratório 12 em comunicação fluída com a via aérea do paciente 14. A via aéreas do paciente 14 é acoplada e colocada em comunicação fluída com o circuito respiratório 12, através do aparelho de interface do paciente 20. 0 aparelho de interface do paciente 20 pode envolver um ou mais orifícios da via aérea do paciente 14 de forma selada ou não selada. Alguns exemplos do aparelho de interface do paciente 20 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 a via aérea de um paciente. A presente invenção não está limitada a estes exemplos, e contempla a implementação de qualquer interface do paciente.
0 conduto do circuito 18 é configurado para transportar gás em direção e para longe do aparelho de interface do paciente 20. A título de exemplo não limitativo, o conduto do circuito 18 pode incluir um conduto flexível. Para os fins desta revelação, o conduto do circuito 18 não está necessariamente limitado a um membro tubular que transmite os fluxos de gás pressurizado para e/ou do aparelho de interface do paciente 20. O conduto do circuito 18 pode incluir qualquer corpo oco, recipiente e/ou câmara colocada em comunicação fluída com a via aérea do paciente 14 através do aparelho de interface do paciente 20. Por exemplo, o conduto do circuito 18 aqui dito pode ser formado como uma câmara localizada no aparelho real de interface do paciente 20. Esta câmara pode estar em comunicação fluída com uma fonte de gás, e/ou com a atmosfera ambiente.
0 módulo de medição de gás 16 é configurado para analisar a composição do gás no circuito respiratório 12. Como tal, o módulo de medição do gás 16 é configurado para ser colocado em comunicação com o conduto do circuito 18. Isto pode incluir a inserção do módulo de medição do gás 16 no conduto do circuito 18. Esta inserção pode ser seletivamente removível e/ou substancialmente permanente. Em uma realização, o circuito respiratório 12 inclui uma doca no conduto do circuito 18 configurado para receber, de forma removível, o módulo de medição de gás 16 no mesmo. 0 módulo de medição do gás 16 forma uma câmara neste que possui uma primeira abertura 22 e uma segunda abertura 24 disposta no módulo de medição do gás 16, de tal modo que se o módulo de medição do gás 16 for inserido no conduto do circuito 18, o gás é transportado para e/ou da via aérea do paciente 14 através de um caminho de fluxo entre a primeira abertura 22 e a segunda abertura 24 formada pela câmara. Em algumas implementações, a câmara é formada como uma câmara auxiliar (ao invés de uma câmara principal). Nestas implementações, o gás que passa através do módulo de medição de gás 16 entre a primeira abertura e a segunda abertura 24 é extraído da câmara auxiliar para análise.
O módulo de medição de gás 16 transporta componentes ópticos e/ou eletrônicos que facilitam a análise da composição do gás dentro da câmara formada pelo módulo de medição do gás 16. Estes componentes podem formar, por exemplo, um espectrômetro de digitalização. A fim de facilitar a utilização do módulo de medição de gás 16 em ambientes terapêuticos, os componentes ópticos e/ou eletrônicos do módulo de medição de gás 16 que facilitam a análise da composição são configurados para minimizar o fator forma do módulo de medição de gás 16. Por exemplo, se o módulo de medição de gás 16 for demasiadamente volumoso e/ou desajeitado, a implementação pode ser difícil (por exemplo, susceptível à desconexão inadvertida e/ou ruptura), desconfortável para o paciente 14, e/ou apresentar outras desvantagens. Outras considerações do desenho para o módulo de medição 16 incluem o uso/potência da energia, calor gerado por meio da operação, custo de materiais e/ou fabricação, precisão/acurácia na composição do gás de medição, e/ou outras considerações.
A FIG. 2 ilustra uma realização do módulo de medição de gás 16. Na realização do módulo de medição de gás 16 mostrado na FIG. 2, o módulo de medição de gás 16 inclui uma fonte 26, um primeiro subsistema óptico 28, um adaptador de via aérea 30, um segundo subsistema óptico 32, um ou mais detectores fotossensíveis 34, e/ou outros componentes.
A fonte 26 é configurada para emitir radiação eletromagnética no espectro infravermelho. A fonte 26 inclui um emissor e uma lente. O emissor é o corpo a partir do qual emana a radiação eletromagnética, e a lente geralmente é provida integralmente com o emissor. Por exemplo, a lente pode prover proteção mecânica para o emissor, pode isolar o emissor da atmosfera, e/ou pode ser provida integralmente com o emissor. Em uma realização, a radiação eletromagnética inclui radiação eletromagnética em uma primeira banda de comprimento de onda relacionada ao dióxido de carbono ou óxido nitroso (por exemplo, em aproximadamente 4,25 ou 4,55 microns, respectivamente), uma segunda banda de comprimento de onda que provê uma referência em 3,7 microns e/ou outras bandas de comprimento de onda. A segunda banda de comprimento de onda pode ser provida a um comprimento de onda para o qual existe pouca ou nenhuma absorção pelos gases dentro do módulo de medição de gás 16.
O primeiro subsistema óptico 28 é configurado para processar a radiação eletromagnética emitida pela fonte 26. Geralmente, o tamanho e/ou formato da fonte 26 e/ou uma lente associada à fonte 26 causa a expansão da radiação eletromagnética gerada pela fonte 26, uma vez que se propaga para longe da fonte 26. 0 primeiro subsistema óptico 28 pode incluir um ou mais elementos ópticos configurados para reduzir a expansão do feixe (por exemplo, um ou mais elementos que colimam a radiação eletromagnética).
O adaptador da via aérea 30 é configurado para ser acoplado a um circuito respiratório (por exemplo, circuito respiratório 12 na FIG. 1). O adaptador da via aérea 30 forma ainda uma câmara 36 entre a primeira abertura 22 e a segunda abertura 24, dentro do qual o gás é recebido do circuito respiratório para medição pelo módulo de medição de gás 16. Conforme pode ser observado na FIG. 2, em cada lado do caminho de fluxo formado do adaptador da via aérea 30 pela câmara 36, uma janela 38 é formada. Cada uma das janelas 38 é formada de um material opticamente transparente (ou pelo menos translúcido) à radiação eletromagnética infravermelha. Por exemplo, as janelas 38 podem ser formadas de silício, germânio, safira e/ou outros materiais. A radiação eletromagnética emitida pela fonte 26 e processada pelo primeiro subsistema óptico 28 é conduzido através da câmara 36 através de janelas 38.
O segundo subsistema óptico 32 é configurado para processar a radiação eletromagnética que passou através do caminho de fluxo formado pela câmara 36. Por exemplo, em uma realização, o segundo subsistema óptico 32 inclui um ou mais elementos ópticos configurados para focar a radiação eletromagnética recebida através da câmara 36 aos detectores fotossensíveis 34.
Os detectores fotossensíveis 34 são configurados para gerar sinais de saída que conduzem informações relacionadas a um ou mais parâmetros da radiação eletromagnética incidentes nos mesmos. Um ou mais parâmetros podem incluir, por exemplo, a intensidade como uma função do comprimento de onda e/ou outros parâmetros.
Em uma realização, um ou ambos do primeiro subsistema óptico 28 e/ou segundo subsistema óptico 32 incluem um ou mais componentes ópticos configurados para separar espacialmente a radiação eletromagnética emitida pela fonte 26 pelo comprimento de onda. Esta separação pode permitir ao detector fotossensível 34 gerar sinais de saída que conduzem informações relacionadas à intensidade como uma função do comprimento de onda.
Em sistemas convencionais de medição de gás, é necessário prestar atenção à forma geral, uso/potência da energia, calor gerado pela operação, custo de materiais e/ou fabricação, e/ou precisão/acurácia na medição da composição do gás. Em tais sistemas, subsistemas ópticos similares ao primeiro subsistema óptico 28 e/ou segundo subsistema óptico 32 que colima e/ou foca a radiação eletromagnética são providos. Embora possa ser apreciado que tais elementos ópticos podem aumentar o volume e o custo dos sistemas convencionais, tem sido geralmente sustentado que o aumento da precisão/acurácia provido por estes elementos ópticos supera o volume e/ou custo gerado pelos mesmos.
Nas realizações do módulo de medição de gás 16 mostradas e descritas a seguir, a radiação eletromagnética é processada para prover informações sobre a composição do gás dentro da câmara 36, sem a utilização de elementos ópticos que colimam ou focam a radiação eletromagnética. Ao invés de processar a radiação para colimar e/ou focar a radiação eletromagnética, é necessário prestar atenção nestas realizações de redução do caminho óptico entre a fonte 26 e o detector fotossensível 34. A título de exemplo não limitativo, o comprimento do caminho óptico pode ser mantido abaixo de aproximadamente 19 mm (do emissor). Além disso, nas realizações descritas a seguir, um único detector fotossensível 34 é utilizado para detectar a radiação eletromagnética. Isso pode melhorar a funcionalidade sobre realizações que implementam dois ou mais detectores, visto que o único detector fotossensível 34 é auto-referenciável.
Reduzir o caminho óptico entre a fonte 26 e o detector fotossensível 34 pode superar parte da degradação à precisão/acurácia causada pela expansão do feixe na radiação eletromagnética emitida da fonte 26. Além disso, tem sido determinado que outro fator que tende a degradar a precisão/acurácia do módulo de medição de gás 16 para medir a composição do gás dentro da câmara 36 é "comprimento do caminho ambiente". Tal como utilizado aqui, o termo "comprimento do caminho ambiente" refere-se ao comprimento do caminho óptico entre a fonte 26 e o detector fotossensível 34 para o qual a radiação eletromagnética é exposta à atmosfera ambiente (por exemplo, não dentro da câmara 36) . A fim de reduzir o comprimento do caminho global nas realizações discutidas abaixo, o comprimento do caminho ambiente é reduzido. A precisão/acurácia obtida por esta redução do comprimento do caminho ambiente pode, pelo menos, compensar qualquer precisão/acurácia perdida por não colimar e/ou focar a radiação eletromagnética dentro do módulo de medição de gás 16. A título de exemplo não limitativo, o "comprimento do caminho ambiente" pode ser mantido abaixo de aproximadamente 4,5 mm.
Será apreciado que existem outras técnicas disponíveis para reduzir a exposição da radiação eletromagnética aos gases ambiente fora da câmara 36. Por exemplo, o interior do módulo de medição de gás 16 pode ser mantido sob vácuo, preenchido com gás(es) que não absorvem a radiação eletromagnética em comprimentos de onda de interesse, e/ou formados a partir de um material opticamente transmissivo que mantém a atmosfera ambiente fora do caminho óptico (por exemplo, preenchido com um material de silicone ou de safira). No entanto, estas soluções alternativas podem aumentar substancialmente o custo dos materiais e/ou fabricação do módulo de medição de gás 16.
A FIG. 3 ilustra uma realização do módulo de medição de gás 16 que inclui fonte 26, adaptador da via aérea 30, detector fotossensível 34, um membro do filtro 40, um atuador 42, e/ou outros componentes. A fonte 26 é posicionada em um lado do adaptador da via aérea 30 relativamente próximo à janela 38. Em uma realização, o emissor dentro da fonte 26 é inferior a aproximadamente 2,74 mm de distância da janela 38. A distância de ar entre a lente da fonte 26 e a janela 38 pode ser inferior em aproximadamente 1,2 mm. Em um lado oposto do adaptador da via aérea 30, detector fotossensível 34, membro do filtro 40 e atuador 42 são dispostos.
O membro do filtro 40 inclui uma pluralidade de elementos do filtro. Especificamente, na realização mostrada na FIG. 3, o membro do filtro 40 inclui um primeiro elemento do filtro 44 e um segundo elemento do filtro 46. O primeiro elemento do filtro 44 é configurado para filtrar a radiação eletromagnética dentro de uma primeira banda de comprimento de onda e o segundo elemento do filtro 46 é configurado para filtrar a radiação eletromagnética dentro de uma segunda banda de comprimento de onda. Isto significa que o primeiro elemento do filtro 44 bloqueia ou afasta seletivamente a radiação eletromagnética do caminho óptico que não está na primeira banda de comprimento de onda, e o segundo elemento do filtro 46 bloqueia ou afasta seletivamente a radiação eletromagnética do caminho óptico que não está na segunda banda de comprimento de onda. Em uma realização, a primeira banda de comprimento de onda está relacionada ao dióxido de carbono ou óxido nitroso (por exemplo, em aproximadamente 4,25 ou 4,55 microns, respectivamente), e a segunda banda de comprimento de onda é uma referência. Na realização mostrada na FIG. 3, o primeiro elemento do filtro 44 e o segundo elemento do filtro 46 são elementos refletores do filtro.
Esta ilustração e descrição do membro do filtro 40, incluindo apenas o primeiro elemento do filtro 44 e o segundo elemento do filtro 46 não tende a ser limitativo. Em uma realização, o membro do filtro 40 inclui um ou mais elementos adicionais do filtro. Por exemplo, o membro do filtro 40 pode incluir um terceiro elemento do filtro configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma terceira banda de comprimento de onda.
O membro do filtro 40 é configurado para conduzir o primeiro elemento do filtro 44 e o segundo elemento do filtro 46 sobre um lado do membro do filtro 40, que está voltado para a janela 38. 0 membro do filtro 40 é configurado para ser móvel entre uma pluralidade de posições diferentes. Em cada uma das posições, um dos elementos do filtro incluído no membro do filtro 40 (por exemplo, primeiro elemento do filtro 44 ou segundo elemento do filtro 46) está disposto no caminho óptico de modo que a radiação eletromagnética da fonte 26 é filtrada pelo elemento do filtro no caminho óptico antes de se tornar incidente ao detector fotossensível 34. Na realização mostrada na FIG. 3, o membro do filtro 4 0 é rotativo sobre um eixo de rotação entre uma primeira posição (conforme mostrado) na qual o primeiro elemento do filtro 44 está disposto no caminho óptico, e uma segunda posição na qual o segundo elemento do filtro 46 é disposto no caminho óptico. Ao oscilar o membro do filtro 4 0 para frente e para trás entre a primeira posição e a segunda posição, o módulo de medição de gás 16 provê radiação eletromagnética ao detector fotossensível 34 na primeira e segunda bandas de comprimento de onda. Em uma realização, esta oscilação é periódica de acordo com um período pré-determinado e/ou frequência.
O volume de rotação entre a primeira posição e a segunda posição é uma função, entre outras coisas, do tamanho do primeiro elemento do filtro 44 e do segundo elemento do filtro 46, a distância espacial entre o primeiro elemento do filtro 44 e o segundo elemento do filtro 46, a(s) posição(ões) radial(is) do primeiro elemento do filtro 44 e do segundo elemento do filtro 46, e/ou um ângulo entre as superfícies do primeiro elemento do filtro 44 e do segundo elemento do filtro 46.
O atuador 42 é configurado para ativar o membro do filtro 40 entre posições correspondentes aos elementos do filtro conduzidos pelo membro do filtro 40. Por exemplo, o atuador 42 ativa o membro do filtro 40 entre a primeira posição e a segunda posição. Em uma realização, o atuador 42 inclui um digitalizador de banda tensionada. 0 digitalizador de banda tensionada pode incluir um magneto permanente 48, uma banda tensionada 50 e um estator 52. 0 modo pelo qual o digitalizador de banda tensionada atua para ativar o membro do filtro 40 é descrito, por exemplo, na Patente U.S. No. 7.605.370, concedida em 20 de outubro de 2009, intitulada "ANALISADOR DE GÁS COM MICROESPECTRÔMETRO" , e por este meio incorporada na presente revelação em sua totalidade.
Como o atuador 42 ativa o membro do filtro 40 a mover-se entre as posições correspondentes aos elementos do filtro que ele carrega, o detector fotossensível 34 gera um sinal de saída que conduz informações sobre a intensidade da radiação eletromagnética incidente na mesma. Na medida em que a posição do membro do filtro 40 e/ou atuador 42 é conhecida, este sinal de saída provê informações sobre a intensidade da radiação eletromagnética como uma função do comprimento de onda. Isto pode ser usado para determinar as informações sobre a composição do gás no interior do adaptador da via aérea 30.
Em uma realização, o membro do filtro 40 e o detector fotossensível 34 são configurados dentro do módulo de medição de gás 16 para reduzir o comprimento do caminho ambiente entre a janela 38 e o detector fotossensível 34. Por exemplo, o comprimento do caminho ambiente entre a janela 38 e o detector fotossensível 34 pode ser mantido em menos de aproximadamente 3,1 mm.
Será apreciado que o uso de filtros para prover seletivamente bandas de comprimento de onda de radiação electromagnética ao detector fotossensível 34 para a detecção pode reduzir a eficiência de energia do módulo de medição de gás 16 com relação às realizações nas quais uma pluralidade de detectores fotossensíveis 34 são implementados. No entanto, ao reduzir o comprimento do caminho do sistema, a perda de energia associada apenas à provisão de uma parte da radiação eletromagnética ao detector fotossensível 34 pode ser atenuada.
A FIG. 4 ilustra outra realização do módulo de medição de gás 16. Na ilustração da FIG. 4, os componentes foram rotulados em comum com os componentes anteriormente ilustrados, provendo funcionalidade correspondente. Conforme pode ser visto na FIG. 4, esta realização inclui fonte 26, adaptador da via aérea 30, detector fotossensível 34, membro do filtro 40, atuador 42 e/ou outros componentes. A FIG. 4 provê uma ilustração, entre outras coisas, da forma na qual a distância radial entre o eixo de rotação do membro do filtro 40 e os elementos do filtro (por exemplo, primeiro elemento do filtro 44 e segundo elemento do filtro 46) impacta o valor pelo qual o membro do filtro 4 0 deve ser girado entre as posições correspondentes aos elementos do filtro. Como esta distância radial é mais curta na realização mostrada na FIG. 4 do que na realização mostrada na FIG. 3, o membro do filtro 40 deve ser girado em um ângulo maior entre a primeira posição e a segunda posição. Portanto, embora reduzir a distância radial possa prover um fator de forma mais compacto, o aumento da rotação exigido para mover de forma eficaz o membro do filtro 40 entre as posições requeridas pode atribuir um aumento na carga sobre os outros componentes do módulo de medição de gás 16 (por exemplo, no atuador 42).
A FIG. 5 ilustra ainda outra realização do módulo de medição de gás 16. Na ilustração da FIG. 5, os componentes foram rotulados em comum com componentes anteriormente ilustrados, provendo funcionalidade correspondente. Na realização mostrada na FIG. 5, o detector fotossensível 34 é posicionado sobre um lado do adaptador da via área 30, oposto ao membro do filtro 40. Portanto, a radiação eletromagnética da fonte 26 passa pela câmara 36 para o membro do filtro 40 e, em seguida é refletida de volta através da câmara 36 para o detector fotossensível 34. Isto pode possibilitar a redução da largura da câmara 36, sem reduzir o comprimento do caminho óptico através da câmara 36 (visto que a radiação eletromagnética é conduzida para e da câmara 36) . Para reduzir o comprimento do caminho ambiente, o emissor de fonte 26 pode ser posicionado em menos de aproximadamente 2,74 mm da janela 38 e/ou a lente da fonte 26 pode ser inferior em aproximadamente 1,2 mm, o membro do filtro 40 pode ser posicionado de modo que quando são dispostos no caminho óptico, os elementos do filtro estão menos de aproximadamente 2,45 mm da janela 38, e/ou um detector fotossensível 34 pode ser posicionado de tal modo que o comprimento do caminho ambiente entre a janela 38 e o detector fotossensível 34 seja inferior em aproximadamente 4 mm.
A FIG. 6 ilustra ainda outra realização do módulo de medição de gás 16. Na ilustração da FIG. 6, os componentes foram rotulados em comum com os componentes anteriormente ilustrados, provendo funcionalidade correspondente. Na realização mostrada na FIG. 6, o membro do filtro 40 é representado com uma maior distância radial entre o eixo de rotação do membro do filtro 40 e os elementos do filtro conduzidos pelo membro do filtro 40 em relação à realização mostrada na FIG. 6. Conforme foi discutido acima, isto pode reduzir o ângulo sobre o qual o membro do filtro 40 deve ser girado para se mover entre as posições correspondentes aos elementos do filtro. A FIG. 6 mostra ainda o membro do filtro 40, incluindo um terceiro elemento do filtro 54. 0 terceiro elemento do filtro é configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma terceira banda de comprimento de onda. Na realização mostrada na FIG. 6, ativar o membro do filtro 40 entre as posições correspondentes aos elementos do filtro conduzidos pelo membro do filtro 40 inclui a ativação do membro do filtro entre a primeira posição, a segunda posição, e uma terceira posição na qual o terceiro elemento do filtro 54 é disposto no caminho óptico para filtrar a radiação eletromagnética emitida pela fonte 26 antes da radiação eletromagnética se tornar incidente no detector fotossensível 34 .
As FIGS. 7 e 8 ilustram ainda outra realização do módulo de medição de gás 16. Na ilustração das FIGS. 7 e 8, componentes foram rotulados em comum com componentes anteriormente ilustrados, provendo funcionalidade correspondente. Na realização mostrada nas FIGS. 7 e 8, o membro do filtro 40 é formado geralmente apresentando um formato de disco, com os elementos do filtro (por exemplo, primeiro elemento do filtro 44 e segundo elemento do filtro 46) providos no disco. Um espelho 56 é configurado para inclinar o caminho óptico para o detector fotossensível 34. O membro do filtro 40 é disposto dentro do módulo de medição de gás 16 de tal modo que o caminho óptico intersecta o membro do filtro 40. O membro do filtro 40 é rotativo sobre um eixo de rotação (por exemplo, localizado na banda tensionada 50) pelo atuador 42. O atuador 42 é configurado para girar o membro do filtro 40 em torno do eixo de rotação para posições nas quais os elementos do filtro conduzidos pelo membro do filtro 40 são dispostos no caminho óptico para filtrar a radiação eletromagnética. O comprimento do caminho ambiente entre a janela 38 e o detector fotossensível 34 pode ser mantido em aproximadamente 2,5 mm.
As FIGS. 9 e 10 ilustram ainda uma realização do módulo de medição de gás 16. Na ilustração das FIGS. 9 e 10, os componentes foram rotulados em comum com componentes anteriormente ilustrados, provendo funcionalidade correspondente. Na realização mostrada nas FIGS. 9 e 10, o módulo de medição de gás 16 foi um trabalho modificado com um membro do filtro 40, apresentando um formato de disco geral com elementos do filtro conduzidos no plano do disco, e sem um espelho para inclinar o caminho óptico para o membro do filtro 40 e o detector fotossensível 34. Nesta realização, o plano do disco que forma o membro do filtro 4 0 pode ser geralmente paralelo com (ou tangente a) a superfície da janela 38 mais próxima para filtrar o membro 40. 0 comprimento do caminho ambiente entre a janela 38 e o detector fotossensível 34 pode ser mantido em menos de aproximadamente 1,0 mm.
Para facilitar a rotação do membro do filtro 40 entre as posições correspondentes aos elementos do filtro, o atuador 42 pode incluir um tubo oco 58, uma mola plana 60, um contrapeso 62, e/ou outros componentes. 0 tubo oco 58 é fixado ao membro do filtro 40 em uma primeira extremidade do membro do filtro 4 0 de tal modo que a sécção transversal do tubo oco 58 circunda o eixo de rotação do membro do filtro 40. A banda tensionada 50 flui através do tubo oco 58, e é fixada em cada extremidade à mola plana 60. A mola plana 60 tem um formato de U, e serve para manter a banda tensionada 5 0 sob tensão. O magneto permanente 4 8 é fixado ao tubo oco 58 ao longo do tubo oco 58 longe da primeira extremidade. Em um lado do magneto permanente 48, oposto à primeira extremidade do tubo oco 58, o contrapeso 62 é fixado ao tubo oco 58. O contrapeso 62 serve para equilibrar o membro do filtro 40/tubo oco 58 sobre o magneto permanente 48.
As FIGS. 11 e 12 ilustram ainda outra realização de um módulo de medição de gás 16. Na ilustração das FIGS. 11 e 12, componentes foram rotulados em comum com componentes anteriormente ilustrados, provendo funcionalidade correspondente. Na realização mostrada nas FIGS. 11 e 12, o membro do filtro 4 0 é formado como um membro em forma de disco, mas os elementos do filtro (por exemplo, primeiro elemento do filtro 44 e segundo elemento do filtro 46) não se encontram na superfície do disco, conforme foi mostrado nas FIGS. 7-10. Ao invés disso, os elementos do filtro são dispostos para se estender do plano do membro do filtro 40. O membro do filtro em forma de disco 40 gira em torno de um eixo de rotação formado pela banda tensionada 50, que flui através do centro do membro do filtro 40. Nesta realização, o comprimento do caminho ambiente entre a janela 38 e o detector fotossensível 34 pode ser mantido em menos de aproximadamente 1,0 mm.
Nas realizações do módulo de medição de gás 16 ilustradas nas FIGS. 3-12, o membro do filtro 40 é configurado de modo que haja alguma separação espacial entre as posições correspondentes aos elementos de filtro. Por exemplo, com relação à primeira posição e à segunda posição, o primeiro elemento do filtro 44 e o segundo elemento do filtro 46 são dispostos no membro do filtro 40 de tal modo que o membro rotacionalmente deslocável do filtro 40 entre a primeira posição e a segunda posição requer que o membro do filtro 4 0 seja curvado em um ângulo no qual nem o primeiro elemento do filtro 44 e nem o segundo elemento do filtro 46 seja posicionado para direcionar a radiação eletromagnética no sentido do detector fotossensível 34. Esta configuração do membro do filtro 40 com posições "intermediárias" entre as posições que correspondem aos elementos do filtro pode reduzir a interferência óptica (por exemplo, causada pelo detector fotossensível 34 que recebe certa radiação eletromagnética que foi filtrada pelo primeiro elemento do filtro 44 e certa radiação eletromagnética que foi filtrada pelo segundo elemento do filtro 46). No entanto, esta configuração pode aumentar a variação de movimento necessário pelo membro do filtro 4 0/sistema do atuador 42, e/ou pode resultar na geração de calor (causada pela radiação eletromagnética que se torna incidente no membro do filtro 40 em posições intermediárias) dentro do módulo de medição de gás 16. A exigência do atuador 42 para acionar o membro do filtro 40 ao longo de uma variação maior de movimento pode aumentar a tensão sobre o atuador 42, pode aumentar o volume de energia consumido pelo atuador 42, e/ou pode apresentar outras desvantagens.
Em uma realização, para reduzir o volume de separação espacial necessário entre as posições do membro do filtro 40 correspondente aos elementos do filtro conduzidos pelo membro do filtro 40, a radiação eletromagnética pode ser mantida incidente no membro do filtro 40, quando o membro do filtro 40 estiver em posições intermediárias. Por exemplo, quando o membro do filtro 40 estiver sendo acionado entre a primeira posição e a segunda posição, a radiação eletromagnética emitida pela fonte 26 pode deixar de ser incidente sobre o membro do filtro 40. Este bloqueio pode ser realizado por uma barreira que bloqueia seletivamente o caminho óptico. A barreira pode ser posicionada, por exemplo, entre a fonte 26 e a janela 38, ou entre a janela 3 8 e o membro do filtro 40.
Em uma realização, ao invés do (ou em combinação com) bloqueio da radiação eletromagnética, o sinal de saída do detector fotossensível 34 é seletivamente bloqueado ou descartado, enquanto o membro do filtro 40 está entre a primeira posição e a posição de secção. Esta barreira do sinal de saída do detector fotossensível 34 pode ser feita utilizando um interruptor que acopla seletivamente o detector fotossensível 34 a um processador.
Em uma realização, ao invés da (ou em conjunto com) barreira do sinal de saída do detector fotossensível e/ou bloqueio da radiação eletromagnética, a fonte 26 é controlada para emitir a radiação eletromagnética em pulsos que são coordenados com o membro do filtro 40, que é posicionado em uma posição correspondente a um elemento do filtro. Por exemplo, quando o membro do filtro 40 é posicionado na primeira posição, um pulso da radiação eletromagnética pode ser emitido pela fonte 26. Como o membro do filtro 40 é acionado da primeira posição para a segunda posição, a fonte 26 pode não emitir radiação eletromagnética. Quando o membro do filtro 40 atinge a segunda posição, a fonte 26 pode emitir outro pulso de radiação electromagnética, e assim por diante. A coordenação entre o membro do filtro 40 e a fonte 26 pode ser realizada por um ou mais controladores que controlam a fonte 26 e/ou atuador 42. O uso da radiação eletromagnética pulsada que coincide com a atuação do membro do filtro 40 pode reduzir a geração de calor dentro do módulo de medição de gás 16, pode intensificar a eficiência do módulo de medição de gás 16 na geração de radiação eletromagnética, e/ou pode prover outras melhorias.
Será apreciado que a ilustração e descrição aqui das realizações em que o membro do filtro 40 é posicionado sobre um lado do adaptador da via aérea 30 em posição oposta da fonte 26 não tendem a ser limitativas. O escopo da presente revelação abrange disposições do módulo de medição de gás 16 no qual o membro do filtro 4 0 é posicionado para filtrar a radiação eletromagnética emitida pela fonte 26 antes da radiação eletromagnética ser conduzida através do adaptador da via aérea 30.
Embora a invenção tenha sido descrita detalhadamente com o propósito de ilustração, com base no que atualmente é considerado as realizações mais práticas e preferidas, deve-se compreender que tal detalhe é apenas para esse fim e que a invenção não se limita às realizações descritas, mas, pelo contrário, se destina a abranger modificações e disposições equivalentes que fazem parte do espírito e do escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, deve-se compreender que a presente invenção contempla que, na uma ou mais características de qualquer ser combinadas com uma ou mais de qualquer outra realização.
Claims (11)
1. MÓDULO DE MEDIÇÃO DE GÁS (16) CONFIGURADO PARA SER INSERIDO EM UM CIRCUITO RESPIRATÓRIO (12) QUE ESTÁ EM COMUNICAÇÃO FLUÍDA COM UMA VIA AÉREA DE UM PACIENTE (14), o módulo de medição de gás (16) compreendendo:uma câmara (36) tendo uma primeira abertura (22) e uma segunda abertura (24), em que a câmara (36) é configuradapara formar um caminho de fluxo entre a primeira abertura (22) e a segunda abertura (24) de tal modo que se o módulo demedição de gás (16) for inserido no circuito respiratório (12), o gás da via aérea do paciente (14) é transportado através do caminho do fluxo;uma fonte infravermelha (26) configurada para emitir radiação eletromagnética infravermelha ao longo de um caminho óptico que passa através do caminho de fluxo formado pela câmara (36);um membro móvel do filtro (40), incluindo um primeiro elemento do filtro (44) configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma primeira banda de comprimento de onda e um segundo elemento do filtro (46) configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma segunda banda de comprimento de onda;um detector fotossensível (34) mantido em uma posição fixa ao longo do caminho óptico para receber radiação eletromagnética infravermelha que foi filtrada pelo membro do filtro (40) e passou através do caminho do fluxo formado pela câmara (36), e para gerar sinais de saída que transmitem informações relacionadas a um ou mais parâmetros da radiação eletromagnética infravermelha recebida; eum atuador (42) configurado para acionar o membro do filtro (40) entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que, na primeira posição, o primeiro elemento do filtro (44) é posicionado no caminho óptico, e em que, na segunda posição, o segundo elemento do filtro (46) é posicionado no caminho óptico;caracterizado pelo módulo de medição de gás compreender ainda um ou mais de(i) um portão posicionado para bloquearseletivamente o caminho óptico, em que a radiação eletromagnética é bloqueada pelo referido portão de se tornar incidente no membro de filtro (40) como membro de filtro (40) está sendo acionado entre a primeira posição e a segunda posição,(ii) um comutador configurado para conectar seletivamente o detector fotossensível (34) com um processador, em que o comutador está configurado para desconectar seletivamente o detector fotossensível (34) do processador se o membro do filtro (40) estiver entre a primeira posição e a segunda posição, e conectar o detector fotossensível (34) ao processador se o membro do filtro (40) estiver na primeira posição ou na segunda posição, e(iii) um ou mais controles que controla a fonte infravermelha (26) e/ou o atuador (42), em que a fonte infravermelha (26) é controlada para emitir a radiação eletromagnética em pulsos que são coordenados com o membro do filtro (40) sendo posicionado em uma posição correspondente a um elemento do filtro (44,46).
2. MÓDULO DE MEDIÇÃO DE GÁS (16), de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo membro do filtro (40) incluir ainda um terceiro elemento do filtro (54) configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma terceira banda de comprimento de onda, em que o atuador (42) está configurado ainda para acionar o membro do filtro (40) para a primeira posição, a segunda posição e uma terceira posição, e em que a terceira posição do terceiro elemento do filtro (54) é posicionada no caminho óptico.
3. MÓDULO DE MEDIÇÃO DE GÁS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo comprimento do caminho óptico da fonte infravermelha (26) para a posição fixa do detector fotossensível (34) ser inferior em aproximadamente 19 mm.
4. MÓDULO DE MEDIÇÃO DE GÁS (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo membro do filtro (40) ser disposto ao longo do caminho óptico descendente da câmara (36).
5. MÓDULO DE MEDIÇÃO DE GÁS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo membro do filtro (40) ser rotativo em torno de um eixo de rotação, e em que a primeira posição é uma primeira orientação rotacional do membro do filtro e a segunda posição é uma segunda orientação rotacional do membro do filtro.
6. MÉTODO DE ANÁLISE DE GÁS DENTRO DE UM MÓDULO DEMEDIÇÃO DE GÁS (16) CONFIGURADO PARA SER INSERIDO EM UMCIRCUITO RESPIRATÓRIO (12) QUE ESTÁ EM COMUNICAÇÃO FLUÍDA COM UMA VIA AÉREA DE UM PACIENTE (14), o método compreendendo:emitir radiação eletromagnética infravermelha aolongo de um caminho óptico que passa através de um caminho dofluxo formado pelo módulo de medição de gás (16) dentro doqual flui o gás da via aérea do paciente;acionar um elemento do filtro (40) entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que, na primeira posição, um primeiro elemento do filtro (44) do membro do filtro (40) é disposto no caminho óptico, e na segunda posição um segundo elemento do filtro (46) do membro do filtro (40) é disposto no caminho óptico, e em que o primeiroelemento do filtro (44) é configurado para filtrar a radiaçãoeletromagnética em uma primeira variação do comprimento de onda e o segundo elemento do filtro (46) é configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma segunda variação de comprimento de onda;receber a radiação eletromagnética ao longo do caminho óptico que foi filtrada pelo membro do filtro (40); e gerar sinais de saída que transmitem informações relacionadas a um ou mais parâmetros da radiação eletromagnética infravermelha recebida;caracterizada pelo método compreender ainda, uma ou mais de uma(i) a radiação eletromagnética deixa de se tornar incidente sobre o membro do filtro (40), como membro do filtro (40) está sendo acionado entre a primeira posição e a segunda posição,(ii) os sinais de saída do detector fotossensível (34) são seletivamente bloqueados ou desconectados enquanto o membro do filtro (40) está entre a primeira posição e a segunda posição, e(iii) a fonte de infravermelhos (26) é controlada para emitir a radiação eletromagnética em pulsos que são coordenados com o membro do filtro (40) que está sendo posicionado em uma posição correspondente a um elemento do filtro (44,46).
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo acionamento do membro do filtro (40) compreender ainda acionar o membro do filtro para uma terceira posição em que um terceiro elemento do filtro (54) do membro do filtro (40) é disposto no caminho óptico, e em que o terceiro elemento (54) é configurado para filtrar a radiação eletromagnética em uma terceira variação do comprimento de onda.
8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo comprimento do caminho óptico ser inferior em aproximadamente 19 mm.
9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo membro do filtro (40) ser disposto ao longo do caminho óptico descendente do caminho do fluxo.
10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo acionamento do membro do filtro (40) entre a primeira posição e a segunda posição compreender a rotação do membro do filtro (40) entre uma primeira orientação rotacional do membro do filtro (40) que corresponde à primeira posição e uma segunda orientação rotacional do membro do filtro (40) que corresponde à segunda posição.
11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado por compreender ainda o fornecimento dos sinais de saída para um processador 15 responsivo ao membro de filtro, sendo posicionado entre a primeira posição e a segunda posição.
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