BR112014015145B1

BR112014015145B1 - Aparelho para analisar uma concentração de gás em uma respiração de um paciente e método para determinar uma concentração de um gás em uma respiração de um paciente

Info

Publication number: BR112014015145B1
Application number: BR112014015145-8A
Authority: BR
Inventors: Anthony D. Wondka; Anish BHATNAGAR
Original assignee: Capnia, Inc.
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2022-08-16
Also published as: MX353210B; US20220167872A1; MX2014007542A; JP2015503962A; KR20150024299A; CN107874761A; EP2794033A4; RU2014129561A; AU2019203974A1; WO2013096695A2; CN108125683B; JP7012677B2; JP2018051341A; AU2012358370A2; US11058324B2; CA2860247A1; EP2794033A2; IL233258B; BR112014015145A2; EP2794033B1

Abstract

COLETA E ANÁLISE DE UM VOLUME DE GÁS EXALADO COM COMPENSAÇÃO PARA A FREQUÊNCIA DE UM PARÂMETRO RESPIRATÓRIO Aparelhos são descritos para determinar com precisão a concentração de gás de uma amostra de uma respiração do paciente. Os aparelhos podem incluir um compartimento de amostra, um analisador de velocidade de respiração, um analisador de gás e um orocessador. O compartimento de amostra inclui uma entrada que recebe a respiração. O analisador de velocidade de respiração determina a velocidade de uma porção da respiração. O analisador de gás determina uma concentração de gás. O processador inclui um algoritmo que determina um grau de não-homogeneidade da amostra, com base na velocidade, e uma concentração de gás corrigida com base no grau de não-homogeneidade. Em algumas variações, a correção de gás é determinada, independentemente, da colaboração do paciente. Os aparelhos podem ser ajustados com base nas variações de padrão de respiração esperadas da população pretendida de tal forma que o compartimento da amostra é preenchido com uma amostra de gás expirado homogênea independentemente do padrão de respiração de um indivíduo. Estes aparelhos são úteis, por exemplo, para a análise de CO expirado. Métodos são também descritos.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA No 61/578.811, depositado em 21 de dezembro de 2011, cuja divulgação é aqui incorporada na sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] São aqui descritos dispositivos e métodos de análise de respiração exalante para fins de diagnóstico. Mais especificamente, dispositivos e métodos de amostragem e análise de gás de uma respiração de pessoa para a correlação e diagnóstico de uma condição fisiológica subjacente são descritos.

FUNDAMENTOS

[003] Há duas técnicas gerais utilizadas para a obtenção de uma respiração de pessoa para análise de gás. Em uma primeira técnica, uma pessoa pode respirar cooperativamente para um instrumento que recebe o gás para análise. Em uma segunda técnica, um instrumento pode obter uma amostra de gás a partir da via aérea da pessoa independente de cooperação da pessoa. Em ambas as técnicas, conseguir uma coleta precisa e análise precisa de um gás a partir de uma porção específica do ciclo de respiração pode ser um desafio, dada a natureza muitas vezes aleatória e errática de um padrão de respiração. Por exemplo, medição de CO de respiração de forma confiável, exatamente na porção expiratória final da expiração, com altos níveis de exatidão e precisão (por exemplo, exatidão < 0,5 ppm), tem- se revelado difícil. Normalmente, a medição de CO2 da respiração é utilizada para determinar a porção final da expiração da respiração, e gás a partir desta porção do ar pode ser amostrada e analisada em conformidade. Utilizando um sinal de CO2 do final da respiração é uma abordagem conveniente em que a tecnologia é bem conhecida, e fornece uma a medição instantânea da forma de onda da respiração. No entanto, a fim de obter exatidão e precisão no resto do sistema global, a instrumentação considera apenas alguns dos possíveis fatores externos que podem ser úteis.

[004] Tipicamente, uma taxa de fluxo constante, é utilizada para retirar o gás da pessoa, por um tempo de coleta fixo, e colocar a amostra tirada em um compartimento de amostra de volume fixo. Ao utilizar essa abordagem, pode haver imprecisões relacionadas ao padrão de respiração. Por exemplo, alguns dos compartimentos de amostra pode ter nenhum gás do final da expiração nele, ou apenas uma fração da parte final da expiração da respiração pode ficar amostrada e armazenada no compartimento de amostra para análise. Embora a repetitividade a uma determinada taxa de respiração seja muito boa, a precisão pode variar conforme a taxa de respiração varia, devido ás pneumáticas e temporização do sistema.

[005] Por isso, pode ser benéfico melhorar a precisão de sistemas conhecidos de uma maneira que seja igualmente preciso através de uma série de padrões de respiração e taxas de respiração. Para este fim, várias abordagens e algoritmos têm sido aqui concebidos e descritos.

BREVE SUMÁRIO

[006] São aqui descritos analisadores de gases de respiração que atingem uma análise da composição precisa de um gás de origem da respiração a partir de uma porção específica de uma respiração. O sistema pode acomodar uma ampla variedade de padrões de respiração e taxas sem perder a precisão. O sistema pode assegurar que um volume de gás suficiente é obtido para a análise para ser suficientemente preciso, e que o gás obtido é a partir da porção desejada da respiração, e é representativa de toda a porção desejada da respiração. Em algumas variações, estas vantagens são conseguidas através da modulação da taxa de fluxo de gás de amostragem de acordo com o padrão de respiração, e/ou mediante a obtenção de amostras de gás a partir da porção desejada da respiração durante vários ciclos, até um volume limiar de gás ser obtido por análise, e/ou pela aplicação de um fator de correção para o resultado computado para compensar a heterogeneidade da amostra de gás. Além destes métodos para a obtenção de volumes alvo de gás, algumas variações podem identificar a porção desejada da respiração, a fim de amostrar com precisão a parte correta da respiração e/ou ajustar o sistema para coletar sempre para análise uma amostra do final da expiração substancialmente homogênea, independente do padrão de respiração.

[007] Para atingir as características acima, as variações de um analisador de respiração ou método de análise de respiração podem incluir uma ou mais das seguintes vantagens: identificação de diferentes subporções de uma fase expiratória; coleta de amostra precisa de uma subporção desejada da fase expiratória; coleta assegurada de uma quantidade predeterminada de gás para análise por um analisador de composição de gás; confiabilidade e repetível para uma ampla variedade de padrões respiratórios que se espera serem encontrados.

[008] Em uma variante, um método para análise de respiração compreende a medição de um parâmetro relacionado com o tempo do padrão de respiração de uma pessoa, coleta do gás a partir de uma porção alvo de, pelo menos, uma das respirações da pessoa dentro de um compartimento de amostra com um volume alvo, ajuste da coleta de gás com base nos parâmetros baseados no tempo, e análise o gás coletado para determinar um parâmetro de composição do gás. Em outras variantes, o ajuste de coleta de gás pode incluir, pelo menos, um selecionado a partir do grupo que consiste em: (1) ajuste da velocidade de coleta de gás (2), ajuste do número de respirações das quais o gás é recolhido, e (3) ajuste para a homogeneidade do gás coletado com um fator de correção. Em ainda outras variantes, o parâmetro baseado no tempo inclui, pelo menos, um parâmetro selecionado do grupo que consiste em: (1) taxa de respiração, (2) período de tempo ao final da expiração, (3) período de tempo expiratório, (4) período de tempo inspiratório, (5) período de respiração. Em outras variantes, a porção alvo da respiração compreende a porção final da expiração e o parâmetro de composição compreende monóxido de carbono. Em outras variantes, a porção alvo da respiração compreende, pelo menos, uma fase selecionada do grupo que consiste em: (1) uma fase expiratória; (2) uma fase do final da expiração; (3) uma porção inicial da exalação; (4) uma porção do meio de expiração; (5) uma última porção de exalação; (6) um período pós-expiratório; e (7) uma pausa inspiratória. Em outras variantes, a medição de um parâmetro com base no tempo compreende, pelo menos, uma técnica selecionada a partir do grupo que consiste em: (1) a capnometria, (2) monitoramento da pressão nas vias aéreas, (3) controle da temperatura das vias aéreas, (4) monitoramento do fluxo das vias aéreas, (5) pletismografia, (6) monitoramento do som, e (7) monitoramento de oxigênio exalado. Em ainda outras variantes, o parâmetro baseado no tempo é diferenciado para determinar um período de tempo de uma porção de respiração alvo. Outras variantes podem incluir a definição de um tempo de início e um tempo de fim para coleta do gás, em que a definição de um tempo de início e um tempo de fim compreende a comparação entre o parâmetro respiratório medido contra, pelo menos, um selecionado a partir do grupo que consiste em: (1) um limite de amplitude do parâmetro respiratório medido; (2) um período de tempo limite do parâmetro de respiração medido, (3) um valor de pico do parâmetro de respiração medido, (4) um valor de, substancialmente, zero do parâmetro de respiração medido, (5) um valor negativo do parâmetro de respiração medido, (6) uma alteração na inclinação do parâmetro de respiração medido, e (7) uma alteração no sinal do parâmetro de respiração medido. Outras variantes podem incluir a definição de um tempo de início e um tempo final para a coleta do gás em que a definição de um tempo de início e um tempo de fim compreende o cálculo de uma taxa de variação do parâmetro de respiração medido e comparando-o com, pelo menos, um selecionado a partir do grupo que consiste em: (1) um valor limite de taxa de variação; (2) um valor nulo da taxa alteração; (3) uma primeira taxa de variação contra uma segunda taxa de variação; (4) uma inclinação negativa que se aproxima de zero; (5) uma inclinação positiva que se aproxima de zero; (6) um valor de pico positivo da taxa de variação; (7) um valor negativo de pico da taxa de variação; (8) um aumento da taxa de variação; (9) uma taxa de variação decrescente; e (10) uma alteração de sinal da taxa de variação. Em outras variantes, a coleta dos gases compreende ainda a aplicação de uma cânula de amostragem em comunicação com o compartimento de amostra para a via aérea da pessoa, e aplicação de um vácuo à cânula de amostragem. Outras variações podem incluir o isolamento do compartimento de amostra com uma válvula de entrada, e abertura da válvula de entrada para iniciar coleta do gás a partir da porção de respiração alvo e fechamento da válvula de entrada para terminar a coleta do gás da porção de respiração alvo. Em outras variantes, o gás coletado no compartimento de amostra compreende, pelo menos, uma porção de uma respiração que o parâmetro de respiração baseado no tempo é medido. Em outras variantes, o gás coletado no compartimento de amostra compreende, pelo menos, uma porção de uma respiração que não é uma respiração da qual o parâmetro de respiração baseado no tempo é medido.

[009] Em uma outra variante, um método para análise de respiração compreende a identificação de um período de tempo de uma porção de uma respiração, coleta de uma amostra de gás a partir da porção em um compartimento de tendo um volume alvo, em que a amostra de gás é sugada para dentro do compartimento utilizando um mecanismo de fluxo, e em que a taxa de fluxo do mecanismo é baseada no período de tempo identificado, e análise da amostra de gás coletada para análise de composição.

[010] Em outra variante, um método para a análise da respiração compreende a medição de um período de tempo de final da expiração do padrão de respiração de uma pessoa com um sensor de respiração, coleta de gás a partir do período de final da expiração de, pelo menos, uma das respirações da pessoa dentro de um compartimento de amostra tendo um volume alvo com um mecanismo de fluxo, em que o taxa de fluxo de coleta do mecanismo de fluxo é ajustada com base no período de tempo de final de expiração medido e selecionado para preencher substancialmente o volume alvo com gás a partir do período de final da expiração, e análise do gás coletado para determinar um parâmetro de composição do gás.

[011] Em uma outra variante, um método para análise de respiração compreende as etapas (a) identificação de um período de tempo de uma porção de uma respiração, (b) coleta de uma amostra de gás a partir da porção em um compartimento de amostra que tem um volume alvo, em que a amostra de gás é sugada para dentro do compartimento através de um mecanismo de fluxo, (c) em que (a) e (b) são repetidos durante um número de vezes em que o número de vezes é determinado, pelo menos em parte, pelo período de tempo identificado, e (d) análise da amostra de gás coletada para análise da composição.

[012] Em outra variante, um método para a análise da respiração compreende (a) medir um período de tempo de final da expiração de um padrão de respiração de uma pessoa com um sensor de respiração, (b) coleta de gás a partir do período de final de expiração da respiração da pessoa em um compartimento de amostra tendo um volume alvo utilizando um mecanismo de fluxo, (c) em que (a) e (b) são repetidos até que o compartimento seja substancialmente cheio com gás de períodos de final de expiração, e (d) análise do gás coletado para determinar um parâmetro de composição do gás. Em uma outra variante, o processo inclui o ajuste do sistema de coleta de respiração para coletar sempre uma amostra de final de expiração substancialmente homogênea, independentemente do padrão de respiração.

[013] São também aqui descritos vários analisadores de gases respiratórios. Em uma variante, um aparelho para a análise de gás em uma porção alvo do ciclo de respiração de uma pessoa compreende um compartimento de amostra de um volume alvo, um sistema pneumático operável para recolher o gás de respiração de uma pessoa e fornecer o gás para o compartimento da amostra, um sensor de respiração operável para medir um parâmetro baseada em tempo da parte alvo da respiração da pessoa, um sistema de controle operacional para ajustar o sistema pneumático com base no parâmetro de respiração baseado no tempo, e um analisador para analisar a composição do gás. Em outras variantes, é fornecido um sistema de ajuste do fluxo de gás que compreende, pelo menos, um ajuste selecionado a partir do grupo que consiste em: (1) um gerador de fluxo de velocidade ajustável; (2) um processador configurado para executar um algoritmo que varia o número de gás de respirações a partir do qual é coletado, e (3) um processador configurado para executar um algoritmo para ajustar a homogeneidade do gás coletado com um fator de correção. Em outras variantes, o componente com base no tempo compreende, pelo menos, um componente selecionado a partir do grupo que consiste em: (1) uma taxa de respiração, (2) um período de tempo de final de expiração, (3) um período de tempo expiratório, (4) um período de tempo inspiratório, e (5) um período de respiração. Em outras variantes, a porção alvo da respiração compreende a porção final da expiração e o analisador de gás compreende um analisador de monóxido de carbono. Em outras variantes, a porção alvo da respiração compreende, pelo menos, uma porção selecionada a partir do grupo que consiste em: (1) uma fase expiratória; (2) uma fase de final de expiração; (3) uma porção inicial de exalação; (4) uma porção do meio de expiração; (5) uma última porção de exalação; (6) a fase pós-expiratória; e (7) uma pausa inspiratória. Em outras variantes, o sensor de respiração compreende, pelo menos, um selecionado a partir do grupo que consiste em: (1) um capnômetro, (2) um transdutor de pressão da via aérea, (3) um sensor de temperatura de vias aéreas, (4) um sensor de fluxo de vias aéreas, (5) um pletismógrafo, (6) um microfone, (7) um sensor de oxigênio, e (8) um sensor ultrassônico. Em outras variantes, o aparelho compreende ainda (1) um diferencial adaptado para diferenciar o sinal do sensor de respiração e (2) um processador, em que o processador executa um algoritmo para correlacionar o sinal diferenciado para a porção alvo do ciclo de respiração. Em outras variantes, o aparelho compreende ainda um processador, em que o processador executa um algoritmo para determinar o tempo de início e o tempo de fim para a coleta do gás, em que o algoritmo compreende uma comparação entre o parâmetro respiratório medido contra, pelo menos, um selecionado a partir do grupo consistindo de: (1) um valor limite, (2) um período de tempo limite, (3) um valor de pico, (4) um valor, substancialmente, zero, (5) um valor negativo, (6) uma alteração na inclinação, e (7) uma mudança no sinal. Em outras variantes, o aparelho compreende um diferenciador para determinar uma taxa de variação do parâmetro de respiração medido, e um processador para executar um algoritmo, em que o algoritmo compreende uma comparação da taxa de variação com, pelo menos, um selecionado a partir de um grupo que consiste em: (1) um valor limite; (2) um valor zero; (3) uma primeira taxa de variação contra a uma segunda taxa de variação; (4) uma inclinação negativa aproximando-se de zero; (5) uma inclinação positiva aproximando-se de zero; (6) um valor de pico positivo; (7) um valor de pico negativo; (8) um aumento da taxa de variação; (9) uma taxa de variação decrescente; e (10) um sinal de alteração da taxa de variação. Em outras variantes, o aparelho compreende ainda uma cânula de amostragem acoplável a uma primeira extremidade do aparelho de análise de gás e engatável em uma segunda extremidade às vias respiratórias da pessoa; e um gerador de fluxo adaptado para extrair o gás das vias respiratórias de uma pessoa através da cânula de amostragem para o compartimento da amostra. Em outras variantes, o aparelho compreende um sistema de válvula disposto de modo a isolar o compartimento de amostra, em que o sistema de controle controla o sistema de válvula para permitir que o gás da porção de respiração alvo entre no compartimento de amostra. Em outras variantes, o sistema de controle está ainda adaptado para entregar o gás para o compartimento de amostra da respiração medida. Em outras variantes, o sistema de controle está ainda adaptado para entregar o gás para o compartimento de amostra a partir de uma respiração depois da respiração medida.

[014] Em uma outra variante, um analisador de gás de respiração para a análise de gás em uma porção alvo de respiração de uma pessoa compreende um sensor de respiração para identificar a porção alvo do ciclo de respiração, um processador para determinar o período de tempo da porção alvo, em que o período de tempo é determinado, pelo menos em parte, a partir da porção identificada, de um compartimento de coleta de gás com um volume alvo, de um sistema pneumático para entregar uma amostra de gás a partir da porção alvo da respiração para o compartimento de coleta de gás, um sistema de controle para ajustar a taxa de entrega de gás do sistema pneumático com base no período de tempo determinado, e um analisador de gases para analisar a composição do gás.

[015] Em outra variante, um analisador de gás de respiração para analisar os gases na parte final da expiração da respiração de uma pessoa dispõe de um sensor de respiração para identificar o período de final de expiração do ciclo de respiração, um processador para determinar o período de tempo do período de final da expiração em que o período de tempo é determinado, pelo menos em parte, a partir da porção identificada, um compartimento de coleta de gás com um volume alvo, uma fonte de vácuo para extrair uma amostra de gás a partir do fim do analisador de final de expiração da respiração para o compartimento de coleta de gás, um sistema de controle para ajustar a taxa de fluxo da fonte de vácuo com base no período de tempo de final de expiração determinado para preencher substancialmente o compartimento com o gás expirado, e um analisador de gases para analisar a composição do gás.

[016] Em uma outra variante, um analisador de gases de respiração para a análise de gás em uma porção alvo de respiração de uma pessoa compreende um sensor de respiração para identificar a porção alvo do ciclo de respiração, um processador para determinar o período de tempo da porção alvo, em que o período de tempo é determinado, pelo menos em parte, a partir da porção identificada, um compartimento de coleta de gás com um volume alvo, um sistema pneumático para fornecer uma amostra de gás a partir da porção alvo da respiração para o compartimento de coleta de gás, um sistema e algoritmo de controle para controlar o sistema pneumático para distribuir gás até que o compartimento seja substancialmente cheio com gás a partir da porção de respiração alvo, e um analisador de gases para analisar a composição do gás.

[017] Em uma outra variante, um analisador de gases de respiração para a análise de gás em uma porção alvo de respiração de uma pessoa compreende um sensor de respiração para identificar a porção alvo do ciclo de respiração, um processador para determinar o período de tempo da porção alvo, em que o período de tempo é determinado, pelo menos em parte, a partir da porção identificada, um compartimento de coleta de gás com um volume alvo, um sistema pneumático para a captura de uma amostra de gás a partir do porção alvo da respiração no compartimento de coleta de gás, um processador para executar um algoritmo para aplicar um fator de correção para a amostra de gás capturado, em que o fator de correção é baseado no período de tempo determinado da porção de respiração alvo para corrigir a não homogeneidade do gás capturado, e um analisador de gases para analisar a composição do gás.

[018] Em uma outra variante, um método para análise de respiração compreende (a) a identificação de um período de tempo de uma parte final da expiração de uma respiração, (b) coleta a parte final da expiração em um tubo de amostra tendo um volume de amostra, em que um tempo de coleta é baseado no período de tempo identificado, (c) repetir as etapas (a) e (b) até que o volume de amostra esteja cheio com uma pluralidade de porções de final da expiração a partir de uma respectiva pluralidade de ciclos, e (d) analisar a pluralidade de porções de final de expiração coletada para determinar a concentração de um gás.

[019] Em uma outra variante, um analisador de gases de respiração compreende um sistema operável para medir, pelo menos, uma característica de respiração de um paciente, um processador operável para determinar um ponto de partida e um ponto de chegada de uma porção do final da expiração da respiração, em que a determinação é baseada em, pelo menos, uma característica, um tubo de amostra que compreende uma extremidade proximal, uma extremidade distal, uma primeira válvula acoplada à extremidade proximal, uma segunda válvula acoplada à extremidade distal, e um volume de amostra, em que o volume de amostra é configurado para armazenar uma pluralidade de porções de final de expiração de respiração a partir de uma respectiva pluralidade de ciclos, e um sensor para a análise da concentração de um gás na pluralidade de final da expiração de respirações armazenadas.

[020] Em outra variante, um método de coleta de uma porção de final de expiração de respiração de um paciente compreende a identificação de um ponto inicial da porção de final de expiração, abertura de um recipiente configurado para coletar a parte final da expiração, em que o recipiente é aberto para se correlacionar com o ponto de partida identificado da parte final da expiração, identificando um ponto final da parte final da expiração, e fechamento do recipiente, em que o recipiente é fechado para correlacionar o ponto final identificado da parte final da expiração.

[021] Em uma outra variante, um banco de dados de correção de medição de gás para a determinação de uma concentração de gás em uma entrada de um aparelho é preenchida por um método que pode incluir a medição de uma pluralidade de concentrações de gás no aparelho para uma respectiva pluralidade de concentrações de gás conhecidas na entrada (em que as concentrações do gás são medidas a uma pluralidade de taxas de respiração), derivação de uma primeira pluralidade de equações polinomiais (em que cada uma da primeira pluralidade de equações polinomiais corresponde às concentrações de gás medidas de respectiva uma de uma pluralidade de taxas de respiração e em que cada uma do primeiro conjunto de equações polinomiais compreende um coeficiente para cada ordem da equação), derivação de uma segunda pluralidade de equações polinomiais (em que cada uma da segunda pluralidade de equações corresponde aos coeficientes de uma respectiva ordem do primeiro conjunto de equações polinomiais em que cada uma da segunda pluralidade de equações polinomiais compreende um coeficiente para cada ordem da equação), e gravação de cada um dos coeficientes da segunda pluralidade de equações polinomiais no banco de dados. A primeira pluralidade de equações polinomiais pode compreender uma pluralidade de equações lineares. A pluralidade de taxas de respiração pode ser, pelo menos, cinco em número. A pluralidade de taxas de respiração podem incluir taxas de respiração de 10 respirações por minuto, 20 respirações por minuto, 30 respirações por minuto, 40 respirações por minuto e 50 respirações por minuto. A segunda pluralidade de equações polinomiais pode compreender uma pluralidade de equações quadráticas. Os coeficientes da segunda pluralidade de equações polinomiais pode compreender uma primeira pluralidade de coeficientes e uma segunda pluralidade de coeficientes, em que a primeira pluralidade de coeficientes corresponde a taxas de respiração iguais ou abaixo de uma taxa de respiração predeterminada e a segunda pluralidade de coeficientes corresponde a taxas de respiração iguais ou superiores à taxa de respiração predeterminada. A taxa de respiração predeterminada pode ser de 30 bpm. A segunda pluralidade de equações polinomiais pode compreender uma primeira pluralidade de equações quadráticas e uma segunda pluralidade de equações quadráticas, em que cada um da primeira pluralidade de equações quadráticas corresponde a primeira pluralidade de coeficientes em cada ordem, e em que cada uma da segunda pluralidade de quadrática equações corresponde a segunda pluralidade de coeficientes em cada ordem. A pluralidade das concentrações de gases conhecidas na entrada pode compreender três em número. A pluralidade de concentrações de gás conhecida na entrada pode compreender, pelo menos, um selecionado a partir de cada um dos seguintes: uma região de taxa de respiração relativamente baixa, uma região de taxa de respiração relativamente elevada e uma região de taxa de respiração intermediária.

[022] Em uma outra variante, um método para determinação de uma concentração de gás de respiração de um paciente a uma entrada de um aparelho pode compreender a determinação de uma taxa de respiração do paciente, medição de uma concentração de gás no aparelho, acesso a um banco de dados para obter uma primeira pluralidade de coeficientes que correspondem a taxa de respiração do paciente, derivação de uma primeira pluralidade de equações polinomiais com base no primeiro conjunto de coeficientes, derivação de uma segunda pluralidade de coeficientes inserindo a taxa de respiração em cada uma da primeira pluralidade de equações polinomiais, derivação de uma equação de compensação utilizando a segunda pluralidade de coeficientes, e determinação da concentração de gás na entrada inserindo a concentração de gás medida na equação de compensação. Cada uma da primeira pluralidade de equações polinomiais pode ser uma equação quadrática e a primeira pluralidade de coeficientes pode ser três em número. A equação de compensação pode ser linear e a segunda pluralidade de coeficientes pode ser dois em número. O banco de dados pode incluir um primeiro subconjunto de coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde a taxas de respiração iguais ou abaixo de uma taxa de respiração predeterminada e o segundo subconjunto de coeficientes correspondem a taxas de respiração iguais ou acima da taxa de respiração predeterminada. A taxa de respiração predeterminada pode ser de 30 bpm.

[023] Em uma outra variante, um aparelho para análise de uma concentração de gás de uma respiração de um paciente pode compreender um analisador de gases que mede a concentração de gás no aparelho, uma entrada que recebe o a respiração do paciente, um analisador de velocidade de respiração que determina uma frequência de parâmetro respiratório da respiração do paciente, um banco de dados que compreende uma pluralidade de coeficientes que corresponde a uma pluralidade de frequências de parâmetros respiratórios, e um processador que contém um meio de leitura por computador não transitório contendo instruções executáveis que, quando executado executa um método de determinação da concentração de gás da respiração do paciente à entrada do aparelho, em que o método inclui o acesso ao banco de dados para obter uma primeira pluralidade de coeficientes com base na frequência de parâmetro respiratório do paciente, derivação de uma primeira pluralidade de equações polinomiais com base no primeiro conjunto de coeficientes, derivação de uma segunda pluralidade de coeficientes inserindo a frequência de parâmetro respiratório em cada uma da primeira pluralidade de equações polinomiais, derivação de uma equação de compensação utilizando a segunda pluralidade de coeficientes, e determinação da concentração do gás da entrada inserindo a concentração de gás medida na equação de compensação. A primeira pluralidade de equações polinomiais pode ser uma equação quadrática e a primeira pluralidade de coeficientes podem ser três em número. A equação de compensação pode ser linear e a segunda pluralidade de coeficientes pode ser dois em número. O banco de dados pode compreender um primeiro subconjunto de coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou abaixo de uma frequência predeterminada de parâmetros respiratórios e o segundo subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros de respiração iguais ou acima da frequência de parâmetro respiratório predeterminada. A frequência de parâmetro respiratório predeterminada pode ser de 30 bpm.

[024] Em uma outra variante, um método para determinar uma concentração de gás de uma respiração de paciente a uma entrada de um aparelho inclui a determinação de um frequência de parâmetro respiratório do paciente, medição de uma concentração de gás no aparelho, acesso a um banco de dados para obter um pluralidade de coeficientes com base em se a frequência de parâmetro respiratório do paciente está igual, acima ou abaixo de uma frequência de parâmetro respiratório predeterminada, em que o banco de dados compreende um primeiro subconjunto dos coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde as frequências de parâmetros respiratórios iguais ou inferiores à frequência de parâmetro respiratório predeterminada e o segundo subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou acima da frequência de parâmetro respiratório predeterminada, derivação de uma equação de compensação utilizando a pluralidade de coeficientes, e determinação da concentração de gás na entrada inserindo a concentração de gás medida na equação de compensação. A frequência de parâmetro respiratório predeterminada pode ser de 30 bpm.

[025] Em uma outra variante, um aparelho para análise de uma concentração de gás de respiração de um paciente pode compreender um analisador de gases que mede a concentração de gás no aparelho, uma entrada que recebe a respiração do paciente, um analisador de velocidade de respiração que determina uma frequência de parâmetro respiratório de respiração do paciente, um banco de dados que compreende uma pluralidade de coeficientes que corresponde a uma pluralidade de frequências de parâmetros respiratórios, em que o banco de dados compreende um primeiro subconjunto dos coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou abaixo de uma frequência de parâmetros respiratórios predeterminada e o segundo subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou acima da frequência de parâmetro respiratório predeterminada, e um processador que contém um meio de leitura por computador não transitório contendo instruções executáveis que, quando executadas realizam um método para a determinação da concentração do gás de respiração do paciente à entrada do aparelho, o método incluindo o acesso ao banco de dados para obter uma pluralidade de coeficientes baseado em se a frequência parâmetro respiratório do paciente está igual, acima ou abaixo da frequência de parâmetro de respiração predeterminada, derivação de uma equação de compensação baseada na pluralidade de coeficientes, e determinação da concentração do gás de entrada inserindo a concentração de gás medida na equação de compensação. A frequência de parâmetro respiratório predeterminada pode ser de 30 bpm.

[026] Em uma outra variante, um método para determinar uma concentração de gás de uma respiração de paciente a uma entrada de um dispositivo pode compreender a determinação de uma frequência de parâmetro respiratório do paciente, medição de uma concentração de gás no aparelho, acesso a um banco de dados para obter uma pluralidade de coeficientes correspondentes a frequência de parâmetro respiratório do paciente, derivação de uma equação de compensação utilizando a pluralidade de coeficientes, e determinação da concentração do gás na entrada inserindo a concentração de gás medida na equação de compensação. A equação de compensação pode ser uma equação polinomial. A equação de compensação pode ser linear. O banco de dados pode compreender um primeiro subconjunto de coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios igual ou abaixo de uma frequência de parâmetros respiratórios predeterminada e o segundo subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou acima da frequência de parâmetro respiratório predeterminada. A frequência de parâmetro respiratório predeterminada pode ser de 30 bpm.

[027] Em uma outra variante, um aparelho para análise de uma concentração de gás de respiração de um paciente compreende um analisador de gases que mede a concentração de gás no aparelho, uma entrada que recebe a respiração do paciente, um analisador de velocidade respiratória que determina uma a frequência de parâmetro respiratório da respiração do paciente, um banco de dados que compreende uma pluralidade de coeficientes que corresponde a uma pluralidade de frequências de parâmetros respiratórios, e um processador que contém um meio de leitura por computador não transitório contendo instruções executáveis que, quando executadas executam um método de determinação da concentração do gás de respiração do paciente à entrada do aparelho, o método compreendendo o acesso ao banco de dados para obter uma pluralidade de coeficientes com base na frequência de parâmetro respiratório do paciente, derivação de uma equação de compensação utilizando a pluralidade de coeficientes, e a determinação da concentração do gás de entrada inserindo a concentração de gás medida na equação de compensação. A equação de compensação pode ser uma equação polinomial. A equação polinomial pode ser uma equação linear. O banco de dados pode compreender um primeiro subconjunto de coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou abaixo de uma frequência de parâmetros respiratórios predeterminada e o segundo subconjunto dos coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou acima da a frequência de parâmetro respiratório predeterminada. A frequência de parâmetro respiratório predeterminada pode ser de 30 bpm.

[028] Em uma outra variante, um aparelho para coleta de gás de respiração de um paciente compreende um volume de amostra, um gerador de fluxo compreendendo uma taxa de fluxo de amostragem (em que o gerador de fluxo pode completamente, ou quase completamente, encher o volume da amostra com uma porção do final da expiração da respiração do paciente quando a respiração do paciente tem uma frequência de parâmetro respiratório determinada), e um processador configurado para descartar um gás coletado do paciente se uma frequência de parâmetro respiratório do paciente excede o frequência de parâmetro respiratório predeterminada. O gerador de fluxo pode ser uma bomba. O período de final de expiração a respiração do paciente pode ser considerado como uma fração, tal como um quarto de um período de respiração do paciente, em que o período de respiração compreende um ciclo inspiratório e expiratório da respiração do paciente.

[029] Em outras variações, um aparelho para análise de uma concentração de gás de uma amostra de respiração de um paciente pode compreender um compartimento de amostra com uma entrada que recebe a respiração do paciente, um analisador de velocidade de respiração que determina a velocidade de uma porção da respiração do paciente, um analisador de gás que determina a concentração de gás do gás no compartimento da amostra, e um processador que compreende um algoritmo que determina uma concentração de gás corrigida com base na velocidade de uma porção da respiração do paciente, em que a concentração de gás corrigida é determinada independentemente da colaboração do paciente.

[030] Em uma outra variante, um aparelho para análise de uma concentração de gás de uma amostra de respiração de um paciente pode compreender um compartimento de amostra com uma entrada que recebe a respiração do paciente, um analisador de velocidade de respiração que determina a velocidade de uma porção da respiração do paciente, um analisador de gás que determina a concentração de gás do gás no compartimento da amostra e um processador que compreende um algoritmo, em que o algoritmo determina um grau de não-homogeneidade da amostra de respiração no compartimento de amostra com base na velocidade de um porção de respiração do paciente, em que o algoritmo determina uma concentração de gás corrigida com base no grau de não-homogeneidade, e em que a concentração de gás corrigida é determinada independentemente da colaboração do paciente.

[031] Em uma outra variante, um aparelho para análise de uma concentração de gás de uma amostra de respiração de um paciente pode compreender um sensor de medição de frequência de parâmetro respiratório, um algoritmo que compreende uma frequência de parâmetro respiratório máximo definido, um compartimento de amostra com um volume e com uma entrada que recebe a respiração do paciente, um analisador de gás que determina a concentração de gás do gás no compartimento de amostra, e uma unidade de controle da taxa de fluxo de amostragem que fornece a amostra do paciente para dentro do compartimento de amostra a uma velocidade pretendida, em que o volume de compartimento de amostra e a taxa desejada são determinados com base na frequência do parâmetro respiratório máximo definido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[032] A Figura 1 descreve graficamente a forma de onda de respiração típica com base em uma medição de dióxido de carbono tirada de gás extraídos de uma respiração.

[033] A figura 2 descreve graficamente uma forma de onda típica de respiração com base em uma medição da pressão das vias aéreas tirada da via aérea proximal.

[034] As Figuras 3A-3C descrevem graficamente como CO da respiração pode variar de acordo com a fase da respiração e uma variação do uso de capnometria ou pressão das vias aéreas para identificar o período de final de expiração da respiração. A Figura 3A descreve o nível de CO na respiração para as diferentes fases do ciclo de respiração. A Figura 3B descreve o nível de CO2 na respiração durante diferentes fases do ciclo de respiração e os limites para identificar o período de final de expiração. A Figura 3C descreve a pressão da respiração das vias aéreas proximais para as diferentes fases do ciclo de respiração e os limites para identificar o período de final de expiração.

[035] A Figura 4A descreve um sinal de capnometria para as diferentes fases do ciclo de respiração e uma variação de um diferencial do sinal para identificação de diferentes porções da respiração. A Figura 4B descreve um sinal de pressão das vias aéreas durante diferentes fases do ciclo de respiração e uma variação de um diferencial do sinal para identificação de diferentes porções da respiração.

[036] A Figura 5 descreve esquematicamente uma vista geral de uma variação de um sistema de captura de respiração. A Figura 5B descreve esquematicamente uma vista geral de uma outra variação de um sistema de captura de respiração.

[037] A figura 6 apresenta uma coleção de gráficos que ilustram a mudança de fase associada ao uso de capnometria para identificar e coletar uma amostra de respiração.

[038] A Figura 7 fornece um conjunto de gráficos que ilustra a mudança de fase associada com a utilização de monitoramento de pressão das vias aéreas para identificar e coletar uma amostra de respiração.

[039] As Figuras 8-9G descrevem uma variação de um dispositivo de análise de respiração utilizando um fator de correção da taxa de respiração para corrigir as variações de taxa de respiração relacionadas à heterogeneidade do gás amostrado, quando se utiliza uma taxa de fluxo de amostragem fixa com um tempo de amostragem fixo e um volume de tubo de coleta de amostra fixo. A Figura 8 é um gráfico de um sinal de capnometria para uma sequência de respirações. A Figura 9A é um gráfico de forma de onda de capnometria de uma respiração representativo de uma taxa de respiração nominal. A Figura 9B é um gráfico de uma forma de onda de capnometria de uma respiração representativo de uma taxa de respiração relativamente rápida. Figura 9C descreve o sistema das Figuras 5A ou 5B que captura uma amostra de gás ao final da expiração da respiração mostrada na Figura 9A. A Figura 9D descreve o sistema das Figuras 5A ou 5B capturando uma amostra de gás ao final da expiração da respiração mostrada na Figura 9B. A Figura 9E mostra a utilização de um fator de correção da taxa de respiração para compensar a não-homogeneidade da amostra de gás capturada, utilizando um simulador de respiração e entrada de gás CO conhecida, com e sem fator de correção aplicado. A Figura 9F descreve uma configuração alternativa do sistema mostrado na figura 9D, em que a amostra de final da expiração é colocada no lado da válvula V1 do tubo de amostra. A Figura 9G descreve o sistema das Figuras 9C e 9D em que a respiração é capturada a partir de uma taxa de respiração relativamente lenta.

[040] As Figuras 10A-10B descrevem uma variação de um método de amostragem de respiração múltipla modulada para capturar um volume alvo de gás ao final da expiração e análise de gases subsequentes. A Figura 10A é um diagrama de fluxo esquemático que descreve a técnica de amostragem de múltipla respiração. A Figura 10B ilustra um gráfico do número de respirações que podem ser necessários para encher um volume de amostra exemplar para uma série de taxas de respiração.

[041] As Figuras 11A-11F descrevem uma variação de uma técnica de amostragem de respiração múltipla de taxa de respiração modulada para capturar um volume alvo de gás ao final da expiração e análise de gases subsequente. A Figura 11A descreve graficamente o sinal de capnometria e a posição da válvula de captura de amostra, de um protocolo de amostragem de respiração múltipla modulada de taxa de respiração exemplar. As Figuras 11B-11F descrevem o sistema pneumático descrito nas Figuras 5A ou 5B para uma captura de gás ao final da expiração exemplar. A Figura 11B descreve o sistema de captação de gás pneumático da Figura 5A ou 5B com gás de final de expiração do primeiro sopro sendo capturado. A Figura 11C descreve o sistema de captação de gás pneumático da Figura 5A ou 5B com o segundo sopro sendo encenado durante a captura. A Figura 11D descreve o sistema de captação de gás pneumático da Figura 5A ou 5B com gás ao final da expiração do segundo sopro sendo capturado. A Figura 11E descreve o sistema de captação de gás pneumático da Figura 5A ou 5B com o terceiro sopro sendo encenado durante a captura. A Figura 11F descreve os sistemas de captação de gás pneumáticos da Figuras 5A ou 5B com gás ao final da expiração do terceiro sopro sendo capturado.

[042] As Figuras 12A-B descrevem uma variação de um método de taxa de amostragem variável modulada para capturar um volume alvo de gás ao final da expiração e análise de gases subsequente. A Figura 12A descreve um diagrama de fluxo esquemático da sequência de funcionamento de uma técnica de taxa de amostragem de fluxo variável de taxa de respiração modulada. A Figura 12B ilustra um gráfico de uma taxa de fluxo de amostragem contra períodos de tempo de final de expiração correspondentes para um volume de amostra de exemplo.

[043] As Figuras 13A-13F descrevem uma variação de uma técnica de taxa de fluxo de amostragem variável de taxa de respiração modulada para capturar um volume alvo de gás ao final da expiração para posterior análise. A Figura 13A descreve graficamente um sinal de capnometria de respiração para uma taxa de respiração relativamente rápida. A Figura 13B descreve graficamente um sinal de capnometria de respiração para uma taxa de respiração relativamente lenta. A Figura 13C descreve um diagrama pneumático do sistema de coleta de gás para a respiração mostrada na Figura 13A para uma captura de gás ao final da expiração exemplar, ajustado a uma taxa de fluxo de amostragem relativamente rápida. A Figura 13D descreve um diagrama pneumático do sistema de coleta de gás para a respiração mostrada na Figura 13B, ajustada para uma taxa de fluxo de amostragem relativamente lenta. A Figura 13E descreve a utilização de um sinal de capnometria para determinar um tempo médio ao final da expiração de respirações e um respectivo ajuste da taxa de fluxo de amostragem para recolher o volume alvo de gás ao final da expiração a partir de uma única respiração subsequente. A Figura 13F descreve a utilização de um sinal de pressão das vias aéreas para determinar um tempo de final da expiração projetado de uma medição de um período de prévio ao final da expiração, e um respectivo ajuste a taxa de fluxo de amostragem para recolher o volume alvo de gás ao final da expiração da respiração.

[044] As figuras 14A e 14B descrevem a derivação e utilização de equações de fator de correção para ajustar a heterogeneidade do gás ao final da expiração. A Figura 14A é um gráfico que ilustra o ETCO ppm como uma função da taxa de respiração. A Figura 14B fornece à mesa com algumas equações de fator de correção de taxas de respiração exemplares.

[045] A Figura 15A ilustra um método para a criação de uma tabela de consulta para converter o ETCO medido a uma dada taxa de respiração para um ETCO corrigido. A Figura 15B fornece um gráfico de ETCO de precisão. As Figuras 15C fornecem um gráfico comparando a inclinação e compensação da taxa de respiração. As Figuras 15D fornecem um gráfico comparando a inclinação e compensação da taxa de respiração. A Figura 15E fornece uma tabela de consulta e algumas equações de compensação exemplares.

[046] A Figura 16A ilustra um método de determinação de uma taxa de amostragem de gás de um gerador de fluxo para correlacionar a uma taxa de respiração limite superior e o volume de amostragem predeterminado. A Figura 16B ilustra o sistema de captura de gás pneumático das Figura 5A ou 5B desenhando a respiração de um paciente a uma taxa respiração limite superior. A Figura 16C ilustra o sistema de captura de gás pneumático da Figura 5A ou 5B desenhando a respiração de um paciente a uma taxa de respiração abaixo de uma taxa de respiração limite superior.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[047] São aqui descritos dispositivos e métodos para capturar e analisar uma respiração exalada. Em algumas variações, um ou mais parâmetros respiratórios são medidos para identificar as diferentes partes constitutivas de uma respiração e os respectivos períodos de tempo, e um sistema pneumático é utilizado para captar a porção de respiração exalada em um tubo de amostragem utilizando um período de tempo identificado. Em algumas variações, uma ou mais válvulas e/ou mecanismos de controle de fluxo - tal como uma bomba de vácuo, por exemplo - são utilizadas para regular a taxa de fluxo de gás arrastado para o tubo de amostragem. Em algumas variantes, a porção capturada de respiração é analisada para a indicação do estado fisiológico de um paciente.

[048] Uma porção de uma respiração pode incluir uma porção de final de expiração, uma porção inicial, uma porção do meio, e uma porção de extremidade de uma respiração exalada. Parâmetros respiratórios medidos podem incluir um ou mais de dióxido de carbono, oxigênio, pressão das vias aéreas, temperatura das vias aéreas, taxa de fluxo de respiração e pressão respiratória. A identificação do período de tempo de uma porção de uma respiração pode incluir a identificação de cerca de início e término desse período de tempo.

[049] Em algumas variações de um algoritmo de coleta de amostra de final de expiração de respiração múltipla, o número de amostras coletadas varia de acordo com a taxa de respiração, a fim de preencher um volume de coleta de amostras fixo com a porção de final da expiração completa da (s) respiração (ões). Em algumas variações de um algoritmo de taxa de vácuo de amostragem variável, a taxa de vácuo é modulada com base na taxa de respiração, permitindo que a amostra coletada seja a seção do final da expiração inteira da respiração.

[050] A composição do gás exalado pode variar correspondente a diferentes fases do período de expiração. Por exemplo, a amostra de gás perto da extremidade de exalação pode ser representativa de gás que se difunde mais recentemente a partir da corrente sanguínea para os alvéolos. No exemplo mostrado na Figura 1, descrito abaixo, o período expiratório é dividido em duas porções: final de expiração prévio e final de expiração. Durante a porção de final de expiração prévio, gás das vias aéreas de condução e das porções distais do pulmão são expelidos, e durante a parte final da expiração, o gás que foi recentemente difundido no volume alveolar é expelido. A amostra de gás de diagnóstico pode ser melhor tomada a partir do período de final de expiração, por exemplo, ao tentar diagnosticar uma condição fisiológica na corrente sanguínea, tal como hiperbilirrubinemia ou hemólise. Para fins explicativos, as variações exemplares para amostragem de gás ao final da expiração para a medição de CO expirado são dadas a seguir, no entanto, os princípios se aplicam a outros fins de diagnóstico.

[051] A Figura 1 descreve graficamente um padrão típico de respiração 100 a partir da perspectiva de um sinal de dióxido de carbono (CO2) medido na respiração tirada da via aérea da pessoa, tal como a partir de seu nariz, como uma função do tempo, com o tempo no eixo horizontal, e nível de CO2 no eixo vertical. Durante a fase expiratória, CO2 é expulso, daí o nível de CO2 aumenta. Durante a fase expiratória, o ar ambiente ocupa o nariz, por conseguinte, o CO2 medido cai para essencialmente zero. Pode haver uma variedade de formas para uma curva de CO2 de respiração, com base no padrão de respiração da pessoa, sua idade, como eles estão respirando e quaisquer condições médicas agudas ou crônicas subjacentes. Algumas curvas podem mostrar as seguintes subporções para a fase expiratória: (1) uma porção inicial de baixo ou nenhum CO2 porque o gás pode simplesmente ser o gás da via respiratória proximal desprovido de CO2, (2) uma porção média que mostra CO2 aumentando rapidamente de zero para o nível de CO2 nos segmentos distais dos pulmões, (3) uma porção final mostrando um platô ou nivelamento do CO2, representando o CO2 proveniente dos alvéolos para aquele ar exalado, e (4) possivelmente um nível de pico constante ao final do período expiratório. No entanto, pode haver muitas outras curvas diferentes a partir desta curva clássica. Os níveis de CO2 de pico podem ser de 4-6% durante o período de final da expiração e próximo ou igual a zero no período inspiratório.

[052] Em algumas variantes, o nível de CO2 em uma respiração exalada é utilizado para determinar a duração de um período de uma respiração. Em outras variantes, a duração de um período de respiração pode ser caracterizada por um início e um término desse período. Em algumas variações, um nível de CO2 é utilizado para determinar um começo ou um fim de um período de uma respiração. Em outras variantes, uma primeira derivada de um nível de CO2 é utilizada para determinar um começo ou um fim de um período de uma respiração. Em ainda outras variantes, uma segunda derivada de um nível de CO2 é utilizada para determinar um começo ou um fim de um período de uma respiração. Em algumas variações, uma combinação de níveis de CO2 e derivadas temporais de nível de CO2 podem ser utilizadas para determinar um começo ou um fim de um período de uma respiração. Em algumas variações, um início de um período de final da expiração pode ser determinado por uma mudança na primeira derivada do de um nível de CO2 do ar exalado, como uma diminuição súbita da primeira derivada do nível de CO2. Em algumas variações, uma diminuição na primeira derivada do nível de CO2 é superior a uma redução de 10%. Em algumas variações, uma diminuição na primeira derivada do nível de CO2 é superior a uma redução de 25%. Em algumas variações, a derivada vai se aproximar ou se tornar nula mostrando muito pouca taxa de variação ou um planalto de pico, respectivamente. Em outras variantes, o início de um período de final da expiração pode ser determinado por uma segunda derivada grande do nível de CO2. Em algumas variações, a cessão de um período de final da expiração pode ser determinada por um nível de CO2 máximo, que pode ser detectado ou confirmado por uma mudança no sinal da primeira derivada do nível de CO2 conforme a derivada torna-se negativa (associada a uma queda do nível de CO2 a partir do seu valor de pico). Em outras variantes, um começo de um período inicial pode ser determinado por um aumento repentino na primeira derivada do nível de CO2. Em outras variantes, um começo de um período inicial pode ser determinado por um aumento no nível de CO2 de nível de CO2 zero. Em algumas variantes, o aumento no nível de CO2 pode ser diferente de zero, tal como próximo de zero ou de um valor inicial. Em algumas variações, uma terminação de um período médio pode ser determinada por uma modificação na primeira derivada de um nível de CO2 do ar exalado, como uma diminuição súbita da primeira derivada de nível de CO2. Em algumas variações, um nível de CO2, primeira derivada desta, segunda derivada desta, ou uma combinação dos anteriores podem ser utilizados para determinar o início e térmico de um ou mais períodos.

[053] A figura 2 descreve graficamente um sinal típico de respiração 200 a partir do ponto de vista da pressão das vias aéreas medida, exibindo uma pressão negativa durante a fase de inspiração e uma pressão positiva durante a fase de expiração. Durante a respiração em repouso, a pressão expiratória pico pode corresponder ao meio da fase expiratória e o início do período de final de expiração. Nas Figuras 1 e 2, TI, TE, TPET, TET, TPE representam tempo inspiratório, tempo expiratório, tempo de prévio do final da expiração, tempo do final da expiração, e tempo pós expiratório respectivamente. Uma pausa inspiratória também pode estar presente (não mostrado), na qual o movimento do músculo do pulmão durante a inspiração está em pausa antes do início do período de expiração. A pressão inspiratória máxima pode ser de -1 a -4 cwp durante a respiração tranquila, e até -15 cwp durante a respiração pesada, e a pressão expiratória máxima pode ser de +0,5 a +2,0 cwp durante a respiração tranquila e até +10 cwp durante a respiração mais pesada quando medida na entrada das narinas. Um perito na técnica reconhecerá facilmente que os cwps dados aqui são exemplificativos e que outros cwps podem estar presentes sem se desviar do âmbito desta divulgação.

[054] Em algumas variações, a pressão das vias aéreas é utilizada para determinar um começo ou um fim de um período de uma respiração. Em outras variantes, uma primeira derivada de uma pressão das vias aéreas é utilizada para determinar um começo ou um fim de um período de uma respiração. Em ainda outras variantes, uma segunda derivada de uma pressão das vias aéreas é utilizada para determinar um início ou um fim de um período de uma respiração. Em algumas variações, uma combinação de pressões das vias aéreas e derivadas de pressão das vias aéreas pode ser utilizada para determinar um começo ou um fim de um período de uma respiração. Em algumas variações, um início de um período de final da expiração é determinado pela pressão máxima das vias aéreas, que é, por uma primeira derivada de zero da pressão das vias aéreas. Em algumas variações, a cessão de um período de final da expiração pode ser determinada pela pressão zero das vias aéreas. Em algumas variações, uma pressão das vias aéreas, primeira derivada desta, segunda derivada desta, ou uma combinação dos anteriores pode ser utilizada para determinar o início e o término de um ou mais períodos.

[055] Em algumas variações, o sensor de respiração monitora a respiração da pessoa ao longo do tempo, e as tendências do padrão respiratório, determinando um valor atualizado continuamente, que é característico do padrão de respiração. Por exemplo, os valores positivos de pico de um sinal de respiração podem ser medidos e atualizados para cada ciclo respiratório. Valores de pico podem ser comparados com os valores de pico anteriores. Pode ser calculada a média de valores de pico ao longo de um número anterior de várias respirações. Da mesma forma, os aspectos relacionados com o tempo das respirações podem tendenciados, tal como o tempo expiratório. Vários eventos relacionados à respiração que não são respirações normais podem ser identificados e algoritmos de exceção podem existir, a fim de não incluir esses eventos não-normais da respiração, inadvertidamente, em etapas determinísticas. Por exemplo, a forma de onda característica de um espirro, tosse, respiração empilhada, ou respiração não integral pode ser definida com antecedência, ou com base no monitoramento de um paciente em particular e, quando detectada pelo sensor de respiração, excluída dos algoritmos determinísticos apropriadas.

[056] As figuras 3A-3C descrevem em mais detalhes uma variante de utilização de um sinal de respiração para identificar uma porção do ciclo respiratório para a captura de uma amostra desejada para análise de composição. No exemplo mostrado, um sinal de capnometria ou um sinal de pressão da via respiratória é utilizado para identificar a porção de final da expiração da fase expiratória para medição de CO expirado. Na Figura 3A, o nível de CO da respiração 300 está representado, mostrando como CO varia com o ciclo de respiração, onde o valor de CO pico corresponde ao período de final de expiração. O valor de CO pico 310 é o valor de interesse, uma vez que é o mais estreitamente relacionado com o nível de CO no sangue. No exemplo de capnometria 330 na Figura 3B, o tempo e os valores limites de amplitude são estabelecidos para determinar o início e o fim do período de final de expiração. YA e YB são as amplitudes de CO2 no ponto de transição de inclinação e nível de pico, respectivamente, o que representa as amplitudes de CO2 expirado de início e de fim, respectivamente. XA e XB são as durações do período de final da expiração prévio e período expiratório, respectivamente, medidas de t1', o início do período expiratório, tal como definido por um aumento do nível da linha de base de CO2. Limiares Y1, Y2, X1 e X2 podem ser estabelecidos, respectivamente, a partir de e com base em tendências, média, reconhecimento de padrões ou outros protocolos de YA, YB, XA e XB, por exemplo, uma percentagem de um valor tendenciado de média móvel com exceções desconsideradas. No exemplo da pressão das vias aéreas 360 da Figura 3C, YC representa a amplitude de pico, correspondente ao início do período de final da expiração, e XA e XB representam a duração do período de final da expiração prévio e o período expiratório. Limiares X1, X2 e Y1 são estabelecos a partir e com base em tendências, média, reconhecimento de padrões ou outros protocolos de XA, XB e YC, respectivamente, e limiar Y2 é estabelecido com base sobre a pressão zero. Por exemplo, coleta da amostra de gás expirado pode começar, com a mudança de fase apropriada, quando a pressão nasal alcança o valor de pico, ou Y1, ou ao meio da fase expiratória, XB/2, com base em tendências, aproximação a zero, e no final quando a pressão nasal se torna negativa, ou zero, ou quando se atinge Y2, ou depois de um atraso de tempo de XB, ou após um intervalo de tempo com base no tempo de expiração anteriormente medido. A medição da taxa de fluxo da respiração ou temperatura nas vias aéreas proximal fornece informações muito semelhantes ao da pressão das vias aéreas, e estes sinais podem também ser utilizados na forma descrita anteriormente para determinar as diferentes partes da curva de respiração e o fim do período de final da expiração. Além disso, outras medidas de respiração podem ser feitas para distinguir o padrão de respiração, tal como som, ultrassom, vibrações, e pletismografia.

[057] As técnicas de limiar descritas nas Figuras 3B e 3C podem ser altamente confiáveis quando o padrão de respiração é relativamente constante e não errático. No entanto, em situações de respiração não constante ou irregulares, capnometria e pressão da via aérea pode não distinguir com segurança o início e o fim do período de final de expiração. Por exemplo capnometria pode ter dificuldade em identificar de forma confiável exatamente a transição entre os períodos de final da expiração prévio e final da expiração, porque esta transição pode ser diferente para diferentes padrões respiratórios. Por exemplo, o aumento da inclinação de CO2 durante a fase expiratória pode ser constante sem o ponto de transição de uma primeira inclinação para uma segunda inclinação na Figura 3B. Ou, poderá haver mais do que duas CO2 inclinações durante a fase de expiração, portanto, mais do que uma transição, o que torna potencialmente arbitrário determinar qual a transição de inclinação correspondente ao início da fase expiratória. Os precedentes são apenas exemplos de potenciais dificuldades em identificar o início do período de final de expiração, e outras questões são possíveis. Um sinal de pressão das vias aéreas proximal, com os algoritmos apropriados, pode melhorar a confiabilidade sobre a capnometria em que raramente existiria mais do que um pico de pressão de expiração de uma respiração dada, tornando este marcador um marcador confiável. De modo semelhante, a transição de pressão positiva a pressão zero, com os algoritmos de zeragem apropriados, pode correlacionar-se com confiabilidade ao final do período de final da expiração. Portanto, a utilização de sensores de pressão das vias aéreas proximais pode proporcionar uma fidelidade aumentada e, além disso pode baixar substancialmente os custos. No entanto, a pressão das vias respiratórias pode também ser limitada na sua fidelidade.

[058] As Figuras 4A e 4B indicam outra variação utilizando capnometria e pressão da via aérea proximal para medir o padrão respiratório e identificar diferentes porções do padrão de respiração, incluindo o período de final de expiração. A Figura 4A é um gráfico 400 de dióxido de carbono exalado e a taxa de variação (primeira derivada) de dióxido de carbono no ar exalado. (CO2 é representado pela linha 410 e a derivada de CO2 é representada pela linha 420). Na Figura 4A o CO2 da respiração é medido e a medida é diferenciada instantaneamente em tempo real. Ao observar as mudanças instantâneas na inclinação e comparar com os valores-limite adequados (tais como valores limites descritos aqui), o início do período de final da expiração pode ser identificado de forma confiável. E observando mudanças rápidas de um valor diferenciado positivo para um negativo, o fim do período de final da expiração pode ser identificado de forma confiável. Além de distinguir o período do final de expiração, outras porções da fase de respiração podem ser identificadas utilizando esta técnica. Em outras variantes, um segundo diferencial do sinal medido pode ser utilizado para melhorar ainda mais a fidelidade ou a confiabilidade da identificação de uma porção exata do padrão de respiração.

[059] A Figura 4B é uma outra variação utilizando pressão das vias aéreas proximal medida, diferenciada em tempo real. A Figura 4B é um gráfico 450 da pressão das vias aéreas proximal e a taxa de variação (primeira derivada) da pressão das vias aéreas proximal. (A pressão das vias aéreas é representada pela linha 460, bem como a derivada de pressão das vias aéreas é representada pela linha 470). Um primeiro valor de zero 472 DPA/dt subsequente para um valor positivo indica que o pico de pressão das vias aéreas no tempo t2 corresponde ao início do período de final da expiração. Um segundo valor de zero 474 DPA/dt na sequência de um valor negativo indica um valor zero de pressão das vias aéreas no tempo t3 correspondente ao final do período de final da expiração expiratório. Além da manipulação de um sinal de pressão de capnometria ou de vias aéreas desta maneira, outros parâmetros respiratórios podem ser igualmente manipulados. Exemplos desses outros parâmetros incluem temperatura do gás de respiração, umidade, fluxo de ar, som e outros. Embora a análise de gás CO expirado estar descrita nos exemplos aqui, deve-se entender que os sistemas e métodos podem ser aplicados a amostragem e análise de outros gases, a partir de outras porções do ciclo de respiração.

[060] Para algumas aplicações da análise da respiração, uma quantidade mínima de volume de gás é exigida pelo analisador de composição de gás para que ele forneça uma análise precisa. Uma técnica para a obtenção da amostra para análise de gás é recolher o gás de um compartimento de armazenamento temporário, enquanto ele é extraído do paciente. O compartimento de armazenagem é dimensionado para um volume conhecido satisfazer o volume de requisito do analisador de composição de gás, e por conveniência, o compartimento pode ser de um volume fixo ou constante. Após o compartimento ser cheio com o gás desejado, o gás no compartimento pode, então, ser enviado para o analisador de composição para análise. O gás armazenado e analisado pode ser puramente a partir da porção alvo de exalação de modo a conseguir uma análise precisa. Portanto, o sistema pode ser capaz de obter esse volume de gás a partir da parte correta da respiração, sob uma ampla variedade de padrões de respiração, e ainda coletar a quantidade de gás necessária para o analisador ser exato.

[061] A Figura 5 descreve esquematicamente uma variação de uma vista geral de um dispositivo para captação de respiração exalada, incluindo uma cânula de amostragem 501 e instrumento de coleta e análise da amostra de gás 502. Gás pode ser retirado a partir do paciente, por exemplo por meio da cânula de amostragem 501 e um gerador de fluxo 512. A taxa de fluxo do gerador de fluxo pode ser medida por um transdutor de fluxo, por exemplo, uma matriz de sensores de pressão, 526 e 528, dispostas de modo semelhante ao pneumotacômetro. A taxa de fluxo medida pode ser utilizada como um controle de feedback do circuito fechado para controlar a taxa de fluxo do gerador de fluxo. Um sensor de respiração, tal como uma capnômetro 510 ou um sensor de pressão 526, pode ser utilizado para medir o padrão de respiração em tempo real. Gás da porção desejada da respiração é capturado e isolado no compartimento de coleta de armazenamento 518. O gás que entra no compartimento de armazenagem é controlado por, pelo menos, uma válvula V1, por exemplo, com uma porta comum c sempre aberta, e uma segunda porta aberta, tanto a para coletar gás ou b para isolar o compartimento de armazenamento. Pode haver uma válvula V2 entre V1 e o gerador de fluxo para participar com V1 no isolamento do compartimento de armazenagem. O gás não sendo capturado para análise é canalizado para longe do compartimento de armazenamento através de uma conduta de desvio 520. O gás capturado é enviado do compartimento de armazenagem através de um analisador de composição de gás 514, tal como um sensor de CO. Um sistema de controle 522 com um microprocessador 524 controla o sistema com os algoritmos associados. O gerador de fluxo pode ser uma bomba de vácuo ou pressão, tal como uma bomba de diafragma, ou outro tipo de dispositivo gerador de fluxo, tal como uma fonte de vácuo, uma bomba Venturi de uma fonte de pressão positiva, ou uma bomba de seringa. Válvulas para gerenciar o roteamento de gás podem ser um arranjo de válvulas 2 de posições de 3 maneiras ou pode ser um arranjo de válvulas 3 de posições de 4 maneiras. Capnômetro 510, se utilizado, mede o padrão de respiração instantaneamente através de infravermelhos (IV). O analisador de composição de gás pode ser um sensor eletroquímico com um tempo de reação, ou um cromatógrafo de gás, ou um espectrômetro de massas. Outras variações podem utilizar diferentes analisadores. O compartimento de armazenagem de amostra pode ser um tubo de diâmetro interno de pequeno orifício ou conduto de comprimento considerável, a fim de minimizar a seção transversal que pode reduzir a interação da molécula de gás ao longo do comprimento do conduto. A cânula de amostragem pode ser um tubo de silicone ou de PVC com um diâmetro interno de 0,020-0,080". O sensor de pressão 516 é um sensor de pressão adicional, que pode ser utilizado em conjunto com 526 de modo que uma taxa de fluxo pode ser determinada, além de utilizá-lo para medição de pressão nas vias aéreas. A taxa de fluxo pode ser utilizada para ajustar a velocidade da bomba em algumas variações que utilizam uma taxa de fluxo variável. O sensor de pressão 516 pode também ser utilizado para a informação do ambiente onde a curva de respiração é medida pela pressão em vez de capnometria. Em algumas variações, um sensor de monóxido de carbono instantâneo é utilizado como sensor de respiração, no lugar de um capnômetro ou um sensor de pressão das vias aéreas. Podem também ser utilizados outros sensores de respiração instantâneos.

[062] A Figura 5B descreve os detalhes adicionais sobre o funcionamento pneumático do sistema mostrado na Figura 5A (ver também Figura 9C abaixo). Para características semelhantes na figura 5A, a discussão não se repete aqui. Um tubo de desvio 536 permite que o gás sendo retirado a partir do paciente ou do ambiente desvie o tubo de amostra 518 durante vezes a qual o tubo da amostra pode ser isolado destes gases. Neste arranjo, a válvula V1 pode ser fechada na porta a e a válvula V2 pode ser aberta na porta b para permitir o fluxo de b por c. Um gerador de fluxo pode ser utilizado para extrair o gás de amostragem, através do tipo de desvio. Um tubo de pressão 532 pode ser utilizado para empurrar a amostra de final da expiração no tubo de amostragem 518 para fora do tubo de amostragem para o sensor 514, no tempo em que as válvulas V1 e V3 são, cada uma, abertas na porta b e V2 é fechada na porta a. A válvula V4 muda a fonte de gás do gás do paciente para o gás ambiente através da abertura de porta b, quando é desejado não contaminar os gases de vias internas com gás do paciente ou para purga do sistema.

[063] Em algumas variantes, o sistema pneumático mostrado nas Figuras 5A e 5B acima podem incluir um compartimento de coleta removível (não mostrado). Por exemplo, o tubo de amostra 518 pode estar de forma removível no sistema. Desta forma, o sistema pneumático pode ser capaz de encher um tubo com uma amostra de gás desejada, e o tubo de amostra pode ser analisado em outro local, ou preservado para posterior análise. Em outras variantes, o gás pode ser encaminhado do tubo de ensaio para um compartimento de coleta removível. Nesta variação, o compartimento pode substituir o analisador ou de outro modo ser posicionado de modo que possa ser removido e/ou substituído.

[064] A Figura 6 fornece um conjunto 600 de gráficos que ilustram a mudança de fase relacionada com a utilização de capnometria para identificar e recolher uma amostra de respiração em uma variação de um dispositivo para captar a respiração exalada. O gráfico de cima 610 ilustra a fase de respiração real (Inspiração/expiração). O gráfico do meio 630 ilustra a concentração de CO2. O gráfico inferior 660 ilustra a posição da válvula. O tempo de viagem para o gás viajar de a pessoa para o capnômetro através da cânula de amostragem é representado por tα. Portanto, o sinal de capnometria mostra um início de exalação um pouco após o verdadeiro início da expiração. O tempo de viagem para o gás sair do capnômetro e começar a entrar no compartimento de coleta da amostra é representada por tβ. Portanto, a válvula de isolamento do compartimento de amostra V1 abre a posição a um tempo t(1), tβ após a detecção do início do período de final da expiração pelo capnômetro, para o tempo de coleta de amostra t(s).

[065] A Figura 7 fornece um conjunto 700 de gráficos que ilustram a mudança de fase relacionada com a utilização de monitorização da pressão das vias aéreas para identificar e recolher uma amostra de respiração em uma variação de um dispositivo para captar a respiração exalada. O gráfico superior 710 ilustra a fase de respiração real (inspiração/expiração). O gráfico 730 ilustra a média da pressão das vias aéreas. O gráfico inferior 750 ilustra a posição da válvula. O deslocamento de fase entre a respiração real e a pressão é tΦ, aproximadamente igual à distância de curso dividida pela velocidade do som, portanto, é, relativamente, instantânea. O tempo de viagem para o gás sair das vias respiratórias da pessoa e começar a entrar no compartimento de coleta de amostra é representada por tδ. Por conseguinte, a válvula V1 abre para uma posição no tempo t (1'), que é tδ após a detecção do início do período de final de expiração pelo capnômetro, para o tempo de coleta de amostra t(s).

[066] Na seguinte discussão, é feita referência ao dispositivo de captura de respiração exalada acima descrito relativamente às Figuras 5A e 5B. Deve-se notar que os outros dispositivos podem ser utilizados para determinar a duração de um período de uma respiração exalada e capturar o referido período de respiração sem se desviar do âmbito da revelação.

[067] Em uma primeira variação de uma taxa variável de respiração modulada, mostrada nas Figuras 8-9G, um fator de correção é aplicado para o resultado da análise da composição do gás para compensar a não homogeneidade da amostra de gás capturado. O sistema no exemplo mostrado analisa gás CO expirado, identificando o período de final da expiração utilizando a capnometria, e utiliza um tempo de amostragem de gás e taxa de fluxo de amostragem fixos. A Figura 8 é um gráfico 800 de um sinal de capnometria para uma série de ciclos. O sinal de capnometria é utilizado para identificar um bom sopro para provar e identificar o período de final de expiração, com o sopro mais recente na extremidade direita, e o sopro mais antigo na extremidade esquerda do gráfico. Os sopros de 1 a 3 são acompanhados e avaliados para atender a um critério de qualificação, e se encontrados, a porção de final de expiração de respiração 4 é amostrada para análise.

[068] A Figura 9A é um gráfico 900 de um caso nominal correspondente à Figura 8, em que o período de final de expiração da respiração número 4 corresponde ao tempo de amostragem t(s1). A Figura 9C ilustra o arranjo 930 de um sistema pneumático para capturar o gás descrito no caso nominal mostrado na Figura 9A, em que o gás do período de final da expiração da respiração 4 preenche completamente o volume do compartimento de coleta de amostras V(s1). Na Figura 9C, o final da expiração da respiração 4 pode ser visto que a direita de V2, fora do compartimento da amostra. A parte inspiratória da respiração 5 pode ser vista à esquerda de V1, fora do compartimento da amostra.

[069] No gráfico 910 da Figura 9B, o tempo de amostragem t(s1) é maior do que o fim do período de final de expiração. O arranjo 940 mostrado na Figura 9D, que corresponde ao gráfico da Figura 9B, compreende tanto a corrente de gás de respiração final da respiração 4 e gás inspiratório da respiração 5. Por exemplo, se o sistema é ajustado para um tempo de final da expiração de 1 segundo com um tempo de coleta de amostra de 1 segundo, e o tempo de final da expiração real é de 1 segundo, em seguida, o gás de amostra é homogêneo no que diz respeito às diferentes porções da fase expiratória, e a análise pode ser mais precisa (ver Figuras 9 A e 9C). No entanto, se ao fim do período de final de expiração da pessoa torna-se mais curto ou mais longo em duração, o compartimento da amostra pode perder um pouco do gás expirado ou pode incluir um pouco de gás não pertencente ao final da expiração, respectivamente, o que pode conduzir inevitavelmente a imprecisões na análise, que podem ser corrigidas por aplicação do fator de correção da taxa de heterogeneidade de respiração de gás. Por exemplo, se o tempo de final da expiração é de 0,5 segundo, o compartimento da amostra pode ser 50% preenchido com gás expirado puro de todo o período de final da expiração acrescido de 50% cheio com gás inspiratório, diluindo a concentração de CO no compartimento de amostra. Assumindo que o CO da amostra de gás a partir de fase inspiratória é conhecido, por exemplo 0,25 ppm, e assumindo que o resultado da medição do analisador é 1,25 ppm de CO, e o CO ambiente é conhecido 0,25 ppm, em seguida, a amostra contém 50% de 0,0 ppm de CO, e 50% de 1,0 ppm de CO para um CO corrigido de 0,5 ppm de CO. Neste caso, o fator de correção é 0,5. No exemplo mostrado na Figura 9B, o tempo de amostragem t(s1) é maior do que o do período de final de expiração. A amostra de gás capturado mostrada na Figura 9D correspondente à Figura 9B compreende tanto o gás do final de expiração da respiração 4 quanto gases inspiratórios da próxima respiração.

[070] A análise de CO resultante em 60 bpm mostrada pela linha cheia no gráfico da Figura 9E mostra um erro de 15% devido à diluição da amostra, no entanto, a aplicação do fator de correção dependente da taxa de respiração mostrada pela linha pontilhada atinge 2% de precisão neste exemplo. O fator de correção pode ser uma equação linear com uma inclinação e valor de compensação aplicados a todas as taxas de respiração em toda a faixa de operação do dispositivo.

[071] A Figura 9E descreve um gráfico 950 de precisão versus taxa de respiração de um analisador de CO de final de expiração, utilizando um simulador de respiração e uma entrada de concentração de gás CO conhecida, e uma fórmula de correção matemática. A curva cheia no gráfico 950 da Figura 9E a 40 bpm descreve a precisão resultante da análise de CO da amostra recolhida. No exemplo mostrado, o volume do tubo de amostra e a taxa de fluxo de amostra de gás são dimensionados e definidos, respectivamente, para encher completamente o tubo de amostra de gás de final da expiração do período de final de expiração completo, por um período de final da expiração de 500 milissegundos correspondente a 30 respirações por minuto, com uma relação de 1:1 I:E ("inspiratório:expiratório"). Como pode ser visto no gráfico, a curva é muito precisa em taxas de respiração abaixo de 30 bpm, uma vez em 30 bpm o tubo de amostra é completamente preenchido com gás expirado homogêneo, e abaixo de 30 bpm, o tubo de amostra é também preenchido com o gás expirado homogêneo, embora não de todo o período de final de expiração. No entanto, acima de 30 bpm, o tubo de amostra inclui o gás de todo o período de final da expiração da respiração amostrada, além de um pouco de gás de antes ou após o período de final da expiração porque os períodos de final de expiração com essas taxas de respiração são de duração mais curta do que o tempo de coleta de gás, resultando assim em um declive negativo da curva devido à diluição. Como pode ser visto na curva corrigida, os resultados com taxas de respiração superiores a 30 são ajustados com precisão com o fator de correção. A precisão entre 10 e 30 bpm pode não ser linear, pois em 10 bpm o tubo de amostra contém o final do gás expirado, o que pode ser um pouco maior em concentração de CO do que a média durante o período de final de expiração, enquanto que em 30 bpm, o tubo de amostra contém o gás de todo o período de final de expiração. A equação geral que descreve a relação entre o gás medido e o real é x = My + B, por exemplo x = 0,0074 y + 0,07, em que x é o ETCO medido, M é a inclinação da equação, y é o ETCO corrigido da taxa de respiração, e B é a interseção ou deslocamento de y na equação. Portanto ETCO (corrigido) = [ETCO (medido) - deslocamento]/inclinação.

[072] A Figura 9F descreve uma configuração alternativa do sistema 960 mostrado na figura 9D, em que a amostra de final da expiração é colocada no lado da válvula V1 do tubo de amostra. Esta é uma configuração semelhante à da Figura 9D, exceto que uma porção do período de final da expiração expiratório da respiração 4 é capturado na amostra, em vez da fase inspiratória (como se mostra na configuração da Figura 9D). A Figura 9G ilustra a configuração 970 do sistema de Figuras 9C e 9D em que a respiração é capturada a partir de uma taxa de respiração lenta. Na configuração da Figura 9G, algum gás expirado não é capturado no tubo de amostra na área passada V2.

[073] A Figura 10A ilustra um método 1000 para amostragem de várias respirações para recolher um volume alvo de gás expirado. O método 1000, opcionalmente, começa com a etapa 1002, lavagem do sistema com o ar ambiente. Isto pode não ser necessário cada vez que o método é realizado. O método 1000 continua com a coleta de uma primeira amostra de final da expiração 1004. A válvula de um tubo de amostragem é aberta no momento apropriado para correlacionar com o início do período de final de expiração. A variação representada na Figura 10A indica que a válvula está aberta para se correlacionar com um segundo patamar da primeira derivada da concentração de dióxido de carbono, mas outras variações podem utilizar gatilhos alternativos para o início do período de final de expiração, tais como os descritos na presente memória descritiva. A válvula de um tubo de amostragem é fechada no momento apropriado para correlacionar com o final do período de final de expiração. A variação representada na Figura 10A indica que a válvula está fechada para se correlacionar com um zero da primeira derivada da concentração de dióxido de carbono, mas pode utilizar outras variações de gatilhos alternativos para o fim do período de final de expiração, tais como os descritos na presente memória descritiva. O método com a etapa 1006 para determinar o volume de gás capturado na etapa 1004. A variação representada na Figura 10A indica o volume baseado na velocidade da bomba e do tempo de abertura da válvula, mas outros mecanismos poderão ser utilizados de forma equivalente. O volume capturado é, então, comparado com o volume de tubos de amostra para determinar se o tubo de amostra está cheio. Se não, a Etapa 1008 repete a etapa de capturar 1004 e a comparação da etapa 1006 até que o volume de amostra esteja cheio. Em seguida, o método, na etapa 1010, empurra o volume recolhido para um analisador de CO. Em algumas variantes, o volume recolhido pode ser empurrado para um tipo diferente de analisador de gases, ou empurrado para um tubo de armazenamento removível para entrega para um laboratório ou outra instalação de análise.

[074] Conforme descrito acima, a fim de compensar qualquer taxa de respiração ou padrão de respiração e ainda obter o volume de gás e a pureza de amostra desejados, várias respirações podem ser amostradas. O número de sopros depende do padrão de respiração e do volume do compartimento. A Figura 10B ilustra um gráfico 1020 do número de respirações que podem ser necessários para encher um volume de amostra. Para efeitos de exemplo, o compartimento da amostra é de 2,5 mL, a taxa de fluxo da amostra é de 100 mL/min, e assumindo que gás de final da expiração está sendo analisado, 3 respirações são necessárias para serem amostradas, por exemplo, a uma taxa de respiração de 30 respirações por minuto, etc. Deve-se entender que a variação do compartimento da amostra, taxa de fluxo, etc., pode conduzir a um gráfico diferente. O gráfico 1020 fornece uma referência fácil para determinar quantos ciclos podem ser necessários para encher o tubo de compartimento. Embora a variação da Figura 10B descreva respirações amostradas como números inteiros (e, assim, um gráfico da função-passo), outras variações podem utilizar um gráfico de linha contínua, indicando, assim, que uma respiração parcial (em adição a uma ou mais respirações completas) vai ser capturada para preencher o volume de amostra. Esta informação pode ser utilizada para fechar a válvula do compartimento de amostra no momento apropriado.

[075] As Figuras 11A-11F descrevem graficamente o método das Figuras 10A-10B utilizando o aparelho da Figura 5A ou 5B, para fins explicativos. Deve-se notar que qualquer número de aparelhos pode ser utilizado para capturar uma porção específica de respiração sem se desviar do âmbito da presente revelação.

[076] A Figura 11 A ilustra um gráfico 1100 que mostra os níveis de dióxido de carbono de uma série de respirações. Depois de identificar e avaliar as primeiras três respirações, o sistema decide começar a coleta de amostras a partir da quarta respiração, rotulado como respiração 1. Dependendo do padrão de respiração em vigor, o número apropriado de períodos de final de expiração é amostrado para recolher o volume necessário. As respirações podem ser previamente verificadas para que cumpram os critérios necessários para a amostragem, resultando tanto em várias respirações consecutivas, ou respirações não consecutivas. A Figura 11A também ilustra um gráfico 1105 do estado de válvula da válvula V1 na entrada para o tubo de amostra. Enquanto os três primeiros ciclos ("respiração -3" a "respiração -1") são verificados, a entrada para o tubo de amostra é fechada ("b aberta"). Quando o sistema determina amostrar a respiração 1, a entrada para válvula é aberta ("a aberta") para permitir que o tubo de amostra recolha o período de final de expiração da respiração 1. Como pode ser visto na Figura 11A, há um deslocamento de fase (deslocamento no tempo) do início do período de final da expiração para a abertura da válvula de entrada. Isto pode refletir um tempo finito necessário para a respiração viajar a partir do paciente para a válvula de entrada, como descrito acima. Quando o período de final da expiração é superior, a válvula de entrada é novamente fechada. O fechamento e abertura da válvula de entrada é, então, repetido por mais duas respirações.

[077] Depois de armazenar cada amostra, antes da próxima amostra ser armazenada, o gás que está sendo retirado do paciente é canalizado para ignorar o compartimento de armazenamento. Estas configurações do sistema estão ilustradas nas Figuras 11B a 11F. Na configuração de 1110 da Figura 11B, gás da primeira fase de expirado da respiração começa a ser armazenado no tubo de amostra. Na configuração de 1120 da Figura 11C, o gás após a fase expiratória da primeira respiração (ou seja, a segunda fase de respiração inspiratória e anterior ao final da expiração) é canalizado através do tubo de derivação. Na configuração 1130 da Figura 11D, o gás da fase expiratória final da segunda respiração passa a ser armazenado no compartimento. Na configuração 1140 da figura 11E, o gás após a fase expiratória final da segunda respiração (ou seja, as terceiras fases inspiratória e anterior ao final da expiração) é canalizado através do tubo de derivação. Na configuração de 1150 da Figura 11F, o gás da fase final da expiração de um terço da respiração começa a ser armazenado no compartimento, após o qual o compartimento é completamente preenchido com gás expirado puro a partir de várias respirações. Após isto, a coleta de amostras pode terminar, e o gás no compartimento de armazenagem pode ser enviado para o analisador de gases para a análise da composição. Em uma variação, o compartimento da amostra pode ser dimensionado volumetricamente por uma amostra de gás a partir de uma única tirada ao fim do período de final de expiração, que está associado com a duração de final da expiração mais longo possível que se possa imaginar. Todas as outras taxas de respiração resultarão na amostragem de gás a partir de mais do que uma respiração. Em uma outra variação, em algumas aplicações, pode ser desejado dimensionar o compartimento de armazenagem para que o sistema sempre amostre, pelo menos, algumas amostras de respiração ou a respiração durante pelo menos 30 segundos, a fim de recolher uma leitura média ao longo de um período de tempo, para amortecer os efeitos de quaisquer perturbações respiração-a-respiração na composição do gás real.

[078] As Figuras 12A ilustram um método 1200 de capturar uma respiração utilizando uma velocidade variável da bomba para recolher um volume alvo de gás expirado. O método 1200, opcionalmente, começa com a etapa 1202, lavagem do sistema com o ar ambiente. Isto pode não ser necessário cada vez que o método é realizado. O método 1200 continua com a medição de um tempo expiratório final 1204. Na variante do método 1200, o tempo expiratório final pode ser medido utilizando um sinal de capnometria, diferencial do sinal de capnometria, ou um sinal de pressão. Em outras variantes, o tempo expiratório final pode ser medido de uma forma diferente, tal como os aqui descritos. O método de 1200, em seguida, continua para a etapa 1206, ajustando a velocidade da bomba em função do tempo expiratório final medido na etapa 1204. O método 1200, então, continua para a etapa 1208, onde a válvula é aberta, quando uma amostra de final da expiração atinge a válvula. A válvula pode permanecer aberta para a duração do tempo de final da expiração medido, e então é fechada para capturar a amostra quando o tempo de final da expiração passou. Em seguida, o método, na etapa 1210, empurra o volume recolhido para um analisador de CO. Em algumas variantes, o volume coletado pode ser empurrado para um tipo diferente de analisador de gases, ou empurrado para um tubo de armazenamento removível para entrega a um laboratório ou outro serviço de análise.

[079] Conforme descrito acima, a fim de compensar qualquer taxa de respiração ou variabilidade de padrão de respiração e ainda obter o volume desejado da amostra, a taxa de fluxo da amostra pode ser ajustada. A Figura 12B ilustra um gráfico 1220 de uma taxa de fluxo de amostragem que corresponde a um período de final de expiração. Para efeitos de exemplo, o compartimento de armazenamento da amostra é de 1,25 mL e a porção de final da expiração de uma respiração particular é de 1 segundo de duração. Nesse exemplo, a taxa de fluxo da amostra é ajustada para ser 1,25 mL/segundo ou 75 mL/minuto, a fim de coletar uma amostra de 1,25 mL de amostra de gás do fim do período de final de expiração completo. Deve ser entendido que a variação de compartimento de amostra, taxa de fluxo, etc., podem conduzir a um gráfico diferente.

[080] As Figuras 13A-13F descrevem o método das Figuras 12A-12B, utilizando o aparelho das Figuras 5A e 5B, com dois processos de respiração para comparação. Deve-se notar que qualquer número de aparelhos pode ser utilizado para capturar uma porção específica de respiração sem se desviar do âmbito da presente revelação. O gráfico 1300 na Figura 13A representa o "Caso A", uma respiração relativamente rápida. O gráfico 1310 na figura 13B representa o "Caso B", uma respiração relativamente lenta. Os casos A e B resultam em tempos de expirado relativamente curtos e longos, respectivamente. Nas configurações 1320 e 1330 das Figuras 13C e 13D, respectivamente, o sistema tem um volume de compartimento de amostra fixo, V(s1), por exemplo 1,0 mL. Deve ser entendido que outros volumes de tubos de amostra podem ser utilizados sem se desviar do âmbito da revelação. No Caso A (Figuras 13A e 13C), a duração de final da expiração é de 0,4 segundos, e, consequentemente, a taxa de fluxo de amostragem é ajustada a 150 mL/min, a fim de extrair uma amostra de gás de 1,0 mL em 0,4 segundos. No Caso B (Figuras 13B e 13D), a duração de final da expiração é 0,833 segundo e, consequentemente, a taxa de fluxo de amostragem é ajustada para 50 mL/min, a fim de extrair uma amostra de gás de 1,0 mL em 0,833 segundo. Portanto, em ambos os casos A e B, é amostrado todo o período de final da expiração para análise, em vez de apenas uma parte do período de final de expiração, e o compartimento de coleta de amostra contém gás expirado puro e é 100% cheio de gás de final de expiração. A quantidade correta de gás, de 1 mL, pode ser enviada para o analisador de gás CO em ambos os casos, para uma análise exata. Em outras formas de realização, o gás pode ser empurrado para um tipo diferente de analisador de gases, ou levada a um tubo de armazenamento removível para entrega para um laboratório ou outra instalação de análise. A velocidade da bomba pode ser precisamente regulada pela modulação da tensão ou corrente de acionamento da bomba, com base em tabelas de consulta em software associado. Em algumas formas de realização, a velocidade da bomba pode ser regulada com precisão utilizando um sistema de controle de realimentação de circuito fechado através da medição da taxa de fluxo do fluido, por exemplo, utilizando um pneumotacômetro como descrito nas Figuras 5A e 5B, e ajustando a velocidade da bomba, ajustando a corrente de base na taxa de fluxo medida. Em algumas formas de realização, uma tabela de consulta pode ser utilizada para aplicar uma corrente para a bomba de acordo com a taxa de fluxo desejada, em seguida, além disso, um circuito de retroalimentação pneumotacômetro pode ser utilizado para fazer os ajustes finos da corrente para obter com precisão a taxa de fluxo exata necessária.

[081] A Figura 13E mostra um gráfico 1340, que descreve a técnica de taxa de fluxo de amostragem variável da Figura 12A, quando a capnometria é utilizada para medir o padrão de respiração, que mostra uma série de ciclos com o ar mais recente na extremidade direita do gráfico. Após a determinação de um tempo de final de expiração médio de uma série de respirações precedentes (Respirações 1-3), a taxa de fluxo da amostra é ajustada a partir de uma taxa de fluxo de amostragem padrão de uma linha de base de Q(d) para a taxa de fluxo de amostragem de Q(s), igual ao volume do compartimento V(s1) dividido pelo tempo de final da expiração projetado ou tempo de amostragem t(s). Utilizando o controle de circuito fechado do gerador de fluxo, o fluxo é ajustado finamente até atingir Q(s) (durante a respiração 4). Em seguida, o gás do período de final da expiração da inspiração subsequente (Respiração 5) é tirada à vazão Q(s) e levado para o compartimento de coleta de amostras. Além disso, o tempo de final de expiração da respiração que foi amostrado pode ser medido para confirmar que era igual a t(s), a fim de validar a integridade da amostra. Se a respiração foi irregular não conforme com t(s), em seguida, a amostra pode ser descartada e o procedimento repetido.

[082] A figura 13F ilustra um gráfico 1350, que descreve a técnica de taxa de fluxo de amostragem variável da Figura 12A, quando se utiliza a pressão para medir o padrão de respiração, que mostra uma série de ciclos com o ar mais recente na extremidade direita do gráfico. No exemplo mostrado, o gás expirado da respiração 3 é amostrado para análise. A taxa de fluxo da amostra pode ser ajustada em uma variedade de formas. Em uma variação, o tempo de final da expiração pode ser previsto a partir de respirações anteriores e a taxa de fluxo ajustada em conformidade, antes da retirada da amostra a partir da respiração alvo. Em outras variantes, um ajuste na taxa de fluxo pode ser feito instantaneamente com base na duração do final da expiração prévio T(e) após T(e) ser medido e conhecido.

[083] Em algumas variações, uma concentração de gás medido pode ser ajustada para se aproximar de uma concentração de gás real. Tais ajustamentos podem ser responsáveis por variações na fidelidade de um aparelho de amostragem de respiração ao longo de um intervalo de taxas de respiração. A concentração medida pode ser modificada utilizando uma equação de correção, a qual pode ser específica para o aparelho a ser utilizado, mas pode também ser utilizada em vários aparelhos. Em algumas variações, a equação de correção é formulada para cobrir um intervalo de taxas de respiração. Em algumas variações, uma taxa de respiração e uma medição de uma concentração de gás no aparelho podem ser suficientes para aproximar a concentração efetiva do gás a uma entrada do aparelho utilizando uma equação de correção.

[084] A Figura 14A é um gráfico 1400 que ilustra o ETCO ppm como uma função da taxa de respiração. No exemplo mostrado, o ETCO ppm real é de 4,1 ppm. O gráfico 1400 descreve três curvas: um valor medido, um valor da taxa de respiração corrigido e um valor real. O valor real pode representar uma concentração de gás na entrada de um aparelho de amostragem de respiração. O valor medido pode representar uma concentração de gás, medida pelo outro ponto no aparelho de amostragem respiração, tal como uma saída. O valor corrigido da taxa de respiração pode representar o valor medido da concentração de gás depois de ter sido ajustado. Para gerar o gráfico 1400, quatro medições de concentração de gás podem ser tomadas para quatro taxas de respiração: 10 bpm, 30 bpm, 40 bpm e 60 bpm. Como o gráfico 1400 ilustra, o valor da taxa de respiração corrigido aproxima ou coincide com o valor real. A taxa de respiração pode ser corrigida através de uma ou mais equações de fator de correção da taxa de respiração.

[085] A Tabela 1420 na Figura 14B oferece algumas das equações de fator de correção de taxas de respiração exemplares. Cada equação refere-se a concentração de gás medido (y) para a taxa de respiração (x). Em uma variação, a equação de fator de correção da taxa de respiração é linear. Em outras variantes, o fator de correção da taxa de respiração compreende várias equações lineares, com cada equação fornecendo uma correção para um intervalo específico de taxas de respiração. Utilizando diferentes intervalos pode melhorar a fidelidade da correção. Em uma outra variação, a equação de fator de correção da frequência respiratória é uma equação quadrática. Em outras variantes, várias equações de segundo grau podem ser utilizadas para várias faixas de taxas de respiração.

[086] Em algumas variantes, os coeficientes de uma equação linear ou quadrática são determinados utilizando um simulador de respiração. Em tais variantes, o simulador de respiração fornece uma concentração conhecida de um gás na entrada de um aparelho de amostragem de respiração a uma taxa de respiração conhecida. A partir da taxa de respiração e o desvio da concentração de gás medida em outro local do aparelho de amostragem da concentração de gás conhecida na entrada, uma equação de fator de taxa é obtida ajustando as medições para uma equação. Por exemplo, a forma de realização representada na Figura 14A pode fornecer um desvio para cada taxa de respiração discreta. O desvio em cada taxa de respiração pode ser extrapolado para produzir uma ou mais equações que abrangem a faixa de operação. Deste modo, uma concentração de gás medida pode ser corrigida para aproximar a concentração de gás efetiva para qualquer taxa de respiração dentro da variedade de funcionamento.

[087] Outras variações podem fornecer ajustes para uma variedade de concentrações de gases medidos a uma variedade de concentrações de gases corrigidos ao longo de um intervalo de taxas de respiração. Em uma variante, um método para derivar uma equação de correção de taxa de respiração pode incluir derivar várias equações polinomiais que abrangem as variedades de concentrações de gás medidas, as concentrações de gás reais, e as taxas de respiração e utilizando as equações polinomiais para preencher uma tabela de consulta. Em outras variantes, um aparelho pode incluir um processador que faz referência a uma tabela de consulta para determinar uma equação polinomial para uma dada taxa de respiração, onde a equação polinomial fornece uma concentração de gás corrigida para uma concentração de gás medida a uma dada taxa de respiração. Desta forma, as variações da presente divulgação podem beneficamente fornecer determinar uma concentração de gás em uma respiração do paciente independentemente de cooperação do paciente. Ou seja, a concentração de gás pode ser determinada para os pacientes que estão relutantes ou incapazes de regular sua respiração para correlacionar a um padrão de respiração "normal".

[088] A Figura 15A ilustra o método 1500 para criar uma tabela de consulta para converter ETCO medido a uma dada taxa de respiração para um ETCO corrigido, de acordo com uma variação. O método pode começar estabelecendo precisão de ETCO para as taxas de respiração discretas e para as concentrações de gases conhecidas discretas (etapa 1502). Na variante mostrada na Figura 15A, as taxas de respiração e as concentrações de gás discretas são tomadas para abranger uma variedade de funcionamento, mas deve ser entendido que as taxas de respiração ou concentrações de gás discretas não necessitam abranger toda a variedade. Em algumas variações, as taxas de respiração discretas podem cobrir um subconjunto da variedade de funcionamento e o método pode extrapolar o subconjunto a uma variedade mais alargada, se necessário. Por exemplo, uma tabela de consulta cobrindo uma faixa de trabalho de 8 bpm a 60 bpm pode, em uma variação, ser preenchida tomando medidas a 10 bpm, 30 bpm e 50 bpm.

[089] Embora ETCO seja discutido especificamente com relação a figuras 15A-E, a divulgação não se limita a ETCO. Em outras variantes, os métodos aqui descritos podem ser aplicados a outros gases e/ou fases de respiração e várias concentrações de gás. Outras variáveis que influenciam também podem ser incluídas no banco de dados de criação, tais como diferentes temperaturas de funcionamento, diferentes níveis de gases secundários, ou similares.

[090] Em algumas formas de realização, a tabela de consulta pode ser preenchida extraindo um ETCO conhecido através de uma entrada de um aparelho e, em seguida, medindo a ETCO em outro ponto no aparelho. O procedimento pode ser repetido para várias taxas de respiração.

[091] Uma variante específica de estabelecimento da precisão de ETCO, tal como na etapa 1502, é descrita no gráfico 1520 da Figura 15B. O Gráfico 1520 ilustra uma concentração de gás medida (eixo Y, "ETCO Medido") para três concentrações de CO conhecidas (eixo x, "CO real"). As medições são repetidas sobre cinco taxas de respiração: 10 bpm, 20 bpm, 30 bpm, 40 bpm e 50 bpm; e em três concentrações de gás: 0,91 ppm, 9,70 ppm e 24,4 ppm. Embora a variação da Figura 15B mostre cinco taxas de respiração específicas e três concentrações de gás, outras variações podem utilizar um número diferente e/ou taxas e concentrações diferentes.

[092] Voltando à Figura 15A, o método 1500 continua com a etapa 1504. Nesta etapa, as equações de precisão para respirações discretas são estabelecidas. Como aqui utilizada, "uma equação de precisão" pode ser entendida como uma equação polinomial que se encaixa as concentrações de gases medidas para as concentrações de gases reais de uma taxa de respiração, em que os dados se "encaixam" em uma equação quando os dados são interpolados, extrapolados, ou suavizados. A equação não precisa se correlação com os dados corretos e pode aproximar-se dos dados. O grau de aproximação pode ser determinado pelos requisitos de uma aplicação específica.

[093] Em algumas variações, as equações não-polinomial podem ser utilizadas para descrever as relações, tal como as equações logarítmicas, equações exponenciais ou outras equações. Equações de precisão específicas são ilustradas no gráfico 1520 da Figura 15B. Para cada uma das taxas de respiração, uma equação linear é derivada que se aproxima de "CO real" para " ETCO Medido" em todas as concentrações de CO "real". A equação linear é derivada ajustando as concentrações de CO conhecidas e concentrações de ETCO medidas para cada taxa de respiração.

[094] Embora a variação na Figura 15B ilustre uma equação linear, outras alterações podem incluir equações polinomiais de ordens superiores. Por exemplo, equações polinomiais de segunda, terceira e quarta ordem. Em algumas variantes, a ordem pode ser um máximo menor do que o número de medições realizadas. Por exemplo, três medições foram feitas na forma de realização ilustrada na Figura 15B e por isso a ordem máxima da equação polinomial pode ser de dois (isto é, uma equação quadrática). Na Figura 15B, as medições resultaram em uma equação linear, mas necessidade não tem. No entanto, uma equação linear pode ser benéfica, pois pode necessitar de menos recursos computacionais para resolver. Em algumas variações, as medições podem ser em forma de uma equação de menos do que a ordem máxima. Em tais variantes, pode ser vantajoso se adaptar às dimensões de uma equação de "melhor ajuste" de uma ordem inferior para reduzir a necessidade de recursos computacionais.

[095] Referindo-nos novamente à Figura 15A, o método 1500, em seguida, passa para a etapa 1506 e estabelece uma relação constante entre as equações de precisão e taxa de respiração. Nesta etapa, os coeficientes são comparados pela ordem em cada uma das equações de precisão da taxa de respiração. Para cada ordem, os coeficientes para essa ordem e taxa de respiração correspondente de cada coeficiente são utilizados para determinar a relação contínua.

[096] As Figuras 15C e 15D ilustram duas dessas comparações. A Figura 15C ilustra o gráfico 1530 que traça a inclinação (M) e deslocamento (b) das equações de precisão lineares com as taxas de respiração discretas entre 10 e 30. Da mesma forma, a Figura 15D ilustra o gráfico 1535 que traça a inclinação e deslocamento das equações de precisão lineares com as taxas de respiração discretas entre 30 e 50. Dois intervalos separados podem permitir equações de ordem inferior para serem derivadas para os coeficientes, reduzindo assim a quantidade de recursos de computador necessários para resolver as equações. Além disso, através da redução das taxas de respiração, com duas faixas separadas, a fidelidade do sistema pode ser melhorada. Por exemplo, a Figura 15C e 15D ilustram duas equações, que têm uma segunda derivada constante. Uma equação polinomial de ordem mais elevada pode resultar em uma segunda derivada não constante, resultando assim em possíveis variações amplas na região de concentração medida.

[097] Embora a Figura 15C e 15D mostrem uma separação das taxas de respiração em duas faixas, outras variações podem não separar as taxas de respiração em intervalos. Outras variações podem separar as taxas de respiração em três, quatro, ou cinco, ou mais de cinco intervalos.

[098] Voltando à Figura 15A, o método 1500 continua com a determinação de equações para a inclinação e deslocamento das equações de precisão baseadas na relação contínua estabelecida, Etapa 1508. Em algumas formas de realização, as etapas 1506 e 1508 podem ser realizadas ao mesmo tempo, ou seja, a determinação das relações entre a relação contínua pode resultar na determinação da inclinação e deslocamento das equações. As Figuras 15C e 15D ilustram as equações quadráticas derivadas da relação entre os coeficientes das equações de precisão e as taxas de respiração. Cada uma das equações quadráticas nas Figuras 15C e 15D tem um coeficiente para cada fim (as quais podem incluir um coeficiente = 0, em algumas variações). Estes coeficientes são utilizados no passo seguinte do método 1500.

[099] Embora as Figuras 15C e 15D ilustrem equações de segundo grau, podem ser utilizadas equações polinomiais de outras ordens. Por exemplo, equações polinomiais de primeira ordem (linear), terceira ordem, quarta ordem, quinta ordem, sexta ordem ou de ordem superior podem ser utilizadas. A ordem máxima das equações polinomiais pode ser o número de taxas de respiração discretas menos um. Como nas Figuras 15C e D, as equações polinomiais poderiam incluir ordens mais baixas do que as ordens máximas. Isto pode melhorar a fidelidade em algumas regiões discretas da curva que pode representar uma curva de ordem inferior. Isso também pode reduzir a utilização de recursos de computação, porque a dificuldade de resolver uma equação polinomial aumenta à medida que as ordens aumentam.

[100] Voltando à Figura 15A, Etapa 1510 configura uma tabela de consulta com base nas equações de coeficiente determinado na etapa anterior. Fazendo agora referência à forma de realização exemplar na Figura 15E, a tabela de consulta pode ser encontrada na parte inferior da Tabela 1540. Para uma taxa de respiração dada (inferior ou igual a 30 ou superior a 30), os coeficientes para cada ordem de equação quadrática podem ser identificados. Há duas equações derivadas para cada uma inclinação e para deslocamento. Porque a inclinação e o deslocamento são determinados por equações de segundo grau nas Figuras 15A- E, a tabela de consulta inclui três coeficientes para cada um de inclinação e deslocamento em cada taxa de respiração.

[101] A Figura 15E também fornece uma variação de correção de uma concentração de gás medido. Uma vez que uma taxa de respiração é determinada, os coeficientes relevantes são determinados. Uma vez que os coeficientes correspondentes são determinados, as equações para a inclinação e deslocamento podem ser determinadas. Utilizando o regime de respiração, os valores reais de inclinação e deslocamento podem ser determinados. Estes valores são então utilizados para calcular a concentração corrigida utilizando a seguinte fórmula: ETCO(BR corrigido) = [ETCO(medido) - b]/M

[102] Deve ser entendido que a equação acima pode variar se o número de coeficientes da equação de precisão é variado. Por exemplo, a variação da Figura 15E tinha dois coeficientes. Deste modo, a equação acima resulta de resolução de uma equação linear (dois coeficientes). Se são utilizados mais coeficientes, em seguida, uma solução de uma equação de ordem mais elevada pode ser necessária. A solução pode ser obtida utilizando qualquer técnica matemática capaz de resolver uma variável desconhecida em uma equação de ordem superior.

[103] Quando o aparelho está em uso, se a taxa de respiração medida ou a concentração de gás medida estiver fora dos limites definidos pelo processo acima descrito, o aparelho pode reagir de uma variedade de maneiras, dependendo dos detalhes da sua aplicação clínica. O aparelho pode não calcular um resultado de ETCO corrigido e notificar o usuário que os parâmetros medidos estão fora do alcance do aparelho. O aparelho pode calcular o ETCO corrigido apesar de estar fora de alcance, e fornecer o resultado para o usuário enquanto notificando o usuário de que a precisão do resultado poderá ser menos precisa porque os parâmetros medidos estão fora da faixa de operação. Em algumas variantes, o aparelho pode simplesmente calcular um resultado por extrapolação com as equações apropriadas. Desta forma, as variações da presente divulgação podem beneficamente fornecer para a determinação de uma concentração de gás na respiração de um paciente de forma independente da cooperação do paciente. Ou seja, a concentração de gás pode ser determinada para os pacientes que estão relutantes ou incapazes de regular sua respiração para correlacionar a um padrão de respiração "normal".

[104] Em algumas variações, o conjunto de valores dentro de uma variedade de operação pode ser testado antes, e um banco de dados de consulta criado com base nos resultados. Por exemplo, as taxas de respiração de 10, 11, 12 e assim por diante até 50 bpm (por exemplo), em concentrações de gases de 1,0, 1,1, 1,2 e assim por diante até 25,0 ppm podem ser testadas previamente. Quando o dispositivo está em uso, a concentração de gás corrigida pode ser obtida encontrado o valor apropriado no banco de dados para a taxa de respiração medida e concentração de gás medido. Em algumas variações, uma abordagem combinada é utilizada tal como teste prévio de todas as taxas de respiração, mas apenas um conjunto de concentrações de gases discretos dentro ou próximo da faixa de operação.

[105] Enquanto a forma de realização acima descreve a utilização de taxa de respiração como o parâmetro padrão de respiração utilizado nas correções, entende-se que, em vez de taxa de respiração, a mesma forma de realização pode ser realizada com qualquer parâmetro relacionado com o padrão de respiração. Exemplos de outros parâmetros incluem o tempo expiratório, tempo do final da expiração, tempo inspiratório, inspiratório: razão expiratória, volume de corrente, volume por minuto, amplitude da pressão das vias aéreas, amplitude do sinal de capnometria, e a duração da inclinação positiva do sinal de capnometria.

[106] Em algumas variantes, um método para determinar uma concentração de gás na entrada de um aparelho pode incluir a determinação de taxa de respiração do paciente e a medição da concentração de respiração do paciente em outro lugar no aparelho. Tal como aqui utilizado, um gás medido em um aparelho pode ser entendido como significando qualquer medição no interior do aparelho, tais como a uma tomada ou um ponto interior no aparelho, tal como em um tubo ou compartimento. Com a concentração de gás medida, um banco de dados pode ser acessado para obter uma pluralidade de coeficientes que correspondem à taxa de respiração do paciente. No exemplo da Figura 15E, a pluralidade de coeficientes é separada por taxa de respiração em duas regiões: igual ou abaixo de 30 bpm, ou igual ou superior a 30 bpm. Outras variações podem arrumar os coeficientes de forma diferente. Uma vez que os coeficientes são obtidos, o método pode derivar de uma primeira pluralidade de equações polinomiais (na Figura 15A-E, as primeiras equações polinomiais são quadráticas). Estas equações fornecem coeficientes para a segunda pluralidade de equações (na Figura 15A-E, as segundas equações polinomiais são lineares), em que os coeficientes são então utilizados para formar uma equação de compensação (na Figura 15A-E, a equação de compensação é linear). A equação de compensação é, em seguida, utilizada para ajustar a concentração de gás medida para determinar a concentração de gás na entrada.

[107] Em algumas variações, um aparelho pode incluir um processador para realizar o método acima de determinação de uma concentração de gás na entrada de um aparelho. O aparelho pode também incluir um ponto de medição, um analisador de gases para determinar uma concentração de gás no ponto de medição, uma entrada e um analisador de velocidade de respiração. O processador pode acessar um banco de dados armazenado em um meio de computador legível não transitório, em que o banco de dados inclui uma pluralidade de coeficientes para cada taxa de respiração na variedade de operação.

[108] Em algumas variações, um sistema de amostragem pode ser ajustado para uma taxa de respiração limite superior. Para um dado volume de amostra (volume de amostra pode ser determinado para satisfazer as especificações de uma aplicação específica), a taxa de fluxo de um gerador de fluxo, tal como uma bomba, pode ser configurada para preencher todo o volume da amostra com o gás expirado para a taxa de respiração limite superior. Para as taxas de respiração mais baixas do que a taxa de respiração limite superior, o volume de amostra é completamente preenchido com gás expirado, embora não todo o gás expirado para esta respiração. Em outras variantes, o sistema pode incluir um limite superior de corte que limita a amostragem de respirações igual ou inferior ao limite superior. Desta forma, estas variações podem vantajosamente evitar que o gás não pertencente ao final da expiração entre no volume de amostra. Assim, as variações da presente divulgação podem fornecer, beneficamente, determinar uma concentração de gás em uma respiração do paciente independentemente da cooperação do paciente. Ou seja, a concentração de gás pode ser determinada para os pacientes que estão relutantes ou incapazes de regular sua respiração para correlacionar a um padrão de respiração "normal".

[109] Em algumas variações, uma taxa de fluxo de amostragem de gás pode ser determinada para corresponder às exigências de uma aplicação particular. Por exemplo, um limite superior para a respiração normal pode ser descrito por uma frequência de parâmetro respiratório, tais como 60 bpm. No entanto, para alguns pacientes (como recém- nascidos, por exemplo), a taxa normal de respiração pode ser superior a 60 bpm. Em tal caso, o limite superior pode ser mais elevado, tal como a 100 bpm. Da mesma forma, o volume de amostra pode ser escolhido para refletir as necessidades de uma determinada aplicação. Em algumas variações, outros parâmetros de frequência podem ser escolhidos, tal como tempo inspiratório, período de respiração, tempo expiratório, tempo de final da expiração, duração do aumento do sinal de capnômetro, ou outro parâmetro que descreva, pelo menos, uma porção da respiração do paciente. Em algumas variações, um sensor de monóxido de carbono instantânea é utilizado.

[110] A Figura 16A ilustra o processo 1600 de determinação de uma taxa de amostragem de gás de um gerador de fluxo para correlacionar a uma taxa de respiração limite superior e o volume de amostragem predeterminado. O método 1600 começa com a etapa 1602: definição de um limite superior para a frequência respiratória (FR). Como discutido acima, o limite superior pode ser determinado para satisfazer os requisitos de uma aplicação específica.

[111] O método 1600 continua com a Etapa 1604, que define um volume de amostra desejado (V(s)). Na variação do método 1600, o volume da amostra é dimensionado para análise adequada e confiável. Em outras variantes, o volume da amostra pode ser feito sob medida para levar em consideração as outras considerações.

[112] Método 1600 continua com a etapa de 1606, que determina a taxa de fluxo de amostragem de gás (Q(S)). Na variação do método 1600, o gerador de fluxo é uma bomba, mas outros geradores de fluxo podem ser utilizados, tais como os exemplos aqui descritos. A taxa de fluxo de amostragem de gás pode ser calculada para preencher o volume de amostra desejado a uma taxa de respiração limite superior.

[113] Em algumas variantes, a taxa de fluxo de amostragem é calculada a partir da seguinte equação Q(S) = TET/V(S), em que TET é o período de final de expiração estimado e é uma função da taxa de respiração. Em algumas variações, TET pode ser considerado como sendo a metade do tempo expiratório, o que em si pode ser considerado como sendo metade do período de respiração (períodos de inspiração e expiração). O período de respiração (segundos) é de 60/taxa de respiração. Por exemplo, se a taxa de respiração limite superior é de 60 bpm, em seguida, TET pode ser assumido como sendo 0,25 segundos. Se o volume da amostra, neste exemplo, é de 0,5 mL, em seguida, a taxa de fluxo de amostragem é de 2 mL por segundo.

[114] A Figura 16B ilustra o sistema de captura de gás pneumático das Figuras 5A ou 5B em configuração 1620. A configuração 1620 inclui a taxa de amostragem de gás da bomba configurada para uma taxa de respiração limite superior, e onde a taxa de respiração do paciente se encontra no limite superior. Como pode ser visto na Figura 16B, o volume da amostra é totalmente preenchido com gás expirado e não existe gás do final da expiração fora do volume da amostra.

[115] A Figura 16C ilustra o sistema de captura de gás pneumático das Figuras 5A ou 5B em configuração 1640. A configuração 1640 inclui a taxa de amostragem de gás da bomba configurada para uma taxa de respiração limite superior, e onde a taxa de respiração do paciente é inferior ao limite superior. Como pode ser visto na Figura 16C, o volume da amostra é totalmente preenchido com gás expirado, mas não há gás expirado da respiração fora do volume da amostra. A Figura 16C ilustra o gás do final da expiração fora do volume da amostra como localizada a jusante (para a direita) de V2. No entanto, em outras formas de realização, o gás expirado fora do volume da amostra pode estar localizado a montante (para a esquerda) de V1, ou uma combinação de a montante de V1 ou a jusante de V2. Desta forma, as variações da presente divulgação podem beneficamente fornecer determinar uma concentração de gás na respiração de um paciente de forma independente da cooperação do paciente. Ou seja, a concentração de gás pode ser determinada para os pacientes que estão relutantes ou incapazes de regular sua respiração para correlacionar a um padrão de respiração "normal".

[116] Algumas variações incluem elementos e funcionalidades de variações individuais descritos acima, ou seja, algumas variações podem combinar diferentes elementos das diferentes variações descritas acima. Por exemplo, uma interface de usuário do aparelho pode permitir que o usuário insira um certo parâmetro do paciente, como um tipo de paciente, por exemplo, adulto ou criança, ou por exemplo, recém-nascido prematuro ou recém-nascido a termo. O sistema de controle do aparelho irá selecionar uma metodologia de compensação de taxa de respiração preferida, selecionada a partir das realizações descritas acima, e utilizar essa metodologia em conformidade. Em algumas variações, o aparelho pode, por exemplo, utilizar a configuração descrita na Figura 16, em que o sistema está ajustado para uma taxa de respiração de 60 bpm, portanto, a coleta de uma amostra de final da expiração não diluída para qualquer taxa de respiração igual ou abaixo de 60 bpm e, portanto, não exigindo compensação taxa de respiração. A variação pode ainda permitir a cobrança de taxas de respiração acima de 60 bpm, onde um algoritmo de compensação da taxa de respiração é invocado. O algoritmo de compensação da taxa de respiração poderia por exemplo ser a coleta de gás expirado a partir de dois ciclos, de modo a encher o tubo da amostra, tal como descrito em relação às Figuras 10A-11F, ou pode ser a utilização de um fator de correção de equação polinomial, tal como descrito em relação às Figuras 15A-15E.

[117] Nas descrições anteriores de variações da invenção, os exemplos fornecidos são ilustrativos dos princípios da invenção, e várias modificações, alterações, e combinações podem ser feitas por aqueles peritos na técnica sem se afastar do âmbito e espírito da invenção. Qualquer uma das variações dos vários dispositivos de medição e de amostragem de respiração aqui divulgados podem incluir características descritas por quaisquer outros dispositivos de medição e amostragem de respiração ou combinação de dispositivos de medição e amostragem de respiração neste documento. Por conseguinte, não se pretende que a invenção seja limitada, exceto pelas reivindicações anexas. Para todas as variantes acima descritas, as etapas dos métodos não necessitam ser realizadas sequencialmente.

Claims

1. Aparelho (500) para analisar uma concentração de gás em uma respiração de um paciente, o aparelho CARACTERIZADO por compreender: um analisador de gás (502) configurado para medir uma concentração de gás no aparelho; uma entrada (501) configurada para receber a respiração do paciente; um analisador de respiração (510, 526) configurado para determinar um parâmetro da respiração do paciente; um banco de dados que compreende uma pluralidade de coeficientes que corresponde a uma pluralidade de frequências de parâmetros respiratórios; e um processador (524) que contém um meio de leitura por computador não transitório contendo instruções executáveis que, quando executadas, executa um método para a determinação da concentração de gás da respiração do paciente na entrada do aparelho, o método compreendendo: acessar o banco de dados para obter uma primeira pluralidade de coeficientes com base na frequência de parâmetro respiratório do paciente; derivar uma primeira pluralidade de equações polinomiais com base na primeira pluralidade de coeficientes; derivar uma segunda pluralidade de coeficientes pela inserção da frequência de parâmetro respiratório em cada uma da primeira pluralidade de equações polinomiais; derivar uma equação de compensação utilizando a segunda pluralidade de coeficientes; e determinar a concentração de gás de entrada pela inserção da concentração de gás medida na equação de compensação.

2. Aparelho (500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma da primeira pluralidade de equações polinomiais é uma equação quadrática e a primeira pluralidade de coeficientes é três em número.

3. Aparelho (500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a equação de compensação linear e a segunda pluralidade de coeficientes é dois em número.

4. Aparelho (500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o banco de dados compreende um primeiro subconjunto de coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios em ou abaixo de uma frequência de parâmetros respiratórios predeterminada e o segundo subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios igual ou acima da frequência de parâmetro respiratório predeterminada.

5. Aparelho (500), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a frequência de parâmetro respiratório predeterminada é baseada em uma homogeneidade de uma amostra de respiração de um paciente.

6. Método para determinar uma concentração de um gás em uma respiração de um paciente usando o aparelho (500), conforme definido na reivindicação 1, o método CARACTERIZADO por compreender: determinar um parâmetro de frequência de respiração do paciente usando o analisador de respiração (510, 526); medir uma concentração de gás no aparelho usando o analisador de gás (502); derivar uma equação de compensação; e determinar a concentração de gás na entrada (501) inserindo a concentração de gás medido na equação de compensação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a equação de compensação é uma equação polinomial.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a equação de compensação é linear.

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO por compreender ainda o acesso a uma base de dados para obter uma pluralidade de coeficientes correspondendo à frequência parâmetro respiratório do paciente, em que a base de dados compreende um primeiro subconjunto de coeficientes e um segundo subconjunto de coeficientes, em que o primeiro subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou abaixo de um frequência de parâmetro respiratório predeterminada e o segundo subconjunto de coeficientes corresponde a frequências de parâmetros respiratórios iguais ou acima da frequência de parâmetro respiratório predeterminada, e em que a derivação da equação de compensação compreende ainda a utilização da pluralidade de coeficientes.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a frequência de parâmetro respiratório predeterminada é baseada em uma homogeneidade de uma amostra da respiração do paciente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a concentração de gás medida pelo aparelho compreende dióxido de carbono.

12. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a concentração de gás medida pelo aparelho compreende monóxido de carbono.

13. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a concentração de gás medida é usada para detectar hemólise no paciente.

14. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a concentração de gás medida é usada para detectar hiperbilirrubinemia no paciente.