BR112020000549B1 - Medidor eletrônico e método de monitoramento de que uma válvula de pressão residual de um cilindro de gás - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um medidor eletrônico (1) para uso em um cilindro de gás comprimido (2). Medidor eletrônico (1) compreende uma interface de exibição (4), um sensor de pressão (5) tendo um elemento sensor de pressão (6) e um circuito de amplificação (7) para amplificar um sinal do elemento sensor de pressão (6), um sensor de temperatura (8) e uma placa eletrônica de controle (10) conectada à interface da tela (4), ao elemento sensor de pressão (6) e ao sensor de temperatura (8). A presente invenção refere-se ainda a um método para calcular o tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido (2) tenha sido esgotado, e um método de monitoramento de que uma válvula de pressão residual de um cilindro de gás (2) está operacional.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um medidor eletrônico para uso com um cilindro de gás comprimido e a um método para calcular o tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido tenha sido esgotado. A presente invenção refere-se ainda a um método de monitoramento de que uma válvula de pressão residual de um cilindro de gás esteja operacional.
[002] Os cilindros de gás portáteis com válvulas de cilindro regula doras integradas são projetados para permitir que pacientes com distúrbios respiratórios, como doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), gerenciem melhor sua oxigenoterapia dentro e fora de suas casas. A DPOC sozinha afeta centenas de milhões de pessoas em todo o mundo anualmente. A oxigenoterapia suplementar também é prescrita para outras doenças que enfraquecem o sistema respiratório, tais como doenças cardíacas e AIDS, bem como para asma e enfisema.
[003] Cilindros de gás portáteis com válvulas de cilindro regulado ras integradas estão disponíveis comercialmente para abastecer pacientes respiratórios ambulatoriais com DPOC e outras doenças respiratórias com oxigênio gasoso. Um cilindro de gás portátil com válvula de cilindro reguladora integrada retém oxigênio de alta pressão, que é reduzida através do regulador para entregar uma vazão selecionável. O cilindro de gás portátil com válvula de cilindro reguladora integrada é pequeno e leve, a fim de permitir que o paciente respiratório ambulatorial use e transporte prontamente o cilindro dentro e fora de casa. Como resultado, o paciente respiratório pode levar um estilo de vida mais ativo o que por sua vez, pode melhorar a saúde geral do paciente.
[004] Um grande problema com os cilindros de gás portáteis é não saber o conteúdo preciso do gás para estimar o tempo restante para uso com o paciente. Atualmente, os cilindros de gás são fornecidos com um manômetro mecânico ou um manômetro eletrônico, a fim de determinar o tempo restante de uso.
[005] O método continua a ter imprecisões, pois a temperatura do gás não é levada em conta, nem a variabilidade no fluxo fornecido ou o padrão de uso típico para o cilindro. Portanto, sabe-se que o tempo restante exibido nos medidores eletrônicos atuais para os cilindros de oxigênio gasoso medicinal é impreciso.
[006] Outro problema com os medidores eletrônicos disponíveis atualmente é o seu custo. O preço do medidor eletrônico em seu formato atual é muito superior ao preço de uma válvula de cilindro de gás.
[007] Outro problema com os medidores eletrônicos disponíveis no momento é que eles não podem ser instalados nos atuais cilindros de gás no campo.
[008] É um objetivo da presente invenção o de mitigar, aliviar ou eliminar uma ou mais das deficiências acima identificadas na técnica e desvantagens individualmente ou em qualquer combinação e resolver pelo menos os problemas mencionados acima.
[009] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, esses e outros objetos e/ou vantagens que serão evidentes a partir da descrição a seguir das modalidades, são alcançadas, no todo ou pelo menos em parte, por um medidor eletrônico para uso com um cilindro de gás comprimido. Medidor eletrônico compreende uma interface de exibição, um sensor de pressão com um elemento sensor de pressão e um circuito de amplificação para amplificar um sinal proveniente do ele- mento sensor de pressão, um sensor de temperatura e uma placa eletrônica de controle conectada à interface do monitor, o elemento sensor de pressão e o sensor de temperatura. O circuito de amplificação é formado de modo integrado com a placa eletrônica de controle.
[0010] Isso é vantajoso, pois esse tipo de projeto de combinação integrará elementos separados do medidor eletrônico, resultando em uma solução de menor custo. Um medidor eletrônico consiste basicamente nos seguintes elementos: um transmissor de pressão, uma placa eletrônica de controle, uma tela, uma bateria e uma caixa. A eletrônica de controle e a tela estão contidas em uma caixa, geralmente incluindo a bateria. O transmissor de pressão é conectado à caixa usando um cabo e um conector. O novo projeto do medidor eletrônico integra o transmissor de pressão à caixa. Para conseguir isto, o transmissor de pressão primeiro é separado em seu elemento sensor e em seu circuito de amplificação. Depois disso, o circuito de amplificação é integrado à placa eletrônica de controle. Isso permite que todo o sistema seja integrado dentro do projeto da caixa, de modo que seja uma unidade completa. Ao fazer isso, os custos são significativamente reduzidos em relação ao transmissor de pressão através da remoção de componentes eletrônicos, remoção de cabos e conectores e uma redução no projeto da caixa.
[0011] O elemento sensor de pressão do sensor de pressão e um elemento sensor de temperatura do sensor de temperatura podem ser dispostos adjacentemente, de modo a medir pressão e temperatura no mesmo local.
[0012] O medidor eletrônico pode compreender ainda uma memó ria conectada à placa eletrônica de controle.
[0013] O medidor eletrônico pode compreender ainda uma caixa que abriga todos os componentes do medidor eletrônico.
[0014] A caixa pode ainda abrigar uma bateria que fornece energia aos componentes do medidor eletrônico.
[0015] De acordo com um segundo aspecto da invenção, esses e outros objetivos são alcançados, no todo ou pelo menos em parte, por um método de cálculo do tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido tenha sido esgotado. O método compreende a detecção de uma posição de vazão aberta do cilindro de gás, detectar pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás, detectar pelo menos um valor de temperatura no cilindro de gás e calcular um tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido tenha sido esgotado com base em pelo menos um valor de pressão, pelo menos um valor de temperatura e um volume do cilindro de gás. Pelo menos um valor de pressão e pelo menos um valor de temperatura são detectados no mesmo local.
[0016] Como mencionado acima, o problema com os métodos atualmente disponíveis para calcular o tempo restante é especialmente o fato de terem imprecisões, já que a temperatura do gás não é levada em conta. Esse é um problema sabido e reconhecido que foram feitas tentativas para ser resolvido usando a medição de temperatura na placa eletrônica. Infelizmente, isso geralmente não reflete com precisão a temperatura real do gás, por exemplo, durante o enchimento quando ocorre compressão adiabática.
[0017] O segundo aspecto da invenção fornece um método para uma medida precisa de pressão e temperatura, juntamente com uma detecção precisa da posição do seletor de fluxo. Isso é conseguido detectando a pressão e a temperatura ao mesmo tempo e local.
[0018] O método pode compreender ainda mostrar em uma inter face de exibição, o tempo restante até que substancialmente todo o gás no cilindro de gás tiver sido esgotado.
[0019] O método pode compreender ainda armazenar os valores detectados que, em conexão com um algoritmo de aprendizado, são utilizados para aumentar a precisão no cálculo do tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido tenha sido esgotado.
[0020] O método pode compreender ainda o acionamento de um alarme se o tempo restante calculado até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido tiver sido esgotado estiver abaixo de um valor de tempo predeterminado.
[0021] O método pode compreender ainda o envio sem fio de um sinal para uma unidade adicional após o acionamento do alarme.
[0022] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, esses e outros objetivos são alcançados, no todo ou pelo menos em parte, por um método de monitoramento de que uma válvula de pressão residual de um cilindro de gás esteja operacional. O método compreende detectar pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás, detectar pelo menos um valor de temperatura no cilindro de gás, detectar uma posição de vazão aberta da válvula de pressão residual, cálculo de uma pressão de ativação da válvula de pressão residual com base em pelo menos um valor de temperatura, comparação de pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás com a pressão de ativação calculada da válvula de pressão residual, e indicar ao usuário que a válvula de pressão residual está operacional se pelo menos um valor de pressão detectado estiver acima da pressão de ativação calculada para um período de tempo específico, e/ou indicar ao usuário que a válvula de pressão residual não está operacional se pelo menos um valor de pressão detectado estiver abaixo da pressão de ativação calculada por um período de tempo específico.
[0023] Isso é vantajoso, pois o método é capaz de medir com pre cisão a pressão e a temperatura no cilindro e identificar se a válvula de pressão residual operou e se operou com sucesso. Isso é conseguido através do monitoramento da posição da vazão (ou seja, aberta, para que o gás flua) e a pressão do cilindro. Se, na pressão de ativação da válvula de pressão residual, a pressão permanecer estável, então a válvula de pressão residual está funcionando. Se a válvula estiver aberta e a pressão continuar a diminuir abaixo da pressão de ativação a uma taxa maior que os efeitos da temperatura (isto é, resfriamento), poderá ser identificado que a válvula de pressão residual não está funcionando. Em seguida, isso pode ser exibido e transmitido sem fio, de modo que o abastecedor de gás saiba que a válvula requer reparo ou manutenção. Se, em qualquer estado, a pressão for medida abaixo da pressão de ativação da válvula de pressão residual, ela poderá ser identificada, exibida e transmitida sem fio para que o abastecedor de gás saiba que a válvula requer reparo ou manutenção. Além disso, o funcionamento histórico da válvula de pressão residual pode ser monitorado em termos de quantas vezes ela foi ativada e a que pressão foi ativada. Com essas informações, é possível realizar a manutenção preditiva da pressão residual.
[0024] Pelo menos um valor de pressão e pelo menos um valor de temperatura podem ser detectados no mesmo local.
[0025] As etapas do método podem ser repetidas continuamente, de modo que uma indicação constante do estado da válvula de pressão residual possa ser fornecida.
[0026] O método pode compreender ainda armazenar qualquer informação relacionada à válvula de pressão residual em uma memória. Além disso, o funcionamento histórico da válvula de pressão residual pode ser monitorado em termos de quantas vezes ela foi ativada e a que pressão foi ativada. Com essas informações, é possível realizar a manutenção preditiva da pressão residual.
[0027] O método pode compreender ainda apresentar a indicação do estado da válvula de pressão residual em uma interface de exibição e/ou transmitir sem fio a indicação do status da válvula de pressão re- sidual para uma unidade adicional.
[0028] Os efeitos e características do segundo e terceiro aspecto da presente invenção são amplamente análogos aos descritos acima em conexão com o primeiro aspecto do conceito da invenção. As modalidades mencionadas em relação ao primeiro aspecto da presente invenção são amplamente compatíveis com os aspectos adicionais da invenção.
[0029] Outros objetivos, características e vantagens da presente invenção aparecerão a partir da seguinte descrição detalhada, das rei-vindicações anexas, bem como dos desenhos. Note-se que a invenção refere-se a todas as combinações possíveis de características. Geralmente, todos os termos usados nas reivindicações devem ser interpretados de acordo com seu significado comum no campo técnico, a menos que explicitamente definido de outra forma neste documento. Todas as referências a "um/uma/o, a, os, as [elemento, dispositivo, componente, meio, etapa, etc.]" devem ser interpretadas abertamente como se referindo a pelo menos uma instância do elemento, dispositivo, componente, meio, etapa, etc., a menos que explicitamente estabelecido de outra forma.
[0030] Conforme usado neste documento, o termo "compreenden do" e variações desse termo não se destinam a excluir outros aditivos, componentes, números inteiros ou etapas.
[0031] O acima, bem como objetos adicionais, características e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidos através da seguinte descrição detalhada ilustrativa e não limitante de modalidades da presente invenção, com referência aos desenhos anexos, em que os mesmos números de referência podem ser usados para elementos similares e em que:
[0032] As Figuras 1A e 1B são vistas em perspectiva de uma mo- dalidade exemplificativa de um medidor eletrônico de acordo com o primeiro aspecto da invenção.
[0033] As Figuras 2A a 2B são vistas em perspectiva de uma mo dalidade exemplificativa de um cilindro de gás equipado com o medidor eletrônico nas Figuras 1A e 1B.
[0034] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um sistema inclu indo o medidor eletrônico nas Figuras 1A e 1B.
[0035] As Figuras 1A e 1B ilustram uma modalidade exemplificati- va de um medidor eletrônico 1 para uso com um cilindro de gás comprimido 2. O medidor eletrônico 1 compreende uma interface de exibição 4, um sensor de pressão que é dividido em um elemento sensor de pressão 6 e um circuito de amplificação 7 para amplificar um sinal proveniente do elemento sensor de pressão 6 e um sensor de temperatura 8. O elemento sensor de pressão 6 do sensor de pressão 7 e um elemento sensor de temperatura 9 do sensor de temperatura 8 são dispostos adjacentemente, de modo a poder medir pressão e temperatura no mesmo local no cilindro de gás 2.
[0036] O manômetro eletrônico 1 compreende ainda uma placa eletrônica de controle que é conectada à interface de exibição 4, ao elemento sensor de pressão 6 e ao sensor de temperatura 8. O circuito de amplificação 7 é formado integralmente com a placa eletrônica de controle 10 para poder construir um medidor eletrônico geral mais compacto 1. Nesta modalidade específica, o medidor eletrônico 1 é ainda equipado com uma memória 11 que também está conectada à placa eletrônica de controle 10.
[0037] Aqui, é fornecida uma caixa externa 12 que abriga todos os componentes do medidor eletrônico 1. A caixa externa compreende uma bateria 13 que fornece energia aos componentes do medidor eletrônico 1.
[0038] As Figuras 2A e 2B ilustram o cilindro de gás 2 equipado com o medidor eletrônico 1 da presente invenção.
[0039] O novo e inventivo medidor eletrônico 1 é útil de várias ma neiras diferentes, tanto para um usuário do cilindro de gás 2 quanto para um cuidador de pacientes.
[0040] De acordo com um método exemplar, o medidor eletrônico 1 é usado para calcular o tempo restante até que substancialmente todo o gás no cilindro de gás 2 esteja esgotado.
[0041] O método compreende a detecção de uma posição de va zão aberta do cilindro de gás 2, detectar pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás 2, detectar pelo menos um valor de temperatura no cilindro de gás 2 e calcular um tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido 2 tenha sido esgotado com base em pelo menos um valor de pressão, pelo menos um valor de temperatura e um volume do cilindro de gás. Pelo menos um valor de pressão e pelo menos um valor de temperatura são detectados no mesmo local no cilindro de gás 2.
[0042] Em uma modalidade preferida, o método compreende ainda armazenar os valores detectados que, em conexão com um algoritmo de aprendizado, são utilizados para aumentar a precisão no cálculo do tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido 2 tenha sido esgotado.
[0043] O método também pode incluir a exibição do tempo restan te até que substancialmente todo o gás no cilindro de gás 2 tenha sido esgotado em uma interface de exibição, e acionar um alarme se o tempo calculado restante até que todo o gás em um cilindro de gás comprimido 2 tiver sido esgotado estiver abaixo de um valor de tempo predeterminado. De preferência, um sinal para uma unidade de exibição 14 é enviado sem fio após o acionamento do alarme.
[0044] De acordo com outro método exemplificativo, o manômetro eletrônico 1 é usado para monitorar se uma válvula de pressão residual (não mostrada) do cilindro de gás 2 está operacional.
[0045] O método compreende detectar pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás 2, detectar pelo menos um valor de temperatura no cilindro de gás 2, detectar uma posição de vazão aberta da válvula de pressão residual, cálculo de uma pressão de ativação da válvula de pressão residual com base em pelo menos um valor de temperatura, comparação de pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás 2 com a pressão de ativação calculada da válvula de pressão residual, e indicar ao usuário que a válvula de pressão residual está operacional se pelo menos um valor de pressão detectado estiver acima da pressão de ativação calculada para um período de tempo específico, e/ou indicar ao usuário que a válvula de pressão residual não está operacional se pelo menos um valor de pressão detectado estiver abaixo da pressão de ativação calculada por um período de tempo específico.
[0046] Preferivelmente, pelo menos um valor de pressão e pelo menos um valor de temperatura são detectados no mesmo local.
[0047] Além disso, para poder fornecer um monitoramento contí nuo do status da válvula de pressão residual, as etapas do método são repetidas continuamente, de modo que uma indicação constante do estado da válvula de pressão residual possa ser fornecida.
[0048] O método pode compreender também apresentar armaze nar qualquer informação relacionada à válvula de pressão residual na memória 11, e compreendendo a indicação do estado da válvula de pressão residual em uma interface de exibição e/ou transmitir sem fio a indicação do status da válvula de pressão residual para uma unidade adicional 14.
[0049] A Figura 3 ilustra um sistema no qual o cilindro de gás 2 equipado com o medidor eletrônico 1 é conectado sem fio à unidade de exibição 14 por meio de uma nuvem. O sinal proveniente do medidor eletrônico 1 passa por um hub usando Bluetooth, que por sua vez transmite os dados. Um concentrador de oxigênio pode ser usado como o hub ou ser constituído por um hub independente para, posteriormente, conectar-se à nuvem ou a qualquer outra transmissão de dados.
[0050] Entende-se que outras variações na presente invenção são contempladas e, em alguns casos, algumas características da invenção podem ser usadas sem o uso correspondente de outras características. Por conseguinte, é apropriado que as reivindicações anexas sejam interpretadas de maneira ampla de um modo consistente com o escopo da invenção.
[0051] Naturalmente, o número, o tamanho e a forma dos compo nentes do medidor eletrônico 1 podem ser modificados de qualquer maneira adequada sem se afastar do escopo da invenção.
[0052] A placa eletrônica de controle 10 pode ser programada para iniciar diferentes tipos de alarmes, a fim de tornar o cilindro de gás 2 mais fácil de usar e melhorar a segurança relacionada ao uso do mesmo. A placa eletrônica de controle 10 pode, por exemplo, ser programada para iniciar um alarme se o sensor de pressão 5 ou o sensor de temperatura 8 detectar valores fora de uma faixa predeterminada. Outro exemplo pode ser um alarme de nenhuma vazão, ou seja, se o botão de fluxo estiver configurado para fornecer um fluxo, mas a válvula de corte estiver desligada, um alarme deverá ser iniciado após aproximadamente 30 segundos depois que o medidor eletrônico 1 estabelecer que não há queda de pressão.
Claims (15)
1. Medidor eletrônico (1) para uso em um cilindro de gás comprimido (2), caracterizado pelo fato de que compreende: uma interface de exibição (4), um sensor de pressão (5) que tem um elemento sensor de pressão (6) e um circuito de amplificação (7) para amplificar um sinal proveniente do elemento sensor de pressão (6), um sensor de temperatura (8); e uma placa eletrônica de controle (10) conectada à interface de exibição (4), o elemento sensor de pressão (6) e o sensor de temperatura (8), em que o circuito de amplificação (7) é formado integralmente com a placa eletrônica de controle (10).
2. Medidor eletrônico (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor de pressão (6) do sensor de pressão (5) e um elemento sensor de temperatura (9) do sensor de temperatura (8) estarem dispostos adjacentemente, de modo a medir pressão e temperatura no mesmo local.
3. Medidor eletrônico (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma memória (11) conectada à placa eletrônica de controle (10).
4. Medidor eletrônico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma caixa (12) que abriga todos os componentes do medidor eletrônico (1).
5. Medidor eletrônico (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato que a caixa (12) abriga ainda uma bateria (13) que fornece energia aos componentes do medidor eletrônico (1).
6. Método de monitoramento de que uma válvula de pressão residual de um cilindro de gás (2) esteja operacional, caracteriza- do pelo fato de compreender: detectar pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás (2); detectar pelo menos um valor de temperatura no cilindro de gás (2); detectar uma posição de vazão aberta da válvula de pressão residual, calcular uma pressão de ativação da válvula de pressão residual baseado no pelo menos um valor de temperatura, comparar o pelo menos um valor de pressão no cilindro de gás (2) com a pressão de ativação calculada da válvula de pressão residual, e indicar a um usuário que a válvula de pressão residual está operacional se o pelo menos um valor de pressão detectado estiver acima da pressão de ativação calculada por um período de tempo específico, e/ou indicar ao usuário que a válvula de pressão residual não está operacional se o pelo menos um valor de pressão detectado estiver abaixo da pressão de ativação calculada por um período de tempo específico.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que o pelo menos um valor de pressão e o pelo menos um valor de temperatura são detectados no mesmo local.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato que as etapas do método são repetidas continuamente, de modo que uma indicação constante do estado da válvula de pressão residual possa ser fornecida.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o armazenamento de qualquer informação relacionada à válvula de pressão re- sidual em uma memória (11).
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda apresentar a indicação do estado da válvula de pressão residual em uma interface de exibição (4) e/ou transmitir sem fio a indicação do estado da válvula de pressão residual para uma unidade adicional (14).
11. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: calcular um tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de (2) tenha sido esgotado com base em pelo menos um valor de pressão, pelo menos um valor de temperatura e um volume do cilindro de gás (2), em que pelo menos um valor de pressão e pelo menos um valor de temperatura são detectados no mesmo local.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a exibição do tempo restante até que substancialmente todo o gás no cilindro de gás (2) tiver sido esgotado em uma interface de exibição (4).
13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o armazenamento dos valores detectados que, em conexão com um algoritmo de aprendizado, são utilizados para aumentar a precisão no cálculo do tempo restante até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido (2) tenha sido esgotado.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o acionamento de um alarme se o tempo restante calculado até que substancialmente todo o gás em um cilindro de gás comprimido (2) tiver sido esgotado estiver abaixo de um valor de tempo predeterminado.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o envio sem fio de um sinal para uma unidade adicional após o acionamento do alarme.
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