ES2952153T3 - Dispositivo para medir la humedad de la respiración - Google Patents
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Abstract
El dispositivo como se describe en el presente documento es para medir la humedad del aliento, el dispositivo comprende una entrada conectada de manera fluida en un primer extremo de un cuerpo tubular, definiendo dicho cuerpo tubular un volumen de tubo interior. El dispositivo comprende además una placa condensadora, conectada de manera fluida al segundo extremo del cuerpo tubular para recibir el aliento exhalado. Una pared divisoria intermedia entre los extremos primero y segundo divide el volumen del tubo interior en cámaras primera y segunda, proporcionando la segunda cámara acceso de fluido a la placa del condensador. La pared tiene una válvula unidireccional que permite respirar desde la primera a la segunda cámara. El dispositivo comprende además una o más aberturas en la pared del cuerpo tubular de la primera cámara, la o cada abertura une de manera fluida un sensor a la primera cámara, y un sensor de humedad relativa vinculado de manera fluida a la segunda cámara. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para medir la humedad de la respiración
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo para medir la humedad de la respiración y, en particular, a un dispositivo que también puede medir otros parámetros, usándose la medición de la humedad de la respiración sola o junto con otros parámetros, usándose las mediciones en la identificación, clasificación y seguimiento longitudinal de enfermedades, incluidas las pulmonares.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo para medir la humedad de la respiración y al uso de la medición para la determinación de estados de enfermedad, especialmente de afecciones en personas, aunque incluyendo animales, tales como caballos, perros, etc.
La medición de la humedad de la respiración se puede utilizar para la identificación, clasificación y seguimiento longitudinal de enfermedades, incluidas las pulmonares. Además, la combinación de una medición de la humedad de la respiración con una serie de parámetros respiratorios adicionales puede aumentar la precisión clínica al clasificar a los pacientes o realizar un seguimiento de las condiciones médicas de los pacientes.
La invención sirve particularmente para la respiración exhalada y en parte determina las cantidades relativas de respiración exhalada de los volúmenes alveolar, central y lo que se conoce tradicionalmente como volúmenes muertos de los pulmones. La humedad de la respiración exhalada se puede expresar en términos absolutos y/o relativos, y se puede usar como una medición independiente o junto con varios parámetros adicionales de la respiración exhalada, que incluyen: mediciones del condensado de la respiración exhalada, mediciones de la fase de gas de la respiración exhalada, medición de constituyentes dentro de la fase de vapor y/o gas de la respiración exhalada, volumen de la respiración, tasa de exhalación, maniobras de aire forzado, temperatura de la respiración, etc. Ejemplos de constituyentes de fase de gas y vapor o propiedades de esos constituyentes que se pueden medir junto con la humedad de la respiración incluyen: pH, azúcares, glucosa, cetonas, cationes, aniones y moléculas pequeñas tales como óxido nítrico, peróxido de hidrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, etc. Además, también se pueden determinar "marcadores" de otros estados de enfermedad, tal como el cáncer.
La medición de la humedad de la respiración puede realizarse en paralelo o secuencialmente con otros parámetros de la respiración, ya sea en un dispositivo de combinación o usando dispositivos separados.
Dentro de una población saludable, la medición de la humedad de la respiración es un indicador del contenido de agua corporal total de una persona y puede usarse como un indicador del nivel de hidratación de una persona. El valor de la humedad de la respiración se puede utilizar de forma aislada, en comparación o en combinación con otros parámetros de la respiración, para tomar decisiones clínicas más precisas.
En una solicitud anterior, EP 2173250, a nombre del actual solicitante, se describe un dispositivo que permite una recogida eficiente de la respiración exhalada y, en particular, una recogida con una mínima pérdida de componentes volátiles, lo que introduciría errores en análisis posteriores. Una vez que la muestra de respiración se condensa, queda disponible así para su análisis. Sin embargo, el dispositivo no es capaz de medir la humedad de la respiración, y la utilidad clínica de conocer la humedad de la respiración del paciente se pierde para el paciente y el médico si se usa este dispositivo.
El documento del estado de la técnica DE 199 51 204 describe un método para condensar la respiración exhalada hasta obtener un volumen predeterminado de muestra, pero, nuevamente, sin conocer la humedad de la respiración, no hay forma de saber cuánto tardará un paciente en suministrar un volumen adecuado de condensado. Conociendo parámetros tales como la temperatura de la respiración, el caudal de la respiración, junto con la humedad de la respiración, se puede calcular el tiempo necesario para recoger un volumen de condensado de la respiración exhalada, lo que evita el uso de un punto de ajuste arbitrario basado en el tiempo, el número de respiraciones, etc. Al llenar un dispositivo de recogida de condensado de respiración, no es extraño que no se llene el dispositivo en un período de tiempo razonable; esto se debe a que, sin que el médico o el paciente lo sepan, el paciente tiene una humedad baja en la respiración y, simplemente, no está pasando suficiente vapor, que posteriormente se condensa, para llenar el dispositivo. Estos individuos pueden denominarse "respiradores secos".
Aunque se ha realizado una búsqueda de documentos de la técnica anterior que describan nuestra invención, no se ha encontrado ninguno, los documentos considerados incluyen: WO 2018061022 A1, WO 2018101650 A1, US 2017/360328 y US 2018/056302.
WO 2018061022 A1 - Esta solicitud describe un dispositivo de monitoreo de la condición pulmonar en el que se utilizan nanopartículas de CdS como parte d l d t ió d l h d d li d t ión
ultrarrápida del nivel de humedad de un ser humano mientras exhala.
WO 2018101650 A1 - La invención descrita se refiere a un método y un aparato para analizar biogás contenido en una sola respiración, y para monitorear posteriormente las enfermedades respiratorias de un paciente a través del biogás analizado.
US 2017/360328 - El dispositivo descrito en este documento mide el contenido de humedad de una sola respiración o múltiples respiraciones utilizando dos electrodos: un electrodo de trabajo que funciona mediante intercambio catiónico con agua (p. ej., utilizando un perfluorocarburo) y un electrodo de referencia que está protegido de la respiración exhalada por una cubierta.
US 2018/056302 - El dispositivo en este caso mide una primera característica de respiración (tal como la humedad) y una segunda característica, tal como un analito específico que, en la realización ilustrada, es una cetona. Esta última medición se obtiene utilizando un sensor basado en nanopartículas.
US 2010/268106 da a conocer un dispositivo de múltiples cámaras para condensar y recoger el condensado de la respiración y detectar los analitos que se encuentran en el mismo. El dispositivo incluye sensores electroquímicos para realizar el análisis y puede mezclar la muestra con reactivos para analizar analitos específicos. También se usa un sensor para medir la humedad relativa.
US 2007/073183 describe un dispositivo multicámara para monitorear la respiración exhalada, que incluye una cámara de condensación. El dispositivo monitorea el contenido de CO2 de la respiración exhalada para determinar qué parte de la respiración debe desviarse a la cámara de condensación para su análisis.
Los pacientes pueden tener diferentes niveles de humedad de la respiración, por ejemplo, un grupo de Control Saludable tiene una humedad relativa de la respiración más alta que un grupo de pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), pero la humedad de la respiración es a menudo un parámetro desconocido y, por lo tanto, no controlado, al realizar mediciones de la respiración en estos pacientes con EPOC.
Cuando se miden los componentes de la respiración dentro de la fase gaseosa, tal como monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxido nítrico, etc., es común hacer pasar el aire a través de filtros, depuradores, deshumidificadores, etc. para eliminar deliberadamente fracciones de la respiración, incluyendo el vapor de agua. Este proceso también puede llevarse a cabo sin conocimiento y, por lo tanto, la eliminación puede ser 'accidental'. Estos dispositivos luego reportan la concentración de una molécula en la muestra de respiración seca y/o procesada. La misma no es necesariamente igual que la concentración de la molécula en la respiración exhalada inicial, pero a menudo se reporta e interpreta como tal. La verdadera concentración de analitos en la respiración está influenciada en parte por la humedad y la temperatura de la respiración y la partición de moléculas entre la fase gaseosa y la fase de vapor, que en parte es específica de cada tipo de molécula. Al medir la humedad de la respiración, se puede normalizar la concentración de analitos medida en la respiración en relación con la humedad de la respiración y, por lo tanto, reducir una variable de paciente a paciente no controlada o desconocida, aumentando así la precisión clínica.
Actualmente, los investigadores y los médicos están interesados en medir los parámetros de la respiración y/o los analitos en la respiración como parte de la identificación de enfermedades, la clasificación o el monitoreo longitudinal. Un parámetro que no se utiliza actualmente es la humedad de la respiración. Actualmente, con los pacientes con EPOC, su diagnóstico y evaluación de la atención se puede realizar mediante una serie de pruebas que incluyen: movimientos de aire forzado, mediciones de óxido nítrico fraccionado (FNO), cuestionarios clínicos y mediciones de peróxido de hidrógeno del condensado de respiración exhalada (EBC), aunque la medición de la humedad de la respiración exhalada no se mide de forma rutinaria.
Resumen de la invención
Según un primer aspecto de la invención, se da a conocer un dispositivo para medir la humedad de la respiración, comprendiendo el dispositivo un cuerpo tubular, definiendo dicho cuerpo tubular un volumen de tubo interior,
una entrada conectada de forma fluida al volumen de tubo interior,
una placa de condensador, conectada de forma fluida al segundo extremo del cuerpo tubular para recibir la respiración exhalada;
una pared divisoria intermedia entre el primer y segundo extremos y que divide el volumen de tubo interior en una primera y segunda cámaras, proporcionando la segunda cámara acceso fluido a la placa de condensador;
teniendo la pared divisoria una válvula unidireccional a través de la misma que permite el paso de la respiración de la primera a la segunda cámara;
comprendiendo además el dispositivo una o más aberturas en la pared del cuerpo tubular de una primera cámara, conectando de forma fluida la abertura o
un sensor de humedad relativa conectado de forma fluida a una segunda cámara.
Preferiblemente, el sensor o cada sensor está conectado a un dispositivo de almacenamiento de datos para permitir que los datos se transmitan rápidamente a un especialista en atención médica o que se analicen. Opcionalmente, un sensor es un sensor de CO2.
Opcionalmente, un sensor es un sensor de flujo de aire, para ayudar a determinar si el dispositivo se está utilizando correctamente.
Opcionalmente, un sensor puede detectar peróxido de hidrógeno para permitir el diagnóstico de un problema respiratorio.
Preferiblemente, el sensor o cada sensor está alojado en un alojamiento desmontable, acoplable al dispositivo para permitir un fácil reemplazo, de modo que el dispositivo puede ser utilizado por un paciente posterior o ser reemplazado si es defectuoso.
Preferiblemente, la placa de condensador se enfría mediante unos medios de enfriamiento de tipo de pieza Peltier. Más preferiblemente, una placa de calentador está alojada en una disposición de enfriamiento con la pieza Peltier para facilitar la eliminación rápida de energía térmica de la placa de condensador. Aún más preferiblemente, el dispositivo incluye un ventilador para desplazar aire a través de la placa de calentador para eliminar la energía térmica del dispositivo.
Preferiblemente, el dispositivo incluye un acelerómetro para determinar si el dispositivo se mantiene estable para garantizar el correcto funcionamiento de los elementos del dispositivo que realiza el análisis.
La segunda cámara tiene preferiblemente una salida de fluido para descargar la respiración del dispositivo y minimizar cualquier flujo turbulento.
La segunda cámara incluye preferiblemente unos medios de dirección, que son además preferiblemente una rampa, para dirigir la respiración que entra en la segunda cámara sobre la placa de condensador.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describe con respecto a los dibujos adjuntos, que muestran, sólo a modo de ejemplo, dos realizaciones de un dispositivo para medir la humedad de la respiración y otros parámetros. En los dibujos: la Figura 1 ilustra la humedad de la respiración de pacientes que tienen diferentes afecciones respiratorias; la Figura 2 ilustra la combinación de valores medidos de humedad y peróxido de hidrógeno de la respiración;
la Figura 3 ilustra el flujo de aire en un dispositivo;
las Figuras 4a y 4b son imágenes de un dispositivo;
la Figura 5 es una ilustración esquemática de un dispositivo;
la Figura 6 ilustra la salida interna de un dispositivo;
las Figuras 7a, 7b ilustran un soporte de cartucho y un cartucho para usar dentro de un dispositivo; la Figura 8 es una ilustración del flujo respiratorio dentro de un dispositivo;
la Figura 9 es otra ilustración del flujo respiratorio dentro de un dispositivo; y
las Figuras 10a, 10b son representaciones gráficas de parámetros medidos de la respiración exhalada.
Descripción detallada de la invención
La humedad de la respiración de una persona es un medio por el cual se puede establecer que una persona está enferma. Además, la humedad de la respiración se puede utilizar para diferenciar a las personas dentro de una categoría de enfermedad, por ejemplo, los pacientes con EPOC se pueden separar de los pacientes con asma. Esto se ilustra en la Figura 1 a continuación.
En la Figura 1, la humedad relativa (HR) promedio medida en muestras de respiración de un grupo de pacientes con EPOC fue aproximadamente un 15% inferior a la humedad relativa medida en el grupo de pacientes sanos. En términos simples, los pacientes con EPOC generalmente tenían menos vapor de agua en su respiración en comparación con el Grupo de Control Saludable. Además, se puede observar que el grupo de Asma tiene una humedad relativa de respiración promedio entre las del Grupo de Control Saludable y el Grupo de EPOC Los
datos de la Figura 1 provienen de más de 155 personas e indican que sería posible diagnosticar o clasificar entre EPOC, asma y controles saludables a partir de la humedad relativa de la respiración. Es importante destacar que la humedad de la respiración resulta más útil solo cuando se combina con otros parámetros, tales como el movimiento de aire forzado, el peróxido de hidrógeno del condensado de respiración exhalada y el óxido nítrico fraccionado (FNO).
Los datos de la Figura 1 indican que la humedad de la respiración es suficiente por sí misma para clasificar a una persona como sana o con una enfermedad pulmonar, aunque subclasificar si un paciente tiene, por ejemplo, EPOC o asma es más problemático, ya que la diferencia aproximada en la humedad relativa promedio de la respiración es del 5%. Si la humedad de la respiración se combinara con un segundo parámetro, sería posible clasificar a los pacientes en otros grupos, tales como EPOC y asma. Por ejemplo, si la HR de la respiración exhalada se examina junto con la concentración de peróxido de hidrógeno del condensado de respiración exhalada (EBC), entonces existe un patrón claro de pacientes con EPOC que tienen el valor intermedio de concentración de peróxido de hidrógeno EBC y la HR más baja, mientras que el grupo sano tiene la concentración de peróxido de hidrógeno EBC más baja y la HR de respiración más alta. El grupo de asma tiene el valor intermedio en HR y el valor más alto en la concentración de peróxido de hidrógeno EBC (ver Figura 2).
Como se mencionó, se pueden combinar dos, tres o más parámetros de respiración para obtener una puntuación o escala que clasifique mejor a un paciente, por ejemplo, si la concentración de peróxido de hidrógeno EBC se divide por la humedad relativa, entonces se amplifica la diferencia entre el grupo de asma y el de EPOC (ver Tabla 1)
Tabla 1
La combinación de peróxido de hidrógeno EBC con HR conduce claramente a una puntuación, que se denomina en el presente documento Puntuación Helle, que ofrece una separación mejorada de los pacientes con asma de los pacientes con EPOC. La combinación de humedad de la respiración no se limita a una combinación con peróxido de hidrógeno y se pueden esperar beneficios clínicos adicionales al combinar FNO, pH, etc. con la humedad de la respiración. La combinación puede llevarse a cabo mediante un procesador (no ilustrado) incluido en el dispositivo, o de forma remota.
De manera similar, al combinar el resultado de un cuestionario clínico con la humedad de la respiración, se puede generar una puntuación o escala clínicamente útil. La creación de una puntuación o escala mediante la medición de la respiración y la humedad de la respiración no se limita a operaciones matemáticas simples y otros operadores que incluyen potencias, logaritmos, funciones trigonométricas, etc., también se pueden usar por separado o en combinación.
Para medir la humedad de la respiración de un paciente, se necesita un dispositivo que tenga una serie de funciones, entre ellas: el dispositivo debe poder encajar en la boca del paciente, el dispositivo debe poder guiar la respiración exhalada a lo largo de una trayectoria determinada, el dispositivo debe poder minimizar el espacio muerto entre la boca y la zona de recogida de respiración, el dispositivo debe poder medir la humedad, el dispositivo debe poder proteger el sensor de humedad de vapores y aerosoles no respiratorios, el dispositivo debe proteger el sensor de humedad de las condiciones ambientales, incluyendo el vapor ambiental, el dispositivo debe poder medir el vapor cuya única fuente fue el sistema respiratorio, de manera óptima, el dispositivo también debería medir la temperatura de la respiración, el dispositivo debería actuar para que una exhalación desplace el aire del dispositivo que permanece de la exhalación anterior.
Una fuente importante de contaminación potencial para cualquier medición de humedad de respiración es la humedad ambiental en el entorno de los pacientes sometidos a prueba, por lo que la humedad de la respiración se debería realizar con un dispositivo encerrado, en donde el sensor esté protegido de la humedad ambiental. Además, el sensor de humedad debería estar muy cerca de la boca, aproximadamente a 10 cm, y el sensor debería protegerse de la contaminación, tal como el aerosol de saliva que se origina en la boca y no en las vías respiratorias (ver la Figura 3).
Las Figuras 4a, 4b son imágenes de una realización portátil de un dispositivo 10, capaz de medir la humedad de la respiración y los niveles de dióxido de carbono, así como una serie de parámetros adicionales. En estas figuras, se muestra un cartucho reemplazable 11 que incorpora un sistema de análisis de microfluidos que permite determinar en el mismo, por ejemplo, peró o,
etc. El cartucho 11, detallado en la Figura 7, puede incluir un elemento de recogida, tal como un plato enfriado, como se describe en la solicitud de patente publicada WO 2009013450, del mismo solicitante, para recoger una parte de la respiración, típicamente la parte alveolar.
El dispositivo 10 incluye además un sensor de CO2 12, que es, por ejemplo, un sensor de infrarrojo cercano. Una placa de condensador 13 está dispuesta junto a una pieza Peltier 14 que proporciona enfriamiento a la placa 13. En el otro lado de la pieza Peltier 14 se encuentra una placa de calor 15 que actúa como un disipador de calor para la pieza Peltier 14. Un ventilador 16 actúa para extraer calor no deseado del dispositivo 10, en particular, haciendo pasar aire a través de la placa de calor 15 para enfriar la placa de calor 15.
La Figura 5 ilustra esquemáticamente un dispositivo 20 según la invención. El dispositivo 20 tiene una entrada de aire 21 que está diseñada para facilitar que el usuario respire dentro del dispositivo 20. Por lo tanto, típicamente, la entrada 21 está perfilada para permitir que el usuario asegure que la mayor parte de la respiración exhalada entre en el dispositivo 20. La entrada 21 puede incluir o acoplarse a una boquilla reemplazable para mejorar la higiene entre los diferentes usuarios del dispositivo 20.
La entrada 21 se abre sobre el cartucho 11 y también permite dividir una parte de la respiración exhalada en una corriente de flujo separada que luego se conduce a sensores incorporados en el propio dispositivo 20, por ejemplo, un sensor de CO2. Los sensores están dispuestos dentro del alojamiento 22. La respiración no utilizada cuenta con una salida 23 para evitar el flujo turbulento o el reflujo de respiración no deseado. Se usa un mango 28 para permitir que un usuario sujete el dispositivo 20 en una posición ventajosa para exhalar cómodamente. Es posible prescindir del mango 28 cuando el dispositivo 20 se vaya a utilizar como dispositivo de sobremesa dentro de un centro de salud o de otro modo. En una opción adicional, un dispositivo puede incluir un mango desmontable que proporciona flexibilidad en el uso del dispositivo.
La Figura 6 ilustra las características internas de un dispositivo 30 según una realización de la invención. El dispositivo 30 tiene una entrada de respiración 31 y un mango 34 que permite al usuario sujetar el dispositivo 30. En esta realización, el mango 34 está formado integralmente con otros elementos del dispositivo 30, tal como con la salida 33 y el alojamiento 32. La superficie exterior del mango 34 se puede perfilar ergonómicamente para facilitar al usuario la sujeción del dispositivo.
Un cartucho 11, que se muestra en las Figuras 7a, 7b, está dispuesto cerca de la entrada de respiración 31. El cartucho 11 incluye, entre otras cosas, etiquetas RFID 35 que se pueden usar para garantizar, en primer lugar, que se realiza el registro correcto del cartucho 11 y se puede vincular al usuario. Además, las etiquetas 35 permiten que se compruebe la antigüedad de un cartucho para que pueda determinarse si un cartucho todavía está dentro de la fecha de caducidad. El cartucho 11 también comprende típicamente una matriz microfluídica, que incluye sensores y reactivos asociados con el mismo para permitir la determinación de varios parámetros y analitos. Dichas matrices son conocidas en la técnica y estarían disponibles para los expertos.
Dentro del dispositivo 30 está presente un acelerómetro 36 que tiene varias funciones. Primero, el acelerómetro 36 puede determinar que el dispositivo 30 se mantiene en la orientación correcta. En segundo lugar, el acelerómetro 36 permite determinar cualquier movimiento del dispositivo 30 mientras está en uso. Esto puede mostrar, por ejemplo, si la mano de un usuario está temblando, lo que puede ser perjudicial para el flujo de fluido dentro del dispositivo 30 y conducir a resultados erróneos.
Se muestra la disposición del sensor de CO242, junto con otro sensor 43. En la realización del dispositivo 30, la respiración al sensor de CO242 fluye a lo largo de un tubo 44 (mostrado en la Figura 4) dispuesto en el exterior del dispositivo 30. El sensor 43 es alimentado de manera similar por otro tubo separado. Otro conjunto de sensores está dispuesto en la parte inferior en uso 37 de una tarjeta pcb 38 que aloja un sensor de temperatura y humedad relativa, así como un sensor de acelerómetro de 3 ejes.
En la Figura 6, la placa de condensador 45 se muestra directamente detrás del cartucho 11. Una pieza Peltier 46 está alojada junto a la placa 45 para proporcionarle enfriamiento en caso necesario. La energía para la pieza Peltier 46 y otros componentes del dispositivo es suministrada por una batería 47.
La información obtenida a través de los sensores se puede pasar a través de una interfaz USB 48 a un sistema de monitoreo exterior. El procesamiento de datos puede llevarse a cabo externamente o también en otra pcb 49 montada dentro del dispositivo 30. Para proporcionar información a un usuario a través del dispositivo portátil 30, también se usa una interfaz de usuario 149. Más información, tal como sobre los niveles de H2O2, se puede obtener a través de un punto de conexión 80, que también se puede usar para determinar y transmitir si está presente un cartucho válido 11. Si es deseable eliminar H2O2 de la atmósfera respirada por el usuario, entonces se puede colocar un filtro en la entrada de aire. Para desplazar aire a través del dispositivo 30, en caso necesario, se incluye un ventilador 81 que puede extraer energía de la batería 47.
Haciendo referencia en este caso a las Figuras 8 y 9, éstas ilustran esquemáticamente un dispositivo según la invención. En la Figura 8, se muestran los elementos componentes de un dispositivo 50. La Figura 9 muestra el flujo de aire a través del dispositivo de la Figura 8 El dispositivo 50 tiene un cuerpo principal 51, sustancialmente de forma tubular. El cuerpo 51 el
cuerpo 51 por un extremo, sea guiado a una placa de condensador 52 por el otro extremo. Entre ambos, el flujo se controla para permitir que un usuario inhale mientras usa el dispositivo 50 y también para permitir que se lleve a cabo el análisis de la respiración.
Más detalladamente, fijada a un extremo del cuerpo 51, está presente una boquilla 53. La boquilla 53 se puede montar de forma desmontable en el cuerpo 51 para permitir, después de la limpieza del resto del dispositivo 50, el acoplamiento de una boquilla adicional para permitir que otro usuario use el dispositivo 50. La boquilla 53 está conectada de forma fluida al volumen interno del cuerpo 51 por medio de una válvula de dos vías 54. El cuerpo 51 está dividido por una pared de cámara 55 en 2 cámaras 56a, 56b. La primera cámara 56a está conectada a la boquilla 53 a través de la válvula 54. La segunda cámara 56b está conectada de forma fluida a través de una válvula de una vía 57 a la primera cámara 56a, permitiendo la válvula el flujo desde la primera a la segunda cámara. La pared de cámara 55 y los medios para permitir que una parte de la respiración pase de la primera a la segunda cámara actúan para evitar que fracciones no deseadas de la respiración exhalada lleguen a la placa de condensador 52. La pared de cámara 55 permite que la primera cámara 56a funcione para permitir que el aire ingrese al cuerpo 51 sin afectar al paso de la respiración al sensor de respiración 58 y la placa de condensador 52 asociada con la segunda cámara 56b. Además, la pared de cámara 55 actúa para provocar un grado de flujo turbulento dentro de la primera cámara. Esto actúa para limitar el efecto Bernoulli en el flujo de aire dentro de los sensores 62, 64 (ver a continuación) que, de otro modo, podría hacer que el aire fluya desde estos sensores 62, 64 hacia la primera cámara 56a en lugar de a través de los sensores 62, 64.
El sensor 58 proporciona datos sobre varios parámetros. Por ejemplo, el sensor 58 puede incluir un sensor de humedad relativa (HR) y un sensor de temperatura. La mayor parte del flujo de aire que entra en la segunda cámara 56b sale sobre la placa de condensador 52 a través de la abertura 60. La placa de condensador 52 se mantiene fría para condensar el componente acuoso de la respiración junto con otros materiales disueltos en el mismo. El líquido que se condensa en la placa de condensador 52 puede luego ser conducido para su análisis en una matriz microfluídica convenientemente dispuesta. Para concentrar mejor el flujo respiratorio sobre la placa de condensador 52, se usa una pared interna inclinada 70. Además, una válvula de salida de una vía 71 permite, en efecto, que la presión de la respiración que rebota de la placa de condensador 52 fluya fuera del dispositivo 50, en lugar de regresar a la segunda cámara 56b, en donde podría provocar un flujo turbulento con cualquier respiración entrante. Tal flujo turbulento afectaría a los resultados obtenidos, especialmente debido a las condiciones caóticas de flujo provocadas.
Otras salidas de fluido en el cuerpo 51 permiten conducir la respiración a otros analizadores dispuestos fuera del cuerpo 51. La primera salida adicional 61 a dirige la respiración exhalada a un sensor de medición de flujo de aire 62. Los datos del sensor de medición de flujo de aire permiten determinar si el usuario está utilizando correctamente el dispositivo 50 y también proporcionan una indicación de la eficacia general de los pulmones del usuario. Un sensor de medición de flujo de aire típico incluye un elemento piezoeléctrico que se deforma debido a la presión del flujo de aire, con una relación de uno a uno entre dicha presión y la deformación causada en el elemento piezoeléctrico. El tubo 63 forma una trayectoria de fluido fuera del sensor 62. La segunda salida adicional 61b conduce a un sensor de CO264. Un ejemplo de sensor de CO264 es un detector de infrarrojo cercano. Nuevamente, se usa un tubo 65 para suministrar una trayectoria de fluido fuera del sensor 64.
Tanto el dispositivo de medición de flujo de aire 62 como el sensor de CO264 están retenidos dentro de un alojamiento 66. El alojamiento 66 está montado de manera desmontable en el exterior del cuerpo 51, con las salidas 61a, 61b extendiéndose a través de la pared 67 del cuerpo 51. En la realización ilustrada que se muestra, una placa de acero 68 está fijada a la pared 67. Luego se utilizan imanes 69 para sujetar el alojamiento 66 magnéticamente contra la placa 68. Se reconocerá que pueden usarse otros medios para fijar el alojamiento 66 al cuerpo 51, conocidos en la técnica.
El dispositivo debería tener al menos un punto de medición de la humedad de la respiración dispuesto corriente arriba de cualesquiera depuradores, condensadores, deshumidificadores, secadores, etc., que también pueden estar presentes dentro del dispositivo.
El uso de válvulas y volúmenes controlados dentro del dispositivo debería configurarse para obtener una certeza de que la muestra que se mide es el resultado de la respiración exhalada y no una mezcla de respiración y aire ambiental. Claramente, se debería evitar que los contaminantes, tales como la saliva transportada desde la boca en forma de aerosol, alcancen el sensor y lo contaminen.
Las mediciones realizadas en la respiración se utilizan actualmente en la identificación de enfermedades, tales como la EPOC y el asma, en la presente memoria se describen un dispositivo para medir la humedad de la respiración, el uso clínico de una medición de este tipo y el uso de la humedad de la respiración junto con una serie de parámetros medidos en la respiración.
Un dispositivo para medir la humedad de la respiración debe poder encajar en la boca del paciente. Las partes del dispositivo que entran en contacto con la boca deben poder descontaminarse fácilmente entre pacientes o, preferiblemente, desecharse para eliminar el riesgo de contaminación cruzada. El dispositivo tiene opcionalmente unos medios mediante los que at l li it l l l tí l d la
boca entren en el cuerpo del dispositivo o constituyan un riesgo de contaminar el sensor de humedad. Preferiblemente, el dispositivo debería permitir que el paciente inhale, aunque con un volumen de exhalación de respiración de marea esperado, que, de forma típica, es de aproximadamente 500 cm3, por lo que la respiración exhalada domina el volumen interno del dispositivo. El dispositivo debería ser capaz de medir la humedad de la respiración, así como, preferiblemente, la temperatura de la respiración e, idealmente, la humedad relativa de la respiración. El dispositivo debería medir opcionalmente la presión, el caudal y los niveles de dióxido de carbono de la respiración exhalada. El dispositivo debería poder medir todos los parámetros en función del tiempo, de modo que parámetros tales como el dióxido de carbono, la presión de inhalación/exhalación de la respiración, la concentración de dióxido de carbono, la temperatura de la respiración, la humedad de la respiración, la humedad relativa de la respiración, la humedad ambiental, la humedad relativa ambiental, la temperatura ambiental, etc., puedan alinearse y compararse temporalmente. Opcionalmente, el dispositivo puede tener funciones adicionales, tales como la condensación y el análisis de la respiración exhalada, la eliminación del vapor de la respiración, la medición de moléculas en fase gaseosa, incluyendo FNO.
En aplicaciones en donde la eliminación o recogida del vapor de la respiración es importante, se puede disponer un segundo sensor de humedad corriente abajo del sensor de humedad de la respiración inicial y el punto de recogida de vapor para medir la humedad de la respiración posterior a las recogidas de vapor. La diferencia entre los sensores de humedad de la respiración y los sensores posteriores a la recogida de vapor permite determinar el volumen de vapor recogido y la eficiencia de la recogida.
Claims (14)
1. Dispositivo (10) para medir la humedad de la respiración, comprendiendo el dispositivo (10) un cuerpo tubular (51), definiendo dicho cuerpo tubular (51) un volumen de tubo interior,
una entrada (21) conectada de forma fluida al volumen de tubo interior,
una placa de condensador (52), conectada de forma fluida al segundo extremo del cuerpo tubular (51) para recibir la respiración exhalada;
comprendiendo además el dispositivo (10) una o más aberturas (61a) en la pared del cuerpo tubular de una primera cámara (56a), conectando de forma fluida la abertura o cada una de las mismas un sensor a la primera cámara (56a),
un sensor de humedad relativa conectado de forma fluida a una segunda cámara (56b),
caracterizado por que el dispositivo comprende una pared divisoria (55) intermedia entre el primer y segundo extremos y que divide el volumen de tubo interior en una primera y segunda cámaras (56a, 56b), proporcionando la segunda cámara (56b) acceso fluido a la placa de condensador (52);
teniendo la pared divisoria (55) una válvula unidireccional (57) a través de la misma que permite el paso de la respiración de la primera a la segunda cámara (56b).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el sensor o cada uno de los mismos están conectados a un dispositivo de almacenamiento de datos (49).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde un sensor es un sensor de CO2 (64).
4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde un sensor es un sensor de flujo de aire (62).
5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde un sensor es un sensor de peróxido de hidrógeno.
6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor o cada uno de los mismos están alojados en un alojamiento desmontable (66), acoplable al dispositivo.
7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo incluye unos medios de enfriamiento (14) de tipo de pieza Peltier para enfriar la placa de condensador.
8. Dispositivo según la reivindicación 7, en donde una placa de calentador está alojada en una disposición de enfriamiento con la pieza Peltier.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, en donde el dispositivo incluye un ventilador (81) dispuesto para desplazar aire a través de la placa de calentador.
10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo incluye un acelerómetro (36).
11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda cámara tiene una salida de fluido para descargar la respiración del dispositivo.
12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda cámara incluye unos medios de dirección.
13. Dispositivo según la reivindicación 12, en donde los medios de dirección son una rampa (70).
14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye un procesador, recibiendo dicho procesador datos del sensor de humedad relativa y un sensor y procesando los datos para derivar una puntuación de Helle combinada.
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