ITRM20080525A1 - Strumento per la misura della cinetica di esalazione diparticolato e della sua deposizione nelle vie aeree - Google Patents

Description

Strumento per la misura della cinetica di esalazione di particolato e della sua deposizione nelle vie aeree

Descrizione

La presente invenzione ha come oggetto uno strumento per la misura della cinetica di esalazione di particolato e della sua deposizione nelle vie aeree,in grado di fornire in tempo reale un conteggio di particelle esalate, suddivise per dimensioni e/o tipologia.

Tale strumento può trovare applicazione nella verifica di quali e quante particelle vengono inalate da un utente in un determinato ambiente e della percentuale che di esse si deposita nelle vie aeree, attraverso il conteggio delle particelle che vengono esalate durante l’espirazione.

Questa verifica può offrire anche una suddivisione in base alle dimensioni ed eventualmente in base alla tipologia (esempio: composizione) per capire quali particelle, in un dato ambiente, sono più facilmente assorbite da un utente.

Una suddivisione particolarmente interessante riguarda le dimensioni, per comprendere i parametri dell’assorbimento di microparticelle e nanoparticelle in base alla tipologia degli utenti, a loro volta suddivisi per età, sesso, anamnesi delle vie respiratorie, lavoro e così via.

Lo strumento può essere usato nell’ambito della medicina del lavoro, per studiare la sicurezza dell’atmosfera di un dato ambiente di lavoro, della medicina legale, della medicina delle vie aeree, nello studio degli effetti del fumo, dell’inquinamento e così via.

Sono noti esempi di strumento del tipo sopra specificato, ma essi non sono pienamente soddisfacenti per le loro dimensioni, che rendono estremamente difficoltosa la trasportabilità e quindi l’uso direttamente sul campo, e per la loro capacità di fornire risultati immediati, della qualità e della complessità richiesta.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è di fornire uno strumento di misura che consenta di ovviare all’inconveniente menzionato con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da uno strumento di misura come sopra specificato, che si caratterizza per il fatto di comprendere:

* un dispositivo per la misura della portata dell’esalato, collegato ad un boccaglio e connesso ad un primo serbatoio attraverso un primo tubo di collegamento;

* un secondo serbatoio connesso al primo serbatoio attraverso un secondo tubo di collegamento, il secondo serbatoio essendo munito di un foro di sfiato e di mezzi per riscaldare il suo interno ad una temperatura prefissata; e

* un dispositivo di conteggio ed analisi delle particelle, collegato al fondo di detto secondo serbatoio attraverso un condotto di aspirazione, per fornire in tempo reale il conteggio delle particelle esalate in base alla loro tipologia.

Il principale vantaggio dello strumento come sopra specificato risiede nell’impiego di componenti di dimensioni ridotte, facilmente assemblabili ed energizzabili.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui:

* la figura 1 mostra una vista schematica ed in parziale sezione dello strumento secondo l’invenzione; e

* la figura 2 mostra una vista prospettica dello strumento di figura 1 che ne illustra anche l’impiego.

Con riferimento alle figure, uno strumento per la misura della cinetica di esalazione di particolato e della sua deposizione nelle vie aeree è indicato nel suo complesso con 1, e verrà citato nel seguito in breve con la dicitura strumento di misura.

Esso, come verrà dettagliato nel seguito, consente di fornire in tempo reale un conteggio di particelle esalate da un utente, suddivise per dimensioni e/o tipologia.

Esso è costituito da varie componenti assemblate e collegate ad una fonte di energia, anche di tipo portatile, come batterie ricaricabile.

L’utente, immerso in un dato ambiente ed esposto ad un certo tipo di articolato, può in questo modo ottenere un’analisi del suo esalato in tempo reale, rimanendo nell’ambiente in cui si trova, del quale si vogliono conoscere gli effetti sull’utente stesso. Infatti, l’analisi delle particelle contenute nell’esalato fornisce indicazioni sul contenuto dell’inalato e soprattutto sulla quantità di particelle che dall’inalato si depositano nelle vie respiratorie.

L’utente, dopo alcuni respiri profondi, esala attraverso un boccaglio 2 collegato, attraverso un primo tubo di collegamento 5, ad un primo serbatoio 7.

Il boccaglio 2 ed eventualmente il tubo di collegamento sono di tipo monouso, ad esempio in silicone o polietilene.

Integrato nel boccaglio 2, lo strumento di misura 1 comprende un dispositivo per la misura della portata dell’esalato, indicato con 3.

Tale dispositivo, rappresentato schematicamente in figura 1, può essere ad esempio costituito da uno pneumotacografo, ovvero un trasduttore differenziale a pressione, o da un flussimetro ad ultrasuoni, che può misurare l’andamento del flusso di espirazione in funzione del tempo.

Il dato rilevato da questo strumento è importante per capire se l’utente sta esalando nella maniera corretta, ovvero a portata costante compresa entro certi parametri al di sopra ed al di sotto dei quali la misura non è attendibile.

In questo modo, è possibile tagliare quei dati ottenuti al di fuori da detto intervallo di portata e, eventualmente, chiedere all’utente di ripetere la prova se i dati ottenuti non sono sufficientemente attendibili.

Il primo tubo di collegamento 5 può avere un diametro compreso tra 8 e 12 mm, ed il primo serbatoio 7 può avere un volume di 50 ml, preferibilmente mantenuto a temperatura ambiente grazie a pareti coibentate, allo scopo di ridurre l’umidità dell’aria esalata.

Per il medesimo scopo, tale primo serbatoio 7 potrebbe comprendere mezzi per riscaldare lo spazio interno del serbatoio, indicati con 4, perché le goccioline di liquido, ovvero acqua, contenute nell’esalato possono far coalescere le particelle che devono essere misurate in agglomerati di dimensioni superiori.

Il primo tubo di collegamento 5 presenta una propria estremità di scarico 6 al centro del serbatoio 7, il quale ha una forma cilindrica ed un fondo conico, per creare un vortice nel serbatoio 7 che rende maggiormente uniforme la pressione dell’esalato.

Lo strumento 1 comprende quindi un secondo serbatoio 9 connesso al primo serbatoio 7 attraverso un secondo tubo di collegamento 8 di forma ad U rovesciata, che collega le rispettive sommità dei due serbatoi 7, 9.

Il secondo serbatoio 9 è munito di un foro di sfiato 10 e di mezzi per riscaldare il suo interno ad una temperatura prefissata, ad esempio 50°C.

Tali mezzi per riscaldare potranno operare ad esempio grazie ad un effetto Peltier.

La forma ad U rovesciata è stata scelta per ostacolare il passaggio di particelle di liquido. Il secondo tubo di collegamento 8 presenta inoltre un diametro interno inferiore a quello del primo tubo 5, ad esempio circa 3-5 mm, per ridurre e rendere più uniforme la pressione di mandata.

Anche il secondo serbatoio 9 può avere un volume di 50 ml.

A questo punto, lo strumento 1 comprende un dispositivo 12 di conteggio ed analisi delle particelle, collegato al fondo di detto secondo serbatoio 9 attraverso un condotto di aspirazione 11, per fornire in tempo reale il conteggio delle particelle esalate in base alla loro tipologia.

In particolare, tale dispositivo può essere un conta particelle in grado di suddividere le particelle in base alle loro dimensioni in gruppi predeterminati, ad esempio particelle di grandi dimensioni, microparticelle, nanoparticelle ecc.

Pertanto, il dispositivo conta particelle può avere un flusso di aspirazione tra 2 e 4 l/min ed è regolato in modo da memorizzare un conteggio ogni 1-2 secondi.

È utilizzabile a questo scopo un dispositivo conta particelle del tipo multi-canale, che può rilevare misure relative a diversi gruppi di particelle contemporaneamente.

Nel funzionamento, lo pneumotacografo 3 ed il dispositivo conta particelle 12 vengono attivati contemporaneamente. Quando l’utente si sente pronto, inspira aria senza collegarsi al sistema ed espira l’aria dallo pneumotacografo 3 dentro allo strumento 1.

L’espirazione deve essere lenta (0.1-0.3 l/s con un optimum intorno a 0.15-0.2 l/s), il più possibile costante e senza deglutizioni. Una frazione dell’aria esalata entra nel dispositivo conta particelle a flusso costante con una temperatura intorno a 35 °C e con un’umidità relativa ridotta, compresa tra 85 e 90%.

Il segnale di flusso e di concentrazione di particelle esalate in funzione del tempo sono acquisiti su un elaboratore elettronico e sincronizzati, considerando il tempo necessario all’aria esalata per riempire il volume morto dello strumento 1 che, complessivamente, non dovrebbe superare 150 ml, convoluti e la deposizione polmonare è calcolata tramite le equazioni di Kim, note in arte.

Il sistema che, escluso il dispositivo conta particelle, non supera i 5 Kg di peso con il sistema Peltier di riscaldamento, presenta il vantaggio di essere facilmente trasportabile. È quindi ideale per studi di deposizione polmonare di particolato atmosferico in ambienti di lavoro ove siano presenti polveri fini e ultrafini. Inoltre, è utilizzabile anche per lo studio della deposizione polmonare di farmaci contenenti polveri per inalazione o aerosol e di particolato derivante dall’inquinamento ambientale (PM 2,5 – PM 10).

Esso può essere infine utilizzato per studi di deposizione polmonare in soggetti che presentano pneumopatie (in particolare, bronco pneumopatia cronica ostruttiva ed asma).

Al sopra descritto strumento di misura un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Strumento (1) per la misura della cinetica di esalazione di particolato e della sua deposizione nelle vie aeree, in grado di fornire in tempo reale un conteggio di particelle esalate, suddivise per dimensioni e/o tipologia, comprende: * un dispositivo (3) per la misura della portata dell’esalato, collegato ad un boccaglio (2) e connesso ad un primo serbatoio (7) attraverso un primo tubo di collegamento (5); * un secondo serbatoio (9) connesso al primo serbatoio (7) attraverso un secondo tubo di collegamento (8), il secondo serbatoio (9) essendo munito di un foro di sfiato (10) e di mezzi per riscaldare il suo interno ad una temperatura prefissata (4); e * un dispositivo di conteggio ed analisi delle particelle (12), collegato al fondo di detto secondo serbatoio (9) attraverso un condotto di aspirazione (11), per fornire in tempo reale il conteggio delle particelle esalate in base alla loro tipologia.
2. 2. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui le varie componenti assemblate sono collegate ad una fonte di energia, anche di tipo portatile, come batterie ricaricabile.
3. 3. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il boccaglio (2) ed eventualmente il primo tubo di collegamento (5) sono di tipo monouso, ad esempio in silicone o polietilene.
4. 4. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo per la misura della portata dell’esalato (3) è costituito da uno pneumotacografo, ovvero un trasduttore differenziale a pressione, o da un flussimetro ad ultrasuoni, che può misurare l’andamento del flusso di espirazione in funzione del tempo.
5. 5. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il primo serbatoio (7) ha una forma cilindrica ed un fondo conico.
6. 6. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il secondo tubo di collegamento (8) è di forma ad U rovesciata.
7. 7. Strumento (1) secondo la rivendicazione 6, in cui il secondo tubo di collegamento (8) presenta un diametro interno inferiore a quello del primo tubo (5).
8. 8. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi per riscaldare operano per effetto Peltier (4).
9. 9. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo di conteggio ed analisi delle particelle (12) è un dispositivo conta particelle multi-canale.
10. 10. Strumento (1) secondo la rivendicazione 1 o 9, in cui il segnale di flusso e di concentrazione di particelle esalate in funzione del tempo sono acquisiti su un elaboratore elettronico e sincronizzati, considerando il tempo necessario all’aria esalata per riempire il volume morto dello strumento (1), convoluti e la deposizione polmonare è calcolata tramite le equazioni di Kim. p.p. ISTITUTO SUPERIORE PER LA PREVENZIONE E LA SICUREZZA DEL LAVORO (ISPESL)