MX2013014680A - Sensor para detectar acetonas y amoniacos en el aliento humano. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sensor de acetonas y amoniacos, presentes en el aliento humano, relacionadas a condiciones de salud-enfermedad. El sensor comprende un detector químico-electrónico constituido por celdas cilíndricas de polímero acrílico cubiertas por una capa exterior de polianilina hidrocoloide desecada, que están conectadas a dispositivos electrónicos que registran las señales digitales que provienen del detector y las envían hacia un ordenador. Este detector está confeccionado dentro de una placa de polímero rígido para obtener un instrumento de monitoreo y registro de acetonas y amoniacos emitidos por el aliento humano para identificar sus niveles. El sensor está diseñado para colocarse próximo a la cavidad bucal de una persona que emite aire espirado, mismo que incide sobre las celdas cilíndricas de polímero acrílico cubiertas por una capa exterior de polianilina hidrocoloide desecada. El perfil de acetonas y amoniacos se registra digitalmente y para su interpretación se codifica empleando algoritmos. Los resultados son comparados con registros de perfiles almacenados en bases de datos en el ordenador. Por este método se obtiene información cualitativa y cuantitativa tanto de la presencia como de los niveles de acetonas, y amoniacos detectados.

Description

Sensor para detectar acetonas y amoniacos en el aliento humano OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sensor de acetonas y amoniacos, presentes en el aliento humano, relacionadas a condiciones de salud-enfermedad. El sensor comprende un detector químico-electrónico constituido por celdas cilindricas de polímero acrílico cubiertas por una capa exterior de polianilina hidrocoloide desecada, que están conectadas a dispositivos electrónicos que registran las señales digitales que provienen del detector y las envían hacia un ordenador.

El detector está confeccionado dentro de una placa de polímero rígido para obtener un instrumento de monitoreo y registro de acetonas y amoniacos emitidos por el aliento humano para identificar sus niveles.

El sensor está diseñado para colocarse próximo a la cavidad bucal de una persona que emite aire espirado, mismo que incide sobre las celdas cilindricas de polímero acrílico cubiertas por una capa exterior de polianilina hidrocoloide desecada. El perfil de acetonas y amoniacos se registra digitalmente y para su interpretación se codifica empleando algoritmos. Los resultados son comparados con registros de perfiles almacenados en bases de datos en el ordenador. Por este metodo se obtiene información cualitativa y cuantitativa tanto de la presencia como de los niveles de acetonas, y amoniacos detectados.

ANTECEDENTES Existen patentes y artículos científicos que tratan sobre diversos tipos de aparatos detectores de sustancias en el aliento humano denominados alimómetros, empleados para la detección de alcohol y otras sustancias, determinando algunos parámetros diferentes a la presente invención, como son los siguientes: La patente de los Estados Unidos 5,311,875 presenta un sensor de la respiración formada por una película delgada flexible de fluoruro de polivinilideno, PVDF por sus siglas en inglés, con propiedades piezoeléctricas y piroeléctricas que registran la actividad inspiratoria y espiratoria. El transductor proporciona una señal de alarma en caso de apnea del sueño para proporcionar una indicación sonora relacionada con la dificultad respiratoria.

En la patente EP 1476074 B1 se muestra un sensor de la respiración humana para la detección de la actividad respiratoria durante el periodo de descanso, el sensor reacciona al movimiento provocado al respirar y monitorea sonidos, ritmo e intensidad de la respiración humana, emitiendo señales luminosas y vibratorias en casos de dificultad respiratoria, la presente propuesta a diferencia, consta de un sistema que monitorea compuestos en aliento humano más no movimientos ni sonidos.

En la patente WO 2010079490 se describe un sensor para detectar biomarcadores relacionados al cáncer en las muestras de aliento. La matriz de sensores se basa en películas en 2D o 3D de nanopartículas conductoras cubiertas con un revestimiento orgánico donde las nanopartículas discriminan entre compuestos orgánicos volátiles de los individuos sanos y los pacientes con diversos tipos de cáncer.

En la patente WO 1994022686 es presentado un aparato que monitorea los niveles de alcohol en la respiración de un individuo y que se conecta mediante un procesador a un vehículo de motor o cualquier otro tipo de equipos para ser operado sólo cuando el nivel de alcohol es inferior a un valor predeterminado. El procesador registra y almacena datos comparables, el sensor denominado como TGS por sus siglas en inglés, es un sensor semiconductor de estaño sinterizado a partir de dióxido de carbono que registra los niveles de vapores de etanol por grados de cambio de resistencia proporcionalmente a la cantidad de vapores.

En la solicitud de patente de los Estados Unidos 2012/0237968 A1 se muestra un sensor analizador de la respiración portátil hecho a base de nanotubos de carbono contenidos en polianilina sensor que registra el amoníaco en la respiración relacionado con H. Pylori. Es un sensor químico constituido por esmeraldina de polianilina impregnada por nanotubos de carbono, el sistema contiene circuitos electrónicos, un micro-controlador y un convertidor analógico-a-digital así como una pantalla que muestra los resultados, el monitoreo se lleva a cabo por medio de tensión proporcional en la resistencia del sensor. A diferencia con el presente invento, el sensor propuesto no contiene nanotubos en la polianilina, ni un microcontrolador En la patente EP 2380013 A1 se describe un dispositivo semiconductor para determinar concentraciones de óxido nitroso en fluidos como aire exhalado. El dispositivo es constituido por un par de electrodos separados y dispuestos en una región de los canales en un semiconductor orgánico y un receptor de propano de ftalocianina. La principal diferencia con la presente propuesta consiste en el sensor que contiene receptores de polianilina diferentes a los de ftalocianina.

La patente EP 1117991 A1 ofrece sensores preparados a partir de materiales orgánicos para la detección de aminas relacionadas con productos alimenticios en mal estado y en la prueba para las enfermedades, como el cólera y el cáncer de pulmón. El sensor está constituido por un material conductor diferente a la materia orgánica constituido por polianilinas, una forma esmeraldina sal de polianilinas, polipirroles, politiofenos y sus derivados conectados a una ruta eléctrica a través de las regiones conductoras. La principal diferencia con el sistema descrito en la presente propuesta consiste en que los compuestos utilizados son diferentes. Mientras que en la patente EP 1117991 A1 los compuestos empleados son polianilinas, polipirroles, politiofenos. En el presente invento se emplea como material conductor, solamente a la polianilina impregnada en capas sobrepuesta a polímeros de resina acrílica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un dibujo que presenta una vista frontal del sensor (1) y sus componentes principales.

La Figura 2 es un dibujo que muestra una vista frontal de la placa rectangular (2) de polímero transparente con las seis celdas cilindricas (3) y los alambres de estaño (7).

La Figura 3 es un dibujo que muestra una vista trimétrica de la placa rectangular de polímero transparente (2) con las seis celdas cilindricas (3) y los alambres de estaño (7).

La Figura 4 es un dibujo que muestra una de las celdas cilindricas (3) del sensor donde se observan los componentes internos de la misma.

La Figura 5 es un dibujo que presenta una vista lateral izquierda del sensor (1) completo.

La Figura 6 es una fotografía que muestra una vista frontal del prototipo del sensor (1) y de sus componentes principales.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sensor (1) que comprende una carcasa que contiene en su interior a un detector confeccionado en una placa rectangular (2) o de cualquier otra forma geométrica, hecha de polímero, que a su vez contiene al menos 6 celdas cilindricas (2) de polímero acrílico cubiertas en su extremo frontal por una capa de polianilina hidrocoloide desecada de un grosor de 0.1 a 0.5 mm (8) para el registro y cuantificación de acetonas y amoniacos emitidos por el aliento humano espirado que al incidir sobre la superficie de las celdas, registra información de la presencia y los niveles de estas sustancias en el aliento.

Con el sensor propuesto en la presente invención, es posible identificar si estas sustancias están contenidas en el aliento humano y en qué cantidad por medio de los impulsos eléctricos producidos por éstas en la superficie de polianilina hidrocoloide desecada (8) de las celdas cilindricas (3), y enviar estos impulsos hacia un ordenador a través de una tablilla electrónica (5) colocada dentro de la carcasa inmediatamente por debajo de la placa rectangular o de cualquier otra forma geométrica y de una tarjeta digital colocada a su vez por debajo de la tablilla electrónica (6). El ordenador muestra los resultados en gráficas de registro de frecuencias; la diferencia de frecuencias registradas, permite obtener la identificación de acetonas y amoniacos, de acuerdo a los picos característicos para cada sustancia.

Estructura del sensor El sensor está conformado por una carcasa (1) rectangular o de cualquier otra forma geometrica, fabricada de un material rígido y dieléctrico que contiene en su interior una placa rectangular (2) o de cualquier otra forma geométrica de polímero que a lo largo de su centro longitudinal posee al menos 6 cavidades cilindricas que la atraviesan en todo su espesor. Estas cavidades de entre 2 y 7 mm de diámetro, se encuentran equidistantes entre sí y dentro de cada una de ellas está colocada una celda cilindrica (3) de polímero acrílico cubierta en su extremo frontal por una capa de polianilina hidrocoloide desecada de un grosor de 0.2 a 1 mm (8). El polímero acrílico de cada celda (3) contiene en su interior dos terminales de alambre metálico (4) de preferencia de estaño o cobre de un calibre de entre 0.2 y 0.9 milímetros de diámetro, que atravesando la placa rectangular (2) por sus caras superior e inferior frente a cada celda, entran al polímero acrílico de cada una de las celdas (3), y ya en su interior, toman una dirección horizontal sin tocarse entre sí hasta llegar a hacer contacto con la capa de polianilina hidrocoloide desecada colocada en el extremo frontal de cada celda.

Fuera de la placa rectangular (2) cada terminal de alambre metálico (4) se une a un cable metálico (7) de preferencia de estaño o cobre de entre 0.1 a 0.9 milímetros de diámetro, los cuales conectan a las celdas (3) con una tablilla electrónica (5) colocada debajo de la placa rectangular, que a su vez se encuentra conectada a una tarjeta digital (6) colocada por debajo de la tablilla electrónica y aquella a un ordenador externo no representado en las figuras por medio de un cable.

La placa rectangular (2) que contiene a las celdas cilindricas (3) del sensor está colocada dentro de la carcasa del sensor, de manera que frente a ella existe una abertura (9) circular practicada en el cuerpo del sensor que deja en contacto con el medio ambiente el extremo frontal de las celdas cilindricas (3) donde se encuentra la capa de polianilina hidrocoloide desecada (8). La abertura circular (9) puede tener cualquier forma geometrica que deje en contacto con el medio ambiente el extremo frontal de las celdas cilindricas (3).

Funcionamiento del sensor El aire espirado por la boca de una persona en dirección al sensor a una distancia aproximada a los 10 a 15 cm de la abertura circular (9) del mismo, llega a la superficie de la placa rectangular (2) e incide en la capa de polianilina hidrocoloide desecada (8) colocada en el extremo frontal de cada celda cilindrica (3), provocando cambios en la resistividad eléctrica de la polianilina hidrocoloide desecada (8). Estos cambios de resistividad eléctrica son enviados a través de los alambres (4) que se encuentran dentro del polímero acrílico que forma el cuerpo de las celdas cilindricas (3) hacia los cables (7) que conectan a los alambres que salen del polímero acrílico con la tablilla electrónica (5) que ordena las señales piezoeléctricas registradas en la polianilina hidrocoloide desecada (8) de la superficie de las celdas cilindricas (3) antes de que estas sean enviadas a la tarjeta digital (6) marca National Instruments, modelo NIUSB 60009, cuya función es la de convertir las señales analógicas recibidas desde la tablilla electrónica a la cual está conectada en señales digitales, y enviarlas a un ordenador.

El perfil de acetonas y amoniacos se registra digitalmente en el ordenador y para su interpretación se codifica empleando algoritmos. Los resultados son comparados con registros de perfiles almacenados en bases de datos en el ordenador. Por este método se obtiene información cualitativa y cuantitativa tanto de la presencia como de los niveles de acetonas, y amoniacos detectados.

La identificación en el ordenador de las señales correspondientes a las acetonas se caracteriza por mostrar en la pantalla del ordenador gráficas de frecuencias medias, respecto a las frecuencias altas correspondientes a los amoniacos. La ausencia de ambas sustancias se manifiesta con una señal de frecuencias bajas.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Un sensor de acetonas y amoniacos presentes en el aliento humano caracterizado porque se encuentra conformado por una carcasa (1) rectangular o de cualquier otra forma geométrica, fabricada de un material rígido y dieléctrico que contiene en su interior una placa rectangular (2) o de cualquier otra forma geométrica de polímero que a lo largo de su centro longitudinal posee al menos 6 cavidades cilindricas que la atraviesan en todo su espesor. Estas cavidades de entre 2 y 7 mm de diámetro, se encuentran equidistantes entre sí y dentro de cada una de ellas está colocada una celda (3) cilindrica de polímero acrílico cubierta en su extremo frontal por una capa de polianilina hidrocoloide desecada de un grosor de 0.2 a 1 mm (8). El polímero acrílico de cada celda (3) contiene en su interior dos terminales de alambre metálico (4) de preferencia de estaño o cobre de un calibre de entre 0.2 y 0.9 milímetros de diámetro, que atravesando la placa rectangular (2) por sus caras superior e inferior frente a cada celda, entran al polímero acrílico de cada una de las celdas (3), y ya en su interior, toman una dirección horizontal sin tocarse entre sí hasta llegar a hacer contacto con la capa de polianilina hidrocoloide desecada colocada en el extremo frontal de cada celda; la placa rectangular (2) que contiene a las celdas cilindricas (3) del sensor está colocada dentro de la carcasa del sensor, de manera que frente a ella existe una abertura (9) circular practicada en la carcasa de dicho sensor que deja en contacto con el medio ambiente el extremo frontal de las celdas cilindricas (3) donde se encuentra la capa de polianilina hidrocoloide desecada (8).

2. El sensor de acetonas y amoniacos presentes en el aliento humano según la reivindicación 1, caracterizado porque fuera de la placa rectangular (2) cada terminal de alambre (4) se une a un cable metálico (7) de preferencia de estaño o cobre de entre 0.1 a 0.9 milímetros de diámetro, los cuales conectan a las celdas cilindricas (3) con una tablilla electrónica (5) colocada debajo de la placa rectangular, que a su vez se encuentra conectada a una tarjeta digital (6) colocada por debajo de la tablilla electrónica y aquella a un ordenador externo.

3. El sensor de acetonas y amoniacos presentes en el aliento humano según la reivindicación 2, caracterizado porque la abertura circular (9) puede tener cualquier forma geometrica que deje en contacto con el medio ambiente el extremo frontal de las celdas cilindricas (3).