PT1386629E - Método de condicionamento de gás - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO Método de condicionamento de gás

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] Esta invenção relaciona-se com a alteração da temperatura, humidade e presença de contaminantes físicos e biológicos em gases usados para insuflar cavidades corporais antes e durante procedimentos médicos. Mais especificamente, relaciona-se com um dispositivo compacto e método de aquecimento, humidificação e filtragem de gases de insuflação num ponto imediatamente antes da passagem dos gases para dentro do doente.

ARTE ANTERIOR

[0002] Desde o aparecimento dos procedimentos cirúrgicos laparoscópicos há cerca de vinte anos atrás, assumiu-se que a condição dos gases usados para insuflar as cavidades corporais era fisiológica e patologicamente benigna. Embora a importância e utilização do condicionamento da temperatura e da humidade de gases anestésicos seja bem conhecida, até há pouco tempo foi dispensada pouca atenção às condições de temperatura e/ou humidade dos gases de insuflação usados para criar um pneumoperitoneu.

[0003] Um gás de insuflação habitualmente usado é o dióxido de carbono que é habitualmente fornecido como um liquido em cilindros de gás comprimido. A pressão nestes cilindros, quando em equilíbrio com a temperatura ambiente de 20 °C, é de 57 atmosferas (5740 KPa). O gás dióxido de carbono é habitualmente fornecido ao local cirúrgico a uma pressão de 15mmHg através dum regulador de pressão ajustável e controlador de fluxo denominado insuflador. Muitos modelos 1 de insufladores estão disponíveis comercialmente, tais como o Storz Model 26012 (Karl Storz Endoscopy-America Inc., Culver City, Califórnia). No geral, os insufladores não filtram, não controlam a temperatura do gás, nem o humidificam.

[0004] Quando o insuflador fornece fluxos de gás de várias magnitudes, habitualmente 1 a 10 litros por minuto, tem de reduzir a pressão do gás de cerca de 57 atmosferas dentro do cilindro para aproximadamente 1 atmosfera. Este processo é designado "estrangulamento", causando o arrefecimento do gás através de um processo termodinâmico conhecido como arrefecimento Joule-Thompson (ver, por exemplo, y.a. Congel and M.A. Bole,% "Thermodynamics: An Engineering Approach," McGraw-Hill, (1988)).

[0005] Com o dióxido de carbono como gás de insuflação, o arrefecimento de Joule-Thompson pode reduzir a temperatura do gás até 50-70 °C, dependendo do caudal mássico do gás. A grande diferença fortuita nas capacidades de aquecimento da quinquilharia metálica do insuflador (grande) e do fluxo de gás C02 (pequeno) permite que o fluxo de gás seja reaquecido para aproximadamente a temperatura ambiente da sala de operações (cerca de 20 °C) antes do gás entrar no doente. No caso de uma grande % de fluxo de gás, este efeito de reaquecimento imprevisto e descontrolado pode ser incompleto e o gás insuflador pode sair do aparelho insuflador a temperaturas consideravelmente inferiores à temperatura ambiente de aproximadamente 20 °C. De qualquer modo, o gás insuflador não consegue atingir uma temperatura superior a esta temperatura ambiente e, assim, o gás insuflador entra no doente a uma temperatura substancialmente inferior (pelo menos 17 °C menos) do que a temperatura fisiológica corporal de aproximadamente 37 °C (Ott, D.E., J. Laparoendosc. Surg., 1:127-131 (1191)). 2 [0006] Insufladores recém-desenvolvidos e dispositivos auxiliares reconheceram este problema e tentaram corrigi-lo adicionando calor ao fluxo de gás antes deste entrar no sistema de administração que direcciona o gás para os trocartes (ver, por exemplo, Computerized High Flow Insufflator (Snowden-Pencer, Inc., Tucker, Georgia) e How-Thenne (Wisap U.S.A., Tomball, Texas)). Este método é termodinamicamente instável porque não reconhece o desfasamento da capacidade térmica entre o fluxo de gás corrente e o sistema de administração de gás entre o insuflador e o ponto de incisão do trocarte no abdómen, mesmo quando o sistema de administração tem apenas 1,8 a 3 m de tubagem de polímero. Para além disso, este método negligencia a transferência activa de calor que ocorre entre o fluxo de gás e a tubagem de administração de gás à temperatura ambiente. Devido a estas condições térmicas, a temperatura de qualquer gás pré-aquecido no próprio insuflador irá regressar a aproximadamente a temperatura ambiente depois de fluir pouco mais de um (1) metro após sair do insuflador.

[0007] A Patente U.S. N.° 5 006 109 (Douglas et al.) posiciona o sensor de temperatura no ponto de administração do gás, mas este reposicionamento não resolve este problema, porque tal como foi referido acima, esse ponto pode estar, na prática, a cerca de 1,8 a 3 m de qualquer controlador de temperatura. Uma tal disposição conduz, com as taxas de fluxo baixas habitualmente usadas nestes métodos cirúrgicos, a "atrasos de transporte" que dificultam o controlo estável da realimentação quando há alterações significativas rápidas da taxa de fluxo que são habitualmente necessárias para estes procedimentos cirúrgicos endoscópicos e laparoscópicos. Assim, o gás chega ao doente a uma temperatura muito abaixo dos 36°C-38°C pretendidos. 3 [0008] Os gases de insuflação habitualmente são fornecidos extremamente secos. De acordo com as normas da Food and Drug Administration, o dióxido de carbono de grau médico, o gás mais utilizado para laparoscopia, contém 200 partes por milhão ou menos de vapor de água. A extrema falta de humidade do gás de insuflação pode conduzir a secagem da superfície exposta do tecido dentro do abdómen e à possibilidade de formação de aderências dentro da cavidade peritoneal (Corfman, RC., Clinicai Consultations in Obstetrics and Gynecology, 1:41-49 (1989)). Com os sistemas de insuflação da arte anterior, a irrigação frequente da cavidade peritoneal era necessária para limitar a formação de aderências.

[0009] A patente de Douglas et al. revela a humidificaçao do gás antes da administração ao doente. Contudo, o seu método e dispositivo para atingir este objectivo não permite uma série de efeitos termodinâmicos e psicrométricos importantes. Por exemplo, não é eficaz para tratar termicamente e depois humidificar o gás (ou visa-versa) sequencialmente (ver, por exemplo, Chapter 5, Psychrometrics, ASHRAE Handbook, Fundamentais, Section I, (The American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineer Inc., pp. 5.1-5.10 (1981)). Devido à natureza intrínseca da dependência da pressão do vapor de água em relação à temperatura, não é possível obter níveis úteis de humidade relativa e temperatura com o dispositivo Douglas et al.

[0010] A filtragem do gás de insuflação para impedir a passagem para dentro do pneumoperitoneu de partículas inorgânicas como partículas metálicas, ferrugem, pó e partículas poliméricas é conhecida (ver, p. ex., Ott, D.E.,J. Gynecol. Surg., 5:205-208 (1989)). A localização e o tipo de filtro, contudo, são factores muito importantes que vão influenciar a eficácia do método. Filtros com um 4 tamanho de poro tão reduzido como 0,2 mícrons têm sido usados em sistemas de insuflação da arte anterior. Estes dispositivos, contudo, utilizam um material de filtro que é habitualmente hidrófilo e quando se torna húmido, perde a sua resistência e alguma da sua eficácia de filtragem. Estes filtros, uma vez que não são hidrófobos, podem perder a sua capacidade de filtragem por se rasgarem sob a pressão da água causada por sucção acidental dos líquidos de irrigação ou peritoneal.

[0011] O artigo "The persufflator: an insufflation device for laparoscopy and especially for C02-laser-endoscopic surgery", Koninckx, Human Reproduction, Vol. 6, No. 9, ppl288-1290, 1991 revela um novo dispositivo de insuflação para cirurgia laparoscópica que permite a perinsuflação da cavidade abdominal com C02 humidificado a 37 °C.

[0012] A patente AU 74 564/74 revela um humidificador médico para utilização durante a respiração artificial ou anestesia. O humidificador também tem um meio aquecimento.

[0013] Habitualmente, o insuflador e outros métodos de condicionamento de gás de insuflação da arte anterior utilizam a alimentação convencional de corrente alternada de 120 volts habitualmente disponível em todas as sala de operações. Esta fonte de alimentação tem duas desvantagens. O número de dispositivos que requerem este tipo de alimentação durante a cirurgia tornou-se muito elevado nos últimos anos, o que reduz o espaço perto da mesa de operações e cria um emaranhado de cabos de alimentação que competem por tomadas e por vezes interfere com os procedimentos da sala de operações. Em segundo lugar, apesar dos avanços na ligação à terra e isolamento dos dispositivos e nos procedimentos hospitalares, continua a existir um risco de choque eléctrico perigoso ou até mesmo letal, para o doente proveniente da tensão de 120 AC. 5 [0014] Assim, os dispositivos da arte anterior que procuraram fornecer gás condicionado a um doente têm tido problemas e limitações significativos. Deste modo, há uma grande necessidade de um método e aparelho para o condicionamento de gás de insuflação com a temperatura fisiológica, humidade e pureza adequadas para introdução directa na cavidade peritoneal de um modo que ultrapasse as limitações dos sistemas anteriores.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0015] As desvantagens da arte anterior são ultrapassadas por um aparelho de elevada eficiência para aquecimento, humidificação e filtragem de gás, permitindo assim a administração do gás ao doente a uma temperatura precisa, e simultaneamente adequadamente humidificado e filtrado e sem a utilização de tensão AC. É apresentado um meio compacto e eficiente de fornecer gás humidificado e aquecido a um doente, no qual a perda de calor na transferência do gás é minimizada e, assim, o gás é realmente administrado ao doente num intervalo de temperatura predeterminado.

[0016] Assim, um objectivo geral principal é o de fornecer um aparelho leve e compacto, de elevada eficiência, para aquecer e humidificar gás proveniente de um insuflador comercial que pode ser posicionado imediatamente adjacente ao doente de modo a que o gás que sai do aparelho é imediatamente fornecido à cavidade corporal do doente, e que tem um meio eficiente para aquecer o gás a uma temperatura predeterminada predefinida e humidificar o gás simultaneamente. 6 [0017] É fornecido um aparelho para tratar o gás antes da sua utilização num procedimento médico envolvendo um doente, o gás sendo recebido no aparelho a partir de um insuflador que recebe gás de uma fonte de gás, e o gás que sai do aparelho estando em comunicação com um meio para administrar o gás ao interior do doente, em que o gás é controlado por pressão e pela taxa de fluxo volumétrica pelo insuflador, compreendendo uma caixa com uma entrada e uma saída; um meio para ligar a saída do insuflador à entrada da caixa; uma câmara dentro da caixa e tendo uma porta de entrada e uma porta de saída, a porta de entrada da câmara estando em comunicação de fluxo com a entrada da caixa; um meio de humidificação na câmara que está no percurso do gás através da câmara; um meio de aquecimento disposto dentro do meio de humidificação para aquecer o gás para uma temperatura predeterminada; um meio na caixa adjacente à porta de saída da câmara para detectar a temperatura do gás; e um meio ligado ao meio de detecção para controlar o meio de aquecimento, em que aquando da determinação pelo meio de detecção de que a temperatura do gás está num nível predeterminado, o meio de controlo regule a quantidade de calor aplicado pelo meio de aquecimento ao gás dentro da câmara. Adicionalmente, é fornecida uma fonte de alimentação ao meio de controlo. Também é apresentado o aparelho acima em que a fonte de alimentação é uma bateria.

[0018] Outro objectivo é o de fornecer um aparelho tendo uma câmara com um estrato de humidificação de elevada eficiência e que simultaneamente efectue uma filtração do gás, no qual também o meio de aquecimento esteja disposto dentro do meio de humidificação. Assim, o aparelho permite o aquecimento e a humidificação de gás para uso num procedimento médico, compreendendo uma câmara com uma porta de entrada e uma porta de saída; um meio de humidif icação 7 dentro da câmara que está no percurso que o gás efectua através da câmara; e um meio disposto dentro do meio de humidificação para aquecer o gás para uma temperatura predeterminada. 0 meio de humidificação pode compreender um volume de água e ter o meio de aquecimento disposto dentro ou em torno da água.

[0019] Outro objectivo é o de fornecer um aparelho tendo ainda um segundo meio na câmara para filtragem do gás aquecido e humidificado.

[0020] Ainda outro objectivo é o de fornecer métodos para tratar gás que tenha sido humidificado e aquecido a uma temperatura predeterminada, de forma a que o doente possa receber o gás a menos de 2 °C de diferença da temperatura predeterminada. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0021] A Figura 1 é uma vista esquemática de um aparelho de tratamento de gás representativo da presente invenção, o aparelho sendo ligado a um insuflador numa extremidade e a um meio para administração do gás a um doente na extremidade oposta, e sendo aberto na câmara de aquecimento e humidificação para revelar o elemento de aquecimento dentro da câmara; A Figura 2 é uma vista de corte transversal da câmara de aquecimento e humidificação da presente invenção; e A Figura 3 é um esquema tipico das ligações eléctricas do meio para detecção da temperatura dentro da câmara e controlo do elemento de aquecimento dentro da câmara.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0022] A presente invenção pode ser compreendida mais facilmente por referência à seguinte descrição detalhada de modalidades especificas e aos Exemplos e Figuras ai incluídos. Relativamente aos desenhos, as caracteristicas importantes da presente invenção incluem a apresentação de um método de aquecimento, humidificação e filtragem de gás antes da administração a um doente, de forma a que o gás chegue ao doente a menos de 2 °C de diferença de uma temperatura predeterminada.

[0023] Um aparelho para tratar o gás antes da sua utilização num procedimento médico envolvendo um doente, o gás sendo recebido no aparelho a partir de um insuflador que recebe gás de uma fonte de gás, e o gás que sai do aparelho estando em comunicação com um meio para administrar o gás ao interior do doente, em que o gás é controlado por pressão e pela taxa de fluxo volumétrica pelo insuflador, compreende uma caixa com uma entrada e uma saída; um meio para ligar a saída do insuflador à entrada da caixa; uma câmara dentro da caixa e tendo uma porta de entrada e uma porta de saída, a porta de entrada da câmara estando em comunicação de fluxo com a entrada da caixa; um meio de humidificação na câmara que está no percurso que o gás efectua através da câmara; um meio de aquecimento disposto dentro do meio de humidificação para aquecer o gás para uma temperatura predeterminada; um meio na caixa adjacente à porta de saída da câmara para detectar a temperatura do gás; e um meio ligado ao meio de detecção para controlar o meio de aquecimento, em que aquando da determinação pelo meio de detecção de que a temperatura do gás está num nível predeterminado, o meio de controlo regula a quantidade de calor aplicado pelo meio de aquecimento ao gás dentro da câmara. Adicionalmente, é fornecida uma fonte de alimentação ao meio de controlo. 9

Também é apresentado o aparelho acima em que a fonte de alimentação é uma bateria.

[0024] Conforme usado nas reivindicações, "um" pode significar um ou mais.

[0025] Conforme aqui empregue, "uma temperatura predeterminada" é uma temperatura que tenha sido predefinida e que não é alterada durante um procedimento. Para os procedimentos laparoscópicos, a temperatura predeterminada desejável é a temperatura corporal fisiológica, ou seja, aproximadamente 36-38 °C.

[0026] Conforme aqui empregue, qualquer aparelho "imediatamente adjacente" a um doente ou a um objecto indica uma posição suficientemente próxima fisicamente de um doente ou objecto de forma que o gás a determinada temperatura no aparelho não irá perder mais de 2 °C ao deslocar-se do aparelho para o interior do doente ou objecto. Esta distância seria, por exemplo, de cerca de 0 a 25,4 cm, de preferência de 0 a 10 cm e mais preferencialmente de 0 a 3 cm. Assim, o próprio aquecedor, dentro da câmara do aparelho, está imediatamente adjacente ao doente.

[0027] Na Fig. 1 está ilustrado um sistema para condicionamento de gás, no qual um doente 10 é representado deitado numa cama ou outro suporte a determinada distância de um insuflador comercialmente disponível 1 (p. ex., Storz Model 2 6012) que recebe gás de uma fonte como um cilindro (não representado). 0 aparelho 12 da presente invenção localiza-se entre o insuflador 1 e um dispositivo de administração de gás 11, como um trocarte ou uma agulha, inserido num doente 10, em comunicação de fluxo como o insuflador 1 e o doente 10. 10 [0028] A Fig. 1 ilustra uma versão simplificada do aparelho. 0 insuflador 1 está ligado de perto a um recipiente opcional 2, que contém uma fonte de alimentação de bateria 3, e um circuito de controlo electrónico da temperatura 4 (ver Fig. 3). Uma modalidade preferida permite a activação automática da corrente através da ligação do recipiente 2 ao insuflador 1, de modo que o aquecimento pode começar antes da activação do insuflador 1. Uma passagem interior opcional 14 dentro do recipiente 2 permite que o gás 21, que é regulado a nivel de pressão e fluxo pelo insuflador 1, passe para dentro de um lúmen 15 de um tubo de transferência de gás 5 que é ligado à caixa 16 de forma que o lúmen 15 fique em comunicação de fluxo com a câmara 6. Numa modalidade alternativa, a passagem interior 14 pode ser concebida para se desviar para dentro do circuito de controlo 4 dentro do recipiente 2 antes de fluir para dentro do tubo de transferência de gás 5. Esta disposição permite que ocorra uma troca de calor entre o gás relativamente frio 21 dentro da passagem interior 14 e o circuito de controlo relativamente quente 4, arrefecendo assim o circuito de controlo 4 e pré-aquecendo o gás 21. Nesta modalidade alternativa, a passagem interior 14 passa suficientemente próximo do circuito de controlo 4 para permitir a ocorrência da troca de calor.

[0029] O tubo de transferência de gás 5 é de preferência flexível e suficientemente longo para permitir que o insuflador 1, a fonte de alimentação 3 e o circuito de controlo 4 dentro do recipiente 2 sejam colocados a uma distância conveniente do doente 10 submetido a cirurgia laparoscópica, enquanto a caixa 16 pode ser colocada imediatamente adjacente ao doente 10. O dispositivo de administração de gás 11, que é introduzido no doente 10, de preferência não obriga o gás a percorrer mais do que cerca de 25,4 cm, mais preferencialmente não mais de cerca de 10 11 centímetros, e de preferência entre cerca de 0 e 3 centímetros, a partir da caixa 16, antes de chegar ao interior do doente 10. O objectivo desta disposição é o de permitir que o gás seja administrado ao doente 10 enquanto está a uma temperatura suficientemente próxima da temperatura corporal interna fisiológica. Ou seja, o arrefecimento termodinâmico de gases médicos em trânsito para o doente é evitado porque é fornecida uma câmara de aquecimento e humidificação 6 altamente eficiente que, devido à sua eficiência, pode ser bastante compacta e assim ser posicionada muito perto do doente 10. Numa modalidade preferida, a câmara de aquecimento/humidificação 6 é tão compacta e leve que o operador pode segurar na câmara 6 para administrar o gás. O tubo de transferência de gás 5 e a câmara 6 podem ser reutilizados mas são preferencialmente eliminados após uma única utilização.

[0030] Quando o insuflador 1 é activado, recebe gás do cilindro de fornecimento de gás e regula a pressão e a taxa de fluxo do gás, ambos podendo ser ajustados pelo operador. O gás insuflador 21 corre então todo o comprimento do tubo de transferência 5 dentro do lúmen 15 onde entra na câmara de aquecimento/humidificação 6 pela porta de entrada 33, atravessa a membrana permeável ao gás opcional 30 e entra no recinto 31, onde entra em contacto com o elemento de aquecimento eléctrico 20 e com o estrato de humidificação contendo água 28, conforme representado na Fig. 2. A taxa de fluxo volumétrica e a pressão são controladas ajustando os controlos do insuflador (não representado). Na câmara 6, o gás insuflador 21 é simultaneamente aquecido e humidificado para o intervalo fisiológico adequado por regulação do elemento aquecedor 20 de forma que a temperatura do gás 27 que sai da câmara 6 está dentro de um intervalo de temperatura fisiológico pré-seleccionado (de preferência 36° a 38 °C). O estrato de humidificação 12 contendo água 28 fornece humidificação dentro da câmara 6 de forma que o gás 27 que sai da câmara 6 está humidificado. Depois do gás insuflador 21 ter sido tratado a nível de temperatura/humidade na câmara 6, sai do recinto 31 (como gás 27) através da membrana permeável ao gás 32 opcional e entra na câmara 7 onde passa através de um filtro de elevada eficiência 25. 0 gás 27 sai então da câmara 7 através da porta de saída 34 (como gás 29) e entra no conector 26, que se pode ligar a um dispositivo de administração de gás convencional 11 adequado para o procedimento médico específico para administração imediata do gás 29 ao doente 10.

[0031] O elemento aquecedor 20 da câmara de aquecimento/humidificação 6 é alimentado pela bateria 3 e circuito de controlo 4 por um par de cabos de alimentação flexível 9 que pode ser ligado ao exterior ou ser incorporado na parede do tubo de transferência de gás 5. Em alternativa, o tubo de transferência de gás 5 pode ser fornecido com um lúmen adicional através do qual o par de cabos de alimentação 9 pode passar.

[0032] A regulação da temperatura de realimentação da câmara de aquecimento/humidificação 6 é realizada através da detecção da temperatura do gás 21 na extremidade de saída do recinto 31 pelo dispositivo de detecção da temperatura 23 e do sinal que representa esta temperatura pelo par de cabos de transferência de sinal 8 para o circuito de controlo 4 do recipiente 2. Tal como no caso do par de cabos de alimentação 9, o par de cabos de transferência de sinal 8 pode ser fixado no exterior ou ser incorporado dentro da parede do tubo de transferência de gás 5, ou o tubo de transferência de gás 5 pode dispor de um lúmen adicional através do qual pode passar o par de cabos de transferência de sinal 8. 13 [0033] O circuito de controlo da temperatura 4 é representado detalhadamente na Fig. 3. O circuito 4 é alimentado por baterias 52 da fonte de alimentação por bateria 3 localizada no recipiente 2 e que alimentam o circuito com corrente das baterias 54. A utilização de uma fonte de alimentação de baixa tensão DC nesta invenção permite ao aparelho ser independente da instalação eléctrica convencional AC do hospital ou clinica onde o procedimento laparoscópico está a ser efectuado, o que resulta numa instalação simples e rápida e em menor confusão de fios nas proximidades da cirurgia. Adicionalmente, a alimentação de baixa tensão DC assegura que a invenção é intrinsecamente segura em relação à possibilidade de choque eléctrico acidental perigoso para o doente ou profissionais de saúde. Uma bateria autónoma com uma tensão de cerca de 1,6 a cerca de 3,0 V é preferida, sendo ainda melhor uma bateria com tensão de cerca de 2,6 a cerca de 3,0 V (por exemplo, Ray-o-Vac D cell, Ray-o-Vac Corp. Madison, Wisconsin).

[0034] A temperatura óptima do gás 29 que entra no doente 10 está próxima da temperatura corporal interna fisiológica (ou seja, aproximadamente 36 °C a 38 °C) ou a menos de 2 °C da temperatura corporal fisiológica ou ainda mais preferencialmente, a menos de 0,5 °C desta. A temperatura do gás aquecido e humidificado 27 é detectada por um dispositivo de detecção da temperatura 23. À medida que a temperatura do dispositivo de detecção da temperatura 23 muda, o mesmo acontece com a sua resistência eléctrica, que por sua vez provoca a alteração da corrente que passa através desta e do resistor 60, e assim, a tensão lida 47 (V47) é alterada de acordo com a proporção da resistência do sensor de temperatura 23 para o total da resistência do sensor de temperatura 23 mais o do resistor 60. 14 [0035] O transístor de potência 40 (por exemplo, MJE 2955, Motorola, Phoenix, Arizona) controla a tensão média ao longo do tempo em todo o elemento aquecedor eléctrico 20. O próprio transístor de potência 40 é controlado pelo transístor 42, cuja corrente de base é determinada pela tensão de saída do amplificador operacional 44 (por exemplo LM358, National Semiconductor, Inc., Santa Clare, Califórnia). O amplificador operacional 44, as resistências 51, 53, 58, 59, o elemento aquecedor 20 e os transístores 40 e 42 funcionam como um circuito de realimentação interna, de forma que a tensão do aquecedor 55 (V55) é dada por: V55 = V50 + (R59/R58) (V50-V46), em que V50 é a tensão 50, R59 é a resistência no resistor 59 e R58 é a resistência no resistor 58. O potenciómetro variável 48 fornece o ponto de regulação variável do controlador de temperatura e gera a tensão de referência variável 46 (V46), que tem um valor entre zero e a tensão da bateria 54. 0 amplificador operacional 49 é um amplificador de ganho unitário que assegura que a tensão 46 é independente de outras variáveis do circuito.

[0036] A tensão lida 47 (V47) e a tensão de referência 46 (V46) são entradas para o amplificador operacional 56, que por sua vez produz uma tensão 50 (V50) . O amplificador operacional 56, os resistores 61, 62, 63 e 64 e os condensadores 66, 67 e 68 actuam como duas redes de compensação para garantir um sistema de realimentação estável. O efeito deste circuito é o de gerar a tensão do elemento aquecedor 55, na frequência zero, sendo dada por: V55 = V46 + (1 + R59/R58) ((R63 + R64)/R62) (V47 - V46), em que R63, R64 e R62 são a resistência no resistor 63, 64 e 62, respectivamente.

[0037] A localização do recipiente 2 nesta modalidade preferida foi seleccionada para utilizar o insuflador por uma questão de conveniência de acesso e para suporte 15 físico. Uma vez que não há processamento de gás no recipiente 2, a existência e localização do recipiente 2 é arbitrária e, se for utilizado, pode ser colocado em qualquer posição ao longo do tubo de transferência de gás 5. Se o recipiente 2 não for usado, a fonte de alimentação por bateria 3 e o circuito de controlo 4 podem ser colocados em quaisquer pontos convenientes ao longo do tubo de transferência de gás 5.

[0038] A Fig. 2 fornece a configuração específica do método de aquecimento/humidificação e câmaras 6 e 7. O gás insuflador 21 entra na câmara 6 a partir do lúmen 15 através da porta de entrada 33. O gás 21 então atravessa a membrana permeável ao gás opcional 30 para entrar no recinto 31, que contém um estrato de humidificação 28 compreendendo um estrato poroso ou reservatório de água aprisionada, a água de preferência sendo estéril. O estrato de humidificação 28 é de preferência composto por um material hidrófilo que foi ensopado de água. O material pode ser qualquer material hidrófilo pretendido, de preferência um material de tipo borossilicato (p. ex., filtros de fibra de vidro de Tipo A/E ou filtros de fibra de vidro Extra Thick, Gelman Sciences, Ann Arbor, Michigan). O tamanho de poro do material seleccionado deve ser escolhido de acordo com um equilíbrio entre as capacidades de retenção de água e capacidades de filtragem. Quanto maior o tamanho de poro, maior a retenção de água para humidificação. Contudo, nalgumas modalidades, o estrato de humidificação 28 também serve para filtrar o gás 21, e o tamanho de poro seleccionado dependerá da adequação da filtração pretendida, assim como da presença ou ausência de filtro 25 na câmara 7. Na presença do filtro 25 no aparelho, o tamanho de poro do material do estrato de humidificação 28 pode ser seleccionado apenas pelas capacidades de retenção de água, p. ex., cerca de 1 mícron. 16

Além disso, quando um material hidrófilo ensopado em água compreende um estrato de humidificação 28, as membranas permeáveis ao gás 30 e 32 não são necessárias.

[0039] Incorporada no estrato de humidificação 28 está um elemento aquecedor com resistência eléctrica 20 que aquece o estrato de humidificação 28 para uma temperatura predeterminada, ou seja, predefinida dentro do circuito de controlo 4. A corrente eléctrica é fornecida ao elemento aquecedor 20 através de um par de cabos de alimentação 9, a partir da fonte de alimentação por bateria 3, localizada no recipiente 2. Um dispositivo de detecção da temperatura 23, como um termistor (por exemplo, Thermometrics Series BR23, Thermometrics, Inc., Edison, New Jersey), localiza-se imediatamente antes ou depois da membrana permeável ao gás opcional 32 para detectar a temperatura do gás 21 quando este sai do recinto 31, e é usado para gerar um sinal indicador da temperatura que é transferido para o circuito de controlo de realimentação 4 através de um par de cabos de transferência de sinal 8. É preferível que o sensor da temperatura 23 tenha um desvio máximo de 0,1°C. É vital para a presente invenção que a temperatura seja detectada depois da humidificação de forma a que qualquer alteração na temperatura do gás 21 quando este é humidificado seja corrigida nesse ponto no aparelho. Os detalhes da fonte de alimentação 3 e circuito de controlo electrónico 4 estão representados na Fig. 3. O intervalo preferido da humidificação é de cerca de 85-98% de humidade.

[0040] O gás condicionado a nível de temperatura e humidade 27 entra na câmara 7, onde passa por um filtro hidrófobo de elevada eficiência 25 opcional (por exemplo, Gelman Sciences Metricel M5PU025) com um tamanho de poro de preferência suficientemente pequeno para excluir todas as partículas sólidas e agentes bacterianos ou fúngicos que possam ter sido produzidos no cilindro de fornecimento de 17 gás, insuflador 1, ou qualquer localização na invenção, incluindo no estrato aquecedor/humidificador 28 (ou seja, 0,5 mícron ou inferior e de preferencia cerca de 0,3 micron). Um filtro preferível é um filtro hidrófobo, como um filtro de fibra de vidro, p. ex., Metrigard (Gelman Sciences) . Outros filtros adequados incluem polissulfona (Supor, HT Tuffrin, Gelman Sciences) e ésteres mistos de celulose (GN-6 Metricel, Gelman Sciences), por exemplo. Reduzir o tamanho de poro do filtro 25 abaixo de 0,3 mícron causa um aumento concomitante na queda da pressão do gás 29, e assim a taxa de fluxo é reduzida significativamente. Se o procedimento médico a ser realizado requerer uma pressão e/ou taxa de fluxo do gás relativamente elevada, como na laparoscopia, o tamanho de poro do filtro 25 de preferência não deve ser inferior a 0,3 mícron. O diâmetro do filtro 25 deve ser seleccionado de forma a preencher toda a largura da câmara 7 de forma a que todo o gás passe através do filtro 25. Um filtro hidrófobo é preferível a um filtro hidrófilo, uma vez que é menos provável que rasgue sob pressão de água causada por sucção acidental de líquidos de irrigação ou peritoneais.

[0041] O gás condicionado a nível de temperatura e humidade e filtrado 29 passa directamente para um conector 26, concebido para se ligar a um trocarte convencional usado para insuflar o peritoneu ou a outro dispositivo de administração de gás para o procedimento médico em questão. A caixa 16 é de preferência posicionada de forma que a porta de saída 34 esteja a 0-25,4 cm, de preferência de cerca de 0-10 cm, do doente 10, e mais preferencialmente a cerca de 1 a 3 centímetros. Assim, o gás 29 que está agora aquecido, humidificado e filtrado, passa imediatamente para dentro do dispositivo de administração 11 e para o interior do doente 10, ainda à temperatura desejada ou, pelo menos, com um desvio máximo de 2 °C desta, e de preferência a 18 menos de 0,5°C desta, porque a invenção apresenta uma eficiência elevada e foi concebida para permitir o aquecimento nas imediações do doente.

[0042] O comprimento e a largura da câmara 6 podem variar, desde que continuem a ocorrer um aquecimento e uma humidificação adequados. Exemplificando, uma câmara média 6 deverá conter de cerca de 3 a cerca de 6 centímetros cúbicos de água, e é desejável que o gás tenha um tempo de permanência dentro da câmara de, pelo menos, cerca de 0,01 a 0,5 segundos. Assim, a largura e o diâmetro desejáveis da câmara dependerão também da taxa de fluxo do gás do insuflador 1, que é habitualmente de cerca de 1-10 litros/minuto, e da pressão que se pretende manter, que é mais afectada pelo diâmetro da câmara 6 do que pelo comprimento. Um especialista na arte, com base nas revelações e exemplos aqui apresentados, pode determinar facilmente as dimensões úteis da câmara 6 sem experimentação desnecessária. Também deve ser referido, contudo, que mediante activação do aparelho ou alteração da solicitação feita ao aparelho (p. ex., taxa de fluxo ou pressão), há um retardamento de milissegundos na detecção da temperatura do gás e ajuste do aquecimento para atingir a temperatura de gás adequada. Um tempo de arranque tão rápido é extremamente benéfico. Além disso, os primeiros 12 a 15 centímetros cúbicos de gás a sair do aparelho após a sua activação são mais frios do que a temperatura predeterminada.

[0043] O aparelho permite o aquecimento e a humidificaçao de gás para uso num procedimento médico, compreendendo uma câmara com uma porta de entrada e uma porta de saída; um meio de humidificação dentro da câmara que está no percurso que o gás efectua através da câmara; e um meio disposto dentro do meio de humidificação para aquecer o gás para uma temperatura predeterminada. O meio de humidificação pode 19 compreender um volume de água e ter o meio de aquecimento disposto dentro ou em torno da água, conforme descrito acima. A água pode estar contida em material hidrófilo como um material de tipo borossilicato, conforme descrito acima. Adicionalmente, um meio de filtragem pode ser fornecido, pela estrato de humidificação e/ou por um filtro adicional dentro da câmara. Os tamanhos de filtro são preferencialmente os descritos acima.

[0044] Um método de fornecimento de gás humidificado aquecido a um doente para um procedimento endoscópico compreende os passos de direccionar gás com a pressão controlada - bem como a taxa de fluxo volumétrica -recebido de um insuflador para dentro de uma câmara com um meio para aquecer o gás para uma temperatura num intervalo predeterminado e um meio para humidificar o gás e que está colocado imediatamente adjacente ao doente, em que a câmara está em comunicação de fluxo com e imediatamente adjacente a um meio para administrar o gás ao interior do doente; detectar a temperatura do gás ao sair da câmara para determinar se este está num intervalo predeterminado; e activar o meio de aquecimento se a temperatura do gás estiver fora do intervalo predeterminado; humidificar o gás dentro da câmara, e fazer fluir o gás para dentro do meio de administração de forma a que o gás ao entrar no doente esteja humidificado e com uma temperatura com um desvio máximo de 2 °C da temperatura predeterminada e, desta forma, fornecer o gás. O meio de aquecimento e o meio de humidificação podem aquecer e humidificar o gás simultaneamente. O gás pode ser filtrado conforme descrito acima, quando é aquecido e humidificado e/ou imediatamente após ser aquecido e humidificado. O meio de aquecimento pode ser controlado por uma fonte de alimentação compreendendo uma bateria autónoma com tensão no intervalo 20 de 1,6-3,0 V. Um intervalo ainda mais preferível é de cerca de 2, 6-3,0 V.

[0045] Também é fornecido um método para tratar gás para uso num procedimento médico compreendendo os passos de direccionar o gás para dentro da entrada de uma câmara que possui uma entrada e uma saída e tendo um meio para agitar o gás para uma temperatura num intervalo predeterminado e um meio para humidificar o gás, de forma que o gás possa ser aquecido e humidificado simultaneamente; detectar a temperatura do gás quando este sai da câmara para determinar se está no intervalo predeterminado; e activar o meio de aquecimento se a temperatura do gás estiver fora do intervalo predeterminado; humidificar o gás dentro da câmara, e receber o gás aquecido e humidificado à temperatura predeterminada da saída da câmara, tratando assim o gás. O meio de humidificação também pode servir para filtrar o gás, através da água e/ou através de um material hidrófilo contendo água, conforme descrito acima. Adicionalmente, o gás aquecido e humidificado pode ser filtrado uma segunda vez através de um segundo filtro dentro da câmara.

[0046] O método e aparelho podem ser utilizados para muitos procedimentos médicos que exigem o fornecimento de gás aquecido e humidificado. A filtração opcional pode também ser utilizada de acordo com a esterilidade do gás necessário para o procedimento. O gás é escolhido de acordo com o procedimento a realizar e pode ser qualquer gás medicamente útil, como dióxido de carbono, óxido nitroso, árgon, hélio, nitrogénio e ar ambiente e outros gases inertes. Os gases preferíveis para endoscopia são o dióxido de carbono e o óxido nitroso. Também pode ser usada uma combinação dos gases acima, ou seja, não é necessário usar 100% do mesmo gás. Em particular, o tamanho compacto do aparelho e a utilização de uma bateria como fonte de 21 alimentação tornam a invenção portátil e, como tal, adequada para usos que exiqem portabilidade. 0 dispositivo de administração de gás que fornece o contacto directo ao doente deve ser seleccionado de acordo com o procedimento médico a realizar, como é do conhecimento dos especialistas.

[0047] A presente invenção é descrita mais particularmente nos exemplos que se seguem a titulo meramente ilustrativo, uma vez que numerosas modificações e variações possíveis são evidentes para os especialistas na arte.

EXEMPLOS

[0048] A tabela que se segue indica os níveis de temperatura e humidificação resultantes de três elementos aquecedores diferentes, e tamanhos dos estratos porosos de retenção de água. Muitas outras configurações e combinações foram testadas e revelaram ser satisfatórias. QUADRO 1: Características de funcionamento

Características do estrato poroso (1) Tipo de elemento aquecedor (2) Taxa de fluxo L/m Intervalo da humidade relativa % (3) Intervalo de temperatur a °C (4) Tamanho Material 3x16 AT4 1-19L 1.5 75-82 24-48 9.0 24-36 2x8,6 T4 0,8-15S 1.0 60-70 22-45 5.0 27-69 20-35 16x19 GS A/D 0,8-15S 1.0 75-85 30-40 9.0 85-95 24-32 22 (1) Tamanho: Io número = comprimento do estrato em cm, 2° número = diâmetro do estrato em mm. Material: Código do fabricante: AT4, Arbor Tech, Inc, Ann Arbor, Michigan and GS A/D, Gelman Sciences, Ann Arbor, Michigan. (2) Tipo: Io número = resistência do elemento em ohms, 2o número = comprimento do cabo em cm. Letra = L designa longitudinal, S designa espiral. (3) A humidade relativa dependeu da temperatura seleccionada do gás e da taxa de fluxo seleccionada do gás e não foi controlada independentemente. (4) As temperaturas enumeradas indicam o intervalo de temperaturas no qual foi seleccionada a temperatura predeterminada. Cada temperatura seleccionada foi mantida ±2,0°C, excepto no curto período transitório após o arranque do aparelho ou quando é solicitada uma nova taxa de fluxo de gás ao aparelho.

[0049] Embora o presente processo tenha sido descrito por referência a detalhes específicos de determinadas modalidades da invenção, não se pretende estes detalhes sejam encarados como limitações do âmbito da mesma, excepto na medida em que estão incluídos nas reivindicações anexas. 23

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um método para tratar gás (21) para uso num procedimento endoscópico compreendendo os passos de: a) direccionar o gás ao longo de um único trajecto, em que o passo de direccionar o gás ao longo de um único trajecto compreende: (i) direccionar o gás (21) recebido de um insuflador (1) para a entrada de uma câmara (6) tendo uma entrada e uma saída e tendo um meio para aquecimento (20) do gás para uma temperatura num intervalo predeterminado e um meio para humidificação (28) do gás de forma que o gás possa ser aquecido e humidificado simultaneamente; ii) ajustar o ponto de regulação de um controlador de temperatura variável do meio de aquecimento (20) para gerar uma tensão de referência variável, iii) detectar a temperatura do gás quando este sai da câmara (6) utilizando um sensor de temperatura (23) que detecta uma tensão lida para determinar em relação à referida tensão de referência se a referida temperatura está dentro do intervalo predeterminado; e iv) activar o meio de aquecimento (20) se a temperatura do gás estiver fora do intervalo predeterminado; v) humidificar o gás (28) dentro da câmara; e 1 vi) receber o gás aquecido e humidificado (27) à temperatura predeterminada à saída da câmara, tratando assim o gás, em que o procedimento endoscópico é um procedimento laparoscópico e a temperatura predeterminada é a temperatura fisiológica corporal. 2. 0 método da reivindicação 1, em que o meio para humidificar o gás (28) também serve para filtrar (21) o gás. 3. 0 método da reivindicação 2, compreendendo ainda o passo de filtrar o gás aquecido e humidificado uma segunda vez através de um segundo filtro (25) dentro da câmara (7), recebendo assim o gás aquecido, humidificado e filtrado (29) à saída da câmara. 4. 0 método da reivindicação 1, em que o meio de aquecimento (20) e o meio de humidificação (28) aquecem e humidificam o gás simultaneamente.
2. 5. O método da reivindicação 4, compreendendo ainda o passo de filtrar o gás (21) enquanto este é aquecido e humidificado.
3. 6. O método da reivindicação 5, compreendendo ainda o passo de filtrar o gás uma segunda vez (25) enquanto este é aquecido e humidificado. 2 7. 0 método da reivindicação 1, em que o meio de aquecimento (20) é controlado por uma fonte de alimentação compreendendo uma bateria autónoma (52) com tensão (54) no intervalo de cerca de 1,6 - 3,0 V.
4. 8. O método da reivindicação 1, em que um meio de comunicação (5), que liga uma entrada do insuflador (1) à entrada de uma caixa (16), está colocado afastado do insuflador (1) .
5. 9. O método da reivindicação 1, em que uma parte de um meio de comunicação (5), que liga uma entrada dos insufladores (1) à entrada de uma caixa (16), está posicionada perto de um meio de controlo (4), pelo que o gás arrefece o meio de controlo (4) e o meio de controlo (4) pré-aquece o gás.
6. 10. O método da reivindicação 1, em que o gás é dióxido de carbono ou óxido nitroso. 3