WO2017203075A1 - Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado y procedimiento de medida empleado - Google Patents

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exhaled
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Francisco Javier Arregui San Martin
Miguel Angel Arangoa Ortega
Leyre Ruete Ibarrola
Ignacio Raúl MATIAS MAESTRO
Juan María PÉREZ AZPEITIA
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Eversens, S.L.
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Definitions

  • the present invention relates to the analysis of the concentration of gases in the exhaled air of a human being, and in particular with a device and a method for measuring the concentration of nitric oxide (NO) in the air exhaled by a patient who is independent of the concentration of nitric oxide in the ambient air.
  • a device and a method for measuring the concentration of nitric oxide (NO) in the air exhaled by a patient who is independent of the concentration of nitric oxide in the ambient air are independent of the concentration of nitric oxide in the ambient air.
  • exhaled air is a non-invasive technique with which an image of the blood composition can be obtained, which allows to obtain conclusive diagnoses on different aspects of the patient, mainly in relation to the prediction and control of Asthma, although it can also be applied to the detection of lactose intolerance or other conditions.
  • FE NO nitric oxide in exhaled air
  • the concentration of nitric oxide can be measured with an air analyzer that allows to detect an increase in the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient and determine, depending on the increase in the concentration of nitric oxide, if there is any condition in the respiratory tract.
  • Document ES2221596T3 shows a device for analyzing exhaled air comprising a first air inlet with a nozzle through which the patient exhales air into an air accumulation tank, a second air inlet with an oxide filter nitric to introduce filtered ambient air into the equipment, a pump aspiration of ambient air into the equipment, valves to control the circulation of air inside the equipment and a sensor that measures the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient.
  • nitric oxide filter To carry out the measurement of nitric oxide there is a first phase in which an initial purge of the equipment is performed by collecting filtered ambient air from the outside by means of the pump through the second air inlet that has the nitric oxide filter, in a Second phase, using the equipment, the patient inhales filtered air through the nitric oxide filter through the nozzle of the first air inlet, and in a third phase the patient exhales the air into the accumulation tank. Once the air in the reservoir has accumulated, the pump starts operating to extract a constant flow of air over the nitric oxide sensor, and the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient is determined.
  • Analyzers that do not require the patient to inhale the equipment used are known (such as documents ES2296917T3 and WO2010094967A1). With these devices, the patient normally inhales ambient air and then exhales the air into the equipment, where the air is not stored, but passes directly through the nitric oxide sensor.
  • This type of analyzer works correctly when the concentration levels of nitric oxide in the environment are low or zero. However, when these levels are high, the measures are affected negatively, since the patient can inhale air that is contaminated with nitric oxide.
  • nitric oxide in the environment have been found to vary significantly under uncontrollable conditions such as changes in humidity and temperature, time of year and air pollution. Also, inside the buildings, changes can also occur depending on the ventilation, other gases and, therefore, agents contaminants that may exist, room occupancy, or other factors. This fact is especially important when exhaled air analyzers are used, since these are portable equipment used in hospital environments. See for example "Marczin, N., Kharitonov, S., Yacoub, M., Barnes, P.
  • the object of the present invention is to provide a measuring device and method with which the concentration of nitric oxide in the air exhaled by a person can be evaluated in a more reliable and simple way.
  • the device for measuring the concentration of gases in exhaled air of the invention comprises:
  • nitric oxide sensor to measure the concentration of nitric oxide in the air
  • a third valve located downstream of the nitric oxide sensor in a first fluid line that directs the air exhaled by the patient towards a first air outlet
  • a fourth valve located downstream of the nitric oxide sensor in a second line of fluid that directs the ambient air to a second air outlet, and where the pump for aspirating ambient air is located in the second fluid line.
  • the measuring device does not have a reservoir to store the air exhaled by the patient as the devices of the prior art, so that the measurement of the nitric oxide concentration is carried out directly at the moment when the patient blows through the first air intake, so that measurement results can be obtained approximately 5 seconds after finishing exhaling the air. Carrying out the measurement directly is also advantageous so that the device can be used by children, since with them it is necessary to make several measurements followed with a short separation of time between measurements.
  • the arrangement of the first and second valves upstream of the nitric oxide sensor allows closing the air passage established with the first and second air inlets
  • the arrangement of the third and fourth valves downstream of the sensor of Nitric oxide allows to close the air passage established with the outside of the device, so that the four valves allow the nitric oxide sensor to be isolated during the measurement, so that nitric oxide measurements are made with the sensor in watertight mode, so which allows to stabilize the nitric oxide curve obtained by the sensor and thus improve its measurement efficiency.
  • a pressure sensor and a flow meter Downstream of the first air inlet is a pressure sensor and a flow meter to measure the pressure and flow of the air exhaled by the patient, these measures represented on a screen that allows the patient to keep the flow of his exhalation inside of the ranges required by the American Chest Society (ATS) and the Society European Respiratory (ERS).
  • ATS American Chest Society
  • ERS Society European Respiratory
  • a moisture stabilizer is arranged upstream of the nitric oxide sensor to stabilize the humidity of the ambient air and the humidity of the air exhaled by the patient before it passes through the nitric oxide sensor.
  • an air leak Downstream of the first air inlet, an air leak is provided to reduce the air pressure inside the device and that the patient does not feel excessive pressure in his mouth during exhalation of the air.
  • the method of measuring the concentration of gases in exhaled air of the invention comprises the following steps:
  • the accuracy and repeatability of the measurements can be improved under changing conditions of the concentration of nitric oxide in the environment, since the concentration of nitric oxide in the environment where the measurements are taken into account The test is being performed.
  • the first M1 and third measure M3 make it possible to clean the air circulation paths inside the device that have been in contact with the nitric oxide of unfiltered ambient air or exhaled air, leaving the device prepared so that the next measure does not be seen contaminated
  • the nitric oxide sensor must perform measurement in short periods of time, so that the periods of recovery time of the sensor are barely respected, being able to produce pseudo drifts that affect the measurement. Experimentally, it has been observed that said first M1 and third measurement M3 allow these pseudo drifts to be corrected, obtaining more accurate nitric oxide measurement values.
  • the second and fourth measurement M4 of the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient is performed with the first, second, third and fourth valves closed, leaving the nitric oxide sensor in a tight state during the measurement be able to stabilize the sensor response curve, and thus be able to ensure an adequate measurement of nitric oxide concentration.
  • the method additionally comprises at least one cleaning step that can be given before performing the first measurement or after performing any of the measurements.
  • the cleaning stage has a first step in which the air path established between the second air inlet and the second air outlet is cleaned, a second step in which the air path established between the first air inlet is cleaned and the second air outlet, and a third step in which the air path established between the second air inlet and the second air outlet is cleaned again.
  • a device is obtained with which measurements of nitric oxide present in the air exhaled by a patient can be performed in a reliable, fast and repetitive manner, without bothering the patient who uses the device since it does not require inhalation of the air through the device, faster than with prior art devices since it does not require storage of exhaled air, and where the measurements obtained are independent of the nitric oxide present in the environment in which it is Make the measurement.
  • Figure 1 shows a schematic view of the device for measuring the concentration of gases in exhaled air of the invention.
  • Figure 2 shows a step of the process of the invention in which a measurement of the concentration of nitric oxide in the ambient air is taken through the oxide filter.
  • Device nitric.
  • Figure 3 shows another stage of the process of the invention where a measurement of the concentration of nitric oxide in the ambient air is taken through the nozzle of the device.
  • Figure 4 shows another stage of the process of the invention where a measurement of the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient through the nozzle of the device is made.
  • Figure 5 shows the response curve obtained by the nitric oxide sensor applying the method of the invention.
  • FIG. 1 A schematic view of the device for measuring the concentration of gases in exhaled air of the invention is shown in Figure 1.
  • the device comprises a first air inlet (1) having a nozzle (2) provided with an antibacterial filter through which the patient exhales air into the device and through which also unfiltered ambient air is introduced into the interior. of the device, a second air inlet (3) with a nitric oxide filter (4) through which filtered ambient air of nitric oxide is introduced, a pump (5) with which the introduction of ambient, filtered and ambient air is forced unfiltered, inside the device, a nitric oxide sensor (6) to measure the concentration of nitric oxide and a control unit (7) that commands the opening and closing of valves (8,9,10, 11) that control the passage of air inside the device.
  • the control unit (7) has an internal memory where data from measurements made with the nitric oxide sensor (6) can be stored, which can be exported to an external file for further processing.
  • the control unit (7) has communication means for remotely managing the data of the measurements obtained, such as USB media, or wireless communication media such as Bluetooth, ZigBee, or the like.
  • the device comprises a first valve (8) located downstream of the first air inlet (1) and upstream of the nitric oxide sensor (6), a second valve (9) located downstream of the second air inlet (3 ) and upstream of the nitric oxide sensor (6), a third valve (10) located downstream of the nitric oxide sensor (6) in a first fluid line connecting to a first air outlet (12), and a fourth valve (1 1) located downstream of the nitric oxide sensor (6) in a second fluid line that connects to a second air outlet (13).
  • the pump (5) is located in the second fluid line, preferably upstream of the fourth valve (11).
  • the valves (8,9,10,1 1) are electrovalves that can switch between a state that allows the passage of fluid through it and a state that hinders the passage, although the first and second valves (8, 9) it can be a three-way solenoid valve, which can switch between a state that allows communication of the first air inlet (1) to the nitric oxide sensor (6), or a state that allows communication of the second air inlet (3) towards the nitric oxide sensor (6).
  • a pressure sensor (14) and a flow meter (15) Downstream of the first air inlet (1) there is a pressure sensor (14) and a flow meter (15) that determine the pressure and the flow rate of the air exhaled by the patient, using said information to determine the concentration of nitric oxide in exhaled air.
  • the information on the pressure and the flow rate of the air exhaled by the patient is represented on a screen (16) so that the patient maintains the exhalation pressure within recommended limits (5 - 20 cm H 2 0) to obtain the measure.
  • the flow information can be digitally represented by the screen (16), or an analog flow meter (15) provided with a needle indicating the flow rate of the air being exhaled by the patient can be used.
  • a humidity stabilizer (17) Downstream of the nitric oxide sensor (6) and downstream of the first (8) and second valve (9) there is a humidity stabilizer (17) that allows both the humidity of the ambient air and the humidity of the exhaled air to be stabilized. the patient. Downstream of the first air inlet (1), and preferably downstream of the meter flow (15) and upstream of the first valve (8), an air leak (18) is provided that reduces the air pressure inside the device, so that the patient does not have to make a great effort in exhalation, due to increased pressure in the mouth. In this way, it is the patient himself, who modulating the exhalation according to the air flow indicated on the screen (16), can control the flow of exhaled air according to certain limits established for the measurement of nitric oxide.
  • the air leakage (18) can be a solenoid valve or a fixed valve, or any other type of exhaust valve that allows air to be throttled to reduce the pressure exerted by the user.
  • the procedure for measuring the concentration of gases of the invention has a first stage, represented in Figure 2, where a first measurement (M1) of the concentration of nitric oxide is carried out in the filtered ambient air where The test is carried out, so that an initial reference point is established for the measurement of the concentration of nitric oxide in the unfiltered ambient air to be carried out in a second stage.
  • the pump (5) is activated while the first (8) and the third valve (10) are closed and the second (9) and fourth valve (1 1) are open, so that ambient air filtered by the Nitric oxide filter (4) by passing it through the nitric oxide sensor (6) and exiting the device through the second air outlet (13) of the second fluid line.
  • a second measurement (M2) of the concentration of nitric oxide in the unfiltered ambient air is made, so that the concentration of nitric oxide in the ambient air where it is directly measured You will perform the test.
  • the second stage has a first sub-stage where the pump (5) is activated while the second (9) and the third valve (10) are closed and the first (8) and the fourth valve (11) are open, so that ambient air is taken unfiltered through the nozzle (2) of the first air inlet (1) by passing it through the nitric oxide sensor (6) and out of the device through the second air outlet (13) of The second fluid line.
  • the pump (5) collects unfiltered ambient air for approximately 10 seconds at a flow rate of approximately 3 l / min and, in approximately 5 seconds
  • the valves (8,9, 10, 11) are then closed to stabilize the response curve of the nitric oxide sensor (6) and the nitric oxide concentration measurement is taken during the time interval in which the valves (8 , 9, 10, 11) are closed.
  • a third measurement (M3) of the concentration of nitric oxide in filtered ambient air is made, establishing another initial reference point for measuring the concentration of nitric oxide in exhaled air by the patient to be performed in a fourth stage.
  • the procedure is identical to that of the first stage, the pump (5) is activated while the first (8) and the third valve (10) are closed and the second (9) and the fourth valve (1 1) are open, taking ambient air filtered by the nitric oxide filter (4), passing it through the nitric oxide sensor (6), and the air exiting the outside of the device through the second air outlet (13) of the second fluid line.
  • a fourth measurement (M4) of the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient through the first air inlet (1) is made.
  • the fourth stage has a first sub-stage where the second (9) and the fourth valve (1 1) are closed and the first (8) and the third valve (10) are open, so that the patient exhales air through the mouthpiece (2) of the first air inlet (1), which passes through the nitric oxide sensor (6) and exits outside the device through the first air outlet (12) of the first fluid line.
  • a second sub-stage where all the valves (8,9,10,1 1) are closed, so that the measurement of nitric oxide is carried out with the nitric oxide sensor (6) in watertight mode to achieve stabilization of the curve obtained by the nitric oxide sensor (6).
  • the user normally inhales ambient air from the environment in which he is, and then exhales through the nozzle (2) maintaining a constant flow of approximately 3 l / min for approximately 10 seconds, for which he has the help of the pressure sensor information (14) and the flow meter (15) represented on the screen (16).
  • the nitric oxide sensor (6) begins to establish the profile of the response curve obtained based on the patient's nitric oxide input.
  • the nitric oxide sensor (6) is in sealed mode, closing all the valves (8,9, 10, 11) for approximately 5 seconds to stabilize the response curve of the oxide sensor nitric (6) and be able to take measures of the nitric oxide concentration during said time interval.
  • the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient is calculated, taking into account the calculation of nitric oxide concentration in the ambient air where the device is located. For this, the calculation is performed according to the following equation:
  • the measure (M4) of the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient is compared with the measure (M2) of the concentration of nitric oxide in ambient air from which the patient inhales the air.
  • the concentration of nitric oxide in the air exhaled by the patient and the concentration of nitric oxide in ambient air are compared respectively with respect to a reference measurement (M 1, M3) of the ambient air filtered by the nitric oxide filter (6 ), which guarantees accuracy and repeatability in the measures taken independently of the variability in the concentration of nitric oxide in the ambient air where the patient is located, which is especially relevant for portable devices used in hospital environments , as is the case with the present invention.
  • the third and fourth stage can be carry out before the first and second stages, without this alteration of the stages of the procedure altering the object of the invention.
  • the cleaning stage comprises a first step of approximately 10 seconds in which the air path established between the second air inlet (3) and the second air outlet (13) is cleaned, for which the first (8) and the third valve (10) are closed and the second (9) and the fourth valve (11) are open, a second step of approximately 40 seconds in which the air path established between the first inlet is cleared air (1) and the second air outlet (13), for which the second (9) and the third valve (10) are closed and the first (8) and the fourth valve (11) are open, and a third approximately 10 seconds in which the air path established between the second air inlet (3) and the second air outlet (13) is cleaned again, for which the first (8) and the third valve (10 ) are closed and the second (9) and the fourth valve (1 1) are open.
  • nitric oxide is produced throughout the entire tracheobronchial tree, differentiating between nitric oxide from alveoli (Calv.NO) and nitric oxide that is synthesized in the most central airways (Dalv.NO).
  • the exhalation flow carried out by the patient is what makes it possible to determine what type of nitric oxide contributes most to the final result of nitric oxide measured by the sensor.
  • the patient is required to exhale air at different flows, such as 3 l / min, 6 l / m, and 9 l / m, for which information from the pressure sensor (14) and flow meter (15) represented on the screen (16).
  • the device To reduce the air pressure that can be produced inside the device due to the different exhalation flows, and so that the patient does not have to make a great effort in the exhalation due to increased pressure in the mouth, according to an embodiment example of the invention, it is planned to have three air leaks downstream of the first air inlet (1) that carry part of the exhaled air to the outside, and each of which is configured to throttle the air according to a certain flow rate. related to the different exhalation flows of the patient.
  • the measuring device additionally comprises other gas sensors other than the nitric oxide sensor (6) for on the one hand measuring the cross correlations of interfering gases on the sensors, and on the other hand, taking those Measures as indicators of the root of the problem of different diseases.
  • it can additionally comprise a carbon monoxide sensor for measuring the concentration of carbon monoxide in the air, and / or a hydrogen sensor for measuring the concentration of hydrogen in the air, provided these additional sensors in air paths parallel to the air path of the nitric oxide sensor (6).

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Abstract

Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado y procedimiento de medida empleado, comprendiendo el dispositivo una primera entrada de aire (1), una segunda entrada de aire (3) con un filtro de óxido nítrico (4), una bomba(5), un sensor de óxido nítrico(6),una primera válvula (8) situada aguas abajo de la primera entrada de aire (1) y aguas arriba del sensor (6), una segunda válvula (9) situada aguas abajo de la segunda entrada de aire (3) y aguas arriba del sensor (6), una tercera válvula (10) situada aguas abajo del sensor (6) en una primera línea de fluido que dirige el aire hacia una primera salida de aire (12), y una cuarta válvula(11)situada aguas abajo del (6) en una segunda línea de fluido que dirige el aire hacia una segunda salida de aire (13), en donde la bomba(5) está situada en la segunda línea de fluido.

Description

DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO DE MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN DE GASES EN AIRE EXHALADO Y PROCEDIMIENTO DE MEDIDA EMPLEADO
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con el análisis de la concentración de gases en el aire exhalado de un ser humano, y en particular con un dispositivo y un procedimiento para medir la concentración de óxido nítrico (NO) en el aire exhalado por un paciente que es independiente de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente.
Estado de la técnica El análisis del aire exhalado es una técnica no invasiva con la que se puede obtener una imagen de la composición de la sangre, la cual permite obtener diagnósticos concluyentes sobre diferentes aspectos del paciente, principalmente en relación a la predicción y control de asma, aunque también puede ser aplicado a la detección de la intolerancia a la lactosa u otras afecciones.
Concretamente, la determinación de óxido nítrico en aire exhalado (FE NO) es una técnica no invasiva que proporciona información sobre la inflamación eosinófila de las vías respiratorias, relacionada con la enfermedad del asma, la cual está estandarizada por la Sociedad Americana del Tórax (ATS) y la Sociedad Respiratoria Europea (ERS) para el tratamiento de pacientes asmáticos.
La concentración de óxido nítrico puede medirse con un analizador de aire que permite detectar un aumento de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente y determinar, en función del aumento de la concentración de óxido nítrico, si hay alguna afección en las vías respiratorias.
El documento ES2221596T3 muestra un equipo para analizar el aire exhalado que comprende una primera entrada de aire con una boquilla a través de la cual el paciente exhala aire al interior de un depósito de acumulación de aire, una segunda entrada de aire con un filtro de óxido nítrico para introducir aire ambiente filtrado en el equipo, una bomba de aspiración de aire ambiente al interior del equipo, unas válvulas para controlar la circulación del aire por el interior del equipo y un sensor que mide la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente. Para llevar a cabo la medida del óxido nítrico hay una primera fase en la que se realiza un purgado inicial del equipo recogiendo aire ambiente filtrado del exterior mediante la bomba a través de la segunda entrada de aire que tiene el filtro de óxido nítrico, en una segunda fase, empleando el equipo, el paciente inhala aire filtrado por el filtro de óxido nítrico a través de la boquilla de la primera entrada de aire, y en una tercera fase el paciente exhala el aire al depósito de acumulación. Una vez acumulado el aire en el depósito, la bomba entra en funcionamiento para extraer un flujo constante de aire sobre el sensor de óxido nítrico, y se determina la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente.
El hecho de que el paciente tenga que inhalar aire desde el interior del equipo hace que sea un proceso incómodo, lo cual resulta en un importante condicionante teniendo en cuenta que el equipo ha de ser empleado principalmente por pacientes asmáticos. Asimismo inhalar aire desde el interior del equipo también resulta en un proceso poco higiénico. . Por otro lado, el procedimiento de medida es lento, ya que el usuario debe esperar a que el depósito de acumulación de aire se descargue para conocer el resultado de la medida.
Son conocidos los analizadores que no requieren que el paciente inhale aire empleado el equipo (como por ejemplo los documentos ES2296917T3 y WO2010094967A1). Con estos equipos, el paciente inhala normalmente aire ambiente y después exhala el aire al interior del equipo, en donde el aire no es almacenado, sino que pasa directamente por el sensor de óxido nítrico.
Este tipo de analizadores funcionan correctamente cuando los niveles de concentración de óxido nítrico en el ambiente son bajos o nulos. Sin embargo, cuando estos niveles son altos, las medidas se ven afectadas de forma negativa, ya que el paciente puede inhalar aire que este contaminado de óxido nítrico.
Los niveles de óxido nítrico en el ambiente se ha comprobado que varían de forma significativa ante condiciones no controlables como cambios de humedad y temperatura, época del año y contaminación atmosférica. Asimismo, en el interior de los edificios, también pueden darse cambios en función de la ventilación, otros gases y, por tanto, agentes contaminantes que puedan existir, ocupación de la sala, u otros factores. Este hecho es especialmente importante cuando se emplean analizadores de aire exhalado, ya que estos son equipos portátiles empleados en entornos hospitalarios. Véase por ejemplo "Marczin, N., Kharitonov, S., Yacoub, M., Barnes, P. (2003), 'Visease markers in exhaled breath"; Imperial College of Science, Technology and Medicine; National Heart and Lung Institute; London",en donde se muestran referencias a factores que afectan a la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado, como es el caso de la contaminación ambiental, a la formación de óxido nítrico en diferentes cavidades del cuerpo humano (como justificación a la necesidad de medir a diferentes flujos de aire), y la interpretación de mediciones cruzadas entre óxido nítrico y monóxido de carbono como marcadores de diferentes enfermedades.
Véase también "Boeker, P., Wallenfang, O., Horner, G., Mechanistic model of diffusion and reaction in thin sensor layers - the D IRMAS model; Sensors and Actuators B 83 (2002) 202- 208" en donde se muestra un modelo matemático para resolver el problema del efecto acumulativo en sensores.
Se hace por tanto necesario un analizador de aire exhalado que pueda realizar medidas fiables, rápidas y repetitivas que sean independientes del óxido nítrico presente en el ambiente en el que se realizar la medida y que pueda ser fácil y cómodamente empleado por los pacientes.
Objeto de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento de medida con los que se pueda evaluar de un modo más fiable y sencillo la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por una persona. El dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado de la invención comprende:
- una primera entrada de aire para introducir aire ambiente sin filtrar y aire exhalado por un paciente en el dispositivo,
- una segunda entrada de aire con un filtro de óxido nítrico para introducir aire ambiente filtrado en el dispositivo,
- una bomba para aspirar aire ambiente al interior del dispositivo,
- un sensor de óxido nítrico para medir la concentración de óxido nítrico en el aire,
- una primera válvula situada aguas abajo de la primera entrada de aire y aguas arriba del sensor de óxido nítrico, y
- una segunda válvula situada aguas abajo de la segunda entrada de aire y aguas arriba del sensor de óxido nítrico,
- una tercera válvula situada aguas abajo del sensor de óxido nítrico en una primera línea de fluido que dirige el aire exhalado por el paciente hacia una primera salida de aire, y - una cuarta válvula situada aguas abajo del sensor de óxido nítrico en una segunda línea de fluido que dirige el aire ambiente hacia una segunda salida de aire, y en donde la bomba para aspirar aire ambiente está situada en la segunda línea de fluido.
El dispositivo de medida no tiene un depósito para almacenar el aire exhalado por el paciente como los dispositivos del estado de la técnica, de manera que la medida de la concentración de óxido nítrico se realiza directamente en el momento en que el paciente sopla por la primera entrada de aire, con lo que los resultados de la medición se pueden obtener aproximadamente 5 segundos después de terminar de exhalar el aire. Realizar la medida directamente también es ventajoso para que el dispositivo pueda ser empleado por niños, ya que con ellos es necesario realizar varias mediciones seguidas con una corta separación de tiempo entre medidas.
Por otro lado, la disposición de la primera y segunda válvulas aguas arriba del sensor de óxido nítrico permite cerrar el paso de aire establecido con la primera y la segunda entradas de aire, y la disposición de la tercera y cuarta válvulas aguas abajo del sensor de óxido nítrico permite cerrar el paso de aire establecido con el exterior del dispositivo, de manera que las cuatro válvulas permiten aislar al sensor de óxido nítrico durante la medición, de manera que las mediciones de óxido nítrico se realizan con el sensor en modo estanco, lo cual permite estabilizar la curva de óxido nítrico obtenida por el sensor y mejorar así su eficacia de medida.
Aguas abajo de la primera entrada de aire se dispone un sensor de presión y un medidor de flujo para medir la presión y el caudal del aire exhalado por el paciente, representado estas medidas en una pantalla que permite al paciente mantener el flujo de su exhalación dentro de los rangos exigidos por la Sociedad Americana del Tórax (ATS) y la Sociedad Respiratoria Europea (ERS).
Aguas arriba del sensor de óxido nítrico se dispone un estabilizador de humedad para estabilizar la humedad del aire ambiente y la humedad del aire exhalado por el paciente antes de que pase por el sensor de óxido nítrico.
Aguas abajo de la primera entrada de aire se dispone un escape de aire para reducir la presión del aire en el interior del dispositivo y que el paciente no sienta una presión excesiva en su boca durante la exhalación del aire.
El procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado de la invención comprende las siguientes etapas:
- realizar una primera medida M1 de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente filtrado tomando aire ambiente a través de la segunda entrada de aire con filtro de óxido nítrico,
- realizar una segunda medida M2 de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente sin filtrar tomando aire ambiente a través de la primera entrada de aire,
- realizar una tercera medida M3 de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente filtrado tomando aire ambiente a través de la segunda entrada de aire con filtro de óxido nítrico,
- realizar una cuarta medida M4 de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por un paciente a través de la primera entrada de aire, y
- calcular la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente de acuerdo con la siguiente ecuación:
[concentración de óxido nítrico = (M4 - M3) - (M2 - M1)]
De acuerdo con dicho procedimiento se puede mejorar la precisión y repetitividad de las medidas en condiciones cambiantes de la concentración de óxido nítrico en el ambiente, ya que para la realización de las medidas se tiene en consideración la concentración de óxido nítrico en el ambiente en donde se está realizando la prueba. Además, la primera M1 y tercera medida M3 permiten limpiar los caminos de circulación de aire del interior del dispositivo que han estado en contacto con el óxido nítrico del aire ambiente sin filtrar o del aire exhalado, dejando el dispositivo preparado para que la siguiente medida no se vea contaminada. Por otro lado, el sensor de óxido nítrico debe realizar medida en cortos periodos de tiempo, por lo que los periodos de tiempo de recuperación del sensor apenas se respetan, pudiendo llegar a producirse pseudo derivas que afecte a la medición. Experimentalmente se ha observado que dichas primera M1 y tercera medida M3 permite corregir estas pseudo derivas obteniendo valores de medida del óxido nítrico más exactos.
La segunda y la cuarta medida M4 de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente se realiza con la primera, segunda, tercera y cuarta válvulas cerradas, quedando el sensor de óxido nítrico en estado estanco durante la realización de la medida para poder estabilizar la curva de respuesta del sensor, y poder así garantizar una adecuada medición de la concentración de óxido nítrico.
El procedimiento adicionalmente comprende al menos una etapa de limpieza que se puede dar antes de realizar la primera medida o después de realizar cualquiera de las medidas. La etapa de limpieza tiene un primer paso en el que se limpia el camino de aire establecido entre la segunda entrada de aire y la segunda salida de aire, un segundo paso en el que se limpia el camino de aire establecido entre la primera entrada de aire y la segunda salida de aire, y un tercer paso en el que se vuelve a limpiar el camino de aire establecido entre la segunda entrada de aire y la segunda salida de aire.
Con todo ello así se obtiene un dispositivo con el que se pueden realizar medidas del óxido nítrico presente en el aire exhalado por un paciente de una forma fiable, rápida y repetitiva , sin incomodar al paciente que emplea el dispositivo ya que no requiere la inhalación del aire a través del dispositivo, de una forma más rápida que con los dispositivos del estado de la técnica ya que no requiere de un almacenamiento del aire exhalado, y en donde las medidas obtenidas son independientes del óxido nítrico presente en el ambiente en el que se realiza la medida.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra una vista esquemática del dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado de la invención.
La figura 2 muestra una etapa del procedimiento de la invención en donde se toma una medida de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente a través del filtro de óxido nítrico del dispositivo.
La figura 3 muestra otra etapa del procedimiento de la invención en donde se toma una medida de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente a través de la boquilla del dispositivo.
La figura 4 muestra otra etapa del procedimiento de la invención en donde se realiza una medida de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente a través de la boquilla del dispositivo.
La figura 5 muestra la curva de respuesta obtenida por el sensor de óxido nítrico aplicando el procedimiento de la invención.
Descripción detallada de la invención
En el sentido de la presente invención, con relación a una sección del curso del aire por el interior del dispositivo, se entiende que un punto está aguas abajo, si se sitúa después de la sección considerada, avanzando en el sentido de la corriente de aire, y se entiende que un punto está aguas arriba, si se sitúa después de la sección considerada, avanzando en dirección contraria a la corriente de aire. La dirección de la corriente de aire por el interior del dispositivo viene representada mediante una línea a puntos en las figuras 2 a 4.
En la figura 1 se muestra una vista esquemática del dispositivo de medida de concentración de gases en aire exhalado de la invención. El dispositivo comprende una primera entrada de aire (1) que tiene una boquilla (2) provista de un filtro antibacteriano a través de la cual el paciente exhala aire al interior del dispositivo y a través de la cual también se introduce aire ambiente sin filtrar al interior del dispositivo, una segunda entrada de aire (3) con un filtro de óxido nítrico (4) por la que se introduce aire ambiente filtrado de óxido nítrico, una bomba (5) con la que se fuerza la introducción de aire ambiente, filtrado y sin filtrar, al interior del dispositivo, un sensor de óxido nítrico (6) para medir la concentración de óxido nítrico y una unidad de control (7) que comanda la apertura y cierre de unas válvulas (8,9,10, 11) que controlan el paso del aire por el interior del dispositivo.
La unidad de control (7) tiene una memoria interna en donde se pueden almacenar datos de las mediciones realizadas con el sensor de óxido nítrico (6), las cuales pueden ser exportadas a un fichero externo para su posterior tratamiento. Asimismo la unidad de control (7) tiene unos medios de comunicación para gestionar de forma remota los datos de las mediciones obtenidos, como por ejemplo medios de comunicación de tipo USB, o medios de comunicación inalámbricos como Bluetooth, ZigBee, o similares. El dispositivo comprende una primera válvula (8) situada aguas abajo de la primera entrada de aire (1) y aguas arriba del sensor de óxido nítrico (6), una segunda válvula (9) situada aguas abajo de la segunda entrada de aire (3) y aguas arriba del sensor de óxido nítrico (6), una tercera válvula (10) situada aguas abajo del sensor de óxido nítrico (6) en una primera línea de fluido que conecta con una primera salida de aire (12), y una cuarta válvula (1 1) situada aguas abajo del sensor de óxido nítrico (6) en una segunda línea de fluido que conecta con una segunda salida de aire (13). La bomba (5) está situada en la segunda línea de fluido, preferentemente aguas arriba de la cuarta válvula (11).
Las válvulas (8,9,10,1 1) son unas electroválvulas que pueden conmutar entre un estado que permite el paso de fluido a su través y un estado que obstaculiza el paso, si bien la primera y segunda válvulas (8, 9) puede ser un electroválvula de tres vías, que puede conmutar entre un estado que permite la comunicación de la primera entrada de aire (1) hacia el sensor de óxido nítrico (6), o un estado que permite la comunicación de la segunda entrada de aire (3) hacia el sensor de óxido nítrico (6).
Aguas abajo de la primera entrada de aire (1) se dispone un sensor de presión (14) y un medidor de flujo (15) que determinan la presión y el caudal del aire exhalado por el paciente, empleándose dicha información para determinar la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado. La información de la presión y el caudal del aire exhalado por el paciente se representa en un pantalla (16) para que el paciente mantenga la presión de exhalación dentro de unos límites recomendados (5 - 20 cm H20) para la obtención de la medida. La información del caudal puede representarse digitalmente por la pantalla (16), o se puede emplear un medidor de flujo (15) analógico provisto de una aguja que señale el caudal del aire que está siendo exhalado por el paciente.
Aguas arriba del sensor de óxido nítrico (6) y aguas abajo de la primera (8) y segunda válvula (9) se dispone un estabilizador de humedad (17) que permite estabilizar tanto la humedad del aire ambiente como la humedad del aire exhalado por el paciente. Aguas abajo de la primera entrada de aire (1), y preferentemente aguas abajo del medidor de flujo (15) y aguas arriba de la primera válvula (8), se dispone un escape de aire (18) que reduce la presión del aire en el interior del dispositivo, de manera que el paciente no tenga que realizar un gran esfuerzo en la exhalación, debida al incremento de presión en la boca. De esta manera, es el propio paciente, quien modulando la exhalación en función del caudal de aire indicado en la pantalla (16), puede controlar el flujo de aire exhalado de acuerdo a unos límites establecidos para la medición del óxido nítrico. El escape de aire (18) puede ser una electroválvula o una válvula fija, o cualquier otro tipo de válvula de escape que permita realizar una estrangulación del aire para reducir la presión ejercida por el usuario. Con todo ello así el procedimiento de medida de la concentración de gases de la invención tiene una primera etapa, representada en la figura 2, en donde se realiza una primera medida (M1) de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente filtrado en donde se realiza la prueba, de manera que se establece un punto de referencia inicial para la medida de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente sin filtrar que se va a realizar en una segunda etapa. Para ello se activa la bomba (5) mientras la primera (8) y la tercera válvula (10) están cerradas y la segunda (9) y cuarta válvula (1 1) están abiertas, de manera que se toma aire ambiente filtrado por el filtro de óxido nítrico (4) haciéndolo pasar por el sensor de óxido nítrico (6) y sale al exterior del dispositivo por la segunda salida de aire (13) de la segunda línea de fluido.
En la segunda etapa, representada en la figura 3, se realiza una segunda medida (M2) de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente sin filtrar, de manera que se mide directamente la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente en donde se va a realizar la prueba. La segunda etapa tiene una primera subetapa en donde se activa la bomba (5) mientras la segunda (9) y la tercera válvula (10) están cerradas y la primera (8) y la cuarta válvula (11) están abiertas, de manera que se toma aire ambiente sin filtrar a través de la boquilla (2) de la primera entrada de aire (1) haciéndolo pasar por el sensor de óxido nítrico (6) y sale al exterior del dispositivo por la segunda salida de aire (13) de la segunda línea de fluido. Seguidamente, hay una segunda subetapa en donde se desactiva la bomba (5) y se cierran todas las válvulas (8,9,10, 11), de manera que la medición del óxido nítrico se realiza con el sensor de óxido nítrico (6) en modo estanco, lo cual permite estabilizar la curva de óxido nítrico obtenida por el sensor (6).
De esta manera, la bomba (5) recoge aire ambiente sin filtrar durante aproximadamente 10 segundos a un flujo de aproximadamente 3 l/min y, en aproximadamente los 5 segundos siguientes se cierran las válvulas (8,9, 10, 11) para estabilizar la curva de respuesta del sensor de óxido nítrico (6) y se toma la medida de concentración de óxido nítrico durante el intervalo de tiempo en el que las válvulas (8,9, 10, 11) están cerradas. En una tercera etapa, representada igualmente en la figura 2, se realiza una tercera medida (M3) de la concentración de óxido nítrico en aire ambiente filtrado, estableciéndose otro punto de referencia inicial para la medida de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente que se va a realizar en una cuarta etapa. El procedimiento es idéntico al de la primera etapa, se activa la bomba (5) mientras la primera (8) y la tercera válvula (10) están cerradas y la segunda (9) y la cuarta válvula (1 1) están abiertas, tomando aire ambiente filtrado por el filtro de óxido nítrico (4), haciéndolo pasar por el sensor de óxido nítrico (6), y saliendo el aire al exterior del dispositivo por la segunda salida de aire (13) de la segunda línea de fluido. En la cuarta etapa, representada en la figura 4, se realiza una cuarta medida (M4) de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente a través de la primera entrada de aire (1). La cuarta etapa tiene una primera subetapa en donde la segunda (9) y la cuarta válvula (1 1) están cerradas y la primera (8) y la tercera válvula (10) están abiertas, de manera que el paciente exhala aire por la boquilla (2) de la primera entrada de aire (1), el cual pasa a través del sensor de óxido nítrico (6) y sale al exterior del dispositivo por la primera salida de aire (12) de la primera línea de fluido. Seguidamente, hay una segunda subetapa en donde se cierran todas las válvulas (8,9,10,1 1), de manera que la medición de óxido nítrico se realiza con el sensor de óxido nítrico (6) en modo estanco para lograr una estabilización de la curva obtenida por el sensor de óxido nítrico (6).
De esta manera, el usuario inhala normalmente aire ambiente del entorno en el que se encuentra, y seguidamente realiza una exhalación a través de la boquilla (2) manteniendo un flujo constante de aproximadamente 3 l/min durante aproximadamente 10 segundos, para lo cual tiene la ayuda de la información del sensor de presión (14) y del medidor de flujo (15) representada en la pantalla (16). Durante la exhalación de la primera subetapa, el sensor de óxido nítrico (6) comienza a establecer el perfil de la curva de respuesta obtenida en función de la aportación de óxido nítrico del paciente. Una vez terminada la exhalación, en la segunda subetapa, el sensor de óxido nítrico (6) queda en modo estanco cerrándose todas las válvulas (8,9, 10, 11) durante aproximadamente 5 segundos para estabilizar la curva de respuesta del sensor de óxido nítrico (6) y poder tomar medidas de la concentración de óxido nítrico durante dicho intervalo de tiempo.
A continuación se muestra una tabla resumen con el estado de apertura y cierre de las válvulas (8,9,10, 1 1), así como el estado de activación y desactivación de la bomba (5), durante las cuatro etapas del procedimiento de la invención:
Figure imgf000013_0001
Con los valores de las cuatro medidas (M1 ,M2,M3,M4) obtenidas por el sensor de óxido nítrico (6) se procede a calcular la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente, teniendo en cuenta para dicho calculo la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente en donde se encuentra el dispositivo. Para ello se realiza el cálculo según la siguiente ecuación:
[concentración de óxido nítrico = (M4 - M3) - (M2 - M1]
De esta manera, se compara la medida (M4) de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente respecto de la medida (M2) de la concentración de óxido nítrico en aire ambiente de donde el paciente inhala el aire. Asimismo, la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente y la concentración de óxido nítrico en aire ambiente se comparan respectivamente respecto de una medida de referencia (M 1 , M3) del aire ambiente filtrado por el filtro de óxido nítrico (6), con lo que se garantiza la precisión y repetitividad en las medidas tomadas con independencia de la variabilidad de la concentración de óxido nítrico existente en el aire ambiente en donde se encuentra el paciente, lo cual es especialmente relevante para dispositivos portátiles empleados en ambientes hospitalarios, como es el caso de la presente invención.
Resulta evidente para un experto en la técnica que la tercera y cuarta etapa se pueden llevar a cabo antes de la primera y segunda etapas, sin que esta alteración de las etapas del procedimiento altere el objeto de la invención.
Experimentalmente se ha comprobado que una comparación directa de la cuarta y segunda medidas (M4) y (M2) no permite obtener medidas exactas y repetitivitas, lo cual es esencial en este tipo de dispositivos. Esto es debido a que el dispositivo debe realizar medidas de bajas concentraciones de oxido nítrico en un espacio de tiempo muy corto, por lo que se minimizan los tiempos de respuesta y recuperación del sensor (6), y como consecuencia no se respeta el tiempo de recuperación del sensor (6) pudiendo aparecer pseudo-derivas en la curva de medición del sensor (6) como las descritas en "Boeker, P., Wallenfang, O., Horner, G., Mecha nistic model of diffusion and reaction in thin sensor layers - the DIRMAS model; Sensors and Actuators B 83 (2002) 202-20 208". Al realizarse la primera y tercera mediadas (M1) y (M3) se permite corregir esa pseudo deriva en el valor medido por el sensor (6) y obtener un valor más exacto.
Adicionalmente, antes de realizar la primera medida (M1), o después da cada una de las medidas (M1 , M2, M3, M4), se puede realizar una etapa de limpieza de los caminos de circulación del aire para eliminar posibles restos de aire de una utilización anterior. Se ha previsto que la etapa de limpieza comprenda un primer paso de aproximadamente 10 segundos en el que se limpia el camino de aire establecido entre la segunda entrada de aire (3) y la segunda salida de aire (13), para lo cual la primera (8) y la tercera válvula (10) están cerradas y la segunda (9) y la cuarta válvula (11) están abiertas, un segundo paso de aproximadamente 40 segundos en el que se limpia el camino de aire establecido entre la primera entrada de aire (1) y la segunda salida de aire (13), para lo cual la segunda (9) y la tercera válvula (10) están cerradas y la primera (8) y la cuarta válvula (11) están abiertas, y un tercer paso de aproximadamente 10 segundos en el que se vuelve a limpiar el camino de aire establecido entre la segunda entrada de aire (3) y la segunda salida de aire (13), para lo cual la primera (8) y la tercera válvula (10) están cerradas y la segunda (9) y la cuarta válvula (1 1) están abiertas.
A continuación se muestra una tabla resumen con el estado de apertura y cierre de las válvulas (8,9,10, 11) y el estado de activación y desactivación de la bomba (5) durante los tres pasos de una etapa de limpieza. Primera Segunda Tercera Cuarta
Paso Bomba válvula válvula válvula válvula
Primer paso Cerrada Abierta Cerrada Abierta Activa
Segundo paso Abierta Cerrada Cerrada Abierta Activa
Tercer paso Cerrada Abierta Cerrada Abierta Activa
Es conocido que el óxido nítrico se produce a lo largo de todo el árbol tranqueobronquial, diferenciándose entre el óxido nítrico procedente de alveolos (Calv.NO) y el óxido nítrico que se sintetiza en las vías respiratorias más centrales (Dalv.NO). El flujo de exhalación que realiza el paciente es el que permite determinar qué tipo de óxido nítrico contribuye en mayor medida al resultado final del óxido nítrico medido por el sensor. Para poder obtener medidas de los diferentes tipos de óxido nítrico se requiere al paciente que exhale aire a diferentes flujos, como por ejemplo 3 l/min, 6 l/m, y 9 l/m, para lo cual se ayuda de la información del sensor de presión (14) y del medidor de flujo (15) representada en la pantalla (16).
Para reducir la presión del aire que se puede producir en el interior del dispositivo debido a los diferentes flujos de exhalación, y que el paciente no tenga que realizar un gran esfuerzo en la exhalación por incremento de presión en la boca, según un ejemplo de realización de la invención, se ha previsto disponer tres escapes de aire aguas abajo de la primera entrada de aire (1) que conducen parte del aire exhalado al exterior, y cada uno de los cuales está configurado para estrangular el aire de acuerdo a un determinado caudal relacionado con los diferentes flujos de exhalación del paciente. Por ejemplo un primer escape de aire que estrangula el aire a un caudal de 1 ,5 l/min cuando el flujo de exhalación es de 3 l/min, un segundo escape de aire que estrangula el aire a un caudal de 4,5 l/min cuando el flujo de exhalación es de 6 l/min, y un tercer escape de aire que estrangula el aire a un caudal de 7,5 l/min cuando el flujo de exhalación es de 9 l/min.
Según otro ejemplo de realización de la invención, el dispositivo de medida adicionalmente comprende otros sensores de gases diferentes al sensor de óxido nítrico (6) para por un lado medir las correlaciones cruzadas de gases interferentes en los sensores, y por otro lado, tomar esas medidas como indicadores de la raíz del problema de diferentes enfermedades. Así, es dispositivo adicionalmente puede comprender un sensor de monóxido de carbono para medir la concentración de monóxido de carbono en el aire, y/o un sensor de hidrogeno para medir la concentración de hidrogeno en el aire, disponiéndose estos sensores adicionales en unos caminos de aire paralelos al camino de aire del sensor de óxido nítrico (6).

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado comprendiendo:
- una primera entrada de aire (1) para introducir aire ambiente sin filtrar y aire exhalado por un paciente en el dispositivo,
- una segunda entrada de aire (3) con un filtro de óxido nítrico (4) para introducir aire ambiente filtrado en el dispositivo,
- una bomba (5) para aspirar aire ambiente al interior del dispositivo,
- un sensor de óxido nítrico (6) para medir la concentración de óxido nítrico en el aire, - una primera válvula (8) situada aguas abajo de la primera entrada de aire (1) y aguas arriba del sensor de óxido nítrico (6), y
- una segunda válvula (9) situada aguas abajo de la segunda entrada de aire (3) y aguas arriba del sensor de óxido nítrico (6), caracterizado por que el dispositivo adicionalmente comprende:
- una tercera válvula (10) situada aguas abajo del sensor de óxido nítrico (6) en una primera línea de fluido que dirige el aire exhalado por el paciente hacia una primera salida de aire (12), y
- una cuarta válvula (1 1) situada aguas abajo del sensor de óxido nítrico (6) en una segunda línea de fluido que dirige el aire ambiente hacia una segunda salida de aire (13), y en donde la bomba (5) para aspirar aire ambiente está situada en la segunda línea de fluido.
2. - Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según la reivindicación 1 , caracterizado por que aguas abajo de la primera entrada de aire (1) se dispone un sensor de presión (14) y un medidor de flujo (15) para medir la presión y el caudal del aire exhalado por el paciente.
3. - Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que aguas arriba del sensor de óxido nítrico (6) se dispone un estabilizador de humedad (17).
4. - Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que aguas abajo de la primera entrada de aire (1) se dispone al menos un escape de aire (18) para reducir la presión del aire en el interior del dispositivo.
5. - Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según la reivindicación anterior, caracterizado por que aguas abajo de la primera entrada de aire (1) se disponen tres escapes de aire cada uno de los cuales está configurado para estrangular aire de acuerdo a un determinado caudal que es función del aire exhalado por el paciente.
6. - Dispositivo de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que adicionalmente comprende un sensor de monóxido de carbono para medir la concentración de monóxido de carbono en el aire.
7. - Procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado que emplea un dispositivo definido según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende las etapas de:
- realizar una primera medida (M1) de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente filtrado tomando aire ambiente a través de la segunda entrada de aire (3) con filtro de óxido nítrico (4),
- realizar una segunda medida (M2) de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente sin filtrar tomando aire ambiente a través de la primera entrada de aire (1),
- realizar una tercera medida (M3) de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente filtrado tomando aire ambiente a través de la segunda entrada de aire (3) con filtro de óxido nítrico (4),
- realizar una cuarta medida (M4) de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por un paciente a través de la primera entrada de aire (1), y
- calcular la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente de acuerdo con la siguiente ecuación:
[concentración de óxido nítrico = (M4 - M3) - (M2 - M1)]
8. - Procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según la reivindicación anterior, caracterizado por que la cuarta medida (M4) de la concentración de óxido nítrico en el aire exhalado por el paciente se realiza con la primera (8), segunda (9), tercera (10) y cuarta (11) válvulas cerradas, quedando el sensor de óxido nítrico (6) en estado estanco durante la realización de la cuarta medida (M4).
9.- Procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según la reivindicación 7 o 8, caracterizado por que la segunda medida (M2) de la concentración de óxido nítrico en el aire ambiente sin filtrar se realiza con la primera (8), segunda (9), tercera (10) y cuarta (1 1) válvulas cerradas, quedando el sensor de óxido nítrico (6) en estado estanco durante la realización de segunda medida (M2).
10. - Procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que al realizar la primera (M1) o la tercera medida (M3) se activa la bomba (5) mientras la primera (8) y la tercera válvula (10) están cerradas y la segunda (9) y la cuarta válvula (11) están abiertas.
1 1. - Procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que al realizar la segunda medida (M2) hay una primera subetapa en donde se activa la bomba (5) mientras la segunda (9) y la tercera válvula (10) están cerradas y la primera (8) y la cuarta válvula (1 1) están abiertas, y una segunda subetapa en donde se desactiva la bomba (5) y se cierran todas las válvulas (8,9, 10, 11), quedando el sensor de óxido nítrico (6) en estado estanco durante la realización de la segunda medida (M4).
12. - Procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11 , caracterizado por que al realizar la cuarta medida
(M4) hay una primera subetapa en donde la segunda (9) y la cuarta válvula (1 1) están cerradas y la primera (8) y la tercera válvula (10) están abiertas, y una segunda subetapa en donde se cierran todas las válvulas (8,9, 10, 1 1), quedando el sensor de óxido nítrico (6) en estado estanco durante la realización de la segunda medida (M4).
13. - Procedimiento de medida de la concentración de gases en aire exhalado, según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado por que el procedimiento adicionalmente comprende al menos una etapa de limpieza que tiene un primer paso en el que se limpia el camino de aire establecido entre la segunda entrada de aire (3) y la segunda salida de aire (13), un segundo paso en el que se limpia el camino de aire establecido entre la primera entrada de aire (1) y la segunda salida de aire (13), y un tercer paso en el que se vuelve a limpiar el camino de aire establecido entre la segunda entrada de aire (3) y la segunda salida de aire (13).
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220167870A1 (en) * 2019-03-22 2022-06-02 Eversens, S.L. Device for measuring the concentration of gases in exhaled air
ES2731549A1 (es) 2019-03-22 2019-11-15 Eversens S L Dispositivo para medicion de concentracion de gases en aire exhalado
GB2589128B (en) * 2019-11-21 2024-02-14 Bedfont Scient Limited Determining an amount of nitric oxide
US12017506B2 (en) 2020-08-20 2024-06-25 Denso International America, Inc. Passenger cabin air control systems and methods
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
DE102020214210A1 (de) * 2020-11-12 2022-05-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Atemgasanalysegerät
CN114577861B (zh) * 2022-01-27 2024-04-26 苏州科技大学 一种气体检测装置、方法及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2296917T3 (es) * 2001-05-11 2008-05-01 Aerocrine Ab Metodo y equipo de medicion de la concentracion de oxido nitrico en aire espirado.
WO2010094967A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Bedfont Scientific Limited Apparatus and method for breath testing
WO2011104567A1 (en) * 2010-02-25 2011-09-01 Bedfont Scientific Limited Apparatus and method for detection of ammonia in exhaled air
WO2012059835A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. A replaceable unit for use with an apparatus that determines the level of nitric oxide in exhaled breath
US20140305810A1 (en) * 2002-09-16 2014-10-16 Aerocrine Ab Apparatus and method for diagnostic gas analysis

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6582376B2 (en) * 2001-09-13 2003-06-24 Pranalytica, Inc. Alveolar breath collection device and method
BE1020244A3 (fr) * 2011-05-26 2013-07-02 Medi Soft S A Appareil d'analyse diagnostique d'oxide nitrique.
US20140228699A1 (en) * 2013-02-12 2014-08-14 Capnia, Inc. Sampling and storage registry device for breath gas analysis
US10307080B2 (en) * 2014-03-07 2019-06-04 Spirosure, Inc. Respiratory monitor
US20170065208A1 (en) * 2014-03-07 2017-03-09 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Respiratory Monitor
DE102014219161A1 (de) * 2014-09-23 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Analyse der Ausatemluft und Verwendung der Vorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2296917T3 (es) * 2001-05-11 2008-05-01 Aerocrine Ab Metodo y equipo de medicion de la concentracion de oxido nitrico en aire espirado.
US20140305810A1 (en) * 2002-09-16 2014-10-16 Aerocrine Ab Apparatus and method for diagnostic gas analysis
WO2010094967A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Bedfont Scientific Limited Apparatus and method for breath testing
WO2011104567A1 (en) * 2010-02-25 2011-09-01 Bedfont Scientific Limited Apparatus and method for detection of ammonia in exhaled air
WO2012059835A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. A replaceable unit for use with an apparatus that determines the level of nitric oxide in exhaled breath

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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