WO2004049940A1

WO2004049940A1 - Espirometro portatil de pico

Info

Publication number: WO2004049940A1
Application number: PCT/ES2002/000578
Authority: WO
Inventors: Antonio Bote Bote; Justo Crespo Tejero
Original assignee: SERVICIO DE INSTRUMENTACION HOSPITALARIA SL
Current assignee: SERVICIO DE INSTRUMENTACION HOSPITALARIA SL
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2005-06-04

Abstract

Espirómetro de pico portátil mediante un sensor (2) colocado en el estrechamiento (5) de un tubo (1) de aspiración, incorporando un tubo de Pitot (3) colocado junto a un tubo de Venturi (4) el cual es capaz de medir el flujo máximo esperado (PEF, o Peak Espiratory Flow) de acuerdo con las recomendaciones internacionales, siendo el resultado de las medidas presentado en una pantalla alfanumérica (8), junto con las instrucciones adecuadas para el usuario; dichos resultados son también almacenados en una memoria (7), procesadas en un microprocesador (6), con medios para transmisión de los datos (9).

Description

ESPIRÓMETRO PORTÁTIL DE PICO

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un espirómetro portátil de pico o Peak

Flow Meter, diseñado para medir el flujo máximo espirado, también conocido por sus iniciales en inglés PEF (Peak espiratory Flow), basado en la combinación de un tubo de Pitot y un tubo de Venturi, cuya diferencia de presiones es recogida y analizada por un microprocesador que lo muestra en un display.

Esta invención tiene aplicación en el campo de la medicina.

Antecedentes de la invención

La espirometría es la medición de los flujos de aire durante la respiración. Estas medidas son fundamentales para el diagnóstico y control de diversas enfermedades del aparato respiratorio, como el asma, el enfisema y la EPOC (Enfermedad Obstructiva Pulmonar Crónica). En una espirometría completa se miden diversos parámetros como el volumen total espirado, el volumen total en el primer segundo, y otros. Uno de los parámetros más importantes medidos en una espirometría es el antes indicado PEF, o flujo máximo espirado. Consiste en la máxima velocidad a la que el aire es expulsado de los pulmones durante una exhalación forzada. Usualmente se mide en litros por segundo o litros por minuto. Este valor máximo se suele alcanzar algunas decenas de milisegundos después de iniciada la espiración (de 40ms a 200ms), y se mantiene durante pocos milisegundos.

Por ejemplo, lo efectos de distintas medicinas utilizadas para tratar pacientes con los mencionados problemas pueden ser analizados mejor mediante el control del volumen y el régimen de flujo de aire espirado a intervalos regulares, antes y después de la administración de una medicación. En general, los espirómetros llevan a cabo su medida mediante uno de dos tipos siguientes. Uno de los tipos recoge el volumen espirado del sujeto en unos fuelles o en otro contenedor, cuyo desplazamiento corresponde al volumen del aire espirado. Estos dispositivos son grandes por naturaleza para per itid recoger un_. volumen de aire suficiente, por lo que no se pueden hacer fácilmente portátiles. Un segundo tipo mide el régimen de flujo de aire a través de un dispositivo de medida del flujo. El volumen espirado se deriva mediante la integración del régimen del flujo de aire a través de algún periodo de tiempo.

Como se puede deducir de lo antes expuesto, para realizar la medida del PEF usualmente se utilizan equipos mecánicos con hélices, muelles, pesos u otros elementos mecánicos móviles. Estas partes móviles han de ser muy ligeras para poder moverse rápidamente y medir con precisión el valor exacto, y a la vez robustas para soportar la fuerza de la espiración sin deformarse, lo que implica que sean de alto coste de fabricación, y de delicado mantenimiento. Por otro lado los resultados de la medida de estos aparatos no pueden ser almacenadas ni transmitidas sino es manualmente. Por último, la limpieza y desinfección es complicada, sino imposible, implicando nuevos ajustes y calibraciones; uno de estos ejemplos se muestra en el documento US-A-3797479, o el que se describe en el documento US-A-4598700.

Descripción de la invención

Con el fin de evitar o paliar todos estos problemas, el espirómetro portátil de pico, objeto de la presente invención, está basado en la medición de la diferencia de presión entre un tubo de Venturi (presión negativa o depresión) y un tubo de Pitot (presión positiva) colocados en el centro de un estrechamiento del tubo por donde el usuario efectúa la espiración. Esta disposición doble genera una diferencia de presiones superior a la de cualquiera de los elementos por separado.

Es sabido que el tubo de Pitot es una aplicación de la dinámica de fluidos utilizada para medir velocidades, obteniéndose una presión en su salida, llamada presión de estancamiento, proporcional al cuadrado de la velocidad y a la densidad del fluido. Por otro lado, el tubo de Venturi es otra aplicación de la dinámica de fluidos con la que se crea una depresión al paso de un fluido, proporcional también al cuadrado de la velocidad y a la densidad del fluido. Esta diferencia de presiones es inyectada en un sensor de presión difer-erιcial.,.-que.genera .una tensión proporciona!, que alimenta a un conversor analógico/digital, y a un microprocesador, que aplica las correcciones adecuadas para garantizar la precisión y linealidad exigidas. El valor de la medida es presentado en una pantalla alfanumérica, almacenado y transmitido por procedimientos electrónicos. Esta pantalla también presenta mensajes al usuario para facilitar su manejo.

Por lo tanto, lo que se consigue con la presente invención es un espirómetro de reducido volumen y coste, ya que la electrónica que porta es muy usual. La posibilidad de esta importante reducción de volumen y coste implica por un lado, la movilidad de estos medios y materiales, es decir, el propio usuario puede disponer de uno en su lugar habitual para un determinado control, y por otro lado, es de más fácil aplicación a mayor número de casos, siendo también más fácil de llegar al usuario final.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, una serie de figuras en las cuales con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Vista esquemática en sección de un tubo de aplicación al espirómetro objeto de la presente invención.

Figura 2.- Diagrama de bloques del espirómetro.

Realización preferente de la invención

Como se puede apreciar en las figuras adjuntas, se distingue en primer lugar el tubo (1) es por donde el paciente efectúa la espiración; en su parte final existe un estrechamiento (5) donde se ha colocado una cabeza sensora (2) con las dos tomas de presión: la correspondiente al tubo de Pitot (3) en el sentido del flujo, y la correspondiente a la depresión causada en el tubo de Venturi (4), en el s.entido.perpe.ndjcu.lar al flujo..

Se han planteado dos formas de ensamblar las piezas:

* La cabeza sensora (2) solidaria con el cuerpo del espirómetro, siendo el tubo (1) extraíble. El tubo es de fabricación sencilla y barata, puede desecharse con un coste bajo o ser desinfectado. La cabeza sensora (2) puede ser limpiada externamente sin riesgo de obstruir los orificios debido a su pequeño tamaño y a que están obturados por su otro extremo.

* La cabeza sensora (2) es solidaria con el tubo (1), donde los orificios se comunican con el sensor a través de sendos orificios dotados de juntas y membranas. Con esta disposición todas las partes que puedan quedar contaminadas por un paciente pueden desecharse o desinfectarse completamente.

En ambos casos, el tubo (1) se fija al cuerpo del espirómetro gracias a una acanaladura que porta en un lateral del mismo diámetro que el tubo.

Las medidas del tubo (1) y la cabeza sensora (2) son los adecuados para obtener una diferencia de presión suficiente para cumplir las recomendaciones internacionales sobre este tipo de equipos, y para que la pérdida de presión en el aparato sea la mínima posible. Otra de las innovaciones presentes en este aparato es la transmisión de las medidas realizadas y almacenadas, a través de diversos procedimientos electrónicos. De esta manera, el médico puede recibir la información rápidamente, y actuar en consecuencia.

Su aplicación y funcionamiento es bien sencillo, para ello, una vez acoplado el tubo (1) en el espirómetro, el paciente en su espiración genera un flujo de fluido a una velocidad y fuerza determinadas. Cuando este flujo pasa por la abertura del tubo de Pitot (3), se genera una presión que queda medida por éste; al mismo tiempo este flujo también provoca por el estrangulamiento (5), un aumento de velocidad y una depresión en el tubo de Venturi (4), el cual también recoge. la medida de _. esta_^presión negativa.

Ambas medidas tomadas, la presión positiva de Pitot y la presión negativa de Venturi, son capturadas por el sensor de presión diferencial (2), el cual a través de un transductor se genera una tensión proporcional a esta diferencia de presiones. La señal es convertida de analógica a digital en un conversor y de aquí pasa a un microprocesador (6), que aplica las correcciones adecuadas, de acuerdo a un programa y parámetros determinados, que garantice la precisión y linealidad exigidas.

Estos valores son almacenados en una memoria (7) y mostrados mediante un display (8) o pantalla alfanumérica al usuario. De manera que, gracias a un pequeño teclado (9), estos datos almacenados pueden ser solicitados y mostrados en la pantalla (8), pudiendo crear históricos, gráficas, medias, etc., dependiendo del programa inserto en el microprocesador (6). Así mismo, estos datos y aplicaciones se pueden exportar por un módulo de transmisión de datos RS-232 (9).

A fin de que pueda ser transportado fácilmente por el usuario, el aparato es altamente portátil, gracias a la posibilidad de los materiales y tecnología empleados, de un tamaño y peso similar al de un paquete de tabaco, y alimentado por pilas o baterías estándares (10), fácilmente obtenible en el comercio.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza del presente invento, así como una forma de llevarlo a la práctica, sólo nos queda por añadir que en su conjunto y partes que lo componen es posible introducir cambios de forma, materiales y de disposición, siempre y cuando dichas alteraciones no varíen substancialmente las características del invento que se reivindican a continuación :

Claims

REIVINDICACIONES

1- Espirómetro portátil de pico, para medir el flujo máximo espirado, también conocido por sus iniciales en inglés PEF Peak Flow Meter portátil, caracterizado porque, se utiliza como principio de medida una combinación de tubos de Venturi y de Pitot colocados en el tubo (1) que es por donde el paciente efectúa la espiración; en su parte final existe un estrechamiento (5) donde se ha colocado una cabeza sensora (2) con las dos tomas de presión: la correspondiente al tubo de Pitot (3) en el sentido del flujo, y la correspondiente a la depresión causada en el tubo de Venturi (4), en el sentido perpendicular al flujo; esta diferencia de presión es medida por el sensor de presión electrónico (2) y procesado por un microprocesador (6) el cual dispone de una memoria de almacenamiento de datos tomados (7) y un módulo de transmisión de estos datos RS-232, todo el dispositivo alimentado por una batería (10), estando los dos tubos sensores (3 y 4) uno detrás de otro en el sentido del flujo de aire espirado en el estrechamiento del tubo (1) ya que aquí se aumenta la velocidad del aire, causando una caída de presión pequeña.

2.- Espirómetro portátil de pico, según reivindicación primera, caracterizado porque, porta un transductor que genera una tensión, o señal eléctrica, proporcional a la diferencias de las presiones medidas por los respectivos tubos (3 y 4) y capturadas por el sensor de presión diferencial (2).

3.- Espirómetro portátil de pico, según reivindicación anterior, caracterizado porque, está dotado de un conversor analógico digital que convierte la señal eléctrica generada por el transductor de analógica a digital pasando a un microprocesador (6), que aplica las correcciones adecuadas, de acuerdo a un programa y parámetros determinados, que garantice la precisión y linealidad exigidas.

4.- Espirómetro portátil de pico, según reivindicación anterior, caracterizado porque, dispone de un teclado (9) de utilización por el usuario así como un display o pantalla alfanumérica (8) donde se muestran los datos obtenidos de la medición como los almacenados en la memoria (7).

5.- Espirómetro_ portátil de_ pico según_^ reivindicación primera, caracterizado porque el tubo (1) es extraíble por simple presión, mientras que la cabeza sensora (2) es solidaria con el cuerpo del aparato.

6.- Espirómetro portátil de pico según reivindicación primera, caracterizado porque el tubo (1) es solidario con la cabeza sensora (2), siendo el conjunto extraíble por simple presión del cuerpo del aparato, donde las presiones tomadas por lo tubos (3, 4) son comunicadas al sensor (2) a través de unos orificios dotados de juntas y membranas, que aislan completamente al sensor del tubo por el que el usuario efectúa la espiración.

7.- Espirómetro portátil de pico según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo (1) se sujeta al cuerpo del aparato en una acalanadura del mismo, del mismo diámetro de este tubo (1).