BRPI0817968B1

BRPI0817968B1 - Sistema de umidificação respiratória

Info

Publication number: BRPI0817968B1
Application number: BRPI0817968-9A
Authority: BR
Inventors: Walter A. Nichols; Christopher S. Tucker; Amit Limaye
Original assignee: Philip Morris Products S.A.
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2019-04-30
Also published as: KR101520515B1; MX2010004241A; US20130068225A1; BRPI0817968A2; WO2009049909A2; JP5642550B2; AU2008314043A1; ES2660047T3; KR20100101080A; PL2219720T3; US8662479B2; EP2219720A2; CA2702993C; CA2702993A1; TR201802166T4; EP2219720B1; BRPI0817968B8; JP2011500182A; CN101868277B; AU2008314043B2

Abstract

sistema de umidificação respiratória a presente invenção refere-se a um sistema de umidificação respiratória (1 o) dotado de uma passagem capilar (52) em comunicação com um ventilador (80), o ventilador adaptado para distribuir uma corrente de ar, um aquecedor operável para pelo menos parcialmente vaporizar água na passagem capilar, uma unidade de bombeamento (40) adaptada para suprir água para a passagem capilar, em que a água ao ser aquecida é pelo menos parcialmente vaporizada para formar uma corrente de aerossol. a corrente de aerossol é combinada com uma corrente de ar para formar uma corrente de ar umidificado .

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE UMIDIFICAÇÃO RESPIRATÓRIA.

Sumário [001] A presente invenção refere-se a um sistema de umidificação respiratória compreendendo: uma passagem capilar em comunicação com um ventilador, o ventilador adaptado para distribuir uma corrente de ar; um aquecedor operável para pelo menos parcialmente vaporizar água na passagem capilar, uma unidade de bombeamento adaptada para suprir água para a passagem capilar; em que a água ao ser aquecida é pelo menos parcialmente vaporizada para formar uma corrente de aerossol, e em que a corrente de aerossol é combinada com a corrente de ar para formar uma corrente de ar umidificada; um controlador dotado de um comutador liga/desliga e programado de maneira que o controlador esteja configurado para operar continuamente a bomba e manter a capilar em uma condição aquecida quando o controlador ligar; e uma recirculação de água disposta para acomodar a operação contínua da unidade de bombeamento.

[002] De acordo com outra modalidade, um sistema de umidificação respiratória compreende: uma passagem capilar aquecida adaptada para receber água de um suprimento de água pressurizada, que é pelo menos parcialmente vaporizada dentro da passagem capilar aquecida para formar uma corrente de aerossol, a passagem capilar aquecida compreendendo: uma passagem capilar adaptada para formar um aerossol quando a água pressurizada na passagem capilar for aquecida para volatizar pelo menos parte da água pressurizada na mesma; e o aquecedor disposto para aquecer a água pressurizada na passagem capilar para pelo menos um estado parcialmente vaporizado; uma unidade de bombeamento adaptada para suprir a água pressurizada para a passagem capilar; um filtro operável para desmineralizar a água pressurizada; e um ventilador adaptado para

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2/18 distribuir uma corrente de ar, e em que a corrente de aerossol é combinada com a corrente de ar para formar uma corrente de gás umidificado.

[003] De acordo com uma modalidade adicional, um sistema de umidificação respiratória dotado de uma capacidade aumentada para operar com água carregada mineral, o sistema compreende: uma passagem capilar revestida cuja temperatura de operação está na faixa de 120°C (graus Celsius) a 130°C, e que está em comunicação com um ventilador, o ventilador adaptado para distribuir uma corrente de ar; um aquecedor operável para pelo menos parcialmente vaporizar água na passagem capilar; e uma unidade de bombeamento adaptada para suprir água para a passagem capilar, em que a água ao ser aquecida é pelo menos parcialmente vaporizada para formar uma corrente de aerossol, e em que a corrente de aerossol é combinada com a corrente de ar para formar uma corrente de ar umidificado.

[004] De acordo com outra modalidade, um método de distribuição de corrente de ar umidificado compreende: suprir água para uma passagem capilar, em que a água é suprida para a passagem capilar em uma pressão de 70 kPa a 560 kPa (10 a 80 psig (libras por polegada quadrada nanométrica)) e em um índice fluxo constante de 0,25 cm³/minuto a 2,2 cm³/minuto (centímetros cúbicos por minuto); vaporizando pelo menos uma parte da água dentro da passagem capilar para formar uma corrente de aerossol; suprindo uma corrente de ar de um ventilador, combinando a corrente de aerossol e a corrente de ar para formar uma corrente de gás umidificado; e descarregando a corrente de ar umidificado.

Breve Descrição dos Desenhos [005] A figura 1 é um diagrama de um sistema de umidificação respiratória de acordo com uma modalidade.

[006] A figura 2 é uma vista em corte transversal de um gerador de

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3/18 aerossol na forma de um tubo capilar de acordo com uma modalidade. [007] A figura 3 é uma vista em corte transversal do gerador de aerossol da figura 2 ao longo das linhas 3-3.

[008] A figura 4A é uma vista lateral de um tubo capilar aquecido e de um elemento calefator de acordo com uma modalidade.

[009] A figura 4B é uma vista lateral de um tubo capilar aquecido e de um elemento calefator de acordo com outra modalidade.

[0010] A figura 5 é uma vista lateral de uma unidade capilar na forma de uma estrutura laminar de acordo com outra modalidade.

[0011] A figura 6 é uma vista em perspectiva de um sistema de umidificação de acordo com uma modalidade.

[0012] A figura 7 é uma vista em corte transversal lateral do sistema de umidificação conforme ilustrado na figura 6 ilustrando um sistema de controle.

[0013] A figura 8 é uma vista em corte transversal lateral do sistema de umidificação conforme ilustrado na figura 6 ilustrando suprimento de água pressurizada.

[0014] A figura 9 é uma tabela ilustrando os resultados do índice de fluxo (pl/seg) versus energia (watts) para um tubo capilar aquecido dotado de um diâmetro interno de 0,19 mm (0,0073 polegadas) e uma extensão de 33 mm (1,3 polegadas) e a qualidade de aerossol resultante.

[0015] A figura 10 é uma tabela ilustrando os resultados do índice de fluxo (pl/seg) versus energia (watts) para um tubo capilar aquecido dotado de um diâmetro interno de 0,12 mm (0,0048 polegadas) e uma extensão de 33 mm (1,3 polegadas) e a qualidade de aerossol resultante.

[0016] A figura 11 é uma tabela ilustrando os resultados do índice de fluxo (pl/seg) versus energia (watts) para um tubo capilar aquecido dotado de um diâmetro interno de 0,12 mm (0,0048 polegadas), um

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4/18 orifício em uma extremidade a jusante do capilar de 0,080 mm (0,00314 polegadas) e uma extensão de 33 mm (1,3 polegadas) e a qualidade de aerossol resultante.

[0017] A figura 12 é uma tabela ilustrando os resultados do índice de fluxo (pl/seg) versus energia (watts) para um tubo capilar aquecido dotado de um diâmetro interno de 0,19 mm (0,0073 polegadas), e uma extensão de 33 mm (1,3 polegadas) e a qualidade de aerossol resultante (umidade relativa) [0018] A figura 13 é uma tabela ilustrando o tamanho da partícula de um aerossol dentro da corrente de aerossol saindo de uma passagem capilar.

Descrição Detalhada da Invenção [0019] Os sistemas de umidificação típicos para uso doméstico ou uso hospitalar com ventilação CPAC (pressão de canal de ventilação positivo contínuo) comumente experimenta condensação dentro da tubulação respiratória. Como um resultado, o sistema de umidificação requer um dispositivo para redirecionar a condensação longe do paciente e drenar a mesma para fora da tubulação respiratória. Além disso, as perdas associadas com tal condensação requerem enchimento mais frequente do reservatório de água.

[0020] Além disso, os sistemas de umidificação de passagem típicos confiam na umidificação da corrente de ar ou gás pelo contato com uma área ou volume de superfície ampla de água aquecida. Contudo, os tempos de resposta dinâmica dos sistemas de umidificação de passagem são tipicamente lentos. Especificamente, os mesmos são lentos para mudar a umidade relativa (RH) com deslocamentos no índice de fluxo.

[0021] Portanto, é desejável que o sistema de umidificação seja capaz de superar essas deficiências pelo uso da passagem de capilaridade aquecida para proporcionar até 100% de umidade relativa

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5/18 (RH) para uma corrente de ar de ventilação dotada de alto índice de fluxo (por exemplo, um índice de fluxo de até 50 litros/minuto). Além disso, é desejável controlar a umidade relativa da RH ambiente até RH 100% com base no fluxo de água suprido através da passagem capilar. [0022] O sistema de umidificação 10 ilustrado na figura 1 supera as deficiências anteriormente mencionadas do estado da técnica. Conforme ilustrado na figura 1, o sistema de umidificação respiratória 10 inclui um controlador 12 dotado de um comutador liga/desliga 14, um suprimento líquido 20, um conjunto de filtro (ou filtro) 30, uma unidade de bombeamento 40, uma unidade capilar 50 dotada de uma passagem capilar de aquecimento 52 (isto é, capilar), e um ventilador 80 adaptado para distribuir uma corrente de ar 82.

[0023] O suprimento de líquido 20 inclui um reservatório 22 contendo um fluido ou material líquido adequado (por exemplo, água) 24 na fase líquida, que é capaz de ser volatizado dentro da passagem capilar aquecida 52. Em uma modalidade preferida, o suprimento de líquido 20 distribui água (H2O); contudo, podem ser usados outros materiais adequados. A água 24 é suprida para a unidade capilar 50 por via da unidade de bombeamento 40. A unidade de bombeamento 40 preferivelmente distribui a água 24 para a unidade capilar 50 em um índice de fluxo constante em torno de 0,25 cc/min a em torno de 2,2 cc/min. Se desejado, a água 24 pode ser armazenada dentro do reservatório 22 em uma pressão acima da atmosférica para facilitar a distribuição da água 24 para a passagem de fluido ou capilar 52.

[0024] Em uma modalidade, a água 24 está contida dentro de uma câmara ou reservatório de armazenamento 22 que pode ser reabastecido formado de um material adequado para conter a água 24 a ser volatizada. Alternativamente, a água 24 está contida dentro de uma câmara ou reservatório de armazenamento 22 descartável (como, por exemplo, uma bolsa de água esterilizada e/ou destilada), que,

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6/18 mediante o esvaziamento da água 24, é descartada e substituída por uma nova câmara ou reservatório de armazenamento 22.

[0025] Conforme ilustrado na figura 1, o sistema 10 também inclui um conjunto de filtro 30, que é adaptado para remover minerais da água 24. Pode ser apreciado que a presença de depósitos minerais nos suprimentos de água, incluindo canos de água pressurizada pode inibir a transferência térmica dentro da passagem capilar 52, que pode levar a desempenhos fracos do sistema 10. Além disso, a água de torneira típica sempre irá deixar depósitos minerais dentro da passagem capilar 52, (por exemplo, um tubo capilar 60 dentro da unidade capilar 50), que pode levar a uma oclusão da passagem capilar 52.

[0026] O conjunto de filtro 30 pode ser posicionado a montante ou a jusante da unidade de bombeamento 40 dependendo da queda de pressão introduzida pelo conjunto de filtro 30. Em uma modalidade preferida, o filtro ou conjunto de filtro 30 está colocado no lado a montante da unidade de bombeamento 40, de maneira que a água 24 seja filtrada antes da unidade de bombeamento 40 bombear a água 24 para a unidade capilar 50. Em uma modalidade, o conjunto de filtro ou filtro 30 é um filtro de resina de troca de íon, que remove os depósitos minerais da água 24.

[0027] A unidade de bombeamento 40 recebe a água 24 do reservatório 22 e bombeia a água 24 para a passagem capilar aquecida 52 (ou passagem de fluido) dentro da unidade capilar 50, em que a água 24 é pelo menos parcialmente vaporizada para a corrente de aerossol 83. A unidade de bombeamento 40 pode ser qualquer dispositivo de bombeamento adequado, que possa suprir pressão e medição adequadas para a unidade capilar 50, como, por exemplo, uma bomba peristáltica, uma bomba de engrenagem, ou uma bomba de pistão. De acordo com uma modalidade, é preferível uma bomba peristáltica uma vez que o caminho úmido é compreendido de tubulação substituível.

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7/18 [0028] De acordo com uma modalidade, a unidade de bombeamento 40 distribui água pressurizada 24 em aproximadamente de 10 a 90 psig (libras por polegada quadrada nanométrica) em um índice de fluxo constante variando em torno de 0,25 cm³/min a 2,2cm³/min (centímetro cúbico por minuto) para a passagem capilar aquecida 52. O ventilador 80 preferivelmente distribui uma corrente de ar 82, que é combinada com a corrente de aerossol 83 da passagem capilar 52 para formar uma corrente de ar umidificada 84. A corrente de ar umidificada (ou corrente de gás umidificada) 84 é então descarregada através de um dispositivo de interface com o paciente 92.

[0029] De acordo com uma modalidade, a unidade capilar 50 dentro do sistema 10 gera uma corrente de aerossol 83 de gotículas de água dotadas de um tamanho de partícula menor do que 10 mícrons e mais preferivelmente com um tamanho de partícula aproximadamente de 1 a 2 mícrons, que é arrastada com a corrente de ar 82 (por exemplo, de até 50 litros/minuto) do ventilador 80. As gotículas de água dentro da corrente de aerossol 83 evapora dentro da corrente de ar 82 de maneira a estabilizar a corrente de ar umidificado 84. De acordo com uma modalidade, a corrente de aerossol 83 da passagem capilar 52 está direcionada em uma relação coaxial com relação à corrente de ar 82 do ventilador 80.

[0030] Pode ser observado que um sistema 10 conforme ilustrado na figura 1 é dotado de um índice de fluxo de ar alto (por exemplo, de até 50 litros por minuto), cuja capacidade auxilia na evaporação das partículas de aerossol 51 produzidas pela unidade capilar 50. Consequentemente, um sistema de umidificação 10 é dotado de pouca condensação por longos períodos de operação. Além disso, o baixo índice de condensação também proporciona o sistema 10 com flexibilidade de projeto com relação à colocação da unidade capilar 50 dentro do sistema. Por exemplo, se desejado, a unidade capilar 50 pode

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8/18 estar em proximidade precisa a um paciente ou alternativamente incorporada no corpo principal de uma unidade de base 200 (figuras de 6 a 8) contendo a unidade de bombeamento 40 e os eletrônicos de suporte, incluindo o circuito de controle 240 (figura 7).

[0031] A unidade capilar 50 inclui um caminho fluídico aquecido ou passagem capilar 52 capaz de pelo menos parcialmente vaporizar a água 24. De acordo com uma modalidade, a unidade capilar 50 inclui um tubo capilar 60 dotado de uma extremidade de entrada 54, uma extremidade de saída 56, e um sistema de aquecimento 58 (figuras 4A e 4B). O sistema de aquecimento 58 pode ser um par de eletrodos (ou contatos) 72, 74 compreendido de pelo menos um eletrodo a montante 72 e um eletrodo a jusante 74 conectado no tubo capilar 60 por meios conhecidos como, por exemplo, soldadura ou soldagem.

[0032] De acordo com uma modalidade, a água 24 flui através do tubo capilar 60 para uma seção aquecida 73 (figuras 4A e 4B) entre o par de eletrodos 72, 74, em que o fluido é aquecido e convertido em uma corrente de vapor ou de aerossol 83. A corrente de aerossol 83 passa da seção aquecida 73 do tubo capilar 60 para a extremidade do tubo capilar 60 e sai da extremidade de saída 56 do tubo capilar 60. O fluido volatizado na forma de uma corrente de aerossol 83 sai do tubo capilar 60 e é combinado com a corrente de ar 82 do ventilador 80 formando uma corrente de ar umidificado 84, que é descarregado para, por exemplo, manter os níveis de umidade em um espaço fechado ou distribuído para um paciente, animal ou planta.

[0033] A unidade capilar 50 pode estar contida dentro de um alojamento 90 que interfaceie com a corrente de ar 82 do ventilador 80. De acordo com uma modalidade, a corrente de ar 82 é preferivelmente distribuída em aproximadamente 10 litros/minuto a 70 litros /minuto (LPM), e mais preferivelmente em torno de 5 litros/minuto a 50 litros/minuto (LPM). Para controlar a distribuição do gás de respiração

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9/18 ou corrente de ar 82 para o paciente, o ventilador 80 pode incluir pelo menos um controle de ajuste de ventilador selecionável operativamente conectado a um sistema de processamento para governar o suprimento do suporte de ventilação ou corrente de ar 82 para o paciente.

[0034] O sistema 10 também inclui preferivelmente um adaptador CPAP ou outro dispositivo de interface com o paciente adequado 92 para manter os níveis de umidade em um espaço fechado ou distribuir para um paciente, animal ou planta. Pode ser observado que a corrente de ar 82 pode ser de um filete de ar comprimido hospitalar ou uma fonte de ar pressurizado, como, por exemplo, um tanque de ar comprimido com uma disposição de válvula adequada para alcançar um fluxo de ar desejado. De acordo com uma modalidade, o tubo respiratório ou tubo de fluxo 94 é dotado de uma entrada 96 em comunicação com uma saída 91 do alojamento 90. O tubo respiratório ou tubo de fluxo 94 é também dotado de uma saída 98, que é conectada ao dispositivo de interface com o paciente 92. Pode ser observado que o tubo respiratório ou tubo de fluxo 94 é preferivelmente dotado de uma extensão de aproximadamente 60,96 centímetros a 1,8288 metros (2 a 6 pés) se estendendo do alojamento 90 para o adaptador CPAP, pontas nasais, máscara, bocal ou outro dispositivo de interface com o paciente adequado 92.

[0035] Um controlador de automação programável (não-ilustrado) preferivelmente controla a unidade de bombeamento 40, bem como o aquecimento da unidade capilar 50 incluindo a passagem capilar 52. O controlador pode ser qualquer microprocessador ou controlador de automação programável adequado (PAC), como, por exemplo, o CompactRIO® vendido por National Instruments. De acordo com uma modalidade, o controle do sistema 10 incluindo o algoritmo para controlar a energia para os eletrodos 72, 74 (figuras 4A e 4B) pode ser baseado no monitoramento da resistência ou temperatura da passagem

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10/18 capilar 52, como, por exemplo, descrito no documento US 6 640 050 e US 6 772 757, cujas descrições encontram-se inteiramente incorporadas ao presente à guisa de referência.

[0036] Em uso, o sistema 10 é responsivo à alterações na umidade relativa (RH) como um resultado da massa baixa da unidade capilar 50 incluindo a passagem capilar 52 e a massa pequena da água 24 (isto é, água pressurizada) sendo aquecida. Além disso, a habilidade da unidade de bombeamento 40 para alterar ou ajustar o índice de fluxo da água 24 para a unidade capilar 50 provê o sistema 10 de habilidade para deslocar ou alterar a umidade relativa (RH) da corrente de gás umidificado 84 em milissegundos. Portanto, pela medição do fluxo de ar do paciente, o sistema 10 pode distribuir uma corrente de gás umidificado 84 com uma umidade relativa desejada simplesmente pela alteração índice de fluxo dos materiais líquidos 24 (isto é, água) da unidade de bombeamento 40. Adicionalmente, o sistema 10 permite a partida e a parada do sistema 10 em milissegundos, criando um sistema 10 que é responsivo ao perfil de respiração do paciente. Consequentemente, em uma modalidade, o índice de fluxo da água 24 para a passagem capilar 52 pode ser uma distribuição intermitente ou de pulsação para coincidir com o perfil de respiração do paciente. O índice de condensação baixa do sistema de umidificação 10 também proporciona flexibilidade de projeto na colocação da unidade capilar 50 no sistema 10. Por exemplo, a unidade capilar 50 pode ser colocada em proximidade precisa ao paciente, ou alternativamente incorporada em uma unidade separada contendo a unidade de bombeamento 40 e os eletrônicos e componentes de suporte.

[0037] Com relação à figura 1, de acordo com outra modalidade, o sistema 10 preferivelmente inclui uma válvula 130 (por exemplo, de solenoide) situada a montante da unidade capilar 50, um controlador 12 programada para manter a passagem capilar 52 em uma condição

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11/18 aquecida em uma temperatura de operação preferida e uma disposição de recirculação de água (ou passagem de recirculação) 140, que em cooperação com a válvula 130 permite que a unidade de bombeamento 40 permaneça em uma condição de funcionamento contínuo. Pode ser apreciado que com tal disposição, quando o controlador 12 recebe um sinal de demanda 142 dos eletrônicos de controle 200 (figura 6), o sistema 10 imediatamente distribui água para o capilar aquecido 52, que já estando aquecido, imediatamente cria e descarrega um aerossol de vapor d'água dentro de um tempo mínimo de resposta. Alternativamente, quando o sistema 10 é desligado por via de um comutador liga/desliga 14, o aquecedor (não-ilustrado) para o capilar 52 e a unidade de bombeamento 40 é fechado e a válvula 130 permanece fechada.

[0038] Pode ser apreciado que o sistema 10 pode ser ocasionalmente e/ou acidentalmente operado com água de torneira dotada de um conteúdo mineral que pode obstruir a passagem capilar 52. Consequentemente, de acordo com uma modalidade adicional, pode ser obtida uma redução de depósitos minerais uma superfície interna da passagem capilar 52 pelo revestimento das superfícies internas da passagem capilar 52 com um polímero contendo flúor como, por exemplo, Teflon® ou uma substância similar, e reduzindo a temperatura de operação da passagem capilar aquecida 52 para aproximadamente de 120°C a 130°C. Além disso, reduzindo a temperatura de operação da passagem capilar aquecida 52, é formada uma região de vapor reduzido dentro da passagem capilar 52, reduzindo por meio disso a oportunidade para depósitos de minerais na mesma. Por exemplo, de acordo com uma modalidade preferida, o revestimento Teflon^® é suficiente para reduzir a adesão de depósitos minerais ao longo da superfície interna do capilar ou passagem capilar 52.

[0039] De acordo com outra modalidade, a descarga da passagem

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12/18 capilar 52 é preferivelmente codirecional ou mais preferivelmente, coaxial com relação à direção da corrente de fluxo do ventilador 80 com a qual é misturada, e em que por tal disposição, as perdas através do impacto são minimizadas.

[0040] A figura 2 ilustra uma vista em seção transversal de um alojamento 90, que inclui uma unidade capilar aquecida 50 na forma de um tubo (ou passagem) capilar 60 de acordo com uma modalidade. Conforme ilustrado na figura 2, a unidade capilar 50 inclui um tubo capilar 60 dotado de um caminho fluídico ou passagem capilar 52 com uma entrada 54 e uma saída 56 (ou extremidade de saída). A entrada 54 recebe a água 24 preferivelmente na forma de água pressurizada da unidade de bombeamento 40 com um sistema de filtro a montante 30, ou da unidade de bombeamento 40 com um sistema de filtro a jusante 30. A água 24 penetra na entrada 54 do tubo capilar 60 na forma de um líquido ou fluido. De acordo com uma modalidade, a água 24 será pelo menos parcialmente vaporizada dentro da passagem capilar 52 para uma corrente de aerossol 83 e deixa a passagem capilar 52 na saída ou extremidade de saída 56 da passagem capilar 52. A corrente de aerossol 83 do tubo capilar 60 interfacia com a corrente de ar 82 do ventilador 80 na extremidade de saída 56 da passagem capilar 52 formando uma corrente de ar umidificado 84.

[0041] O tubo capilar 60 pode compreender um tubo metálico ou não-metálico, incluindo tais materiais como, por exemplo, aço inoxidável, uma liga super baseada em níquel como, por exemplo, Inconel, ou vidro. Altemativamente, o conjunto ou tubo capilar 60 pode compreender, por exemplo, sílica ou cerâmica de silicato de alumínio fundido, ou outros materiais substancialmente não-reativos capazes de suportar ciclos de aquecimento repetidos e pressões geradas e dotados de propriedades de condução de aquecimento adequadas.

[0042] A figura 3 ilustra uma vista em seção transversal do

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13/18 alojamento 90 e a unidade capilar 50 da figura 2 ao longo da linha 3-3. Conforme ilustrado na figura 3, a corrente de aerossol 83 do tubo capilar 60 é preferivelmente coaxial ou centrada dentro da corrente de ar 82 do ventilador 80 à medida que a corrente de aerossol 83 sai do tubo capilar 60 dentro do alojamento 90. De acordo com uma modalidade, o capilar ou o tubo capilar 60 é preferivelmente um tubo de aço metálico ou inoxidável dotado de um diâmetro interno 62 de aproximadamente de 0,5 mm a 0,5 mm (0,0020 a 0,020 polegadas) e mais preferivelmente um diâmetro interno 62 de aproximadamente de 0,2 mm a 0,5 mm (0,0080 polegadas a 0,020 polegadas), e um diâmetro externo 64 de aproximadamente de 0,1 mm a 0,8 mm (0,005 polegadas a 0,032 polegadas), e mais preferivelmente um diâmetro externo 64 de aproximadamente de 0,3 mm a 0,8 mm (0,012 polegadas a 0,032 polegadas).

[0043] A figura 4A ilustra uma vista lateral de um tubo capilar aquecido 60 e um sistema de aquecimento (ou aquecedor) 58 de acordo com uma modalidade. Conforme ilustrado na figura 4A, o sistema de aquecimento 58 inclui um conjunto de eletrodo compreendido de um par de eletrodos (ou contatos) 72, 74, que é aplicado no tubo capilar 60 para proporcionar um caminho de resistividade que se conecta a um suprimento de energia controlado (não-ilustrado). Os eletrodos 72, 74 são preferivelmente situados em uma extremidade de entrada 54 do tubo capilar 60 e a extremidade de saída 56 do tubo capilar 60 formando uma seção aquecida 73 entre os dois eletrodos 72, 74. Uma voltagem aplicada entre os dois eletrodos 72, 74 gera calor na seção aquecida 73 com base na resistividade do aço inoxidável ou outro material construindo o tubo capilar 60 ou elementos de aquecimento ou aquecedor, e outros parâmetros como, por exemplo, a área em corte transversal e a extensão da seção aquecida 73. A energia aplicada entre os dois eletrodos 72, 74 pode ser entre em torno de 1 a 70 watts, e mais

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14/18 preferivelmente de 5W a 50W (Watts).

[0044] A seção aquecida 73 é preferivelmente dotada de uma extensão aquecida 66 em torno de 25 mm (0,98 polegadas) a 75 mm (2,95 polegadas), e mais preferivelmente uma extensão aquecida 66 em torno de 25 mm (0,98 polegadas) a 35 mm (1,38 polegadas). Em uma modalidade preferida, o tubo capilar 60 não inclui um capilar com ponta dotado de um diâmetro reduzido na extremidade de saída 56 do tubo capilar 60.

[0045] A figura 4B ilustra uma vista lateral de um tubo capilar aquecido 60 e um sistema de aquecimento 58 de acordo com outra modalidade. Conforme ilustrado na figura 4B, o sistema de aquecimento 58 inclui um conjunto de eletrodo compreendendo um par de eletrodos (ou contatos) 72, 74, que é aplicado no tubo capilar 60 para proporcionar um caminho resistivo que se conecta a um suprimento de energia controlado (não-ilustrado). Os eletrodos 72, 74 são conectados em posições espaçadas ao longo da extensão do tubo capilar 60, com uma seção de alimentação (ou proximal) 71 sendo definida entre a extremidade de entrada 54 do tubo capilar 60 e o eletrodo a montante

72, uma seção aquecida 73 sendo definida entre os dois eletrodos 72, 74, e uma seção distal (ou ponta) 75 entre o eletrodo a jusante 74 e a extremidade de saída 56 do tubo capilar 60. Uma voltagem aplicada entre os dois eletrodos 72, 74 gera calor na seção aquecida 73 com base na resistividade do aço inoxidável ou outro material construindo o tubo capilar 60 ou sistema capilar 70, e outros parâmetros como, por exemplo, a área de seção transversal e extensão 66 da seção aquecida

73.

[0046] A figura 5 ilustra uma vista lateral de uma unidade capilar 50 na forma de um laminado ou estrutura capilar 100. De acordo com essa modalidade, a unidade capilar 50 compreende uma estrutura laminar, em que várias camadas de material são consolidadas juntas para criar

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15/18 o caminho fluídico ou passagem capilar 52. Conforme ilustrado na figura 5, a unidade capilar 50 pode ser feita de uma estrutura laminar 100, em que a passagem fluídica ou capilar 52 compreende um canal 110 em uma primeira camada 102 e uma segunda camada 104 sobrepondo a primeira camada 102 encerra o canal 110 conforme descrito nas patentes N°^s U.S. 6,701,921 e 6,804,458 comumente possuídas, que estão inteiramente incorporadas ao presente.

[0047] Conforme ilustrado nas figuras 6 e 7, o suprimento líquido 20, o conjunto de filtro 30, a unidade de bombeamento 40 e a unidade capilar 50 são preferivelmente autocontida dentro de uma unidade de base 200.

A unidade de base 200 também inclui um sistema de controle de umidade 210, uma fonte de energia 220 preferivelmente na forma de uma fonte de voltagem baixa DC (uma fonte de corrente direta ou de corrente contínua), como, por exemplo, um transformador de parede, uma saída 230 para o circuito de ventilador 85, e um circuito de controle eletrônico 240. O sistema de controle de umidade 210 inclui um detector ou sensor de umidade (não-ilustrado) e um monitor de umidade 214 posicionado em uma superfície externa da unidade de base 200. O sistema de controle de umidade 210 está configurado de maneira que a velocidade da unidade de bombeamento 40 possa ser alterada ou mudada para prover a corrente de gás umidificado 84 com a umidade relativa desejada (RH).

[0048] O sistema de controle eletrônico 240 controla a velocidade da unidade de bombeamento 40 e a energia para os eletrodos fixados na unidade capilar 50. De acordo com uma modalidade, um algoritmo para controlar energia pode ser baseado no monitoramento da resistência ou temperatura da unidade capilar 50. Pode ser apreciado que pela alteração da velocidade da unidade de bombeamento 40, que altera ou muda o índice de fluxo do material líquido (isto é água), um

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16/18 deslocamento na umidade relativa (RH) da corrente de ar umidificado 84 pode ser alcançado em milissegundos. Além disso, pela medição do fluxo de ar do paciente (ou outra demanda para ar umidificado), pode ser controlada a umidade relativa dentro do sistema 10, de maneira que a umidade relativa possa permanecer constante alterando responsivamente o índice de fluxo da água 24 para a unidade capilar 50. Consequentemente, o índice de umidificação pode ser variado quase instantaneamente em respostas às alterações no índice de fluxo de ar do ventilador.

[0049] A unidade de base 200 também inclui uma saída 230 da unidade capilar 50 para o circuito ventilador 85 compreendido de um tubo de suprimento de ventilador 86 e um tubo de suprimento de aerossol 88. O tubo de suprimento de ventilador 86 e o tubo de suprimento de aerossol 88 são preferivelmente dotados de uma conexão em que a corrente de aerossol 83 da unidade capilar 50 é arrastada na corrente de ar 82 do ventilador 80. Pode ser apreciado que quaisquer aerossóis 81 associados ao fluxo de aerossol 83 evaporam na corrente de ar 82 quando a corrente de ar 82 e a corrente de aerossol 83 são combinadas para formar a corrente de gás umidificado 84.

[0050] O conjunto de filtro 30 conforme ilustrado na figura 8 é preferivelmente conectado na unidade de bombeamento 40 a uma válvula de retenção 32, que permite a remoção do suprimento líquido 20 da unidade de base 200. Em uso, o reservatório 22 contendo o suprimento líquido 20 é preferivelmente uma unidade de substituição, em que uma nova fonte de água ou outra água adequada 24 pode ser suprida conforme necessário.

[0051] As figuras de 9 a 11 ilustram relações para energia, o índice de fluxo de água e a pressão para três geometrias capilares. Conforme ilustrado na figura 9, a tabela ilustra o índice de fluxo versus energia para uma unidade capilar 50 compreendida de uma passagem capilar

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17/18 de diâmetro interno K32EG 52 dotada de um diâmetro interno em torno 0,18542 milímetros (0,0073 polegadas) e uma extensão em torno de 3,30200 centímetros (1,3 polegadas). As figuras 10 e 11 ilustram a mesma relação para uma unidade capilar 50 dotada de um diâmetro interno em torno de 1,2 mm (0,0048 polegadas (Medida Padrão 32) e uma extensão em torno de 33 mm (1,3 polegadas), e uma unidade capilar 50 dotada de um diâmetro interno em torno de 0,19 mm (0,0073 polegadas (K32EG)), uma extensão em torno de 33 mm (1,3 polegadas) e um orifício em torno de 0,08 mm (0,00314 polegadas), respectivamente.

[0052] A figura 12 ilustra a umidade relativa produzida pelo sistema 10 conforme ilustrado na figura 1 usando uma unidade capilar 50 dotada de um diâmetro interno em torno de 0,08 mm (0,0073 polegadas) e uma extensão em torno de 33 mm (1,3 polegadas). As medições da umidade relativa (RH) foram tomadas na extremidade de um tubo respiratório de 0,9144 metros, que corresponde aproximadamente ao local onde o paciente interfacia com o sistema 10.

[0053] A figura 13 é uma tabela ilustrando o tamanho da partícula de um aerossol saindo de uma passagem capilar (medida 25 mm (1 polegada) do capilar) versus energia. Conforme ilustrado na figura 13, à medida que a quantidade de energia suprida para o capilar aumenta devido ao aumento da temperatura o tamanho da partícula do aerossol diminui.

[0054] De acordo com outra modalidade, pode ser apreciado que a atividade microbiana pode ser conferida sem perigo. Por exemplo, um passagem capilar 52 dotada de um diâmetro interno em torno de 0,2 mm (0,008 polegadas) sendo alimentada 1,65 cm³/minuto de água, que é aquecida aproximadamente a 150°C pode proporcionar água aerolizada, que foi conferida sem atividade microbiana.

[0055] Ao mesmo tempo em que foram descritas várias

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18/18 modalidades, deve ser compreendido que podem ocorrer variações e modificações como serão evidentes para aqueles versados na técnica. Tais variações e modificações devem ser consideradas dentro do campo de ação e do escopo das reivindicações em anexo.

Claims

reivindicações

1. Sistema de umidificação respiratória (10), compreendendo:

uma passagem capilar (52) em comunicação com um ventilador, o ventilador (80) adaptado para distribuir uma corrente de ar (82);

um aquecedor (58) operável para pelo menos parcialmente vaporizar água na passagem capilar (52);

uma unidade de bombeamento (40) adaptada para suprir água para a passagem capilar (52), em que a água ao ser aquecida é pelo menos parcialmente vaporizada para formar uma corrente de aerossol (83); e em que a corrente de aerossol é combinada com a corrente de ar (82) para formar uma corrente de ar umidificado (84);

caracterizado pelo fato de que o sistema (10) compreende adicionalmente:

um controlador (12) dotado de um comutador liga/desliga (14) e programado de maneira que o controlador esteja configurado para operar continuamente a unidade de bombeamento (40) e para manter o capilar (52) em uma condição aquecida quando o controlador estiver ligado; e uma disposição de recirculação de água (140) para acomodar operação contínua da unidade de bombeamento (40);

o sistema (10) sendo configurado de modo que, quando o controlador (12) recebe um sinal de demanda, o sistema distribui água para o capilar aquecido (52) para criar e descarregar uma corrente de aerossol (83) de vapor d'água.

2/3 mantém a unidade de bombeamento (40) em uma condição de funcionamento contínuo.

3. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de bombeamento (40) distribui a água para a passagem capilar (52) em uma pressão de aproximadamente 70kPa a 560kPa ((10 a 80 psig (libras por polegada quadrada nanométrica)).

4. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a água é suprida de um suprimento de água pressurizada (20).

5. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um filtro (30) adaptado para desmineralizar a água suprida do suprimento de água pressurizada (20).

6. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de aerossol (83) da passagem capilar (52) está direcionada em uma relação coaxial em relação à corrente de ar (82) do ventilador (80).

7. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a passagem capilar (52) é um tubo capilar (60) dotado de pelo menos um corpo aquecedor operável para aquecer o tubo capilar a uma faixa de temperatura efetiva para pelo menos parcialmente vaporizar a água pressurizada no tubo capilar.

8. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um tubo de fluxo (94) dotado de uma extremidade de entrada (96) em comunicação fluida com uma saída (91) da passagem capilar (52) e uma saída (98) adaptada para se conectar com um dispositivo de interface com paciente (92).

9. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1,

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2. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente uma válvula (130) a montante da passagem capilar (52), na qual a válvula em cooperação com a disposição de recirculação de água (140)

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3/3 caracterizado pelo fato de que a passagem capilar (52) compreende: um corpo laminado (100) dotado da passagem capilar (52) no mesmo, a passagem capilar (52) estando situada entre as camadas opostas (102, 104) do corpo laminado que são consolidadas juntas; e um aquecedor (58) disposto para aquecer a água na passagem capilar (52) para um estado pelo menos parcialmente vaporizado.