CONTROLAR FLUJO DE ALIENTO EXHALADO DURANTE ANÁLISIS.

Esta invención se refiere al campo de sistemas y métodos para el análisis de aliento exhalado. 2. Descripción de la técnica anterior Los análisis de aliento exhalado de sujetos humanos son valiosos en muchas aplicaciones, incluyendo el diagnóstico y tratamiento de diversos estados fisiológicos. Un cambio en la concentración de óxido nítrico (NO) en el aliento exhalado de una persona que padece asma, por ejemplo, puede indicar un cambio en el nivel de inflamación en las vías respirato- rias de la persona, lo que a su vez puede indicar un aumento de la posibilidad de un ataque de asma. Otro componente del aliento exhalado cuya concentración puede correlacionarse con una anomalía fisiológica es el monóxido de carbono, un aumento del cual puede ser una indicación temprana del comienzo de ictericia hemolítica. Todavía un ejemplo adicional es hidrógeno, cuyo aumento puede indicar una malabsorción de hidratos de carbono. Estos gases están presentes normalmente en cantidades traza, notablemente a concentraciones en el intervalo de partes por billón (ppb), y cambios de concentración que todavía están dentro de cantidades traza pueden indicar anomalías antes de que puedan detectarse en el intervalo de partes por millón. La utilidad y fiabilidad de un analizador para aliento exhalado se ven limitadas por fluctuaciones de temperatura, humedad, y flujo de aliento, cualquiera de las cuales pueden interferir con, e influir sobre, el resultado analítico. La interferencia debida a estos factores es especialmente aguda cuando se usa el analizador para medir cantidades traza del analito. Por tanto, cualquier dispositivo que busque cuantificar analitos en cantidades traza en aliento exhalado debe minimizar el efecto de estos factores o compensar su presencia. Entre estos factores, el que es más difícil de controlar en muchos casos es la velocidad de flujo del aliento exhalado del sujeto a través del dispositivo analítico. Un método burdo en la técnica anterior para controlar la velocidad de flujo del aliento es una instrucción verbal por parte del médico que realiza el análisis al sujeto, pidiendo que el sujeto exhale más rápido o más despacio para corregir desviaciones de la velocidad de diseño para el analizador. Este método está limita- do por la capacidad del sujeto para ajustar la velocidad de flujo, particularmente cuando el sujeto es un niño, y generalmente no es práctico para análisis de gases traza a lo largo de un amplio rango de concentración. Una alternativa es incluir una resistencia al flujo variable en el analizador y alterar la resistencia para corregir las desviaciones. Se da a conocer un dispositivo que incorpora esta capacidad en Moilanen, E., et al., patente estadounidense n.º US 6.733.463 B1, concedida el 11 de mayo de 2004. El dispositivo en la patente de Moilanen et al. contiene un regulador mecánico, con- trolado eléctricamente, que se controla mediante una señal procedente de un medidor de flujo másico dentro del dispositivo. Desafortunadamente, el dispositivo de Moilanen et al. es complejo, requiriendo múltiples componentes con un control por retroalimentación. Se dan a conocer otros aparatos en los documentos US5873361A y US6815211B1. El documento US5873361A da a conocer un respirador que comprende un tubo de inspiración y uno de espiración que pueden formar ramas separadas de un único tubo. El documento US6815211B1 da a conocer un aparato de monitorización de oxígeno que puede analizar aliento exhalado. Sumario de la invención La presente invención se refiere a un aparato para detectar un analito en aliento exhalado. Dicho aparato comprende un alojamiento construido para recibir aliento exhalado de un sujeto, teniendo el alojamiento un conducto de flujo a través dividido en un conducto de flujo a través primario y un segundo conducto de flujo a través bifurcado de dicho conducto de flujo a través primario. Además el alojamiento comprende un elemento de detección de analito, sensible a dicho analito retenido en dicho conducto de flujo a través primario y alojado en dicho conducto de flujo a través secundario, y medios de bombeo para controlar la velocidad de flujo de aliento exhalado del sujeto en el alojamiento y para hacer que el aliento exhalado fluya a través de dichos conductos de flujo a través primario y secundario a velocidades controladas. Dicho conducto de flujo a través está ubicado dentro del alojamiento y dichos medios de bombeo comprenden una primera bomba en dicho conducto primario y una segunda bomba en dicho conducto secundario. La invención se refiere además a un método para determinar la cantidad de un analito en aliento exhalado. La invención puede usarse para el análisis de una variedad de analitos gaseosos, incluyendo aquéllos en cantidades traza, y es de particular interés la cuantificación de NO. Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama de los componentes de un segundo dispositivo analítico que muestra una realización de las características de la presente invención. La figura 2 es un diagrama de los componentes de un tercer dispositivo analítico que muestra una realización de las características de la presente invención. 2   Descripción detallada de la invención y realizaciones preferidas Aunque la invención es susceptible de una variedad de construcciones, las características que definen la invención y su novedad se entienden mejor mediante una revisión detallada de realizaciones específicas. En las figuras se muestran dos de tales realizaciones y se describen a continuación. La figura 1 representa un sistema 31 de componentes que constituyen las partes funcionales de un dispositivo analítico según la invención. El propio dispositivo puede ser una máscara o dispositivo similar que puede llevar, o montarse de otro modo en, el usuario, o bien directamente o bien mediante una boquilla, de una manera que captará el aliento exhalado por el usuario. El aliento exhalado entra en el dispositivo en una entrada 32. La presión del aliento exhalado se detecta por un sensor 12 de presión en el dispositivo con un intervalo de funcionamiento apropiado para el intervalo previsto de presión de aliento. En una realización, este intervalo es de 5 a 20 cm de agua (aproximadamente de 0,45 a 1,8 psig), siendo el límite inferior de este intervalo la presión necesaria para cerrar el velo del paladar del usuario típico y el límite superior una presión a la que el usuario típico sentirá molestias. El sistema contiene dos bombas 38, 39. La bombas 38, 39 pueden funcionar de diversas maneras. Por ejemplo, cuando la presión detectada por el sensor se eleva hasta un valor umbral, que puede ser el límite inferior del intervalo anterior, puede activarse la bomba 13 mediante una señal procedente del sensor de presión, y a medida que continúa la exhalación al interior del dispositivo y la presión eventualmente disminuye por debajo del límite inferior, puede desactivarse la bomba (apagarse). Un ejemplo de una bomba adecuada es el modelo n.º UNMP50 de KNF Neuberger, Inc., Trenton, Nueva Jersey, EE.UU. Esta bomba tiene una capacidad de flujo libre de 66,7 cm 3 /s, un vacío máximo de 400 mbar (63 cm de H2O), y una presión continua máxima de 0,5 bar (79 cm de H2O). Preferiblemente, las bombas son lo suficientemente resistentes a la presión de entrada como para mantener una velocidad de flujo sustancialmente constante a pesar de cambios en la presión en la boca del sujeto a lo largo del intervalo de interés. En un diseño alternativo, las bombas pueden equiparse con un control de circuito cerrado usando el sensor 12 de presión para la retroalimentación. Un componente opcional en el trayecto de flujo del aliento a través del dispositivo es un regulador 14 de flujo que en esta realización está colocado aguas abajo del sensor 12 de presión y aguas arriba de la primera bomba 38. En determi- nadas realizaciones de la invención, también se incluye un segundo regulador 15 de flujo en el trayecto de flujo, aguas abajo del primer regulador 14 pero todavía aguas arriba de la primera bomba 38. El regulador o reguladores de flujo ayudarán a limitar el flujo a una velocidad de flujo deseada, que puede ser por ejemplo de 50 cm 3 /s, y a aumentar la presión en la boca, garganta o vías aéreas del sujeto. Un ejemplo de un regulador de flujo es un orificio fijo en forma de una abertura redonda que tiene un diámetro de aproximadamente 0,11 cm. Reguladores de flujo de otros tipos resultarán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica y pueden usarse en lugar de un orificio. Los reguladores de flujos pueden servir para ajustar el sistema a las especificaciones de la bomba 38. El primer regulador ofrece una resistencia que se designará en el presente documento con el símbolo Ri. El trayecto de flujo aguas abajo del primer regulador 14 en esta realización se divide en dos corrientes... [Seguir leyendo]

1. Aparato para detectar un analito en aliento exhalado, comprendiendo dicho aparato un alojamiento construido para recibir aliento exhalado de un sujeto, teniendo el alojamiento un conducto de flujo a través dividido en un conducto (16, 34) de flujo a través primario y un segundo conducto (17, 35) de flujo a través bifurcado de dicho conducto (16, 34) de flujo a través primario, un elemento (21, 42) de detección de analito sensible a dicho analito retenido en dicho conducto (16, 34) de flujo a través primario y alojado en dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario y medios (38, 39) de bombeo para controlar la velocidad de flujo de aliento exhalado de un sujeto al interior del alojamiento y para hacer que el aliento exhalado fluya a través de dichos conductos (16, 34; 17, 35) de flujo a través primario y secundario a velocidades controladas, caracterizado porque dicho conducto de flujo a través está ubicado dentro del alojamiento y porque dichos medios de bombeo comprenden una primera bomba (38) en dicho conducto (16, 34) primario y una segunda bomba (39) en dicho conducto (17, 35) secundario. 2. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además un sensor (12) de presión dispuesto para detectar la presión de aliento exhalado que entra en dicho conducto (16, 34) de flujo a través primario. 3. Aparato según la reivindicación 1, en el que dichos conductos (16, 34; 17, 35) de flujo a través primario y secundario se ventilan por separado. 4. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además una válvula (18, 43) de corte dispuesta para permitir o impedir el flujo a través de dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario. 5. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además una válvula (22) de retención en dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario. 6. Aparato según la reivindicación 1, que comprende además medios (15) de resistencia al flujo en dicho conducto (16, 34) de flujo a través primario, y en el que dichos medios (15) de resistencia al flujo son un orificio. 7. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho elemento (21, 42) de detección de analito es citocromo c en una matriz de sol-gel. 8. Método para determinar la cantidad de un analito en aliento exhalado de un sujeto, comprendiendo dicho método controlar la velocidad de flujo de aliento exhalado de un sujeto a través de un dispositivo de flujo a través a una velocidad de flujo constante usando medios (38, 39) de bombeo, comprendiendo dicho dispositivo de flujo a través un elemento (21, 42) de detección sensible a dicho analito y en el que dicho dispositivo de flujo a través comprende un conducto (16, 34) de flujo a través primario y un conducto (17, 35) de flujo a través secundario, y dicho método comprende además dividir el aliento exhalado así introducido al interior de dicho dispositivo de flujo a través en una corriente primaria a través de dicho conducto (16, 34) de flujo a través primario y una corriente secundaria a través de dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario en el que dicho elemento (21, 42) de detección se aloja en dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario y el elemento (21, 42) de detección detecta la cantidad de analito en el aliento exhalado que pasa a través del conducto (17, 35) de flujo a través secundario, caracterizado porque dichos medios (38, 39) de bombeo están integrados en dicho dispositivo de flujo a través y comprenden una primera bomba (38) en el conducto (16, 34) de flujo a través primario en el dispositivo de flujo a través que controla la velocidad de flujo de aliento exhalado de dicho sujeto a través de dicho conducto (16, 34) de flujo a través primario en el dispositivo de flujo a través y una segunda bomba (39) en el conducto (17, 35) de flujo a través secundario que controla la velocidad de flujo de aliento exhalado de dicho sujeto a través de dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario. 9. Método según la reivindicación 8, que comprende además detectar la presión de aliento exhalado así introducido al interior de dicho dispositivo de flujo a través. 10. Método según la reivindicación 8, que comprende introducir dicho aliento exhalado a través de dicha corriente secundaria a una velocidad de flujo de 5 cm 3 /s a 11 cm 3 /s. 11. Método según la reivindicación 8, que comprende introducir dicho aliento exhalado a través de dicha corriente secundaria a una velocidad de flujo de 6 cm 3 /s a 10 cm 3 /s. 12. Método según la reivindicación 8, que comprende introducir dicho aliento exhalado a través de dicha corriente secundaria a una velocidad de flujo de 7 cm 3 /s a 9 cm 3 /s. 13. Método según la reivindicación 8, que comprende introducir dicho aliento exhalado a través de dicha corriente primaria a una velocidad de flujo de 40 cm 3 /s a 45 cm 3 /s. 14. Método según la reivindicación 8, en el que dicho dispositivo de flujo a través comprende una válvula (18, 43) de corte en dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario, y dicho método comprende además retener una muestra de dicho aliento exhalado en contacto con dicho elemento (21, 42) de detección en dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario durante un periodo de tiempo seleccionado, y dicho método comprende además abrir dicha válvula (18, 43) de corte para permitir el flujo a través de dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario a un intervalo de entre 5 segundos y 9 segundos tras el inicio del flujo de aliento exhalado a través de dicho dispositivo. 15. Método según la reivindicación 8, que comprende además mantener dicho flujo a través de dicho conducto (17, 35) de flujo a través secundario durante una duración de entre 1 segundo y 10 segundos. 6   7   8