BR112021000221A2 - Método para medição da concentração de um analito na respiração, dispositivo de detecção de analito na respiração e método para preparação de um sensor para medição de uma concentração de analito - Google Patents

Abstract

um dispositivo de detecção de analito na respiração inclui um volume de respiração em comunicação fluídica com um volume de amostragem. o dispositivo também inclui um sensor de amostragem configurado para gerar um sinal de respiração que varia em resposta a mudanças na pressão do gás (por exemplo, ondas sonoras) no volume de respiração e um sensor de analito configurado para gerar um sinal de analito que varia em resposta a uma concentração de um analito alvo presente no volume de amostragem. uma unidade de controle é configurada para determinar um momento no qual é feita a medição da concentração do analito alvo no volume de amostragem com base no sinal de respiração e medição da concentração do analito alvo no volume de amostragem com base no sinal do analito no momento determinado. o dispositivo também pode incluir uma bomba configurada para induzir gás do volume de respiração para o volume de amostragem antes de medir a concentração do analito alvo.

Description

MÉTODO PARA MEDIÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE UM ANALITO NA RESPIRAÇÃO, DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO E MÉTODO PARA PREPARAÇÃO DE UM SENSOR PARA MEDIÇÃO DE UMA CONCENTRAÇÃO DE ANALITO

[001] Antecedentes da Invenção

[002] 1. Campo Técnico

[003] O assunto descrito se refere em geral à detecção de produtos químicos e, em particular, a dispositivos que detectam analitos específicos no ar exalado.

[004] 2. Informação de Antecedentes da Invenção

[005] A respiração exalada contém muitos analitos que são indicadores não invasivos de várias condições fisiológicas. Como a respiração pode ser monitorada de forma não invasiva, a medição da acetona na respiração é importante como uma ferramenta para monitorar as modificações no estilo de vida que afetam a saúde, como adesão à dieta e perda de peso. Por exemplo, a acetona na respiração se correlaciona com o estado metabólico em humanos e pode ser usada para quantificar a adesão a uma dieta reduzida em carboidratos / calorias, exercícios e, para diabéticos, progressão para uma condição com risco de vida chamada cetoacidose.

[006] Para este fim, várias entidades tentaram produzir produtos de acetona no ar exalado que os consumidores podem usar em casa para medir e rastrear a acetona no ar exalado. No entanto, as abordagens existentes sofrem de deficiências que reduzem a precisão e a reprodutibilidade da medição da acetona na respiração. Além disso, as abordagens existentes geralmente se empenham em distinguir entre acetona e outros analitos na respiração humana. Consequentemente, o valor das soluções existentes (tanto comercialmente quanto no fornecimento de benefícios para a saúde) é limitado.

[007] Sumário

[008] Um dispositivo de detecção de analito na respiração usa um sensor de amostragem para determinar quando amostrar a respiração de um usuário para detecção de um analito alvo. Uma amostra da respiração do usuário é retirada para um volume de amostra (por exemplo, uma célula de fluxo) que inclui um sensor de analito no momento determinado. O sensor de analito pode ser escolhido com base em sua resposta aos analitos alvo e outros analitos tipicamente presentes na respiração. O dispositivo inclui uma unidade de controle configurada para determinar a quantidade do analito alvo presente na respiração do usuário usando a saída do sensor de analito.

[009] Em várias modalidades, o sensor de amostragem é um sensor de áudio (por exemplo, um microfone). O dispositivo faz uma amostra da respiração alveolar do usuário, identificando a porção final da respiração do usuário a partir da saída do sensor de áudio. A unidade de controle pode identificar o início de uma respiração por um aumento na saída do sensor de áudio em relação a um nível de base. A saída do sensor de áudio normalmente aumentará para um valor de pico e então começará a diminuir ao longo da respiração. A parte final da respiração pode começar quando a saída do sensor de áudio cair abaixo de um valor-limite definido em relação ao valor de pico e terminar quando a saída retornar ao nível base. A amostragem da respiração alveolar pode ser referida como amostragem de "final de respiração" ou "respiração tardia".

[010] Em uma modalidade, um dispositivo de detecção de analito na respiração detecta a presença e concentração de acetona na respiração de um usuário. O dispositivo inclui um volume de respiração para receber o gás exalado de um usuário e uma célula de fluxo em comunicação fluídica com o volume de respiração. Um microfone fica em comunicação fluídica com o volume da respiração e um sensor de acetona fica em comunicação fluídica com a célula de fluxo. O sensor de acetona pode ser selecionado para fornecer uma boa razão sinal-ruído em sua resposta à acetona versus hidrogênio e outros analitos na respiração. Uma unidade de controle detecta a aproximação do final da respiração do usuário a partir de dados de áudio gerados pelo microfone e ativa uma bomba para mover uma parte da respiração do usuário do volume de respiração para a célula de fluxo. A unidade de controle, então, gera uma medição da quantidade de acetona na respiração do usuário a partir da saída do sensor de acetona.

[011] O sensor de acetona pode ser atualizado entre cada medição para melhorar a consistência e a precisão. Por exemplo, quando o dispositivo de detecção de acetona na respiração é ligado ou despertado, a célula de fluxo pode ser limpa pela bomba e o sensor de acetona aquecido a uma temperatura elevada para queimar produtos químicos adsorvidos e gerar espécies de oxigênio carregadas negativamente na superfície ativa. A bomba pode ser ativada novamente (ou pode permanecer ligada) para remover produtos químicos dessorvidos da célula de fluxo e o sensor de acetona é mantido a uma temperatura elevada o suficiente para evitar a adsorção significativa de produtos químicos. Em resposta à entrada do usuário solicitando uma medição, a temperatura do sensor de acetona é reduzida a uma temperatura de amostragem.

[012] A combinação de amostragem de final de respiração e seleção de sensor de analito pode fornecer medições de acetona expiratória de alta precisão sem a necessidade de equipamentos complexos, volumosos ou caros. Consequentemente, o dispositivo de detecção de analito na respiração pode ser portátil e operado por usuários sem treinamento médico especializado. O dispositivo também pode ser de custo relativamente baixo, o que o torna atraente para uma ampla gama de aplicações, desde o monitoramento de doenças potencialmente fatais até o incentivo à adesão a programas de condicionamento físico. O dispositivo de detecção de analito na respiração também é não invasivo, tornando-o preferível aos usuários a outras técnicas de diagnóstico, como exames de sangue.

[013] Breve descrição dos desenhos

[014] As figuras e a descrição a seguir descrevem certas modalidades apenas a título de ilustração. Um versado na técnica reconhecerá prontamente a partir da descrição a seguir que modalidades alternativas das estruturas e métodos podem ser empregadas sem se afastar dos princípios descritos. Sempre que praticável, números de referência semelhantes ou análogos são usados nas figuras para indicar funcionalidade semelhante ou análogo.

[015] A figura 1 é um diagrama esquemático de um dispositivo de detecção de acetona na respiração, de acordo com uma modalidade.

[016] A figura 2 é uma vista em perspectiva do receptáculo externo do dispositivo de detecção de acetona na respiração da figura 1, de acordo com uma modalidade.

[017] A figura 3 é uma vista em perspectiva do interior do dispositivo de detecção de acetona na respiração da figura 1, de acordo com uma modalidade.

[018] A figura 4 é um diagrama de blocos que ilustra uma unidade de controle baseada em computador de um dispositivo de medição de acetona na respiração, de acordo com uma modalidade.

[019] A figura 5 é um fluxograma que ilustra um método de amostragem da respiração de um usuário, de acordo com uma modalidade.

[020] A figura 6 é um gráfico que ilustra o uso da saída de um sensor de áudio para amostragem de final de respiração, de acordo com uma modalidade.

[021] A figura 7 é um fluxograma que ilustra o limite de fim de respiração 630, de acordo com uma modalidade.

[022] Descrição Detalhada

[023] A medição precisa e reproduzível dos analitos na respiração apresenta vários desafios. Esses desafios incluem tempo de amostragem, sensibilidade do sensor, diferenciação de analito. Esses desafios são particularmente pertinentes para dispositivos portáteis ou de mão destinados ao uso por indivíduos sem treinamento especializado. A portabilidade restringe o tamanho e o peso dos componentes que podem ser usados, bem como a extensão em que as condições de teste podem ser controladas. Da mesma forma, a operação por usuários não treinados limita a extensão em que as condições de teste podem ser controladas e gerenciadas. Preocupações comerciais também podem colocar limites nos componentes usados.

[024] Com relação ao tempo da amostra, as concentrações de analitos em uma respiração humana variam de acordo com a profundidade da expiração. Assim, a precisão e a reprodutibilidade da medição do analito na respiração podem ser melhoradas por amostragem consistente da parte do ciclo da respiração com uma alta concentração relativa do analito alvo. Por exemplo, no caso da acetona, o início de uma respiração contém a concentração mais baixa devido à diluição com o ar externo e o final da respiração contém a concentração mais alta devido ao maior grau de transferência do sangue para os pulmões e vias aéreas. Portanto, a amostragem no final da respiração pode fornecer maior precisão e reprodutibilidade.

[025] Com relação à sensibilidade do sensor, a concentração de analitos na respiração pode variar em uma faixa relativamente grande. Por exemplo, a acetona pode variar de ~ 100 partes por bilhão (ppb) a> 100 partes por milhão (ppm). A resposta do sensor de analito ao analito alvo em toda a faixa, na qual é provável que apareça na respiração humana, pode impactar significativamente a precisão e reprodutibilidade.

[026] Com relação à diferenciação do analito, a respiração humana contém uma variedade de analitos químicos. Normalmente, os sensores são sensíveis a vários analitos na respiração humana. Por exemplo, muitos sensores de acetona também respondem a hidrogênio, monóxido de carbono, álcoois, isopreno e / ou amônia. Sensores diferentes têm razões diferentes de sensibilidade entre a acetona e esses outros analitos. Assim, a contabilização das respostas esperadas do sensor devido a outros analitos pode melhorar significativamente a precisão e reprodutibilidade das medições dos analitos alvo.

[027] Na descrição a seguir, vários princípios são descritos com referência a um dispositivo de detecção de acetona na respiração exemplificativo por conveniência. Isso não deve ser considerado como limitando o escopo desta divulgação a tais dispositivos. Em vez disso, deve ser entendido que muitos desses princípios são aplicáveis a dispositivos de analito na respiração configurados para detectar outros analitos.

[028] Exemplo de dispositivo de detecção de acetona na respiração

[029] A figura 1 ilustra uma modalidade de um dispositivo de detecção de acetona na respiração 100. Na modalidade mostrada, o dispositivo 100 inclui um volume de respiração 110, uma célula de fluxo 120, uma bomba 130, um sensor de acetona 140, um sensor de amostragem 150 e uma unidade de controle 160, tudo dentro de um receptáculo 170. O volume de respiração 110 fica fluidicamente conectado ao ambiente externo por uma abertura de entrada 101 no receptáculo (por exemplo, um bocal) e uma abertura de saída 102 (por exemplo, um respiradouro ou válvula). O volume de respiração 110 está conectado fluidicamente à célula de fluxo 120 por meio de um conduto de fluxo 112. O sensor de amostragem 150 está conectado fluidicamente ao volume de respiração 110 por meio de um conduto de amostragem 115. A bomba 130 fica fluidicamente conectada à célula de fluxo 120 por meio de um conduto de bomba 123. A bomba 130 também pode ser conectada fluidicamente ao ambiente externo por um respiradouro 135. Em outras modalidades, o dispositivo de detecção de acetona na respiração 100 pode incluir elementos diferentes ou adicionais.

[030] O volume de respiração 110 geralmente forma um conduto através do qual o ar exalado por um usuário pode passar. Um usuário pode pressionar seus lábios em torno da abertura de entrada 101 e expirar no volume da respiração. O ar exalado pode então passar livremente ou com restrição da abertura de entrada 101, através do volume de respiração 110 e para fora da abertura de saída 102. O volume de respiração 110 pode ser configurado em qualquer forma e tamanho. Por exemplo, o volume de respiração 110 pode compreender uma forma geralmente cilíndrica, forma de prisma retangular ou qualquer outra forma. Preferivelmente, um volume de respiração 110 é feito de um material substancialmente rígido e / ou flexível ou combinação de materiais. Em várias modalidades, o volume de respiração 110 apresenta um volume de aproximadamente 5 a 200 mililitros, embora tamanhos maiores e menores possam ser usados.

[031] A célula de fluxo 120 inclui uma câmara ou conduto configurado para direcionar gás em direção e para longe de um sensor de acetona 140. A célula de fluxo 120 pode ser configurada em qualquer tamanho e forma e pode, preferivelmente, ser feita de um material substancialmente rígido e / ou material flexível ou combinação de materiais. Em várias modalidades, a célula de fluxo 120 apresenta um volume de aproximadamente 2 a 200 mililitros, como 2 a 50 mililitros, embora tamanhos maiores e menores possam ser usados. Na modalidade mostrada na figura 1, a célula de fluxo 120 fica em comunicação fluídica com o volume de respiração 110 através de um conduto de fluxo 112. O conduto de fluxo 112 é uma passagem,

como um tubo, que permite que o gás circula entre o volume de respiração 110 e a célula de fluxo 120. Em outras modalidades, a célula de fluxo 120 pode ser acoplada ao volume de respiração 110 de outras maneiras.

[032] O sensor de amostragem 150 reúne dados que a unidade de controle 160 pode usar para determinar um tempo apropriado para amostrar a respiração do usuário. O sensor de amostragem 150 emite um sinal de amostragem que varia em resposta a uma ou mais variáveis que são indicativas do estágio da respiração do usuário. Em várias modalidades, o sensor de amostragem 150 é um sensor de áudio que detecta perturbações na pressão do gás na vizinhança do dispositivo 100 (por exemplo, no volume de respiração 110) que são indicativos da aproximação do final da respiração de um usuário. Na modalidade mostrada na figura 1, o sensor de áudio 150 está em comunicação fluídica com o volume de respiração 110 através do conduto de amostragem 115. O conduto de amostragem 115 é uma passagem, tal como um tubo, que permite que o gás circule entre o volume de respiração 110 e o sensor de áudio 150.

[033] Em uma modalidade, o sensor de áudio 150 é um microfone configurado para captar ou gravar informações de áudio. O microfone pode incluir qualquer transdutor ou sensor acústico-para-elétrico que converte ondas sonoras no gás circundante em um sinal elétrico que o transmite à unidade de controle 160. Exemplos de tipos de microfone incluem microfones de indução eletromagnética (microfones dinâmicos), microfones de mudança de capacitância (microfones condensadores) e microfones piezoelétricos (microfones piezoelétricos). A saída do microfone pode ser passada por um ou mais filtros de frequência para remover componentes do espectro de áudio que não se correlacionam fortemente com a aproximação do final da respiração do usuário. Por exemplo, um filtro de passagem alta pode ser aplicado para remover frequências abaixo de aproximadamente um quilohertz (kHz) e / ou um filtro de passagem baixa pode ser aplicado para remover acima de aproximadamente dez kHz.

[034] Em modalidades alternativas, o sensor de amostragem 150 pode compreender um sensor de pressão que pode ser configurado para registrar informações de pressão do ar do ambiente em torno do dispositivo 100 e / ou dentro do volume respiratório 110. Exemplos de sensores de amostragem do tipo pressão 150 incluem sensores de medidor de tensão MEMS de silício, sensores de pressão de silício piezoresistivos, sensores de transdutor de pressão de saída analógica, transdutores de pressão sem fio remotos, sensores de pressão de meios hostis, sensores de pressão absoluta de saída digital, sensores de pressão IsoSensor, sensores de pressão de estado sólido ou qualquer outro tipo de método ou dispositivo de sensor de pressão de ar.

[035] A bomba 130 é configurada para induzir o ar entre o volume de respiração 110 e a célula de fluxo 120. A bomba 130 pode incluir qualquer dispositivo configurado para causar, induzir ou direcionar o fluxo de ar. Bombas de exemplo 130 incluem um arranjo rotativo de palhetas ou lâminas capazes de mover o ar, como uma bomba de palheta rotativa, uma bomba de diafragma, uma bomba de pistão, uma bomba de rolagem, uma bomba de parafuso, uma bomba Wankel, uma bomba de palheta externa, soprador Roots ou bomba de reforço, uma bomba Roots de vários estágios, um ventilador, uma bomba de palhetas, ventiladores de fluxo axial, ventiladores centrífugos,

ventiladores de fluxo cruzado, foles, motores de ar de efeito Coandă, motores de ar eletrostáticos ou qualquer outro dispositivo ou método capaz de movimentar o ar.

[036] Em várias modalidades, quando a saída do sensor de áudio 150 indica que o fim da respiração do usuário está se aproximando, a unidade de controle 160 ativa a bomba de modo que uma parte da respiração do usuário seja bombeada do volume de respiração 110 para a célula de fluxo 120. Na modalidade mostrada na figura 1, a bomba 130 puxa o gás para fora da célula de fluxo 120 através do conduto da bomba 123, que é uma passagem, como um tubo, que permite que o ar flua entre a bomba 130 e a célula de fluxo 120. A remoção de gás resulta em um diferencial de pressão negativa entre a célula de fluxo 120 e o volume de respiração 110. Consequentemente, o gás (por exemplo, a respiração do usuário) se move do volume de respiração 110 para a célula de fluxo 120. Em outras modalidades, a bomba 130 pode criar ou gerar um aumento na pressão na célula de fluxo 120, que pode fazer com que o gás dentro da célula de fluxo 120 seja substituído por gás de fora da célula de fluxo 120 (por exemplo, ar fresco).

[037] Em modalidades que incluem um respiradouro 135 em comunicação fluídica com uma bomba 130, o respiradouro 135 pode fornecer uma fonte de ar fresco para a bomba 130 fornecer ou trocar com a célula de fluxo 120. O respiradouro 135 é uma passagem, tal como um tubo, que permite que o ar flua para dentro e / ou para fora da bomba 130. Por exemplo, para bombas 130 que apenas puxam (em oposição a puxar e também empurrar), o respiradouro 135 pode ser usado como uma fonte de ar fresco para limpar através dela a célula de fluxo 120 após uma medição de respiração a fim de preparar o dispositivo 100 para a próxima medição. Alternativamente, uma bomba 130 que pode empurrar e puxar pode ser usada. Neste caso, a bomba 130 puxa primeiramente a amostra de respiração para a célula de fluxo 120 e, em seguida, após a medição, empurra a amostra de respiração de volta para o volume de respiração 110. Assim, o respiradouro 135 pode ser dispensado.

[038] O sensor de acetona 140 gera um sinal de saída de acetona que varia com a concentração de acetona no gás ao qual está exposto. Por exemplo, a saída pode ser um sinal elétrico que aumenta com a concentração de acetona em uma superfície ativa do sensor 140. Em uma modalidade, o sensor de acetona 140 inclui um sensor de óxido de metal, como um óxido de tungstênio ou sensor de óxido de zinco (por exemplo, os sensores SB-33 ou SP-33 fornecidos pela Nissha FIS). O sensor de óxido de metal pode incluir óxidos de metal adicionais. Por exemplo, um sensor de óxido de tungstênio pode ser dopado com ouro, platina, ferro, silício, gadolínio, hólmio, ítrio e / ou outros materiais de terras raras.

[039] O sensor de acetona 140 pode ser selecionado para ser significativamente mais responsivo à acetona do que outros analitos que podem estar presentes na respiração. Em algumas modalidades, o sensor de acetona 140 é pelo menos cinquenta vezes mais sensível à acetona do que um ou mais dentre: hidrogênio, álcoois, monóxido de carbono, amônia, metano ou outros produtos químicos comumente encontrados no ar exalado. Em outras modalidades, o sensor de acetona 140 é pelo menos vinte vezes mais sensível à acetona do que um ou mais dentre: hidrogênio, álcoois, monóxido de carbono, amônia, metano ou outros produtos químicos comumente encontrados no ar exalado.

[040] A unidade de controle 160 é um dispositivo de computação configurado para controlar a operação e / ou receber dados de outros componentes do dispositivo de detecção de acetona na respiração 100. Em uma modalidade, a unidade de controle 160 é acoplada (por exemplo, opticamente ou eletricamente) à bomba 130 e controla sua operação. A unidade de controle 160 também é acoplada (por exemplo, opticamente ou eletricamente) ao sensor de acetona 140 e ao sensor de áudio

150. A unidade de controle 160 recebe e processa dados do sensor de acetona 140 e do sensor de áudio 150. A unidade de controle 60 também pode controlar uma ou mais interfaces de I/O do dispositivo 100. Várias modalidades da unidade de controle 160 são descritas em mais detalhes abaixo, com referência à figura 4.

[041] A figura 2 ilustra o exterior do dispositivo de detecção de acetona na respiração de exemplo 100 mostrado na figura 1. O receptáculo 170 pode ser configurado em qualquer forma e tamanho, tal como uma forma ovoide, forma de prisma retangular, forma de prisma triangular ou qualquer outra forma. Em uma modalidade, o receptáculo tem um comprimento máximo entre cinco e vinte centímetros, uma largura máxima entre dois e dez centímetros e uma profundidade máxima entre um e três centímetros. Assim, o dispositivo de detecção de acetona na respiração 100 pode ser portátil e facilmente armazenado no bolso ou bolsa de um usuário.

[042] Em algumas modalidades, um receptáculo 170 pode ser feito de ou pode compreender um material substancialmente rígido, como ligas de aço, alumínio, ligas de alumínio, ligas de cobre, outros tipos de metal ou ligas metálicas, cerâmicas como alumina, porcelana, e carboneto de boro, faiança, pedra natural, pedra sintética, vários tipos de plásticos duros, como polietileno (PE), polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE, UHMW), polipropileno (PP) e cloreto de polivinila (PVC), policarbonato, náilon, poli (metacrilato de metila) (PMMA), também conhecido como acrílico, melamina, borrachas duras, fibra de vidro, fibra de carbono, resinas, como resina epóxi, madeira, outros materiais à base de plantas ou qualquer outro material, incluindo combinações de materiais que são substancialmente rígidos. Em outras modalidades, um receptáculo 170 pode ser feito de ou pode compreender um material flexível, como material de borracha natural e / ou sintética, como borracha de látex, formas do composto orgânico isopreno, borracha de poliacrilato, borracha de etileno-acrilato, poliéster uretano, plásticos flexíveis, como polietileno de alta densidade (HDPE), cloreto de polivinila (PVC), polipropileno (PP), poliestireno (PS), policarbonato (PC), polietileno de baixa densidade (LDPE) ou qualquer outro material flexível, incluindo combinações de materiais.

[043] O dispositivo 100 pode incluir uma ou mais interfaces I/O no exterior do receptáculo 170. Na modalidade mostrada na figura 2, o dispositivo 100 tem um visor 210, um botão de ação 220, um botão de menu 230 e uma porta (USB) de barramento universal Serial 240. O visor 210 apresenta informações como instruções e resultados para os usuários. O botão de ação 220 pode fazer a transição do dispositivo de um estado desligado (ou hibernando) para um estado ligado (ou pronto), iniciar uma medição e / ou selecionar opções de menu (por exemplo, uma opção atualmente destacada na tela 210). O botão de menu 230 pode permitir a seleção do usuário se várias opções (por exemplo, pressionar o botão de menu 230 uma primeira vez pode fazer com que um menu seja exibido no visor 210 com uma primeira opção destacada e pressioná-lo mais vezes pode percorrer o destaque de outras opções). A porta USB 240 fornece uma interface por meio da qual os dados podem ser carregados e baixados do dispositivo 100. Por exemplo, as medições de acetona na respiração podem ser baixadas para um computador para agregação e análise e as atualizações de software podem ser carregadas para o dispositivo 100. Em outras modalidades, o dispositivo 100 pode incluir interfaces de I/O diferentes ou adicionais. Além disso, a funcionalidade pode ser distribuída entre as interfaces de I/O de uma maneira diferente da descrita.

[044] A figura 3 ilustra o interior do dispositivo de detecção de acetona na respiração de exemplo 100 mostrado na figura 1. Na modalidade mostrada na figura 3, a célula de fluxo 120, a bomba 130, o sensor de acetona 140 e o sensor de amostragem 150 são montados em uma placa de circuito impresso da unidade de controle 160. Esta configuração pode ser conveniente para a fabricação, pois torna o acoplamento do controle 60 aos outros componentes (por exemplo, eletricamente) relativamente simples. O arranjo compacto também permite que o dispositivo de detecção de acetona na respiração 100 seja relativamente pequeno para caber convenientemente na mão, bolso, bolsa de um usuário, etc.

[045] Unidade de Controle Exemplificativa

[046] A figura 4 ilustra uma modalidade da unidade de controle 160 de um dispositivo de detecção de acetona na respiração 100. Na modalidade mostrada na figura 4, a unidade de controle 160 inclui um processador 410, interfaces

I/O 420, uma interface sem fio 430, armazenamento de dados 440 e uma memória 450. A memória 450 inclui um sistema operacional (OS) 460 e um ou mais programas 470. Deve ser apreciado que a figura 4 representa um exemplo de uma unidade de controle 160 de uma maneira simplificada e uma modalidade prática pode incluir componentes ou elementos adicionais e lógica de processamento configurada de forma adequada para suportar recursos operacionais conhecidos ou convencionais que não são descritos em detalhes neste documento.

[047] Os componentes de uma unidade de controle 160 e outros elementos do dispositivo de detecção de acetona na respiração 100 (por exemplo, a bomba 130, o sensor de acetona 140 e o sensor de áudio 150) podem ser acoplados comunicativamente através de uma interface local 480. A interface local 480 pode ser, por exemplo, um ou mais barramentos ou outras conexões com ou sem fio, circuitos integrados, etc. A interface local 480 pode ter elementos adicionais, que são omitidos por simplicidade, como controladores, memórias de armazenamento temporário (caches), drivers, repetidores e receptores, entre muitos outros, para possibilitar a comunicação. Além disso, a interface local 480 pode incluir endereço, controle e / ou conexões de dados para permitir a comunicação apropriada entre os outros componentes.

[048] O processador 410 é um ou mais dispositivos de hardware para executar instruções de software. O processador 410 pode ser qualquer processador feito sob encomenda ou disponível comercialmente, como uma unidade de processamento central (CPU), um processador auxiliar entre vários processadores, um microprocessador baseado em semicondutor (na forma de um microchip ou conjunto de chips), ou geralmente qualquer dispositivo para executar instruções de software. Quando em operação, o processador 410 é configurado para executar software armazenado na memória 450, para comunicar dados de e para a memória 450 e, de outra forma, controlar as operações do dispositivo 100 de acordo com as instruções de software. Em uma modalidade, o processador 410 é otimizado para uso em um dispositivo portátil. Por exemplo, o processador 410 pode ser configurado para baixo consumo de energia.

[049] As interfaces I/O 420 podem ser usadas para inserir e / ou enviar informações e / ou alimentar o dispositivo 100. Em algumas modalidades, as interfaces I/O 420 podem incluir uma ou mais interfaces de entrada, incluindo botões de controle giratórios, interruptores do tipo botão apertável, teclados, interruptores do tipo deslizante, interruptores dip, interruptores do tipo rocker, interruptores rotativos, interruptores de entrada numérica ou qualquer outra entrada adequada com a qual um usuário possa interagir para fornecer dados de entrada. As interfaces de I/O 420 também podem incluir uma ou mais telas de informações, incluindo telas de diodo emissor de luz (LED), telas de LCD, alto-falantes ou quaisquer outros dispositivos adequados para emitir ou exibir informações. As interfaces de I/O 420 também podem incluir uma ou mais portas de saída de dados, incluindo portas USB, portas seriais, portas paralelas, portas de interface de sistema de computador pequeno (SCSI) e semelhantes. Interfaces de I/O exemplificativas incluem o visor 210, botão de ação 220, botão de menu 230 e porta USB 240 mostrada na figura 2. Em uma modalidade, o dispositivo de acetona na respiração 100 inclui fonte de energia recarregável (por exemplo, uma bateria ou capacitor) e uma interface I/O 420 (por exemplo, a porta USB 240) pode ser usada para carregar a fonte de energia.

[050] A interface sem fio 430 (se incluída) permite a comunicação sem fio com um dispositivo de acesso externo ou rede. A interface sem fio 430 pode incluir um receptor de comunicação sem fio e / ou um transmissor de comunicação sem fio. Em uma modalidade, a interface sem fio 430 opera em uma banda celular e pode se comunicar com ou receber um cartão do Módulo de Identidade do Assinante (SIM) ou outro identificador de rede sem fio. Em outras modalidades, outros protocolos, técnicas ou metodologias de comunicação de dados sem fio podem ser usados, incluindo: transmissões de radiofrequência (RF); IrDA (infravermelho); Bluetooth; ZigBee (e outras variantes do protocolo IEEE 802.15); IEEE 802.11 (por exemplo, WiFi); IEEE 802.16 (WiMAX ou qualquer outra variação); espectro de propagação de sequência direta; comunicação por campo de proximidade (NFC); frequência de salto do espectro propagado; evolução de longo prazo (LTE); protocolos de telecomunicação celular / sem fio / sem cabo (por exemplo, 3G / 4G, etc.); protocolos de comunicação de rede doméstica sem fio; protocolos de rede de paging; indução magnética; protocolos de comunicação de dados de satélite; protocolos de rede sem fio de hospitais ou instalações de saúde, como os que operam nas bandas WMTS; GPRS; protocolos de comunicação de dados sem fio proprietários, como variantes de USB sem fio; ou quaisquer outros protocolos, técnicas ou metodologias adequadas para comunicação sem fio.

[051] O armazenamento de dados 440 é configurado para armazenar dados gerados e / ou usados pelo dispositivo de detecção de acetona na respiração 100. Por exemplo, o armazenamento de dados 440 pode incluir medições de acetona na respiração feitas pelo dispositivo 100. O armazenamento de dados 440 pode incluir qualquer um dos elementos de memória volátil (por exemplo, memória de acesso aleatório (RAM, como DRAM, SRAM, SDRAM e semelhantes)), elementos de memória não volátil (por exemplo, ROM, disco rígido, fita, CDROM e semelhantes) e suas combinações. Além disso, o armazenamento de dados 440 pode incorporar meios eletrônicos, magnéticos, ópticos e / ou outros tipos de mídia de armazenamento.

[052] A memória 450 pode incluir qualquer um dos seguintes: elementos de memória voláteis (por exemplo, memória de acesso aleatório (RAM, como DRAM, SRAM, SDRAM, etc.)), elementos de memória não volátil (por exemplo, ROM, disco rígido, etc.), e suas combinações. Além disso, a memória 450 pode incorporar meios eletrônicos, magnéticos, ópticos e / ou outros tipos de mídia de armazenamento. Observe que a memória 450 pode ter uma arquitetura distribuída, onde vários componentes estão situados remotamente um do outro, mas podem ser acessados pelo processador 410. O software na memória 450 pode incluir um ou mais programas de software, cada um dos quais inclui uma lista ordenada de instruções executáveis para implementar funções lógicas.

[053] No exemplo da figura 4, o software na memória 450 inclui um sistema operacional (O / S) 460 e programas 470. O sistema operacional 460 controla a execução das interfaces de entrada / saída 420 e fornece agendamento, gerenciamento de arquivos e dados, gerenciamento de memória, controle de comunicação, e serviços relacionados. O sistema operacional 460 pode ser, por exemplo, LINUX (ou outra variante UNIX) e qualquer sistema operacional baseado no kernel Linux,

Raspbian, Ubuntu, OpenELEC, RISC OS, Arch Linux ARM, OSMC (anteriormente Raspbmc) e o código aberto Kodi centro de mídia digital, Pidora (Fedora Remix), Puppy Linux, Android (disponível no Google), Symbian OS, Microsoft Windows CE, Microsoft Windows 7 Mobile, iOS (disponível na Apple, Inc.), webOS (disponível na Hewlett Packard), Blackberry OS (disponível na Research in Motion) e semelhantes. Os programas 470 podem incluir vários aplicativos, complementos, etc. configurados para fornecer funcionalidade ao usuário final, como controle personalizado de uma ou mais bombas 130, sensores de acetona 140 e / ou sensores de amostragem 150.

[054] Métodos Exemplificativos

[055] A figura 5 ilustra um método 500 para amostrar a respiração de um usuário, de acordo com uma modalidade. As etapas da figura 5 são ilustrados a partir da perspectiva de vários componentes do dispositivo de detecção de acetona na respiração 100 realizando o método 500. No entanto, algumas ou todas as etapas podem ser realizadas por outras entidades ou componentes. Além disso, algumas modalidades podem executar as etapas em paralelo, executar as etapas em ordens diferentes ou executar etapas diferentes.

[056] Na modalidade mostrada na figura 5, o método 500 começa com a recepção da entrada de dados pelo usuário 510 ativando o dispositivo 100. Por exemplo, o usuário pode começar o processo pressionando o botão de ação 220 para ligar ou despertar o dispositivo 100. A unidade de controle 160 prepara 520 o sensor de acetona 140 para fazer uma medição. Isso pode incluir a atualização do sensor 140 (por exemplo, aquecendo-o até uma temperatura elevada) e / ou aquecendo-o até sua temperatura operacional. Um exemplo de processo para preparar 520 um sensor de acetona 140 é descrito em mais detalhes abaixo, com referência à figura 7.

[057] Uma vez que o sensor 140 está pronto, a unidade de controle 160 obtém 530 uma leitura de linha de base do sensor e avisa 540 ao usuário para soprar através do volume de respiração 110 (por exemplo, através de uma interface I/O 420 usando um gráfico, vibração, som ou outro indicador). A linha de base pode ser uma linha de base dinâmica (por exemplo, determinada pela média da resposta do sensor ao longo de um período de dois segundos). A unidade de controle 160 identifica 550 o final de respiração do usuário com base na saída do sensor de áudio 150. Um exemplo de abordagem para identificar 550 o final de respiração do usuário é descrito em mais detalhes abaixo, com referência à figura 6.

[058] Independentemente de como o fim da respiração que se aproxima é identificado, o dispositivo 100 coleta 560 uma amostra de respiração (por exemplo, ativando a bomba 130 para puxar a amostra do volume de respiração 110 para a célula de fluxo 120). A unidade de controle 160 determina 570 o nível de acetona na amostra de respiração com base na saída do sensor de acetona 140. Por exemplo, a unidade de controle 160 pode integrar a resposta do sensor de acetona 140 à amostra de respiração ao longo de um período de amostra e subtrair o nível de linha de base. A unidade de controle 160 também pode aplicar um termo de correção de desvio que leva em conta as mudanças no comportamento do sensor ao longo do tempo (por exemplo, devido ao desgaste, etc.). O termo de correção do desvio pode ser calculado durante a calibração. Em algumas modalidades, o sensor de acetona 140 opera em um modo de aquecimento pulsado. Isso pode fornecer informações adicionais

(por exemplo, para distinguir entre a resposta do sensor devido à acetona e distratores, como hidrogênio).

[059] A medição pode ser apresentada 580 ao usuário (por exemplo, usando uma interface de I/O de exibição 420) e / ou armazenada para saída posterior (por exemplo, no armazenamento de dados 440). Uma vez que o nível de analito foi determinado 570, a bomba 130 pode reativar para limpar a célula de fluxo 120 e / ou a unidade de controle 160 pode preparar 520 o sensor de acetona 140 para outra medição.

[060] A figura 6 ilustra um exemplo de abordagem que usa um sensor de áudio 150 para detectar o fim da respiração de um usuário. Conforme um usuário sopra uma respiração completa através do volume de respiração 110, a saída do sensor de áudio 150 primeiramente aumenta e, em seguida, diminui. Quando o sinal para de aumentar e começa a diminuir novamente, isso indica que o usuário está chegando perto do final da respiração. Observe que a pressão média dentro do volume respiratório 110 se comporta de forma semelhante ao longo de um ciclo respiratório.

[061] Em uma modalidade, a unidade de controle determina que uma respiração completa está ocorrendo quando a saída do sensor de áudio 150 aumenta acima de um valor limite de detecção de respiração 610. O limite de detecção de respiração 610 pode ser definido em um nível tal que o ruído ambiente dificilmente exceda. Uma vez que a saída aumenta acima do limite de detecção de respiração 610, a unidade de controle 160 monitora a saída para identificar o máximo 620. O máximo 620 pode ser identificado pela saída do sensor diminuindo consistentemente por um período predeterminado (por exemplo,

0,1 segundos) e / ou diminuindo em mais do que um valor limite (por exemplo, 90% do máximo observado anteriormente).

[062] Uma vez que a saída cai abaixo de um valor limite de fim de respiração 630, a unidade de controle 160 pode acionar a amostragem da respiração do usuário (por exemplo, ativando a bomba para puxar uma parte da respiração do usuário para a célula de fluxo 120 e, assim, em contato com o sensor de acetona 140). O limite de fim de respiração 630 pode ser definido para qualquer proporção do máximo 620. Em uma modalidade, o valor limite de fim de respiração 630 está na faixa de 75-98% do máximo 620. Em outras modalidades, outros valores limites de final de respiração 630 podem ser usados.

[063] A figura 7 ilustra um método para preparar 520 um sensor de óxido de metal (por exemplo, sensor de acetona 140) para amostragem, de acordo com uma modalidade. Os sensores de óxido de metal (MOS) são compostos de um óxido de metal catalítico revestido em um elemento de aquecimento. O aquecimento do óxido metálico a altas temperaturas (por exemplo, 200-400ºC) produz espécies de oxigênio carregadas negativamente adsorvidas na superfície ativa do óxido metálico. Esses íons de superfície reagem com os gases-alvo do ambiente e liberam elétrons no filme de óxido metálico, resultando em uma mudança de resistividade elétrica da camada de óxido metálico. Assim, a mudança de resistividade medida entre dois eletrodos no sensor 140 depende diretamente da concentração de gás alvo ambiente. No entanto, este é um sistema inerentemente instável. O método mostrado na figura 7 pode melhorar a confiabilidade e reprodutibilidade dos resultados, atualizando o sensor antes que uma medição seja feita. As etapas da figura 7 são ilustradas a partir da perspectiva de vários componentes do dispositivo de detecção de acetona na respiração 100 que realiza o método. No entanto, algumas ou todas as etapas podem ser realizadas por outras entidades ou componentes. Além disso, algumas modalidades podem executar as etapas em paralelo, executar as etapas em ordens diferentes ou executar etapas diferentes.

[064] Na modalidade mostrada na figura 7, o método começa ativando 710 a bomba 130 para limpar a célula de fluxo 120. A unidade de controle 160 aquece 720 o sensor a uma primeira temperatura para queimar quaisquer produtos químicos adsorvidos e gerar espécies de oxigênio carregadas negativamente na superfície ativa do sensor 140 . Por exemplo, a primeira temperatura pode se situar entre 200ºC e 500ºC. A unidade de controle 160 pode ativar 730 a bomba 130 novamente (ou pode permanecer bombeando após a etapa 710) para remover produtos químicos dessorvidos da célula de fluxo 120.

[065] A unidade de controle 160 mantém 740 o sensor 140 em uma segunda temperatura que é suficiente para evitar a adsorção significativa de produtos químicos na superfície ativa. A segunda temperatura pode ser igual ou inferior à primeira temperatura. Por exemplo, a segunda temperatura pode se situar entre 150ºC e 350ºC. Neste ponto, a unidade de controle 160 pode informar ao usuário que o dispositivo 100 está pronto para fazer uma medição (por exemplo, com um comando no visor 210). Se o dispositivo 100 permanecer neste estado por mais do que um período de tempo predeterminado, a unidade de controle 160 poderá abortar a medição e retornar o dispositivo 100 para um estado de repouso ou desligado. Isso evita o uso excessivo da bateria e danos potenciais ao dispositivo 100 que podem surgir da manutenção do sensor 140 a uma temperatura elevada.

[066] Assumindo que a unidade de controle 160 recebe 760 entradas do usuário solicitando uma medição (por exemplo, o usuário pressionando o botão de ação 220), a temperatura do sensor 140 é ajustada 760 para uma terceira temperatura. A terceira temperatura pode ser selecionada para otimizar a resposta do sensor 140 à acetona. Por exemplo, a terceira temperatura pode se situar entre 200ºC e 400ºC. Uma vez que o sensor 140 atinge a terceira temperatura, o dispositivo 100 pode prosseguir com a amostragem da respiração do usuário (por exemplo, conforme descrito anteriormente com referência à figura 5).

[067] Dispositivos exemplificativos para medir outros analitos na respiração

[068] Conforme observado anteriormente, embora a descrição acima se concentre na medição da acetona na respiração, dispositivos semelhantes podem ser fabricados para detectar outros analitos na respiração para vários fins. Por exemplo, o monóxido de carbono (CO) é elevado no ar exalado de fumantes e a concentração de CO pode servir como um marcador de tabagismo e cessação do tabagismo. Semelhante à acetona, o CO aumenta com a profundidade de uma expiração, atingindo um estado estacionário aproximado próximo ao final da respiração. Em uma modalidade, um dispositivo de detecção de CO na respiração usa um sensor eletroquímico ou de célula de combustível. Em vez de usar um elemento catalítico aquecido para oxidar o analito na respiração como feito pelos sensores de óxido de metal, os sensores eletroquímicos utilizam uma polarização de voltagem entre um eletrodo catalítico ou "ativo"

e um contra eletrodo para oxidar ou reduzir o analito de gás. Um terceiro eletrodo pode ser usado em sensores eletroquímicos de CO para manter uma tendência substancialmente constante no eletrodo de trabalho, mantendo a taxa de reação e a sensibilidade do sensor ao CO constante. Muitos sensores CO de dois e três eletrodos podem ser usados, incluindo os sensores NAP-505 e NAP-508 da Nemoto, o sensor EC4-500-CO da SGX e o sensor FECS40-1000 da Figaro.

[069] Uma limitação dos sensores de CO de três eletrodos é uma sensibilidade cruzada ao hidrogênio, que pode ser elevada na respiração e torna difíceis as medições precisas de CO na respiração. Portanto, em algumas modalidades, um dispositivo de respiração de CO inclui um sensor eletroquímico de quatro eletrodos para reduzir a sensibilidade cruzada ao hidrogênio, como o CO / CF-200-4E da Membrapor e o A3E / F da City Technology. Esses sensores de quatro eletrodos incluem um eletrodo catalítico adicional que é sensível ao hidrogênio, mas não ao CO, permitindo assim que o dispositivo corrija a presença de hidrogênio na amostra.

[070] Como outro exemplo, o hidrogênio (H2) e o metano (CH4) são gerados pela fermentação microbiana de carboidratos no intestino humano. Isso ocorre quando os carboidratos da dieta não são absorvidos no intestino delgado e viajam ao longo do trato digestivo até o intestino grosso. O hidrogênio e o metano gerados são absorvidos pelo sangue e, posteriormente, emitidos na respiração. A única fonte de hidrogênio e metano na respiração se deve a esse mecanismo. Por causa disso, os testes de respiração de hidrogênio / metano podem ser usados para detectar síndromes de má absorção de carboidratos, como lactose, sacarose e / ou intolerância à frutose, bem como diagnosticar crescimento excessivo de bactérias no intestino delgado (SIBO), uma condição em que maior do que o normal numerosas bactérias do cólon estão presentes no intestino delgado.

[071] Em uma modalidade, um dispositivo de respiração de hidrogênio / metano inclui um sensor de óxido de metal que mostra seletividade para esses gases, como o TGS821, TGS2611-C00 e TGS2611-E00 de Figaro e o SB-11A, 12A e 12C de Nissha FIS. O dispositivo também pode incluir um filtro catalítico na frente do sensor para reduzir a resposta a analitos interferentes na respiração. Em outra modalidade, o dispositivo de respiração de hidrogênio / metano inclui um sensor eletroquímico que pode ser usado para medir H2 na respiração, como o 4YHT da City Technology e H2 / M-1000, H2 / CA-1000 e H2 / C- 2000 da Membrapor. Outro método de detecção de metano na respiração usa sensores NDIR que usam absorção de luz infravermelha para detectar seletivamente hidrocarbonetos na respiração, como o IR12BD de SGX.

[072] Como outro exemplo, a concentração de amônia no ar exalado está correlacionada com a presença de resíduos nitrogenados, como uréia, no sangue e, portanto, pode ser usada como método para monitorar a hemodiálise e a função renal em pacientes com doença renal. Em uma modalidade, um dispositivo de respiração de amônia inclui um sensor de óxido de metal, como o TGS826 de Figaro e o MIC-5914 de SGX. Em outra modalidade, o dispositivo de amônia respiratória inclui um sensor eletroquímico, como o SGX-4NH3 da SGX e o FECS44-100 da Figaro. Uma vantagem desses sensores eletroquímicos é sua insensibilidade inerente a interferentes na respiração, como hidrogênio e etanol.

[073] Um versado na técnica apreciará que dispositivos de detecção podem ser projetados para outros analitos de respiração, selecionando um sensor apropriado. Por exemplo, usando os princípios divulgados, pode-se projetar um dispositivo de medição da respiração para compostos de enxofre voláteis, isopreno, trimetilamina ou semelhantes.

[074] Considerações Adicionais

[075] Algumas partes da descrição acima descrevem as modalidades em termos de processos ou operações algorítmicas. Estas operações, embora descritas funcionalmente, computacionalmente ou logicamente, são entendidas como implementadas por programas de computador, incluindo instruções para execução por um processador ou circuitos elétricos equivalentes, microcódigo ou semelhantes.

[076] Conforme usado neste documento, qualquer referência a "esta uma modalidade" ou "uma modalidade" significa que um determinado elemento, recurso, estrutura ou característica descrita em conexão com a modalidade está incluído em pelo menos uma modalidade. As aparições da frase "em uma modalidade" em vários lugares no relatório descritivo não se referem necessariamente à mesma modalidade.

[077] Algumas modalidades podem ser descritas usando a expressão "acoplado" e "conectado" junto com seus derivados. Deve ser entendido que esses termos não pretendem ser sinônimos. Por exemplo, algumas modalidades podem ser descritas usando o termo "conectado" para indicar que dois ou mais elementos estão em contato físico ou elétrico direto um com o outro. Em outro exemplo, algumas modalidades podem ser descritas usando o termo "acoplado" para indicar que dois ou mais elementos estão em contato físico ou elétrico direto. O termo "acoplado", no entanto, também pode significar que dois ou mais elementos não estão em contato direto uns com os outros, mas ainda cooperam ou interagem entre si. As modalidades não são limitadas neste contexto.

[078] Conforme usado neste documento, os termos "compreende", "compreendendo", "inclui", "incluindo", "tem", "tendo" ou qualquer outra variação dos mesmos, destinam-se a cobrir uma inclusão não exclusiva. Por exemplo, um processo, método, artigo ou aparelho que compreende uma lista de elementos não está necessariamente limitado a apenas esses elementos, mas pode incluir outros elementos não expressamente listados ou inerentes a tal processo, método, artigo ou aparelho. Além disso, a menos que expressamente indicado o contrário, "ou" se refere a um “ou” inclusivo e não a um “ou” exclusivo. Por exemplo, uma condição A ou B é satisfeita por qualquer um dos seguintes: A é verdadeiro (ou presente) e B é falso (ou não presente), A é falso (ou não presente) e B é verdadeiro (ou presente) , e A e B são verdadeiros (ou presentes).

[079] Além disso, o uso de "um" ou "uma" é empregado para descrever elementos e componentes das modalidades. Isso é feito apenas por conveniência e para dar uma ideia geral da divulgação. Esta descrição deve ser lida para incluir um ou pelo menos um e o singular também inclui o plural, a menos que seja óbvio que signifique o contrário. Além disso, onde os valores são descritos como "aproximados" ou "substancialmente" (ou seus derivados), tais valores devem ser interpretados como precisos +/- 10%, a menos que outro significado seja aparente no contexto. Por exemplo,

"aproximadamente dez" deve ser entendido como "em uma faixa de nove a onze.”

[080] Ao ler esta divulgação, os versados na técnica apreciarão projetos estruturais e funcionais alternativos adicionais para um sistema e um processo para medir os níveis de analito na respiração. Assim, embora modalidades e aplicações particulares tenham sido ilustradas e descritas, deve ser entendido que o objeto descrito não está limitado à construção precisa e aos componentes divulgados neste documento e que várias modificações, mudanças e variações que serão evidentes para aqueles versados na técnica pode ser feita no arranjo, operação e detalhes do método e aparelho divulgados. O escopo da proteção deve ser limitado apenas pelas reivindicações a seguir.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO PARA MEDIÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE UM ANALITO NA RESPIRAÇÃO, caracterizado pelo método compreender: recepção do gás exalado por um usuário em um volume de respiração; recepção, a partir de um sensor de amostragem, de um sinal de respiração que varia em resposta às mudanças na pressão do gás no volume de respiração identificação de um tempo de amostra com base no sinal de respiração; recepção, a partir de um sensor de analito, de um sinal de analito que varia em resposta a uma concentração do analito na respiração presente em um volume de amostragem; e medição da concentração do analito na respiração no volume de amostra com base no sinal do analito.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela identificação do tempo de amostra compreender: detecção do sinal de respiração, que aumenta acima de um valor limite de detecção de respiração; identificação de um valor máximo no sinal de respiração após o sinal de respiração aumentar acima do valor limite de detecção de respiração; e detecção do sinal de respiração, que cai abaixo de um valor limite de final de respiração após o valor máximo no sinal de respiração, em que o tempo de amostra é quando o sinal de respiração cai abaixo do valor limite de final de respiração.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por ele compreender ainda bombear uma porção do gás exalado pelo usuário do volume da respiração para o volume da amostra antes de medir a concentração do analito na respiração no volume de amostragem.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela medição da concentração do analito na respiração no volume de amostragem compreender: integração do sinal do analito ao longo de um período de amostragem; e subtração, a partir do sinal de analito integrado, de um ou mais de um nível de linha de base ou uma correção de desvio.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender ainda a preparação do sensor de analito para amostragem por: aquecimento do sensor de analito a uma primeira temperatura suficiente para queimar pelo menos alguns produtos químicos adsorvidos em uma superfície ativa do sensor de analito; manutenção do sensor de analito a uma segunda temperatura suficiente para evitar a adsorção significativa de produtos químicos na superfície ativa; recepção de um sinal indicando uma solicitação para medir a concentração de analito usando o sensor de analito; e ajuste da temperatura do sensor de analito a uma terceira temperatura, em que o sensor de analito é configurado para medir a concentração de analito enquanto o sensor de analito está na terceira temperatura.

6. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, caracterizado por ele compreender:

um volume de respiração; um volume de amostragem em comunicação fluídica com o volume de respiração; um sensor de amostragem localizado em ou adjacente ao volume de respiração e configurado para gerar um sinal de respiração que varia em resposta às mudanças na pressão do gás no volume de respiração; um sensor de analito em comunicação fluídica com o volume de amostragem e configurado para gerar um sinal de analito que varia em resposta a uma concentração de um analito alvo presente no volume de amostragem; e uma unidade de controle acoplada comunicativamente ao sensor de amostragem e ao sensor de analito, a unidade de controle compreendendo: um processador; e uma mídia legível por computador que armazena instruções que, quando executadas, fazem com que o processador: determine um tempo no qual seja feita a medição da concentração do analito alvo no volume de amostragem com base no sinal de respiração; e no momento determinado, meça a concentração do analito alvo no volume de amostragem com base no sinal do analito.

7. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda uma bomba em comunicação fluídica com o volume de amostragem e configurada para induzir gás do volume de respiração para o volume de amostragem.

8. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO RESPIRATÓRIO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelas instruções, quando executadas, ainda fazerem com que o processador ative a bomba antes de medir a concentração do analito alvo no volume de amostragem.

9. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pela bomba estar conectada ao volume de amostragem por meio de um conduto de bomba e configurada para puxar gás do volume de amostragem.

10. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo sensor de amostragem ser um sensor de áudio.

11. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo sensor de amostragem ser um sensor de áudio e as instruções que fazem com que o processador determine um momento no qual é feita a medição da concentração do analito alvo no volume de amostragem, compreendem instruções que fazem com que o processador: detecte o sinal de respiração que sobe acima de um valor limite de detecção de respiração; identifique um valor máximo no sinal de respiração após o sinal de respiração aumentar acima do valor limite de detecção de respiração; e detecte o sinal de respiração, que cai abaixo de um valor limite de final de respiração após o valor máximo no sinal de respiração, em que o tempo para medir a concentração do analito alvo no volume de respiração é quando o sinal de respiração cai abaixo do valor limite de final de de respiração.

12. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 11, caracterizado pelo analito alvo ser acetona e o sensor de analito é um sensor de acetona.

13. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelo sensor de analito ser um sensor de óxido metálico.

14. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelo sensor de analito ser um sensor de óxido de metal e as instruções, quando executadas, ainda fazem com que o processador prepare o sensor para medir a concentração do analito alvo no volume de amostragem, em que as instruções, que fazem com que o processador prepare o sensor, compreendem instruções que fazem com que o processador: faça com que o sensor seja aquecido a uma primeira temperatura suficiente para queimar pelo menos alguns produtos químicos adsorvidos em uma superfície ativa do sensor; faça com que o sensor permaneça em uma segunda temperatura suficiente para evitar adsorção significativa de produtos químicos na superfície ativa; e faça com que a temperatura do sensor diminua a uma terceira temperatura, em que a concentração do analito alvo no volume de amostragem é medida enquanto o sensor está na terceira temperatura.

15. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela primeira temperatura se situar em uma faixa de 200ºC a 500ºC, a segunda temperatura se situar em uma faixa de 150ºC e 350ºC e a terceira temperatura se situar em uma faixa de 200ºC e 400ºC.

16. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelas instruções que fazerem com que o processador prepare o sensor compreendem ainda instruções que fazem com que o processador: ative uma bomba uma ou mais vezes para remover fluido do volume de amostragem; e receba a entrada do usuário enquanto o sensor está na segunda temperatura solicitando a medição da concentração do analito alvo no volume de amostragem, em que a unidade de controle faz com que a temperatura do sensor diminua para a terceira temperatura em resposta à entrada do usuário.

17. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 16, caracterizado por ele compreender ainda um visor, em que as instruções compreendem ainda instruções que, quando executadas, fazem com que o processador instrua o visor a apresentar um aviso a um usuário para soprar no volume de respiração.

18. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelas instruções compreenderem ainda instruções que, quando executadas, fazem com que o processador instrua o monitor a apresentar a concentração medida do analito alvo, ao usuário.

19. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE ANALITO NA RESPIRAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 18, caracterizado pelas instruções que fazerem com que o processador meça a concentração do analito alvo no volume de amostragem compreendem instruções que, quando executadas, fazem com que o processador: integre o sinal do analito ao longo de um período de amostra; e subtraia, a partir do sinal de analito integrado, um ou mais de um nível de linha de base ou uma correção de desvio.

20. MÉTODO PARA PREPARAÇÃO DE UM SENSOR PARA MEDIÇÃO DE UMA CONCENTRAÇÃO DE ANALITO, caracterizado por compreender: aquecimento do o sensor a uma primeira temperatura suficiente para queimar pelo menos alguns produtos químicos adsorvidos em uma superfície ativa do sensor; manutenção do sensor a uma segunda temperatura suficiente para evitar a adsorção significativa de produtos químicos na superfície ativa; recepção de um sinal indicando uma solicitação para medir a concentração de analito usando o sensor; e ajuste da temperatura do sensor a uma terceira temperatura, em que o sensor está configurado para medir a concentração de analito enquanto o sensor está na terceira temperatura.