BRPI0916005B1 - espectrômetro que compreende uma roda de filtros - Google Patents

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Abstract

espectrômetro que compreende uma roda de filtros uma roda de filtros e um espectrômetro que inclui a roda de filtros são revelados. a roda de filtros tem uma primeira estrutura de suporte na 5 qual uma primeira pluralidade de filtros está montada e uma segunda estrutura de suporte na qual pelo menos um filtro é provido. uma fonte de radiação gera um feixe de radiação, e um divisor de feixe divide o feixe de radiação em um primeiro caminho de detecção e um segundo caminho de detecção. a primeira pluralidade de filtros é seletivamente móvel no primeiro caminho de detecção. pelo menos um filtro da segunda estrutura de suporte é disposto para estar disposto no segundo caminho de detecção. o espectrômetro inclui um primeiro detector de radiação que detecta a radiação que passa através do filtro selecionado no primeiro caminho de detecção, e um segundo detector de radiação que detecta a radiação que passa através do filtro no segundo caminho de detecção.

Description

ESPECTRÔMETRO QUE COMPREENDE UMA RODA DE FILTROS HISTÓRICO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a espectrômetros e, mais particularmente, a uma roda de filtros e um espectrômetro que utiliza a roda de filtros.
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA
Os analisadores de gases como os espectrômetros são amplamente utilizados em aplicações médicas para medir a concentração de dióxido de carbono, gás oxigênio e agentes de anestesia, tais como halotano (2-bromo-2-cloro-1,1,1trifluoroetano), enflurano (éter-2-cloro-1,1,2,trifluoroetil-difluorometil), isoflurano (2-cloro-2(difluorometoxi)-1,1,1-trifluoretano), sevoflurano (éter 2,2,2-trifluoro-1-[trifluorometil]etilfluorometil) e desflurano (éter-2,2,2-trifluoro-1-fluoroetil-difluorometil) durante a anestesia do paciente. Existem dois tipos principais de analisadores de gases: os analisadores de gases que estão localizados no caminho principal dos gases respiratórios de um paciente (analisadores de gases de medição do fluxo principal ou de analisadores de gases do fluxo principal) ou os analisadores de gases de medição do fluxo lateral. Os analisadores de medição de fluxo lateral levam uma amostra do circuito respiratório de um paciente a um instrumento adjacente no qual a análise dos gases é, de fato, realizada. Por outro lado, os analisadores de medição de fluxo principal ou corrente principal calculam a concentração de gás diretamente no circuito respiratório do paciente. Normalmente, o analisador de fluxo principal é colocado perto da boca ou da traquéia de um paciente. Os analisadores de fluxo principal de gás ou espectrômetros incorporam os componentes ópticos e eletrônicos do espectrômetro em uma carcaça. Como resultado, em um ambiente
Petição 870190076160, de 07/08/2019, pág. 5/13
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- ^15 * 25 clínico, é desejável que os analisadores de gases de corrente principal sejam o mais compacto e leve possível.
Os gases respiratórios podem ser analisados por diferentes métodos, incluindo espectroscopia dispersiva e não dispersiva. O método mais comum de análise de gases tem base na espectroscopia não dispersiva, na qual os gases absorvem a energia da radiação (por exemplo, a energia infravermelha) em um comprimento de onda específico para o gás de interesse (por exemplo, o dióxido de carbono) . Um feixe de luz de uma fonte de luz (por exemplo, uma fonte de luz infravermelha) é passada através do circuito respiratório de um paciente. O feixe de luz que passa através do circuito respiratório é absorvido em várias regiões espectrais específicas para o gás no circuito respiratório do paciente. Um conjunto de detectores é—posicionado- em um lado oposto- ao circuito respiratório do paciente. O conjunto de detectores inclui um detector para medir a intensidade de luz e um filtro passafaixa. Θ-filtro passa-faixaé posicionado de talforma-que o~ feixe de luz passará pelo filtro antes de alcançar o detector. O filtro passa-faixa pode ser selecionado para filtrar as regiões indesejadas do espectro de comprimento de onda no feixe de luz e transmitir uma região espectral de interesse correspondente a uma região de absorção do gás no circuito respiratório do paciente.
Enquanto os analisadores de corrente principal convencionais podem funcionar bem para um pequeno número de comprimentos de onda de espectro específico e que não se sobrepõe (por exemplo, na análise de gases individuais como o dióxido de carbono) , este tipo de sistema tem algumas limitações. Por exemplo, os analisadores de corrente principal convencionais podem se tornar ineficientes para a análise de-uma pluralidade de gases nos quais mais de 2 ou 3 regiões de comprimentos de onda podem estar envolvidas,
3/30
15-20 exigindo o uso de uma. pluralidade de_filtros.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um aspecto da presente invenção é prover uma roda de filtros para uso em um espectrômetro. A roda de filtros inclui um corpo com uma base e uma parede lateral ligada à base. O corpo está configurado para ser giratório sobre um eixo de rotação. A roda de filtros inclui ainda uma pluralidade de filtros de radiação dispostos na base, e uma pluralidade de filtros de radiação dispostos na parede lateral.
Outro aspecto da presente invenção é prover um espectrômetro que inclui uma roda de filtros com um corpo constituído por uma base e uma parede lateral, o corpo configurado para ser giratório sobre um eixo de rotação. Uma -pluralidade de-filtrosde-radiação dispostos na base, e-uma pluralidade de filtros de radiação dispostos na parede lateral. O espectrômetro ainda inclui um primeiro detector de radiação -disposto para' detectar a~radiação recebida pelos filtros dispostos na base, e um segundo detector de radiaçao disposto para detectar a radiação recebida pelos filtros dispostos na parede lateral. O espectrômetro também inclui pelo menos um divisor de feixe de radiaçao configurado para dividir um feixe de radiação em uma primeira porção do feixe e uma segunda porção do feixe de radiaçao, de modo que a primeira porção do feixe de radiaçao seja recebida pelo primeiro detector de radiaçao e a segunda porção do feixe de radiação seja recebida pelo segundo detector de radiação.
Outro aspecto da presente invenção é prover um espectrômetro com uma fonte de radiaçao capaz de gerar um feixe de radiação, um divisor de feixe que recebe o feixe de radiação e divide o feixe de radiação em um primeiro caminho de detecção e um segundo caminho de detecção, e uma roda de filtros. A roda de filtros tem uma primeira estrutura de
4/30 suporte na qual uma primeira pluralidade de filtros está montada, e uma segunda estrutura de suporte na qual pelo menos um filtro é provido. A primeira pluralidade de filtros é seletivamente móvel no primeiro caminho de detecção. Pelo 5 menos um filtro da segunda estrutura de suporte é disposto para estar disposto no segundo caminho de detecção. O ? espectrômetro ainda inclui um primeiro detector de radiação disposto para detectar a radiação que passa através do filtro selecionado no primeiro caminho de detecção, e um segundo 10 detector de radiação disposto para detectar a radiação que passaatravés do filtro no segundo caminho de detecção.
Ainda outro aspecto da presente invenção é prover um espectrômetro que inclui uma carcaça, um corpo giratório disposto na carcaça, um eixo montado na carcaça e uma -15 - pluralidade-decopos assentados montados dentro da carcaça, e entre os quais o eixo é giratoriamente preso. Uma pluralidade de filtros é disposta no corpo giratório. A pluralidade de filtros é—estruturada para transmitir os ihterva1os desejados de comprimento de onda de radiação.
-------------Estes e outros objetos, funções e características da presente invenção, bem como os métodos de funcionamento e as funções dos elementos relacionados com a estrutura e a combinação de peças e de economias de fabricação, se tornarão mais evidentes com a consideração da seguinte descrição e das ·. 25 reivindicações anexas com referência aos desenhos que as acompanham e que fazem parte desta especificação, onde números de referência semelhantes designam partes correspondentes das várias FIGS. Em uma configuração da invenção, os componentes estruturais ilustrados aqui estão 30 desenhados em escala. Deve ser expressamente entendido, no entanto, que os desenhos são para efeitos de ilustração e descrição, e não são destinados a definir os limites da invenção. Conforme utilizado na especificação e nas
5/30 reivindicações, as formas singulares um, uma, o e a incluem referências plurais, a menos que o contexto claramente indique o contrário.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS . 5 A FIG. 1 é uma representação esquemática de um espectrômetro, de acordo com uma configuração da presente f invenção;
A FIG. 2 é uma vista frontal esquemática de uma roda de filtros, de acordo com uma configuração da presente invenção;
A FIG. 3 é uma vista transversal da roda de filtros ao longo da seção transversal BB, como mostrado na FIG. 2;
AS FIGS. 4A, 4B e 4C representam uma energização sequencial dos pólos do estator de um motor para girar a roda l'5~de filtros, de acordo com uma configuração da presente invenção;
A FIG. 5 é uma vista frontal esquemática de uma ' roda de fi11ros, de acordo com outra configuração da presente' invenção; e
20..... A FIG. 6 é uma vista em corte transversal da roda de filtros ao longo da seção transversal BB, como mostrado na FIG. 5.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONFIGURAÇÕES DA INVENÇÃO
A FIG. 1 é uma representação esquemática de um espectrômetro 10, de acordo com uma configuração da presente invenção. O espectrômetro 10 inclui uma carcaça 12 com uma abertura 13, adaptada para receber um adaptador de conduíte ou de vias aéreas 14, de modo a conectar a carcaça 12 a um adaptador de vias aéreas 14. O adaptador de vias aéreas 14 pode ser conectado à tubulação ou a outro conduíte (não mostrado) que leva ao trato respiratório de um paciente, como a boca ou o nariz do paciente. O adaptador de vias aéreas 14 também pode ser conectado a um aparelho de respiração (não
6/30 mostrado), tal como um ventilador, para ajudar na respiração de um paciente. A carcaça 12 inclui duas aberturas opostas 12A e 12B que se comunicam diretamente com, respectivamente, duas~_ aberturas cobertas das janelas opostas 14A e 14B 5 providas nas vias aéreas 14. As aberturas 12A, 12B, 14A e 14B estão alinhadas ao longo do mesmo eixo X-X. As janelas 15A e 15B são montadas nas vias aéreas 14 para vedar hermeticamente as aberturas laterais 14A e 14B, respectivamente, no adaptador de vias aéreas 14, de modo que o gas nas vias 10 aéreas não escape pelas aberturas laterais 14A e 14B.
O espectrômetro 10 também inclui uma fonte de radiação 16 para a emissão de radiação (por exemplo, a luz infravermelha), um divisor de feixe 17, uma roda de filtros 18, um conjunto de motor 19, e detectores de radiação 20 e 15“ 21. A fonte_de radiação~16, o divisor_de feixe 17~ a roda de filtros 18 e os detectores de radiação 20 e 21 podem, opcionalmente, ser montados em uma carcaça 12. A fonte de radiação 16 pode ser montada em um lado da carcaça 12, de tal modo que a luz emitida pela fonte de radiaçao 16 seja 20 direcionada no sentido da abertura* 12A da carcaça 12.
Alternativamente, a fonte de radiação 16 pode nao ser montada em uma carcaça 12, e pode ser fornecida separada da carcaça, por exemplo, fora do espectrômetro 10. Em uma configuração, uma fibra óptica, por exemplo, pode ser usada para guiar a 25 luz da fonte de radiação 16 no sentido da abertura 12A da carcaça 12. A fonte de radiação 16 pode incluir um emissor de radiação, tal como um diodo emissor de infravermelho e um circuito de controle para controlar o emissor de radiação.
A roda de filtros 18 é giratória. Em uma 30 configuração, a roda de filtros pode ser giratoriamente montada na carcaça 12. O conjunto de motor 19 é configurado para girar a roda do filtro 18. O feixe divisor 17 é disposto na roda de filtros ao lado ou na frente da abertura 12B na
7/30 carcaça 12, como será descrito mais detalhadamente nos parágrafos seguintes. O detector de radiaçao 20 está disposto em um lado oposto da carcaça 12 oposta ao filtro 18 e na .....frente da abertura 12B na carcaça 12 ao longo de um eixo X-X. 5 O detector de radiação 21 é disposto ao longo de um eixo Y-Y substancialmente perpendicular ao eixo X-X e na frente de uma parede lateral da roda de filtros 18. Os detectores de radiação 2 0 e 21 podem ser montados, por exemplo, em uma carcaça 12, ou montados em uma cobertura (nao mostrada) do 10 espectrômetro 10. Alternativamente, o detector de radiação pode ser provido separado do espectrômetro 10, caso em que as fibras ópticas podem ser usadas para guiar a luz que sai da roda de filtros 18 para os detectores de radiação 20, 21.
Os detectores de radiação 20 e 21 incluem um sensor — 15- de- radiação, um circuito de polarização e- amplificação e^uma unidade de processamento de sinais para amplificar e processar uma saída de sinal elétrico pelo sensor de - radiação. ’Em uma configuração? um detector de radiação 2 0 é selecionado para detectar na região do infravermelho médio 2 0 (mid-IR) do espectro (por exemplo, entre cerca dé 3 pm e cerca de 8 pm) , e um detector de radiaçao 21 e selecionado para detectar na região do infravermelho (IR) do espectro (por exemplo, entre 7 pm e 15 pm) . Em uma configuração, o detector de radiação (mid-IR) 20 compreende um sensor de 25 seleneto de chumbo (PbSe) . Em uma configuração, o detector de radiação (IR) 21 compreende um sensor piroelétrico. Exemplos do tipo de detector de radiação que podem ser utilizados aqui estão descritos, por exemplo, na Patente U.S. 7,235,054 para Eckerbom concedida em 26 de junho de 2007, na patente U.S.
6,486,4 74 para Owen et al. concedida em 2 6 de novembro de
2002 e na patente U.S. 5,464,982 para Drucker et al. concedida em 7 de novembro de 1995, cujos conteúdos são incorporados aqui por referência.
8/30
A FIG. 2 é uma vista frontal esquemática de uma roda de filtros 18, de acordo com uma configuração da presente invenção. A FIG. 3 é uma vista transversal da roda —de filtros 18 ao longo da seção transversal B-B, como mostrado na FIG. 2. Em uma configuração, a roda de filtro 18 tem um corpo 18A com uma base circular 24A e uma parede * lateral anular 24B conectada à base 24A. A base 24A e a parede lateral podem ser construídas como peças separadas, ou podem ser integralmente formadas como uma peça única. Por exemplo, a base 24A e a parede lateral 24B da roda de filtros podem ser integralmente formadas a partir de plástico em um processo de moldagem por injeção. Em uma configuração, a roda de filtros 18 tem uma forma cilíndrica como um tambor ou uma roda. A roda de filtros 18 compreende uma pluralidade de ‘ 15 frltros22A e’“uma pluralidade de filtros 22B. Os filtros 22Á’ são dispostos nas aberturas na base 24A da roda de filtros 18 cilíndrica (aro do tambor) . Os filtros 22A são dispostos nas ““ ' aberturas na ~parede lateral 24B da roda de filtros 18 cilíndrica (aro do tambor).
Em uma configuração, os filtros 22A dispostos na base 24A são azimutalmente espaçados com o mesmo ângulo em torno do eixo de rotação da roda de filtros 18 . Em uma configuração, os filtros 22B são equidistantemente espaçados em torno ,da parede lateral 24B. Em uma configuração alternativa, os filtros 22A podem ser azimutalmente espaçados em ângulos diferentes e/ou os filtros 22B podem ser espaçados com a mesma distância ou distâncias diferentes.
Os filtros 22A podem ter o mesmo tamanho e/ou forma, ou tamanhos e/ou formas diferentes. Da mesma forma, os filtros 22B podem ter o mesmo tamanho e/ou forma, ou tamanhos e/ou formas diferentes. Em uma configuração, um ou mais filtros (por exemplo, o filtro 22A ou o filtro 22B) podem ter tamanho ou forma para expandir e ocupar a posição de dois ou
9/30 mais -filtros (por exemplo, os filtros 22A ou os filtros 22B) . Tal disposição elimina a interrupção de sinal e a perda de sinal causada pelo corpo de roda de filtros opaco. Neste caso, a luz pode ser transmitida através do filtro 5 expandido durante um período de tempo duas, três ou mais vezes o período de tempo de outros filtros (os filtros 22A ou os filtros 22B) na roda de filtros 18, provendo,, assim, um maior tempo de integração do sinal, o que pode melhorar a proporção sinal-ruído para o filtro expandido.
Em uma configuração exemplar, 4 (quatro) filtros
22A são providos na base 24A da roda de filtros 18, e 10 (dez) filtros 22B são providos na parede lateral 24B da roda de filtros. No entanto, como pode ser apreciado, qualquer número de filtros 22A pode ser provido na base 24A, e ““15 qualquer número de filtros 22B pode ser provido na parede lateral ou aro 24B da roda de filtros 18. Embora a roda de filtros 18 seja descrita aqui de forma cilíndrica e com uma base geralmente circular, outras formas também estão no âmbito da presente invenção. Por exemplo, a roda de filtros 20 18 pode ter uma forma cilíndrica com uma base de forma poligonal (por exemplo, triangular, quadrada, hexagonal, octogonal, decagonal, etc.) . Por exemplo, no caso de uma forma cilíndrica com uma base decagonal, cada um dos 10 filtros 22B pode ser posicionado em cada aro das 10 paredes v 25 laterais do cilindro com base em forma decagonal.
Em uma configuração, dois filtros 22A são selecionados para transmitir na região do infravermelho médio (mid-IR) do espectro, no espectro de absorção do dióxido de carbono (C02) . Em uma configuração, a região espectral de 30 transmissão dos dois filtros de C02 22A é selecionada entre cerca de 3,5 pm e cerca de 5 pm. Uma faixa espectral estreita também pode ser usada, se desejado, como uma faixa espectral estreita centrada em cerca de 4,25 pm para os filtros de C02
10/30
22A. Outro filtro 22A pode ser selecionado para a transmissão em uma faixa espectral centrada em cerca de 4,56 pm no espectro de absorção do óxido nitroso (N2O). Outro filtro 22A ainda pode ~ser selecionado para a transmissão em ~ uma faixa espectral centrada em cerca de 3,69 pm no espectro de absorção de uma substância de referência. Em uma configuração, a substância de referência pode ser uma quantidade calibrada de C02.
Em uma configuração, os filtros 22B na parede lateral 24B da roda 18 podem ser usados para transmitir vários comprimentos de onda no espectro de absorçao de vários agentes químicos, tais como, entre outros, os agentes anestésicos (por exemplo, halotano, enflurano, isoflurano, sevoflurano e desflurano) ou outras medicações. Em uma —15 configuração, ΊΌ (dez) filtros 22B-são providos na parede lateral 24B da roda de filtros 18. Cada filtro passa-faixa 22B pode ser selecionado para a transmissão em uma região espectral de absorção específica para uní oü mais dós agentes químicos. Alternativamente, um ou mais filtros 22B podem ser idênticos entre si e transmitir a mesma região espectral. Os picos de absorção de vários agentes químicos de interesse estão na variação de comprimento de onda entre cerca de 7 pm e cerca de 15 pm. Os picos de absorção mais intensos ocorrem entre 7 pm e 10,2 pm. Em uma configuração, os 5 (cinco) t 25 agentes químicos de interesse, tais como halotano, enflurano, isoflurano, sevoflurano e desflurano, por exemplo, têm cerca de 9 (nove) picos de absorção entre cerca de 7 pm e cerca de 10,2 pm. Existem várias combinações de filtros possíveis que podem ser implementadas. Uma possível seleção de filtros pode ser uma série de filtros passa-faixa com uma transmissão de comprimento de onda centrada em torno de 9,65 pm, 9,10 pm, 8,60 pm, 8,20 pm e 8,00 pm. Se a medição de mais agentes químicos for necessária, mais filtros passa-faixa podem ser
11/30 acrescentados ou substituídos, conforme desejado.
Apesar de os filtros 22A posicionados na base 24A da roda de filtros 18 serem descritos acima como filtros que transmitem em mid-IR (por exemplo, entre cerca de 3 pm e cerca de 8 pm) e de os filtros 22B dispostos na parede lateral 24B da roda de filtros 18 serem descritos acima como filtros que transmitem na faixa de IR (por exemplo, entre cerca de 7 pm e cerca de 15 pm) , pode ser apreciado que os filtros de 22A e 22B podem ser alternados. Por exemplo, os 10 filtros 22A que transmitem em mid-IR (por exemplo, entre cerca de 3 pm e cerca de 8 pm) podem ser posicionados na parede lateral 24B da roda de filtros 18, enquanto os filtros que transmitem em IR (por exemplo, entre cerca de 7 pm e cerca de 15 pm) , podem ser posicionados na base 24A da roda 15 de filtros. Além disso, ém Outra’ configuração’, por exemplo, os filtros que transmitem luz visível podem ser dispostos na base 24A de roda de filtros 18, enquanto os filtros que transmitem nas variações de mid-IR e/ou outro IR podém sér dispostos na parede lateral 24B da roda de filtros.
Em uma configuração, ã roda de filtros 18 pode ser giratoriamente montada na carcaça 12 por meio de uma estrutura de suporte 26. Em uma configuração, a estrutura de suporte 26 é um sistema do tipo copo e esfera, e compreende dois copos assentados curvas 27 e um eixo alongado 28 com 25 duas terminações arredondadas ou semi-esféricas 28A e 28B. O eixo alongado 28 é giratoriamente preso entre os dois copos assentados 27. Especificamente, as terminações esféricas arredondadas 28A e 2 8B do eixo alongado 2 8 são postas em contato com a superfície côncava dos dois copos assentados
27. Os copos assentados 27 podem ser montadas em uma carcaça
12, e uma cobertura (não mostrada) do espectrômetro 10 e do θίχο alongado 28 pode ser montada na roda de filtros 18 para definir um eixo de rotação da roda de filtros. Por exemplo,
12/30 em uma configuração, a base 24A da roda de filtros 18 pode ser montada no eixo alongado 28, enquanto a parede lateral 24B, que é conectada à base 24A, pode ou não ser conectada ao eixo 28.
A estrutura de suporte 2 6 pode prover um sistema de rotação de baixa fricção. Além disso, a estrutura de suporte
- 26 pode prover a autocentralização da roda de filtros 18.
Além disso, a roda de filtros 18 pode tolerar choque, uma vez que o eixo 28 tenderá a se alinhar nos copos assentados 27.
Apesar de um sistema do tipo copo e esfera ser ilustrado aqui, pode ser apreciado que outros tipos de sistemas de suporte podem ser utilizados, tais como suportes magnéticos ou suportes de elementos de rolamento ou suportes de esferas, etc.
- -15—- - Embora- a rcda'de· filtros 18, incluindo a base 24A e * a parede lateral 24B, seja descrita aqui como sendo giratoriamente montada na carcaça 12 por meio da estrutura de suporte 26 , pôde ser apreciado què, em outra conf iguração, a base 24A pode ser giratoriamente montada em uma estrutura de 20 suporte 26 (por exemplo, montada em um eixo 28) , enquanto a parede lateral 24B pode ser montada de forma independente em outra estrutura (por exemplo, fixamente montada em outra estrutura ou giratoriamente montada em outra estrutura) ou a parede lateral 24B pode ser omitida.
4. 25 A roda de filtro 18 compreende uma porção de armadura 18B. A porção de armadura 18B é montada na periferia ' do corpo 18A da roda de filtros 18. O motor 19 é usado para girar a roda de filtros 18. Em uma configuração, o motor 19 é um motor de passo como um motor de três fases de relutância 30 variável modificado. O motor 19 compreende uma porção de rotor 30 e uma porção de estator 32. A porção de rotor 30 faz parte da porção de armadura 18B da roda de filtros 18. A porção de rotor 30 é configurada para interagir com a porção
13/30 de estator 32 do motor 19, para girar da roda de filtros .18 sobre um eixo definido pelo eixo 28. A porção de rotor 30 compreende uma pluralidade de dentes ou projeções 34. A pluralidade de dentes ' ou projeções 34 atua como pólos do 5 rotor.
Em uma configuração, os dentes 34 podem ser feito de um material magnético ou magnetizãvel, como ferro macio ou um material que compreende ferro macio, como o aço silício. A pluralidade de dentes ou projeções 34 na porção de rotor 30 10 atua como pólos magnéticos salientes através de relutância magnética, e interage magneticamente com uma porção de estator 32 do motor 19. A porção de estator 32 compreende uma pluralidade de bobinas de estator ou pólos de estator 32A, 32B e 32C espaçadas ao redor da porção de rotor 30. Em uma 15 configuração, as bobinas-dè estator 32A, 32B e 32C incluem o enrolamento do estator elétrico 33A, 33B e 33C para a energização das bobinas de estator 32A, 32B e 32C, respectivamente. Na configuração Tlustrada“3 (três)-bobinas de estator ou pólos de estator 32A, 32B e 32C são usadas. No
0 entanto, pode ser apreciado que 2 (dois) ou mais pólos de estator podem ser usados.
Quando um pólo de rotor, ou seja, um dente ou projeção 34 na porção de rotor 30, é equidistante a dois pólos de estator ou bobinas de estator adjacentes 32A e 32B, i. 25 por exemplo, o pólo de rotor 34 está em uma posição totalmente desalinhada. Nesta posição, a relutância magnética máxima é alcançada para o pólo de rotor 34. Quando dois ou mais pólos de rotor 34 são alinhados, ou seja, de frente a dois ou mais pólos de estator, a relutância magnética mínima
0 é alcançada. Quando um pólo de estator (por exemplo, o pólo de estator 32A) é energizado, um , torque de rotor é desenvolvido na direção que reduzirá a relutância magnética. Como resultado, o pólo de rotor 34 mais próximo é puxado da
14/30 posição desalinhada para o alinhamento com o pólo de estator 32A (uma posição de relutância mínima).
A fim de manter a rotação contínua, as bobinas ou póloS de estator 32A, 32B e 32C (no caso de um motor que compreenda 3 bobinas de estator) são dispostas de forma que, quando um dos pólos de estator (por exemplo, o pólo de estator 32A) está na frente ou está em alinhamento com os pólos de rotor 34, os outros dois pólos de estator (por exemplo, os pólos de estator 32B e 32C) não estão na frente ou parcialmente na frente, ou seja, estão em desalinhamento com os pólos de rotor 34. Desta forma, conforme ilustrado nas FIGS. 4A, 4B e 4C, quando os pólos de estator 32A, 32B e 32C são energizados sequencialmente em uma configuração elétrica de 3 fases, os pólos de rotor 34 se alinharão sequencialmente
15' com ““os pólos de estator energizados -32A, -32B e- 32CEspecificamente, quando o pólo de estator 32A é energizado em uma primeira fase, como ilustrado na FIG. 4A com linhas hachuradasT as projeções ou “pólos “de rotor 34_da porção de rotor 3 0 se alinham com o pólo de estator 3 2A, enquanto outros pólos de rotor 34 na porção de rotor 30 são desalinhados com os pólos de estator 32B e 32C. Quando o pólo de estator 32B é energizado em uma segunda fase, como ilustrado na FIG. 4B com linhas hachuradas, as projeções ou pólos de rotor 34 da porção de rotor 30 se alinham com o pólo . 25 de estator 32B, enquanto outros pólos de rotor 34 na porção de rotor 30 são desalinhados com os pólos de estator 32A e 32C, forçando, assim, o movimento da porção de rotor 30 no sentido anti-horário. Quando o pólo de estator 32C é energizado em uma terceira fase, como ilustrado na FIG. 4C com linhas hachuradas, as projeções ou pólos de rotor 34 da porção de rotor 30 se alinham com o pólo de estator 32C, enquanto outros pólos de rotor 34 na porção de rotor 30 são desalinhados com os pólos de estator 32B e 32C, forçando,
15/30 assim, ainda mais o movimento da porção de rotor, 30 no sentido anti-horário. Energizando-se sequencialmente os pólos de estator 32A, 32B, 32C, os pólos de rotor 34 da porção de rotor 30 (e, assim, a roda de filtros 18) girarão no sentido anti-horário, como indicado pelas setas nas FIGS. 4A, 4B e 4C.
Em uma configuração, o motor 19 é configurado (por exemplo, o controlador eletrônico do motor é configurado), a fim de manter o(s) detector (es) 20 e/ou 21 sincronizado (s) em 10 série com a rotação da roda de filtros 18. Em uma configuração, o motor 19 não provê uma indicação da rotação da roda de filtros em relação a um ponto de referência (por exemplo, o motor não provê uma indicação de referência de início ou filtro um). Assim, em uma configuração, a fim ’15 ’de prover um ' ponto de referência para -sincronizar o(s) detector (es) 20 e/ou 21 com a rotação da roda de filtros 18, a localização das posições de um dos filtros 22A e/ou de um dos filtros 2ZB pode ser isolada Desta fôrma,-um sinal-do detector de zero detectado pelo detector 20 e/ou 21 quando a 20 posição do filtro isolado estiver no caminho da luz, em conjunto com os pulsos de unidade do motor 19 e a sequência de sinais ligado para as várias fases do motor 19, pode definir a localização da roda de filtros 18, ou seja, a localização de cada filtro na roda de filtros 18. Além de ·. 25 prover a sincronização entre a rotação da roda de filtros 18 e os detectores 20 e 21, a posição isolada também pode ser usada para prover um teste de deslocamento de sinal para os detectores 20 e 21.
Em uma configuração alternativa, em vez de ou em 30 adição ao uso de uma posição de filtro isolada, um pequeno ímã pode ser colocado em um dos vários dentes 34, de modo que uma força electromagnética contrária (back-EMF) pode ser gerada em um pólo de estator 32A, 32B ou 32C específico, uma
16/30 vez que o ímã se move além do estator. Alternativamente, o ímã também pode ser colocado com os pólos perpendiculares a um plano de porção da armadura 18B da roda de filtros 18, em qualquer lugar da porção da armadura 18B, e uma bobina de 5 captação separada acima ou abaixo do ímã pode ser usada para detectar quando o ímã passa durante a rotação da porção da armadura 18B (ou seja, durante a rotação da roda de filtros 18) .
Ainda em outra configuração alternativa, um pequeno 10 furo pode ser feito na base 24A da roda de filtros 18,, na parede lateral 24B da roda de filtros 18 ou na armadura 18B da roda de filtros 18 (dentro do raio do dente) , para que um diodo emissor de luz convencional (LED) possa ser usado para direcionar a luz através do furo para um fotodetector 15 adicional separado’, para que ele receba- a luz e, · assim, proveja um ponto de referência. Em essência, qualquer dispositivo capaz de fornecer um sinal de referência (ponto de referência) pode' ser usado. “ — — _.
Embora a roda de filtros 18 seja mostrada girando 20 em sentido anti-horário, uma rotação no sentido horário também pode ser alcançada energizando-se os pólos de estator 32A, 32B e 32C em ordem inversa, ou seja, energizando-se o pólo de estator 32C na fase 1, o pólo de estator 32B na fase 2 e o pólo de estator 32C na fase 3. Além disso, apesar de o 25 motor 19 ser descrito aqui em operação em uma configuração de três fases, o motor também pode ser selecionado para operar em uma configuração de duas fases. Na configuração de duas fases, não há direção de início inerente. Assim, os dentes 34 podem ser barras moldadas ou de sombreamento adicionadas à 30 porção da armadura 18B da roda de filtros 18A para definir a direção de início. Alternativamente, a lógica pode ser adicionada ao circuito de detectores para determinar em qual direção a roda de filtros está girando.
17/30
Na operação, um feixe ,de radiação 100 emitido pela fonte de radiação 16 é direcionado no sentido da abertura 12A da carcaça 12 a ser transmitida através da janela na abertura 14A no adaptador de vias aéreas 14 . O feixe de radiação 100 que passou pela janela 15A na abertura 14A passa por uma porção central 15 do adaptador de vias aéreas 14, em seguida, através de janela 15B na abertura 14B, para sair através da abertura 12B na carcaça 12. As janelas 15A e 15B nas aberturas 14A e 14B são selecionadas a partir de um material, de modo que sejam substancialmente transparentes nos comprimentos de onda da radiaçao de interesse (por exemplo, entre cerca de 3 pm e cerca de 15 pm) na radiaçao emitida pela fonte de radiação 16. Uma porção espectral do feixe de radiação 100 é absorvida pelas moléculas (por exemplo, CO2,
15-. N2O,. ou-outras substâncias químicas, ou qualquer combinação de duas ou mais delas) que estão presentes no adaptador de vias aéreas 14.
=— ;- o feixe de radiação 100 - que^sai ~da abertura 12B é dividido em dois feixes de radiaçao 101 e 102 pelo divisor de feixe 17 disposto dentro roda de filtros 18. Em uma configuração, o divisor de feixe 17 divide o feixe de radiação 100 em dois feixes 101 e 102 em duas regiões espectrais, sem qualquer perda de energia substancial. Em outra configuração, o divisor de feixe 17 divide o feixe de radiação 100 em duas porções de feixe 101 e 102 (por exemplo, com intensidades aproximadamente iguais), sem dividir o espectro do feixe 100 em duas regiões espectrais. Neste exemplo, um espelho convencional semi-reflexivo ou o semitransparente relativamente barato pode ser usado como um divisor de feixe 17 na radiação de interesse. O feixe de radiação 101 é direcionado ao longo do eixo X-X no sentido de um dos filtros 22A disposto na base 24A da roda de filtros 18, e o feixe de radiação 102 é direcionado ao longo do eixo
18/30
Y-Y perpendicular ao eixo X-X no sentido de um dos filtros 22B disposto na parede lateral 24B da roda de filtros 18. O feixe de radiação 101 passa por um dos filtros 22A na roda de filtros 18 antes de atingir os detectores de radiação 20. O feixe de radiação 102 passa por um dos filtros 22B na roda de filtros 18 antes de atingir os detectores de radiação 21.
O filtro 22A filtra uma porção de um espectro de comprimento de onda do feixe de radiação 101 e transmite uma porção do espectro de comprimento de onda centrado em torno de uma região de comprimento de onda de interesse (por exemplo, uma região do espectro de absorção de CO2 ou N2O) . Da mesma forma, o filtro 22B filtra uma porção de um espectro de comprimento de onda do feixe de radiação 102 e transmite uma porção do espectro de comprimento de onda centrado em torno dê~uma IregiacT dè comprimento “de onda de^interesseHpor exemplo, uma região do espectro de absorção de um agente químico como o halotano) . Assim, a geometria da roda de filtros 18 acoplada ao uso de um divisor de ~feixe~espectral permite o uso de 2 (dois) detectores separados 20 e 21 para a detecção de duas regiões espectrais, sendo cada detector dedicado a detectar uma região espectral (por exemplo, mid-IR e IR) . Ao girar a roda de filtros 18, um filtro desejado 22A na roda de filtros pode ser selecionado para transmitir uma porção desejada do espectro de comprimento de onda (por exemplo, uma região do espectro de absorção de CO2) no feixe de radiação 101. Da mesma forma, ao girar a roda de filtros 18, um filtro desejado 22B na roda de filtros pode ser selecionado para transmitir uma porção desejada do espectro de comprimento de onda (por exemplo, uma região do espectro de absorção de halotano) no feixe de radiação 102.
Em uma configuração alternativa, a roda de filtros pode ser construída de tal forma que a base 24A da roda de
19/30 filtros-seja giratória, enquanto a parede lateral 24B da roda, de filtros é fixa. Alternativamente, a roda de filtros 18 também pode ser construída de tal forma que a parede lateral 24B da rodã de filtros seja giratória, enquanto a base 24A da roda de filtros é fixa. Desta forma, a base 24A ou a parede lateral 24B da roda de filtros 18 podem ser giradas independentemente uma da outra, se desejado.
Em uma configuração, o divisor de feixe 17 é montado em uma montagem móvel (não mostrada). A montagem 10 móvel pode ser uma montagem móvel motorizada ou mecânica. A montagem móvel permite que o divisor de feixe 17 seja movido para fora do caminho do feixe de radiação 100. Quando o divisor de feixe 17 for movido para fora do caminho do feixe de radiação 100, o feixe de radiação não será dividido em ^T5 dois'“f eixes 101“ e 102. Neste caso,” o feixe “de radiação 100 continua em seu caminho ao longo do eixo X-X no sentido de um dos filtros 22A disposto na base 24A da roda de filtros antes de alcançar o detector de radiação 20 da mesma 'maneira descrita na Patente US n° 7.235.054 para Eckerbom, cujo 20 conteúdo é todo incorporado aqui por referência.
No caso de dois filtros 22A serem selecionados para transmitir na região de infravermelho médio (mid-IR) do espectro de absorção de dióxido de carbono (CO2) , a. absorção de CO2 é medida, em princípio, duas vezes com uma volta . 25 completa, ou seja, rotação de 360 graus da roda de filtros 18. A absorção de CO2 é medida a cada rotação de 18 0 graus da ' roda de filtros 18. Por outro lado, se cada um dos 10 (dez) filtros 22B for selecionado para transmitir na região IR do espectro de absorção de um agente químico específico (por .30 exemplo, o halotano), a absorção do agente químico específico é medida, em princípio, uma vez. a cada volta, ou seja, rotação de 360 graus da roda de filtros 18. Se cada um dos filtros 22B é utilizado para medir a absorção de cada um dos
20/30 agentes químicos, a roda de filtros é girada por uma etapa de.. 36 graus, ou seja, 360 graus divididos pelo número de filtros 22B (ou seja, 10). Assim, uma quantidade de energia coletada pelas moléculas de CO2 em um adaptador de vias aéreas 14 é igual a 5 (rotação de 180 graus para cada filtro de CO2 22A dividido pela rotação de 36 graus para cada filtro de agente 22B) vezes a quantidade de energia coletada por um agente químico. Como resultado, a relação sinal-ruído para medição da absorção de CO2 é melhor do que a relação sinal-ruído para a medição da absorção de agentes químicos, sendo os outros parâmetros iguais. Em geral, a relação entre a quantidade de energia coletada pelas moléculas de CO2 e uma quantidade de energia coletada pelo agente químico é igual a m/n, onde m é o número de filtros de agentes 22B e n é o número de filtros 22A para a molécula de interesse (por exemplo, ~o CO2)~. Por exemplo, no caso do N20, no qual somente um filtro 22A é usado, a relação entre quantidade de energia coletada pelas moléculas de N2O e uma quantidade de~ènergiã? coletada por um agente químico é igual a 10, em princípio.
Em uma configuração, a roda de ' filtros pode ser configurada para girar a uma velocidade de rotação entre cerca de 2 0 00 RPM e cerca de 3 0 00 RPM. Por exemplo, uma velocidade de rotação de cerca de 3000 RPM provê uma taxa de amostragem para medir a absorção de CO2 de cerca de 5 0 amostras/segundo. Em geral, uma taxa de amostragem de CO2 pode ser entre cerca de 50 amostras/segundo e cerca de 100 amos tras/segundo, para que um tempo de resposta para a respiração de um paciente possa ser de pelo menos 10 ciclos/segundo, uma vez que a taxa de respiração média para a maioria das pessoas saudáveis está na variação de 10 a 18 respirações por minuto. Se dois ou mais filtros de CO2 22A são usados, a velocidade de rotação pode ser reduzida, por exemplo, dividida por 2, para um valor entre cerca de 1000
21/30
RPM e cerca de 1500 RPM. O tempo de resposta para os outros produtos ou agentes químicos pode ser de um ciclo/segundo ou menos, permitindo uma taxa de amostragem muito mais lenta que ------a taxa de amostragem de C02.
A FIG. 5 é uma vista frontal esquemática de uma roda de filtros 48, de acordo com outra configuração da presente invenção. A FIG. 6 é uma vista transversal da roda de filtros 48 ao longo da seção transversal BB mostrada na FIG. 5. A roda de filtros 48 é similar, em muitos aspectos, à 10 roda de filtros 18. A roda de filtros 48 tem uma forma cilíndrica como um tambor ou uma roda. A roda de filtros 4 8 compreende uma pluralidade de filtros 52A e uma pluralidade de filtros 52B. Os filtros 52A são dispostos nas aberturas na base 54A da roda de filtros 48 cilíndrica (aro do tambor). Os 15 filtros 52B são dispostos nas aberturas-na-parede lateral54B da roda de filtros 48 cilíndrica (aro do tambor) . Em uma configuração, os filtros 52A dispostos na base 54A são azimutalmente espaçados com o mesmo ângulo em ’torno do eixo de rotação da roda de filtros 48. Em uma configuração, os 20 filtros 52B são equidistantemente espaçados em torno da parede lateral 54B. Em uma configuração alternativa, os filtros 52A podem ser azimutalmente espaçados em ângulos diferentes e/ou os filtros 52B podem ser espaçados com a mesma distância ou distâncias diferentes.
Os filtros 52A podem ter o mesmo tamanho e/ou forma, ou tamanhos e/ou formas diferentes. Da mesma forma, os filtros 52B podem ter o mesmo tamanho e/ou forma, ou tamanhos e/ou formas diferentes. Em uma configuração, um ou mais filtros (por exemplo, o filtro 52A ou o filtro 52B) podem ter 3 0 tamanho ou forma para expandir e ocupar a posição de dois ou mais filtros (por exemplo, os filtros 52A ou os filtros 52B)Tal disposição elimina a interrupção de sinal e a perda de sinal causada pelo corpo de roda de filtros opaco. Neste
22/30 . 25 caso, a luz pode ser transmitida através do filtro expandido durante um período de tempo duas, três ou mais vezes o período de tempo de outros filtros (os filtros 52A ou os filtros 52B) na roda de filtros 48, provendo, assim, um maior tempo de integração do sinal, o que pode melhorar a relação sinal-ruído para o filtro expandido.
De modo semelhante à configuração mostrada na FIG.
2, 4 (quatro) filtros 52A são providos na base 54A da roda de filtros 48, e uma pluralidade de filtros 52B é provida na parede lateral 54B da roda de filtros 48. No entanto, como pode ser apreciado, qualquer número de filtros 52A pode ser provido na base 54A, e qualquer número de filtros 52B pode ser provido na parede lateral ou aro 54B da roda de filtros 48. No entanto, nesta configuração, o aro ou parede lateral 54B da roda de filtros 48 é ™mais”ãmplo do que a-parede lateral 24B da -roda de filtros 18, e, assim, um número maior de filtros 52B pode ser posicionado nele. Por exemplo, como mostrado na FIG. 6, três fileiras ~de 10 (dez) filtros 52B podem ser providas na parede lateral 54B da roda de filtros 48. Os filtros 52B em cada fileira na parede lateral 54 podem ser alinhados uns com os outros ou posicionados em uma configuração escalonada. A configuração escalonada pode ser usada, por exemplo, para reduzir a largura da parede lateral 54B.
Embora a roda de filtros 4 8 seja descrita aqui de forma cilíndrica e com uma base geralmente circular, outras formas também estão no âmbito da presente invenção. Por exemplo, a roda de filtros 48 pode ter uma forma cilíndrica com uma base de forma poligonal (por exemplo, triangular, quadrada, hexagonal, octogonal, decagonal, etc.). Por exemplo, no caso de uma forma cilíndrica com uma base decagonal, cada um dos 10 (dez) filtros 52B pode ser posicionado em cada uma das 10 (dez) paredes laterais do
23/30 cilindro com base em forma decagonal para cada uma das três fileiras da parede lateral 54B.
De modo semelhante à configuração ilustrada na FIG.
2, dois filtros 52A podem ser selecionados para transmitir na região do infravermelho médio (mid-IR) do espectro, no espectro de absorção do dióxido de carbono (CO2) . Outro filtro 52A pode ser selecionado para a transmissão em uma faixa espectral centrada em cerca de 4,56 pm no espectro de absorção do óxido nitroso (N20). Outro filtro 52A ainda pode 10 ser selecionado para a transmissão em uma faixa espectral centrada em cerca de 3,6 9 pm no espectro de absorção de uma substância de referência. Em uma configuração, a substância de referência pode ser uma quantidade calibrada de CO2.
Em uma configuração, os filtros 52B na parede 15 lateral 54B da roda 4 8“ podem ser usados-para transmitir várias regiões de comprimento de onda no espectro de absorção de vários agentes químicos, tais como, entre outros, vários agentes anestésicos ou agentes químicos ~e medicações.” Os picos de absorção de vários agentes químicos de interesse 20 estão na variação dé comprimento dé onda entre cerca de 7 pm e cerca de 15 pm. Em uma configuração, três fileiras de 10 filtros 52B são providos na parede lateral 54B da roda de filtros 48. Cada filtro passa-faixa 52B pode ser selecionado para a transmissão em uma região espectral de absorção 25 específica para um ou mais dos agentes químicos.
Alternativamente, um ou mais filtros 52B podem ser idênticos entre si e transmitir a mesma região espectral.
Apesar de os filtros 52A posicionados na base 54A da roda de filtros 48 serem descritos acima como filtros que 30 transmitem em mid-IR (por exemplo, entre cerca de 3 pm e cerca de 8 pm) e de os filtros 52B dispostos na parede lateral 54B da roda de filtros serem descritos acima como filtros que transmitem na faixa de IR (por exemplo, entre
24/30 cerca de 7 pm e cerca de 15 pm)., pode ser apreciado que os filtros de 52A e 52B podem ser alternados. Por exemplo, os filtros 52A que transmitem em mid-IR (por exemplo, entre cerca de 3 pm e cerca de 8 pm) podem ser posicionados na parede lateral 54B da roda de filtros 18, enquanto os filtros 52B que transmitem em IR (por exemplo, entre cerca de 7 pm e * cerca de 15 pm) , podem ser posicionados na base 24A da roda de filtros. Além disso, em outra configuração, por exemplo, os filtros que transmitem luz visível podem ser dispostos na base 54A de roda de filtros 48, enquanto os filtros que transmitem nas variações de mid-IR e/ou outro IR podem ser dispostos na parede lateral 54B da roda de filtros.
De modo semelhante à roda de filtros 18, a roda de filtros 48 é giratoriamente montada na carcaça 12 por meio de
15’ uma estrutura de“suporte' 2 6. Nesta configuração, a estrutura de suporte 26 pode ser dimensionada para acomodar a parede lateral 54B maior da roda de filtros 48. Por exemplo, o eixo 28 da estrutura de supófte 26 pode ser mais longo para acomodar a largura da parede lateral 54B da roda de filtros
48. De modo semelhante ã configuração ilustrada na FIG. 2, o motor 19 é usado para girar a roda de filtros 48, conforme descrito nos parágrafos acima.
Em vez de prover um divisor de feixe 17 na roda de filtros 18, uma pluralidade de divisores de feixe 47A, 47B e . 25 47C pode ser posicionada. dentro da roda de filtros 48. Por exemplo, o divisor de feixe 47A pode ser posicionado na roda de filtros 48, de modo a direcionar uma porção do feixe de radiação no sentido de uma roda de filtros 52B em uma terceira fileira da parede lateral 54B. O divisor de feixe 30 47B pode ser posicionado na roda de filtros 48, de modo a direcionar uma porção do feixe de radiaçao no sentido de uma roda de filtros 52B em uma segunda fileira da parede lateral 54B. O divisor de feixe 47C pode ser posicionado na roda de
25/30 filtros 48, de modo a direcionar uma porção do feixe de radiação no sentido de uma roda de filtros 52B em uma primeira fileira da parede lateral 54B. Da mesma forma, em vez de f ornecer um detector de radiação 21 disposto na frente 5 da parede lateral da roda de filtros 48, conforme ilustrado nas FIGS. 2 e 3, uma pluralidade de detectores de radiação 21A, 21B e 21C pode ser disposta na frente de cada fileira da parede lateral 54B da roda de filtros 48. Por exemplo, o detector de radiação 21C pode ser posicionado de frente para 10 a primeira fileira da parede lateral 54B próximo à base 54A, o detector de radiação 21B pode ser posicionado de frente para a segunda fileira (fileira central) da parede lateral 54B, e o detector de radiação 21A pode ser posicionado de frente para a terceira fileira da parede lateral 54B, 15 conforme ilustrado na FIG; 6.
Em uma configuração, cada um dos divisores de feixe 47A, 47B e 47C divide um feixe de radiação incidente em dois feixes em duas regiões ”êspectrais7’ sem qualquer perda de energia substancial. Em outra configuração, cada um dos 20 divisores de feixe 47A, 47B e 47C divide o feixe de radiaçao incidente em duas porções de feixe (por exemplo, com intensidades aproximadamente iguais), sem dividir o espectro do feixe incidente em duas regiões espectrais. Neste exemplo,' um espelho convencional semi-reflexivo ou o semitransparente 25 relativamente barato pode ser usado como um divisor de feixe 47A, 47B e 47C na radiação de interesse.
Na operação, quando a roda de filtros 4 8 é disposta no espectrômetro 10 ilustrado na FIG. 1, da mesma maneira que a roda de filtros 18, o feixe de radiação 100 emitido pela 30 fonte de radiação 16 é direcionado no sentido da abertura 12A da carcaça 12 a ser transmitida através da janela 15A na abertura 14A no adaptador de vias aéreas 14. O feixe de radiação 100 que passou pela janela na abertura 14A passa por
26/30 uma porção central 15 do adaptador de vias •aéreas 14, em seguida, através de janela 15B na abertura
14B, para sair através da abertura 12B na carcaça 12.
As janelas 15Ά e 15B has aberturas
14A e 14B são selecionadas a partir de um material, de modo que sejam substancialmente transparentes nos comprimentos de onda da radiação de interesse (por exemplo, entre cerca de 3 pm e cerca de 15 pm) na radiação emitida pela fonte
16. Uma porção espectral do feixe de radiação 100 pelas moléculas (por exemplo, CO2, N2O, ou outras de radiação é absorvida substâncias químicas, ou qualquer combinação de duas ou mais delas) que estão presentes no adaptador de vias aéreas 14. radiação 10 0 que sai da abertura 12B é dividido em
O feixe de dois feixes de radiação 100A e 100B pelo divisor de feixe disposto dentro roda de filtros 48O é direcionado (por exemplo, em uma
7A feixe de radiação direção orientada de um dos fora do: plano da FIG. 6) no sentido localizados na terceira fileira na parede lateral de filtros 48 antes de alcançar o detector 21A de a terceira fileira da parede lateral 54B. O feixe lOOAr para filtros
B da frente
52B roda para de radiação
100B é direcionado no sentido do divisor 47B disposto na roda de filtros
48. O feixe de radiação 100B é dividido pelo divisor de feixe 47B em dois feixes de radiação 100C e 100D.
O feixe filtros radiação 100C é direcionado no sentido de
52B localizado na segunda fileira na parede de um dos lateral
54B antes de alcançar o detector 21B de frente para a segunda radiação 100D é fileira na parede lateral 54B. O feixe de direcionado no sentido do divisor de feixe
47C disposto na roda de divisor filtros 48. O feixe de radiação 100D é dividido pelo de feixe 47C em dois feixes de radiação 100E e 100F.
O feixe filtros de radiação 100E é direcionado no sentido de um dos 52B localizado na primeira fileira da parede lateral
54B antes de alcançar o detector 21C de frente para a
27/30 terceira fileira na parede lateral 54B. O detector de radiação 100F passa por um dos filtros 52A antes de atingir o detector 20 de frente para a base 54A da roda de filtros 48.
Cada filtro 52A na base 54A da roda de filtros 48 e cada filtro 52B em cada fileira na parede lateral 54B da roda de filtros podem ser selecionados para transmitir uma região de comprimento de onda do espectro específico para uma região de absorção do composto. Por exemplo, dois filtros 52A na base 54A da roda de filtros 48 podem ser selecionados para 10 transmitir uma porção do espectro de comprimento de onda centrado em torno de uma região de comprimento de onda de interesse no espectro de absorção de CO2. Da mesma forma, o filtro 22B pode ser selecionado para transmitir uma porção do espectro de comprimento de onda centrado em torno de uma 15 _ região de comprimento-de onda de interesse (por exemplo/ uma região do espectro de absorçao de um agente químico como o halotano) . Ao fornecer uma pluralidade de filtros de parede — lateral -52B - e os-detectores 2ΙΑ, 21B e“ 2IC” associados com cada fileira dos filtros 52B na parede lateral 54B, a 20 absorção em uma pluralidade de regiões de comprimento de onda pode ser medida simultaneamente. Além disso, várias fileiras (por exemplo, a primeira e a segunda fileiras) podem ser atribuídas à mesma região espectral geral, de modo a medir os detalhes espectrais da região espectral. Alternativamente, 25 várias fileiras (por exemplo, a primeira e a segunda fileiras) podem ser atribuídas a regiões espectrais idênticas, de modo a prover melhores estatísticas de resultados de medições.
Em uma configuração, a roda de filtros 4 8 pode ser construída de tal forma que a base 54A da roda de filtros seja giratória, enquanto a parede lateral 54B da roda de filtros é fixa. Alternativamente, a roda de filtros 48 também pode ser construída de tal forma que a parede lateral 54B da
28/30 roda de filtros 48 seja giratória, enquanto a base 54A da roda de filtros é fixa. Desta forma, a base 54A e a parede lateral 54B da roda de filtros 48 podem ser giradas independentemente uma da outra, se desejado. Ainda em outra „ 5 configuração, a parede lateral 54B e a base 54A são giratórias, mas independentemente giratórias uma da outra.
* Tal disposição provê uma maior flexibilidade.
Em uma configuração, a pluralidade de divisores de feixe 47A, 47B e 47C pode ser montada em uma ou mais 10 montagens móveis (não mostradas) . Uma ou mais montagens móveis podem ser motorizadas ou mecanicamente móveis. Uma ou mais montagens móveis selecionadas permitem que os divisores de feixe 47A, 47B e/ou 47C selecionados sejam movidos para fora do caminho do feixe de radiação 100. Quando os divisores —15 de feixe 4'7A', ’4 7B e/ou 47C‘forem movidos para-f ora do caminho--do feixe de radiação 100, o feixe de radiação 100 não será dividido em dois feixes pelos divisores de feixe 47A, 47B e/ou 47C. Por exemplo, quando os divisores' de—feixe 4 7A, 4 7B‘~ e 4 7C são movidos para fora do caminho do feixe de radiação
100, o feixe de radiação 100 continua em seu caminho ao longo do eixo X-X no sentido de um dos filtros 52A dispostos na base 54A da roda de filtros 48 antes de alcançar o detector de radiação 20.
Quando os divisores de feixe selecionados, por exemplo, os divisores de feixe 47A e 47B sao movidos para fora do caminho do feixe de radiação 100 enquanto o divisor * de feixe 4 7C não é movido para fora do caminho do feixe de radiação 100, o feixe de radiação 100 é dividido em dois feixes pelo divisor de feixe 47C. Uma porção do feixe de radiação 100 é direcionada no sentido de um dos filtros 52B localizados na primeira fileira na parede lateral 54B antes de alcançar o detector 21C de frente para a terceira fileira na parede lateral 54B, e outra porção do feixe de radiação
29/30 atravessa um dos filtros 52A localizados na base 5.4A antes de alcançar o detector 2 0 de frente para a base 54A da roda de filtros 48. Como resultado, o feixe de radiação pode ser direcionado e dividido como desejado pelo posicionamento adequado dos divisores de feixe na frente do feixe de radiação 100.
Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes para fins de ilustração com base no que é atualmente considerado o mais prático e as configurações preferidas, deve ser entendido que tal detalhe é exclusivamente para esse fim, e que a invenção não se limita às configurações reveladas, mas, ao contrário, se destina a cobrir as modificações e as disposições equivalentes que estejam dentro do espírito e do âmbito das reivindicações anexas. Por exemplo, é preciso-entender- que-a presente invenção-contempla que, na medida do possível, uma ou mais características de qualquer configuração pode ser combinada com uma ou mais características de-qualquer outra configuraçao:
Apesar do espectrômetro e da roda de filtros da presente invenção serem descritos aqui como sendo utilizáveis para fins de medição de compostos ou gases no trato respiratório de um paciente, pode-se apreciar que o espectrômetro e/ou a roda de filtros podem ser utilizados em outras aplicações médicas, como para a medição de produtos químicos (por exemplo, a glicose) na corrente sanguínea, ou utilizados em outras aplicações não médicas, como a medição de concentrações de líquidos (por exemplo, líquidos e/ou gases) em um ambiente industrial, ou a medição de fluidos (por exemplo, gases) em aplicações ambientais.
Deve-se apreciar que, em uma configuração, os desenhos aqui estão em escala (por exemplo, na proporção correta). No entanto, pode-se apreciar também que outras proporções das partes podem ser empregadas em outras
30/30 configurações. * . .
Além disso, uma vez que inúmeras modificações e mudanças ocorrerão rapidamente com os técnicos no assunto, não se -deseja limitar a invenção à construção e operação 5 exatas aqui descritas. Assim, todas as modificações adequadas e equivalentes devem ser consideradas como estando dentro do espírito e do âmbito da invenção.

Claims (11)

  1. (1) um corpo (18A) com uma base (24A) e uma parede lateral (24B) ligada à base (24A), o corpo (18A) configurado para ser giratório sobre um eixo de rotação;
    1. ESPECTRÔMETRO (10) QUE COMPREENDE UMA RODA DE FILTROS (18), caracterizado por compreender:
  2. 2/4 caracterizado pela pluralidade de filtros de radiação (22A) dispostos na base (24A) ser selecionada para transmitir em uma região do espectro de infravermelho médio, em uma região do espectro de infravermelho, ou em uma região do espectro visível.
    2. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1,
    Petição 870190076160, de 07/08/2019, pág. 6/13
    (2) uma pluralidade de filtros de radiação (22A) dispostos na base (24A), dispostos para transmitir radiação a um primeiro detector de radiação; e
  3. 3/4 ser montada no espectrômetro através de uma estrutura de suporte (26), onde a estrutura de suporte (26) compreende dois copos assentados (27) e um eixo alongado (28) montado na roda de filtros (18), sendo o eixo alongado (28) preso giratoriamente entre os dois copos assentados (27).
    3. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pela região do espectro de infravermelho médio incluir um selecionado do grupo que consiste de (i) comprimentos de onda entre cerca de 3 pm e cerca de 8 pm e (ii) comprimentos de onda entre cerca de 3,5 pm e aproximadamente 5 pm.
    (3) uma pluralidade de filtros de radiação (22B) dispostos na parede lateral (24B), dispostos para transmitir radiação a um segundo detector de radiação, no qual o primeiro detector de radiação é disposto ao longo de um eixo que conecta o primeiro detector de radiação com a base da roda de filtros (18), que é perpendicular a um eixo que conecta o segundo detector de radiação com a parede lateral (24B) da roda de filtros (18);
  4. 4/4
    4. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela pluralidade de filtros de radiação (22A) disposta na base incluir um filtro selecionado para transmitir em torno de uma banda de absorção de CO2, um filtro selecionado para transmitir em torno de um pico de absorção de N2O, ou um filtro selecionado para transmitir em torno de uma banda de absorção de um substrato de referência, ou uma combinação de dois ou mais deles.
    (4) pelo menos um divisor de feixe de radiação (17) ; e um primeiro detector de radiação (20) disposto para detectar a radiação recebida pelos filtros dispostos na base (24A); e um segundo detector de radiação (21) disposto para detectar a radiação recebida pelos filtros dispostos na parede lateral (24B);
    em que o pelo menos um divisor de feixe de radiação (17) é configurado para dividir um feixe de radiação (100) em uma primeira porção de feixe de radiação e uma segunda porção de feixe de radiação, de modo que a primeira porção de feixe de radiação seja recebida pelo primeiro detector de radiação e a segunda porção do feixe de radiação seja recebida pelo segundo detector de radiação.
  5. 5. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela pluralidade de filtros de radiação (22B) disposta na parede lateral (24B) ser selecionada para transmitir em uma região do espectro de infravermelho, em uma região do espectro de infravermelho médio, ou em uma região do espectro visível.
  6. 6. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pela região do espectro de infravermelho incluir um selecionado do grupo que consiste de (i) comprimentos de onda entre cerca de 7 pm e cerca de 15 pm e (ii) comprimentos de onda entre cerca de 7 pm e aproximadamente 10,5 pm.
  7. 7. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela roda de filtros (18) ser configurada para
    Petição 870190076160, de 07/08/2019, pág. 7/13
  8. 8. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda uma porção da armadura (18B), caracterizada pela porção da armadura (18B) ser montada em uma periferia do corpo (18A), onde a porção da armadura (18B) compreende uma porção de rotor (30) com uma pluralidade de projeções (34), onde a porção de rotor (30) é parte de um motor (19) configurado para girar a roda de filtros (18) , e onde a porção de rotor (30) é configurada para interagir com uma porção de estator (32) do motor (19) para girar a roda de filtros (18).
  9. 9. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo:
    uma fonte de radiação (16) configurada para emitir um feixe de radiação (100), e uma carcaça (12), caracterizado pela roda de filtros (18), a fonte de radiação (16), e o primeiro e o segundo detectores de radiação serem montados na carcaça (12).
  10. 10. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela carcaça (12) ser configurada para ser montada nas vias aéreas (14) conectadas à boca de um paciente para a coleta de amostras de respiração do paciente, onde as vias aéreas (14) incluem uma pluralidade de aberturas (12A, 12B, 14A, 14B), sendo as aberturas (12A, 12B, 14A, 14B) cobertas pelas janelas (15A, 15B) para vedar hermeticamente de forma substancial as aberturas (14A, 14B), e onde as janelas (15A, 15B) são selecionadas para serem substancialmente transparentes em comprimentos de onda entre cerca de 3 um e cerca de 15 um do feixe de radiação (100).
    Petição 870190076160, de 07/08/2019, pág. 8/13
  11. 11. ESPECTRÔMETRO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o pelo menos um divisor (17) de feixe de radiação (100) ser móvel para fora do caminho do feixe de radiação (100).
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