BR102014017909A2

BR102014017909A2 - aparelhos de assistência de respiração com estimativa da taxa de fluxo de gás saindo pela válvula de exalação

Info

Publication number: BR102014017909A2
Application number: BR102014017909A
Authority: BR
Inventors: Graziella Morin
Original assignee: Air Liquide Medical Systems
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2015-11-17
Also published as: FR3008622B1; EP2826511B1; FR3008622A1; EP2826511A1; CN104288881B; CN104288881A

Abstract

aparelhos de assistência de respiração com estimativa da taxa de fluxo de gás saindo pela válvula de exalação. a invenção refere-se a um aparelho de ventilação artificial (1) para um paciente (5) compreendendo uma fonte de gás (2), um circuito de paciente (3, 3a, 3b) com uma válvula de exalação (7) controlada por uma linha de pressurização (8) compreendendo uma válvula de solenoide (6) controlada por meio de acionamento (13). o meio de acionamento (13) entrega um sinal de voltagem (u) para a válvula de solenoide (6) para controlá-la de modo a permitir ou impedir a transmissão de pressão para a válvula de exalação (7) através da linha de pressurização (8) e assim controlar a válvula de exalação (7), como uma função do sinal de voltagem (u), entre pelo menos uma posição totalmente aberta, uma posição totalmente fechada e uma ou mais posições intermediárias. um meio de medição de pressão (10) mede a pressão (p) do gás fornecido pela fonte de gás (2). meio de microprocessador aplica um algoritmo que permite a determinação da taxa de fluxo de gás (qve) saindo através da válvula de exalação (7) com base no sinal de pressão (p) e o sinal de voltagem (u).

Description

APARELHOS DE ASSISTÊNCIA DE RESPIRAÇÃO COM ESTIMATIVA DA TAXA DE FLUXO DE GÁS SAINDO PELA VÁLVULA DE EXALAÇÃO [001] A invenção refere-se a um aparelho de ventilação artificial ou ventilador médico para um paciente permitindo uma estimativa de vazamentos acidentais de ar entre o aparelho de ventilação artificial e um paciente fornecido com ar pelo referido aparelho de ventilação. [002] Os dispositivos ou aparelhos de ventilação artificial compreendendo uma válvula de exalação normalmente têm um meio para medir a taxa de fluxo saindo a partir da válvula de exalação ou um meio para medir a taxa de fluxo de paciente, isto é, a taxa de fluxo proxímal. [003] Na prática, na ausência de tal meio para medir a taxa de fluxo saindo a partir da válvula de exalação, esses dispositivos não são capazes de controlar dados que são úteis para o médico que supervisiona o progresso do tratamento, por exemplo, o aparecimento de vazamentos entre o aparelho e o paciente, conhecendo também a ventilação do paciente, por exemplo, sua taxa de respiração. [004] Assim, se a estimativa de vazamentos é um monitoramento muito bem controlado quando a taxa de fluxo entrando e a taxa de fluxo saindo do sistema, isto é, aparelhos e acessórios (circuito, umidificador, etc.) são conhecidas, e não aplica com aparelhos de ventilação artificial com circuito de válvula de exalação que são projetados para serem capazes de operar sem medição de taxa de exalação. [005] Na prática, o problema técnico reside na ausência de medição de taxa de fluxo de gás na válvula de exalação uma vez que é essencial para diferenciar com sucesso um potencial vazamento acidental da taxa de fluxo de gás saindo através da referida válvula de exalação. [006] A estimativa dos vazamentos, em seguida, torna-se muito mais difícil uma vez que é impossível saber qual proporção da taxa de fluxo fornecida pela máquina de ventilação escapa através de um vazamento potencial ou vai para o paciente, e, mais ainda, que proporção da taxa de fluxo exalada pelo paciente escapa pela válvula de exalação ou por um vazamento. [007] Para estes aparelhos com circuito de válvula de exalação e com uma única ramificação, o conhecimento da taxa de fluxo saindo a partir da válvula de exalação é atualmente obtido através da adição de um módulo de medição de pressão e / ou taxa de fluxo proximal adicional. [008] Agora, os inconvenientes de um tal módulo de medição adicional são nomeadamente o peso que exerce sobre a boca do paciente o que provoca um desconforto, uma deformação do rosto, etc., e a adição essencial de fios adicionais entre o aparelho e o módulo / paciente que cria um incômodo e volume. [009] Em suma, atualmente, a estimativa da taxa de fluxo de vazamento e do controle da taxa de fluxo de paciente, portanto, existe apenas nos aparelhos de ventilação de ramificação dupla com medição de taxa de fluxo de exalação, naqueles com uma única ramificação sem válvula de exalação e naqueles com uma única ramificação com uma válvula de exalação com módulo adicional com sensores de taxa de fluxo e / ou pressão proximais. [010] O problema que se coloca é, pois, ser capaz de obter facilmente uma estimativa da taxa de fluxo saindo a partir da válvula de exalação de um aparelho de ventilação artificial na ausência de medição da última e / ou de sensor proximal (s), assim como em seguida ser capaz de utilizar esta estimativa da taxa de fluxo para estimar e seguir, por exemplo, a taxa de fluxo de vazamento do aparelho ou taxa de fluxo de respiração do paciente. [011] Em outras palavras, o objetivo da invenção é o de propor um aparelho de ventilação artificial melhorado, com circuito de gás com uma válvula de exalação, que é capaz e projetado para produzir, durante o seu uso, uma estimativa da taxa de fluxo da válvula de exalação, e fazer assim sem medição de taxa de fluxo de exalação, se o aparelho é um aparelho de ramificação única ou de dupla ramificação, e, além disso, sem a utilização de um módulo de medição de pressão e / ou taxa de fluxo proximal adicional que conecta ao referido aparelho. [012] A solução da invenção, em seguida, refere-se a um aparelho de ventilação artificial ou ventilador para um paciente, isto é um ser humano, compreendendo: - uma fonte de gás capaz e concebida para entregar um gás de respiração, - um circuito de paciente compreendendo pelo menos uma ramificação de inalação fluidicamente ligada à fonte de gás para receber a taxa de fluxo de gás de respiração entregue pela fonte de gás, - uma válvula de exalação, disposta em ou ligada ao circuito de paciente, a abertura e fechamento da qual são controlados por uma linha de pressurização fluidicamente ligada à fonte de gás, - pelo menos uma válvula de solenoide disposta na referida linha de pressurização e controlada por meio de acionamento de modo a permitir ou evitar uma transmissão de pressão para a válvula de exalação, por via da referida linha de pressurização, meio de acionamento designado para fornecer pelo menos um sinal de voltagem U para referida pelo menos uma válvula de solenoide para controlar a válvula de solenoide de modo a permitir ou impedir a transmissão de pressão para a válvula de exalação através da referida linha de pressurização e, assim, controlar a válvula de exalação, como uma função do referido pelo menos um sinal de voltagem U, entre pelo menos uma posição totalmente aberta, uma posição totalmente fechada e uma ou mais posições intermediárias, e - um meio de medição de pressão disposto de modo a medir a pressão P do gás fornecido pela fonte de gás, caracterizado pelo fato de que compreende ainda meio de microprocessador implementando pelo menos um algoritmo tornando possível determinar a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação com base em pelo menos um sinal de pressão P fornecido pelo meio de medição de pressão e no referido pelo menos um sinal de voltagem U fornecido pelo meio de acionamento. [013] Deve ser entendido que, de acordo com a invenção, a taxa de fluxo de gás saindo através da válvula de exalação é obtida não pela medição direta da referida taxa de fluxo na referida válvula de exalação, mas é estimada na base de um (ou vários) de sinal de pressão (s) P medido por um sensor de pressão e um ou vários sinal de voltagem (U) (s) fornecido pelo meio de acionamento do ventilador, isto é, tipicamente, uma placa de circuito eletrônico, por exemplo, do tipo com microcontrolador e algoritmo. [014] Com efeito, de acordo com a invenção, a montagem de circuito de paciente e válvula de exalação é caracterizada de acordo com o controle da válvula de exalação (voltagem) e as medições de taxa de fluxo e pressão. [015] Como explicado em detalhe a seguir, o modelo é parametrizado para cada uma das válvulas por uma manobra a ser aplicada e gravações. [016] A manobra tem de ser realizada em cada mudança de configuração de válvula porque a caracterização pode variar fortemente entre duas válvulas de exalação, mesmo se forem do mesmo modelo. [017] A instalação do modelo de caracterização compreende dois passos, a saber: a) uma determinação da voltagem de fechamento da válvula de exalação, e b) uma gravação de uma tabela de pontos de operação de válvula, em pressão de válvula diferente de zero, voltagem e taxa de fluxo.

Durante ventilação, a estimativa da taxa de fluxo saindo através da válvula é realizada em dois passos, a saber: i) determinação se a taxa de fluxo é zero ou não, ii) se apropriado, interpolação dupla como uma função da pressão medida no instante t e da voltagem de controle no instante t para deduzir dai a taxa de fluxo saindo a partir do aparelho no instante t.

Embora o modelo da invenção seja apenas aproximado, uma vez que os resultados dependem da posição fisica da válvula de exalação e de outros parâmetros, particularmente a temperatura, no entanto, ele torna possível a obtenção de uma boa estimativa da taxa de fluxo de gás Qve saindo pela válvula de exalação.

As principais vantagens da invenção são que, por um lado, a estimativa da taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação sem utilizar uma medição na referida válvula de exalação, por conseguinte sem a necessidade de incorporar um sensor neste ponto, mesmo quando o aparelho é um aparelho de única ramificação, e, por outro lado, sem a adição de um modelo de medição adicional que conecta o aparelho.

Dependendo do caso, o aparelho· de ventilação artificial da invenção pode compreender uma ou mais das seguintes <3 1—i Q f" Á -í pa ς * wi. X— w X— -X— fcj U. —X. V—·*· '-X. W V-ι· V*** X X V.** w4. KS · - Ele compreende ainda meio de: medição de taxa de fluxo disposto de forma a medir a taxa de fluxo Q do gás fornecido pela fonte de gás. - A válvula de exalação compreende uma braçadeira de volume variável, isto quer dizer que uma braçadeira que pode ser inflada ou desinflada, ou uma membrana deformável de modo a controlar a salda de gás através da referida válvula de exalação por meio desta braçadeira ou desta membrana deformável. - A linha de pressurização fornece uma pressão de gás e / ou a taxa de fluxo que vai atuar na braçadeira ou na membrana deformável da válvula de exalação que controla e / ou monitora a abertura ou o fechamento da referida válvula de exalação. - O meio de acionamento, o meio de medição de taxa de fluxo e meio de medição de pressão cooperam com o meio de microprocessador de modo a parametrizar o algoritmo do meio de microprocessador utilizado para determinar a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação para uma dada pressão P e voltagem U. - Compreende ainda meio de armazenamento para o armazenamento de pelo menos os valores de voltagem U, taxa de fluxo Q e de pressão P obtidos a partir dos meio de acionamento, a partir do meio de medição de taxa de fluxo e meio de medição de pressão, respectivamente. 0 meio de microprocessador cooperam com meio de armazenamento de modo a recuperar valores de voltagem U, taxa de fluxo Q e de pressão P utilizados pelo algoritmo para estimar uma determinada taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação. O meio de acionamento é capaz e projetado para fornecer valores de voltagem diminuindo ou aumentando U com base no valor de voltagem de abertura máximo da válvula de modo a fechar progressivamente a válvula de exalação. - Quando a ramificação de inalação é bloqueada na conexão de paciente: a) a fonte de gás é capaz de fornecer gás a uma dada pressão P, b) o meio de acionamento é programado para fornecer valores de voltagem diminuindo ou aumentando Ui, U2 ... Un com base no valor de voltagem de abertura máximo da válvula de modo a fechar progressivamente a válvula de exalação, c) o sensor de taxa de fluxo é capaz e projetado para medir valores de taxa de fluxo de gás dados Q'i, Q'2 · · · Q' n correspondentes à taxa de fluxo de gás saindo pela válvula de exalação, e d) o meio de microprocessador torna possível determinar o controle de voltagem de fechamento Uferm acima ou abaixo do qual a taxa do fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação é zero. - O meio de armazenamento permite armazenar o valor de voltagem de fechamento correspondente Uferm no dado instante t em que taxa de fluxo Q entregue pela fonte de gás é igual a zero, ou seja: Q = 0. - O meio de acionamento é capaz de determinar se a taxa de fluxo de gás Qve saindo da válvula de exalação é zero na base do valor de voltagem instantâneo Ui utilizando o valor de voltagem de fechamento armazenado Uferm. - O meio de acionamento é projetado para fornecer pelo menos um sinal de voltagem para a válvula de solenoide para controlar a válvula de solenoide de modo a permitir ou impedir a transmissão de pressão para a válvula de exalação através da referida linha de pressurização e, assim, controlar a válvula de exalação entre pelo menos: uma posição totalmente aberta que corresponde a um valor de voltagem de controle máximo diferente de zero (Umax) da válvula de solenoide e em que a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação é máxima, uma posição totalmente fechada que corresponde a um valor de voltagem de controle de fechamento Uferm da válvula de solenoide, com Umax > Uferm ^ 0, e em que a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação é zero, uma ou mais posições intermediárias correspondentes a um ou mais valores de voltagem de controle intermediários Uint entre Umax e Uferm, e em que a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação é menor do que a taxa de fluxo máxima e diferente de zero.

Quando a ramificação de inalação é bloqueada na conexão do paciente: i) a fonte de gás é capaz de fornecer diversos valores de pressão de gás sucessivos Pi, P2 ... Pj ... Pp, ii) o meio de acionamento é programado para fornecer valores de voltagem aumentando ou diminuindo Ui, U2 ... Ui ... Un a partir do valor máximo da voltagem de abertura da válvula até o valor de voltagem de fechamento Uferm, para cada valor de pressão de gás sucessivo Pj entregue pela fonte de gás, iii) o sensor de taxa de fluxo é capaz e projetado para medir valores de taxa de fluxo de gás dados (Qi,i, Qi,2 · · · Qi,j · · · Qn,P) correspondentes à taxa de fluxo saindo da válvula de exalação para cada valor de pressão de gás sucessivo Ρχ, P2 ... Pp do gás fornecido pela fonte de gás e para cada valor de voltagem diminuindo Ui, U2 ... Un entregue pelo meio de acionamento, e iv) o meio de armazenamento é capaz e projetado para armazenar os valores de taxa de fluxo de gás (Qi,i, Qi,2· · · Qi,j . . · Qn,p) medidos pelo sensor de taxa de fluxo de uma forma que está associada com os valores de pressão de gás sucessivos Pi, P2 ... Pp e referidos valores de voltagem aumentando ou diminuindo correspondentes ϋχ, U2 ... Un. - O meio de acionamento é capaz de calcular a taxa de fluxo de gás Qve saindo da válvula de exalação na base dos valores de taxa de fluxo de gás (Qi,i, Qi,2 · - - Qi,j · · · Qn,P) medidos pelo sensor de taxa de fluxo e armazenados por meio de armazenamento para um valor de voltagem instantâneo Ui e para um valor de pressão de gás instantâneo medido Pj, usando uma interpelação dupla em uma tabela (Ui, Pj, Q±,j) armazenada no referido meio de armazenamento. - O meio de medição de taxa de fluxo é um sensor de taxa de fluxo. - 0 meio de medição de pressão é um sensor de pressão. 0 meio de acionamento compreende uma placa de circuito eletrônico, de preferência do tipo de microcontrolador e algoritmo. O meio de armazenamento compreende uma memória de armazenamento. - O meio de armazenamento compreende pelo menos uma RAM, EEPROM ou memória de armazenamento tipo Flash. - A ramificação de inalação é fluidicamente ligada a uma interface de paciente, de preferência a interface de paciente compreende uma máscara de respiração, uma sonda de traqueostomia ou uma sonda de intubação. - A fonte de gás é uma turbina, um recipiente de gás pressurizado ou uma linha de fornecimento de gás pressurizado fornecendo uma saída de parede ou semelhante, de preferência uma turbina. - A fonte de gás fornece ar, oxigênio ou ar enriquecido com oxigênio. - O circuito de paciente compreende uma ramificação de inalação e uma ramificação de exalação, a válvula de exalação sendo organizada na ramificação exalação. A válvula de exalação é disposta no lado da extremidade a jusante da ramificação de exalação situada ao lado ou no aparelho. - Compreende meio de fornecimento de energia elétrica, nomeadamente um plugue e um cabo de conexão para conectar o aparelho à rede de corrente elétrica de modo a fornecê-lo com a corrente elétrica, ou pelo menos uma bateria ou similar. A invenção será agora melhor compreendida a partir da seguinte descrição detalhada dada com referência às figuras anexas em que: - As Figuras 1 representam uma primeira modalidade de um aparelho de respiração artificial de acordo com a invenção com um circuito de paciente com uma ramificação de respiração; - A Figura 2 representa uma segunda modalidade de um aparelho de ventilação artificial de acordo com a invenção com um circuito de paciente com duas ramificações de respiração; - A Figura 3 detalha a primeira modalidade da Figura 1; e - A Figura 4 ilustra os passos de caracterização de válvula de exalação.

As Figuras 1 e 3 representam uma primeira modalidade de um aparelho de ventilação artificial 1, isto é, um ventilador médico, tal como, por exemplo, o ventilador Monnal T50 comercializado pelo Requerente, compreendendo, de acordo com a presente invenção, um circuito de paciente 3 com uma única ramificação de respiração 3a, também chamada ramificação de inalação, que é fluidicamente fornecida por uma fonte de gás 2, tal como uma turbina ou microventilador, ou uma rede de gás de parede fluidicamente ligada ao ventilador 1, de modo a fornecer uma taxa de fluxo de gás pressurizado, tal como o ar, isto é, em uma pressão superior à pressão atmosférica (ou seja, > 1 atm) , para um paciente 5. O circuito de paciente 3 torna possível transportar o gás da fonte de gás 2 para uma interface de paciente 4, tal como uma máscara ou uma sonda traqueal ou intubação, o que faz com que seja possível fornecer a taxa de fluxo de gás para o paciente 5. A direção do fluxo de gás é representada esquematicamente pela seta 14.

Meio de controle de válvula compreendendo um duto de pressurização 8 é projetado e capaz de, controlar fluidicamente uma válvula de exalação 7 disposta no circuito de paciente 3, na proximidade da interface de paciente 4, a saber, por exemplo, um máscara nasal ou facial, ou uma intubação ou sondar traqueal. A válvula de exalação 7 é capaz de ser controlada entre um número de posições de abertura / fechamento, incluindo pelo menos uma denominada posição "totalmente aberta" em que o gás escape em uma taxa de fluxo máxima dada pela referida válvula de exalação 7 de modo a descarregar um máximo de gás para a atmosfera ambiente (em 12) , e pelo menos uma chamada posição "fechada" em que nenhum fluxo de gás escapa através da referida válvula de exalação 7, isto quer dizer que o gás é retido no circuito de paciente 3 e na máscara 4, como explicado abaixo. A válvula de exalação 7 pode, além disso, ser controlada entre uma ou mais posições de abertura / fechamento chamadas posições "intermediárias" conduzindo a uma abertura da válvula de exalação entre a chamada posição "totalmente aberta" e a chamada posição "fechada".

Tal como ilustrado nas Figuras 1 e 3, o meio de determinação de taxa de fluxo 9, tal como um sensor de taxa de fluxo, é disposto na saida da fonte de gás 2 e tornam possível determinar a taxa de fluxo de gás Q saindo a partir da fonte de gás 2. O sensor de taxa de fluxo pode, por exemplo, ser um sensor de referência de comercialização série AWM700 da empresa Honeywell.

Além disso, um meio de medição de pressão 10, de preferência, um sensor de pressão capaz de medir a pressão P do gás fornecido pela fonte de gás 2, é disposto na ramificação de inalação 3a, de preferência, a montante da mesma, isto é, ao lado do ventilador 1.

Uma válvula de solenoíde 6 ou um bloco de várias válvulas de solenoide é disposto na linha de pressurização 8 e é controlada por meio de acionamento 13 de modo a permitir ou evitar uma transmissão de pressão para a válvula de exalação 7, através da referida linha de pressurização 8, isto quer dizer de modo a controlar uma abertura parcial ou total da referida válvula de exalação 7 para permitir uma passagem da taxa de fluxo de gás, ou, inversamente, para fechar a referida válvula de exalação 7 e, por conseguinte, evitar qualquer saída de gás.

Na verdade, a linha de pressurização 8 transmite uma pressão de gás e / ou taxa de fluxo que vai atuar sobre a braçadeira da válvula de exalação 7 que controla a abertura ou o fechamento desta válvula 7.

Mais especificamente, o meio de acionamento 13 é projetado para fornecer pelo menos um sinal de voltagem U para referida pelo menos uma válvula de solenoide 6 para controlá-la de forma a permitir ou impedir a transmissão de pressão para a válvula de exalação 7 através da referida linha de pressurização 8 e assim controlar a válvula de exalação 7, como uma função do pelo menos um sinal de voltagem U fornecido pelo referido meio de acionamento, entre pelo menos a posição totalmente aberta, a posição totalmente fechada e uma ou mais posições intermediárias.

Preferencialmente, o meio de acionamento 13 compreende uma placa de circuito eletrônico compreendendo um microprocessador com algoritmo (s).

De acordo com a invenção, o ventilador 1 compreende ainda meio de microprocessador implementando pelo menos um algoritmo tornando possivel determinar a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação 7 com base em pelo menos um sinal de pressão P entregue pelo meio de medição de pressão 10 e pelo menos um sinal de voltagem U entregue pelo meio de acionamento 13. O meio de acionamento 13, o meio de medição de taxa de fluxo 9 e o meio de medição de pressão 10 cooperam com o meio de microprocessador para parametrizar o algoritmo usado para determinar a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação 7 para uma dada pressão P e voltagem ü, e, em seguida, a taxa de fluxo de vazamento a partir da válvula de exalação 7. O ventilador 1 compreende ainda meio de armazenamento 15, tal como uma memória de armazenamento de dados, tornando possível armazenar pelo menos os valores da voltagem LJ, a taxa de fluxo Q e a pressão P obtidos a partir do meio de acionamento 13, a partir do meio de medição de taxa de fluxo 9 e a partir do meio de medição de pressão 10, respectivamente.

Na verdade, o meio de microprocessador cooperam com o meio de armazenamento 15, de modo a obter os valores de voltagem U, taxa de fluxo Q e de pressão P utilizados pelo algoritmo para estimar a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação 7.

Modelo de caracterização de válvula de exalação A caracterização da válvula de exalação é executada durante o autoteste do aparelho de ventilação, por exemplo, rri 1 o ΤΊΡϊ rpal i 7apan Hp ΠΤΠΛ ςρη' p Hp TrpTl f 1 V-^1 wi v**· ‘w* v*/ X X íO -X- O- X X Ct -X— vX- —X* -X-. Xf IXX Vy* V—X C* V-X V# wi* I· L Li NX* X— -X- VXX d S—✓ v VX» X -X— X— —1— CXl 'ty* C* VX kX técnicas antes da ventilação real. O autoteste é realizado com o circuito de paciente 3 bloqueado na sua extremidade por uma paragem ou similar, isto quer dizer com ramificação de inalação 3a bloqueada na interface 4 (Figura 1) . O paciente 5, por conseguinte, não é acoplado ao aparelho neste momento. A caracterização da válvula de exalação 7 acontece em dois passos sucessivos, como ilustrado na Figura 4: - Passo 1: em primeiro lugar, uma pesquisa é realizada para o ponto de controle de fechamento da válvula de exalação 7. Para isso, a válvula de exalação 7 está na posição aberta. No aparelho, um fluxo de gás é gerado com um controle fixo da turbina 2 e a válvula de exalação 7 é progressivamente fechada até a taxa de fluxo de zero ser medida. Este fechamento progressivo é feito abrindo progressivamente a válvula de solenoide 6 que vai pressurizar progressivamente, através da linha de pressurização 8, a braçadeira da válvula de exalação 7. Quando uma taxa de fluxo de zero é medida, o valor de controle da válvula de exalação 7 correspondente a esta taxa de fluxo zero é armazenado. - Passo 2: em seguida, uma tabela é estabelecida que inclui os valores de taxa de fluxo saindo a partir da válvula de exalação 7 como uma função do controle (voltagem) da referida válvula de exalação 7 e a pressão gerada pela turbina 2 do aparelho. Para isso, a válvula de exalação 7 é em primeiro lugar aberta e a turbina 2 é regulada de modo que ela fornece uma dada pressão de gás, por exemplo, em sucessão, 15, 10, 5 e 2 cm de H20, e a taxa de fluxo é medida como uma função de diferentes niveis de controle de válvula, isto é, a partir da voltagem máxima para o valor de fechamento determinado imediatamente antes. A taxa de fluxo saindo da válvula é então registrada.

No momento da abertura da válvula e dos fechamentos parciais sucessivos, a pressão medida muda assim é, portanto, essencial esperar para a regulação da turbina tomar seu efeito e para a pressão medida ser mais uma vez corrigida para tomar as medições de pressão, voltagem e taxa de fluxo.

Isto termina o passo 2 do autoteste.

Subsequentemente, a taxa de fluxo saindo da válvula 7 vai ser estimada através da realização de uma interpolação dupla como uma função da pressão medida e da válvula de controle .

De acordo com a invenção, a caracterização acima pode ser realizada em um circuito de gás 3 com ramificação única (ramificação única: Figura 1) e com ramificação dupla (Figura 2). Na verdade, a estimativa da taxa de fluxo Ev é possivel após o autoteste em duas possíveis configurações de circuito, ou seja, ramificação única e ramificação dupla.

Para isso, o meio de acionamento 13 entrega valores de voltagem diminuindo ou aumentando U, com base no valor de voltagem de abertura máximo da válvula de modo a fechar progressivamente a válvula de exalação 7. 0 meio de determinação de taxa de fluxo ou sensor de taxa de fluxo 9 tornam possivel de fato determinar a taxa de fluxo de gás Q saindo a partir da fonte de gás 2 no instante t em que o meio de controle 6 controla a válvula de exalação 7 na posição fechada, impedindo assim qualquer saida do gás a partir do circuito 3, e em que, em uma segunda fase, a interface de paciente 4 não fornece qualquer taxa de fluxo de gás, ou seja a interface 4 não fornece o paciente com gás de respiração e que é bloqueada por uma paragem.

Isto pode ser obtido através do bloqueio do circuito de paciente 3 na interface 4 fornecendo o paciente 5. A taxa de fluxo de gás determinada pelo meio de determinação de taxa de fluxo 9 nesta configuração então corresponde a um valor de taxa de fluxo de vazamento acidental.

Com efeito, quando a ramificação de inalação 3a é bloqueada na interface 4 do paciente 5, a fonte de gás 2 fornece gás a uma dada pressão P, o meio de acionamento 13 é programado para fornecer valores de voltagem aumentando ou diminuindo Ui, U2 ... Un com base no valor de voltagem de abertura máximo Umax da válvula de exalação 7 de modo a fechar progressivamente a válvula de exalação 7, o sensor de taxa de fluxo 9 mede os valores de taxa de fluxo de gás dados (Q'i/· Q'2 - - · Q'n) correspondente à taxa de fluxo de gás saindo através da válvula de exalação 7, e o meio de microprocessador determina a voltagem de controle de fechamento Uferm acima ou abaixo da qual a taxa de fluxo de gás Qve saindo através da válvula de exalação 7 é zero.

Além disso, o meio de armazenamento torna possível também armazenar o valor de voltagem de fechamento Uferm correspondente ao dado instante t em que a taxa de fluxo Q fornecida pela fonte de gás 2 é igual a zero, isto é, quando Q = 0.

Os valores de voltagem diminuindo ou aumentando Ui, U2 ... Un entregues pelo meio de acionamento 13 situam-se entre o valor de voltagem de abertura máximo Umax da válvula 7 e o valor de voltagem de fechamento Uferm, para cada valor de pressão de gás sucessivo Ρχ, P2 ... Pp entregue pela fonte de gás 2.

Da mesma forma, os valores de taxa de fluxo de gás dados (Qi,i, Qi,2 · · · Q±,j · · · Qn,P) correspondente à taxa de fluxo saindo da válvula de exalação 7 são medidos pelo sensor de taxa de fluxo 9 para cada valor de pressão de gás sucessivo Pi, P2 ... Pp do gás fornecido pela fonte de gás 2 e para cada valor de voltagem diminuindo Ui, U2 ... Un fornecido pelo meio de acionamento 13.

Em seguida, o meio de armazenamento, por exemplo, uma memória RAM, EEPROM ou memória tipo Flash, torna possível armazenar os valores de taxa de fluxo de gás (Qi,i, Qi,2 · · · Qi,j . . . Qn,p) de uma forma que está associada com os sucessivos valores de pressão de gás Pi, P2 ... Pp e com os referidos valores de voltagem aumentando ou diminuindo correspondentes Ui, U2 ... Un.

As explicações dadas abaixo tornam possível melhor compreender como, com base no modelo apresentado anteriormente durante o autoteste, que é possível obter uma estimativa da taxa de fluxo da válvula de solenoide Qve, incluindo um item de informação de taxa de fluxo zero, ou seja, Qve = 0. Se a voltagem for menor do que ou maior do que (dependendo do modo de acionamento) Uferm ou se as pressões em jogo na válvula são tais que é sabido que é fechada, isto é, se a pressão proximal é menor do que a pressão da bexiga de válvula / braçadeira.

Outras medições calculadas A única pressão medida pelo sensor de pressão 9 é a pressão de saída da máquina 1. Para saber a pressão noutro ponto do circuito 3, modelos de cálculo complementares podem ser introduzidos para determinar, por exemplo: - a pressão proximal, isto é, com a perda de carga do circuito de paciente levada em consideração, e - a pressão da bexiga ou braçadeira da válvula de exalação 7 que é estimada como uma função da pressão fornecida pela turbina 2 e do controle da válvula de exalação 7.

Os modelos implementados são determinados empiricamente.

Se a pressão da bexiga é mais elevada do que a pressão proximal, então, a taxa de fluxo da válvula de exalação é zero .

Diferentes casos referentes à estimativa dos vazamentos não intencionais Uma estimativa dos vazamentos intencionais no final da exalação pode ser apresentada com os seguintes dois casos. a) Taxa de fluxo zero da válvula de exalação (Qve) Sabe-se que a taxa de fluxo Qve da válvula de exalação é zero se o controle da válvula de exalação está abaixo de um certo limiar determinado durante os autotestes, ou se a pressão proximal é menor do que a pressão da bexiga.

Neste caso: Qve = 0 b) Taxa de fluxo da válvula de exalação estimada pela tabela de caracterização de teste Se o processo anterior não é aplicável,· uma taxa de fluxo Qve sai da válvula de exalação 7. Esta taxa de fluxo Qve da válvula de exalação 7 é estimada através da realização de uma interpolação dupla de acordo com a pressão medida e do controle da válvula de exalação. O seguinte aplica-se em seguida: Qve = Função (pressão, voltagem de controle da válvula) O meio de acionamento 13, além disso, calcula a taxa de fluxo de gás Qve saindo da válvula de exalação 7 com base nos valores de taxa de fluxo de gás (Qi,i, Qi,2 · · - Q±,j · · · Qn,p) medidos pelo sensor de taxa de fluxo 9 e armazenados por meio de armazenamento para um valor de voltagem instantâneo Ui e para um valor de pressão de gás medido instantâneo Pi, utilizando uma interpolação dupla em uma tabela (Ui, Pj, Qi,j) armazenada no referido meio de armazenamento.

Além disso, o meio de acionamento 13 torna possível determinar se a taxa de fluxo de gás Qve saindo da válvula de exalação 7 é zero com base no valor de voltagem instantâneo Ui utilizando o valor de voltagem de fechamento Uferm armazenado e as pressões proximais e de bexiga, isto é, pressão de braçadeira de válvula de exalação 7.

Uso A taxa de fluxo de válvula de exalação estimada pode então ser utilizada para estimar as taxas de fluxo em jogo, durante ventilação.

Uma estimativa da taxa de fluxo de vazamento potencial Qf entre o aparelho 1 e o paciente 5 pode ser realizada por meio de, por exemplo, um modelo que incorpora os valores de taxa de fluxo de máquina Q, pressão P e taxa de fluxo de válvula Qve, de tal modo que: Qf = F (Q, Qve, P) A partir desta taxa de fluxo de vazamento, a taxa de fluxo de respiração do paciente Qp pode ser deduzida, a saber: Qp = Q - Qf Conhecer a taxa de fluxo de respiração do paciente Qp é útil para o médico monitorar o estado da ventilação e do paciente. A taxa de fluxo de paciente é útil para o ventilador para o cálculo de vários monitoramentos, tais como, por exemplo, os volumes inspirados e expirados pelo paciente. É também utilizada para a regulação dos modos volumétricos e dos modos barométricos por servo-controle com base em volume. Finalmente, a taxa de fluxo de paciente é utilizada para a sincronização de paciente / máquina por meio do gatilho de inalação e ciclagem.

Além disso, a Figura 2 representa uma segunda modalidade de um aparelho de ventilação artificial 1 de acordo com a invenção que compreende um circuito de paciente 3 compreendendo uma ramificação de inalação 3a e uma ramificação de exalação 3b, ou seja, um circuito de ramificação dupla.

Neste caso, a ramificação de inalação 3a é fluidicamente ligada à fonte de gás 2 de tal maneira como para transmitir o gás da fonte de gás 2 para a interface de paciente 4, como no caso anterior, enquanto que a ramificação de exalação 3b liga fluidicamente a interface de paciente 4 para o arranjo de válvula de exalação 7 aqui no ventilador 1 de modo a transmitir o gás inalado pelo paciente 5, isto é, os gases ricos em C02 exalados pelo paciente 5, e expulsá-lo através da válvula de exalação 7.

As ramificação de inalação 3a e exalação 3b são ligadas no lado da interface 4 por uma peça em Y ou T 13.

Nesta segunda modalidade, a válvula de exalação 7 é disposta no circuito de paciente 3 na proximidade de ou no ventilador 1, em particular na saida da ramificação de exalação 3b do ventilador 1. A operação do aparelho nesta segunda modalidade é idêntica à da primeira modalidade.

Claims

1. Aparelho de ventilação artificial (1) para um paciente (5), compreendendo: - uma fonte de gás (2) capaz e projetada para fornecer um gás de respiração, - um circuito de paciente (3, 3a, 3b) compreendendo pelo menos uma ramificação de inalação (3a) fluidicamente ligada à fonte de gás (2) para receber a taxa de fluxo de gás de respiração entregue pela fonte de gás (2), - uma válvula de exalação (7), disposta em ou ligada ao circuito de paciente (3, 3a, 3b) , a abertura e fechamento da qual são controlados por uma linha de pressurização (8) fluidicamente ligada à fonte de gás (2), - pelo menos uma válvula de solenoide (6) disposta na L 0 L 0 L lUd ± ± 1111 d 00 pieobUI lZdÇaü j 0 CüilLIÜidUa pOI 1110 ± O de acionamento (13) de modo a permitir ou evitar uma transmissão de pressão para a válvula de exalação (7), através da referida linha de pressurização (8), - meio de acionamento (13) destinado a fornecer pelo menos um sinal de voltagem (U) para referida pelo menos uma válvula de solenoide (6) para controlar referida pelo menos uma válvula de solenoide (6) de modo a permitir ou impedir a transmissão de pressão para a válvula de exalação (7) através da referida linha de pressurização (8) e, assim, controlar a válvula de exalação (7) , como uma função do referido pelo menos um sinal de voltagem (U) , entre pelo menos uma posição totalmente aberta, uma posição totalmente fechada e uma ou mais posições intermediárias, e - um meio de medição de pressão (10) disposto de modo a medir a pressão (P) do gás fornecido pela fonte de gás (2) , caracter!zado pelo fato de que compreende ainda meio de microprocessador implementando pelo menos um algoritmo tornando possivel determinar a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7) com base em pelo menos um sinal de pressão (P) fornecido pelo meio de medição de pressão (10) e no referido pelo menos um sinal de voltagem (ü) fornecido pelo meio de acionamento (13).

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: - um meio de medição de taxa de fluxo (9) disposto de tal forma a medir a taxa de fluxo (Q) do gás fornecido pela fonte de gás (2), e - o meio de acionamento, o meio de medição de taxa de fluxo (9) e o meio de medição de pressão (10) cooperam com o meio de microprocessador para parametrizar o algoritmo do meio de microprocessador utilizado para determinar a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7) para uma dada pressão (P) e voltagem (ü).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda meio de armazenamento (15) para armazenar pelo menos os valores de voltagem (U) , taxa de fluxo (Q) e pressão (P) obtidos a partir do meio de acionamento (13), a partir do meio de medição de taxa de fluxo (9) e do meio de medição de pressão (10), respectivamente.

4 . Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o meio de microprocessador coopera com o meio de armazenamento (15) de forma a recuperar os valores de voltagem (U) , taxa de fluxo (Q) e pressão (P) utilizados pelo algoritmo para estimar uma determinada taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7).

5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o meio de microprocessador é projetado para determinar uma taxa de fluxo de vazamento (Qf) com base em valores de taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7), e a taxa de fluxo (Q) e pressão (P) do gás fornecido pela fonte de gás (2).

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o meio de acionamento (13) são capaz e projetado para fornecer valores de voltagem diminuindo ou aumentando (ü) com base no valor de voltagem de abertura máximo (Umax) da válvula de modo a fechar progressivamente a válvula de exalação (7) .

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que quando a ramificação de inalação (3a) está bloqueada na interface (4) ligada ao paciente (5) : - a fonte de gás (2) é capaz de fornecer gás a uma dada pressão (P), o meio de acionamento (13) é programado para fornecer valores de voltagem diminuindo ou aumentando (Ui, U2 ... Un) com base no valor de voltagem de abertura máximo da válvula de exalação (7) de modo a progressivamente fechar a referida válvula de exalação (7), - o sensor de taxa de fluxo (9) é capaz e projetado para medir valores de taxa de fluxo de gás dados (Q'i, Q'2 . . . Q'n) correspondentes à taxa de fluxo de gás saindo pela válvula de exalação (7), e - o meio de microprocessador torna possível determinar a voltagem de controle de fechamento (Uferm) acima ou abaixo da qual a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7) é igual a zero, - o meio de armazenamento (15) é capaz e projetado para armazenar o valor (Uferm).

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, quando a ramificação de inalação (3a) está bloqueada na interface (4): a fonte de gás (2) é capaz de entregar vários valores de pressão de gás sucessivos (Pi, P2 ... Pj ... Pp) , o meio de acionamento (13) é programado para fornecer valores de voltagem diminuindo ou aumentando (Ui, U2 ... Ui ... Un) a partir do valor de voltagem de abertura máximo (Umax) da válvula (7) até o valor de voltagem de fechamento (Uferm) para cada valor de pressão de gás sucessivo (Pj) emitido pela fonte de gás (2), - o sensor de taxa de fluxo (9) é capaz e projetado para medir valores de taxa de fluxo de gás dados (Qi,i, Qi,2 • · · Qi,j - . · Qn,p) correspondentes à taxa de fluxo saindo da válvula de exalação para cada valor de pressão de gás sucessivo (Pi, P2 ... Pp) do gás fornecido pela fonte de gás (2) e para cada valor de voltagem decrescente (Ui, U2 ... Un) fornecido pelo meio de acionamento (13), e - o meio de armazenamento (15) é capaz e projetado para armazenar os valores de taxa de fluxo de gás (Qi,j) medidos pelo sensor de taxa de fluxo (9) de uma forma que está associada com os valores de pressão de gás sucessivos (Pi, P2 ... Pj ... Pp) e referidos correspondente valores de voltagem aumentando ou diminuindo (Ui, U2 ... Ui ... Un) .

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o meio de acionamento (13) é capaz de calcular a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo da válvula de exalação (7) na base dos valores de taxa de fluxo de gás (Qi,j) medidos pelo sensor de taxa de fluxo (9) e armazenados pelo meio de armazenamento (15) para um valor de voltagem instantâneo (Ui) e para um valor de pressão de gás instantâneo medido (Pj), usando uma interpolação dupla em uma tabela (Ui, Pj, Qi,j) armazenada no referido meio de armazenamento (15).

10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o meio de acionamento (13) é capaz de determinar se a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo da válvula de exalação (7) é igual a zero em função do valor de voltagem instantâneo (Ui) , utilizando o valor de voltagem de fechamento armazenado (Uferm).

11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende: - o meio de medição de taxa de fluxo (9) é um sensor de taxa de fluxo, e / ou - o meio de medição de pressão (10) é um sensor de pressão, e / ou - meio de acionamento (13) compreende uma placa de circuito eletrônico, de preferência do tipo de microcontrolador e algoritmo, e / ou - o meio de armazenamento (15) compreende pelo menos uma RAM, memória EEPROM ou Flash tipo.

12. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o meio de acionamento (13) é projetado para fornecer pelo menos um sinal de voltagem (U) para a válvula de solenoide (6) para controlar a válvula de solenoide (6) de modo a permitir ou impedir a transmissão de pressão para a válvula de exalação (7) através da referida linha de pressurização (8) e, assim, controlar a válvula de exalação (7) entre pelo menos: . uma posição totalmente aberta que corresponde a um valor de voltagem de controle máximo diferente de zero (Umax) da válvula de solenoide (6) e em que a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7) é máxima, . uma posição totalmente fechada que corresponde a um valor de voltagem de controle de fechamento (Uferm) da válvula de solenoide (6), com: Umax > Uferm ^ 0, e em que a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7) é igual a zero, uma ou mais posições intermediárias correspondentes a um ou mais valores de voltagem de controle de intermediário (UINT) entre Umax e Uferm, e em que a taxa de fluxo de gás (Qve) saindo através da válvula de exalação (7) é menor do que a taxa de fluxo máxima e diferente de zero.

13. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o meio de armazenamento (15) torna possível armazenar o valor de voltagem de fechamento (Uferm) correspondente ao dado instante (t) quando a taxa de fluxo (Q) entregue pela fonte de gás (2) é igual a zero (Q = 0).

14 . Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a ramificação de inalação (3a) é fluidicamente ligada a uma interface de paciente (4), de preferência a interface de paciente (4) compreende uma máscara de respiração, uma sonda de traqueotomia ou uma sonda de intubação.

15. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a fonte de gás (2) é uma turbina, um recipiente de gás pressurizado ou uma linha de fornecimento de gás pressurizada, de preferência, uma turbina (2).

16. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o circuito de paciente (3) compreendendo uma ramificação de inalação (3a) e uma ramificação de exalação (3b), a válvula de exalação (7) sendo disposta na ramificação de exalação (3b), de preferência a válvula de exalação (7) é disposta no lado da extremidade a jusante da ramificação de exalação (3b) situada ao lado ou no aparelho (1).