ES2228992T3 - Valvula de exhalacion con transductor de flujo. - Google Patents
Valvula de exhalacion con transductor de flujo.Info
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Abstract
Válvula de exhalación (18) para un respirador que tiene un transductor para supervisar el flujo de exhalación de un paciente, comprendiendo dicha válvula (18): una caja (200a, 200b, 200c) que define un pasaje de flujo (206); un miembro transductor (230) que comprende una aleta (231) flexionable en la dirección del flujo a través de dicho pasaje de flujo para crear una corriente de presión diferencial en ambos sentidos de dicha aleta dentro de dicho pasaje de flujo; una primera abertura (232) para la presión situada antes de dicha aleta; una segunda abertura (234) para la presión situada después de dicha aleta; unos medios (70) para medir la presión diferencial entre dichas aberturas primera y segunda para la presión; un dispositivo (203) de almacenamiento de datos para almacenar la información relativa a la presión diferencial respecto al caudal de flujo medida en dicho pasaje de flujo, y unos medios para calcular el caudal de flujo en dicho pasaje de flujo a partir de la presión diferencial medida a través de dicho dispositivo de almacenamiento de datos; caracterizada porque el miembro transductor (230) es insertable entre los topes de apoyo anterior y posterior (418a, 418b) formados dentro de dicho pasaje de flujo, de manera que están destinados a quedar en acoplamiento por rozamiento dentro de la caja y porque los datos del dispositivo de almacenamiento de datos son datos de calibración que comprenden mediciones directas de dicha presión diferencial para una pluralidad de valores de dicho caudal medido también directamente, con lo que los medios de cálculo determinan el caudal a partir de los datos de calibración directa.
Description
Válvula de exhalación con transductor de
flujo.
La presente invención se refiere en general a los
equipos médicos, y más en particular a una válvula de exhalación
para supervisar el flujo de exhalación de un paciente mamífero.
En muchos establecimientos clínicos son usados
respiradores mecánicos para facilitar el flujo respiratorio de gas
al interior y al exterior de los pulmones de pacientes que están
enfermos, lesionados o anestesiados.
En general, los respiradores mecánicos producen
un ciclaje repetitivo de flujo ventilatorio, estando cada ciclo
repetitivo de este tipo separado en dos fases que son una fase
inspiratoria seguida por una fase espiratoria.
La fase inspiratoria del ciclo del respirador
está caracterizada por el movimiento de flujo inspiratorio de
presión positiva a través del circuito del respirador y al interior
de los pulmones del paciente. La fase espiratoria del ciclo
ventilatorio está caracterizada por la cesación del flujo
inspiratorio de presión positiva durante un tiempo suficiente para
permitir que se produzca la desinflación de los pulmones. El gas
exhalado es descargado del circuito del respirador, típicamente a
través de una válvula de exhalación. En un paciente cuyos pulmones
y cuya musculatura torácica presentan una flexibilidad normal,
habitualmente se permite que el acto de la exhalación se produzca
espontáneamente sin asistencia mecánica por parte del
respirador.
A veces es deseable controlar la presión de la
vía aérea durante la exhalación para mantener una cantidad
predeterminada de contrapresión positiva durante todo el ciclo
respiratorio o durante una parte del mismo. Tales técnicas son a
menudo utilizadas para tratar deterioros de la capacidad pulmonar
debidos a atelectasia pulmonar o a otros factores.
Los respiradores mecánicos del estado de la
técnica han sido agrupados según varios sistemas de clasificación
basados en varios criterios. En general, los respiradores mecánicos
pueden ser agrupados o clasificados según el parámetro o los
parámetros que sea utilizado o que sean utilizados para a) iniciar,
b) limitar y c) finalizar (p. ej. ciclar) la fase inspiratoria del
ciclo del respirador.
"Iniciación" es la acción que inicia
la fase inspiratoria del ciclo del respirador. La iniciación de la
fase inspiratoria puede ser activada por el respirador o por el
paciente. Las variables y/o los parámetros que son utilizados para
activar el comienzo de la fase inspiratoria incluyen los
siguientes: el tiempo (es decir, la velocidad respiratoria), el
comienzo de la inhalación espontánea por parte del paciente y/o
combinaciones de los mismos.
La expresión "Limitación" de la fase
inspiratoria se refiere a la manera como el flujo de gas
inspiratorio es mantenido dentro de gamas de valores prescritas
para optimizar la ventilación de los pulmones del paciente. Las
variables limitativas y/o los parámetros limitativos son típicamente
controlados por el respirador, pero pueden variar como resultado
del esfuerzo del paciente y/o de variables fisiológicas tales como
la flexibilidad pulmonar y la resistencia de las vías aéreas. Las
variables y/o los parámetros que son utilizados para limitar la
fase inspiratoria incluyen el caudal, la presión de la vía aérea y
el volumen suministrado.
La expresión "Finalización" o "ciclaje"
de la fase inspiratoria del ciclo del respirador se refiere al
punto en el cual el flujo inspiratorio es detenido y se permite que
el respirador y/o el paciente "ciclen" pasando a la fase
espiratoria. En dependencia de los ajustes de control del
respirador, la finalización de la fase inspiratoria puede ser
provocada por el respirador o por el paciente. Las variables y/o
los parámetros que son utilizados para finalizar la fase
inspiratoria incluyen los siguientes: el tiempo, la presión máxima
de la vía aérea y/o el volumen de ventilación pulmonar
(V_{t}).
Los respiradores mecánicos son además utilizados
para proporcionar varios "modos" de ventilación mecánica,
siendo el concreto modo de ventilación seleccionado o prescrito
sobre la base del estado clínico del paciente y del objetivo global
(es decir de si se trata de ventilación a largo plazo, de
ventilación a corto plazo, de retirar el respirador, etc. ...) de la
ventilación mecánica.
La Ventilación Mandatoria Intermitente es un modo
de ventilación en el que un paciente que respira espontáneamente
recibe una inflación mecánica intermitente suministrada
asincrónicamente por el respirador.
La Ventilación Mandatoria Intermitente
Sincronizada es un modo de ventilación en el que un paciente que
respira espontáneamente recibe ocasionales ciclos respiratorios
ventilatorios mandatorios. Los ciclos respiratorios mandatorios del
respirador son sincronizados con los esfuerzos inspiratorios
espontáneos del paciente.
La Ventilación Mecánica Controlada (CMV) es un
modo de ventilación en el que son suministrados al paciente ciclos
respiratorios mecánicos a intervalos de tiempo que no se ven
afectados por los esfuerzos del paciente. La Ventilación Mecánica
Controlada es típicamente utilizada en pacientes que no respiran
espontáneamente.
La Ventilación con Control/Asistencia (A/C) es un
modo de ventilación en el que el paciente puede alterar
voluntariamente la frecuencia de los ciclos respiratorios
mandatorios del respirador recibidos, pero no puede alterar el
caudal y el volumen de ventilación pulmonar (V_{t}) de cada ciclo
respiratorio del respirador recibido. Los ciclos respiratorios
mandatorios controlados son iniciados por el respirador sobre la
base del número de ciclos respiratorios por minuto ajustado.
Además, el paciente puede demandar e iniciar un ciclo respiratorio
de asistencia. Tras haber sido iniciado con éxito un ciclo
respiratorio de asistencia, la válvula de exhalación es cerrada y es
suministrado gas al paciente para satisfacer el volumen de
ventilación pulmonar, el caudal máximo y la forma de onda
preestablecidos.
Los tipos de ciclos respiratorios son típicamente
clasificados según las funciones específicas que controlan:
a) la iniciación;
b) la limitación; y
c) el ciclaje de cada ciclo respiratorio
suministrado por el respirador mecánico, como se ha descrito y
definido anteriormente.
Los típicos tipos de ciclo respiratorio y
parámetros del respirador que son utilizados en la práctica clínica
moderna incluyen los siguientes:
Un ciclo respiratorio mandatorio ciclado por la
máquina es un ciclo respiratorio que es iniciado, limitado y
ciclado por el respirador.
Un ciclo respiratorio de asistencia ciclado por
la máquina es un ciclo respiratorio que es iniciado por el paciente
pero es limitado y ciclado por el respirador.
Un ciclo respiratorio apoyado ciclado por el
paciente es un ciclo respiratorio que es iniciado por el paciente,
limitado por el respirador y ciclado por el paciente.
Un ciclo respiratorio espontáneo ciclado por el
paciente es un ciclo respiratorio que es iniciado, limitado y
ciclado por el paciente. Mientras que el esfuerzo del paciente
limita el caudal, y por consiguiente el volumen inspiratorio del
ciclo respiratorio, el respirador puede también limitar el ciclo
respiratorio proporcionando un caudal que sea demasiado bajo como
para mantener una presión constante frente a la demanda
inspiratoria del paciente.
Los ciclos respiratorios controlados por volumen
son ciclos respiratorios mandatorios iniciados por la máquina. La
fase inspiratoria es iniciada por el respirador sobre la base de un
número de ciclos respiratorios por minuto preestablecido. La fase
inspiratoria es finalizada y la fase espiratoria es iniciada cuando
se determina que el suministro del ciclo respiratorio ha sido
completo sobre la base de un ajuste preestablecido del volumen de
ventilación pulmonar, del caudal máximo y de la forma de la onda.
El respirador permanece en fase espiratoria hasta que comienza la
siguiente fase inspiratoria.
Los ciclos respiratorios controlados por volumen
son ciclos respiratorios apoyados ciclados por la máquina que son
iniciados por el paciente. Los ciclos respiratorios de asistencia
controlados por volumen pueden ser iniciados tan sólo cuando la
"ventana de asistencia" está abierta. La "ventana de
asistencia" es el intervalo de tiempo durante el cual el
respirador está programado para supervisar el flujo inspiratorio con
la finalidad de detectar el esfuerzo inspiratorio del paciente.
Cuando es iniciado un ciclo respiratorio del respirador, la fase
inspiratoria de tal ciclo respiratorio continuará hasta que hayan
sido alcanzados un volumen de ventilación pulmonar, un caudal máximo
y una forma de onda preestablecidos. A continuación es abierta la
válvula de exhalación para permitir que tenga lugar la fase
espiratoria. El respirador permanece en la fase espiratoria hasta
que comience el siguiente ciclo respiratorio iniciado por el
paciente o la siguiente fase inspiratoria mandatoria.
Los ciclos respiratorios controlados por presión
son suministrados por el respirador utilizando la presión como la
variable clave para limitar la fase inspiratoria. Durante el
control por presión, están ajustados tanto la presión objetivo como
el tiempo inspiratorio, y el volumen de ventilación pulmonar
suministrado por el respirador es función de estos ajustes de
presión y de tiempo. El volumen de ventilación pulmonar real
suministrado en cada ciclo respiratorio controlado por presión es
considerablemente influenciado por la fisiología del paciente.
Los ciclos respiratorios con presión de apoyo son
iniciados por el paciente, limitados por el respirador y ciclados
por el paciente. Así, cada ciclo respiratorio es iniciado por el
esfuerzo inspiratorio del paciente, pero una vez que se produce tal
iniciación el respirador asegurará que sea mantenida durante toda la
fase inspiratoria una predeterminada presión de la vía aérea. La
fase inspiratoria termina y la fase espiratoria comienza cuando el
caudal inspiratorio del paciente ha disminuido hasta el nivel de una
línea base preestablecida.
Un ciclo respiratorio en régimen de suspiro es un
ciclo respiratorio mandatorio controlado por volumen e iniciado y
ciclado por la máquina que es típicamente igual a 1,5 veces el
ajuste actual del volumen de ventilación pulmonar. La fase
inspiratoria de cada ciclo respiratorio en régimen de suspiro
suministra un volumen de ventilación pulmonar y un caudal máximo
preestablecidos. La duración de la fase inspiratoria de cada ciclo
respiratorio en régimen de suspiro está limitada a un máximo
período de tiempo que es típicamente de 5,5 segundos. El respirador
puede ser ajustado para suministrar un ciclo respiratorio en
régimen de suspiro automáticamente después de un número determinado
de ciclos respiratorios o de un determinado intervalo de tiempo
(típicamente cada 100 ciclos respiratorios o cada 7 minutos), según
cuál intervalo sea más corto. La función del ciclo respiratorio en
régimen de suspiro puede ser utilizada durante los modos de
funcionamiento con control, con asistencia y SIMV, y es típicamente
desactivada o no utilizada en conjunción con los tipos de
respiración controlada por presión o de respiración con presión de
vías aéreas positiva continua (CPAP).
La Ventilación con Asistencia Proporcional (PAV)
es un tipo de ciclo respiratorio de respirador en el que el
respirador simplemente amplifica el esfuerzo inspiratorio
espontáneo del paciente, mientras que permite al paciente seguir
teniendo el control total del volumen de ventilación pulmonar, de la
duración y de la configuración del flujo de cada ciclo respiratorio
recibido.
El régimen de Presión de Apoyo con Volumen
Asegurado (VAPS) es un tipo de ciclo respiratorio de respirador en
el que la iniciación y el suministro del ciclo respiratorio son
similares a los de un ciclo respiratorio con presión de apoyo.
Adicionalmente, el respirador está programado para asegurar que
durante tal ciclo respiratorio iniciado espontáneamente sea
suministrado un volumen de ventilación pulmonar (V_{t})
preseleccionado.
A veces es deseable que los respiradores
mecánicos estén equipados con un aparato de mezcla de aire y
oxígeno para enriquecer con oxígeno el flujo inspiratorio. El aire
ambiente normal tiene un contenido de oxígeno (FiO_{2}) de un
21%. En la práctica clínica muchas veces es deseable ventilar
pacientes con un contenido de oxígeno FiO_{2} de un 21% a un
100%. Por consiguiente, es deseable que los respiradores mecánicos
incorporen sistemas para mezclar cantidades específicas de oxígeno
con el aire ambiente para proporcionar un prescrito FiO_{2}
enriquecido con oxígeno. Típicamente, los respiradores de ciclo
volumétrico que utilizan un aparato de desplazamiento volumétrico
tienen incorporados mecanismos de mezcla de oxígeno con los cuales
oxígeno comprimido es combinado con aire ambiente para producir el
FiO_{2} seleccionado al ser ambos gases aspirados hacia el
interior de la cámara de desplazamiento durante la fase espiratoria
del ciclo del respirador. Los respiradores de ciclaje volumétrico
que no son del tipo de fuelle han incorporado otros sistemas de
mezcla de aire y oxígeno para mezclar los deseados volúmenes
relativos de oxígeno y aire y para suministrar tal mezcla de oxígeno
y aire a través de la circuitería inspiratoria del respirador.
En el estado de la técnica se han incluido
válvulas de exhalación controlables por separado que pueden ser
preajustadas para ejercer los deseados perfiles o las deseadas
cantidades de contrapresión espiratoria cuando tal contrapresión es
deseada para evitar la atelectasia o para de otra manera mejorar la
ventilación del paciente.
Los siguientes son ejemplos de modos de presión
espiratoria que son frecuentemente utilizados en la práctica
clínica:
La Presión de Vías Aéreas Positiva Continua
(CPAP) es empleada durante los períodos de respiración espontánea
por parte del paciente. Este modo de ventilación está caracterizado
por el mantenimiento de una presión de vías aéreas continuamente
positiva tanto durante la fase inspiratoria como durante la fase
espiratoria del ciclo de respiración espontánea del paciente.
En el modo de Presión Espiratoria Final Positiva
es mantenido en la vía aérea al final de la fase espiratoria del
ciclo un nivel predeterminado de presión positiva. Típicamente,
esto se logra a base de controlar la válvula de exhalación de forma
tal que la válvula de exhalación pueda abrirse solamente hasta que
la presión del circuito haya disminuido hasta un nivel positivo
preseleccionado, en cuyo punto la válvula de espiración se cierra de
nuevo para mantener la presión espiratoria final positiva (PEEP)
preseleccionada.
El estado de la técnica ha incluido algunos
respiradores portátiles no complejos que tienen limitaciones
inherentes con respecto al número y al tipo de variables y/o
parámetros que pueden ser utilizados para iniciar, limitar y/o
finalizar el ciclo del respirador. A pesar de que tales respiradores
no complejos del estado de la técnica presentan a menudo un
suficiente rendimiento energético y son lo suficientemente pequeños
como para poder ser utilizados como equipos portátiles, sus
limitaciones funcionales hacen típicamente que los mismos sean
inadecuados para una ventilación a largo plazo o para el suministro
de modos de ventilación y/o tipos de ciclos respiratorios
complejos.
El estado de la técnica ha incluido también
respiradores complejos no portátiles controlados por
microprocesador del tipo de los que son comúnmente usados en las
unidades de cuidado intensivo de los hospitales. Tales respiradores
incorporan típicamente un controlador de microordenador que puede
ser programado para utilizar varias variables distintas y/o varios
parámetros distintos para iniciar, limitar y finalizar la fase
inspiratoria del ciclo del respirador. Los respiradores complejos
de este tipo son típicamente capaces de suministrar muchos modos de
ventilación y/o tipos de ciclos respiratorios distintos y pueden
ser usados para funcionar selectivamente en varios modos ciclados
por volumen, ciclados por presión o ciclados por tiempo. Sin
embargo, estos respiradores complejos del estado de la técnica han
venido siendo típicamente de dimensiones demasiado grandes y han
venido teniendo típicamente un rendimiento energético demasiado
bajo como para poder ser utilizados como equipos portátiles
alimentados por batería. Como resultado de estos factores, los de
la mayoría de los respiradores complejos controlados por
microprocesador del estado de la técnica son factibles tan sólo
para ser utilizados en las unidades de cuidado crítico de los
hospitales.
Como es perfectamente sabido, existen numerosos
entornos fuera de las unidades de cuidado crítico de los hospitales
en los que los pacientes podrían beneficiarse de que se dispusiese
de un pequeño respirador mecánico alimentado por batería y
controlado por un microprocesador complejo y que fuese capaz de
suministrar modos de ventilación ampliados. Por ejemplo, los
pacientes que están en una situación crítica requieren a veces ser
transportados fuera del hospital en varios vehículos de transporte
tales como ambulancias y helicópteros. Asimismo, los pacientes de
cuidado crítico son a veces trasladados dentro del hospital para
ser llevados de la unidad de cuidado crítico a varios departamentos
de procedimientos especiales (como p. ej. el departamento de
radiología, la sala de emergencias, el laboratorio de
cateterización, etc.) donde puedan ser sometidos a procedimientos
de diagnosis o terapéuticos de los que no se dispone en la unidad
de cuidado crítico. Adicionalmente, los pacientes que requieren
ventilación a largo plazo no son siempre candidatos a admisión en
unidades de cuidado crítico de los hospitales de agudos, o bien
pueden ser transferidos a unidades de recuperación o a
departamentos de cuidado extensivo. Asimismo, algunos pacientes no
hospitalizados pueden requerir un apoyo ventilatorio continuo o
intermitente. Muchos de estos pacientes podrían beneficiarse del
uso de respiradores complejos controlados por microprocesador, pero
puede que no les sea posible obtener tal beneficio debido al hecho
de no ser factible emplear tales respiradores fuera del entorno de
las unidades de cuidado crítico de los hospitales.
En vista de las anteriormente expuestas
limitaciones de las posibilidades de utilización de los
respiradores complejos ciclados por volumen y controlados por
microprocesador del estado de la técnica, hay en la técnica una
importante necesidad de que sea desarrollado un respirador portátil
de alto rendimiento que pueda ser programado para suministrar
varios modos ventilatorios y tipos de ciclos respiratorios modernos
siendo al mismo tiempo también susceptible de ser usado fuera del
entorno de las unidades de cuidado crítico de los hospitales, y
concretamente en sitios tales como vehículos de transporte,
instalaciones de cuidados extensivos y residencias sanitarias,
etc.
La Patente Estadounidense Nº 4.493.614 (Chu et
al.) titulada "PUMP FOR A PORTABLE VENTILATOR" describe
una bomba de émbolo de movimiento alternativo de la que se afirma
que puede ser usada en un respirador portátil que puede ser
alimentado por solamente una batería interna o una batería
externa.
La Patente Estadounidense Nº 4.957.107 (Sipin)
titulada "GAS DELIVERY MEANS" describe un sistema de
suministro de gas mediante compresor rotativo de arrastre que es
ostensiblemente lo suficientemente pequeño como para ser utilizado
en un respirador portátil. El sistema descrito en la Patente U.S. Nº
4.957.107 utiliza un compresor rotativo de alta velocidad que
suministra un caudal considerablemente constante de gas comprimido.
El compresor rotativo no se acelera ni se desacelera al comienzo y
al final de cada fase inspiratoria del ciclo del respirador. En
lugar de ello, el compresor rotativo funciona continuamente, y es
utilizada una válvula desviadora para dirigir alternativamente el
flujo saliente del compresor a) al interior de los pulmones del
paciente durante la fase inspiratoria del ciclo de ventilación, y
b) por una vía de descarga durante la fase espiratoria del ciclo de
ventilación.
Así, sigue habiendo una considerable necesidad de
que sea desarrollado un respirador mecánico portátil mejorado que
incorpore las características siguientes:
A. Que sea capaz de funcionar por espacio de
prolongados períodos de tiempo (es decir, al menos durante 2 1/2
horas) usando una sola batería portátil o un solo conjunto de
baterías portátil como única fuente de energía.
B. Que sea programable para poder ser usado en
varios modos ventilatorios distintos tales como los anteriormente
descritos IMV, SMV, CMV, PAV, A/C y VPAS.
C. Que pueda ser usado para ventilar pacientes no
intubados con mascarilla así como pacientes intubados.
D. Que disponga de medios para mezclar oxígeno
para suministrar un flujo inspiratorio enriquecido con oxígeno.
E. Que sea capaz de proporcionar contrapresión de
exhalación controlada CPAP o PEEP.
F. Que sea portátil, pesando p. ej. menos de 30
libras.
La patente
EP-A-0552916 revela un sensor de
flujo lateral para espirometría, tal como se define en el preámbulo
de la reivindicación 1.
Las patentes
EP-A-0600374 y
EP-A-0563713 revelan transpondedores
de frecuencia radioeléctrica para comunicarse, por ejemplo, con
sensores remotos.
La presente invención se propone específicamente
subsanar y satisfacer las anteriormente señaladas deficiencias y
necesidades del estado de la técnica aportando una válvula de
exhalación como la definida en la reivindicación 1.
El controlador del dispositivo de respiración
puede ser programado para hacer que el compresor funcione en varios
modos de ventilación y según varios tipos de ciclos respiratorios
como los que son empleados en la práctica clínica moderna.
El aparato que constituye una válvula de
exhalación comprende una caja que define una vía para el flujo
espiratorio a través de la misma y un sistema de valvulaje para
controlar el ciclo de ventilación. Un transductor de presión
supervisa la presión de la vía aérea durante la exhalación, siendo
la salida de dicho transductor de presión usada por el controlador
para ajustar el sistema de valvulaje para mantener la deseada
presión de la vía aérea.
Un transductor del flujo de exhalación mide con
precisión el flujo de exhalación del paciente para la determinación
del volumen exhalado y para la deseada iniciación del flujo
inspiratorio. En la realización preferida, el transductor del flujo
de exhalación forma parte integrante de la válvula de exhalación,
si bien los expertos en la materia comprenderán que dicho
transductor del flujo de exhalación puede constituir un componente
independiente que sea susceptible de ser insertado en el sistema.
Para asegurar la precisión del funcionamiento de los transductores,
en la realización preferida las características funcionales
particulares de cada transductor de flujo son almacenadas dentro de
un dispositivo que constituye una memoria y que es preferiblemente
un transponder de radiofrecuencia que está montado dentro de la
válvula de exhalación para transmitir la específica información de
calibración para el transductor del flujo de exhalación al
controlador. Además, la concreta forma constructiva y la concreta
forma de montaje del transductor de flujo dentro de la válvula de
exhalación están específicamente diseñadas para minimizar las
imprecisiones debidas a la fabricación.
Adicionales objetivos y ventajas de la invención
resultarán evidentes para los expertos en la materia tras haber
leído y comprendido la siguiente descripción detallada de
realizaciones preferidas y tras haber tomado en consideración los
dibujos acompañantes.
La Figura 1 es un esquema básico de un sistema
que constituye un respirador preferido que hace uso de la presente
invención e incorpora a) un dispositivo que constituye un
ventilador de compresor rotativo, b) un aparato de mezcla de aire y
oxígeno opcional, c) una válvula de exhalación controlable, y d) un
controlador programable o unidad central de proceso (CPU) que sirve
para controlar y coordinar el funcionamiento del ventilador, del
aparato mezclador de oxígeno y de la válvula de exhalación.
La Figura 2 es un esquema detallado de un sistema
que constituye un respirador.
La Figura 3 es una vista frontal del panel de
control de un sistema que constituye un respirador preferido.
La Figura 4 es una vista en perspectiva de un
aparato que constituye un compresor de arrastre preferido que puede
ser incorporado en el sistema que constituye el respirador.
La Figura 5 es una vista en sección longitudinal
según la línea 5-5 de la Figura 4.
La Figura 6 es una vista ampliada de un segmento
de la Figura 5.
La Figura 7 es una vista ampliada de un segmento
de la Figura 6.
La Figura 8 es una vista en alzado de un
componente del compresor de arrastre preferido de un dispositivo
que constituye un respirador mecánico.
La Figura 9 es una vista en perspectiva del
componente del compresor de arrastre de la Figura 8.
La Figura 10 es una vista ampliada de un segmento
de la Figura 9.
La Figura 11a es una vista en sección
longitudinal de una válvula de exhalación preferida que constituye
una realización de la presente invención.
La Figura 11b es una vista en perspectiva del
carrete de brazos radiales preferido que constituye un componente
de la válvula de exhalación que está ilustrada en la Figura
11a.
La Figura 11c es una vista en perspectiva y en
despiece de una parte de la válvula de exhalación de la Figura
11a.
La Figura 11d es una vista en perspectiva de una
parte de la válvula de exhalación que está ilustrada en la Figura
11c.
La Figura 11e es una vista en perspectiva y en
despiece de la preferida aleta de estrangulación del flujo que
constituye un componente de la válvula de exhalación que está
ilustrada en las Figuras 11a-11d.
La Figura 12 es un gráfico que ejemplifica los
datos del caudal referidos a los datos de la velocidad referidos a
los datos de la presión para una preferida válvula de exhalación de
la presente invención, estando dicho gráfico acompañado por un
algoritmo de caracterización de la válvula de exhalación computado
a partir del mismo.
La siguiente descripción detallada y los dibujos
acompañantes tienen la finalidad de describir e ilustrar una
realización actualmente preferida de la invención y no pretenden
describir todas las realizaciones en las que la invención puede ser
llevada a la práctica.
Haciendo referencia a las Figuras
1-2, el sistema de ventilación mecánica 10
comprende en general a) un controlador de microprocesador
programable 12, b) un dispositivo 14 que constituye un ventilador,
c) un opcional aparato mezclador de oxígeno 16 y d) un aparato 18
que constituye una válvula de exhalación, el cual constituye una
realización de la invención. Dicho sistema de ventilación mecánica
está preferiblemente implementado como sistema portátil alimentado
por batería.
El dispositivo 14 que constituye un ventilador
incorpora un compresor rotativo de arrastre 30 que es accionado por
un motor eléctrico 102. En respuesta a las señales de control
recibidas del controlador 12, un rotor empaletado dispuesto dentro
del compresor 30 será puesto en rotación por espacio de períodos de
tiempo específicamente controlados y/o dentro de parámetros
específicamente controlados, para suministrar un flujo de gas
inspiratorio a través de la tubería 22 al paciente PT.
El controlador 12 comprende un microprocesador
programable que está interconectado eléctricamente a) con el
dispositivo 14 que constituye un ventilador a través de la línea de
control 13, b) con el opcional aparato mezclador de oxígeno 16 a
través de la línea de control 17, y c) con la válvula de exhalación
18 a través de la línea de control 19 y también mediante
comunicación por radiofrecuencia entre el transponder transductor de
flujo (21) y el transmisor/receptor (23). Estos elementos están
preferiblemente incorporados en la válvula de exhalación 19 como se
describirá más detalladamente más adelante.
El controlador 12 es preferiblemente programado
para utilizar parámetros seleccionados (como p. ej. el tiempo, el
caudal, el volumen de ventilación pulmonar (V_{t}), la presión de
la vía aérea, la iniciación espontánea del ciclo respiratorio,
etc.) para iniciar, limitar y ciclar el flujo inspiratorio según el
modo ventilatorio o el tipo de ciclo respiratorio seleccionado.
Al final de cada ciclo del flujo inspiratorio, se
le permite al paciente PT exhalar el aire a través de la válvula de
exhalación 18. El caudal o la presión del flujo espiratorio a
través de la válvula de exhalación 18 es controlado o controlada a
base de variar el grado de restricción del flujo dentro de la
válvula de exhalación 18, en respuesta a las señales de control
recibidas del controlador 12 a través de la línea 19. Esto permite
que la válvula de exhalación 18 sea utilizada para crear una
contrapresión espiratoria seleccionada (como p. ej. CPAP,
PEEP).
Puede ser utilizado el aparato mezclador de
oxígeno 16 opcional para incrementar el contenido de oxígeno del
flujo de gas inspiratorio que es suministrado por el dispositivo 14
que constituye un ventilador de compresor de arrastre. El aparato
mezclador de oxígeno 16 preferido comprende una pluralidad de
(preferiblemente cinco (5)) válvulas de solenoide 52 que tienen cada
una un orificio estrangulador del flujo de un tamaño específico.
Las válvulas de solenoide 52 están dispuestas en paralelo entre un
colector de entrada de oxígeno 26 y un colector de salida de
oxígeno 28. El controlador 12 es programado para abrir y cerrar las
válvulas de solenoide 52 individuales por espacio de específicos
períodos de tiempo para suministrar un flujo dosificado de oxígeno
a través del colector de salida de oxígeno 28 y al interior del
acumulador 54. Es aspirado aire ambiente a través del tubo de
comunicación 24 y del filtro 50 pasando al interior del acumulador
54, donde el aire ambiente se combina con el flujo entrante
dosificado de oxígeno para proporcionar un flujo inspiratorio
enriquecido con oxígeno y que contiene una concentración de oxígeno
(FiO_{2}) prescrita.
La realización actualmente preferida del sistema
10 funcionará cuando sea alimentada con energía eléctrica a un
voltaje situado dentro de la gama de voltajes de
85-264 V c.a. a 50/60 Hz.
Puede ser preferiblemente conectado al sistema 10
un cable de corriente alterna para suministrar energía eléctrica en
forma de corriente alterna.
Adicionalmente, el sistema 10 incluye
preferiblemente una batería interna que es capaz de proporcionar al
menos 15 minutos de funcionamiento, y preferiblemente 30 minutos de
funcionamiento. Durante el funcionamiento con la batería interna,
algunos visualizadores no esenciales pueden ser oscurecidos o
desactivados por el controlador 12. La batería interna es
preferiblemente susceptible de ser recargada mediante energía
eléctrica en forma de corriente alterna suministrada a través del
cable de corriente alterna, o bien mediante un cargador de baterías
independiente. La batería interna es preferiblemente susceptible de
ser plenamente cargada en 24 horas partiendo del estado en el que
la misma está descargada. El piloto 306 de carga de la batería
interna que está ilustrado en el panel del controlador preferido
12a puede adicionalmente efectuar destellos si se desea durante la
carga de la batería interna.
Asimismo, el sistema puede incluir una batería
externa o un conjunto de baterías externas que sea capaz de
proporcionar al menos 2 horas de funcionamiento, y que sea
preferiblemente capaz de proporcionar de 4 a 8 horas de
funcionamiento. Durante el uso de la batería externa, algunos
visualizadores no esenciales pueden ser oscurecidos o inactivados
por el controlador 12. La batería o el conjunto de baterías es
preferiblemente susceptible de ser recargada o recargado mediante
un suministro de energía eléctrica en forma de corriente alterna a
través del cable de corriente alterna, o bien mediante un cargador
de baterías independiente. Es preferible que la batería externa o el
conjunto de baterías externas sea susceptible de ser plenamente
cargada o cargado dentro de un período de tiempo de 24 a 48 horas
partiendo de un estado de plena descarga. El piloto 310 de carga de
la batería externa que está en el panel del controlador 12a
preferido puede adicionalmente efectuar destellos si se desea
durante la carga de la batería externa o del conjunto de baterías
externas.
Se comprenderá que el controlador 12 del sistema
10 que constituye el respirador de la presente invención presentará
una complejidad variable en dependencia de las capacidades
específicas del sistema 10 y de si está o no incorporado el aparato
mezclador de oxígeno 16 opcional.
La Figura 3 muestra el panel de control de un
aparato controlador 12a preferido que es susceptible de ser usado
en conexión con una realización relativamente compleja del sistema
ventilatorio 10 que incorpora el aparato mezclador de oxígeno 16
opcional.
Se describen a continuación los específicos
ajustes de control y visualizadores que están incluidos en el
controlador preferido 12a, y las maneras como el controlador
preferido 12a recibe y utiliza los específicos ajustes de control
introducidos por el operador:
El sistema 10 que constituye el respirador
incorpora un interruptor de espera/desconexión (no ilustrado) que
conecta o desconecta la energía eléctrica principal. Los de un
grupo de pilotos indicadores 300 están previstos en el panel
frontal del controlador 12a, y son descritos más ampliamente más
adelante bajo el encabezamiento "monitores". En general, los
pilotos indicadores del panel incluyen un indicador de
"conexión" 302 que queda encendido cuando el respirador es
conectado. Un piloto 304 indicador de bajo voltaje de c.a./corte de
c.a. se activa cuando el cable de corriente alterna está presente y
el voltaje está fuera de una gama de voltajes de servicio
especificada. Al detectar que la corriente alterna presenta un bajo
nivel o es incorrecta, el controlador 12a conmutará automáticamente
el ventilador 14 pasándolo a alimentación con la batería interna. El
ventilador continuará funcionando con la energía eléctrica de la
batería interna hasta que la energía eléctrica de la batería interna
alcance un nivel mínimo. Cuando la energía eléctrica de la batería
interna alcance un nivel mínimo, el controlador 12a hará que el
piloto y/o la alarma audible 308 de la batería interna emita una
señal de que la batería interna está casi agotada.
Está también previsto y/o prevista un piloto y/o
una alarma audible 312 aparte para la batería externa. El piloto
y/o la alarma audible para la batería externa se activará cuando la
batería externa esté en uso y tenga un voltaje que esté fuera de la
gama de voltajes de servicio aceptable. Durante este estado, el
controlador 12a hará que se desconecten todos los visualizadores e
indicadores no esenciales.
Cuando esté conectada al ventilador 14 la energía
eléctrica en forma de corriente alterna pero esté desconectado el
ventilador, todas las baterías internas o externas que estén
conectadas al ventilador serán cargadas por la corriente alterna
entrante. Están previstos y parpadearán o indicarán de otra manera
la carga de las baterías cuando exista tal estado el piloto 306
indicador de la carga de la batería interna y el piloto 312
indicador de la carga de la batería externa y el piloto 310
indicador de batería externa cargada.
Un módulo de selección de modo 320 incorpora una
pluralidad de botones de selección de modo 322, 324, 326, 328, 330,
que son preferiblemente cinco (5). El botón de selección de modo
322 ajusta el sistema 10 para Control de Asistencia (a/c). El botón
de selección de modo 324 ajusta el sistema 10 para Ventilación
Mandatoria Intermitente Sincronizada (SIV). El botón de selección de
modo 326 ajusta el sistema para Presión de Vías Aéreas Positiva
Continua (CPAP). Están previstos botones de selección de modo de
reserva 328, 330 para permitir que el controlador 12a sea
programado para adicionales modos de ventilación específicos tales
como el modo de ventilación con presión de apoyo con volumen
asegurado (VAPS) o la ventilación con asistencia proporcional.
Cuando el controlador esté programado para adicionales modos de
ventilación específicos, los botones de selección 328, 330 pueden
ser correspondientemente identificados y utilizados para ajustar el
ventilador 14 para suministrar tales modos de ventilación
posteriormente programados.
Están previstos un visualizador digital 332 del
volumen de ventilación pulmonar con su correspondiente botón de
ajuste del volumen de ventilación pulmonar 332a. Cuando es pulsado
el botón de ajuste del volumen de ventilación pulmonar 332a, el
mando de ajuste de valores 300 puede ser utilizado para introducir
un volumen de ventilación pulmonar seleccionado. El visualizador del
volumen de ventilación pulmonar 332 proporcionará entonces una
visualización digital del valor del volumen de ventilación pulmonar
actualmente seleccionado.
La típica gama de volúmenes de ventilación
pulmonar que pueden ser ajustados es la que va desde 25 ml hasta
2000 ml.
Está previsto un visualizador digital 334 del
número de ciclos respiratorios por minuto con su correspondiente
botón 334a de ajuste del número de ciclos respiratorios por minuto.
Cuando es pulsado el botón 334a de ajuste del número de ciclos
respiratorios por minuto, el mando de ajuste de valores 300 puede
ser utilizado para introducir el deseado número de ciclos
respiratorios por minuto. El visualizador 334 del número de ciclos
respiratorios por minuto visualizará a continuación el número de
ciclos respiratorios por minuto actualmente seleccionado.
La típica gama de números de ciclos respiratorios
por minuto que pueden ser seleccionados es la que va desde 0 hasta
80 ciclos respiratorios por minuto.
Están previstos un visualizador digital 336 del
caudal máximo y su correspondiente botón de ajuste del caudal
máximo 336a. Cuando es pulsado el botón de ajuste del caudal máximo
336a, el mando de ajuste de valores 300 puede ser utilizado para
introducir el deseado caudal máximo. El visualizador del caudal
máximo 336 proporcionará a continuación una visualización digital
del caudal máximo actualmente seleccionado.
La típica gama de ajustes del caudal máximo es la
que va desde 10 hasta 140 litros por minuto.
Están previstos un visualizador digital 338 de la
sensibilidad al caudal y su correspondiente botón de ajuste de la
sensibilidad al caudal 338a. Cuando es pulsado el botón de ajuste
de la sensibilidad al caudal 338a, el mando de ajuste de los
valores 300 puede ser utilizado para introducir el deseado ajuste de
la sensibilidad al caudal. El visualizador del ajuste de la
sensibilidad al caudal 338 proporcionará a continuación una
visualización digital del ajuste de la sensibilidad al caudal
actualmente seleccionado.
El ajuste de la sensibilidad al caudal determina
el nivel de iniciación para la iniciación de los ciclos
respiratorios de asistencia controlados por volumen y controlados
por presión o de los ciclos respiratorios con presión de apoyo. La
iniciación de un esfuerzo inspiratorio voluntario por parte del
paciente da lugar a una variación del caudal en la vía aérea que
viene determinado por: (caudal de predisposición de la turbina) -
(caudal de exhalación) = caudal del paciente. La iniciación tiene
lugar cuando el caudal de la vía aérea del paciente sobrepasa el
ajuste de la sensibilidad. La típica gama de ajustes de la
sensibilidad al caudal que pueden ser seleccionados es la que va
desde uno hasta diez litros por minuto, o fuera.
Opcionalmente puede incorporarse un sistema a
prueba de fallos según el cual si la demanda de caudal del paciente
no sobrepasa el ajuste de la sensibilidad al caudal pero si la
presión de la vía aérea disminuye hasta llegar a ser inferior al
nivel de PEEP ajustado en más de 5 cm H_{2}O, será iniciado un
ciclo inspiratorio y será suministrado un ciclo respiratorio sobre
la base de los actuales ajustes de modo y de control.
Están previstos un visualizador digital 340 de la
PEEP/CPAP con su correspondiente botón de ajuste de la PEEP/
CPAP 340a. Cuando es pulsado el botón de ajuste de la PEEP/CPAP 340a, el mando de ajuste de los valores 300 puede ser utilizado para introducir el deseado ajuste de la PEEP/CPAP.
CPAP 340a. Cuando es pulsado el botón de ajuste de la PEEP/CPAP 340a, el mando de ajuste de los valores 300 puede ser utilizado para introducir el deseado ajuste de la PEEP/CPAP.
El ajuste de la PEEP/CPAP actual establece el
nivel de presión en el circuito del paciente que es mantenido entre
el final de la inspiración y el comienzo de la inspiración
siguiente. Esta presión es también conocida como la presión de la
"línea base".
La preferida gama de ajustes de la PEEP/CPAP es
la que va desde 0 hasta 50 cmH_{2}O.
Están previstos un visualizador digital 342 de la
presión de apoyo y su correspondiente botón de ajuste de la presión
de apoyo 342a. Cuando es pulsado el botón de ajuste de la presión
de apoyo 342a, el mando de ajuste de valores 300 puede ser
utilizado para introducir el deseado ajuste de la presión de
apoyo.
El ajuste de la presión de apoyo determina la
presión inspiratoria del circuito del paciente durante un ciclo
respiratorio con presión de apoyo. Este control ajusta el nivel de
la presión de apoyo por encima del ajuste de la línea base
establecido por el ajuste de la PEEP/CPAP. La presión total
suministrada es igual al valor de la PEEP o de la CPAP + la presión
de apoyo.
La típica gama de ajustes de la presión de apoyo
es la que va desde 1 hasta 60 centímetros de columna de agua (cm
H_{2}O), o fuera.
Están previstos un visualizador digital del
FiO_{2} 348 y su correspondiente botón de ajuste del FiO_{2}
348a. Cuando es pulsado el botón de ajuste del FiO_{2} 348a, el
mando de ajuste de valores 300 puede ser utilizado para introducir
el deseado porcentaje fraccional de oxígeno en la mezcla gaseosa de
aire y oxígeno que es suministrada al paciente PT y utilizada para
el caudal de predisposición. En respuesta al ajuste del FiO_{2},
el controlador 12 enviará señales de control al aparato mezclador
de oxígeno 16 para efectuar el FiO_{2} preajustado.
La gama preferida de FiO_{2} ajustables es la
que está situada entre 0,21 y 1,0 (es decir entre un 21 y un 100
por ciento de oxígeno).
Están previstos un visualizador digital del
control de presión 350 y su correspondiente botón de ajuste del
control de presión 350a. Cuando es pulsado el botón de ajuste del
control de presión 350a, el mando de ajuste de valores 300 puede
ser utilizado para introducir el deseado valor de control de
presión.
El ajuste del control de presión permite que el
sistema 10 sea utilizado para ventilación con control de presión, y
determina el nivel de presión inspiratoria durante el suministro de
cada ciclo respiratorio con control de presión. El ajuste del
control de presión ajusta el nivel de presión por encima de toda
PEEP.
Es preferible que la gama de posibles ajustes del
control de presión sea la que va desde 1 hasta 100 cm H_{2}O.
Pueden estar previstos un visualizador digital
del tiempo inspiratorio 352 opcional y su correspondiente botón de
ajuste del tiempo inspiratorio 352a. Cuando es pulsado el botón de
ajuste del tiempo inspiratorio 352a, el mando de ajuste de valores
300 puede ser utilizado para introducir el deseado tiempo
inspiratorio. El tiempo inspiratorio ajustado es el período de
tiempo para la fase inspiratoria de un ciclo respiratorio con
control de presión. Así, este ajuste del tiempo inspiratorio puede
ser normalmente utilizado para ventilación con control de
presión.
Es preferible que la gama de tiempos
inspiratorios que pueden ser ajustados sea la que va desde 0,3
hasta 10,0 segundos.
Están previstos adicionales visualizadores
digitales 344, 346, 354, 356 y sus correspondientes botones de
ajuste 344a, 346a, 354a, 356a para permitir que el controlador 12
sea posteriormente programado o ampliado para recibir y visualizar
adicionales ajustes de control más allá de los que han sido
descritos anteriormente.
Está previsto un botón de conexión/desconexión
del régimen de suspiro 360. Cuando es pulsado el botón de
conexión/desconexión del régimen de suspiro 360, el controlador 12
hará que el ventilador 14 suministre un ciclo respiratorio en
régimen de suspiro. Un ciclo respiratorio en régimen de suspiro es
un ciclo respiratorio mandatorio controlado por volumen que es
habitualmente igual a 1,5 veces el ajuste del volumen de
ventilación pulmonar actual visualizado en el visualizador del
ajuste del volumen de ventilación pulmonar 332. El ciclo
respiratorio en régimen de suspiro es suministrado según el actual
ajuste del caudal máximo visualizado en el visualizador del ajuste
del caudal máximo 336. La fase inspiratoria del ciclo respiratorio
en régimen de suspiro está preferiblemente limitada a un máximo de
5,5 segundos. Durante un ciclo respiratorio en régimen de suspiro,
el período del ciclo respiratorio es automáticamente incrementado
con un factor de 1,5. La función de ciclo respiratorio en régimen
de suspiro está disponible durante todos los modos de
ventilación.
Pulsando una sola vez el botón de
conexión/desconexión del régimen de suspiro 348 se hará que el
ventilador suministre un ciclo respiratorio en régimen de suspiro
controlado por volumen una vez cada 100 ciclos respiratorios o cada
7 minutos, según lo que venga primero. El botón del ciclo
respiratorio en régimen de suspiro 360 incluye un piloto indicador
visual 360a que se enciende cuando es pulsado el botón de
conexión/desconexión del régimen de suspiro 360 y cuando esté activa
la función de ciclo respiratorio en régimen de suspiro.
Está también previsto un botón de ciclo
respiratorio manual 362. Al ser pulsado el botón de ciclo
respiratorio manual 362, el controlador 12 hará que el ventilador
14 suministre un solo ciclo respiratorio controlado por volumen o
controlado por presión según los correspondientes ajustes de control
de volumen y/o de presión. Un piloto indicador 362a se encenderá
brevemente cuando sea pulsado el botón de ciclo respiratorio manual
362.
Está previsto un botón 364 de control de
conexión/desconexión de alarma remota para activar o desactivar la
alarma remota. Cuando es pulsado el botón 364 de control de
conexión/desconexión de alarma remota, se encenderá el piloto
indicador 364a. Al ser pulsado el botón 364 de conexión/desconexión
de alarma remota, será activada la alarma remota. Al estar activada
esta función, el estado de alarma será transmitido a través de
cableado o bien por radiofrecuencia (sin hilos) a una alarma remota
que puede estar montada en el exterior de la habitación de un
paciente para dar la correspondiente indicación al personal situado
fuera de la habitación cuando exista un estado de alarma.
Se describen más detalladamente a continuación
las específicas situaciones de alarma que pueden ser utilizadas con
la función de alarma remota.
El controlador 12 incluye un botón 366 de
activación de la forma cuadrada de la onda del flujo y un botón 368
de activación de la forma trapezoidal en desaceleración de la onda
del flujo. Cuando es pulsado el botón 366 de activación de la forma
cuadrada de la onda del flujo, se encenderá el piloto indicador
366a y el ventilador suministrará un flujo inspiratorio a una
velocidad constante según el ajuste del caudal máximo que se ha
introducido y es indicado en el visualizador del caudal máximo 336.
Cuando es pulsado el botón 368 de activación de la forma
trapezoidal en desaceleración de la onda del flujo, se encenderá el
piloto indicador 368a y el ventilador suministrará un flujo
inspiratorio que inicialmente aumenta hasta el ajuste del caudal
máximo que ha sido introducido y es indicado en el visualizador del
caudal máximo 336, y entonces tal flujo inspiratorio se
desacelerará hasta el 50 por ciento del ajuste del caudal máximo al
final de la fase inspiratoria.
Está previsto un botón 370 de activación de la
espera inspiratoria para permitir al operador mantener al paciente
a una presión elevada a continuación de la inspiración, para que
pueda ser calculada la mecánica del ciclo respiratorio. La duración
del período de retardo viene determinada por el período de tiempo
durante el cual permanece pulsado el botón 370 de espera
inspiratoria, estando aplicado un límite máximo.
El controlador 12 incluye también un botón 372 de
activación de la espera espiratoria que permite al respirador
calcular la PEEP automática. Durante la espera espiratoria es
detenido el funcionamiento de la turbina 30 y la válvula de
exhalación 18 permanece cerrada. La diferencia entre la presión
espiratoria final medida al final del período de espera espiratoria
menos la lectura de la presión de la vía aérea registrada al
comienzo del período de espera espiratoria será visualizada en la
ventana de monitoreo 384.
El controlador preferido 12 incorpora también un
botón 374 de prueba de presión inspiratoria máxima para permitir al
operador iniciar una maniobra de prueba de presión inspiratoria
máxima (MIP). Esta maniobra hace que el respirador interrumpa todo
flujo al o desde el paciente. El esfuerzo inspiratorio del paciente
es entonces supervisado y visualizado como MIP/NIF (NIF = fuerza de
inspiración negativa) en la ventana de monitoreo 384.
Opcionalmente, el controlador 12a incluye un
botón 376 de activación del 100% de O_{2} que al ser pulsado hará
que se encienda el piloto indicador 376a y hará que el sistema 10
suministre un FiO_{2} de 1,00 (es decir, un 100% de oxígeno) al
paciente por espacio de un período de tiempo tres (3) minutos
independientemente del actual ajuste del FiO_{2} y/o del actual
ajuste del tipo de ciclo respiratorio.
Esta posibilidad de suministro de un 100% de
O_{2} permite al operador suministrar selectivamente un 100% de
oxígeno al paciente PT por espacio de un período de tiempo de tres
minutos para hiperoxigenar al paciente PT antes de desconectar al
paciente del circuito del respirador a efectos de aspiración o por
otras razones clínicas.
Está previsto un adicional botón 378 de actuación
de control con su piloto indicador 378a para permitir que el
controlador 12a sea posteriormente programado para ejecutar
adicionales funciones de actuación de control más allá de las
descritas anteriormente.
Está previsto en el panel frontal del controlador
12 un piloto indicador de la corriente alterna 304 para indicar
cuando esté disponible suficiente energía eléctrica en forma de
corriente alterna estando el interruptor de espera/desconexión (no
ilustrado) en la posición de espera.
Un piloto 308 indicador del estado de la batería
interna está previsto en el panel del controlador 12 e indicará el
nivel de carga de la batería según señales de color predeterminado.
Puede estar previsto aparte un piloto 306 indicador de carga de la
batería interna, y dicho piloto indicará el estado de carga según
señales de color predeterminado.
Un piloto 312 indicador del estado de la batería
externa está previsto en el panel del controlador 12 e indicará el
nivel de carga de la batería según señales de color predeterminado.
Puede estar previsto aparte un piloto 310 indicador de carga de la
batería externa, y dicho piloto indicará el estado de carga según
señales de color predeterminado.
El panel de visualización del controlador 12
incluye un visualizador 380 en forma de gráfico de barra que
visualiza la presión de la vía aérea en tiempo real. Una barra
indicadora verde aparecerá en el visualizador 380 en forma de
gráfico de barra de la presión de la vía aérea para indicar la
presión real de la vía aérea en todo momento. Aparecerán
indicadores rojos en el gráfico de barra de la presión de la vía
aérea para indicar el ajuste de alarma para la alta presión máxima
y la baja presión máxima como se describe más ampliamente más
adelante bajo el encabezamiento de "Alarmas". Aparecerá un
indicador de color ámbar en el visualizador 380 en forma de gráfico
de barra de la presión de la vía aérea para indicar el actual
ajuste de la PEEP/CPAP, el actual ajuste de la Presión de Apoyo y/o
el actual ajuste del Control de Presión. Un piloto 382 indicador
del esfuerzo del paciente está situado cerca del visualizador 380
realizado en forma de gráfico de barra de la presión de la vía aérea
y se encenderá para indicar que tiene lugar un ciclo respiratorio
iniciado por el paciente, incluyendo todos los ciclos respiratorios
espontáneos, con asistencia o con presión de apoyo.
El panel del controlador 12 incluye
preferiblemente un visualizador monitor digital 384 y un botón
acompañante 386 de selección de monitoreo. El controlador 12 está
programado para visualizar varios parámetros supervisados. Cada vez
que es pulsado el botón de selección de monitoreo 386, cambiarán los
parámetros supervisados que son visualizados en el visualizador
monitor 384. Los parámetros individuales pueden incluir los
siguientes: el volumen de ventilación pulmonar exhalado, es decir la
proporción, la presión media de la vía aérea, la PEEP, la presión
inspiratoria máxima, el número total de ciclos respiratorios por
minuto y la ventilación minuto total.
Adicionalmente puede ser incorporado un sistema
de ahorro de energía eléctrica de visualización con el cual el
controlador 12 hará automáticamente que el visualizador monitor 384
quede apagado tras un período de visualización predeterminado
cuando el sistema 10 funcione solamente a base de energía eléctrica
de la batería interna o externa. Cada vez que sea pulsado el botón
de selección de monitoreo 386, el visualizador 384 se encenderá tan
sólo por espacio de un período de tiempo predeterminado, y quedará
a continuación apagado. Esta propiedad permitirá al sistema 10
conservar energía eléctrica cuando el sistema 10 funcione solamente
con energía eléctrica de la batería interna o externa.
Adicionalmente, el controlador 12 puede ser
programado para hacer que el visualizador monitor 384 visualice un
grupo especial o distinto de parámetros durante una específica
maniobra iniciada por el operador. Los ejemplos de los grupos
especiales de parámetros que pueden ser visualizados durante una
maniobra específica incluyen los siguientes:
\bullet La Presión en Tiempo Real (al comienzo
de y durante todas las maniobras)
\bullet La Presión de Plató (Espera
Inspiratoria)
\bullet La Flexibilidad (Espera
Inspiratoria)
\bullet La Presión Espiratoria Final (Espera
Espiratoria)
\bullet La PEEP Automática (Espera
Espiratoria)
\bullet La Presión Inspiratoria Máxima
(MIP/NIF)
El controlador preferido 12 puede ser programado
para recibir las introducciones de uno o varios parámetros
limitativos efectuadas por el operador y para dar indicaciones de
alarma audible y/o visual cuando tales parámetros limitativos hayan
sido sobrepasados o vayan a ser sobrepasados.
Los indicadores de alarma visual pueden
comprender luces continuas o de destellos que aparecerán en el
panel de control del controlador preferido 12a.
Los componentes de alarma audible comprenderán
preferiblemente zumbadores o pitos electrónicos que emitirán un
sonido discernible para el oído humano por espacio de un período de
tiempo preseleccionado (de p. ej. 3 segundos). Preferiblemente, la
parte audible de toda alarma podrá ser voluntariamente enmudecida o
desactivada por el operador.
Adicionalmente es preferible que el controlador
12 esté programado para reinicializar automáticamente cada alarma
si las actuales condiciones de ventilación no quedan fuera de los
límites de alarma preestablecidos.
Son ejemplos de específicos parámetros
limitativos y límites de alarma que pueden ser programados en el
controlador preferido 12 los siguientes:
El controlador preferido 12 incluye en su panel
frontal un visualizador digital 390 de la alta presión y un
correspondiente botón 390a de ajuste del límite de alarma de la
alta presión. Cuando es pulsado el botón 390a de ajuste del límite
de alarma de la alta presión, el mando de ajuste de valores 300
puede ser utilizado para introducir un deseado valor límite de
alarma de la alta presión. Tal valor límite de alarma de la alta
presión será entonces visualizado en el visualizador 390 del límite
de alarma de la alta presión.
El límite de alarma de la alta presión
actualmente ajustado e indicado en el visualizador 390 del límite
de alarma de la alta presión establecerá la presión inspiratoria
máxima para todos los tipos de ciclo respiratorio. Cuando la
presión de la vía aérea supervisada sobrepase el límite de alarma de
la alta presión actualmente ajustado, serán activadas alarmas
audibles y visuales por el controlador 12 y el controlador hará
inmediatamente que el sistema 10 pase a modo espiratorio
permitiendo con ello que la presión de la vía aérea regrese al
nivel del caudal de predisposición de la línea base y por la válvula
de exhalación 18 para regular la presión a todo nivel de pitido
actualmente ajustado.
A fin de evitar que sea disparada la alarma de la
alta presión durante el suministro de un ciclo respiratorio en
régimen de suspiro, el controlador 12 estará programado para
ajustar automáticamente el valor límite de alarma de la alta
presión con un factor de 1,5 durante el suministro de un ciclo
respiratorio en régimen de suspiro, siempre que tal cosa no resulte
del hecho de que el valor límite de la alta presión sobrepase los
140 cm H_{2}O. El controlador 12 está preferiblemente programado
para que no sea sobrepasado el ajuste del límite de la alta presión
de 140 cm H_{2}O incluso durante el suministro de un ciclo
respiratorio en régimen de suspiro.
Están también previstos un visualizador 392 del
límite de la baja presión máxima de la vía aérea, y su
correspondiente botón 392a de ajuste del límite de la baja presión
máxima. Cuando es pulsado el botón 392a de ajuste del límite de la
baja presión máxima, el mando de ajuste de valores 300 puede ser
utilizado para introducir un deseado valor límite de alarma de la
baja presión máxima de la vía aérea. Tal valor límite de alarma de
la baja presión máxima será entonces visualizado en el visualizador
392 de la baja presión máxima.
Serán activadas alarmas audibles y/o visuales si
la presión de la vía aérea supervisada no logra sobrepasar el
ajuste del límite de alarma de la baja presión máxima durante la
fase inspiratoria de un ciclo respiratorio con asistencia o
mandatorio ciclado por la máquina.
El controlador 12 es preferiblemente
preprogramado para desactivar la alarma de la baja presión máxima
de la vía aérea durante la respiración espontánea, la respiración
con CPAP y la respiración con presión de apoyo.
La gama de ajustes de la baja presión máxima será
preferiblemente la que va desde 2 hasta 140 cm H_{2}O.
Están previstos un visualizador del bajo volumen
minuto 394 y su correspondiente botón 394a de ajuste del bajo
volumen minuto. Cuando es pulsado el botón 394a de ajuste del bajo
volumen minuto, el mando de ajuste de valores 300 puede ser usado
para introducir el deseado ajuste de alarma del bajo volumen
minuto. El ajuste de la alarma del bajo volumen minuto actualmente
ajustado será visualizado en el visualizador digital 394.
El controlador 12 estará programado para calcular
el volumen minuto exhalado actual sobre la base de la información
recibida del transductor 70 de la presión diferencial de la válvula
de exhalación, y para disparar alarmas audibles y/o visuales cuando
el volumen minuto exhalado llegue a ser inferior o igual al límite
de alarma del bajo volumen minuto actualmente ajustado. Esta alarma
es activa para todos los tipos de ciclo respiratorio.
La típica gama de límites de alarma del bajo
volumen minuto que pueden ser ajustados es la que va desde 0 hasta
99,9 litros/min.
El controlador 12 puede ser programado para
disparar alarmas de apnea audibles y/o visuales cuando el período
entre la iniciación de fases inspiratorias sea de más de 20
segundos. El controlador 12 es preferiblemente también programado
para iniciar ventilación mecánica de protección cuando exista un
estado de alarma de apnea.
El controlador 12 está preferiblemente programado
para no permitir que la alarma de apnea sea silenciada
voluntariamente hasta que haya sido corregido el estado de
apnea.
Están previstos visualizadores de límite de
alarma de reserva 396, 398 y sus correspondientes botones 396a y
398a de ajuste de límite de alarma de reserva, para permitir que el
controlador 12 sea posteriormente ampliado o programado para
recibir parámetros limitativos adicionales introducidos por el
operador y para producir alarmas auditivas y/o visuales cuando tales
parámetros limitativos hayan sido sobrepasados.
Está previsto aparte en el panel frontal del
controlador 12 un piloto 400 indicador del estado en el que el
respirador es inoperante. El controlador 12 está programado para
hacer que el piloto de respirador inoperante se encienda cuando
existan condiciones predeterminadas en las que se dé un estado de
"respirador inoperante".
El controlador 12 está preferiblemente programado
para activar alarmas visuales y/o auditivas cuando esté conectado
al sistema 10 un cable de corriente alterna y el voltaje recibido
por el sistema 10 esté fuera de una gama de servicio especificada.
El controlador 12 está preferiblemente también programado para
conmutar automáticamente el sistema 10 haciéndole pasar a
funcionamiento con corriente de la batería interna al darse este
estado. La alarma de bajo voltaje/corte de la corriente alterna
puede ser silenciada y permanecerá silenciada hasta que sea
activada la alarma 208 de bajo nivel de carga de la batería interna
indicando que la batería interna ha quedado agotada.
El controlador 12 puede estar programado para
activar una alarma visual o auditiva cuando esté siendo usada una
batería externa o interna y el voltaje de la batería esté fuera de
una gama de voltajes de servicio aceptable.
El controlador 12 puede estar programado para dar
alarmas auditivas y/o visuales cuando la presión de oxígeno
suministrada al sistema 10 sea superior o inferior a límites
predeterminados.
El sistema 10 incluye una válvula de seguridad
mecánica de presión variable 64 para descargar toda sobrepresión
del circuito del paciente.
La gama de valores límite de descarga por
sobrepresión que pueden ser ajustados puede estar situada entre 0 y
140 cm H_{2}O.
El controlador preferido 12 puede estar
programado para ejecutar una función de autocomprobación cada vez
que sea suministrada corriente al respirador. Tal función de
autocomprobación verificará preferiblemente el correcto
funcionamiento de componentes internos tales como microprocesadores,
memorias, transductores y circuitos de control neumático. Tal
función de autocomprobación verificará también preferiblemente que
los subsistemas electrónicos funcionen correctamente y sean capaces
de detectar situaciones de error relativas a la electrónica de los
microprocesadores.
Asimismo, el controlador 12 puede estar
programado para permitir que al ser puesto el sistema en conexión
con la fuente de energía eléctrica un operador cualificado que
introduzca una determinada secuencia clave tenga acceso a la
información de localización de fallos y calibración. Según esta
propiedad, el operador autorizado puede hacer que el controlador
visualice en el visualizador monitor 384 información tal como la
siguiente:
REVISIÓN DEL SOPORTE LÓGICO
INFORMÁTICO
CAUDAL MÁXIMO Y SALIDA DEL
TRANSDUCTOR DE
PRESIÓN
PRUEBA DE LÁMPARAS/CONEXIÓN DE
TODOS LOS
VISUALIZADORES
TODAS LAS FUNCIONES DE PURGA Y
PUESTA A CERO AUTOMÁTICA PARA
EL
TRANSDUCTOR DE LA PRESIÓN DE
FLUJO
MENÚ DE DETECCIÓN DE EVENTOS
INCLUYENDO EL ESTADO ANTERIOR O
LOS
CÓDIGOS DE
FALLO
PROGRAMA Y PRUEBA DE ALARMAS
REMOTAS;
y
PROGRAMA Y PRUEBA DE LAS
COMUNICACIONES DE
DATOS
Asimismo, el controlador 12 puede estar
programado para permitir que un operador cualificado que introdujo
una determinada secuencia clave tenga acceso a un menú de
preparación y preferencias del usuario. Tal menú puede incluir en
el visualizador monitor 384 información tal como la siguiente:
\bullet Bloqueo del sistema, activar o
desactivar;
\bullet Intervalo de Apnea Variable;
\bullet Selección de Idioma; y
\bullet Comprobaciones de verificación del
usuario.
La función del menú de preferencias del usuario y
de preparación puede ser también accesible durante el
funcionamiento del sistema 10.
El sistema 10 que constituye un respirador
portátil incorpora preferiblemente un aparato 30 que constituye un
compresor rotativo de arrastre y comprende un rotor 104 de dos
caras de paletas múltiples que está dispuesto dentro de una caja
rígida 106 del compresor. Un colector de entrada/salida 108 forma
parte integrante de la caja 106 del compresor e incorpora dos (2)
pasajes de entrada 112 y dos (2) pasajes de salida 110 para conducir
el flujo de gas al interior y al exterior del aparato 30 que
constituye un compresor.
Un motor eléctrico 102 tal como un motor de
corriente continua de 40 voltios y de una potencia máxima de 0,8
caballos de vapor está preferiblemente montado integralmente dentro
de la caja 106 del compresor. Como alternativa, el motor 102 puede
estar encerrado o alojado en un revestimiento o en una caja que
esté separado o separada de la caja 106 del compresor. El eje motor
114 está introducido en y atraviesa un taladro 116 que está formado
en el cubo central 118 del rotor 104. Como está ilustrado, el
taladro 116 del cubo central 118 del rotor 104 puede incluir un
chavetero rectangular 121 formado en un lado del mismo, y el eje
motor 114 puede incluir un correspondiente saliente rectangular
alargado formado sobre el mismo. El saliente rectangular del eje
motor 114 queda introducido dentro del chavetero 121 del cubo 118
del rotor y en acoplamiento de fricción con el mismo, impidiendo
con ello que el eje motor 114 resbale rotacionalmente o gire dentro
del taladro 116 del cubo 118 del rotor. Se comprenderá, sin
embargo, que para montar el eje motor 114 en el rotor 104 de forma
tal que no haya posibilidad de movimiento relativo de rotación
alguno entre los mismos puedan ser utilizadas varias estructuras de
montaje alternativas distintas del sistema de saliente y chavetero
121 que está ilustrado en las Figuras 8-9.
El cubo 118 del rotor está preferiblemente
formado de forma tal que tiene una configuración cóncava, como se
ilustra en la Figura 5. Tal configuración cóncava sirve para
impartir resistencia e integridad estructural al rotor 104 sin
incrementar considerablemente la masa del rotor 104 como sucedería
si se formasen en el cubo 118 del rotor adicionales realces o
nervios de refuerzo.
Como se muestra en las Figuras
5-10, una primera acanaladura anular 120 discurre
en torno a la periferia del lado anterior del rotor 104, y una
segunda acanaladura anular 122 discurre en torno a la periferia del
lado posterior del rotor 104.
Las de una pluralidad de ranuras 126 de admisión
de las paletas del rotor están formadas angularmente a intervalos
uniformemente distanciados en las superficies interiores de las
acanaladuras anulares primera 120 y segunda 122. Las paletas 128
del rotor están montadas en sitios distanciados en torno a cada
acanaladura anular 120, 122 de forma tal que el borde periférico
radial 127 de cada paleta 128 queda introducido y permanece dentro
de una correspondiente ranura 126 de admisión de la paleta y el
borde anterior 129 de cada paleta atraviesa la acanaladura anular
abierta 120 o 122, como está ilustrado. Cada paleta 128 es fijada
mediante adhesivo o por otros medios adecuados al cuerpo del rotor
104.
En la realización preferida, las paletas 128
están situadas en sitios alineados axialmente, es decir en sitios
no desplazados y directamente enfrentados en los lados opuestos del
rotor 104, para así favorecer el equilibrado de la presión y la
distribución simétrica del peso dentro del rotor 104.
El rotor 104 está montado dentro de la caja 106
del compresor de forma tal que es rotativo en la misma y de tal
manera que las cavidades anulares primera 120 y segunda 122 quedan
en alineación con los conductos de entrada 110 y de salida 112,
como está ilustrado.
A fin de optimizar la controlabilidad de la
velocidad del rotor 104 y de minimizar el desgaste o los esfuerzos
en los componentes de accionamiento del sistema debido a las
abruptas y repetidas puestas en marcha y a los abruptos y repetidos
paros del rotor 104, es deseable que sea minimizada la masa total
del rotor 104. Con esta finalidad, el cuerpo del rotor 104 está
preferiblemente hecho a base de material liviano tal como el
aluminio, y las paletas individuales 128 del rotor 104 están
preferiblemente hechas a base de material liviano tal como resina
epoxi con fibra de vidrio. En las realizaciones en las que el
cuerpo del rotor 104 está hecho de aluminio y las paletas 128 están
hechas de resina epoxi con fibra de vidrio, puede ser utilizado un
adhesivo adecuado tal como un adhesivo epoxi para unir los bordes
radiales de las paletas 128 en sus correspondientes ranuras 126 de
admisión de las paletas. Como alternativa, se contempla la
posibilidad de formar el rotor y las paletas como un solo elemento
enterizo, tal como por medio de un proceso de moldeo en el que se
moldee metal (como p. ej. aluminio), polímero o materiales
compuestos para formar las paletas 128 y el rotor 104 como una
estructura unitaria.
Después de haber sido las paletas 128 del rotor
montadas y fijadas en sus respectivas ranuras 126 de montaje de las
paletas, cada paleta individual 128 quedará preferiblemente
dispuesta a un ángulo de ataque A en relación con un plano
transversal TP proyectado transversalmente a través del cuerpo del
rotor 104 entre la primera acanaladura anular 120 del lado anterior
del rotor 104 y la segunda acanaladura anular 122 del lado
posterior del rotor 104. El ángulo A está preferiblemente situado
dentro de la gama de ángulos que va de 30 a 60 grados, y en la
realización preferida que está ilustrada en las Figuras
8-10 es de 55 grados. Tal ángulo A es seleccionado
para obtener un óptimo rendimiento de generación de flujo del rotor
104.
En funcionamiento, es necesario controlar con
precisión los tiempos de aceleración y desaceleración y la
velocidad de rotación del rotor 104 a fin de generar una presión
inspiratoria prescrita y/o un caudal prescrito y/o un volumen
prescrito. A pesar de que pueden ser mantenidas tolerancias de
fabricación estándar al fabricar el rotor 104 y los demás
componentes del compresor 30 (como p. ej. el rotor 104, la caja 106
del compresor y el motor 102), cada compresor individual 30
presentará típicamente una determinada variación individual del
caudal de salida en función de la velocidad de rotación y de la
presión diferencial de ese compresor 30. Así, a fin de optimizar la
precisión con la cual puede ser controlado el flujo inspiratorio, es
deseable obtener unos exactos datos de caudal y presión a las
distintas velocidades de turbina de cada compresor individual 30, y
aportar dichos datos de caracterización al controlador 12 para
permitir que el controlador 12 efectúe los pertinentes ajustes para
las variaciones individuales de la presión y/o del caudal
producidos por el concreto compresor 30 que se use. Como cuestión de
carácter práctico, esto puede lograrse de cualquiera de dos
maneras. Una manera es la de generar mediciones discretas del
caudal, de la velocidad y de la presión para cada compresor 30 al
ser el mismo fabricado, y aportar al controlador 12 del respirador
una tabla de tales valores discretos de caudal, velocidad y presión
al ser instalado el concreto compresor 30. El controlador 12 será
correspondientemente programado para llevar a cabo los necesarios
pasos de interpolación matemática para obtener determinaciones del
caudal, de la velocidad o de la presión instantáneos en función de
dos cualesquiera de tales variables para el compresor específico 30
de que se trate. La segunda manera es la de generar
experimentalmente una serie de datos puntuales de caudal, velocidad
y presión dentro de una gama de velocidades de funcionamiento normal
del rotor, y deducir posteriormente una ecuación singular de la
velocidad referida al flujo y referida a la presión para
caracterizar cada compresor 30 individual. Tal ecuación de
caracterización individual es entonces programada en el controlador
12 o aportada de otra manera al mismo, y el controlador 12 es
programado para utilizar tal ecuación para computar las precisas
señales de control de velocidad, caudal y presión instantáneos para
controlar el compresor individual 30 en uso. En la Figura 12 se
muestran un ejemplo de tales datos gráficos de la velocidad
referida al caudal y referida a la presión y una ecuación de
caracterización deducida de los mismos.
Dado el coste actual de la tecnología de los
microprocesadores, el prever un controlador 12 que tenga la
capacidad de recibir y procesar una ecuación de caracterización tal
como la que se muestra en la Figura 12 para controlar el compresor
30 requeriría un gasto considerable y una ampliación dimensional del
controlador 12. En consecuencia, dado el actual estado de la
técnica, es en extremo deseable utilizar el primero de los dos
métodos anteriormente descritos, es decir el método de prever una
base de datos de los valores discretos de caudal, velocidad y
presión y programar el controlador 12 para que efectúe las
necesarias interpolaciones matemáticas de los datos puntuales
proporcionados para mantener el control específico del compresor de
la presión, del caudal y/o del volumen de gas suministrado en cada
fase inspiratoria del ciclo de ventilación. La base de datos
generada experimentalmente de los valores discretos de caudal,
velocidad y presión puede ser codificada en una EPROM (EPROM =
memoria de lectura programable borrable) o en cualquier otro
adecuado dispositivo de almacenamiento de bases de datos. Tal EPROM
o tal otro dispositivo de almacenamiento de bases de datos puede
estar situado sobre el propio compresor 30 o dentro del mismo y
puede estar en comunicación con el controlador 12 a través de la
circuitería apropiada. Como alternativa, tal EPROM o tal
dispositivo de almacenamiento de la base de datos puede ser
instalada o instalado directamente en el controlador 12 al ser
instalado el concreto compresor 30 en el dispositivo 14 que
constituye un ventilador.
El flujo inspiratorio controlado que es generado
por el compresor rotativo de arrastre 30 sale por la salida 34 del
compresor y pasa por la tubería 22 al paciente PT. Como está
ilustrado en la Figura 2, para reducir el sonido generado por el
ventilador 14 durante el funcionamiento está preferiblemente situado
en la tubería 22 del flujo inspiratorio un silenciador 60 de la
salida tal como una cámara hueca que tenga formada en torno a la
misma una cantidad de material insonorizante. Adicionalmente, una
válvula 62 de oclusión de la inspiración está preferiblemente
montada en la tubería 22 del flujo inspiratorio para que el
operador pueda detener de manera controlada el flujo inspiratorio
según sea necesario durante la realización de una maniobra de
fuerza inspiratoria máxima. Adicionalmente está conectada a la
tubería 22 del flujo inspiratorio una válvula 64 de descarga de
presión para proporcionar una salvaguarda contra el suministro de
una excesiva presión inspiratoria al paciente PT. La válvula 64 de
descarga de presión puede ser ajustada manualmente por el operador
a la deseada presión límite.
En general, el ventilador 14 de compresor
rotativo de arrastre funciona a base de poner periódicamente en
rotación el rotor 130 dentro del compresor 30 para generar el
deseado flujo de gas inspiratorio por la tubería 22. Es deseable
que el rotor 130 sea acelerado y desacelerado tan rápidamente como
sea posible. Tal aceleración y desaceleración rápida es facilitada
por una reducción de los efectos inerciales como resultado de la
anteriormente descrita forma constructiva del rotor 104 con una
pequeña masa. La velocidad y el tiempo de rotación del rotor 104
durante cada fase inspiratoria del ciclo del respirador son
controlados por el controlador 12 sobre la base de las variables y/o
de los parámetros que hayan sido seleccionados para iniciar,
limitar y finalizar la fase inspiratoria.
El exacto caudal, el exacto volumen o la exacta
presión que son suministrados a través de la tubería inspiratoria
22 son controlados por el controlador sobre la base de los datos de
caracterización del compresor almacenados en la EPROM y recibidos
por el controlador, así como del monitoreo periódico o continuo de
la velocidad de rotación del rotor 104 y de la variación de presión
(\Delta_{p}) entre el lado de entrada 32 y el lado de salida 34
del compresor 30 según la supervisión efectuada por el transductor
de presión diferencial 36.
En la realización actualmente preferida, el
controlador 12 es programado para suministrar los ciclos
respiratorios según cualquiera de dos algoritmos de bucle cerrado
disponibles, que son el del control por volumen o el del control
por presión.
Ejemplo
Antes de la iniciación del ciclo respiratorio
controlado por volumen, el controlador 12 genera una predefinida
forma de onda de comando de caudal referido al tiempo. La forma de
onda es generada usando los actuales ajustes de entrada de Caudal,
Volumen y Forma de Onda del panel frontal. Puesto que la integral
matemática del caudal a lo largo del tiempo es igual al volumen
suministrado, el controlador puede determinar el apropiado tiempo
inspiratorio.
Una vez iniciado un ciclo respiratorio controlado
por volumen, el controlador utiliza técnicas de control en bucle
cerrado que son perfectamente conocidas en la técnica para accionar
el compresor y leer periódicamente la presión diferencial y la
velocidad de rotación del compresor, y consulta entonces los datos
de caracterización del compresor específico almacenados para llegar
al caudal real. Una vez conocido el caudal real, el mismo es
comparado con o "realimentado al" caudal ordenado actual, y es
obtenido de ello un error resultante. El error es entonces
procesado mediante un algoritmo de control, y la velocidad del
compresor es ajustada en consecuencia para suministrar el caudal
deseado. Este proceso es repetido continuamente hasta haber sido
completada la inspiración.
Ejemplo
Los ciclos respiratorios controlados por presión
incluyen varios tipos de ciclos respiratorios tales como los ciclos
respiratorios con Presión de Apoyo o los ciclos respiratorios con
Control de Presión. En estos tipos de ciclo respiratorio, el
controlador ordena al compresor que suministre el flujo necesario
para que sea alcanzada la presión que ha sido introducida en el
panel frontal.
Una vez iniciado un ciclo respiratorio controlado
por presión, el controlador utiliza técnicas de control en bucle
cerrado que son perfectamente conocidas en la técnica para accionar
el compresor 30 y alcanzar la deseada presión de la vía aérea del
paciente. El controlador lee periódicamente la presión real de la
vía aérea. Una vez conocida la presión real, la misma es
"realimentada" y comparada con la presión ordenada actual, y es
obtenido de ello un error resultante. El error es entonces
procesado mediante un algoritmo de control, y la velocidad del
compresor de ajustada en consecuencia para suministrar la presión
deseada. Este proceso es repetido continuamente hasta haber sido
completada la inspiración.
Para ambos tipos de ciclo respiratorio, una vez
que ha sido alcanzada la variable de terminación inspiratoria
seleccionada el controlador indicará al motor 102 del compresor que
se pare o se desacelere hasta un nivel de la línea base, haciendo
con ello que el respirador pase a la fase espiratoria.
Cuando se desea un enriquecimiento del flujo
inspiratorio con oxígeno, el controlador 12 puede ser
adicionalmente programado o equipado para controlar el
funcionamiento del aparato mezclador de oxígeno 16 para mezclar una
cantidad prescrita de oxígeno con el aire ambiente que es aspirado
a través de la entrada de aire 24, proporcionando con ello un flujo
inspiratorio que tiene un contenido de oxígeno (FiO_{2})
prescrito de entre un 21% y un 100%.
Como se muestra en las Figuras 2 y 3, el aparato
mezclador de oxígeno 16 preferido comprende una tubería 24 de
entrada de aire que desemboca en el interior de un recipiente vacío
o acumulador 54.
La tubería 26 de entrada de oxígeno está
conectada a una fuente de oxígeno a presión y conduce a través de
un colector a una serie de válvulas de solenoide 52. Sin que ello
tenga carácter limitativo, en la realización preferida que está
ilustrada en la Figura 2 son utilizadas cinco (5) válvulas de
solenoide separadas 52a-52e. Cada una de tales
válvulas de solenoide separadas 52a-52e tiene
formado en la misma un orificio estrangulador del flujo que tiene un
dimensionado específico (habitualmente distinto), con lo cual cada
una de tales válvulas de solenoide 52a-52e
permitirá que pasen al interior del acumulador 54 distintas
cantidades de oxígeno por unidad de tiempo mientras cada una de
tales válvulas de solenoide 52a-52e es mantenida en
posición de apertura. El controlador 12 es preprogramado para
determinar el específico período de tiempo o los específicos
períodos de tiempo durante el cual o durante los cuales cada
válvula de solenoide 52a-52e debe permanecer abierta
para aportar al acumulador 54 la cantidad de oxígeno necesaria para
que sea obtenida la concentración de oxígeno (FiO_{2})
prescrita.
La velocidad de rotación del rotor 104 y la
presión diferencial de una a otra parte del colector de
entrada/salida 108 son medidas por el controlador 12, y a partir de
estos datos el controlador 12 está en posición de determinar el
caudal de gas a través del compresor 30 desde el acumulador 54. El
controlador 12 integra el caudal de aire aspirado a través del
compresor 30 para determinar el volumen acumulado de gas
enriquecido sacado de dicho acumulador 54. A fin de mantener el
flujo de gas al nivel de FiO_{2} prescrito, una parte de este
volumen retirado debe ser sustituida en el acumulador 54 con oxígeno
puro.
El volumen acumulado es comparado con un volumen
de activación predeterminado para cada una de las válvulas de
solenoide 52a-52e, estando en la realización
preferida dicho volumen definido por la ecuación siguiente:
Volumen de Activación = (Caudal de la Válvula de
Solenoide *Tiempo
\text{*}79)/[(FiO_{2}-21)*2]
Empezando con la más pequeña, es comparada cada
válvula de solenoide que no está actualmente abierta. Cuando el
volumen acumulado alcanza el volumen de activación para una válvula
de solenoide 52, el controlador 12 abre esa válvula de solenoide 52
por espacio de un período de tiempo permitiendo que el oxígeno
fluya por la tubería 26 de entrada de oxígeno y a través de la
válvula de solenoide 52 y al interior del acumulador 54. El
controlador 12 ajusta entonces apropiadamente el volumen acumulado
restando un volumen proporcional al volumen de oxígeno suministrado
al acumulador 54 del volumen acumulado según queda definido por la
ecuación siguiente:
Volumen Restado = (Caudal de la Válvula de
Solenoide *Tiempo \text{*}79)/(FiO_{2} - 21)
Este proceso es repetido continuamente.
El volumen de activación que el controlador 12
utiliza para abrir una válvula de solenoide individual
52a-52e es independiente para cada válvula de
solenoide 52 y es función de la capacidad de flujo de la válvula de
solenoide 52a-52e en cuestión, del nivel de
FiO_{2} prescrito y de la cantidad de tiempo durante el cual está
abierta la válvula de solenoide 52. En la realización preferida, la
cantidad de tiempo durante el cual está abierta cada válvula de
solenoide 52 es la misma para cada válvula de solenoide 52, pero
puede variar en función de la presión de entrada de
oxígeno.
oxígeno.
Ejemplo
En este ejemplo, el aparato mezclador de oxígeno
tiene 4 válvulas de solenoide con unos caudales de 5 litros por
minuto, 15 litros por minuto, 40 litros por minuto y 80 litros por
minuto respectivamente. El ajuste del FiO_{2} es de un 60%, y por
consiguiente los volúmenes de activación para cada una de las 4
válvulas de solenoide son de 8 ml, 25 ml, 66 ml y 133 ml
respectivamente. Además se supone una presión de entrada de oxígeno
constante, lo cual redunda en un tiempo "de conexión" de 100
mseg. para las válvulas de solenoide, un caudal de compresor
constante de 60 litros por minuto y un período de 1 mseg. La tabla
siguiente describe el estado del algoritmo de mezcla de oxígeno
tras varias iteraciones:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Así, a base de accionar independientemente las
cuatro (4) válvulas de solenoide separadas como se indica en la
tabla anterior, es suministrado a través del compresor 30 un
FiO_{2} que es constantemente de 0,6.
Haciendo referencia en general a las Figuras
11a-11e, está ilustrado en las mismas el conjunto
que constituye una válvula de exhalación preferida y un transductor
del flujo de exhalación preferido. A manera de una visión de
conjunto, la válvula de exhalación 18 comprende una caja que define
un trayecto del flujo espiratorio a su través y un sistema de
valvulaje para controlar la presión de la vía aérea durante la fase
espiratoria del ciclo de ventilación. La válvula de exhalación 18
comparte numerosos atributos estructurales y funcionales con la
válvula de exhalación que está descrita en la Patente
Estadounidense Nº 5.127.400 (DeVries et al.) titulada Válvula
de Exhalación de Respirador y concedida el 7 de julio de 1994.
Además, el conjunto 18 que constituye una válvula
de exhalación de la presente invención incorpora adicionalmente un
transductor del flujo de exhalación 230 que sirve para supervisar
el flujo de exhalación que sale del paciente y genera una señal de
salida que va al controlador 12. La señal de salida es entonces
utilizada por el controlador para determinar cuándo ha cesado la
exhalación del paciente para con ello iniciar el flujo inspiratorio
dirigido hacia el paciente. En la realización preferida, el
transductor del flujo de exhalación 230 está montado dentro de la
válvula de exhalación 18 en una sola estructura para minimizar las
imprecisiones de fabricación. Además, en la realización preferida
las características funcionales particulares del transductor del
flujo de exhalación 230 son almacenadas dentro de un dispositivo
que constituye una memoria que es entonces puesta en comunicación
con el controlador 12 para asegurar la precisión en las mediciones
del flujo. El transductor del flujo de exhalación 230 comparte
numerosos atributos estructurales y funcionales con el transductor
de flujo que está descrito en la Patente Estadounidense Número
4.993.269 concedida a Guillaume et al. el 19 de febrero de
1991 y titulada Aparato Detector de Flujo de Orificio Variable.
Haciendo más en particular referencia a las
Figuras 11a a 11e, la válvula de exhalación 18 de la presente
invención está formada de tal manera que tiene una caja 200 que
incluye un conector 202 de la tubería de exhalación que está
formado en un primer sitio en la misma y una abertura de salida 204
que está formada en un segundo sitio en la misma. Un pasaje 206 del
flujo de gas de exhalación discurre a través del interior de la caja
200 de forma tal que el gas espiratorio puede fluir desde el
conector 202 de la tubería de exhalación y a través del pasaje de
exhalación 206 dentro del interior de la válvula de exhalación 18 y
saliendo a continuación por la abertura de salida 204. A medio
camino en el pasaje del flujo espiratorio 206 está formado un
asiento anular de válvula 208. El asiento anular de válvula 208
puede estar dispuesto en un plano que es paralelo al plano del
diafragma plano 210, o bien y como alternativa, como en el caso de
la realización ilustrada, el asiento anular de válvula 208 puede
ser ligeramente oblicuo o estar relativamente inclinado en relación
con el plano en el cual está posicionado el diafragma 210. Tal
oblicuidad o inclinación del asiento de válvula 208 facilita el
asentamiento del diafragma 210 en el asiento de válvula 208 sin
trepidación o rebote del diafragma 210. El disco o diafragma
elastomérico 210 está configurado y realizado para establecer
inicialmente contacto con la parte más saliente del asiento de
válvula oblicuo 208 y para a continuación asentarse sobre el resto
del asiento de válvula oblicuo 208 o adaptarse a dicho resto del
asiento de válvula oblicuo, excluyendo con ello la posibilidad de
trepidación o rebote que puede darse cuando el diafragma 210 se
asienta contra un asiento de válvula 208 plano y no oblicuo.
El disco o diafragma 210 está preferiblemente
unido a la caja rígida 200 circundante por medio de un frenillo
anular flexible 212. El frenillo 212 sirve para mantener al disco o
diafragma 210 en alineación axial con el asiento anular de válvula
208, permitiendo al mismo tiempo que el disco o diafragma 210 se
desplace alternativamente hacia atrás y hacia adelante entre una
posición de cierre en la que el diafragma 210 está firmemente
asentado contra el asiento de válvula 208 (Figura 11a) y una
posición de total apertura en la que el disco o diafragma 210 está
retraído hacia atrás hacia el interior de la cavidad adyacente
dentro de la caja 200 proporcionando con ello un trayecto 206 sin
restricción para el flujo a través de cuyo trayecto puede circular
el gas espiratorio.
Una placa 214 distribuidora de presión está
montada en la cara posterior del diafragma 210. Un eje hueco de
actuación 216 está montado dentro de la caja 200 y es susceptible
de desplazarse alternativamente hacia atrás y hacia adelante para
controlar la posición del diafragma 200 en relación con el asiento
de válvula 208. Un elemento 218 que constituye una punta bulbosa
está montado en el extremo distal de un eje hueco de actuación 216.
Una correspondiente placa 214 de distribución de presión está
montada en la cara posterior del diafragma 210. El desplazamiento
del eje de actuación 216 hacia adelante hace que el elemento 218
que constituye una punta bulbosa ejerza presión hacia adelante
contra la placa 214 obligando con ello al diafragma 210 a
desplazarse hacia su posición de cierre. Cuando el eje de actuación
216 está totalmente desplazado hacia adelante, el diafragma 210
será mantenido firmemente en contacto contra el asiento anular de
válvula 208 poniendo con ello fin al flujo a través del pasaje 206.
A la inversa, cuando el eje de actuación 216 es retraído, el
diafragma 210 se separa del asiento de válvula 208 permitiendo con
ello el flujo a través del pasaje 206.
El desplazamiento del eje 216 es controlado por
medio de un sistema constituido por una bobina de inducción
eléctrica 220 y un carrete 222 de brazos radiales. En la
realización preferida, la bobina de inducción eléctrica 220 está
formada sin tener una estructura de soporte interno como las que son
típicamente utilizadas en las bobinas de inducción, para así
minimizar los aspectos inerciales. A este respecto, la bobina 220 es
típicamente formada por arrollamiento sobre un mandril siendo la
bobina mantenida a continuación en esta configuración arrollada por
medio de la aplicación de un adecuado aglutinante o barniz.
Adicionalmente, en la realización preferida el carrete 222 está
preferiblemente formado de tal manera que tiene una forma
constructiva que presenta brazos en cruz, como se ilustra en la
Figura 11b, para reducir la masa del carrete 222 manteniendo al
mismo tiempo su integridad estructural. Análogamente, el eje 216
está preferiblemente hecho a base de un material hueco de acero
inoxidable para ser relativamente resistente pero sin embargo lo
suficientemente liviano como para minimizar los aspectos
inerciales.
Como está ilustrado, el carrete 222 está fijado
al extremo distal de la bobina de inducción 220, y el eje 216
atraviesa una abertura formada en el centro del carrete y está
fijado por rozamiento o de otra manera al carrete de forma tal que
el eje 216 se desplazará hacia atrás y hacia adelante de acuerdo
con el carrete 222 y con la bobina 220. Al aumentar la corriente que
pasa a la bobina de inducción 220, la bobina 220 se desplazará hacia
atrás hacia el interior del espacio 226 de admisión de la bobina en
torno al imán, haciendo con ello que el eje 216 y el elemento 218
que constituye una punta bulbosa se desplacen en dirección hacia
atrás y permitiendo así que el diafragma 210 se mueva adoptando una
posición de apertura en la que dicho diafragma está separado del
asiento de válvula 208 del trayecto 206 del flujo espiratorio. Con
el diafragma 210 en tal posición de apertura, el flujo espiratorio
que sale del paciente PT puede pasar a través del trayecto 206 del
flujo espiratorio y puede salir por la abertura espiratoria
204.
A la inversa, cuando el flujo espiratorio ha
disminuido o ha terminado, la corriente que pasa a la bobina de
inducción puede cambiar de dirección, haciendo con ello que la
bobina de inducción se desplace hacia adelante. Tal desplazamiento
hacia adelante de la bobina de inducción 220 accionará al carrete
222, al eje 216 y al elemento 218 que constituye una punta bulbosa
haciendo que los mismos se desplacen en dirección hacia adelante,
de forma tal que el elemento 218 que constituye una punta bulbosa
ejercerá presión contra la placa 214 distribuidora de presión que
está montada en la cara posterior del diafragma 210, haciendo así
que el diafragma se asiente contra el asiento de válvula 208. Con
el diafragma 210 asentado contra el asiento de válvula 208, la fase
inspiratoria del ciclo del respirador puede comenzar, y se impedirá
que el aire ambiente pueda ser aspirado o pueda fluir hacia atrás
al interior del circuito del paciente a través de la abertura de
exhalación 204.
En la realización preferida, un guardapolvo o
manguito elastomérico 217 está montado en torno a la parte distal
del eje hueco de actuación 216 y está configurado y realizado para
permitir que el eje 216 se desplace libremente hacia atrás y hacia
adelante entre su posición de cierre en la cual dicho eje está
plenamente extendido y una posición de apertura en la cual dicho eje
está plenamente retraído, impidiendo al mismo tiempo que el polvo o
la suciedad se infiltre o pase a la bobina de inducción 220.
Como mejor se aprecia en la Figura 11, y
concretamente en las Figuras 11a y 11c, la caja de la válvula de
exhalación 18 incluye una parte delantera que está formada por los
segmentos 200b, 200c y 200d de la caja. Dentro de la parte 200b de
la caja está previsto un pasaje de la presión de la vía aérea 241,
lo cual permite que la presión reinante dentro del pasaje de
exhalación 206 sea comunicada a un conector 233 de la tubería de la
presión de la vía aérea. El conector 233 de la tubería de la
presión de la vía aérea está conectado a través de tubería a un
transductor de la presión de la vía aérea 68 (ilustrado en la
Figura 2) que supervisa la presión de la vía aérea y envía una señal
al controlador 12. Sobre la base de las deseadas condiciones de
funcionamiento, el controlador 12, en respuesta a la recepción de la
señal de presión del transductor de presión 68, incrementa o reduce
el voltaje que es aplicado a la bobina 220 para mantener la presión
deseada dentro del pasaje del aire de exhalación 206. Como se
comprenderá, tal supervisión de la presión de la vía aérea es
continua durante la realización del ciclo del respirador.
Como se ha mencionado anteriormente, el
transductor del flujo de exhalación 230 está preferiblemente
dispuesto dentro de la caja de la válvula de exhalación y sirve
para supervisar el flujo de exhalación que sale del paciente PT.
Más en particular, el transductor del flujo de exhalación 230
incorpora preferiblemente un sistema de control con realimentación
para proporcionar una supervisión en tiempo real del caudal
espiratorio real del paciente. Como mejor se aprecia en las Figuras
11a y 11c, el transductor del flujo espiratorio 230 está
incorporado dentro del trayecto del flujo de exhalación 206 dentro
del segmento 200b de la caja. El transductor de flujo 230 está
hecho preferiblemente a base de una hoja plana de material flexible
que tiene formada en la misma una zona vaciada 406. En el exterior
de la zona vaciada 406 existe una parte periférica 408 de la hoja
plana, y dentro de la zona vaciada 406 está definida una parte 231
que constituye una aleta. Elementos 410 y 412 que constituyen un
marco y están preferiblemente hechos de un material polimérico están
montados sobre las caras opuestas de la hoja plana ejerciendo una
presión de apriete hacia el interior en la parte periférica 408 de
la hoja plana. La parte 231 de la hoja plana que es la parte que
constituye una aleta es así mantenida en su deseada posición
transversal dentro de la abertura central abierta 414a y 414b del
conjunto que constituye el transductor, y tal parte 231 que
constituye una aleta es así capaz de flexionarse en el sentido del
flujo en respuesta al flujo de exhalación.
A fin de minimizar la inducción de esfuerzos
dentro del conjunto 230 que constituye el transductor de flujo, un
elemento 411 que constituye un marco está preferiblemente
posicionado en yuxtaposición en contacto con la superficie exterior
de al menos uno de los elementos 410, 412 que constituyen un marco.
En la realización preferida que está ilustrada en la Figura 11c, el
elemento 411 que constituye un marco está situado de forma tal que
queda en contacto con el elemento 410 que constituye un marco
superior. Tal elemento 411 que constituye un marco comprende una
parte 413 que constituye un marco metálico e incluye una junta o
arandela amortiguadora elastomérica 415 que está dispuesta en la
cara inferior de dicha parte que constituye un marco metálico. En
el elemento 411 que constituye un marco está formada una abertura
central 14c, teniendo dicha abertura 14c la misma configuración
como las aberturas centrales 414a, 414b de los elementos superior e
inferior 410, 412 que constituyen un marco y estando dicha abertura
14c en alineación axial con dichas aberturas centrales 414a,
414b.
Dentro de la caja 200 de la válvula de exhalación
están formados topes superior e inferior de apoyo 418a, 418b que
están destinados a quedar en acoplamiento por rozamiento con el
conjunto 230 que constituye el transductor de flujo y a mantener a
dicho conjunto que constituye el transductor de flujo en su deseada
posición de trabajo. Cuando dicho conjunto que constituye el
transductor de flujo esté así introducido, el tope superior de
apoyo 418a estará en contacto contra la cara superior del elemento
411 que constituye un marco y el tope inferior de apoyo 418b estará
en contacto contra la cara inferior del elemento inferior 412 que
constituye un marco, ejerciendo con ello la deseada fuerza
compresiva hacia el interior en el conjunto 230 que constituye el
transductor de flujo. Como se apreciará, la inclusión de la arandela
amortiguadora 415 sirve para repartir uniformemente la presión de
apriete en toda la parte periférica 408, minimizando con ello la
generación de esfuerzos localizados dentro del transductor de flujo
230.
Cuando el conjunto 230 que constituye el
transductor esté situado en condiciones de funcionamiento entre los
topes superior e inferior de apoyo 418a, 418b, una abertura 232
para la presión anterior estará situada antes de la aleta 231 y una
abertura 234 para la presión posterior estará situada después de la
aleta 231. Con una disposición de este tipo, las presiones pueden
ser medidas al mismo tiempo a través de la abertura 232 para la
presión anterior y de la abertura de 234 para la presión posterior
para determinar la diferencia de presiones entre las partes
anterior y posterior a la aleta 231.
Al pasar el flujo de gas espiratorio hacia el
exterior a través de la abertura de salida de la válvula de
exhalación 18, la parte 231 que constituye una aleta del
transductor de flujo 230 se flexionará o moverá permitiendo a tal
flujo de gas espiratorio pasar a su través, pero creando también una
moderada restricción del flujo. La restricción del flujo que es
creada por el transductor de flujo 230 redunda en el desarrollo de
un diferencial de presión a través del transductor de flujo 230.
Tal diferencial de presión puede ser supervisado por medio de las
aberturas 232 y 234 para la presión que están dispuestas a ambos
lados opuestos del transductor de flujo 230 (como está ilustrado en
la Figura 11a), estando dichas aberturas para la presión en
comunicación fluídica a través de pasajes internos formados dentro
del segmento 200c, 200b y 200a de la caja con las conexiones 240 y
235 para tubería. Un inserto 201 que constituye un colector puede
estar montado sobre la abertura de 232 para la presión anterior de
forma tal que el inserto 201 que constituye un colector sobresalga
al interior del trayecto del flujo espiratorio 206, antes de la
aleta 231. Las de una pluralidad de aberturas de entrada 201a, cuyo
número es preferiblemente de cuatro, están formadas en torno a la
pared lateral exterior del inserto 201 que constituye un colector y
están a través de un pasaje central común en comunicación con la
abertura de 232 para la presión anterior, facilitando con ello la
exacta medición de la presión reinante en el interior del trayecto
del flujo espiratorio 206 en ese sitio.
Puede estar situado dentro de la caja o del
cerramiento del respirador 10 un transductor de la presión
diferencial de exhalación 70 (ilustrado en la Figura 2). El
transductor de la presión diferencial de exhalación 70 está
conectado por medio de tubería a los conectores 240 y 235 para las
tuberías de las aberturas de presión primera y tercera para medir
continuamente y proporcionar al controlador 12 la diferencia entre
la presión (P1) reinante en la parte anterior al transductor de
flujo 230 y la presión (P2) reinante en la parte posterior a dicho
transductor de flujo. La diferencia de presiones determinada por el
transductor de la presión diferencial de exhalación 70 es comunicada
al controlador, y el controlador es funcionalmente programado para
calcular el caudal real con el cual el gas espiratorio sale del
conducto circulatorio 206. Como se apreciará, el caudal de
exhalación puede ser utilizado por el controlador 12 con distintas
finalidades tales como la activación de la iniciación del siguiente
ciclo inspiratorio. A pesar de que la específica forma constructiva
y estructura de montaje utilizada para el transductor del flujo de
exhalación 230 proporciona una excepcional precisión en la mayoría
de las situaciones, el solicitante ha comprobado que en
determinadas circunstancias es deseable eliminar las inexactitudes
que son ocasionadas por las tolerancias de fabricación y montaje.
En vista de ello, las características funcionales específicas de
cada transductor del flujo de exhalación 230, es decir el
diferencial de presión para los caudales específicos, son medidas a
efectos de calibración y son almacenadas en un medio de
almacenamiento que está contenido dentro de la caja 18 de la
válvula de exhalación. Esta información de calibración y
caracterización específica es codificada en un transponder de
radiofrecuencia 203 del tipo que es suministrado comercialmente con
el nombre de producto de Tiris, fabricado por la Texas Instruments,
de Austin, Texas. El transponder de radiofrecuencia 203 y su
correspondiente antena emisora/receptora 203a pueden estar montados
dentro de la caja 200 de la válvula de exhalación como está
ilustrado en la Figura 11c. Adicionalmente, un emisor/receptor de
radiofrecuencia está situado dentro del sistema 10 que constituye el
respirador, de forma tal que a la orden del controlador 12 los datos
de calibración y caracterización que están contenidos dentro del
transponder 203 son transmitidos por radiofrecuencia al receptor y
son almacenados dentro del controlador 12. Posteriormente, el
controlador 12 utiliza tales datos de calibración y caracterización
almacenados para determinar específicamente el caudal espiratorio
sobre la base de los valores del diferencial de presión que son
generados por el transductor de presión diferencial 70.
En la realización preferida, el dispositivo 14
que constituye el ventilador del sistema 10 que constituye el
respirador incorpora un circuito de autocalibración para la
periódica nueva puesta a cero del sistema para evitar errores en el
volumen de ventilación pulmonar o flujo inspiratorio que es
suministrado por el compresor de arrastre 30.
En particular, como se muestra en la Figura 2 el
circuito de autocalibración preferido comprende los componentes
siguientes:
a) una primera válvula 74 de puesta a cero
automática en la conducción que discurre entre la entrada 32 del
compresor 30 y el transductor de presión diferencial 36;
b) una segunda válvula 76 de puesta a cero
automática en la conducción que discurre entre la abertura para la
primera presión de la válvula de exhalación 18 y el lado de la
primera presión (P1) del transductor de la presión diferencial de
exhalación 70;
c) una tercera válvula 80 de puesta a cero
automática en la conducción que discurre entre la abertura 234 para
la segunda presión (P2) de la válvula de exhalación 18 y el lado de
la segunda presión (P2) del transductor de la presión diferencial
de exhalación 70;
d) una cuarta válvula 78 de puesta a cero
automática en la conducción que discurre entre la abertura de
salida 34 y el transductor de presión diferencial 36; y
e) una quinta válvula 72 de puesta a cero
automática en la conducción que discurre entre la abertura 241 para
la presión de la vía aérea y el transductor de la presión de la vía
aérea 68.
Cada una de las válvulas 72, 74, 76, 78, 80 de
puesta a cero automática está conectada al controlador 12 de forma
tal que, a seleccionados intervalos de tiempo durante el ciclo
ventilatorio, el controlador 12 puede indicar a las válvulas 72,
74, 76, 78, 80 de puesta a cero automática que se abran a la
presión atmosférica. Mientras las válvulas 72, 74, 76, 78, 80 de
puesta a cero automática están abiertas a la presión atmosférica, el
controlador 12 puede poner nuevamente a cero cada uno de los
transductores 36, 68, 70 a los cuales están conectadas las
respectivas válvulas 72, 74, 76, 80 de puesta a cero automática.
Tal periódica nueva puesta a cero de los transductores de presión
36, 68 y 70 corregirá todo desplazamiento de la línea base (del
cero) que se haya producido durante el funcionamiento.
Habiendo sido definida la estructura, puede ahora
describirse el funcionamiento básico del sistema 10 que constituye
un respirador. Como se apreciará, el concreto modo ventilatorio
seleccionado por un técnico puede ser introducido en el controlador
12 por medio de los mandos de entrada y del visualizador 380.
Adicionalmente, el técnico debe unir el circuito de la tubería
inspiratoria y de exhalación al paciente PT como se ilustra en la
Figura 1.
Antes de la iniciación de la ventilación del
paciente, el controlador 12 inicia su comprobación del circuito de
autocalibración y del sistema para asegurar que todos los
parámetros del sistema estén dentro de las especificaciones de
trabajo. A continuación es iniciada la inspiración, en la que el
controlador 12 acelera rápidamente el compresor de arrastre 30.
Durante tal aceleración, es aspirado aire a través del filtro 50 y
del acumulador 54, y dicho aire es suministrado al paciente PT a
través de la tubería 22. Durante tal fase inspiratoria, el
controlador 12 supervisa la caída de presión a través del compresor
30 por medio del transductor de presión 36 y la velocidad de
rotación del rotor 104. Estos datos son entonces convertidos en
caudal por el controlador 12 por medio de la tabla de
caracterización de la turbina para asegurar que sea suministrado al
paciente PT el correcto caudal y volumen de gas inspiratorio.
Adicionalmente, durante tal fase inspiratoria la válvula de
exhalación 18 es mantenida en una posición de cierre. En aquellas
aplicaciones en las que se desee mezcla de oxígeno, el controlador
12 abre adicionalmente las válvulas de solenoide seleccionadas de
las válvulas de solenoide 52a, 52b, 52c, 52d y 52e en una secuencia
temporizada para suministrar un deseado volumen de oxígeno al
acumulador 54, cuyo volumen de oxígeno es a continuación
suministrado al paciente PT durante el flujo inspiratorio.
Cuando se desea poner fin al flujo inspiratorio,
el controlador 12 para o desacelera rápidamente el compresor de
arrastre 30 hasta una velocidad de rotación basal, y el paciente es
libre de exhalar a través de la tubería de exhalación 66 y a través
de la válvula de exhalación 18. En dependencia del deseado modo de
ventilación, el controlador 12 supervisa la presión de exhalación
por medio del transductor de presión 68 que está conectado al pasaje
de la vía aérea y ajusta la posición de la válvula en relación con
el asiento de válvula dentro de la válvula de exhalación 18 para
mantener las deseadas presiones de la vía aérea. Simultáneamente,
el controlador 12 supervisa el diferencial de presión existente a
través del transductor del flujo de exhalación 230 por medio del
transductor de la presión de exhalación 70 para computar el caudal
exhalado. Este caudal exhalado es usado para computar el volumen
exhalado y para determinar una iniciación por parte del paciente.
Cuando es pedido un ciclo respiratorio ya sea a través de una
iniciación por parte de la máquina o bien a través de una
iniciación por parte del paciente, el controlador inicia un
subsiguiente ciclo del flujo inspiratorio siendo repetido el
subsiguiente funcionamiento del sistema 10 que constituye el
respirador entre los ciclos inspiratorio y de exhalación.
Los expertos en la materia apreciarán que
distintos modos de ventilación tales como los de ventilación
mandatoria intermitente (IMV), ventilación mandatoria intermitente
sincronizada (SMIV), ventilación mecánica controlada (CMV) y
ventilación con control de asistencia (A/C) son todos ellos modos de
funcionamiento que están disponibles en el respirador 10. Además,
los expertos en la materia apreciarán que mediante una correcta
selección de las entradas de control al respirador 10 pueden ser
seleccionados todos los tipos de ciclo respiratorio modernos que
son utilizados en la práctica clínica, tales como los de ciclo
respiratorio mandatorio ciclado por la máquina, ciclo respiratorio
de asistencia ciclado por la máquina, ciclo respiratorio con apoyo
ciclado por el paciente, ciclo respiratorio espontáneo ciclado por
el paciente, ciclos respiratorios mandatorios controlados por
volumen, ciclos respiratorios de asistencia controlados por
volumen, ciclos respiratorios controlados por presión, ciclos
respiratorios con presión de apoyo, ciclos respiratorios en régimen
de suspiro, ventilación con asistencia proporcional y ventilación
con presión de apoyo con volumen asegurado.
Claims (3)
1. Válvula de exhalación (18) para un respirador
que tiene un transductor para supervisar el flujo de exhalación de
un paciente, comprendiendo dicha válvula (18):
una caja (200a, 200b, 200c) que define un pasaje
de flujo (206);
un miembro transductor (230) que comprende una
aleta (231) flexionable en la dirección del flujo a través de dicho
pasaje de flujo para crear una corriente de presión diferencial en
ambos sentidos de dicha aleta dentro de dicho pasaje de flujo;
una primera abertura (232) para la presión
situada antes de dicha aleta;
una segunda abertura (234) para la presión
situada después de dicha aleta;
unos medios (70) para medir la presión
diferencial entre dichas aberturas primera y segunda para la
presión;
un dispositivo (203) de almacenamiento de datos
para almacenar la información relativa a la presión diferencial
respecto al caudal de flujo medida en dicho pasaje de flujo, y
unos medios para calcular el caudal de flujo en
dicho pasaje de flujo a partir de la presión diferencial medida a
través de dicho dispositivo de almacenamiento de datos;
caracterizada porque el miembro
transductor (230) es insertable entre los topes de apoyo anterior y
posterior (418a, 418b) formados dentro de dicho pasaje de flujo, de
manera que están destinados a quedar en acoplamiento por rozamiento
dentro de la caja
y porque los datos del dispositivo de
almacenamiento de datos son datos de calibración que comprenden
mediciones directas de dicha presión diferencial para una
pluralidad de valores de dicho caudal medido también directamente,
con lo que los medios de cálculo determinan el caudal a partir de
los datos de calibración directa.
2. La válvula de exhalación de la reivindicación
1, en la que dicho dispositivo de almacenamiento de datos (203)
comprende un transponder de radiofrecuencia contenido en la caja
(200).
3. La válvula de exhalación de la reivindicación
2, en la que dicho dispositivo de almacenamiento de datos (203)
comprende además una antena emisora/receptora montada dentro de la
caja (200).
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