ES2391435T3

ES2391435T3 - Sistema para acondicionar gases respiratorios

Info

Publication number: ES2391435T3
Application number: ES09015771T
Authority: ES
Inventors: Stefano Tralli; Giuseppe Zucchi; Stefano Borali
Original assignee: Covidien AG
Current assignee: Covidien AG
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2012-11-26
Anticipated expiration: 2029-12-21
Also published as: ITTO20090200A1; EP2229973A3; EP2229973A2; EP2229973B1; IT1393213B1

Abstract

Un sistema de acondicionamiento de gas respiratorio (190) que comprende: un ramal de inhalación (IB) y un ramal de exhalación (EB); un HME (200) situado cerca de un ventilador (60); estando conectados cada uno de dicho ramal de inhalación (IB) y de dicho ramal de exhalación (EB) al HME (200) y, por medio de un conector (70), al paciente (P); dicho ramal de inhalación comprende un tubo de inhalación (10) conectado entre el conector (70) y el HME (200); dicho ramal de exhalación (EB) comprende un primer depósito de agua (RS1), estando previsto dicho primer depósito de agua (RS1) para enriquecer con humedad el gas que fluye a lo largo de dicho ramal de exhalación (EB), caracterizado por que, dicho ramal de inhalación (IB) comprende un segundo depósito de agua (RS2), estando previsto dicho segundo depósito de agua (RS2) para enriquecer con humedad el gas que fluye a lo largo de dicho ramal de inhalación (IB).

Description

Sistema para acondicionar gases respiratorios. CAMPO El presente invento se refiere a un sistema para acondicionar gases respiratorios. El sistema y método están destinados para su uso en Cuidados Intensivos para proporcionar el nivel correcto de

humedad/temperatura de los gases inhalados por pacientes entubados bajo ventilación artificial. El presente invento puede ser usado para adquirir beneficios en particular, aunque no exclusivamente, en Anestesiología

y en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), a los cuales se refiere la siguiente descripción simplemente a modo de ejemplo. TÉCNICA ANTERIOR Actualmente, los tractos respiratorios de pacientes entubados bajo ventilación artificial en Unidades de Cuidados

Intensivos son calentados y humidificados utilizando dos métodos principales, dependiendo de cuánto tiempo se espera

que el paciente sea mantenido en Cuidados Intensivos. Un primer sistema de acondicionamiento pasivo que emplea un intercambiador de calor y humedad (HME) es utilizado cuando se espera que el paciente permanezca en Cuidados Intensivos durante algo menos de 72 horas.

Como es sabido, un HME opera reteniendo la humedad y calor procedente de los gases exhalados por el paciente y

produciendo la mayor parte de la humedad y calor retenidos al paciente en la siguiente etapa de inhalación. Los dispositivos de esta clase son certificados para suministrar a pacientes con un nivel de humedad absoluta de 28 a 33 mg/l, a una temperatura que oscila entre 28 y 31º C, y para mantener la fisiología de la respiración correcta durante un tratamiento de aproximadamente 72 horas.

El funcionamiento de estos dispositivos normalmente permanece estable durante 24 horas, después de lo cual, el paciente puede experimentar dificultad en la respiración (aumento en la tarea de respirar, WOB) causado por un aumento en la resistencia a la circulación, justificando así el reemplazamiento del dispositivo cada 24 horas.

Un segundo sistema de acondicionamiento de los gases respiratorios está basado en la humidificación activa. El mejor dispositivo comercializado actualmente proporciona un calentamiento y humidificación de un suministro de gases al paciente a un nivel de humedad absoluta de 40 mg/l o más, y a una temperatura que oscila entre 35 y 39º C, y

requiere muy poco mantenimiento, mediante regulación de la temperatura del conducto de expiración para eliminar la condensación. Un dispositivo activo intermedio, que funciona en combinación con un HME, sin embargo, proporciona medios para

aumentar el suministro de calor y humedad al paciente compensando los gases inhalados con unos poco miligramos de vapor de agua, permitiendo así una operación a más largo plazo del dispositivo (más de 72 horas). El sistema HME tiene las siguientes ventajas: -menos mantenimiento que un dispositivo activo; -mantenimiento adecuado de fisiología de respiración correcta durante 72 horas; -es fácil de usar; El sistema HME puede provocar:

-humidificación “pobre” en la mayor parte de los casos; -aumento de espacio muerto dentro del circuito respiratorio; -posible aumento en la resistencia a la circulación, debido a la obstrucción o atascamiento potencial (formación

de condensación) del elemento de intercambio de calor.

El sistema humidificador activo tiene las siguientes ventajas: -suministro de humedad más elevada cuando se compara con un dispositivo pasivo; -funcionamiento a más largo plazo cuando se compara con un dispositivo pasivo.

El sistema humidificador activo puede provocar:

-: posible sobre-humidificación, provocada por el ajuste incorrecto del humidificador;

-: coste elevado del cartucho desechable, del circuito y del agua esterilizada;

-: vigilancia requerida más frecuentemente que con dispositivos pasivos;

-: los sensores de flujo sensibles a la humedad del ventilador pueden tener que ser cambiados mas

frecuentemente de lo normal, debido a la formación de condensación en el lado de expiración, aumentado así el coste operativo; -consumo elevado de agua esterilizada. Un dispositivo HME enriquecido con humedad tiene las siguientes ventajas: -un suministro de humedad más elevada cuando se compara con un dispositivo pasivo; -consume menos agua esterilizada que un dispositivo activo. Un dispositivo HME enriquecido con humedad puede provocar: -un volumen y peso adicional del HME, que son indeseables cerca del paciente.

Se han descrito distintos sistemas de los tipos anteriores en el documento WO2006/127257 (DHUPER y col.). Una realización en el documento anterior, descrita con referencia a las figs. 4 a 6, emplea un HME alejado del paciente y combinado con un número de conductos de temperatura regulada.

Otra realización, mostrada en las figs. 1 a 3, emplea un dispositivo para inyectar medicinas en el dispositivo.

Alternativamente, puede utilizarse un atomizador o pulverizador. Aunque satisfactorios, los sistemas descritos en el documento WO2006/127257 han probado no ser fiables con respecto a la regulación precisa del nivel de humedad del gas inhalado por el paciente.

El documento US 5.482.031 describe una disposición para conectar un paciente a un respirador que comprende un intercambiador de humedad-calor y un humidificador de aire activo que está dispuesto entre dos mangueras para inspirar.

El documento EP 2.039.387 A1 describe un sistema de acondicionamiento de gases respiratorios con un ramal o derivación de inhalación y un ramal de exhalación, estando ambos conectados a un intercambiador de calor y humedad, en el que el ramal de exhalación comprende un depósito de agua para enriquecer con humedad el gas exhalado por el paciente.

RESUMEN Es por lo tanto un objeto del presente invento asegurar el suministro de humedad correcto al paciente. Como es sabido,

en este campo, los parámetros básicos de los gases son la humedad (es decir, la cantidad de vapor de agua por unidad de volumen de gas) y la temperatura. La característica principal del sistema de acondicionamiento de gases respiratorios de acuerdo con el invento está

definida por la reivindicación 1. DESCRIPCIÓN DETALLADA Las realizaciones no limitativas del presente invento serán descritas a modo de ejemplo con referencia a los dibujos

adjuntos. Como se ha mostrado en la fig. 1, el sistema 100 de acuerdo con el presente invento comprende: -tres conductos de temperatura regulada 10, 20, 30, uno para un ramal de inhalación IB, y dos para un ramal de exhalación EB; -un depósito de agua RS que contiene agua posiblemente calentada por una resistencia eléctrica (no mostrada), y que tiene acceso por la parte superior, está caracterizado por que contiene una pequeña cantidad de agua, y está situado a lo largo del ramal de exhalación EB; -un intercambiador de calor y humedad (HME) 50, que está caracterizado por la separación estricta del flujo de inhalación F1 y del flujo de exhalación F2, está situado cerca de un ventilador 60, y proporciona medios para separar los flujos de inhalación/exhalación al tiempo que asegura aún el intercambio de calor y humedad correcto entre los dos, y sin aumento de espacio muerto en el circuito;

-: un conector 70 de pieza en Y, que está situado cerca de un paciente PZ, conecta el paciente PZ al ramal de inhalación IB y al ramal de exhalación EB, y tiene un zócalo o base para un sensor de temperatura 80 en el ramal de inhalación IB;

-: un conector recto RD, con un zócalo o base para un sensor de temperatura 90, para conectar el HME 50 al ramal de exhalación EB; y

-: un termostato (no mostrado) para los tres conductos de temperatura regulada 10, 20, 30. El término

“termostato” pretende aquí significar una unidad de control central electrónico (no mostrada) conectada eléctricamente a

los conductos de temperatura regulada 10, 20, 30 y a los sensores de temperatura 80, 90 para regular la temperatura del flujo de gases a/desde el paciente PZ.

El sistema 100 funciona como sigue:

El gas es exhalado por el paciente PZ aproximadamente a 32º C, y, cuando fluye a lo largo del ramal de exhalación EB de temperatura regulada, es calentado a una temperatura más elevada, de modo que sea además enriquecido con humedad cuando fluye sobre la superficie del agua dentro del depósito RS.

El gas es a continuación calentado adicionalmente, y es calentado y humidificado en el instante en el que alcanza el HME 50 (cerca del ventilador 60) donde el gradiente de calor y humedad ayuda a la liberación de calor y humedad al propio HME 50.

Asumiendo que se ha utilizado un HME (Intercambiador de Calor y Humedad) 50 de altas prestaciones, es retenido suficiente calor y humedad por el intercambiador para suministrar al ventilador 60 con gas relativamente seco, y así eliminar la condensación en la línea de exhalación.

Esto, por lo tanto, elimina cualquier problema con el sensor de flujo sensible a la humedad (no mostrado) que forma parte del ventilador 60.

En la siguiente etapa de inhalación, el gas seco que fluye a través del HME 50 desde el ventilador 60 es cargado con calor y humedad y alimentado al paciente PZ a lo largo del ramal de inhalación de temperatura regulada IB, que mantiene la temperatura del gas para impedir que la humedad en el gas se condense.

En otras palabras, la cantidad de calor y humedad en el suministro de gas al paciente PZ es controlada ajustando la temperatura del gas que fluye a lo largo del ramal de inhalación IB y del ramal de exhalación EB.

Determinando la temperatura del suministro de gas al paciente PZ por medio de sensores de temperatura 80, 90 instalados a lo largo del circuito, la temperatura de los conductos de temperatura regulada 10, 20, 30 puede ser controlada por un termostato (no mostrado) cuando es requerido por el paciente PZ.

Más específicamente, calentando el conducto de temperatura regulada 20 se calienta el gas exhalado por el paciente PZ para recoger más humedad del depósito de agua RS; mientras el calentamiento del gas en el conducto 30 de temperatura regulada mantiene el nivel de temperatura y humedad del gas, y también produce una gradiente suficiente entre el ramal de exhalación EB y el HME 50 para asegurar la transferencia efectiva de calor y humedad al elemento de intercambio (no mostrado) del HME 50. Al tener el elemento de intercambio, a su vez, un contenido de calor y humedad mucho más elevado que el gas que entra procedente del ventilador 60, el calor y la humedad son transferidos al flujo de inhalación (F1) al paciente PZ, las condiciones de tal flujo de inhalación (F1) son mantenidas a lo largo del ramal de inhalación IB por el conducto de temperatura regulada 10.

Con referencia a la fig. 2, la realización descrita es similar con funciones similares a la realización de la fig. 1 y los números de referencia en la fig. 1 corresponden a los números de referencia en la fig. 2 en la extensión en que se refieren a los mismos componentes. El sistema 190 de acuerdo con esta realización comprende:

-: al menos tres conductos de temperatura regulada (tubos con alambre calentado) 10, 20, 30, al menos uno para un ramal de inhalación IB, 10, y dos para un ramal de exhalación EB, 20, 30.

-: al menos un depósito de agua RS1 que contiene agua posiblemente calentada por una resistencia eléctrica (no mostrada), y que está situada a lo largo del ramal de exhalación EB, 20, 30;

-: un intercambiador de calor y humedad (HME) 200 del “estado de la técnica” situado cerca de un ventilador 60; este HME del “estado de la técnica” utiliza el mismo canal tanto para la inhalación como para la exhalación de aire. Debería comprenderse que podría también ser utilizado un HME 200 que tiene trayectos de flujo separados para inspiración y expiración.

-: un conector 70 de pieza en Y, que está situado cerca de un paciente P, conecta el paciente P al ramal de inhalación IB, 10 y al de exhalación EB, 20, 30 y tiene un zócalo o base para un sensor de temperatura 80 en el ramal de inhalación IB. El tubo 20 con alambre calentado está conectado al conector 70 de pieza en Y así como al depósito de agua RS1. El tubo 30 con alambre calentado está conectado al depósito de agua RS1 así como a un conector 220 en T a través de una válvula unidireccional o de paso único 230. El tubo 10 con alambre calentado está conectado al conector 70 de pieza en Y así como al conector 220 en T a través de otra válvula unidireccional 240. El conector 220 en T está conectado al HME 200 que a su vez está conectado a otro conector 210 en T. El otro conector 210 en T está conectado al ventilador 60 a través de un tubo de entrada 260 y un tubo de salida 270. En una realización el ramal de inhalación IB, 10 está conectado entre el conector 70 de pieza en Y y el conector 220 en T a través de otro depósito RS2 y una válvula unidireccional 240. De este modo el aire inspirado seria humidificado adicionalmente cuando fluye a través del tubo 10 con alambre calentado; a través del depósito de agua RS2 y hacia el paciente PZ. La válvula unidireccional 240 situada en el ramal de inhalación (tubo 10 con alambre calentado) está dimensionado de modo que solo puede pasar aire en una dirección hacia el conector 70 de pieza en Y. Así el aire no puede pasar a través de la válvula unidireccional 240 en la dirección hacia el HME 200. La válvula unidireccional 230 está dimensionada de modo que el aire solo puede pasar en una dirección hacia el conector 220 en T y el HME 200. Así, el aire no puede pasar a través de la válvula unidireccional 230 en la dirección hacia el depósito de agua RS1. Por consiguiente, el aire expirado por el paciente PZ pasará a través del ramal de exhalación EB, 20, 30; será calentado por los alambres calentados y humidificado en el depósito de agua RS1; continua a través de la válvula de unidireccional 230 a través del conector 220 en T; a través del HME; a través del conector 210 en T y al ventilador a través del tubo de entrada 260; debe observarse que el tubo de entrada 260 podría ser un tubo con alambre calentado para evitar que más condensación alcance al ventilador. Mientras pasa por el HME 200, la humedad del aire será absorbida y retenida por el HME y el aire seco alcanzará eventualmente el ventilador. Durante la fase de inspiración, el ventilador impulsa el aire a través del tubo de salida 270; a través del conector 210 en T; a través del HME, en el que la humedad es liberada al aire. El aire humidificado pasa a través del otro conector 220 en T; a través de la válvula unidireccional 240 y a través del ramal de inhalación IB, 10 en la que el aire humidificado es calentado con el fin de evitar la condensación del aire contra las paredes del tubo; eventualmente el aire alcanza al paciente PZ a través del conector 70 de pieza en Y. En caso de que al aire necesite tener un contenido más elevado de humedad podría disponerse un depósito RS2 en el ramal de inhalación 10 entre la válvula unidireccional 240 y el conector 70 de pieza en Y.

Debería comprenderse que en otra realización (no descrita), el depósito de agua RS1 está ausente y el único depósito de agua RS2 utilizado en el sistema es el que está en el ramal de inhalación IB. En esta realización, el tubo de exhalación EB está conectado entre el conector 70 en Y y el HME 200 sin ningún depósito de agua RS1; el ramal de inhalación IB está conectado a través del depósito de agua RS2 al HME 200 y al paciente P. Así, el gas inhalado desde el ventilador 60 pasa a través del HME al ramal de inhalación IB y a través del depósito de agua RS2, donde el gas es enriquecido con humedad; a través del conector 70 en Y y al paciente. Se ha mostrado que tener el depósito de agua RS2 en el ramal de inhalación IB en vez de en el ramal de exhalación EB podría ser muy beneficioso ya que el aire es humidificado justo antes de alcanzar al paciente PZ.

Una unidad 250 de control de regulación de calentamiento está conectada a los tubos diferentes 30, 10 con alambre calentado, y a los sensores, sondas 80, 280 para regular la temperatura del flujo de aire en el circuito. La gestión de la cantidad del contenido de calor y humedad de los gases proporcionados al paciente PZ es manejada en una realización cambiando la temperatura de los gases que pasan por dentro de las ramificaciones de exhalación e inhalación. Gracias a las mediciones de la temperatura de los gases por medio de las sondas y los sensores situados a lo largo del circuito 190, 100, es posible regular la temperatura por el termo-regulador (unidad de control de regulación de calentamiento) 250, dependiendo de las necesidades del paciente.

Debería comprenderse que los circuitos de respiración de acuerdo con las realizaciones descritas en las figs. 1 y 2, respectivamente, disminuyen significativamente la condensación en la manguera de exhalación y el tubo de entrada 260 (solo descrito en la fig. 2). Desde un punto de vista práctico es muy conveniente tener el HME en el lado del ventilador ya que reduce peso y volumen cerca del paciente. Debería comprenderse que utilizar un HME 200, 50, cuando la humedad es entregada activamente RS1, RS2 a un paciente, solo tiene sentido si el HME está situado cerca del ventilador (60); en caso de que el HME 50, 200 esté posicionado cerca del paciente PZ, resultaría atascado inmediatamente.

La fig. 3 se refiere a la regulación del nivel de agua en el depósito de agua RS1, RS2. La fig. 3a representa un sistema de llenado automático con un sensor de nivel dentro del depósito, estando conectado dicho sensor a un controlador de nivel. A un cierto nivel de agua “bajo”, el sensor de nivel comunica con el controlador de nivel activando una pinza conectada a un suministro de agua por lo que el depósito es llenado con agua. En la fig. 3b, el depósito tiene un flotador que se puede mover hacia arriba y hacia abajo basándose en la altura del agua en el depósito. El flotador está conectado a un suministro de agua a través de una línea de alimentación y un conector de espiga. Cuando el flotador está en la posición más baja que representa un nivel de agua bajo, el conector de espiga en la línea de alimentación es abierto por lo que el agua es proporcionada al depósito. Cuando el flotador está en una posición más alta que representa bastante agua en el depósito, el conector de espiga es cerrado impidiendo que el agua alcance el depósito. La fig. 3c describe un sistema manual que tiene un sensor de nivel que indica cuando es el momento de llenar el depósito. Normalmente el depósito es llenado en esta realización con una jeringuilla.

Las ventajas principales del sistema de acondicionamiento de gas respiratorio de acuerdo con el presente invento son las siguientes:

-: bajo consumo de energía en comparación con un humidificador activo convencional; la energía, de hecho, es solo utilizada para calentar los conductos de temperatura regulada y posiblemente calentar suavemente el depósito de agua;

-: bajo consumo de energía en comparación con un humidificador activo convencional; el sistema, de hecho, solo alimenta la cantidad de humedad necesaria para compensar la pérdida de humedad por la exhalación del paciente;

-: muy pocas comprobaciones rutinarias, reduciendo así el mantenimiento del sistema en comparación con ambos dispositivos pasivo y activo;

5 -eliminación de los purgadores de agua del sistema convencional; en virtud del elevado rendimiento del HME, el gas de exhalación lateral es lo bastante seco para eliminar el pozo de condensación; y calibrar el contenido de humedad para compensar de forma sencilla el consumo impide la formación de humedad en exceso, y elimina así la necesidad para un pozo de condensación a lo largo del ramal de inhalación;

-: funcionamiento a largo plazo del sistema en comparación con un HME convencional;

10 -calentamiento y humidificación adecuados de los gases inhalados por el paciente; la cantidad de humedad añadida por el sistema de enriquecimiento, de hecho, compensa la pérdida de humedad del HME, suministrando así al paciente con el nivel de humedad requerido;

-: seguridad del paciente mejorada; la baja potencia empleada y la pequeña cantidad de humedad añadida salvaguarda al paciente contra el sobrecalentamiento y el exceso de humedad;

15 -la separación completa de los flujos de inhalación y exhalación del HME reduce el “espacio muerto” en el circuito y permite la eliminación de válvulas unidireccionales del circuito como se ha descrito en la fig. 1;

-: peso más ligero del circuito cerca del paciente; a diferencia de otros humidificadores, el HME esta situado cerca del ventilador, en oposición al paciente; y al eliminar los purgadores de agua, que se llenan con agua, reduce además el peso del circuito que pesa sobre el paciente;

20 -el sistema también es ideal para utilizar con bebés recién nacidos, siendo flexible y efectivo para humidificar y calentar incluso pequeños flujos de gas simplemente aumentado la regulación de temperatura de los conductos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de acondicionamiento de gas respiratorio (190) que comprende:

un ramal de inhalación (IB) y un ramal de exhalación (EB);

un HME (200) situado cerca de un ventilador (60);

estando conectados cada uno de dicho ramal de inhalación (IB) y de dicho ramal de exhalación (EB) al HME

(200) y, por medio de un conector (70), al paciente (P);

dicho ramal de inhalación comprende un tubo de inhalación (10) conectado entre el conector (70) y el HME (200);

dicho ramal de exhalación (EB) comprende un primer depósito de agua (RS1), estando previsto dicho primer depósito de agua (RS1) para enriquecer con humedad el gas que fluye a lo largo de dicho ramal de exhalación (EB), caracterizado por que,

dicho ramal de inhalación (IB) comprende un segundo depósito de agua (RS2), estando previsto dicho segundo depósito de agua (RS2) para enriquecer con humedad el gas que fluye a lo largo de dicho ramal de inhalación (IB).
2.

Un sistema (190) según la reivindicación 1, caracterizado por que, un primer tubo de exhalación (20) está conectado entre el conector (70) y el primer depósito de agua (RS1) y un segundo tubo de exhalación (30) está conectado entre el primer deposito de agua (RS1) y el HME (200).
3.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dichos tubos están regulados en temperatura.
4.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado por que dicho primer depósito (RS1) contiene una cantidad dada de agua, que contacta con el gas exhalado que fluye desde el primer tubo de exhalación (20) al segundo tubo de exhalación (30).
5.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el agua en el depósito de agua (RS1, RS2) es calentada por una resistencia eléctrica.
6.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicho ramal de exhalación (EB, 30) comprende una primera válvula unidireccional (230) que permite que el gas fluya solo en la dirección hacia el HME (200) lejos del paciente.
7.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicho ramal de inhalación (IB, 10) comprende una segunda válvula unidireccional (240) que permite que el gas inspirado fluya solo en la dirección que se aleja del HME hacia el paciente (PZ).
8.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicho ramal de exhalación (EB, 30) y dicho ramal de inhalación (IB, 10) están conectados al HME (200) a través de un primer conector de unión (220).
9.

Un sistema (190), según la reivindicación 8, caracterizado por que dicho HME (200) está conectado entre dicho primer conector de unión (220) y dicho ventilador (60).
10.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicho segundo depósito de agua (RS2) está conectado a dicho tubo de inhalación (10) entre el HME (200) y el conector (70).
11.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el HME (200) tiene una configuración que separa el flujo de gas de inhalación y el flujo del gas de exhalación.
12.

Un sistema (190), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende un controlador de calentamiento (250) para vigilar la temperatura en el sistema (10, 20, 30, 80, 280) y regular la temperatura del flujo de gas en el sistema manteniendo la humedad adecuada.