ES2579432T3 - Sistema de administración de un gas farmacéutico a un paciente - Google Patents

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ES2579432T3 ES06803413.1T ES06803413T ES2579432T3 ES 2579432 T3 ES2579432 T3 ES 2579432T3 ES 06803413 T ES06803413 T ES 06803413T ES 2579432 T3 ES2579432 T3 ES 2579432T3
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Abstract

Un sistema (22) de administración de un gas terapéutico a un paciente, en el que el gas terapéutico es al menos un gas seleccionado de gas monóxido de carbono (CO) y gas óxido de nitrógeno (NO), comprendiendo el sistema: un medio de entrada (24) para conectarse a una fuente de gas terapéutico (20); un medio de salida (19) para conectarse a un dispositivo del paciente (18) para introducir gas en los pulmones de un paciente (41); medios para determinar la cantidad total deseada de gas terapéutico que va a administrarse (12) al paciente durante una pluralidad de respiraciones; y un sistema de control de gas para administrar la cantidad total deseada de gas terapéutico a los alvéolos del paciente durante dicha pluralidad de respiraciones, independientemente del patrón respiratorio del paciente.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de administracion de un gas farmaceutico a un paciente Antecedentes
La presente invencion se refiere a un sistema de administradon de un gas farmaceutico a un paciente y, mas en particular, a un sistema de introduccion de monoxido de carbono CO u oxido de nitrogeno NO a un paciente en una cantidad predeterminada.
Antecedentes de la invencion
La forma normal o convencional de administrar un producto farmaceutico a un paciente es prescribir la dosis en funcion de la cantidad de farmaco (generalmente en peso) por unidad de peso del paciente (por ejemplo, mg/kg) especificandose la dosis que va a administrarse durante un periodo de tiempo o repitiendose a intervalos de tiempo especificados. Esto permite al usuario controlar la cantidad de farmaco y garantiza que la cantidad de farmaco que esta administrandose esta en proporcion con el tamano del paciente. Esto es para reducir la variabilidad de paciente a paciente en respuesta al farmaco debido al tamano del paciente, es decir, un bebe de 7 kg no recibira la misma cantidad de farmaco que un adulto de 80 kg.
Recientemente ha habido una serie de gases que han resultado tener una accion farmaceutica en seres humanos y animales. Algunos ejemplos incluyen Oxido de Nitrogeno (NO) Zapol et al US 5.485.827 y, mas recientemente, Monoxido de Carbono (CO) Otterbein et al (Solicitud de Patente Publicada de los EE. UU. N.° 2003/0219496). En la solicitud de patente de Otterbein, se describe que el CO tiene una accion farmacologica en una serie de afecciones medicas que incluyen ileitis y vasculitis.
En estos casos, el gas monoxido de carbono tiene que administrarse a los alveolos de los pacientes, donde puede moverse a lo largo de la membrana alveolar y al interior del torrente sangurneo donde su accion puede tener efecto. La dosificacion actual utilizada en estos casos es para que el paciente respire a una concentracion especificada de CO en ppm durante un periodo de tiempo especificado. La dosificacion exacta de CO para estos tratamientos es importante ya que el CO reacciona con la hemoglobina en la sangre para formar carboxihemoglobina, lo que significa que la hemoglobina ya no puede transportar oxfgeno a los tejidos del cuerpo. Si se administra demasiado CO, el paciente puede mostrar los efectos toxicos del CO por los que se conoce generalmente.
Hay una ventana ajustada para la administradon de CO entre el nivel terapeutico y el nivel que causa carboxihemoglobina por encima de niveles seguros. Hasta la fecha, el CO se ha administrado como una concentracion constante en el gas respirado por el paciente/animal durante un periodo de tiempo especificado. Por ejemplo, en la referencia 3 de la publicacion de Otterbein, (Ejemplo 2 pag. 13) la dosis terapeutica administrada a ratones para el tratamiento del fleo fue de 250 ppm de CO durante 1 hora.
Sin embargo, este metodo de dosificacion de CO puede asociarse a una gran variabilidad en la dosis real que esta administrandose a los alveolos del animal/ser humano. Esta variabilidad se debe a que la cantidad de CO que se esta administrando al animal/paciente depende de una serie de variables que incluyen, sin limitacion, el volumen tidal, la frecuencia respiratoria, la velocidad de difusion alveolar y la relacion ventilacion/perfusion (V/Q) del paciente.
La cantidad de CO administrada en los alveolos de un paciente puede determinarse mediante la ley del gas ideal como se muestra en la siguiente ecuacion:
N = P . V/ (Ru. T) (1)
En la que:
N es el numero de moles del gas (mol)
P es la presion absoluta del gas (julio/m3)
V es el volumen del gas particular (m3)
Ru es la constante de gas universal, 8,315 (julios/(gmol. °K)
T es la temperatura absoluta (°K)
Si asumimos una presion atmosferica (101,315 julios/m3) y 20 °C (293 °K) como la temperatura y expresamos el volumen en mL (x10-6 m3), entonces la ecuacion (1) se reduce a:
N = 4,16x10-5. V (moles) (2)
La ecuacion (2) puede utilizarse para calcular el numero de moles de gas administrados al volumen alveolar de un paciente durante un periodo de tiempo cuando se administra una concentracion especificada utilizando la siguiente ecuacion:
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Nco = FR . t . Cco .10-6 • 4,16x10-5 . Va (3)
En la que:
Cco es la concentracion de CO (ppm)
Va es el volumen alveolar (mL)
FR es la frecuencia respiratoria en (RPM) t es el tiempo en minutes (min)
Por ejemplo, si la dosis de CO para el fleo en seres humanos era de 250 ppm de CO durante una hora (60 minutes), el volumen alveolar es de 300 mL y la frecuencia respiratoria del paciente es 12 de respiraciones por minuto (rpm), entonces la cantidad de gas CO en moles administrada a los alveolos del paciente durante dicho periodo sena:
Nco = 12.60.250 . 10-6 • 4,16x10-5 . 300 = 2,25 x 10-3 (moles)
Esto puede convertirse a la masa de farmaco administrada (Mco) utilizando el peso molecular en gramos de CO, que es 28, como se muestra en la siguiente ecuacion:
Mco = Nco. 28 = 63 x 10-3 = 63 (mg) (4)
Sin embargo, aunque esto funcione para un determinado conjunto de supuestos, la frecuencia respiratoria espontanea de un paciente puede variar ampliamente quiza entre 8 y 20 respiraciones por minuto, dependiendo de las circunstancias, y el volumen alveolar por respiracion del paciente tambien puede variar notablemente entre aproximadamente 200 y 400 mL, dependiendo de la necesidad metabolica. Estas variables pueden tener un efecto espectacular en la cantidad de farmaco gaseoso que se administra al paciente durante el mismo periodo de tiempo. Por ejemplo, si la frecuencia respiratoria del paciente era de 8 rpm y el volumen alveolar era de 200 mL, la dosis de CO administrada a los alveolos del paciente habna sido de 27,8 (mg). Analogamente, si la frecuencia respiratoria del paciente era de 20 rpm y el volumen alveolar era de 400 mL, entonces la dosis administrada a los alveolos del paciente habna sido de 139,2 (mg), representando asf una diferencia de cinco veces la cantidad de farmaco administrado.
Esto significa que, en el ejemplo de CO, la cantidad de farmaco gaseoso que recibe un paciente medida en gramos podna variar sustancialmente dependiendo del patron de ventilacion del paciente. Para una dosis basada en una concentracion y tiempo constantes, el efecto de estas variables podna significar que un paciente individual podna recibir dosis mucho mayores o menores de CO en gramos y esto podna ocasionar o bien niveles de carboxihemoglobina elevados y peligrosos o dosis demasiado bajas como para ser efectivas. Aunque no todo el farmaco gaseoso administrado a los alveolos sera absorbido por el torrente sangumeo de los cuerpos (debido a variables tales como el rendimiento cardiaco y el coeficiente de difusion del gas), controlar la cantidad administrada a los alveolos elimina una fuente importante de variabilidad.
Ademas, es necesario administrar NO a un paciente en una cantidad predeterminada como se describe en “Cell-free hemoglobin limits nitric oxide bioavailability in sickle-cell disease”, Nature Medicine, Volumen 8, Numero 12, diciembre de 2002, paginas 1383 y sigs. Este artteulo describe el uso de NO inhalado para reaccionar con hemoglobina libre de celulas para formar metahemoglobina en plasma y reducir asf la capacidad de la hemoglobina libre de celulas en el plasma para consumir NO producido de forma endogena (figura 5, pagina 1386). La cantidad de NO administrada a la sangre del paciente tiene que ser equivalente a la cantidad de hemoglobina libre de celulas que hay en el plasma del paciente. La cantidad de NO administrada a una muestra de pacientes con celulas falciformes fue de 80 ppm de NO durante 1,5 horas. Sin embargo, hubo variabilidad en la cantidad de metahemoglobina producida en pacientes individuales, como muestran las barras de error en la Figura 4b. Por lo tanto, de forma similar al ejemplo del CO, hay que administrar una cantidad conocida de NO a un paciente para proporcionar el efecto terapeutico deseado y nuevamente es importante eliminar cualquier variabilidad de administracion debido a las diferencias en el patron respiratorio del paciente individual.
El documento EP 0 960 630 A2 se refiere a un aparato de terapia respiratoria que administra un volumen predeterminado de un gas terapeutico a un paciente en cada inhalacion del paciente. El aparato tiene un dispositivo de deteccion de flujo y una valvula que se abre y se cierra para administrar el pulso al paciente. Una CPU controla el tiempo de abertura de la valvula y tambien utiliza el flujo al paciente determinado por el dispositivo de deteccion de flujo y el tiempo que la valvula esta en posicion abierta para determinar el volumen de gas terapeutico al paciente. Un dispositivo de entrada del usuario comunica el volumen deseado de un usuario que va a administrarse al paciente y la CPU compara el volumen deseado de entrada del usuario con el volumen calculado y ajusta el tiempo que la valvula esta en la posicion abierta para hacer que el aparato administre al paciente el volumen deseado exacto introducido por el usuario.
En consecuencia, sena ventajoso tener un sistema y metodo de introduccion de gases farmaceuticos (tales como monoxido de carbono y oxido de nitrogeno) que permitan el control preciso de una cantidad conocida del gas
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farmaceutico para su administracion a los alveolos del paciente y que no esten sujetos a cambios en funcion de los patrones respiratorios de los pacientes.
Sumario de la invencion
Por consiguiente, la presente invencion se refiere a un sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, que permita a un clmico determinar y controlar la cantidad del gas deseada para su administracion al paciente. La cantidad deseada del gas farmaceutico para su administracion al paciente se determina y despues se administra independientemente de los patrones respiratorios de los pacientes. Si la prescripcion se especifica como una cantidad total de farmaco, entonces la administracion del gas farmaceutico termina cuando la cantidad total deseada se ha administrado al paciente.
De esta forma, la cantidad del gas farmaceutico se administra al paciente como una cantidad deseada conocida y dicha cantidad deseada conocida puede expresarse en diversas unidades de medicion, tales como, sin limitacion, el peso del farmaco en microgramos (|jg), miligramos (mg), gramos (g), etc., los moles del farmaco en nanomoles (nM), micromoles (jM), milimoles (mM), moles (M), etc., o el volumen del farmaco, a una concentracion conocida o presion parcial, en microlitros (jL), mililitros (mL), litros (L), etc. La cantidad deseada del gas farmaceutico tambien puede expresarse como una cantidad por unidad de tiempo durante un periodo de tiempo tal como mg/hora durante 2 horas.
El sistema incluye un medio de entrada que puede conectarse a la fuente del gas farmaceutico y administrar el gas a un paciente por medio de un dispositivo del paciente. Dicho dispositivo del paciente puede ser cualquier dispositivo que introduzca efectivamente el gas farmaceutico dentro del paciente, tal como una canula nasal, un tubo endotraqueal, una mascara facial, etc. Tambien hay un sistema de control de gas que controla la introduccion de la cantidad de un gas farmaceutico desde la fuente de gas a traves del dispositivo del paciente. Nuevamente, por tanto, el sistema proporciona una cantidad conocida de gas al paciente.
Propiamente dicha, la presente invencion permite a un usuario ajustar una cantidad deseada de farmaco gaseoso para su administracion a los alveolos de un paciente y que el sistema administre despues dicho farmaco gaseoso en multiples respiraciones hasta que la cantidad prescrita se haya administrado.
El sistema puede proporcionar simplemente una alarma, visual y/o acustica, para alertar al usuario cuando la cantidad total predeterminada del gas farmaceutico se haya administrado al paciente y no termine realmente dicha administracion. Propiamente dicho, se avisa al usuario de que la cantidad total deseada predeterminada administrada durante la pluralidad de respiraciones ya se ha administrado al paciente para que el usuario pueda realizar la accion adecuada, incluida una supervision detallada del paciente.
Estas y otras caractensticas y ventajas de la presente invencion se pondran de manifiesto de forma mas inmediata durante la siguiente descripcion detallada junto con los dibujos del presente documento.
Breve descripcion de los dibujos
Las Figuras 1 y 2 son vistas de un panel frontal de un aparato para llevar a cabo la presente invencion que muestran distintas opciones del usuario;
la Figura 3 es una vista esquematica de la presente invencion utilizada con un paciente que respira de forma espontanea; y
la Figura 4 es una vista esquematica de la presente invencion utilizada con un paciente que esta recibiendo respiracion mediante un ventilador.
Descripcion detallada de la invencion
En la siguiente descripcion detallada, se utiliza CO como el gas farmaceutico, pero la descripcion tambien puede ser valida para NO. Haciendo referencia ahora a la Figura 1, se muestra una vista frontal de un aparato que puede utilizarse para llevar a cabo la presente invencion. Como puede verse, hay un panel frontal 10 que puede ser una parte del aparato y sobre dicho panel hay botones y pantallas de ajuste de entrada que permiten al usuario ajustar y supervisar la cantidad de CO que va a administrarse al paciente.
El medio para determinar la cantidad deseada de CO que se va a administrar es mediante un boton 12 de ajuste de entrada apareciendo la cantidad ajustada en la pantalla 8 de ajuste. Las unidades mostradas en la Figura 1 son en miligramos por kilogramo, es decir, las unidades se miden en una dosis por kilogramo del peso corporal ideal del paciente. Junto con dicha entrada, hay otra entrada 14 a traves de la cual el usuario puede introducir el peso corporal ideal del paciente en kilogramos apareciendo la cantidad tambien en la pantalla 8 de ajuste. Con dichas entradas, el usuario puede ajustar la cantidad del gas farmaceutico a administrar al paciente en proporcion al tamano del paciente y que reduzca la variabilidad de paciente a paciente en respuesta al gas farmaceutico debido al
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tamano del paciente, es dedr, no se administrara la misma cantidad del gas farmaceutico a un bebe de 7 kilogramos que a un adulto de 80 kilogramos.
El panel frontal 10 tambien tiene un monitor 6 que puede mostrar la dosis total de CO (mg) que va a administrate (que se muestra en 16) calculada para multiplicar la dosis/kg por el peso corporal ideal del paciente en kg.
Una vez ajustada la cantidad deseada de farmaco gaseoso en el dispositivo, el sistema determina entonces la cantidad de gas farmaceutico que va a administrarse en cada respiracion y la cantidad de tiempo y/o el numero de respiraciones que haran falta para administrar la cantidad total deseada de farmaco. El monitor 6 tambien puede mostrar un total acumulado de la dosis administrada de CO (mg) (que se muestra en 17) a medida que se administra al paciente para que el usuario pueda supervisar el avance del tratamiento. Esto puede actualizarse cada respiracion a medida que se administra mas gas farmaceutico.
Como se ha indicado, las unidades ilustradas en la Figura 1 estan en unidades metricas, sin embargo, puede verse que podnan utilizarse otras unidades de masa y volumen para llevar a cabo la presente invencion, es decir, pueden utilizarse onzas y pulgadas cubicas y otros disenos de un panel frontal como se entendera mas adelante.
Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra un panel frontal 10 similar para el aparato mostrado en la Figura 1, pero que ilustra una opcion de ajuste de usuario distinta. La cantidad deseada de CO que va a administrarse al paciente se prescribe como una velocidad de administracion por medio del boton de ajuste de entrada 13 y esta en unidades de mg/h de CO que van a administrarse. En esta opcion, el dispositivo tambien permite ajustar la duracion de tiempo (en horas) de tratamiento por medio de un boton de ajuste de entrada 15. Si es necesario, el ajuste de entrada mediante el boton de ajuste de entrada 15 podna ajustarse como continuo en los casos en que la dosis por hora se desarrolle de forma continua hasta que el usuario cambie el ajuste. Con estos ajustes de entrada, el aparato puede calcular y mostrar la cantidad deseada del gas farmaceutico que va a administrarse al paciente.
Asimismo, como en la Figura 1, el panel frontal 10 tambien tiene un monitor 6 que puede mostrar la dosis total de CO (mg) que va a administrarse (que se muestra en 16) calculada multiplicando la dosis/h por la duracion de tiempo total (h). Una vez ajustada la cantidad deseada de gas farmaceutico en el dispositivo, el sistema determina la cantidad de gas farmaceutico que va a administrarse en cada respiracion y la cantidad de tiempo y/o el numero de respiraciones que haran falta para administrar la cantidad total deseada de farmaco. Igual que antes, el monitor 6 puede mostrar un total acumulado de la dosis administrada de CO (mg) (que se muestra en 17) a medida que se administra al paciente para que el usuario pueda supervisar el avance del tratamiento. Esto puede actualizarse cada respiracion a medida que se administra mas gas farmaceutico.
Como puede observarse, las Figuras 1 y 2 ilustran dos de las muchas opciones para ajustar la cantidad y duracion deseadas de la terapia con gas farmaceutico. No se pretende que estas opciones sean exhaustivas y hay otras opciones de ajuste descritas o que pueden entenderse a partir de las descripciones detalladas que siguen a continuacion.
Una vez ajustada la cantidad deseada de farmaco gaseoso en el dispositivo, el sistema de control de gas puede determinar entonces la cantidad de gas farmaceutico que va a administrarse en cada respiracion y la cantidad de tiempo y/o el numero de respiraciones que haran falta para administrar la cantidad deseada de gas farmaceutico.
Hay un numero de enfoques diferentes que el sistema de control de gas puede utilizar para determinar la cantidad por respiracion y durante cuanto tiempo administrar dicha dosis para que la cantidad deseada de gas farmaceutico se administre independientemente del patron respiratorio del paciente:
a) El usuario puede ajustar la cantidad de gas farmaceutico que va a administrarse durante cada respiracion (respiracion Mco) y el sistema de control de gas calcula el numero de respiraciones (nrespiraciones) que haran falta para administrar la cantidad total de gas farmaceutico (Mco), es decir,
nrespiraciones = Mco / respiracion Mco (5)
Una vez determinado el numero total de respiraciones (nrespiraciones) necesario, el valor puede aparecer en el panel frontal 12 mediante la pantalla 16 para informar al usuario del numero de respiraciones.
b) El usuario puede ajustar el numero de respiraciones (nrespiraciones) que administrara la cantidad total del gas farmaceutico y el sistema calcula la cantidad por respiracion (respiracion Mco) que va a administrarse.
respiracion Mco = Mco / nrespiraciones (mg) (6)
Una vez determinada la cantidad por respiracion (respiracion Mco) que va a administrarse, el valor puede aparecer en el panel frontal 10 para informar al usuario de la cantidad.
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(c) El usuario podna ajustar la duracion de tiempo durante la cual va a administrate el tratamiento. La cantidad por respiracion se determinana entonces calculando la cantidad por minuto y despues, gracias a la supervision de la frecuencia respiratoria del paciente en respiraciones por minuto, puede calcularse la cantidad de respiraciones. Este calculo puede repetirse despues de cada respiracion para que cualquier cambio en la frecuencia respiratoria del paciente no afecte a la cantidad de farmaco gaseoso global que se esta administrando.
d) Si la cantidad deseada de gas farmaceutico se introdujo como una dosis por kg del peso corporal ideal del paciente (pg/kg) junto con el peso corporal ideal del paciente (kg), entonces la cantidad por respiracion (respiracion Mco) puede determinarse como una funcion del peso corporal ideal del paciente (PCI), la dosis ajustada por kilogramo (Mkg) y la frecuencia respiratoria (FR) supervisada del paciente o combinaciones de los mismos;
respiracion Mco = f (PCI, Mkg, FR) y el numero de respiraciones puede calcularse de la siguiente forma;
nrespiraciones = Mco / respiracion Mco (7)
Una vez determinados la cantidad por respiracion (respiracion Mco) y el numero de respiraciones (nrespiraciones) necesarios que van a administrarse, los valores pueden aparecer en el panel frontal 10 para informar al usuario de las cantidades que ha seleccionado el dispositivo.
e) En lugar del peso corporal ideal (PCI) del paciente, podnan introducirse la estatura y el sexo del paciente (que es el modo de determinar el PCI).
f) Si se introduce la cantidad deseada de gas farmaceutico por unidad de tiempo en el dispositivo, entonces el dispositivo puede calcular la cantidad por respiracion que va a administrarse al paciente en funcion de la frecuencia respiratoria supervisada actual (determinada mediante el sensor impulsor de la respiracion). Esta cantidad por respiracion puede recalcularse despues de cada respiracion cuando hay disponible nueva informacion sobre la frecuencia respiratoria para garantizar que la cantidad por unidad de tiempo se mantiene aunque el patron respiratorio del paciente cambie con el tiempo.
g) Tambien hay otras formas de modificar la cantidad de gas farmaceutico administrado por respiracion para garantizar que la cantidad por unidad de tiempo se mantiene aunque cambie la frecuencia respiratoria del paciente. Otro ejemplo es cuando el dispositivo tiene dos cantidades diferentes de administracion por respiracion, una cantidad elevada y una cantidad reducida. El dispositivo elige cual utilizar en funcion de la cantidad calculada por unidad de tiempo que esta administrandose durante el ultimo numero de respiraciones. Si la cantidad por unidad de tiempo es superior a la necesaria, utiliza la cantidad reducida por respiracion hasta que la situacion se corrige; analogamente, si queda poca cantidad por unidad de tiempo, entonces la unidad cambia a la cantidad elevada por respiracion.
El dispositivo tambien puede tener lfmites programados que restrinjan los valores maximos y mmimos que pueden seleccionarse para la respiracion Mco para que el sistema no seleccione indebidamente valores demasiado elevados o demasiado reducidos. Estos lfmites pueden ajustarse para variar en funcion del peso corporal ideal del paciente u otro indicador del tamano del paciente tal como la estatura del paciente, o la frecuencia respiratoria del paciente.
La informacion mencionada es suficiente para que el sistema de la presente invencion administre la dosis al paciente y determine la cantidad por respiracion, el tiempo de administracion u otro parametro con el fin de comenzar la administracion de CO y finalizar dicha administracion cuando la cantidad ajustada por el usuario del gas farmaceutico se haya administrado al paciente.
Volviendo ahora a la Figura 3, se muestra un esquema de un sistema que puede utilizarse para llevar a cabo la presente invencion cuando el paciente esta respirando de forma espontanea. Como puede verse, hay un dispositivo del paciente 18 que administra la dosis del gas farmaceutico desde el sistema 22 de administracion de gas al paciente 41 a traves de un conducto 19 de conduccion de gas. Como se indica, el dispositivo del paciente 18 puede ser cualquiera de una variedad de dispositivos que dirija efectivamente el gas farmaceutico dentro del paciente y puede ser una canula nasal, una mascara, un tubo endotraqueal, etc.
Con la realizacion de la Figura 3, hay una fuente del gas farmaceutico mediante un tanque 20 de suministro de gas que contiene el gas farmaceutico generalmente en un gas portador. Cuando el gas farmaceutico es monoxido de carbono, por ejemplo, el gas portador convencional disponible en el mercado es el aire. El suministro de monoxido de carbono y aire se proporciona en concentraciones de 3000 ppm, sin embargo, las concentraciones en el intervalo de 1000 a 5000 ppm de CO en aire tambien son alternativas posibles. En el caso de que NO sea el gas farmaceutico, el gas portador tradicionalmente es nitrogeno y las concentraciones tfpicas disponibles vanan entre 100 ppm y 1600 ppm.
En consecuencia, desde el tanque 20 de suministro, hay una galga 21 de presion del tanque y un regulador 23 para reducir la presion del tanque a la presion de trabajo del sistema 22 de administracion de gas. El gas farmaceutico se introduce en el sistema 22 de administracion de gas a traves de una entrada 24 que puede proporcionar una
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conexion preparada entre dicho sistema 22 de administracion y el tanque 20 de suministro a traves de un conducto. El sistema 22 de administracion de gas tiene un filtro 25 para garantizar que ningun contaminante pueda interferir con el funcionamiento seguro del sistema y un sensor 27 de presion para detectar si la presion de suministro es adecuada y despues incluye una valvula 26 de retencion de gas como un control del gas farmaceutico que entra en el sistema 22 de administracion y para proporcionar control de seguridad en caso de que el sistema 22 de administracion este administrando en exceso el gas farmaceutico al paciente. En el caso de dicha administracion excesiva, la valvula 26 de retencion puede cerrarse inmediatamente y una alarma 42 puede sonar para alertar al usuario de que el sistema de administracion de gas se ha desactivado. Propiamente dicha, la valvula 26 de retencion puede ser una valvula solenoide que se maneja a partir de senales dirigidas desde una unidad central de procesamiento que incluye un microprocesador.
Mas debajo de la valvula 26 de retencion hay un sistema de control de flujo que controla el flujo del gas farmaceutico al paciente a traves del dispositivo del paciente 18. En la realizacion que se muestra, el sistema de control de flujo comprende una valvula de control de flujo elevado 28 y una valvula de control de flujo reducido 30 y justo debajo de las valvulas de control de flujo elevado y reducido 28, 30, respectivamente, hay un orificio de flujo elevado 32 y un orificio de flujo reducido 34 y el objeto y uso de las valvulas de flujo elevado y reducido 28, 30 y los orificios de flujo elevado y reducido 32, 34 se explicaran mas adelante. Tambien se coloca un sensor de flujo de gas 36 en el flujo de gas farmaceutico al dispositivo del paciente 18 y, como se muestra, esta debajo del sistema de control de flujo, sin embargo, el sensor de flujo de gas 36 puede colocarse de forma alternativa encima del sistema de control de flujo.
A continuacion, hay un sensor impulsor 38 del paciente. Cuando el paciente inhala durante la inspiracion, crea una pequena presion subatmosferica en la nariz u otra area donde se encuentre el dispositivo del paciente 18 y, por tanto, en el propio dispositivo del paciente 18. El sensor impulsor 38 del paciente detecta esta cafda de presion y proporciona una senal indicativa del inicio de la inspiracion del paciente. De forma similar, cuando el paciente exhala hay una presion positiva en el dispositivo del paciente 18 y el sensor impulsor 38 del paciente detecta dicha presion positiva y proporciona una senal indicativa del inicio de la espiracion. Esto no solo permite que el sensor impulsor 38 del paciente determine la frecuencia respiratoria del paciente, sino tambien los tiempos de inspiracion y espiracion.
Por ultimo hay una CPU 40 que se comunica con el sensor impulsor 38 del paciente, las valvulas de flujo elevado y reducido 28, 30, la valvula 26 de retencion de gas y otros componentes para llevar a cabo el objeto y el proposito de la presente invencion. La CPU 40 puede incluir un componente de proceso tal como un microprocesador para llevar a cabo todas las soluciones a las ecuaciones que utiliza el sistema 22 de administracion de gas para administrar la cantidad predeterminada del gas farmaceutico a un paciente. La CPU 40 se conecta al panel frontal 10 donde el usuario puede introducir ajustes y supervisar la terapia.
Ahora puede explicarse el uso del sistema 22 de administracion de la presente invencion para la respiracion espontanea. Cuando el sistema 22 de administracion detecta mediante el sensor impulsor 38 del paciente que ha comenzado la inspiracion, hay una senal que se proporciona a la CPU 40 para administrar una dosis de un gas farmaceutico (respiracion Mco) dentro del flujo de gas inspiratorio del paciente, preferentemente durante la primera A del ciclo inspiratorio. Esta cantidad por respiracion se ha determinado en funcion de la cantidad deseada de gas farmaceutico que se ha ajustado en el sistema y los calculos realizados en los apartados a) a g) descritos anteriormente.
El volumen real de gas administrado durante la respiracion depende de la concentracion del gas farmaceutico en el gas portador que suministra el tanque 20 de suministro. Una concentracion de origen tfpica (Cco) de CO senan 3000 ppm (intervalo entre 500 y 5000). El volumen de gas de origen (Vd) por respiracion para proporcionar una dosis por respiracion (respiracion Mco) cuando la fuente de CO es de 3000 ppm se obtiene mediante la siguiente ecuacion, que combina las ecuaciones 2, 3, 4 y 6;
Vd = respiracion Mco/ (28 . Cco' 4,16x10-11) (8)
En la que
Mco = 60 x 10-3 (g)
Cco = 3000 (ppm)
nrespiraciones = 600
Entonces Vd = 28,6 (mL)
Para administrar el volumen de gas de origen por respiracion (Vd), es decir, el gas farmaceutico y el gas portador, el sistema 22 de administracion abre una valvula de control de flujo, tal como una valvula de flujo elevado 28 o valvula de flujo reducido 30 para permitir el flujo del gas al paciente hasta que el volumen por respiracion (Vd) se haya administrado. La presencia del orificio de flujo elevado 32 y el orificio de flujo reducido 36 limita el flujo de gas a un nivel ajustado fijo durante el periodo en que las valvulas de flujo elevado o reducido 28, 30 estan abiertas de forma que el sistema 22 de administracion pueda determinar el periodo de tiempo en que las valvulas de flujo elevado o reducido 28, 30 debenan abrirse para administrar el volumen por respiracion (Vd) necesario. Ademas, como otra opcion, el sensor de flujo de gas 36 puede determinar el flujo para supervisar el flujo de gas al dispositivo del paciente 18 y, por tanto, al paciente, y puede retener la correspondiente valvula de control de flujo elevado o
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reducido 28, 30 cuando la cantidad deseada predeterminada de dosis de gas farmaceutico se ha administrado al paciente.
Como puede verse, para proporcionar un intervalo suficiente para cubrir todas las dosis posibles, el uso de multiples valvulas de flujo, es decir, la valvula de flujo elevado 28 y la valvula de flujo reducido 30 junto con multiples orificios correspondientes, el orificio de flujo elevado 32 y el orificio de flujo reducido 34, pueden utilizarse en paralelo para proporcionar intervalos elevados y reducidos de flujo de gas. Por ejemplo, el flujo de gas de flujo reducido a traves de la valvula de flujo reducido 30 podna ajustarse a 1 L/min y el flujo de gas de flujo elevado a traves de la valvula de control de flujo elevado 28 podna ajustarse a 6 L/min. El intervalo de flujo de la valvula de flujo de gas particular se selecciona para garantizar que el volumen de gas por respiracion (Vd) pueda administrate al paciente en al menos la A del tiempo inspiratorio.
Por ejemplo, si el paciente estuviera respirando a 12 respiraciones por minuto y tuviera una relacion I:E de 1:2, entonces el tiempo inspiratorio senan 1,66 segundos y medio, que senan 0,83 segundos.
El tiempo (t) que se tarda en administrar un Vd de 28 mL puede calcularse de la siguiente forma.
t = Vd. 60 /(Q . 1000) (seg.) (9)
Donde Q (el flujo de gas cuando la valvula de flujo elevado 28 esta abierta) = 6 L/min t = 0,28 (seg.)
Por lo tanto, dicho tiempo esta claramente dentro de la A del tiempo inspiratorio permitido de 0,83 segundos.
El sistema 22 de administracion tambien puede incluir caractensticas de supervision y alarma para alertar al usuario si el sistema 22 de administracion no esta funcionando de forma correcta. Dichos estados de alarma pueden determinarse mediante la CPU 40 y la alarma 42 activada para alertar al usuario del estado de error particular. La alarma 42 puede ser acustica, visual o ambas, y los estados de alarma pueden ser uno o la totalidad de los siguientes estados:
Respiracion no detectada
Presion de gas de origen reducida
Administracion inexacta del volumen por respiracion (Vd)
Administracion excesiva del volumen por respiracion (Vd)
Administracion deficiente del volumen por respiracion (Vd)
En determinados estados, tales como cuando el sistema 22 de administracion esta administrando en exceso el gas farmaceutico, la CPU 40 puede dar senal a la valvula 26 de retencion de gas e interrumpir inmediatamente cualquier administracion posterior del gas farmaceutico y la alarma 42 tambien activada.
El uso de la alarma 42 tambien puede ser una alternativa para retener efectivamente el suministro del gas farmaceutico a un paciente cuando la cantidad deseada predeterminada de gas farmaceutico se ha administrado completamente al paciente. En tal caso, como alternativa a interrumpir el suministro posterior del gas farmaceutico al paciente, el sistema 22 de administracion puede, mediante la CPU 40, activar la alarma 42 para alertar al usuario de que se ha administrado la cantidad total deseada predeterminada del gas farmaceutico. El usuario puede determinar entonces si desactivar manualmente el sistema 22 de administracion o continuar la administracion del gas farmaceutico bajo un control mas atento del estado del paciente.
Volviendo ahora a la Figura 4, se muestra una vista esquematica de un sistema de administracion de gas 44 utilizado junto con un paciente que esta recibiendo respiracion mediante un ventilador 46. En la realizacion de la Figura 4, hay nuevamente un tanque 20 de suministro que incluye un regulador 23 de gas convencional y una galga 21 de presion para suministrar el gas farmaceutico junto con el gas portador a una entrada 24 en el sistema de administracion de gas 44. Resumiendo brevemente los componentes de la realizacion de la Figura 4, dado que son basicamente los mismos componentes que los descritos con respecto a la realizacion de la Figura 3, puede haber un filtro 25 y un sensor 27 de presion en el sistema de administracion de gas 44. Nuevamente, hay una valvula 26 de retencion para controlartodo el flujo del gas farmaceutico a traves del sistema de administracion de gas 44.
Las valvulas de control de flujo elevado y reducido 28 y 30 controlan el flujo del gas farmaceutico a traves del sistema de administracion de gas 44 y las valvulas de flujo elevado y reducido 28, 30 funcionan como se ha descrito con respecto a la realizacion de la Figura 3 con orificios de flujo elevado y reducido 32, 34 colocados mas debajo de las valvulas de control de flujo.
Nuevamente hay un sensor de flujo de gas 36 y un sensor impulsor 66 del paciente, ambos de los cuales se comunican con la CPU 40. Con esta realizacion, sin embargo, el gas farmaceutico se transporta a traves de un conducto de salida 70 a un dispositivo del paciente 72 que tambien recibe el gas respiratorio del ventilador 46. Propiamente dicho, el ventilador 46 administra un flujo de gas a traves de la rama 74 inspiratoria y el gas se devuelve al ventilador 46 a traves de la rama 76 espiratoria.
De esta forma, el flujo de gas desde el ventilador 46 se complementa con el flujo de gas farmaceutico desde el sistema de administracion de gas 44, donde dicho gas se mezcla en el dispositivo del paciente 72, o cerca del mismo, para su introduccion en el paciente 78. Dado que todo el gas farmaceutico se sigue administrando al paciente durante la pluralidad de respiraciones, la CPU 40 puede realizar basicamente la misma determinacion de 5 flujos, etc. como se explica con respecto a la realizacion de la Figura 3. La principal diferencia entre esta realizacion de la Figura 4 y la que se muestra en la Figura 3 es que el sensor impulsor 66 del paciente esta disenado para operar de una forma que funcione con un ventilador 46.
Por ejemplo, cuando el ventilador 46 proporciona flujo de gas a un paciente durante la inspiracion, genera una 10 presion positiva en el circuito de respiracion. La presion positiva se conduce a traves del conducto de salida 70 y el sensor impulsor 66 del paciente la detecta y se reconoce como el comienzo de la inspiracion. Esto es lo contrario a la realizacion de la Figura 3, donde el paciente respira de forma espontanea y se genera una presion negativa durante la inspiracion en el dispositivo del paciente 18; esta presion negativa se conduce al sensor impulsor 38 del paciente de la Figura 3 y se reconoce como el comienzo de la inspiracion. Como puede observarse, el sensor 15 impulsor 38 del paciente de la Figura 3 y el sensor impulsor del paciente de la Figura 4 podnan ser el mismo sensor de presion y el sistema de administracion de gas 44 puede ajustarse para funcionar con un paciente que respire con un ventilador o de forma espontanea.
Los expertos en la materia reconoceran inmediatamente las numerosas adaptaciones y modificaciones que pueden 20 realizarse al sistema de administracion de gas farmaceutico de la presente invencion, que daran lugar a un sistema mejorado para la introduccion de una cantidad deseada conocida de un gas farmaceutico en un paciente, pero todas ellas pertenecen al alcance de la presente invencion como se define en las siguientes reivindicaciones. En consecuencia, solamente limitaran la invencion las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema (22) de administracion de un gas terapeutico a un paciente, en el que el gas terapeutico es al menos un gas seleccionado de gas monoxido de carbono (CO) y gas oxido de nitrogeno (NO), comprendiendo el sistema:
    un medio de entrada (24) para conectarse a una fuente de gas terapeutico (20);
    un medio de salida (19) para conectarse a un dispositivo del paciente (18) para introducir gas en los pulmones de un paciente (41);
    medios para determinar la cantidad total deseada de gas terapeutico que va a administrate (12) al paciente durante una pluralidad de respiraciones; y
    un sistema de control de gas para administrar la cantidad total deseada de gas terapeutico a los alveolos del paciente durante dicha pluralidad de respiraciones, independientemente del patron respiratorio del paciente.
  2. 2. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el sistema de control de gas incluye una unidad central de procesamiento (CPU) (40) en el que la CPU controla la cantidad de gas administrado durante una o mas respiraciones del paciente en funcion de una concentracion conocida del gas CO o NO en el gas portador hasta que se ha administrado la cantidad deseada de gas.
  3. 3. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el medio para determinar la cantidad deseada de gas es un control de ajuste (12) en unidades de (a) masa, (b) masa por unidad de tiempo, (c) moles, (d) moles por unidad de tiempo, (e) masa por unidad de peso corporal ideal por unidad de tiempo y una entrada de peso corporal ideal, (f) masa por unidad de peso corporal ideal y una entrada de peso corporal ideal o (g) masa por unidad de tiempo y una entrada de tiempo para la duracion del tratamiento.
  4. 4. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el sistema de control de gas incluye un sensor (38) del paciente que determina la frecuencia respiratoria de un paciente y en el que el sistema de control de gas incluye una unidad central de procesamiento (CPU) (40) que calcula la cantidad de gas que va a administrarse por respiracion en funcion de la cantidad deseada de gas, la concentracion del gas CO o NO en el gas portador y al menos una de entre la frecuencia respiratoria del paciente y la duracion de tiempo del tratamiento.
  5. 5. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el sistema de control de gas incluye un sensor impulsor (38) del paciente que detecta el comienzo de un ciclo inspiratorio de un paciente y en el que el sistema (22) administra la cantidad de gas que va a administrarse por respiracion en la primera mitad del tiempo inspiratorio cuando el sensor impulsor (38) del paciente indica el comienzo del ciclo inspiratorio.
  6. 6. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 1 que incluye ademas un dispositivo de alarma (42) en el que dicho sistema de control de gas activa dicho dispositivo de alarma (42) cuando dicha cantidad deseada del gas CO o NO se ha administrado a un paciente.
  7. 7. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el sistema de control de gas incluye una unidad
    central de procesamiento (CPU) (40) que calcula la cantidad de gas terapeutico que va a administrarse por
    respiracion en funcion de la cantidad deseada de gas, una concentracion del gas terapeutico, una duracion de tiempo para la administracion del gas terapeutico al paciente y la frecuencia respiratoria del paciente determinadas por el sensor impulsor (38) del paciente.
  8. 8. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el sistema de control de gas incluye una unidad
    central de procesamiento (CPU) (40) que calcula la cantidad de gas terapeutico que va a administrarse por
    respiracion en funcion de la cantidad deseada de gas, una concentracion del gas terapeutico y la frecuencia
    respiratoria del paciente determinadas por el sensor impulsor (38) del paciente.
  9. 9. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que la unidad central de procesamiento (CPU) (40) recalcula la cantidad de gas que va a administrarse por respiracion en funcion de la cantidad deseada de gas, la concentracion del gas CO o NO en el gas portador y al menos una de entre la frecuencia respiratoria del paciente y la duracion de tiempo del tratamiento despues de cada respiracion.
  10. 10. Un sistema (22) de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende ademas medios para calcular el numero de respiraciones necesarias para administrar la cantidad total deseada de gas terapeutico.
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