ES2592262T3 - Sistema de respirador portátil - Google Patents

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ES2592262T3
ES2592262T3 ES04780216.0T ES04780216T ES2592262T3 ES 2592262 T3 ES2592262 T3 ES 2592262T3 ES 04780216 T ES04780216 T ES 04780216T ES 2592262 T3 ES2592262 T3 ES 2592262T3
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ES
Spain
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respirator
processor
blower
pressure
roots blower
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ES04780216.0T
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English (en)
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Douglas F. Devries
David Boyle
Michael Holmes
Malcolm Williams
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CareFusion 203 Inc
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Abstract

Un respirador portátil que comprende: un soplador Roots (702), proporcionando dicho soplador Roots (702) ventilación a un paciente; un servomecanismo de velocidad; un servomecanismo de exhalación; y un silenciador caracterizado por que dicho silenciador comprende cámaras de silenciador (701, 706, 1303, 1304) en la entrada y la salida del soplador Roots (702), en el que las cámaras de silenciador (701, 706, 1303, 1304) contienen cada una dos silenciadores de tubo perforado (1305, 1306), en el que cada silenciador de tubo perforado (1305, 1306) incluye un cuerpo de tubo perforado con perforaciones que sobresalen del cuerpo en ángulo recto en forma de tubos más pequeños.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de respirador portatil
1. CAMPO DE LA INVENCION
Esta invention se refiere al campo de los respiradores medicos y, mas especlficamente, a un respirador portatil autonomo.
2. ANTECEDENTES DE LA TECNICA
Los respiradores para pacientes que requieren asistencia respiratoria han sido tradicionalmente dispositivos grandes y pesados, que requieren mucha potencia, que han prestado poca o ninguna movilidad a un paciente. Los recientes avances en la tecnologla de los compresores, tales como los descritos en la patente US 6.152.135, concedida a DeVries et al., han permitido una reduction en los requisitos de tamano y potencia de los respiradores, permitiendo por primera vez la fabrication de respiradores que son capaces de proporcionar un grado limitado de portabilidad autonoma. Equipados con paquetes de baterlas, estos respiradores portatiles se podrlan unir a una silla de ruedas, proporcionando a un paciente la capacidad de moverse durante una cantidad limitada de tiempo sin tener el respirador conectado a una fuente de alimentation principal.
Los respiradores de la tecnica anterior se han convertido en mas pequenos y mas transportables, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de suministrar modos de respiration complejos, que utilizan tlpicamente compresores de arrastre giratorios de baja presion como mecanismo de suministro de respiracion. Los compresores de arrastre pueden ser de velocidad variable o de velocidad constante. Los compresores de respiradores de velocidad variable funcionan acelerando rapidamente desde el reposo para proporcionar ayuda en la inhalation (inspiration) a un paciente, y luego desaceleran rapidamente para permitir que un paciente exhale. La rapida aceleracion y desaceleracion de los respiradores de compresor de velocidad variable de la tecnica anterior requieren circuitos de accionamiento del compresor para manejar corrientes muy elevadas, requiriendo sistemas de potencia voluminosos y caros y considerable energla de la baterla de reserva cuando el respirador no esta conectado a una alimentacion principal.
Los compresores de velocidad constante no necesitan sistemas de energla voluminosos de compresores de velocidad variable, pero tienen ineficiencias inherentes debido a que el compresor continua funcionando y consumiendo energla incluso en momentos en que no se esta suministrando aire al paciente (por ejemplo, durante la exhalation). El consumo de energla se puede reducir mediante la recirculation del flujo de aire de salida del compresor a la entrada del compresor durante la exhalacion. Sin embargo, incluso la potencia reducida consumida reduce significativamente la cantidad de tiempo que el respirador se puede hacer funcionar con energla de la baterla incorporada.
La solicitud de patente internacional con numero de publication WO 96/11717 divulga un respirador portatil que comprende un soplador, un servomecanismo de velocidad y un servomecanismo de exhalacion. La patente US numero 5.823.186 divulga el uso de un soplador Roots como compresor en un respirador compacto.
COMPENDIO DE LA INVENCION
La presente invencion comprende un respirador portatil que utiliza un pequeno soplador de tipo Roots de baja inercia, de alta velocidad, y de alta eficiencia, en el modo de velocidad variable. Los sopladores de tipo Roots son conocidos por su alta eficiencia y reducido tamano.
Sin embargo, son inherentemente ruidosos, y en el pasado no han sido apropiados para su uso en respiradores medicos, donde el ruido excesivo es perjudicial para los pacientes, que a menudo requieren asistencia respiratoria permanente. El respirador de la presente invencion supera los problemas de ruido de los sopladores de tipo Roots de la tecnica anterior mediante el uso combinado de nuevos orificios de compensation de presion de reduccion de ruido en caja o alojamiento del soplador Roots y multiples camaras deflectoras dentro de la caja del respirador. El uso de un compresor de tipo Roots en un modo de velocidad variable, junto con sistemas control de flujo y potencia especialmente configurados , reduce tanto el tamano como el consumo de energla del respirador en conjunto.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un respirador portatil que contiene un soplador Roots que tiene un nivel de ruido reducido, tal como se expone en la revindication 1.
Realizaciones de la invencion proporcionan plena funcionalidad al respirador, incluyendo la capacidad de funcionar en ambos modos, de control de volumen y de presion, en unidades pequenas, realmente portatiles que, por primera vez, proporcionan movilidad real para los pacientes. En una realization, el respirador es un respirador portatil autonomo que se aproxima al tamano de un pequeno ordenador portatil, mientras que proporciona varias horas de asistencia de respiracion de servicio completo accionado con baterlas.
En una o mas realizaciones de la invencion, el respirador emplea un soplador Roots mas pesado con una mayor inercia en el modo de velocidad constante. La eficiencia extraordinaria del soplador Roots permite reducciones del tamano y del peso en un grado hasta ahora inalcanzable en un respirador con todas las caracterlsticas capaces de
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proporcionar modos de respiracion complejos.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista en perspectiva de la cara frontal de un respirador portatil de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 2A es vista en perspectiva de la parte frontal de un sistema de respirador que incluye un respirador portatil, un asiento o cuna de acoplamiento y un monitor del respirador, de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 2B es una vista en perspectiva de la parte posterior del sistema de respirador de la figura 2A.
La figura 3 es un diagrama de bloques de una arquitectura funcional de un sistema de respirador portatil de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 4 es un diagrama de bloques de una arquitectura electronica para un sistema de respirador portatil de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 5 es un diagrama de bloques de una arquitectura electronica para un asiento de acoplamiento de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra el contexto general de una arquitectura de software para un sistema de respirador portatil de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 7 es un diagrama neumatico de un respirador portatil de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 8 es un diagrama de bloques de alto nivel de un sistema de control de servomecanismo de exhalacion de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 9A es un diagrama de bloques de una porcion de montaje mecanico de un sistema de control de servomecanismo de exhalacion de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 9B es un diagrama de bloques de una porcion de montaje electronico de un sistema de control de servomecanismo de exhalacion de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 9C es un diagrama de bloques de una porcion de control de software de un sistema de control de servomecanismo de exhalacion de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 10 es un diagrama de bloques de un conjunto de respirador de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 11 es una vista en despiece de un conjunto de soplador de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
La figura 12 es una vista en perspectiva de un par de impulsores del soplador Roots de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
Las figuras 13A y 13B son vistas de un aparato respirador que tiene camaras de silenciador con tubos perforados, de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
Las figuras 14A-14D son diversas vistas de una caja del soplador Roots, que ilustra ranuras graduadas en las salidas de aire, de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
DESCRIPCION DETALLADA
Se describe un sistema de respirador portatil. En la siguiente descripcion se exponen numerosos detalles especlficos, tales como las dimensiones flsicas de una o mas realizaciones, para proporcionar una descripcion mas completa de la invencion. Sera evidente, sin embargo, para un experto en la tecnica, que la invencion puede ponerse en practica sin estos detalles especlficos. En otros casos, caracterlsticas bien conocidas no se han descrito en detalle para no oscurecer la invencion.
Realizaciones de la invencion implementan un respirador portatil que utiliza un soplador de tipo Roots que opera en un modo de velocidad variable como el mecanismo de suministro de respiracion. Las eficiencias y los requisitos de tamano reducido como resultado del uso de un soplador de tipo Roots, junto con nuevas tecnicas de amortiguacion de sonido y sistemas electronicos de control, permiten que el respirador se reduzca de tamano para ser comparable a un ordenador de mano. El peso y el consumo de energla del mismo modo pueden ser reducidos. El respirador de la presente invencion proporciona verdadera movilidad extendida a los pacientes que requieren de asistencia respiratoria continua, facilitando una mejora significativa en su calidad de vida.
I. Realizacion de Sistema de Respirador con Respirador portatil, Asiento de Acoplamiento y Monitor En una o mas realizaciones de la invencion, un sistema de respirador portatil incluye un respirador portatil, un asiento de acoplamiento y un monitor. El respirador portatil es preferiblemente, aunque no necesariamente, un dispositivo autonomo pequeno y ligero de soporte de vida, que es muy portatil. En aplicaciones estacionarias, el respirador portatil puede colocarse en un asiento de acoplamiento que actua como un simple soporte estructural, posiblemente incluyendo una fuente de alimentacion y/o sistema de recarga, o que amplla las capacidades de la interfaz de los respiradores portatiles. Por ejemplo, el asiento de acoplamiento tambien puede incluir un monitor de graficos para capacidades de visualizacion mejoradas.
A. Alojamiento de Respirador Portatil
En una o mas realizaciones, el respirador portatil puede estar empaquetado dentro de un alojamiento moldeado. En algunas realizaciones, el alojamiento esta moldeado conjuntamente con una funda de goma blanda. Preferiblemente, aunque no necesariamente, el alojamiento esta configurado para tener un factor de forma
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relativamente compacto. Por ejemplo, en una realizacion, un alojamiento que es de 25,4 x 15,24 x 5,08 cm (10" x 6" x 2") puede contener el aparato necesario para que un paciente reciba un soporte de respirador adecuado desde una unidad muy portatil. Otras realizaciones pueden utilizar alojamientos con diferentes factores de forma.
La figura 1 es un diagrama que ilustra una vista en perspectiva de la cara frontal de un respirador portatil, de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion. En la realizacion ilustrada, las conexiones neumaticas 101 pueden estar hechas en los lados izquierdo y derecho, por ejemplo, por debajo de la llnea central de la caja 100 del respirador. Las interconexiones electricas 102 pueden estar hechas en el borde inferior de la parte trasera de la caja 100 (por ejemplo, para proporcionar una interfaz de asiento). Las interconexiones electricas tambien se pueden hacer en los lados izquierdo y/o derecho de la caja 100, por ejemplo, por encima de la llnea central.
La caja del respirador puede incluir una interfaz de usuario 106. Por ejemplo, la interfaz de usuario 106 puede implementarse de forma relativamente barata en una realizacion con LEDs y un panel de interruptor de membrana. Otra realizacion puede implementar una interfaz grafica de usuario 106 usando una pantalla LCD en color y una pantalla tactil.
En una o mas realizaciones, la parte superior de la caja 100 del respirador puede incluir un asa plegable 103 que actua como un soporte de mesa cuando se pliega y se abate al ras contra la caja. Unos puntos de conexion 104 de correa para la mano/el hombro se pueden incorporar a la caja 100. Una o mas realizaciones tambien pueden implementar un mecanismo de montaje de perfil bajo al estilo de cola de milano en la parte posterior de la caja 100 para facilitar el montaje en un poste, pared o barandilla de cama sin interferir con aplicaciones de escritorio sin montar.
En una o mas realizaciones, un puerto 105 de la baterla puede disponerse en la caja 100 para acomodar un paquete de baterlas internas extralbles. El puerto de baterla 105 esta preferiblemente equipado con un mecanismo de enganche y de expulsion para asegurar una conexion fiable cuando esta en uso y un facil cambio del paquete de baterlas extralbles, incluso cuando la caja esta asentada en un asiento (descrita a continuacion).
La caja 100 puede disenarse para caer en un asiento de acoplamiento para un soporte elevado y/o para establecer una conexion entre el respirador portatil y la electronica del asiento. Una realizacion de un asiento de acoplamiento se describe a continuacion.
B. Asiento de acoplamiento y monitor
Las figuras 2A y 2B proporcionan vistas en perspectiva de la parte delantera y trasera de un sistema de respirador portatil, que comprende un respirador portatil, un asiento de acoplamiento y un monitor, de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion. Como se muestra, asiento de acoplamiento 200 puede incluir una base 201A y un brazo de asiento 201B. Un monitor 202 puede estar unido al brazo 201B para proporcionar una pantalla para capacidades de monitorizacion expandidas del respirador. La caja 100 del respirador portatil se muestra acoplado a la base 201A del asiento 200.
En una o mas realizaciones, la base 201A esta disenada para funcionar como un simple soporte de mesa, sin ningun tipo de componentes de energla o logicos internos. Sin embargo, en la mayorla de las realizaciones, se incluye electronica interna para proporcionar una estacion de acoplamiento inteligente capaz de suministrar energla y ampliar las capacidades de la interfaz del respirador portatil. En este ultimo caso, la base 201A proporciona una interconexion electrica con el respirador acoplado, por ejemplo, a traves del borde inferior trasero del respirador. El brazo 201B puede estar unido de forma desmontable a la base 201A para proporcionar un soporte para el monitor 202 opcional. Unos cables de alimentacion y de datos entre la electronica en la base 201A del asiento y el monitor 202 pueden estar ocultos dentro de la estructura del brazo 201B.
El asiento 200 puede incluir un enclavamiento mecanico para asegurar que el respirador acoplado no pueda caerse. Al igual que con la caja 100 del respirador, el asiento 200 tambien puede incorporar un mecanismo de montaje al estilo de cola de milano para facilitar el montaje a una pared o una barandilla de cama. El asiento de acoplamiento 200 y el monitor 202 pueden contener cada uno componentes moldeados por inyeccion.
C. Arquitectura funcional del sistema respirador
La figura 3 es un diagrama de bloques de una arquitectura funcional del sistema de respirador, de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion. Los componentes neumaticos del respirador se pueden basar en un soplador Roots 300 que aspira aire ambiente a traves del filtro de entrada 310 y suministra gas a presion a traves de la lumbrera o abertura de inspiracion 311 al paciente. El sistema neumatico puede soportar circuitos del paciente tanto de una sola rama como de dos ramas, permitiendo que la valvula de exhalacion 301 sea implementada externa o internamente con respecto a la caja 100 del respirador. Una lumbrera de control de exhalacion 302 y un control 303 de PEEP (presion positiva al final de la espiracion) generan una presion piloto que se cierra la valvula de exhalacion 301 durante la inspiracion y la abre en contra de una presion piloto de PEEP controlada por software durante la exhalacion. Una lumbrera de barrido 316 se puede usar para reciclar o recircular el aire comprimido que no se usa por parte del paciente durante la exhalacion.
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El respirador 100 puede suministrar gas mezclado usando un mezclador 304 de O2, interno opcional. El suministro de gas mezclado en la rama de inspiracion 312 puede controlarse a traves de un sensor 305 de FIO2 (fraccion de oxlgeno inspirado) externo, acoplado a la interfaz 313 de FIO2, y se muestra en la interfaz de usuario 306. De manera similar, el nivel de O2 en la sangre del paciente tambien puede vigiarse a traves de un sensor 313 de oxlgeno de pulso externo acoplado a un oxlmetro 307 de pulso interno opcional, y se muestra en la interfaz de usuario 306. Cuando se suministra oxlgeno a alta presion para a la lumbrera de entrada 308 de O2, el respirador 100 puede accionar un nebulizador externo 309 para la administracion de farmacos en aerosol al paciente mientras, al mismo tiempo, se compensa la administracion de gas anadido.
Una o mas realizaciones pueden utilizar una union en estrella ("Y") 325 para acoplar la rama de inspiracion 312 y la rama de espiracion 326 al tubo principal del respirador al paciente. Unas llneas de sensor 327 de las vlas respiratorias y de flujo desde la union en estrella 325 entran en la caja 100 del respirador a traves de los puertos de deteccion 328. Un colector 329 de transductor (XDCR) convierte los valores de las vlas respiratorias y el flujo desde los puertos de deteccion 328 en senales de deteccion electricas para su uso en el bucle de control del respirador.
En una o mas realizaciones, el respirador portatil (100) puede funcionar con alimentacion de CC suministrada externamente, recibida a traves de conector de potencia 317 externo (por ejemplo, desde un cargador 318A de baterla externo, una baterla externa 318B, un adaptador de CA/CC 318C, un bus de CC 318D, etc.). Una interfaz de asiento 319 puede permitir que la potencia externa se suministre al respirador sin utilizar un cable de conexion. Por ejemplo, la caja 100 del respirador puede colocarse en el asiento de acoplamiento 200, donde los contactos en los dos dispositivos se acoplan automaticamente para proporcionar una trayectoria de alimentacion y/o una trayectoria de datos. Ademas, una baterla extralble 321 puede estar asentada en el bastidor 320 de la baterla extralble para el uso del respirador como un dispositivo autonomo portatil. El respirador puede estar configurado con una baterla de puente (322) interna para proporcionar potencia continua al respirador durante un intercambio de las baterlas extralbles (321). Un cargador de baterla 323 puede ser utilizado para cargar la baterla extralble 321 y/o la baterla de puente 322 cuando se conecta una fuente de alimentacion externa a la caja 100 del respirador. Un cargador de baterla (324) externo extralble puede ser utilizado para cargar baterlas adicionales.
En la realizacion mostrada en la figura 3, el asiento de acoplamiento 200 incluye una interfaz 330 de respirador que se acopla con bloque de interfaz 319 del asiento del respirador 100 para transferir energla y proporcionar conexiones electricas con la electronica de la interfaz interna al asiento 200. Un adaptador de CA/CC 331 interno, opcional, dentro del asiento 200, puede proporcionar una fuente de alimentacion de cC al respirador 100 a traves de bloques de interfaz 319 y 330, as! como a los circuitos dentro del asiento 200 y del monitor 202. El asiento 200 puede tener, adicional o alternativamente, un conector de CC que reciba alimentacion de CC desde una fuente externa (por ejemplo, las fuentes 318A-318D).
El asiento 200 se puede utilizar para ampliar las capacidades de la interfaz del respirador para incluir, por ejemplo: una interfaz 332 de alarma a distancia/llamada a una enfermera con un cable de salida de alarma; un modem de acceso remoto 333; un puerto ISP/de depuracion 334 (puerto de mantenimiento y servicio); un monitor de ETCO2 (dioxido de carbono de final de espiracion) 336 acoplado a un sensor de ETCO2 335 externo; una interfaz 337 de monitorizacion del paciente que soporta los sistemas de monitorizacion del paciente (tal como HP Valuelink y SpaceLabs Flexport); una ranura 338 para una tarjeta de memoria extralble, para soportar una tarjeta de memoria 339 extralble; y una interfaz/controlador de vigilancia 340. La tarjeta de memoria 339 extralble se puede utilizar para facilitar el movimiento de la informacion entre el respirador y un ordenador personal para la revision de datos y su impresion.
Un monitor 202, acoplado al brazo 201B del asiento 200 es una unidad de visualizacion opcional capaz de, por ejemplo, mostrar formas de onda, bucles, y datos de tendencias de forma continua.
D. Arquitectura electronica del respirador
En una o mas realizaciones, la arquitectura electronica del respirador portatil puede dividirse en tres subsistemas principales: un subsistema de nucleo del respirador, un subsistema de interfaz de usuario, y un subsistema de potencia. Cada subsistema puede incluir uno o mas microcontroladores de software programable distribuidos a traves de los subconjuntos junto con una variedad de circuitos digitales, analogicos y de alimentacion. Otras realizaciones pueden dividir la arquitectura electronica a lo largo de diferentes llneas, o no dividir la arquitectura en absoluto.
La figura 4 ilustra una realizacion de la arquitectura electronica del respirador, que tiene un nucleo de respirador (subsistema de VC) 401, una interfaz de usuario (subsistema de UI) 400 y un subsistema de alimentacion 402. Cada subsistema se describe con mas detalle a continuacion.
1. Subsistema de nucleo del respirador
En la realizacion de la figura 4, el subsistema de VC 401 incluye electronica para implementar las funciones de suministro de gas del nucleo del respirador portatil. Un programa de software que se ejecuta en el procesador 443 del respirador puede controlar la funcionalidad global del nucleo del respirador mediante microcontroladores de mando y vigilancia, situados dentro de cada subconjunto o modulo funcional. Cada uno de estos microcontroladores
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puede ejecutar programas de software dedicados a una tarea o tareas concretas del respectivo subconjunto. En otras realizaciones, un unico procesador se puede usar para ejecutar las tareas de multiples subconjuntos. En la realizacion ilustrada, el subsistema de VC 401 incluye un procesador 443 del respirador en comunicacion con los respectivos procesadores dentro del modulo 444 del soplador Roots, el modulo de control 454 de la espiracion, el modulo mezclador 461, y el modulo transductor 470. (En una realizacion alternativa, dos o mas de los modulos 444, 454, 461 y 470 pueden ser servidos por un solo procesador de modulos).
En el modulo 444 del soplador Roots, el procesador 445 del soplador puede controlar la velocidad del soplador a traves de la conmutacion de software de un motor de corriente continua sin escobillas (BLDC 453) unido a los impulsores de un soplador Roots. Un inversor 449 se puede utilizar para convertir las senales de conmutacion de nivel logico desde el procesador 445 del soplador en corriente alterna de alta potencia para accionar el motor de BLDC 453. Multiples sensores magneticos (por ejemplo, sensores Hall analogicos 452) dentro del motor de BLDC 453 transmiten senales de detection al procesador 445 del soplador para determinar la position y la velocidad del rotor. Un circuito de ADC (conversion de analogico en digital) puede disponerse interno o externo al procesador del soplador IC con el proposito de muestreo y conversion de las senales de deteccion, tales como las de los sensores Hall 452, en valores digitales para el procesador 445 del soplador.
Unos microfonos 451 en los puertos de entrada y de salida del soplador Roots pueden ser usados para vigilar el ruido audible del aparato soplador Roots. Las senales del microfono tambien se muestrean mediante el circuito de ADC antes de ser procesadas dentro del procesador 445 del respirador. Se pueden usar circuitos amplificadores 447 y 448 para amplificar y filtrar las senales de deteccion del microfono y del motor, respectivamente, antes del circuito de ADC. Para reducir el nivel de ruido del sistema, el procesador 445 del soplador puede generar senales "anti- ruido" para cancelar el ruido del soplador. Los canales anti-ruido (por ejemplo, cada uno para el ruido en los puertos de entrada y salida del soplador) se pueden amplificar a traves de amplificadores de potencia 446 que, a su vez, activan a un par de altavoces 450 colocados dentro de la red de conductos del soplador.
El procesador 445 del soplador puede incluir (en chip o fuera de chip) SRAM de datos, memoria FLASH de programa y EEPROM de calibration. Las memorias FLASH y EEPROM pueden estar en el sistema programable para facilitar las actualizaciones del software de fabrication, de servicios y de campo. El procesador 445 del soplador puede comunicarse con el procesador de control 443 del respirador a traves de un puerto serie slncrono de alta velocidad (SSIO 479).
El procesador 445 del soplador puede proporcionar un mecanismo para la calibracion de la electronica del modulo soplador 444, y para almacenar los datos de calibracion dentro de su EEPROM. El procesador 445 del soplador puede proporcionar la capacidad adicional para controlar la salud de la electronica del modulo soplador 444 y generar una retro-alimentacion de auto-comprobacion al procesador 443 del respirador (o un aparato de prueba separado).
Dentro del modulo de control de exhalation 454, el procesador de exhalation 455 puede controlar varias valvulas de solenoide que generan y pasan la presion piloto al diafragma de globo de la valvula de exhalacion. Los accionadores 456 de la valvula de solenoide traducen las senales de control de nivel logico, generadas por el procesador de exhalacion 455, en corriente CC de alta potencia para accionar la valvula de control de exhalacion 459 y las valvulas piloto de PEEP 460. El procesador de exhalacion 455 vigila el transductor de presion PEEP 458 para permitir un control de bucle cerrado de las valvulas piloto PEEP 460. Las senales analogicas desde el transductor 458 pueden amplificarse y filtrarse mediante el amplificador 457 antes de ser convertidas de A/D y muestrearse mediante el circuito de aDc para el procesador de exhalacion 455.
Al igual que con el procesador 445 del soplador, el procesador de exhalacion 455 puede incluir (en chip o fuera de chip) SRAM de datos, memoria FLASH de programa y EEPROM de calibracion. La memoria FLASH y EEPROM pueden ser programables en el sistema para facilitar las actualizaciones del software de fabricacion, de servicio y de campo. El procesador de exhalacion 455 puede comunicarse con el procesador de control 443 del respirador a traves de un puerto serie slncrono de alta velocidad (SSIO 480).
El procesador de exhalacion 455 puede proporcionar un mecanismo para la calibracion de la electronica del modulo de control de exhalacion 454, y para almacenar los datos de calibracion dentro de su EEPROM. El procesador de exhalacion 455 puede proporcionar la capacidad adicional para controlar la salud de la electronica del modulo de control de exhalacion 444 y generar una retro-alimentacion de auto-comprobacion al procesador 443 del respirador (o un aparato de prueba separado).
Dentro del modulo mezclador 461, el procesador 462 del mezclador controla el flujo de oxlgeno en el sistema, controla la funcion de accionamiento del nebulizador opcional, y vigila el sensor de FIO2 externo a traves de la interfaz 469 del sensor de FiO2. Los accionadores 463 de la valvula de solenoide traducen las senales de control de nivel logico, generadas por el procesador mezclador 462, en corriente continua de alta potencia para accionar las valvulas 468 del mezclador y de la valvula 467 del nebulizador. El procesador 462 del mezclador vigila el transductor de presion de oxlgeno 465 para activar el control de bucle cerrado de las valvulas 468 del mezclador. Las senales analogicas desde el transductor 465 y la interfaz 469 pueden amplificarse y filtrarse mediante el amplificador 464 y
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466, respectivamente, antes de convertirse de A/D y muestrearse mediante el circuito de ADC para el procesador 462 del mezclador.
Al igual que con los procesadores del soplador y de exhalacion, el procesador 462 del mezclador puede incluir (en chip o fuera de chip) SRAM de datos, memoria FLASH de programa y EEPROM de calibracion. La memoria FLASH y EEPROM pueden ser programables en el sistema para facilitar las actualizaciones del software de fabricacion, de servicios y de campo. El procesador 462 del mezclador puede comunicarse con el procesador de control 443 del respirador a traves de un puerto serie slncrono de alta velocidad (SSIO 481).
El procesador 462 del mezclador puede proporcionar un mecanismo para la calibracion de la electronica del modulo mezclador 461, y para almacenar los datos de calibracion dentro de su EEPROM. El procesador 462 del mezclador puede proporcionar la capacidad adicional para controlar la salud de la electronica del modulo mezclador 461 y generar una retro-alimentacion de auto-comprobacion al procesador 443 del respirador (o un aparato de prueba separado).
Dentro del modulo transductor 470, el procesador de presion 471 mide las presiones crlticas del sistema y gestiona funciones de auto-cero periodicas y de purga de la llnea de deteccion. Los accionadores 472 de valvula de solenoide traducen las senales de control de nivel logico generadas por el procesador de presion 471 en corriente CC de alta potencia para accionar las valvulas de auto-cero 473 y las valvulas de purga 474. El procesador de presion 471 vigila el transductor de presion 477 del sensor de flujo y los transductores 478 de las vlas respiratorias y de presion del soplador.
Unos amplificadores 476 amplifican y filtran las salidas de las senales detectadas de los transductores 477 y 478 antes de que esas senales de deteccion sean muestreadas y procesadas por el procesador de presion 471. En una realizacion, dos amplificadores paralelos pueden estar dedicados al transductor de presion 477 del sensor de flujo. Un amplificador puede proporcionar un canal de disparo de flujo de desplazamiento compensado de intervalo estrecho y alta ganancia. La compensation del desplazamiento se proporciona usando un circuito 475 de DAC (convertidor de digital en analogico) controlado por software. Un segundo canal puede proporcionar un amplificador de ganancia inferior para cubrir el intervalo dinamico completo bidireccional del flujo dentro y fuera del paciente. Los amplificadores 476 tambien proporcionan presion manometrica de las vlas respiratorias amplificada y senales de presion diferencial del soplador.
Al igual que con los otros procesadores de modulo, el procesador de presion 471 puede incluir (en chip o fuera de chip) SRAM de datos, memoria FLASH de programa, y EEPROM de calibracion. La memoria FLASH y EEPROM pueden ser programables en el sistema para facilitar las actualizaciones del software de fabricacion, de servicios y de campo. El procesador de presion 471 puede comunicarse con el procesador de control 443 del respirador a traves de un puerto serie slncrono de alta velocidad (SSIO 482).
El procesador de presion 471 puede proporcionar un mecanismo para la calibracion de la electronica del modulo transductor 470, y para almacenar los datos de calibracion dentro de su EEPROM. El procesador de presion 471 puede proporcionar la capacidad adicional de vigilar la salud de la electronica del modulo transductor 470 y generar una retro-alimentacion de auto-comprobacion al procesador 443 del respirador (o un aparato de prueba separado).
2. Subsistema de interfaz de usuario
El subsistema de interfaz de usuario (UI) 400 incluye la electronica para crear la interfaz para el usuario del dispositivo y los perifericos externos. En una o mas realizaciones, el subsistema de UI 400 puede proporcionar al usuario information, tal como information audible y visual en relation con el estado del paciente, el estado de la maquina, condiciones de alarma, y ajustes de control. El subsistema de UI 400 vigila las entradas del usuario (por ejemplo, pomo y botones) y comunica los ajustes al procesador 443 del respirador del subsistema de nucleo 401 del respirador a traves de un canal serie (por ejemplo, UART 438). Ademas, en una o mas realizaciones, el subsistema de UI 400 vigila y controla el subsistema de potencia 402, mantiene los ajustes de configuration y control de dispositivos en la memoria no volatil, actua como un grabador de eventos y acciones de los usuarios, y se comunica con cualesquiera dispositivos accesorios (por ejemplo, asiento de acoplamiento 200, oxlmetro de pulso interno 307, etc.).
Dentro del subsistema de interfaz de usuario 400, el procesador de interfaz de usuario 403 ejecuta un programa de software que controla la funcionalidad global de la interfaz de usuario. La memoria FLASH de programa asociada con el procesador de interfaz de usuario 403 puede ser programable en el sistema para facilitar las actualizaciones de software de fabricacion, de servicios y de campo. En una o mas realizaciones, ciertas tareas, tales como el refresco de pantallas y el escaneado de teclas, puede delegarse en un microcontrolador programable y/o controladores de hardware especlficos situados en subconjuntos de interfaz de usuario. La funcionalidad de los posibles subconjuntos de interfaz de usuario se describe a continuation.
La interfaz de usuario del respirador puede implementarse con una variedad de mecanismos de visualization y de entrada/salida. Por ejemplo, una realizacion de interfaz de usuario (con la etiqueta de interfaz de usuario de extremo alto 404) utiliza un panel de graficos 429 de LCD (pantalla de cristal llquido: por ejemplo, TFT o VGA) de color y un
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recubrimiento de pantalla tactil analogica 431 para proporcionar una interfaz de usuario flexible con alto contenido de information. La interfaz 404 esta acoplada al procesador de UI 403 a traves del bus 435. El controlador de LCD 432 puede realizar la tarea que lleva mucho tiempo de refrescar la LCD 429 desde una memoria intermedia RAM de imagenes (en chip o fuera de chip) a traves de una interfaz 428 de LVDS (senal diferencial de baja tension) de alta velocidad. El software de UI puede restringir las actualizaciones de la memoria intermedia de imagenes para perlodos de tiempo durante los cuales el contenido de la pantalla cambia en realidad.
El inversor de luz de fondo 430 activa de la luz de fondo de la LCD. El brillo de la pantalla puede controlarse mediante el software de UI usando el DAC de luz de fondo 433. El ADC/controlador 434 de la pantalla tactil realiza analisis del recubrimiento 431 de la pantalla tactil, y proporciona el software de interfaz de usuario con una interruption y datos durante los perlodos de actividad tactil.
Otra realization de la interfaz de usuario puede, alternativa o adicionalmente, utilizar una interfaz de usuario de gama baja 408 que incluya, por ejemplo, una combination de LEDs de matriz de puntos, de siete segmentos y/o discretos (representada como matriz de LED 414) y una matriz 415 de teclas de membrana. La matriz de LED 414 es impulsada por accionadores 416 de fuente de LED y los accionadores 417 de colector de LED. El procesador IO (entrada/salida) 410 puede realizar la tarea de actualizar la matriz de LED 414 a partir de una memoria intermedia de imagen RAM. El software de interfaz de usuario puede actualizar la memoria intermedia de imagen cuando cambia su contenido. El procesador de IO 410 tambien realiza la tarea de escanear de la matriz de teclas 415 y proporcionar el software de interfaz de usuario con una interrupcion y datos durante los perlodos de actividad de tecla.
Ambas opciones de interfaz de usuario (interfaz de alta gama 404 y la interfaz de gama baja 408) pueden utilizar una interfaz comun 409 que incluya un mando (por ejemplo, un interruptor giratorio) 418, una o mas teclas flsicas 419 para funciones exclusivas, LEDs de estado 420 y un altavoz de alarma de software audible 421. El procesador de IO 410 puede realizar un seguimiento de mando 418 y teclas flsicas 419, y proporcionar el software de interfaz de usuario con una interrupcion y datos durante los perlodos de mando y/o actividad de tecla flsica. El procesador IO 410 tambien puede sintetizar tambien las alarmas de software y LEDs de estado de control 420 basandose en los comandos del software de interfaz de usuario.
Un modulo de oxlmetro de pulso interno opcional 426, cuyo sensor externo se coloca en el dedo del paciente, proporciona datos de vigilancia tales como la frecuencia del pulso y el nivel de saturation de oxlgeno al procesador de interfaz de usuario 403. El procesador de interfaz de usuario se comunica con el modulo 426 a traves de una interfaz en serie, tal como UART 437.
La interfaz de asiento 423 incluye un conector 424, para acoplarse electricamente a un conector conjugado en el asiento de acoplamiento, y un transceptor (por ejemplo, ISO XCVR 425) para permitir la comunicacion (por ejemplo, a traves de una interfaz de UART en serie 438) entre el respirador y la electronica del asiento de acoplamiento a velocidades de datos moderadas. La alimentation de CC tambien se puede transferir a traves de esta interfaz (vease la llnea de potencia de asiento 441 desde el conector 424 al modulo de potencia 483) desde el asiento de acoplamiento al respirador. El respirador tambien puede proporcionar una alarma remota/senal de llamada de enfermera a traves de interfaz de asiento 423 al mundo exterior.
Un circuito de memoria no volatil (por ejemplo, NAND FLASH 427) puede ser incluido en el subsistema de interfaz de usuario 400 para el registro a largo plazo de los acontecimientos del respirador y cambios de ajustes de control (como una grabadora de "caja negra"). El procesador de interfaz de usuario 403 puede escribir directamente en la memoria no volatil 427 a traves de un bus paralelo (436), por ejemplo.
El procesador de IO 410 tambien puede actuar como supervisor de subsistema de alimentacion 402. Por ejemplo, el procesador de IO 410 puede controlar todas las entradas de potencia y salidas de suministro de potencia , gestionar la selection de la fuente de alimentacion de entrada activa (a traves de la matriz 489 de interruptores de fuente de alimentacion), y controlar los dos cargadores de baterlas internas (485 y 487). Ademas, el procesador de IO 410 puede vigilar el estado de las teclas flsicas de "ENCENDIDO/APAGADO" y "SILENCIO DE ALARMA/REINICIO" y accionar los LEDs de "ENCENDIDO/APAGADO", "VENT INOP", "SILENCIO DE ALARMA", "ALIMENTACION EXTERNA", " ESTADO DE LA BATERIA", y "ESTADO DE CARGA" en la interfaz comun 409.
El procesador de IO 410 puede actuar como el organismo protector del dispositivo. Por ejemplo, en una realizacion, cada subconjunto debe informar periodicamente de la buena salud en retorno al procesador de IO 410. A su vez, el procesador de IO 410 debe informar periodicamente de la buena salud al accionador de alarma 412 del sistema de alarma 407. Si el controlador de alarma 412 no puede recibir actualizaciones de buena salud, entonces la alarma de hardware audible (INOP) 413 y las salidas de alarma remota/llamada a la enfermera (411) se activan. El accionador de alarma 412 tambien puede desencadenar el reinicio del aparato para intentar reiniciar la funcion de soporte de vida.
3. Subsistema de energia
El respirador puede ser alimentado desde una fuente externa de corriente continua (por ejemplo, fuente de alimentacion externa 492 o interfaz de asiento 423) a traves del conector 490, o una fuente interna (por ejemplo, la
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baterla extralble 491 o la baterla de puente 486). La baterla de puente 486 puede estar dimensionada para proporcionar un funcionamiento sin interrupcion del respirador, mientras que la baterla extralble 491 se intercambia desde el conector 488. Dos cargadores internos independientes (485 y 487) se pueden incluir con propositos de mantener la carga de la baterla extralble 491 y la baterla de puente 486. La fuente de alimentacion 484 puede incluir varios suministros de potencia de conmutacion y/o lineales para proporcionar los voltajes de CC utilizados en todo el sistema de respirador.
E. Arquitectura electronica de la cuna de acoplamiento
La figura 5 es un diagrama de bloques de la arquitectura electrica para una realizacion del asiento de acoplamiento 200. Como se muestra, el asiento de acoplamiento esta dividido en un modulo basico 500 y un modulo con todas las funciones 501. El modulo basico 500 proporciona indicadores de potencia y de estado basicos, as! como una salida de cable de alarma. El modulo con todas las funciones 501 proporciona potencia adicional de procesamiento, as! como otras interfaces de conexion, capacidad de supervision y apoyo para un monitor de pantalla adicional. La division de funciones se muestra para destacar la gama de capacidades que pueden, pero no tienen necesidad de ser, implementadas dentro del asiento de acoplamiento. Las caracterlsticas ilustradas no pretenden ser exhaustivas, ni representan caracterlsticas requeridas. Diferentes realizaciones del asiento de acoplamiento pueden incluir diferentes combinaciones y diferentes numeros de caracterlsticas sin apartarse del alcance de la invencion.
En la realizacion ilustrada, el modulo basico 500 incluye conector de interfaz de asiento 503, que se acopla electricamente con el conector 424 de interfaz de asiento del respirador. La alimentacion de CC se suministra al respirador a traves del adaptador de CA/CC 507, que puede recibir alimentacion de CA desde una fuente externa (por ejemplo, de un cable enchufado a una toma de corriente de pared). El adaptador de CA/CC 507 tambien puede proporcionar alimentacion de CC al modulo 501 con todas las funciones 501 a traves del bloque 506 de monitor de potencia y de controlador. Las salidas de alarma remota/llamada a la enfermera desde el respirador (vease el bloque 411, figura 4) se ponen a disposicion para la fijacion de un cable de alarma externa (por ejemplo, para conectar a un enchufe de pared o dispositivo en una habitacion de hospital) a traves de la interfaz 508 de alarma remota/llamada a la enfermera. Si el modulo 501 con todas las funciones esta presente, entonces un circuito de (XCVR) transceptor puede ser implementado para facilitar la comunicacion con el respirador sobre el conector 503 de interfaz de asiento. El circuito transceptor 504 puede comunicarse con el procesador 509 del asiento a traves de una interfaz en serie, tal como una interfaz de UART 526. LEDs de estado 505 accionados por hardware en el modulo basico 500 proporcionan el estado basico del dispositivo, tal como la presencia activa y/o la salud de adaptador AC/DC 507 y de la conexion con el respirador.
El modulo 501 con todas las funciones puede ser implementado para ampliar aun mas las capacidades de la interfaz del asiento de acoplamiento para incluir, por ejemplo, las siguientes opciones: soporte para un monitor adicional (502) de pantalla, expansion de memoria mediante la adicion de una o mas tarjetas de memoria 575 (por ejemplo, tarjetas de memoria compact flash) en la(s) ranura(s) para tarjetas de memoria 514, una interfaz adicional 516 de vigilancia de pacientes, un monitor ETCO2 interno 518 (acoplado a un sensor de ETCO2 externo 579), y un modem 520 (por ejemplo, para el acceso a distancia a traves del telefono).
Un programa de software ejecutado por el procesador de asiento 509 controla las caracterlsticas opcionales del modulo 501 con todas las funciones. El procesador de asiento 509 puede incluir (ya sea en chip o fuera de chip) memoria SRAM de datos, memoria FLASH de programa y SRAM con baterla de respaldo. La memoria flash puede ser programable en el sistema, a traves de ISP/interfaz de depuracion (puerto de servicio) 517, para facilitar las actualizaciones de fabricacion, servicios y software de campo.
En el modulo 501 con todas las funciones, la fuente de alimentacion 521 puede ser proporcionada para realizar la conversion CC-CC para generar todas las tensiones de alimentacion que necesitan los circuitos del modulo con todas las funciones. Los LEDs de estado 522 accionados por software se pueden incluir para mostrar el estado de encendido/apagado y la salud de la electronica del modulo.
Para proporcionar soporte a un monitor de pantalla adicional 502, un modulo 501 con todas las funciones puede estar equipado con el controlador del monitor 510. El controlador del monitor 510 incluye un controlador de LCD 511 (suponiendo que el monitor es un monitor de LCD), un DAC 512 de contraluz y un ADC 513 de pantalla tactil. El controlador de LCD 511 suministra datos y senales de control al panel de LCD 523 a traves de un bus de LCD 528 y un bus de control (CTL) 529, respectivamente; el DAC de contraluz acciona el circuito inversor 524 de contraluz; y el ADC 513 de pantalla tactil controla el panel 525 de la pantalla tactil, as! como la recepcion de datos de la pantalla tactil, a traves del bus TS 530. En otras realizaciones, pueden ser incorporadas caracterlsticas adicionales o diferentes dentro del modulo 501 con todas las funciones.
F. Arquitectura de software general para el sistema de respirador
En una o mas realizaciones, el respirador y el asiento de acoplamiento contienen software integrado (y/o firmware) que controlan el hardware correspondiente y determinan las caracterlsticas de funcionamiento del sistema. Este software puede dividirse entre varios procesadores distribuidos en todo el sistema en varios subconjuntos. La figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra el contexto de la arquitectura de software general de un sistema de respirador, de acuerdo con una o mas realizaciones de la invencion.
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En la figura 6, el software para el sistema de respirador se distribuye entre los siguientes procesadores: procesador de interfaz de usuario 403, procesador de IO 410, procesador de ventilacion 443, procesador del mezclador 462, procesador de exhalacion 455, procesador de presion 471, procesador de soplador 445, y procesador asiento 509. Varias funciones del software ejecutadas por los procesadores respectivos se describen a continuation. Las funciones descritas se presentan solo a efectos ilustrativos, y no deben considerarse como una representation exhaustiva, ni como funciones requeridas para todas las realizaciones. Para facilitar la explication, el software que se ejecuta en cada procesador se denominara con referencia al nombre del procesador (es decir, el software que se ejecuta en el procesador de interfaz de usuario se identifica como el software de interfaz de usuario, el software que se ejecuta en el procesador del mezclador se identifica como el software mezclador, etc.).
El software de interfaz de usuario (que se ejecuta en procesador de interfaz de usuario 403) puede estar configurado para comunicarse con el procesador de lO 410 y el procesador de asiento 509, as! como para enviar datos de control de ventilacion (por ejemplo, configuraciones y llmites de alarma) al procesador de ventilacion 443. El software de interfaz de usuario puede almacenar el codigo de la aplicacion recibido desde el procesador asiento 509 en la memoria FLASH 427, y el codigo de aplicacion de actualization para el procesador de IO 410, el procesador de ventilacion 443, el procesador del mezclador 462, el procesador de exhalacion 455, el procesador de presion 471 y el procesador del soplador 445. El software de interfaz de usuario puede tambien almacenar datos de tendencia, configuraciones de ventilacion y los datos de configuration de usuario en la RAM no volatil (NVR) 601, y puede registrar todos los eventos, tales como cambios de control, alarmas y fallos, en la parte de "caja negra" de la memoria FLASH 427. El software de interfaz de usuario acciona la interfaz de usuario de LCD (LCD 429, panel tactil 431 y la contraluz 433), por ejemplo, para visualizar los datos de alarma y/o datos vigilados recibidos desde el procesador de ventilacion 443.
El software de IO (que se ejecuta en el procesador de IO 410) puede estar configurado para comunicarse con el procesador 403 de interfaz de usuario para proporcionar un controlador inteligente para los circuitos y dispositivos perifericos conectados. Por ejemplo, el software de IO puede proporcionar accionadores de bajo nivel para los LEDs de estado 420, botones comunes (o teclas) 419, el mando 418 y el altavoz 421. Ademas, el software de IO puede estar configurado para actualizar la matriz de LED 414, escanear la matriz de teclas 415, y controlar la matriz de interruptor de alimentation 489 y el(los) cargador(es) de la baterla 603 (485, 487).
El software de ventilacion (que se ejecuta en el procesador de ventilacion 443) puede estar configurado para controlar las funciones principales, tales como la generation de respiraciones, la implementation de servo de presion, y la formation de secuencia de maniobras (por ejemplo, la activation del nebulizador, mantenimiento de I (mantenimiento de inhalation), mantenimiento de E (mantenimiento de exhalacion), etc.). El software de ventilacion tambien puede estar configurado para calcular parametros vigilados, comparar los valores vigilados a los llmites de alarma, y programar funciones auto-cero para el procesador de presion 471.
El software del mezclador (que se ejecuta en procesador de mezclador 462) puede estar configurado para controlar la valvula 467 del nebulizador y aplicar el servo de mezcla para controlar las valvulas de mezcla 468. El software del mezclador tambien puede vigilar y calibrar el transductor de O2 465, gestionar la calibration del sensor de FIO2 469 y pasar los datos de FiO2 al procesador de ventilacion 443.
El software de exhalacion (que se ejecuta en el procesador de exhalacion 455) puede estar configurado para aplicar el servo de PEEP para el control de la valvula de entrada de PEEP 604 y la valvula de salida de PEEP 605 basandose en la entrada del transductor de presion piloto 458. El software de exhalacion tambien puede controlar la valvula de exhalacion 459 y gestionar la calibracion del transductor de presion piloto y el servo de PEEP.
El software de presion (que se ejecuta en el procesador de presion 471) puede estar configurado para proporcionar lecturas de la presion de activacion calibrada y lecturas de presion del sensor de flujo desde el transductor de flujo 477, lecturas de presion diferencial de soplador calibrada desde el transductor de soplador 607 y lecturas de la presion de la via aerea calibrada desde el transductor de la via aerea 606 al procesador de ventilacion 443. El software de presion tambien puede implementar funciones de auto-cero y de purga con valvulas de auto-cero 473 y valvulas de purga 474.
El software del soplador (que se ejecuta en el procesador del soplador 445) puede estar configurado para aplicar el servomecanismo de velocidad y conmutar el motor del respirador 453. Para facilitar la aplicacion del servomecanismo de velocidad y la conmutacion de motor 453, el software del soplador tambien puede calibrar los sensores de position del motor (por ejemplo, sensores Hall 452) y calcular la position y la velocidad del rotor a parti r de de las salidas de los sensores 452 de posicion del motor. El software del soplador tambien puede aplicar el frenado activo del motor 453 y la cancelation de sonido activo (por ejemplo, utilizando entradas de los microfonos 451 y generando salidas anti-ruido a traves de los altavoces 450).
El software de asiento (que se ejecuta en el procesador de asiento 509) puede estar configurado para comunicarse con el procesador de interfaz de usuario 403, y para mostrar los datos de ventilacion (por ejemplo, ondas, bucles, datos, resumen y tendencias) en la pantalla de LCD 523. El software de asiento tambien se puede configurar para
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almacenar los datos de tendencias e imprimir imageries en la tarjeta de memoria 575. El software de asiento puede recopilar datos ETCO2 desde el monitor de ETCO2 518 y transmitir esos datos al respirador a traves del procesador 403 de interfaz de usuario. Ademas, los datos y las alarmas del paciente pueden ser enviados a otros sistemas de monitor del paciente (por ejemplo, a traves del puerto 516).
II. Neumatica del respirador en una realizacion
La neumatica del respirador comprende varios subconjuntos electromecanicos en una o mas realizaciones de la invencion. La funcionalidad de ventilacion es proporcionada por el control por ordenador de las funciones neumaticas de esos subconjuntos electromecanicos. La figura 7 es un diagrama neumatico de una realizacion del respirador.
En el sistema de la figura 7, el aire de la habitacion es aspirado a traves del filtro de entrada 700, despues de lo cual el aire se desplaza a traves de una combinacion de camara 701 de acumulador/silenciador donde el aire puede mezclarse con el oxlgeno. La camara 701 tambien sirve para absorber el ruido producido en el lado de entrada del soplador Roots 702. El soplador Roots 702, accionado por ejemplo por un motor de corriente continua sin escobillas, es una maquina rotativa de desplazamiento positivo que anade energla a la mezcla de gases y suministra gas al paciente en el flujo y la presion deseados.
En una realizacion, el soplador Roots 702 se puede caracterizar de acuerdo con la velocidad, flujo, presion diferencial y los datos de flujo asociados almacenados en la memoria electronica para uso por el procesador de respirador 443, alternativamente para la aceleracion y desaceleracion del soplador para efectuar la inspiracion y permitir la espiracion. Sensores de posicion analogicos (por ejemplo, sensores Hall) miden la posicion del rotor dentro del motor, desde la que el procesador del soplador 445 puede calcular la velocidad de rotacion del soplador Roots 702. El transductor de presion diferencial 703 mide la presion a traves del soplador. El procesador de respirador 443, que trabaja juntamente con el procesador de soplador 445, puede ajustar la velocidad del respirador a lo largo de la fase inspiratoria para obtener el flujo, el volumen y la presion deseados. Las valvulas de solenoide 704 y 705 proporcionan capacidad de auto-cero para el transductor de presion diferencial 703.
Una camara silenciadora 706 en el lado de salida del gas del soplador Roots 702 reduce el ruido del soplador. El gas se desplaza entonces a traves de la valvula de polarizacion 707, configurada, por ejemplo, en o aproximadamente de 5 cm de H2O.
El transductor 708 de flujo del paciente, un transductor de presion diferencial del tipo de orificio fijo, mide el flujo hacia y desde el paciente. Una valvula de alivio de sobrepresion 709 y la valvula de alivio sub-ambiente 710 son internas y proporcionan seguridad frente a fallos mecanicos para garantizar la seguridad del paciente en caso de mal funcionamiento del respirador principal. Una bobina de bloqueo MIP/NIF 711 esta incluida en la valvula de alivio sub- ambiente 710 para evitar la apertura de la valvula durante los procedimientos de presion inspiratoria maxima (MIP).
Un modulo de transductor de presion 712 proporciona las capacidades de medicion de presion basica del sistema. Por ejemplo, tres transductores de presion piezo-resistivos forman un transductor 713 de presion diferencial del sensor de flujo para medir la presion diferencial a traves del transductor de flujo del paciente 708 y un transductor 714 de presion de calibre de la via aerea para medir la presion en la via respiratoria del paciente. Las valvulas de solenoide 715 y 716 proporcionan la capacidad de auto-cero para el transductor de presion diferencial 713 del sensor de flujo, mientras que las valvulas 717 y 718 envlan periodicamente gas seco desde la salida del soplador a traves de las tuberlas de deteccion del transductor de flujo del paciente como parte de un ciclo de purga.
El modulo de control de exhalacion 719 permite que el paciente exhale de acuerdo con la PEEP deseada. Durante la inspiracion, el solenoide de control de exhalacion 720 alimenta la presion de gas desde la salida del soplador al diafragma de globo de la valvula de espiracion 721, que cierra la valvula de exhalacion. Durante la exhalacion, la presion piloto desde el acumulador de presion piloto 722 se alimenta al globo, que establece el nivel de PEEP. La presion piloto en el acumulador 722 se controla a traves de la modulacion de ancho de impulso (PWM) de la valvula de solenoide piloto 723 y la valvula de solenoide del piloto de salida 724, mediante realimentacion desde el transductor de presion piloto 725.
El mezclado de oxlgeno y el accionamiento del nebulizador se controlan en el modulo mezclador 726. El gas presurizado es recibido de una fuente externa 726, filtrado, y alimentado a la camara 701 bajo el control de PWM de las valvulas de solenoide 727, 728, 729 y 730 que tienen orificios asociados. Cada orificio de la valvula de solenoide puede caracterizarse durante el montaje inicial, y los datos de flujo asociados se pueden almacenar en la memoria electronica en una PCB dentro del modulo 726. El transductor de presion de O2 731 mide la presion de entrada de la valvula. Usando la presion de entrada, las caracterizaciones de orificios almacenadas, y la PWM, el controlador del mezclador puede suministrar el intervalo de flujos de oxlgeno deseado. El nebulizador acciona la valvula de solenoide 732 y su orificio asociado puede suministrar el contenido, tal como la medicacion en forma de aerosol, al puerto de accionamiento de las valvulas 727-730 durante la fase inspiratoria. La cantidad de contenido puede ser, por ejemplo, en o alrededor de 6 lpm de flujo de oxlgeno. El software del sistema puede ajustar el suministro de oxlgeno y el volumen para compensar el flujo de nebulizador anadido.
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Como se describio previamente, la velocidad variable del soplador Roots 702 se acelera y se desacelera de forma alternativa por el procesador de respirador 443 segun sea necesario para efectuar la inspiration y la espiracion. En una realization alternativa, soplador Roots 702 se mantiene por el procesador de respirador 443 a una velocidad relativamente constante, generando un flujo relativamente constante de gas a un caudal y presion adecuados para la ventilation de los pulmones de un paciente. Una valvula de control de flujo aguas abajo se utiliza para controlar el flujo de gas al paciente, abriendo para efectuar la inspiracion y cerrando para permitir la exhalation. En esta realizacion alternativa, no es necesario medir la unica salida de presion y flujo de cada soplador Roots 702 durante la production y no hay datos de caracterizacion del respirador individualizados que necesiten ser almacenados para su uso por el procesador 443 del respirador.
III. Realizacion del servo control de exhalacion
Una o mas realizaciones de la invention implementan un servo control de exhalacion para generar una presion PEEP real desde un valor de presion PEEP deseado. El valor de la presion PEEP deseado es un valor digital representativo de una presion PEEP. La presion PEEP real es una fuerza controlada por unidad de superficie generada a partir de la presion del soplador del soplador Roots 702. El servo de exhalacion comprende un aparato electromecanico para lograr esta conversion desde el dominio digital al dominio neumatico.
La figura 8 es un diagrama de bloques que muestra un bucle de servo de exhalacion, de acuerdo con una
realizacion de la invencion. El servo control de la exhalacion de la figura 8 incluye un bloque de control de software
800, un conjunto mecanico 801 y un montaje electrico 802. En funcionamiento, el bloque de control de software 800 recibe el valor deseado digital de PEEP 804 (por ejemplo, desde el procesador del respirador 443) y un valor digital de la corriente de la presion piloto aproximada actual 808, y genera una orden o comando de carga 805 para aumentar la presion de salida del bucle de servo y una orden de descarga 806 para la reduction de la presion de salida. Las ordenes 805 y 806 estan en forma electrica (por ejemplo, digital).
El conjunto mecanico 801 recibe las ordenes de carga y de descarga (805, 806) procedentes del control de software
800, as! como una presion del soplador flsico 803, en forma neumatica. El conjunto mecanico 801 aplica la presion del soplador 803 de acuerdo con las ordenes de carga y descarga para generar un valor de realimentacion 807 de la presion piloto y el valor real de la PEEP 809, ambos en forma neumatica. El conjunto electronico 802 transforma la presion piloto 807 en una serial de presion piloto aproximada 808, en forma digital para su procesamiento por el control de software 800.
La figura 9A es un diagrama de bloques de conjunto mecanico 801, de acuerdo con una realizacion de la invencion. En el conjunto mecanico 801, la orden de carga 805 se aplica a la valvula de carga 723 para controlar la cantidad de presion de soplador 803 que se libera en la camara piloto 722. La orden de descarga 806 se aplica a la valvula de descarga 724 para controlar la liberation de la presion de la camara piloto 722. En una realizacion, la orden de carga 805 y la orden de descarga 806 se implementan como senales de PWM. La camara piloto 722 acumula los efectos de la presion de apertura y cierre de las valvulas 723 y 724. La presion acumulada se emite como la presion de piloto 807. La camara 900 puede incorporar el diafragma de balon de la valvula de control de la exhalacion, que impone la presion PEEP real 809.
La figura 9B es un diagrama de bloques de una realizacion del conjunto electronico 802. La presion piloto 807 se convierte en una senal 901 de detection de la presion piloto por el transductor de presion 714. Un preamplificador 902 amplifica la senal 901 de deteccion de presion piloto y el filtro de paso bajo 903 eliminan cualquier ruido y armonicos superiores en la senal amplificada. La senal de deteccion amplificada y filtrada es muestreada por el circuito de muestreo y retention 904 y a continuation convertida en el valor aproximado 808 de la presion piloto digital en el bloque de ADC 905.
La figura 9C es un diagrama de bloques de una realizacion del bloque de control de software 800. En el bloque 906, el valor de PEEP deseado 804 se aplica a una funcion para generar valor de presion piloto deseado 907. La funcion implementada dentro del bloque 906 puede ser una simple tabla de consulta basada en los valores conocidos (es decir, calibrados) de la presion piloto para un valor dado de PEEP. Alternativamente, esta funcion puede ser un modelo matematico que se aproxime a la inversa de la relation entre una entrada de presion piloto en la camara 900 y el valor de PEEP que resulta.
El filtro de paso bajo digital 908 recibe la senal de presion piloto aproximada 808 y limita la banda de esa senal para mantener una respuesta de servo bucle deseada. El bloque 909 implementa una funcion matematica que se aproxima a la inversa de las caracterlsticas del transductor en el bloque 714. Cualquier variation en los valores de presion piloto, debida al comportamiento del transductor, puede ser corregida por el bloque 909.
El modelo matematico para el bloque 909 puede ser creado por la calibration del transductor durante la produccion y el almacenamiento de los valores de presion piloto aproximado y real. Una ecuacion matematica puede entonces ser construida para invertir aproximadamente los efectos del transductor mediante la determination de los coeficientes para la ecuacion mediante la aplicacion de ajuste de la curva de mlnimos cuadrados o tecnicas similares en los datos de calibracion.
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En el bloque 911, la presion piloto deseada 907 y la presion piloto real 910 se comparan para determinar un valor de error, y que el valor de error se aplica a un algoritmo de control (por ejemplo, un algoritmo de PI o de PID) para generar la orden de carga 805 y la orden de descarga 806. En una realizacion, los estados binarios de las ordenes de carga y descarga se determinan a intervalos periodicos. Si la presion piloto medida supera la presion piloto deseada en una cantidad umbral, entonces se da la orden de descarga durante ese intervalo, mientras que, si la presion piloto medida cae por debajo de la presion piloto deseada en mas de una cantidad umbral, la orden de carga se da durante ese intervalo. Cuando la presion piloto medida se encuentra dentro del intervalo del umbral de la presion piloto deseada, no se da ninguna orden (se mantiene el status quo para el intervalo actual).
IV. Realizacion del conjunto del soplador Roots
La presente invencion implica el control de velocidad de precision de un motor electrico que puede ser usado para accionar un compresor en un respirador mecanico. Los respiradores mecanicos pueden tener varios modos de operacion, por ejemplo, control de presion y control de volumen. Un hilo comun entre la mayorla de los respiradores mecanicos es que el modo de funcionamiento deseado se consigue controlando el caudal de gas producido por el compresor de gas. Un ejemplo de un sistema de control de compresor adecuado para un conjunto de soplador se describe adicionalmente en la Solicitud de Patente U.S. n.° de serie 10/847.693, presentada el 18 de mayo de 2004, las cuyas memoria y figuras se incorporan aqul como referencia.
En una realizacion, el motor del compresor es un motor sin escobillas de CC (BLDC) que acciona un soplador Roots utilizado como un compresor en un respirador mecanico portatil. El caudal y la presion proporcionados por el compresor son controlados por la velocidad del motor de BLDC. A diferencia de los sistemas de la tecnica anterior, en los que se utilizan sensores de efecto digital de Hall para proporcionar muestras discretas de la posicion del rotor y transductores de velocidad separados se utilizan para proporcionar realimentacion de velocidad del motor BLDC, realizaciones de la presente invencion pueden emplear sensores analogicos (por ejemplo, sensores de efecto Hall analogico, sensores anisotropicos magneto-resistivos (AMR), etc.) para proporcionar la posicion del rotor continua y la realimentacion de velocidad para el control en bucle cerrado.
La figura 10 es un diagrama de bloques de un sistema de motor/compresor de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. En esta ilustracion, el sistema motor/compresor comprende un soplador Roots 1002 acoplado a motor BLDC 1004. Un gas (es decir, aire) entra en el soplador Roots 1002 por la entrada 1008. El aire de entrada 1008 es comprimido por el soplador Roots 1002, y luego se pasa al paciente y/u otras secciones del respirador mecanico traves de la salida 1010. Estan dispuestas trayectorias de comunicacion de fluido desde la entrada del soplador Roots 1002 a la valvula de solenoide 1012, y desde la salida del soplador Roots 1002 a la valvula de solenoide 1014. La presion del aire ambiente tambien se canaliza a las valvulas de solenoide 1012 y 1014 por las entradas ambientales 1016 y 1018, respectivamente.
Los canales de comunicacion del fluido de salida de las valvulas de solenoide 1012 y 1014 se proporcionan al transductor de presion diferencial del soplador 1040 para convertir la diferencia de presiones entre los dos canales en una senal electrica representativa de dicha diferencia de presiones. Durante el funcionamiento normal, el transductor 1040 mide la diferencia entre la presion de salida y la presion de entrada del soplador Roots 1002. Mediante el control de las valvulas de solenoide 1012 y 1014, el transductor 1040 puede tambien medir la diferencia de presiones entre las dos entradas de presion ambiental durante una fase de "auto-cero" del transductor 1040. El procesador 1020 proporciona el control de valvulas de solenoide 1012 y 1014, con los impulsores de solenoide 1032 que transforman las senales digitales de control procedentes del procesador 1020 en senales de corriente continua de potencia capaces de impulsar las valvulas de solenoide.
Un transductor de presion absoluta 1022 y un transductor de temperatura 1024 generan senales electricas que representan el nivel de presion absoluta y la temperatura. Cada uno de los transductores 1022,1024 y 1040 estan acoplados al bloque de interfaz 1026 del transductor (XDCR), que puede proporcionar la amplification de la senal y el filtrado de las senales analogicas que se proporcionan a continuation al circuito convertidor A/D (analogico a digital) 1038. El convertidor A/D 1038 transforma las senales analogicas en valores digitales que pueden ser procesadas por el procesador 1020.
Ademas del circuito convertidor A/D 1038, el procesador 1020 tambien tiene los siguientes circuitos asociados: memoria flash 1048, circuitos de prueba de JTAG 1046, memoria de acceso aleatorio (RAM) 1044, y UARTs (receptores-transmisores aslncronos universales) 1042 y 1036. Un conector de JTAG externo 1050 esta acoplado al circuito de JTAG 1046 para facilitar pruebas de hardware y de depuration de acuerdo con la norma de JTAG. Un conector de telemetrla 1052 esta acoplado al UART 1042 para la transmision de parametros del respirador medidos a un sistema remoto, por ejemplo, para fines de control. El conector de comunicacion y energla 1054 esta acoplado al UART 1036 para facilitar la comunicacion adicional externa con el sistema de respirador, por ejemplo, para la comprobacion y el control operativos. El conector 1054 tambien proporciona cualquier senal de potencia necesaria al sistema de motor/compresor (por ejemplo, 3,3, 5,0 y/o 15 VCC (voltios de CC)).
Los sensores analogicos 1006 (por ejemplo, sensores analogicos de efecto Hall) estan dispuestos en una tarjeta de PC en un patron circular perpendicular al eje del rotor de motor de BLDC 1004 y adyacente a un iman de dos polos unido al extremo del eje del rotor. Los sensores analogicos 1006 proporcionan medidas necesarias para el calculo
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de la posicion del rotor de BLDC. Las salidas analogicas de los sensores 1006 se pasan a traves de la interfaz de sensor 1028 (por ejemplo, para la amplification y filtrado) y, a continuation, en un circuito convertidor A/D 1038, donde las senales de sensor analogicas se convierten en valores digitales para procesamiento dentro del procesador 1020.
El procesador 1020 ejecuta las instrucciones de software para implementar ciertos elementos del bucle de control del motor/compresor. El procesador 1020 puede implementarse, por ejemplo, con un procesador de proposito general o con un procesador de senal digital (DSP). Otras realizaciones pueden implementar la funcionalidad de procesador 1020 en firmware (por ejemplo, instrucciones almacenadas en una EPROM) o como logica equivalente en un dispositivo de hardware (por ejemplo, un ASIC (circuito integrado de aplicacion especlfica) o una FPGA (matriz de puertas programable en campo)).
El procesador 1020 recibe las senales del sensor y las mediciones de presion digitalizadas a traves del bloque convertidor A/D 1038 (los valores pueden utilizar RAM 1044 para el almacenamiento temporal), y determina un valor de control de velocidad apropiado basado en el proceso de control aplicado (por ejemplo, control de la presion o de control de volumen). El procesador 1020 tambien genera las senales de control de conmutacion apropiadas dado el estado de conmutacion actual, y modula las anchuras de impulso de esas senales de control de conmutacion en funcion del valor de control de velocidad. Las senales de control de conmutacion moduladas se proporcionan a un inversor trifasico 1030.
El inversor trifasico 1030 genera senales de excitation para las bobinas de estator individuales en el motor de BLDC 1004, como se describio anteriormente. El sistema tambien puede incluir un circuito de limitation de corriente 1034 acoplado al bloque inversor trifasico 1030.
La figura 11 es una vista en despiece ordenado de la estructura flsica de un soplador Roots, de acuerdo con una realization de la invention. Como se muestra, la estructura 1100 incluye el motor de BLDC. El estator del motor de BLDC rodea un orificio hueco 1108, en el que se inserta un rotor 1101 durante la fabrication. El rotor 1101 gira bajo la influencia de las bobinas del estator energizadas dentro del motor de BLDC. El estabilizador 1102 soporta el eje de rotation compartido por el rotor 1101 y el impulsor 1103 del soplador Roots. El eje comun obliga a girar al impulsor 1103 cuando el de motor de BLDC obliga al rotor 1101 a girar.
El impulsor 1103 gira dentro de la caja 1104 del soplador Roots, con un extremo del eje impulsor acoplado a engranajes 1105. Un segundo impulsor (no mostrado) tambien esta acoplado a engranajes 1105 de tal manera que el segundo impulsor gira en sentido opuesto del impulsor 1103. Durante el funcionamiento, la rotacion de los impulsores fuerza a que el aire fluya entre los impulsores con energla adicional, creando presion. Las aberturas en ambos lados de la caja 1104 proporcionan las rutas de entrada y salida de aire.
Como se muestra, los elementos del conjunto de soplador estan acoplados a las estructuras circundantes en la direction lateral por amplios conectores 1106, y en la direction longitudinal por conectores largos 1107. El mayor tamano de esos conectores proporciona un mayor apoyo para el aparato, mientras que proporciona amortiguacion de las vibraciones debido al movimiento del aparato soplador.
La figura 12 ilustra la naturaleza entrelazada de los impulsores de soplador Roots 1103 y 1203. El eje impulsor compartido del impulsor 1103 y del rotor 1101 es visible en esta imagen, que muestra el mecanismo por el cual se accionan los impulsores del soplador Roots. El acoplamiento de los engranajes 1201 y 1202 proporciona la transferencia de energla de rotacion en oposicion desde el eje de impulsor 1103 al eje del impulsor 1203.
V. Reduction de ruido
Dado que los sopladores Roots son relativamente ruidosos, y porque realizaciones de la invencion estan disenadas para uso en estrecha proximidad al paciente, uno o mas metodos y caracterlsticas de amortiguacion del ruido generado por el soplador se implementan de acuerdo con la invencion. Tales metodos y caracterlsticas pueden incluir la formation de los rotores del soplador con una torsion helicoidal (como se muestra en la figura 12), y el uso de multiples tecnicas de amortiguacion de sonido, tales como los metodos de cancelation anti-ruido descritos anteriormente.
La presente invencion incluye el uso de silenciadores de tubos perforados, en los que numerosas perforaciones sobresalen del cuerpo de cada tubo perforado en angulo recto en forma de pequenos tubos, creando una trayectoria de amortiguacion eficaz mas larga, capaz de atenuar de manera eficiente las ondas de sonido sin aumento concomitante en peso y tamano del silenciador. Los silenciadores de tubos perforados se construyen preferiblemente de un pollmero de peso ligero o de otro material resistente pero ligero.
La figura 13A muestra una vista de las trayectorias neumaticas y camaras de reduccion de ruido de una realizacion de la invencion. Como se muestra, el aire entra en el respirador traves de la entrada filtrada 1300, y atraviesa un camino neumatico torcido hasta que alcanza la parte inferior de la camara de silenciador 1303. Cerca de la parte superior de la camara de silenciador 1303, el aire se dirige hacia un orificio de entrada del conjunto de soplador Roots 1302. El aire comprimido se emite desde el conjunto de soplador Roots hacia la portion superior de la camara
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Las camaras de silenciador 1303 y 1304 incluyen cada una dos tubos perforados 1305 y 1306 del silenciador situados en paralelo, por ejemplo, uno encima del otro. La figura 13B ilustra las camaras del silenciador con el tubo superior (1305) retirado, proporcionando una vision mas clara del tubo subyacente 1306. La entrada a cada camara de silenciador es a traves de un extremo del tubo 1305, siendo la salida a traves del extremo opuesto del tubo 1306. Por lo tanto, el aire debe fluir fuera del tubo 1305, y entrar a traves del tubo 1306. Los transitorios de presion asociados con el ruido del compresor se amortiguan por la resistencia presentada por las pequenas perforaciones tubulares. Ademas, la coherencia de las ondas de presion de ruido se ve interrumpida por los recorridos obligados de multiples pequenas trayectorias de diferentes longitudes. Las trayectorias de longitud variable hacen que el flujo de aire de las respectivas trayectorias se recombine fuera de fase una con la otra, difundiendo el ruido previamente coherente. Como resultado, gran parte del ruido del compresor se atenua durante el transito por las camaras del silenciador.
Las realizaciones de la invencion tambien pueden incluir ranuras graduadas en la caja del soplador Roots que permiten un reflujo suave y gradual del gas cuando el borde de ataque de los rotores del soplador se acerca a la lumbrera de salida del respirador, reduciendo as! los efectos pulsantes tlpicos del soplador Roots, responsables de gran parte del ruido. Las ranuras graduadas en la caja del soplador Roots maximizan la reduccion de ruido reducen al mlnimo la reduccion en la eficiencia asociada al permitir el reflujo gradual hacia las camaras del soplador durante la rotacion.
Las figuras 14A-14D proporcionan diferentes vistas de la caja del soplador Roots 1400. El orificio 1401 se enfrenta a la direccion del motor de BLDC, y recibe el par de impulsores. En la cara opuesta 1402 de la caja 1400, estan dispuestos dos orificios a traves de los cuales se extienden los ejes de los impulsores para acoplar la estructura de engranajes 1105. Perpendicular al eje definido por el orificio 1401 y la cara opuesta1402, estan dispuestas una entrada de aire 1403 y una lumbrera de salida de aire comprimido 1404. Los orificios de entrada y de salida estan configurados con una depresion circular inicial 1405, por ejemplo, para recibir un aparato de gula de aire tubular. Dentro de la indentacion circular hay un orificio 1406 que tiene una seccion transversal aproximadamente triangular en el plano de la depresion 1405, y una forma de ala curva, donde el corte triangular se encuentra con la camara doble redondeada que abarca los impulsores rotativos. Ademas, una ranura 1407 esta formada en el interior del orificio 1406 aproximadamente a medio camino a lo largo del lado del triangulo, alineada en el mismo plano que el apilamiento de los impulsores. Las ranuras 1407 tienen la mayor profundidad en el borde de orificio triangular 1406, y disminuyen gradualmente hasta el nivel de la camara interior al alejarse del orificio 1406.
Las tecnicas, metodos y caracterlsticas anteriores reducen el ruido comunmente asociado con los sopladores Roots, minimizando cualquier molestia auditiva para el paciente, permitiendo as! que el dispositivo de respirador sea utilizado en estrecha proximidad de un paciente sin aumentar significativamente el peso o las dimensiones de las realizaciones de la invencion, y facilitando de ese modo la portabilidad.
El empleo en el respirador de un soplador Roots, en combinacion con las tecnicas de reduccion de ruido descritas anteriormente, permite la mejora de la miniaturizacion del respirador hasta ahora inalcanzable sin sacrificar modos de ventilacion sofisticados o la comodidad del paciente.
Por lo tanto, un respirador portatil ha sido descrito. Realizaciones particulares descritas en este documento son solo ilustrativas y no deben limitar la presente invencion por ello. La invencion se define por las reivindicaciones y todo su alcance de los equivalentes.

Claims (4)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un respirador portatil que comprende:
    un soplador Roots (702), proporcionando dicho soplador Roots (702) ventilacion a un paciente; un servomecanismo de velocidad; un servomecanismo de exhalacion; y un silenciador
    caracterizado por que dicho silenciador comprende camaras de silenciador (701, 706, 1303, 1304) en la entrada y la salida del soplador Roots (702), en el que las camaras de silenciador (701, 706, 1303, 1304) contienen cada una dos silenciadores de tubo perforado (1305, 1306), en el que cada silenciador de tubo perforado (1305, 1306) incluye un cuerpo de tubo perforado con perforaciones que sobresalen del cuerpo en angulo recto en forma de tubos mas pequenos.
  2. 2. El respirador portatil de la reivindicacion 1, en el que el soplador Roots (702) opera en modo de velocidad variable, el servomecanismo de velocidad esta configurado para acelerar y desacelerar dicho soplador Roots (702), y el servomecanismo de exhalacion esta configurado para proporcionar una presion de PEEP deseada a partir de una salida de dicho soplador Roots (702).
  3. 3. El respirador portatil de la reivindicacion 1, en el que el soplador Roots (702) funciona a una velocidad sustancialmente constante, estando el servomecanismo de exhalacion configurado para cerrar una valvula de salida durante una fase de exhalacion, y estando el servomecanismo de velocidad configurado para mantener dicho soplador Roots (702) a dicha velocidad sustancialmente constante para proporcionar un caudal deseado.
  4. 4. Un sistema de respirador portatil, que comprende:
    una caja o alojamiento de respirador que comprende el sistema de respirador portatil de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo dicho alojamiento de respirador una primera interfaz de usuario (106, 306, 404, 408) y una interfaz de asiento (319, 423);
    un asiento de acoplamiento (200) que tiene una interfaz de respirador (330) configurada para acoplarse a dicha interfaz de asiento (319, 423);
    un monitor (202, 502) acoplado a dicho asiento de acoplamiento (200), proporcionando dicho monitor (202, 502) una segunda interfaz de usuario.
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