ES2842077T3 - Aparato para medir las propiedades de los gases suministrados a un paciente - Google Patents

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Kevin Peter C/O Fisher & Paykel Healthcare Limited O'donnell
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Abstract

Un aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente (13) que comprende: un suministro (15) de gases, al menos un conducto (3) de entrega para hacer pasar dichos gases a dicho paciente (13), que incluye un cable calefactor (21, 28) para calentar los gases que fluyen a través de dicho conducto (3), caracterizado por que dicho cable calefactor (21, 28) forma parte de un circuito eléctrico (20) que comprende medios de detección y un diodo (22) conectados en paralelo, y dicho cable calefactor (21, 28) puede ser energizado por una tensión (25) de calentamiento de CC a una primera polaridad para calentar dicho flujo de gases en dicho conducto (3) y por una tensión (26) de medición a una segunda polaridad, opuesta a la primera polaridad, para suministrar corriente a dicho circuito eléctrico para determinar al menos una propiedad de dichos gases, y dicho circuito eléctrico es conmutable desde la tensión de calentamiento de CC a la tensión de medición.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para medir las propiedades de los gases suministrados a un paciente
Campo técnico
Esta invención se refiere a un aparato para medir propiedades, tales como temperatura y humedad, de gases que se suministran a un paciente. Los humidificadores se controlan comúnmente midiendo la temperatura del gas en dos puntos, junto a la salida del humidificador y cerca del paciente. Esta invención se refiere principalmente a la medición de la temperatura del gas suministrado a un paciente en un punto próximo al paciente.
Técnica anterior
La temperatura de los gases suministrados a un paciente cuando el paciente está en tratamiento, tal como oxigenoterapia o tratamiento de presión positiva para afecciones tales como la Apnea Obstructiva del Sueño (AOS) o la enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), a menudo se mide por seguridad y para permitir el control de la humedad entregada al paciente. La medición de la temperatura cerca del paciente se realiza comúnmente usando una sonda insertada en el tubo de respiración, tal como la de Fisher & Paykel Healthcare Limited, Patente de EE. UU., Nos.US6272933 y US6584972. Dicha sonda de temperatura se conecta al humidificador a través de un cable que discurre exteriormente al circuito respiratorio. Este enfoque tiene algunos inconvenientes. En particular, el usuario debe instalar correctamente la sonda de temperatura. Si la sonda no está instalada correctamente, entonces el sistema de humidificación puede funcionar mal, lo que puede aumentar el riesgo para el paciente. Los sensores del extremo del tubo de respiración existentes requieren que los cables del sensor discurran por el exterior del tubo de respiración. Esto reduce la fiabilidad de los sensores debido a la vulnerabilidad de estos cables. Alternativamente, si estos cables discurren por el interior del tubo de respiración, aumentaría la resistencia al flujo de aire y se reduciría la higiene del circuito de respiración.
El documento US5230331 describe un sensor de hilo caliente que tiene un tubo cilíndrico transparente a la luz.
En el documento WO2004/011072 los gases humidificados dejan la cámara 4 de humidificación a través de la salida 12 y son hechos pasar a un paciente u otra persona que necesite tales gases 13 a través de vías de transporte de gases o conducto 14 de inspiración. Para reducir la condensación dentro del conducto 14 de inspiración y para elevar la temperatura de los gases proporcionados al paciente 13 puede preverse un medio 15 de cable calefactor que puede ser energizado bajo el control del medio 11 de control. Un sensor de temperatura podría ser cualquier dispositivo de medición de temperatura, por ejemplo, termopar o RTD. Las trenzas del termistor están unidos a conductores 48 de cable, que transportan señales eléctricas hacia y desde el medio 11 de control.
Otros dispositivos de la técnica anterior están descritos en los documentos DE 20202906 U1, GB 2173274 A, DE 196 47 548 A1 y US 3903883 A.
Exposición de la invención
En un primer aspecto la presente invención proporciona un aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según la reivindicación 1.
Resumen de la exposición
El aparato puede al menos comprender:
un suministro de gases,
al menos un conducto de entrega que incluye un cable calefactor para calentar dicho conducto,
en el que dicho cable calefactor se utiliza en un circuito eléctrico para determinar dichas propiedades de dichos gases. Preferiblemente, dicho circuito eléctrico está conectado en serie con dicho cable calefactor y proporciona una medición o permite un cálculo de una indicación de al menos una de entre temperatura, humedad, presión y composición de dichos gases.
Preferiblemente, dicho circuito eléctrico está montado y sellado en una placa de circuito impreso que se extiende al menos parcialmente en los gases suministrados a dicho paciente a través de dicho al menos un conducto de entrega.
Preferiblemente, dicho circuito eléctrico está al menos parcialmente moldeado en la pared de dicho conducto de entrega. Preferiblemente, dicho circuito eléctrico incluye un medio de detección con propiedades conocidas a temperatura ambiente, de modo que dicho medio de detección se puede hacer corresponder con dicho al menos un conducto de entrega. Preferiblemente, dicho medio sensor es un sensor de temperatura. Preferiblemente, dicho circuito eléctrico incluye al menos un medio de medición en serie con dicho cable calefactor.
Preferiblemente, dicho al menos medio de medición es un medio de medición de temperatura.
Preferiblemente, dicho medio de medición de temperatura incluye un termistor y un diodo en paralelo y una resistencia de referencia. Preferiblemente, dicho termistor y dicho diodo están ubicados en el extremo de dicho conducto de entrega cerca de dicho paciente y dicha resistencia de referencia está incluida en dicho medio de suministro de gases.
Preferiblemente, dicho medio de suministro de gases incluye un dispositivo para suministrar flujo de gas, tal como un soplador, y un humidificador para humidificar dichos gases procedentes de dicho soplador.
Preferiblemente, dicho medio de suministro de gases es un humidificador. Preferiblemente, dicho circuito eléctrico incluye un medio de medición de las propiedades de los gases.
Preferiblemente, dicho medio de medición de las propiedades de los gases incluye al menos uno de un sensor, filtro de paso de banda o termistor y al menos una resistencia de referencia.
Preferiblemente, dicho al menos uno de un sensor, filtro de paso de banda o termistor está ubicado en el extremo de dicho conducto de entrega cerca de dicho paciente y dicha al menos una resistencia de referencia y al menos un filtro de paso de banda están incluidos en dicho medio de suministro de gases.
La invención consiste en lo anterior y también considera construcciones de las que a continuación se dan ejemplos.
Breve descripción de los dibujos
Las formas preferidas de la presente invención se describirán a continuación, con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una ilustración de un sistema humidificador respiratorio que puede usarse con el método de la presente invención para medir la temperatura de los gases suministrados a un paciente.
La figura 2 es un diagrama de circuito de la electrónica que permite la medición de la temperatura de los gases a un paciente, donde el circuito se utiliza cuando el sistema de la presente invención está utilizando tensiones de calentamiento y de medición de CC.
La figura 3 es un diagrama de circuito de la electrónica que permite la medición de la temperatura de los gases a un paciente, donde el circuito se utiliza cuando el sistema de la presente invención está utilizando tensiones de CC o de CA para las tensiones de calentamiento y señal.
La figura 4 es un corte de un conducto que incluye un circuito de la presente invención en una placa de circuito impreso y que reside con el conducto en el área de flujo de gases.
Mejores modos para llevar a la práctica la invención
La presente invención busca medir varias propiedades, por ejemplo, temperatura o humedad, en el extremo de un tubo o conducto de entrega de gas utilizando sensores montados en un cable, tal como un cable utilizado para calentar el flujo de gases a través del tubo o conducto, donde el cable reside dentro del tubo o conducto de entrega. Con la presente invención se podría utilizar un tubo calentado con un cable calefactor como el descrito en la patente de los EE. UU., N.° 6.078.730 de Fisher & Paykel Healthcare Limited o cualquier otro tubo y cable calefactor similares.
Con referencia a la figura 1, se muestra un sistema de ventilación y humidificación que podría usarse con la presente invención. Un paciente 13 está recibiendo gases humidificados y presurizados a través de una cánula nasal 12 conectada a una vía de transporte de gases humidificados o conducto inspiratorio 3 que a su vez está conectado a un humidificador 8 (incluida la cámara 5 de humidificación) alimentado con gases procedentes de un soplador 15 u otro medio de suministro de gases apropiado.
El conducto inspiratorio 3 está conectado a la salida 4 de la cámara 5 de humidificación que contiene un volumen de agua 6. La cámara 5 de humidificación está formada preferiblemente de un material plástico y puede tener una base muy conductora de calor (por ejemplo, una base de aluminio) que está en contacto directo con una placa calefactora 7 del humidificador 8. El humidificador 8 está provisto de medios de control o de un controlador electrónico 9 que puede comprender un controlador basado en un microprocesador que ejecuta comandos de software informático almacenados en la memoria asociada. Los gases que fluyen a través del conducto inspiratorio 3 son hechos pasar al paciente a través de la cánula nasal 12, pero también pueden ser hechos pasar al paciente a través de otras interfaces de paciente, tales como una mascarilla nasal o facial completa.
El controlador 9 recibe entrada de fuentes tales como un medio de entrada de usuario o dial 10 a través del cual un usuario del dispositivo puede, por ejemplo, establecer un valor requerido predeterminado (valor prestablecido) de humedad o temperatura de los gases suministrados al paciente 13. En respuesta a la entrada del valor de temperatura o humedad establecida por el usuario a través del dial 10 y otras posibles entradas, tales como sensores internos que detectan el flujo de gases o la temperatura, o mediante parámetros calculados en el controlador, el controlador 9 determina cuándo (o hasta qué nivel) energizar la placa calefactora 7 para calentar el agua 6 dentro de la cámara 5 de humidificación. A medida que se calienta el volumen de agua 6 dentro de la cámara 5 de humidificación, el vapor de agua comienza a llenar el volumen de la cámara por encima de la superficie del agua y es hecho salir de la salida 4 de la cámara 5 de humidificación con el flujo de gases (por ejemplo, aire) proporcionado por un medio de suministro de gases o soplador 15 que entra en la cámara de humidificación 5 a través de la entrada 16.
El soplador 15 puede estar provisto de una bomba o ventilador 2 de velocidad variable que extrae aire u otros gases a través de la entrada 17 del soplador. La velocidad de la bomba o ventilador 2 de velocidad variable puede controlarse mediante un medio de control adicional o controlador electrónico 18 que responde, bien a las entradas desde el controlador 9, o bien a los valores requeridos predeterminados establecidos por el usuario (valores prestablecidos) de presión o velocidad del ventilador, mediante un dial 19. Alternativamente, la función de este controlador 18 se puede combinar con el otro controlador 9. Preferiblemente, se prevé un elemento o cable 11 de calentamiento dentro, alrededor y a lo largo del conducto o tubo 3 para ayudar a impedir la condensación de los gases humidificados dentro del conducto. Dicha condensación se debe a que la temperatura de las paredes del conducto está cerca de la temperatura ambiente (que es la temperatura de la atmósfera circundante) que suele ser más baja que la temperatura de los gases humidificados dentro del conducto. El elemento calefactor reemplaza eficazmente la energía perdida de los gases mediante conducción y convección durante el tránsito a través del conducto. Por lo tanto, el elemento calefactor de conducto garantiza que los gases entregados estén a una temperatura y humedad óptimas.
Un cable calefactor de este tipo se activa comúnmente con corriente continua (CC) o con corriente alterna (CA) y, en ambos casos, la tensión de calentamiento generalmente se conecta y desconecta para controlar la potencia aplicada al elemento calefactor. En la presente invención, el elemento calefactor 11, que es más preferiblemente un cable, se usa junto con un circuito electrónico para determinar las propiedades de los gases suministrados al paciente. El circuito (20 o 40 en las figuras 2 y 3) se conecta preferiblemente en serie con el cable calefactor 11. El circuito puede estar en una placa de circuito impreso o cableado dentro de un alojamiento que puede ser una pieza moldeada de plástico en el flujo de gases, o una placa de circuito que está al menos parcialmente moldeada dentro de la pared del conducto o tubo 3. Las propiedades que pueden medirse incluyen temperatura, presión, composición del gas y humedad. A continuación, se describen dos realizaciones de la presente invención, una que funciona utilizando sólo una tensión de calentamiento de CC y la otra que puede funcionar con una tensión de calentamiento de CC o CA.
Tensión de calentamiento de CC
La figura 2 muestra un circuito 20 que puede utilizarse para llevar a cabo el método no reivindicado, de medición de temperatura de la presente invención. Cuando se aplica una tensión 25 de calentamiento de CC al cable calefactor, el diodo 22 conduce y la corriente fluye a través del cable calefactor 21, 28 y el cable calefactor funciona normalmente y proporciona calentamiento al tubo 3 de entrega. Cuando se desconecta la tensión 25 de calentamiento usando el interruptor 29, se aplica al cable calefactor una tensión 26 de medición, que tiene polaridad opuesta a la tensión 25 de calentamiento. En este caso, la corriente en el cable calefactor 21,28 no fluye a través del diodo 22 sino que fluye a través del termistor 23 y a través de una resistencia 24 de referencia. La tensión a través de la resistencia 24 de referencia se puede medir entonces en la salida 27 y se puede determinar la temperatura de los gases. La medición 27 de tensión a través de la resistencia 24 de referencia, se convierte a una temperatura usando una tabla de consulta o una ecuación para calcular un valor de temperatura. Esto es similar a una técnica de uso común en la que el termistor 23 forma un divisor de potencial con la resistencia 24 de referencia.
De manera más general, el termistor puede reemplazarse por una impedancia (por ejemplo, una resistencia y un sensor capacitivo) para medir la presión o la humedad. O bien se puede medir la impedancia midiendo la tensión a través de la resistencia 24 de referencia o bien se podría determinar el tiempo de aumento observando la tensión a través de la resistencia 24 de referencia en el tiempo.
Parte del circuito 20 estaría incluida en el conducto 3 de entrega y, en particular, el diodo 22 y el termistor 23 (en paralelo entre sí) se colocan preferiblemente en serie con el cable calefactor 21,28 en un punto del cable calefactor en o cerca del extremo 30 (más cercano al paciente 13, véanse las figuras 1, 2 y 4) del tubo 3 de entrega, por ejemplo, pueden estar interconectados en una placa de circuito impreso, sobre moldeados con plástico para sellar y montados en la corriente de gases a través del conducto de entrega como se muestra en la figura 4. Además, el circuito puede estar formado por partes interconectadas en un alojamiento, por ejemplo, un alojamiento de plástico, que sobresale de la pared de plástico del tubo de entrega hacia el flujo de gases a través del conducto, para medir las propiedades de los gases. Todas las demás partes del circuito 20, incluida la resistencia 24 de referencia y el circuito de conmutación (interruptor 29), se incluirían en el circuito de control del humidificador 8.
El valor del termistor se puede elegir para que tenga diferentes curvas de resistencia con propiedades conocidas a temperatura ambiente. La elección de un valor de termistor particular para su uso con el circuito permite la identificación por el sistema de control de la presente invención y la correspondencia de ese valor de termistor con un conducto o tubo específico 3. De tal manera que los diferentes valores del termistor se puedan hacer corresponder con un tipo de conducto particular y apropiado y tras la conexión del conducto a un humidificador o dispositivo soplador, el sistema de control puede identificar ese termistor y aplicar la estrategia de control apropiada al calentamiento del conducto.
Tensión de calentamiento de CA o CC
El circuito que se muestra en la figura 2 está destinado para ser usado cuando se utiliza una tensión de calentamiento de CC junto con el cable calefactor, el conducto de entrega y el sistema como se muestra en la figura 1. En la figura 3 se muestra una realización alternativa de un circuito 40 que proporcionaría la medición de las propiedades de los gases, tales como la temperatura y es adecuado para tensiones de CA y CC. Varias señales 51, 52, 53, de tensión que están en diferentes frecuencias, se suman juntas en un sumador 50. Estas señales incluyen al menos una señal 51 de calentamiento y al menos una señal 53 de medición. La combinación de estas señales pasa por el cable calefactor 44, creando corrientes (calentamiento y medición) en el cable calefactor 44. Se establecen varios trayectos paralelos 41,43, 45, cada uno de los cuales contiene un filtro (por ejemplo, como se muestra en la figura 3, un filtro 41 de paso bajo y tres filtros 43, 45, 48 de paso de banda) que dejan pasar cada uno un intervalo de frecuencia diferente. Estos trayectos paralelos (es decir, filtros, termistores y/o sensores) se ubican preferiblemente en el extremo 30 del tubo 3 de entrega, de una manera similar a la descrita en relación con la figura 2. Los trayectos paralelos permiten que la corriente de calentamiento sea hecha pasar por un trayecto diferente a las corrientes de medición. También permite que se hagan pasar múltiples señales de medición a través del cable calefactor para que se puedan medir diferentes propiedades de los gases (por ejemplo, temperatura, presión, humedad, composición).
Las corrientes de calentamiento y medición retornan a través del cable calefactor 46 y se pueden filtrar a través de varios filtros 47, 49, 57 de medición en paralelo que dejan pasar bandas de frecuencia que corresponden a los filtros, 41,43, 45 ubicados en el extremo 30 del tubo 3. La corriente de calentamiento toma un trayecto diferente que las corrientes de medición. Cada una de las corrientes de medición toma un trayecto diferente dependiendo de su frecuencia y esto permite medir cada corriente de medición haciéndola pasar a través de una resistencia 54 de referencia o similar. De nuevo, se puede utilizar una tabla de consulta o una ecuación para convertir la tensión a través de la resistencia 54 de referencia, por ejemplo, en una temperatura. En la realización preferida de la presente invención, los filtros 47, 49, 57 de medición estarían incluidos en el circuito de control del humidificador 8.
En una realización adicional, uno o más de los elementos sensores 55, 56 en el extremo 30 del tubo 3 de entrega podrían reemplazarse por una impedancia fija para permitir la identificación del tubo de modo que se puedan usar diferentes algoritmos de control para diferentes conductos o tubos.
La figura 4 muestra una vista en corte de un conducto 3 con una placa 60 de circuito impreso que aloja las partes de uno de los circuitos de la presente invención descritos anteriormente con referencia a las figuras 2 o 3. La placa 60 de circuito está conectada a los cables calefactores 21, 28 y como tal está colocada dentro del conducto 3. De esta manera, el termistor 23 incluido en la placa 60 está expuesto a los gases que fluyen a través del conducto 3 y puede proporcionar mediciones de las propiedades de los gases.
Los circuitos y el método, no reivindicado, de la presente invención pueden aplicarse a una serie de aplicaciones de estas tecnologías para productos de circuitos de humidificación y respiración. Por ejemplo, la medición de la temperatura o la humedad en el extremo del tubo de entrega (o en una interfaz del paciente, por ejemplo, una cánula nasal o una máscara) se puede utilizar para controlar mejor el humidificador, de modo que se pueda suministrar al paciente una temperatura de los gases más precisa, proporcionando un confort y terapia óptimos para el paciente. Además, se pueden medir otras propiedades de los gases, tales como la presión de los gases o la composición de los gases cerca del paciente.
El aparato de la presente invención elimina la necesidad de cables externos para detectar las propiedades de los gases, como lo requiere la técnica anterior. Además, el aparato de la presente invención solo usa dos clavijas o contactos (a diferencia de las cuatro clavijas que se usan en las implementaciones de tubos calentados actuales). Esto significa que es probable que el sistema de la presente invención sea más fiable ya que es probable que los contactos/clavijas sean probablemente menos propensos a romperse. La utilización del cable calefactor para medir las propiedades de los gases también puede reducir el coste del tubo 3 de respiración y las partes asociadas, especialmente si el tubo de respiración debe ser desechable.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente (13) que comprende:
un suministro (15) de gases,
al menos un conducto (3) de entrega para hacer pasar dichos gases a dicho paciente (13), que incluye un cable calefactor (21,28) para calentar los gases que fluyen a través de dicho conducto (3),
caracterizado por que
dicho cable calefactor (21,28) forma parte de un circuito eléctrico (20) que comprende medios de detección y un diodo (22) conectados en paralelo, y
dicho cable calefactor (21, 28) puede ser energizado por una tensión (25) de calentamiento de CC a una primera polaridad para calentar dicho flujo de gases en dicho conducto (3) y por una tensión (26) de medición a una segunda polaridad, opuesta a la primera polaridad, para suministrar corriente a dicho circuito eléctrico para determinar al menos una propiedad de dichos gases, y
dicho circuito eléctrico es conmutable desde la tensión de calentamiento de CC a la tensión de medición.
2. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente (13) según la reivindicación 1, en el que dicho circuito eléctrico (20) está conectado en serie con dicho cable calefactor (21,28).
3. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según la reivindicación 1 o 2, en el que dicha al menos una propiedad de dichos gases es al menos una de temperatura, humedad, presión y composición de dichos gases.
4. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según la reivindicación 1 o 2, en el que dicho circuito eléctrico (20) está al menos parcialmente moldeado en la pared de dicho conducto (3) de entrega.
5. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según la reivindicación 4, en el que el circuito eléctrico (20) utiliza el medio de detección que comprende un sensor (23) para detectar temperatura, humedad y/o composición de dichos gases.
6. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según cualquier reivindicación anterior en el que dicho aparato incluye un sistema (9) de control para controlar el calentamiento de dicho cable calefactor (21, 28) y dichos medios (23) de detección tiene propiedades conocidas a temperatura ambiente de tal modo que dicho medio de detección puede ser hecho corresponder con dicho al menos un conducto (3) de entrega de tal modo que dicho sistema de control puede identificar el medio de detección y aplicar una estrategia de control apropiada al calentamiento del flujo de gases a través del conducto (3).
7. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según cualquier reivindicación anterior en el que dicho medio de medición es un sensor (23) de temperatura.
8. El aparato según la reivindicación 1,2, 3, 4 o 6 en el que el medio de detección comprende un sensor.
9. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según cualquier reivindicación anterior en el que dicho circuito eléctrico (20) con dicho medio de detección incluye un termistor (23).
10. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según la reivindicación 9, en el que dicho circuito eléctrico (20) comprende además una resistencia (24) de referencia.
11. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según la reivindicación 10, en el que dicho termistor (23) y dicho diodo (22) están ubicados en un extremo de dicho conducto (3) de entrega cerca de dicho paciente (13) y dicha resistencia (24) de referencia está incluida en dicho medio (15) de suministro de gases.
12. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho medio (15) de suministro de gases incluye un soplador (2), y un humidificador (8) para humidificar dichos gases procedentes de dicho soplador.
13. El aparato para medir las propiedades de los gases que se suministran a un paciente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho cable calefactor (21,28) está ubicado dentro, alrededor y/o a lo largo de dicho conducto (3).
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