ES2920141T3 - Aparato y método para filtrar partículas líquidas de un gas - Google Patents

Aparato y método para filtrar partículas líquidas de un gas Download PDF

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Abstract

La presente divulgación se relaciona con un aparato de filtro para filtrar líquido de un gas, el aparato que tiene una primera carcasa que tiene una entrada de gas y una salida de gas; un primer medio de filtro dispuesto en la primera vivienda; un segundo medio de filtro dispuesto en la carcasa; y una segunda carcasa que forma una primera cuenca de recolección dispuesta en la ruta de flujo entre el primer medio filtrante y el segundo medio filtro, de modo que se define una ruta para el gas que fluye desde la entrada, a través del primer medio filtrante, más allá de la cuenca de recolección, a través del segundo medio de filtro, y a la salida. La presente divulgación también se relaciona con un método de pasar un gas a través de un medio de filtro de fusión y a través de un medio de filtro hidrofóbico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y método para filtrar partículas líquidas de un gas
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
La presente solicitud reivindica prioridad por la solicitud de patente estadounidense número 62/316.663, presentada el 1 de abril de 2016 y titulada “APARATO Y MÉTODO PARA FILTRAR PARTÍCULAS LÍQUIDAS DEL FLUJO DE GAS INSPIRATORIO DE UN CIRCUITO DE RESPIRACIÓN DEL PACIENTE AFILIADO CON UN VENTILADOR
Y/O SISTEMA DE SUMINISTRO DE ÓXIDO NÍTRICO”.
Campo
La presente descripción se refiere en general a la filtración o separación de partículas líquidas del flujo de gas inspiratorio muestreado de un circuito respiratorio del paciente afiliado a un ventilador y/o sistema de suministro de gas terapéutico (por ejemplo, sistema de suministro de gas óxido nítrico inhalado).
Antecedentes
Muchos pacientes se benefician de recibir gas terapéutico (por ejemplo, gas óxido nítrico) en el flujo de gas respiratorio inspiratorio de un circuito respiratorio afiliado a un ventilador (por ejemplo, ventilador de flujo constante, ventilador de flujo variable, ventilador de alta frecuencia, ventilador de presión positiva de dos niveles en las vías respiratorias o ventilador BiPAP, etc.). Para proporcionar gas terapéutico a un paciente que recibe gas respiratorio de un ventilador, el gas terapéutico puede inyectarse en el gas respiratorio inspiratorio que fluye en el circuito respiratorio. Este gas terapéutico inhalado se suministra a menudo a través de un sistema de suministro de gas terapéutico como una concentración constante, que se proporciona sobre la base del suministro proporcional del gas terapéutico al gas respiratorio. Además, un sistema de muestreo (por ejemplo, afiliado al sistema de suministro de gas terapéutico) puede aspirar continuamente el flujo de gas respiratorio inspiratorio para, al menos, confirmar que la dosis deseada de gas terapéutico en el flujo de gas respiratorio inspiratorio se está suministrando al paciente. Por ejemplo, una bomba de muestreo puede aspirar el flujo inspiratorio (por ejemplo, en las proximidades del paciente) para confirmar que la concentración de gas terapéutico deseada se está suministrando al paciente que la necesita. Uno de estos gases terapéuticos es el óxido nítrico inhalado (iNO). En muchos casos, se utiliza iNO como gas terapéutico para producir un efecto vasodilatador en los pacientes. Cuando se inhala, el óxido nítrico (NO) actúa dilatando los vasos sanguíneos de los pulmones, mejorando la oxigenación de la sangre y reduciendo la hipertensión pulmonar. Por ello, el óxido nítrico se suministra en los gases respiratorios inspiratorios a los pacientes con diversas patologías pulmonares, como la insuficiencia respiratoria hipóxica (IRH) y la hipertensión pulmonar persistente (HPP). La administración real de iNO se lleva a cabo generalmente mediante su introducción en el paciente como gas junto con otros gases de inhalación normales, por ejemplo, introduciendo iNO, desde un sistema de suministro de iNO, en el flujo inspiratorio de un circuito respiratorio del paciente afiliado a un ventilador.
Por separado y/o junto con el iNO, los pacientes pueden recibir un flujo de gas respiratorio inspiratorio que contenga partículas líquidas (por ejemplo, soluciones y suspensiones médicas nebulizadas, humedad del aire humidificado, etc.) y/u otras partículas. Aunque esta materia en el flujo respiratorio inspiratorio puede proporcionar un beneficio adicional al paciente, puede contaminar el sistema de muestreo (por ejemplo, los analizadores de gas) del sistema de suministro de gas terapéutico utilizado para confirmar la dosis de iNO que se suministra al paciente. A diferencia del mero filtrado de líquidos del gas, filtrar estos contaminantes del flujo de gas inspiratorio muestreado puede ser sustancialmente difícil. Las complejidades o dificultades del diseño de la filtración pueden incluir el deseo de que las fugas internas y externas sean muy bajas, de que la resistencia al flujo sea muy baja y de que la compatibilidad de los materiales de filtro usados no adultere la muestra de gas que se va a analizar. Las bajas fugas internas y externas son críticas en esta aplicación, ya que el óxido nítrico (NO) se supervisa en el rango de 1 a 80 partes por millón (ppm) y el dióxido de nitrógeno (NO2) en el rango de 1 a 5 ppm. Una pequeña fuga externa, por ejemplo, puede diluir la muestra que se va a analizar, lo que puede dar lugar a un análisis de gas de muestra inexacto. Una pequeña fuga interna puede permitir que el contaminante pase a través del filtro, lo que puede provocar una degradación del rendimiento de los controles neumáticos y/o de los sensores del analizador de gases, lo que también puede provocar un análisis inexacto de la muestra de gas. La baja resistencia del filtro al flujo es fundamental, ya que este atributo se relaciona directamente con los requisitos de potencia de la bomba. Una menor resistencia al flujo permite utilizar bombas más pequeñas que consumen menos energía, lo que se traduce en dispositivos médicos más pequeños, ligeros y silenciosos. El impacto de los componentes de menor potencia puede agravarse en el caso de los dispositivos que requieren baterías de respaldo, lo que permite utilizar baterías más pequeñas. Las bombas de dispositivos médicos que funcionan a niveles de presión sonora más bajos pueden ser especialmente ventajosas en entornos como la UCI, donde el funcionamiento silencioso es fundamental para el personal clínico. Otros atributos físicos que compiten desde la perspectiva del usuario son el deseo de longevidad (por ejemplo, los cambios de filtro poco frecuentes vendrían con filtros más grandes) en contraste con el deseo de un dispositivo compacto (que puede requerir filtros más pequeños). Para mayor complejidad, el flujo inspiratorio muestreado suele ser necesario a lo largo del tratamiento (por ejemplo, el muestreo constante o casi constante del flujo inspiratorio justo antes de la entrada en el paciente o en sus inmediaciones) para proporcionar una confirmación en tiempo real, o casi real, de la dosificación durante el suministro de gas terapéutico al paciente.
En consecuencia, a veces es necesario filtrar el flujo de gas respiratorio muestreado de partículas líquidas y/u otras partículas, por ejemplo, para mitigar la contaminación del sistema de muestreo de gas. Además, también puede haber otros usos para un aparato y un método mejorados que puedan filtrar eficazmente al menos estos, u otros, contaminantes del flujo de gas respiratorio inspiratorio muestreado que se proporciona a un paciente que lo necesita. US2015/0292455 describe un conjunto de filtro para separar agua de combustible.
Resumen
Según la invención, se proporciona un aparato de filtrado según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 12. Las reivindicaciones dependientes 2-11, 13 y 14 definen realizaciones preferidas de la invención.
En general, los aspectos de la presente descripción se refieren a aparatos y métodos de filtración para quitar partículas líquidas de una corriente de gas que contiene humedad, vapor de agua, líquido nebulizado u otros componentes líquidos. También se pueden quitar partículas. Más específicamente, los aspectos de la presente descripción se refieren a dispositivos y métodos de filtración para quitar partículas líquidas y/o partículas del flujo de gas inspiratorio muestreado de un circuito respiratorio de un paciente afiliado a un ventilador y/o sistema de suministro de gas terapéutico (por ejemplo, sistema de suministro de gas óxido nítrico inhalado). La extracción de estas partículas líquidas y/o partículas es necesaria ya que pueden contaminar el sistema de muestreo afiliado al sistema de suministro de gas terapéutico.
En implementaciones ejemplares de la presente descripción se proporciona un aparato de filtrado para filtrar líquido de un gas, que comprende: un alojamiento que tiene una entrada de gas y una salida de gas; un primer medio filtrante dispuesto en el alojamiento; un segundo medio filtrante dispuesto en el alojamiento; y un primer recipiente de recogida dispuesto en el recorrido de flujo entre el primer medio filtrante y el segundo medio filtrante, en el que se define un recorrido para el gas que fluye desde la entrada, a través del primer medio filtrante, pasando por el recipiente de recogida, a través del segundo medio filtrante, y hacia la salida.
En al menos algunos aspectos de la presente descripción, el primer medio filtrante puede ser un medio coalescente. El segundo medio filtrante puede ser un medio hidrofóbico. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante pueden estar montados en el alojamiento, o ser de otro modo integrales a ella. El tamaño de los poros de filtración del primer medio filtrante puede ser mayor en comparación con el tamaño de poro (al que también puede hacerse referencia en términos de grado de tosquedad o finura) del segundo medio filtrante. El primer medio filtrante puede estar configurado de manera que las gotas de líquido recogidas por el primer medio filtrante puedan caer (por ejemplo, como gotas por gravedad) en el primer recipiente de recogida. El segundo medio filtrante puede estar configurado para que las gotas de líquido recogidas por el segundo medio filtrante puedan caer (por ejemplo, como gotas por gravedad) en el primer recipiente de recogida. El alojamiento puede comprender además un segundo recipiente de recogida, en el que las gotas de líquido recogidas por el segundo medio filtrante pueden caer (por ejemplo, como gotas por gravedad) en el segundo recipiente de recogida. Al menos en algunos aspectos, el primer y/o el segundo recipiente de recogida pueden estar definidos por el alojamiento y/o el segundo recipiente de recogida puede estar separado del primer recipiente de recogida. En al menos algunos casos, el primer y/o el segundo recipiente de recogida pueden estar definidos por el alojamiento, y el segundo recipiente de recogida puede estar separado del primer recipiente de recogida. Además, en al menos algunos casos, el primer y/o el segundo recipiente de recogida pueden no estar definidos por el alojamiento. En al menos algunos casos, el segundo recipiente de recogida puede no estar separado del primer recipiente de recogida.
En al menos algunos aspectos de la presente descripción, la densidad de filtración del primer medio filtrante puede ser de aproximadamente 1 micra, la densidad de filtración del primer medio filtrante puede ser de aproximadamente 1micra a 5 micras, la densidad de filtración del segundo medio filtrante puede ser de aproximadamente 0,2 micras, y/o la densidad de filtración del segundo medio filtrante puede ser de aproximadamente 0,1 micra a 0,3 micra. El primer medio filtrante y el segundo medio filtrante pueden estar dispuestos en un ángulo distinto de cero uno con respecto al otro (por ejemplo, oblicuo, perpendicular, sesgado, etc.), o dispuestos en paralelo. El medio filtrante debe orientarse de manera que la combinación de la gravedad y el flujo de gas (a través del medio) favorezca el desprendimiento de gotas hacia el recipiente de recogida. Una orientación vertical puede ser preferida en comparación con la horizontal, estrictamente desde la perspectiva de la expulsión gravitacional, pero otras orientaciones (por ejemplo, vertical /- 45 grados) también tendrían éxito en la expulsión de gotas de líquido en combinación con el flujo de gas a través de los medios, y aumentarían la flexibilidad del diseño.
Al menos en algunos aspectos de la presente descripción, el alojamiento define una primera abertura por debajo del primer medio filtrante y una segunda abertura por debajo del segundo medio filtrante, con las aberturas primera y segunda dimensionadas de manera que las gotas de líquido caigan a través de las aberturas, pero se eviten las salpicaduras del recipiente al segundo medio.
En otros aspectos, el primer medio filtrante comprende un material de fibra de vidrio, y/o el segundo medio filtrante comprende un material de PTFE expandido. El área del primer medio filtrante puede ser mayor en comparación con el segundo medio filtrante, ya que el primer medio filtrante capturará la mayor parte de los contaminantes que entren [como materiales inorgánicos (por ejemplo, sales de la solución salina que pueden ser nebulizadas directa o indirectamente como diluyente de otros medicamentos nebulizados), o materiales orgánicos (por ejemplo, medicamentos nebulizados de hidrocarburos complejos)] mientras que el segundo filtro sería un refinamiento de filtración adicional del mismo.
En otra realización ejemplar de la presente descripción, se proporciona un aparato de filtrado para filtrar líquido de un gas, que comprende: un primer alojamiento que tiene una entrada de gas y una salida de gas; un primer medio filtrante dispuesto en el primer alojamiento; un segundo medio filtrante dispuesto en el segundo alojamiento; y un segundo alojamiento que forma un primer recipiente de recogida dispuesto en el recorrido de flujo entre el primer medio filtrante y el segundo medio filtrante, en la que se define un recorrido para el gas que fluye desde la entrada, a través del primer medio filtrante, pasando por el recipiente de recogida, a través del segundo medio filtrante, y hacia la salida.
En otro ejemplo de implementación, un método para filtrar líquido de un gas comprende pasar el gas a través de un medio filtrante coalescente; recoger el líquido filtrado por el medio filtrante coalescente para formar un gas filtrado en primer lugar; pasar el gas filtrado en primer lugar a través de un medio filtrante hidrofóbico para formar un gas filtrado en segundo lugar; y recoger el líquido filtrado por el medio filtrante hidrofóbico.
Otras características y aspectos de la descripción serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, los dibujos y las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
Las características y ventajas de la presente descripción se entenderán más plenamente con referencia a la siguiente descripción detallada tomada en unión con las figuras adjuntas, en las que:
La figura 1 representa ilustrativamente una sección transversal de un conjunto de filtro ejemplar de acuerdo con una primera implementación ejemplar, de acuerdo con la invención;
La figura 2 representa de forma ilustrativa una sección transversal de un conjunto de filtro ejemplar según una segunda implementación ejemplar, que no forma parte de la invención;
La figura 3 ilustra una vista despiezada del conjunto de filtro ejemplar de la figura 2;
La figura 4 ilustra un diagrama de flujo ejemplar de un método de filtración; y
La figura 5 representa de forma ilustrativa al menos algunos aspectos de la implementación de un filtro en unión con un aparato de suministro de gas de respiración.
Descripción detallada
La presente descripción se refiere en general a la filtración de líquido de un gas que contiene el líquido. El componente líquido puede ser cualquier líquido extraíble, como, por ejemplo, humedad, vapor de agua, humedad del aire humidificado, otros líquidos en estado de vapor, líquidos nebulizados, soluciones y suspensiones médicas nebulizadas, etc. En algunas implementaciones, la presente descripción describe aparatos y métodos para dicha filtración en el contexto del suministro de gas terapéutico a pacientes (por ejemplo, pacientes que reciben gas respiratorio, que puede incluir gas terapéutico, de un circuito de ventilación), y además a implementaciones en las que se extrae una muestra de gas respiratorio de una rama inspiratoria para ser monitorizada por un dispositivo de muestreo. Este dispositivo de muestreo puede ser necesario para confirmar continuamente al menos la dosificación (por ejemplo, la concentración de óxido nítrico, etc.) así como otros parámetros (por ejemplo, la concentración de dióxido de nitrógeno, la concentración de oxígeno, etc.). Como se discute más adelante, los filtros según la presente descripción pueden instalarse entre la fuente de gas de respiración y el dispositivo de muestreo, lo que puede reducir la contaminación, por ejemplo, mejorando el funcionamiento y/o la longevidad del dispositivo de muestreo. El concepto de filtrar el vapor de agua suspendido o arrastrado u otros componentes líquidos antes de que una muestra de gas llegue a un dispositivo de muestreo puede denominarse a veces “trampa de agua” o “filtro trampa”. Sin embargo, la presente descripción se refiere a algunas implementaciones que pueden quitar algo más que agua, como, por ejemplo, líquidos nebulizados que pueden ser medicamentos nebulizados.
Los términos partículas líquidas y/o partículas se utilizan en este documento en su sentido más amplio para abarcar todas y cada una de las partículas, líquidas o sólidas, orgánicas o inorgánicas, que podrían estar en el flujo de gas, tales como, aunque sin limitación, soluciones y suspensiones médicas nebulizadas, aerosoles, humedad del aire humidificado, u otros contaminantes presentes en el circuito respiratorio del paciente como resultado de los tratamientos administrados a través del circuito respiratorio. En ocasiones, el término partículas líquidas, partículas, materia o similares se utiliza de forma individual o para referirse a un grupo común de material a quitar.
Los términos “filtro” y “filtración” se utilizan aquí en su sentido más amplio para abarcar todos y cada uno de los diversos tipos y grados de extracción o separación de líquido del gas, y también pueden incluir la extracción de otras partículas no líquidas si están presentes en algunos casos.
La figura 1 representa de forma ilustrativa una sección transversal de un conjunto de filtro ejemplar 100 según una primera implementación ejemplar. Un alojamiento superior 110 está acoplado a un alojamiento inferior 112. El alojamiento superior 110 incluye una entrada 114, que recibe un flujo de gas, que puede ser, por ejemplo, gas de muestra tomado de una rama inspiratoria u otra porción de un dispositivo de gas de respiración, como se describe con más detalle a continuación. El alojamiento superior 110 también incluye una salida 116, desde la que el gas filtrado sale del conjunto de filtro 100, y la salida 116 puede estar conectada a un componente situado hacia abajo de un dispositivo de gas de respiración, como un sistema de muestreo de gas o un analizador de gas, como se describe con más detalle a continuación.
El alojamiento superior 110 puede denominarse alojamiento y/o incluir una “porción de filtración de primera etapa” 118, que también puede denominarse “porción de filtración coalescente” 118, y una “porción de filtración de segunda etapa” 120 que también puede denominarse “porción de filtración hidrofóbica 120”. La porción de filtración de primera etapa soporta un medio filtrante coalescente, o una membrana filtrante 124 que también puede denominarse un medio de primera etapa 124.
El medio de primera etapa 124 puede estar adaptado para quitar del gas una serie de líquidos arrastrados por el aire. El medio de primera etapa 124 también puede quitar la materia particulada. Por ejemplo, el medio de primera etapa 124 puede, en algunos ejemplos, quitar gotas o partículas de 1,0 micras o mayores. El medio de primera etapa 124 puede, en algunos ejemplos, tener una construcción de malla de tipo fibra de vidrio que cree una superficie texturizada. A medida que el gas pasa por el medio de primera etapa 124, se forman gotas de líquido en la construcción de malla y se acumulan en la superficie texturizada. Estas gotas son atraídas por la gravedad y/u otras fuerzas (por ejemplo, presión negativa, gravedad, etc.) hacia la parte posterior, inferior del medio de primera etapa 124 y caen hacia abajo del medio de primera etapa 124. Las gotas pueden pasar a través de un primer canal o abertura 126 en un extremo inferior del alojamiento superior 110, y caer en un recipiente de recogida 128 y en un recipiente 130.
El gas filtrado en la primera etapa es conducido, por ejemplo, por presión (por ejemplo, presión diferencial) hacia arriba a través de un segundo canal o abertura 132 hacia la porción de filtración de segunda etapa 120. El gas filtrado de primera etapa pasa ahora a través de un medio filtrante hidrofóbico 134, o una membrana filtrante 134 que también puede denominarse medio de segunda etapa 134.
El medio de segunda etapa 134 también puede estar adaptado para quitar del gas una serie de líquidos arrastrados por el aire, y puede quitar en cierta medida gotas o partículas de 0,2 micras o más grandes. Por ejemplo, el medio de segunda etapa 134 puede ser, en algunos ejemplos, un material poroso de politetrafluoroetileno (PTFE). A medida que el gas fluye a través del medio de segunda etapa 134, las gotas y las partículas serán bloqueadas para que no pasen, y pueden simplemente caer por gravedad y/u otras fuerzas (por ejemplo, presión negativa, gravedad, etc.) a través de la abertura 132 y unirse al recipiente 130. El gas que ha pasado a través del medio de segunda etapa 134 sale entonces del conjunto de filtro 100 a través de la salida 116.
Se observará en esta implementación ejemplar, que, de acuerdo con la invención, el medio de primera etapa 124 es más grueso (menos fino) que el medio de segunda etapa 134. Es decir, el medio de primera etapa 124 tiene un tamaño de poro que es mayor que un tamaño de poro del medio de segunda etapa 134. El medio de primera etapa 124 es por lo tanto un pre-filtro para el medio de segunda etapa 134. Al hacerlo, el medio de primera etapa 124 puede prolongar la vida útil del medio de segunda etapa 134, porque el medio de primera etapa 124 elimina las gotas o partículas que efectivamente obstruirían o sobresaturarían, mojarían o cegarían el medio de segunda etapa 134. En algunas implementaciones, la densidad de filtración del primer medio filtrante puede ser de aproximadamente 1 micra, y/o la densidad de filtración del primer medio filtrante puede ser de aproximadamente 1 micra a 5 micras, la densidad de filtración del segundo medio filtrante puede ser de aproximadamente 0,2 micras, y/o la densidad de filtración del segundo medio filtrante puede ser de aproximadamente 0,1 micras a 0,3 micras.
En esta realización ejemplar, el medio de segunda etapa 134 también está separado del recipiente 130 por una distancia vertical y por el tamaño de la abertura 132. Estas características ayudan a evitar la probabilidad de que el líquido del recipiente 130 salpique (por ejemplo, durante el movimiento del conjunto de filtro 100) o se evapore hacia el medio de segunda etapa 134. Este grado de separación mejorada del recipiente 130 del medio de segunda etapa 134 también puede prolongar la vida útil del medio de segunda etapa 134. La prefiltración por el medio de primera etapa 124 también puede tener la ventaja de reducir el área necesaria y la cantidad de material para el medio de segunda etapa 134, en comparación con si no se proporcionara la prefiltración.
Cada uno del medio de primera etapa 124 y el medio de segunda etapa 134 puede montarse en sus periferias al alojamiento superior 110, de modo que todo el gas debe pasar a través de ambos medios. Por supuesto, el medio de primera etapa 124 y el medio de segunda etapa 134 pueden montarse en el alojamiento superior 110 en cualquier lugar. A veces, el medio de primera etapa 124 y el medio de segunda etapa 134 se representan y/o describen como montados en sus periferias en el alojamiento superior. Esto es meramente para facilitar y no es de ninguna manera una limitación. El montaje puede llevarse a cabo mediante diversos métodos de montaje y fijación, tales como encolado, conexión mecánica en una ranura, compresión, soldadura por calor, soldadura por vibración, otras soldaduras, premoldeado o sobremoldeado en el alojamiento 110, y/u otras fijaciones. Los medios 124 y 134 pueden tener un soporte estructural exterior sobremoldeado que se une mecánicamente al alojamiento 110. Las juntas también pueden sobremoldearse o colocarse como parte de la fijación al alojamiento 110. En algunas implementaciones, el diseño puede centrarse en un ajuste circundante más estricto o ajustado para el medio de segunda etapa 134, por ejemplo, ya que ésta es la densidad de filtración final deseada.
La implementación de dos etapas también proporciona una primera etapa que puede, en algunas implementaciones y situaciones, quitar principalmente gotas de agua, y una segunda etapa que puede quitar principalmente líquido nebulizado, como un medicamento o solución salina que puede estar en el gas que entra en el conjunto de filtro 100. El alojamiento inferior 112 puede ser removible, en algunas implementaciones, estar unido o acoplado al alojamiento superior 110. Esto puede ser un ajuste por rozamiento utilizando juntas tóricas elastoméricas 136 como se muestra en la figura 1. También puede haber roscas que unan los alojamientos inferior y superior 110 y 112. La extracción del alojamiento inferior 112 permite al usuario vaciar el contenido acumulado 130. El alojamiento inferior 112 puede ser transparente o translúcida para ayudar al usuario a observar cuándo debe retirar y vaciar el alojamiento inferior de líquido 112.
Las figuras 2 y 3 muestran de forma ilustrativa una sección transversal de un conjunto de filtro 200 según una segunda implementación. La figura 2 representa ilustrativamente una sección transversal de un conjunto de filtro 200. La figura 3 representa ilustrativamente una vista despiezada del conjunto de filtro 200. Algunos elementos son comunes, o intercambiables en esta implementación ejemplar, con el de la figura 1, y otras implementaciones. Un alojamiento superior 210 está unido de forma desmontable a un alojamiento inferior 212. El alojamiento superior incluye porciones de alojamiento 212a, 212b y 212c. El alojamiento superior 210 incluye una entrada 214, que recibe un flujo de gas, que puede ser, por ejemplo, gas de muestra tomado de una rama inspiratoria u otra porción de un dispositivo de gas de respiración, como se describe con más detalle a continuación. El alojamiento superior 210 también incluye una salida 216, por la que el gas filtrado sale del conjunto de filtro 200, y la salida 216 puede estar conectada a un componente situado hacia abajo de un dispositivo de gas de respiración, como un sistema de muestreo de gas o un analizador de gas, como se describe con más detalle a continuación.
del alojamiento superior 210 puede decirse que alberga una “porción de filtración de primera etapa” 218, que también puede denominarse una “porción de filtración coalescente” 218, y una “porción de filtración de segunda etapa” 220 que también puede denominarse una “porción de filtración hidrofóbica 220”. La porción de filtración de primera etapa soporta un medio filtrante coalescente, o una membrana filtrante 224 que también puede denominarse un medio de primera etapa 224.
El medio filtrante de primera etapa 224 puede estar adaptado para quitar un rango de líquido arrastrado por el aire del gas. El medio de primera etapa 224 también puede quitar materia particulada. Por ejemplo, el medio de primera etapa 224 puede, en algunos ejemplos, quitar gotas o partículas de 1,0 micras o mayores. El medio de primera etapa 224 puede, en algunos ejemplos, tener una construcción de malla del tipo de fibra de vidrio que cree una superficie texturizada. El gas pasa primero a través de una abertura 225 y una segunda abertura 226. A medida que el gas pasa a través del medio de primera etapa 224, se forman gotas de líquido en la construcción de malla y se acumulan en la superficie texturizada. Estas gotas son arrastradas por la gravedad y/u otras fuerzas (por ejemplo, presión negativa, gravedad, etc.) hacia el lado inferior posterior del medio de primera etapa 224 y caen hacia abajo del medio de primera etapa 224 como se representa esquemáticamente. Las gotas pueden pasar a través del canal o abertura 226 en un extremo inferior del alojamiento superior 210, y caer en un recipiente de recogida 228, recogiéndose en un recipiente 230.
El gas de primera etapa ahora filtrado es conducido, por ejemplo, por presión (por ejemplo, presión diferencial) lateralmente a la porción de filtración de segunda etapa 220. El gas filtrado en la primera etapa pasa ahora a través de un medio filtrante hidrofóbico 234, o una membrana filtrante 234 que también puede denominarse medio de segunda etapa 234.
El medio de segunda etapa 234 también puede estar adaptado para quitar una serie de líquidos arrastrados por el aire del gas, y puede quitar hasta cierto punto gotas o partículas de 0,2 micras o más grandes. Por ejemplo, el medio de segunda etapa 234 puede ser, en algunos ejemplos, un material poroso de PTFE. A medida que el gas fluye a través del medio de segunda etapa 234, las gotas y las partículas se bloquearán para que no pasen, y pueden simplemente caer por gravedad y/u otras fuerzas (por ejemplo, presión negativa, gravedad, etc.) a un recipiente de recogida secundaria 229. El gas que ha pasado a través del medio de segunda etapa 234 sale entonces del conjunto de filtro 200 a través de la salida 216.
Se notará en esta implementación ejemplar que al medio de primera etapa 224 puede hacerse referencia afirmando que es más grueso (menos fino) que el medio de segunda etapa 234. El medio de primera etapa 224 puede considerarse así, en algunos ejemplos, como un pre-filtro para el medio de segunda etapa 234. Al hacerlo, el medio de primera etapa 224 puede prolongar la vida útil del medio de segunda etapa 234, porque el medio de primera etapa 224 elimina gotas o partículas que efectivamente obstruirían o sobresaturarían, mojando o cegando la oclusión del medio de segunda etapa 234.
En esta implementación ejemplar, tanto el medio de primera etapa 224 como el medio de segunda etapa 234 también están separados del recipiente 230 por una distancia vertical y por el tamaño de la abertura 226. Estas características ayudan a evitar la probabilidad de que el líquido del recipiente 230 salpique (por ejemplo, durante el movimiento del conjunto de filtro 200) o evapore hacia el medio de segunda etapa 234. Este grado de separación mejorada del recipiente 230 del medio de segunda etapa 234 también puede prolongar la vida útil del medio de segunda etapa 234. La prefiltración por parte del medio de primera etapa 224 también puede tener la ventaja de reducir el área necesaria y la cantidad de material para el medio de segunda etapa 134, en comparación con lo que ocurriría si no se realizara la prefiltración. En esta variante, el recipiente de recogida 229 que recoge el segundo medio filtrante 234 forma parte del alojamiento superior y mantiene separadas las gotas que caen del segundo medio filtrante 234, en comparación con el recipiente inferior 228 que recoge las gotas que caen del primer medio filtrante 224.
El medio de primera etapa 224 y el medio de segunda etapa 234 están montados cada uno en sus periferias al alojamiento superior 210, de modo que todo el gas debe pasar a través de ambos medios. Esto puede lograrse a través de varios métodos de montaje y fijación, tales como pegado, conexión mecánica en una ranura, compresión, soldadura por calor, soldadura por vibración, otras soldaduras, premoldeado o sobremoldeado en el alojamiento 210, y/u otras fijaciones. Por ejemplo, se muestran los anillos de sellado 224a y 234a. Los medios 224 y 234 pueden tener un soporte estructural exterior sobremoldeado que está unido mecánicamente al alojamiento 210. Las juntas también pueden estar sobremoldeadas o colocadas como parte de la fijación al alojamiento 210. En algunas implementaciones, el diseño puede centrarse en un ajuste circundante más estricto o más apretado para el medio de segunda etapa 234, ya que esta es la densidad de filtración final deseada.
La implementación de dos etapas también proporciona una primera etapa que puede, en algunas implementaciones y situaciones, quitar principalmente gotas de agua, y una segunda etapa que puede quitar principalmente líquido nebulizado, como un medicamento o solución salina que puede estar en el gas que entra en el conjunto de filtro 200.
El alojamiento inferior 212 puede estar unida de forma removible, en algunas implementaciones, al alojamiento superior 210. Esto puede ser un ajuste por rozamiento utilizando juntas tóricas elastoméricas 236 como se muestra en la figura 1. También puede haber roscas que unan los alojamientos inferior y superior 210 y 212. La retirada del alojamiento inferior 212 permite al usuario vaciar el contenido acumulado 230. El alojamiento inferior 212 puede ser transparente o translúcida para ayudar al usuario a observar cuándo debe retirar y vaciar el líquido del alojamiento inferior 212. En algunas implementaciones, el depósito secundario 229 puede no tener que ser vaciado durante la vida útil del conjunto 200, ya que en algunas situaciones puede no recoger tanto líquido como el alojamiento inferior 212.
La figura 4 representa ilustrativamente un diagrama de flujo ejemplar de un método ejemplar de filtración, utilizando un conjunto de filtro. En el proceso 410, el gas de muestra se recibe, por ejemplo, a través de una entrada en el conjunto de filtro. En el proceso 412, el gas de muestra pasa a través de un filtro de primera etapa, que puede ser un filtro coalescente como se ha descrito anteriormente. En el proceso 414, el líquido es eliminado del gas de muestra por el filtro de primera etapa. La extracción puede deberse a la recogida de gotas que caen por gravedad y/u otras fuerzas (por ejemplo, presión negativa, gravedad, etc.) a un recipiente de recogida como el alojamiento inferior descrito anteriormente. Alternativamente, el recipiente de recogida puede ser su propio recipiente en el alojamiento superior. En el proceso 416, el gas de muestra puede pasar a través de un filtro de segunda etapa, que puede ser un filtro hidrófilo como se ha descrito anteriormente. En el proceso 418, se retira el líquido del filtro hidrófobo, que también puede caer por gravedad y/u otras fuerzas (por ejemplo, presión negativa, gravedad, etc.) a un recipiente de recogida, que puede ser un alojamiento inferior como se ha descrito anteriormente.
La figura 5 ilustra algunos aspectos de implementaciones ejemplares de filtros ejemplares en unión con un aparato de suministro de gas de respiración. Esta implementación ejemplar se refiere a un aparato de respiración, y no limita las otras diversas implementaciones de conjuntos de filtros de acuerdo con esta descripción. Un aparato 500 se utiliza con un ventilador 510. Un suministro 512 de gas suplementario o aditivo, como NO, proporciona un suplemento al conducto 514 y conduce a una válvula 516 que también puede estar conectada al ventilador 510. En cualquier etapa del suministro de gas respiratorio pueden proporcionarse otros materiales respiratorios adicionales, como fármacos nebulizados, en una corriente que viaja a través del conducto 520. Un controlador 518 puede accionar válvulas para controlar la proporción de NO y de fármacos nebulizados con respecto al gas de mezcla en el conducto 520. Un paciente inhala el contenido del conducto 520 que puede considerarse como una rama inspiratoria. El paciente exhala o el exceso de gas puede ser considerado como un conducto 522 de la rama espiratoria.
En este ejemplo, un conducto 524 está en comunicación de fluido con la rama inspiratoria y puede denominarse una línea de gas de muestra. Una trampa de filtro 526 recibe parte o todo el gas de muestra. Esta trampa de filtro 526 puede corresponder a un conjunto de filtro como el descrito anteriormente. Después de ser filtrado por la trampa de filtro 526, el gas pasa a un sistema de muestreo de gas 528, y puede salir a través de la salida de escape 530.
En algunos ejemplos del presente documento, la línea de gas de muestra se conecta directamente al conjunto de trampa de agua. Esta conexión directa puede evitar que el gas de muestra no filtrado entre en contacto con el material reutilizable con el sistema de muestreo de gas. Todo el conjunto del colector de agua también puede ser desconectable y, en algunas realizaciones, desechable.
Además de las variaciones e implementaciones descritas en el presente documento, el analizador de gas puede incluir un sensor tal como un sensor giroscópico para determinar si el agua y/u otros materiales están siendo filtrados a un grado deseado, y podría en algunas implementaciones indicar además por sonido o visualmente que la trampa de agua no está operando adecuadamente a un grado deseado.
Se apreciará que, entre otros aspectos, la presente descripción en algunas implementaciones se refiere a un aparato de filtrado para filtrar líquido de un gas, teniendo el aparato un primer alojamiento con una entrada de gas y una salida de gas; un primer medio filtrante dispuesto en el alojamiento; un segundo medio filtrante dispuesto en el alojamiento; y un segundo alojamiento que forma un primer recipiente de recogida dispuesto en el recorrido del flujo entre el primer medio filtrante y el segundo medio filtrante, de modo que se define un recorrido para el gas que fluye desde la entrada, a través del primer medio filtrante, pasando por el recipiente de recogida, a través del segundo medio filtrante, y hasta la salida. La presente descripción también se refiere a un método para hacer pasar un gas a través de un medio filtrante coalescente y a través de un medio filtrante hidrofóbico.
Los conjuntos y los métodos de filtrado descritos en el presente documento pueden ser útiles en algunas implementaciones para filtrar líquido (y/o partículas) de una muestra de gas de un aparato de respiración de un paciente para su análisis por un sistema de muestreo de gas. Sin embargo, pueden surgir otras aplicaciones para los conjuntos y métodos de filtrado.
Se contemplan otras implementaciones. Por ejemplo, en las figuras 1 a 3, la entrada y la salida se muestran como parte de los alojamientos superiores. Sin embargo, en algunas variaciones, la entrada y/o la salida pueden disponerse en el alojamiento o recipiente inferior.
Las descripciones detalladas anteriores se presentan para permitir a cualquier persona experta en la materia hacer y utilizar la materia descrita. A efectos de explicación, se establece una nomenclatura específica para proporcionar una comprensión completa. Sin embargo, será evidente a los expertos en la materia que estos detalles específicos no son necesarios para poner en práctica la materia descrita. Las descripciones de aplicaciones específicas se proporcionan sólo como ejemplos representativos. Varias modificaciones a las implementaciones divulgadas serán fácilmente evidentes a los expertos en la materia, y los principios generales definidos aquí pueden ser aplicados a otras implementaciones y aplicaciones sin apartarse del alcance de esta descripción. Las secuencias de operaciones descritas en el presente documento son meros ejemplos, y las secuencias de operaciones no se limitan a las expuestas en el presente documento, sino que pueden modificarse según resulte evidente a los expertos en la materia, con la excepción de las operaciones que necesariamente se producen en un orden determinado. Además, la descripción de funciones y construcciones que son bien conocidas por un experto en la materia puede omitirse para aumentar la claridad y la concisión. La presente descripción no pretende limitarse a las implementaciones mostradas, sino que debe concederse el mayor alcance posible en consonancia con los principios y las características aquí expuestos.
Será evidente para los expertos en la materia que se pueden hacer varias modificaciones y variaciones en los métodos y sistemas de la presente descripción sin apartarse del alcance de la misma. Por lo tanto, se pretende que la presente invención incluya modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Se entenderá que cualquiera de los pasos descritos puede ser reordenado, separado y/o combinado sin apartarse del alcance de la invención. Para facilitar, los pasos se presentan, a veces, de forma secuencial. Esto es meramente para facilitar y no pretende ser una limitación. Además, se entenderá que cualquiera de los elementos y/o realizaciones de la invención descritos pueden ser reordenados, separados y/o combinados sin desviarse del alcance de la invención. Para facilitar, varios elementos se describen, a veces, por separado. Esto es meramente para facilitar y de ninguna manera pretende ser una limitación.
La separación de varios componentes del sistema en los ejemplos descritos anteriormente no debe entenderse como que se requiera dicha separación en todos los ejemplos, y debe entenderse que los componentes y sistemas descritos pueden generalmente integrarse juntos en un único paquete en múltiples sistemas y/o múltiples componentes. Se entiende que se pueden realizar diversas modificaciones y que la materia descrita en el presente documento puede ser implementada en diversas formas y ejemplos, y que las ideas pueden ser aplicadas en diversas aplicaciones, de las cuales sólo algunas han sido descritas en el presente documento. A menos que se indique lo contrario, todas las mediciones, valores, clasificaciones, posiciones, magnitudes, tamaños y otras especificaciones que se exponen en esta memoria descriptiva, incluidas las reivindicaciones que siguen, son aproximadas, no exactas. Se pretende que tengan un rango razonable que sea consistente con las funciones a las que se refieren y con lo que es habitual en la técnica a la que pertenecen.
Aunque la descripción de este documento se ha descrito con referencia a realizaciones particulares, debe entenderse que estas realizaciones son meramente ilustrativas de los principios y aplicaciones de la presente invención. Será evidente a los expertos en la técnica que se pueden hacer varias modificaciones y variaciones en el método y el aparato de la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por lo tanto, se pretende que la presente invención incluya modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Aparato filtrante (100) para filtrar líquido de un gas, que comprende:
un alojamiento (110) que tiene una entrada de gas (114) y una salida de gas (116);
un primer medio filtrante (124) dispuesto en el alojamiento (110);
un segundo medio filtrante (134) dispuesto en el alojamiento (110); y
un primer recipiente de recogida (128) dispuesto en un recorrido de flujo entre el primer medio filtrante (124) y el segundo medio filtrante (134), en el que un recorrido está definido para permitir que el gas fluya desde la entrada de gas (114), a través del primer medio filtrante (124), pasando por el primer recipiente de recogida (128), a través del segundo medio filtrante (134), y a la salida de gas (116);
donde el primer medio filtrante (124) tiene un tamaño de poro mayor que el del segundo medio filtrante (134), y donde el primer medio filtrante (124) y el segundo medio filtrante (134) están dispuestos en un ángulo no cero uno respecto del otro.
2. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que el primer medio filtrante (124) es un medio coalescente.
3. El aparato (100) de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en el que el segundo medio filtrante (134) es un medio hidrofóbico.
4. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que el primer medio filtrante (124) y el segundo medio filtrante (134) están montados, respectivamente, en el alojamiento (110).
5. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que el primer medio filtrante (124) está configurado para que las gotas de líquido recogidas por el primer medio filtrante (124) puedan caer por gravedad al primer recipiente de recogida (128).
6. El aparato (100) de la reivindicación 1 o de la reivindicación 5, en el que el segundo medio filtrante (134) está configurado para que las gotas de líquido recogidas por el segundo medio filtrante (134) puedan caer por gravedad al primer recipiente de recogida (128).
7. El aparato (100) de la reivindicación 1, que comprende además un segundo recipiente de recogida (229), y en el que las gotas de líquido recogidas por el segundo medio filtrante (134) pueden caer por gravedad al segundo recipiente de recogida (229).
8. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que la densidad de filtración del primer medio filtrante (124) está en un rango de aproximadamente 1 micra a 5 micras.
9. El aparato (100) de la reivindicación 1 o de la reivindicación 8, en el que la densidad de filtración del segundo medio filtrante (134) está en un rango de aproximadamente 0,1 micra a 0,2 micra.
10. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que el alojamiento (110) define una primera abertura (126) por debajo del primer medio filtrante (124), y una segunda abertura (132) por debajo del segundo medio filtrante (134), con las aberturas primera y segunda (126, 132) dimensionadas de tal manera que las gotas de líquido caigan a través de las aberturas, pero se inhibe la salpicadura desde el recipiente al segundo medio (134).
11. El aparato (100) de la reivindicación 1, en el que el primer medio filtrante (124) comprende un material de fibra de vidrio, y/o en el que el segundo medio filtrante (134) comprende un material de PTFE.
12. Un método para filtrar líquido de un gas, que comprende:
hacer pasar el gas a través de un medio filtrante coalescente;
recoger el líquido filtrado por el medio filtrante coalescente para formar un gas filtrado por primera vez;
hacer pasar el gas filtrado por primera vez a través de un medio filtrante hidrofóbico para formar un gas filtrado por segunda vez; y
recoger el líquido filtrado por el medio hidrofóbico;
donde el medio filtrante coalescente tiene un tamaño de poro mayor que el tamaño de poro del medio filtrante hidrofóbico, y
donde el medio filtrante coalescente y el medio filtrante hidrofóbico están dispuestos en un ángulo no cero uno respecto del otro.
13. El aparato (100) de la reivindicación 7, en el que el segundo recipiente de recogida (229) está definido por el alojamiento (110), separado del primer recipiente de recogida (128).
14. El aparato (100) de la reivindicación 10, en el que el alojamiento (110) está dispuesto a lo largo de un eje vertical durante su uso, y en el que los medios filtrantes primero (124) y segundo (134) están dispuestos cada uno en un ángulo respectivo no cero con respecto al eje vertical.
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