ES2925780T3 - Sistema de suministro de aerosol - Google Patents

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Louise Sweeney
Ronan Macloughlin
Jim Fink
Aidan Duffy
Claire Lillis
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Abstract

Un sistema de administración de aerosol que incluye un generador de aerosol que aerosoliza un fluido para administrarlo a un paciente a medida que el paciente lo inhala. El sistema de suministro de aerosol incluye una bomba acoplada al generador de aerosol que bombea el fluido al generador de aerosol y un sensor de aliento que emite una señal cuando el paciente respira. Un controlador se acopla al generador de aerosol, la bomba y el sensor de aliento. En funcionamiento, el controlador recibe la señal del sensor de respiración, controla un flujo de fluido al generador de aerosol en respuesta a la señal y controla el generador de aerosol para comenzar a aerosolizar el fluido antes de que el paciente inhale. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de suministro de aerosol
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica prioridad a la Solicitud Provisional de EE.UU. N.° 62/475.603, presentada el 23 de marzo de 2017. Esta solicitud también se relaciona con la Solicitud Provisional de EE.UU. N.° 62/475.618, presentada el 23 de marzo de 2017 y la Solicitud Provisional de EE.UU. N.° 62/475.635, presentada el 23 de marzo de 2017.
Antecedentes de la invención
La invención se relaciona con sistemas de suministro de aerosol de medicamentos. Esta sección pretende introducir al lector a diversos aspectos de la técnica que pueden relacionarse con diversos aspectos de la presente invención, que se describen y/o reivindican a continuación. Se cree que esta discusión es útil para proporcionar al lector información anterior para facilitar un mejor entendimiento de los diversos aspectos de la presente invención. Por consiguiente, debe entenderse que estas declaraciones deben leerse a la luz de esto y no como admisiones del estado de la técnica.
Hay muchos tipos de enfermedades respiratorias que pueden afectar la capacidad de los pacientes para respirar normalmente. Estas enfermedades pueden variar desde un resfriado común hasta la fibrosis quística. La medicina moderna trata estas enfermedades de diversas maneras, incluida medicación oral, inhaladores, nebulizadores, etc. Un nebulizador es un dispositivo que cambia el fluido (es decir, medicamento) en un aerosol, para el suministro a un paciente a través de la respiración. El paciente puede recibir el aerosol, a través de la boca, nariz y/o una traqueotomía (es decir, un corte hecho quirúrgicamente en la garganta). Sin embargo, es posible que un nebulizador no trate eficazmente una enfermedad respiratoria si las gotitas de aerosol son grandes y/o la formación de aerosol no se sincroniza correctamente con el ciclo de respiración de un paciente.
El documento US2009/0241948 describe la humidificación en circuitos de respiración.
El documento WO2015/196379 describe un microhumidificador.
El documento EP1066850 describe un nebulizador médico con una boquilla capilar.
El documento WO2016/0285525 describe un dispositivo PAP portátil con humidificación.
Sumario de la invención
La invención proporciona un sistema como se establece en la reivindicación 1 y los aspectos del sistema también se establecen en las reivindicaciones dependientes 2-13.
Breve descripción de los dibujos
Diversas características, aspectos y ventajas de la presente divulgación se entenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a las figuras adjuntas en las que caracteres similares representan partes similares en todas las figuras, en donde:
La FIG. 1 es una vista esquemática de una realización de un sistema de suministro de aerosol conectado a un sistema respiratorio;
La FIG. 2 es una vista esquemática de una realización de un sistema de suministro de aerosol conectado a un sistema respiratorio;
La FIG. 3 es una vista esquemática de una realización de un sistema de suministro de aerosol conectado a un sistema respiratorio;
La FIG. 4 es una vista esquemática de una realización de un sistema de suministro de aerosol conectado a un sistema respiratorio;
La FIG. 5 es una vista en perspectiva de un adaptador de conducto con un sensor de flujo de fluido;
La FIG. 6 es una vista en perspectiva de una realización de un generador de aerosol acoplado a un conector de conducto;
La FIG. 7 es una vista en sección transversal de una realización de un generador de aerosol acoplado a una cánula nasal;
La FIG. 8 es un gráfico que ilustra cuándo el sistema de suministro de aerosol aerosoliza un fluido con respecto a cuándo respira un paciente;
La FIG. 9 es una vista en perspectiva de una realización de un sistema generador de aerosol;
La FIG. 10 es una vista en perspectiva despiezada de una realización de un sistema generador de aerosol; y La FIG. 11 es una vista en perspectiva despiezada de una realización de una bomba de desplazamiento positivo.
Descripción detallada
A continuación, se describirán una o más realizaciones específicas de la presente divulgación. Estas realizaciones son solo ejemplos de la presente divulgación. Adicionalmente, en un esfuerzo por proporcionar una descripción concisa de estos ejemplos de realización, todas las características de una implementación real pueden no estar descritas en la memoria descriptiva. Debe tenerse en cuenta que, en el desarrollo de cualquier implementación real de este tipo, como en cualquier proyecto de ingeniería o diseño, se deben tomar numerosas decisiones específicas de implementación para lograr los objetivos específicos de los desarrolladores, tales como el cumplimiento de las restricciones relacionadas con el sistema y relacionadas con el negocio, que pueden variar de una implementación a otra. Es más, debe tenerse en cuenta que dicho esfuerzo de desarrollo puede ser complejo y llevar mucho tiempo, pero, sin embargo, sería una empresa rutinaria de diseño, producción y fabricación para aquellos con conocimientos ordinarios que se beneficien de esta divulgación.
Las realizaciones discutidas a continuación incluyen un sistema de suministro de aerosol capaz de predecir la inhalación del paciente para cronometrar la producción y el suministro de un medicamento en aerosol inhalable. El sistema de suministro de aerosol predice la inhalación para que el medicamento pueda aerosolizarse antes de la inhalación. Aerosolizando el medicamento en la inhalación del paciente, el sistema de suministro de aerosol aumenta la cantidad de medicación suministrada al paciente por respiración, mejora la eficacia de la medicación y/o suministra la medicación a un área mayor dentro de los pulmones de un paciente (p. ej., más profundamente en los pulmones). El sistema de suministro de aerosol usa uno o más sensores de respiración para detectar la inhalación por un paciente. Estos sensores de respiración pueden detectar la inhalación en todos los modos de ventilación, incluidos los obligatorios, asistidos y espontáneos. Por ejemplo, el sistema de suministro de aerosol puede usar un sensor de flujo como sensor de respiración para detectar la inhalación por un paciente. Como se explicará a continuación, los sensores de flujo son más eficaces que los sensores de presión para detectar el inicio y la detención de la inhalación.
El sistema de suministro de aerosol también puede aumentar la eficacia de suministro con un generador de aerosol capaz de producir fracciones de partículas finas (FPF) superiores al 80 % con gotitas/partículas que tienen un diámetro medio de volumen (VMD, por sus siglas en inglés) de 1 micra o menos. Dicho de otro modo, el generador de aerosol es capaz de producir aerosoles muy finos que se suspenden fácilmente y son transportados por un fluido portador (p. ej., aire, 02, mezcla de 02/aire, etc.). Por último, los sistemas de suministro de aerosol que se discuten a continuación pueden acoplarse a los sistemas respiratorios existentes sin rediseñar o reingeniar esos sistemas. Esto permite que el sistema de suministro de aerosol se use con ventiladores existentes, humidificadores, máquinas de presión positiva continua en las vías respiratorias (CPAP, por sus siglas en inglés), etc.
La FIG. 1 es una vista esquemática de una realización de un sistema de suministro de aerosol 10 conectado a un sistema respiratorio 12. En la FIG. 1, el sistema respiratorio 12 incluye un ventilador 14 capaz de forzar el aire (p. ej., aire, 02, mezcla de aire/02, etc.) dentro y extraer aire de un paciente. Como se explicará en detalle a continuación, el sistema de suministro de aerosol 10 es capaz de conectarse a una variedad de sistemas respiratorios existentes 12 para proporcionar fluido en aerosol (p. ej., medicamento) para tratamientos de pacientes. Es decir, el sistema de suministro de aerosol 10 se puede adaptar a los sistemas respiratorios existentes 12 (p. ej., ventiladores, humidificadores, máquinas de presión positiva continua en las vías respiratorias (CPAP) o combinaciones de los mismos) sin rediseñar o reingeniar el sistema respiratorio 12 para que funcione con el sistema de suministro de aerosol 10.
El sistema de suministro de aerosol 10 incluye un generador de aerosol 16 capaz de acoplarse a una variedad de dispositivos de flujo de aire, tales como tubos endotraqueales 18, cánula/mascarillas nasales, tubos de traqueotomía, etc. El generador de aerosol 16 recibe fluido de una fuente de fluido 20 a través de un conducto de suministro de fluido 22. La fuente de fluido 20 (p. ej., envase, vial) contiene medicamento. En funcionamiento, el fluido de la fuente de fluido 20 se bombea con una bomba 24 a través del conducto de suministro de fluido 22 al generador de aerosol 16 donde el fluido se aerosoliza antes y/o mientras el paciente inhala. El conducto de suministro de fluido 22 se ceba con fluido antes del tratamiento para garantizar un suministro rápido (p. ej., fluido de precarga en generador de aerosol 16). La bomba 24 se controla con un controlador 26, que cronometra el suministro y la dosificación del fluido.
El controlador 26 incluye uno o más procesadores 28 que ejecutan instrucciones almacenadas en una o más memorias 30 para impulsar el funcionamiento de la bomba 24 y el generador de aerosol 16. Por ejemplo, la memoria 30 puede incluir instrucciones que indican la cantidad de fluido a bombear al generador de aerosol 16 en cada dosis por cada accionamiento del generador de aerosol 16, cuánto fluido se va a bombear durante un período específico de tiempo o tiempos, etc. Las instrucciones almacenadas pueden basarse en el tamaño del paciente, edad del paciente, sexo del paciente, tipo de medicamento, aditivos fluidos, cantidad deseada de aerosol, etc. La memoria 30 también incluye instrucciones para activar el generador de aerosol 16. Como se ilustra, el controlador 26 se conecta al generador de aerosol 16 con un cable 32 (es decir, cable eléctrico), aunque, en algunas realizaciones, el controlador 26 se puede conectar de forma inalámbrica al generador de aerosol 16. El cable 32 transporta una señal que activa un accionador piezoeléctrico (u otro) dentro del generador de aerosol 16. A medida que funciona el accionador piezoeléctrico, hace vibrar un miembro que puede vibrar que, luego, aerosoliza el fluido para suministro al paciente (es decir, a través de inhalación). Por lo tanto, la memoria puede incluir instrucciones para controlar cuándo se inicia el accionador piezoeléctrico, se detiene, frecuencia o frecuencias de vibración, etc.
El sistema de suministro de aerosol 10 aumenta la eficacia del tratamiento cronometrando la creación del aerosol. El sistema de suministro de aerosol 10 comienza a aerosolizar el medicamento antes de que el paciente inhale. De esta forma, el sistema de suministro de aerosol 10 aprovecha el mayor flujo de aire al inicio de la inhalación. Esto aumenta el suministro del medicamento al paciente a medida que el aire inhalado transporta el medicamento más adentro de los pulmones del paciente. En un ejemplo no cubierto por la presente invención, el sistema de suministro de aerosol 10 también puede aerosolizar el medicamento tan pronto como se detecte la inhalación (p. ej., para la respiración espontánea).
El sistema de suministro de aerosol 10 coordina el suministro del medicamento usando uno o más sensores de respiración 34 para determinar cuándo inhala un paciente y durante cuánto tiempo. Los sensores de respiración 34 pueden incluir un sensor de flujo 36 (p. ej., sensor de flujo eléctrico), sensor de radar 38 (p. ej., sensor de radar UWB para medir el desplazamiento torácico), sensor de CO2, sensor de temperatura de alta velocidad 40, sensor acústico 40, sensor de pletismografía de impedancia 40, sensor de pletismografía de inductancia respiratoria, sensor de presión, etc. Estos sensores de respiración 34 pueden comunicarse con el controlador 26 a través de conexiones alámbricas y/o conexiones inalámbricas. En algunas realizaciones, el sistema de suministro de aerosol 10 puede usar una combinación de sensores de respiración 34 (p. ej., 1, 2, 3, 4, 5) para proporcionar redundancia y/o una monitorización más precisa del ciclo de respiración del paciente. Por ejemplo, el sistema de suministro de aerosol 10 puede usar un sensor de flujo 36 en combinación con un sensor de radar 38 para monitorizar tanto el flujo de aire como el movimiento del pecho. En otra realización, el sistema de suministro de aerosol 10 puede usar un sensor de flujo 36, un sensor de radar 38 y un sensor de pletismografía 40 para monitorizar el ciclo de respiración.
Como se ilustra, el sensor de flujo 36 se acopla a un conducto de suministro de gas 42 para detectar cambios en el flujo de aire durante la inhalación (p. ej., obligatoria, asistida o respiración espontánea). En algunas realizaciones, el sensor de flujo 36 también puede acoplarse a un conducto de retorno de gas 44 para detectar el inicio y el final de la exhalación. Y todavía en otras realizaciones, el sistema de suministro de aerosol 10 puede incluir sensores de flujo 36 que se acoplan al conducto de suministro de gas 42 y al conducto de retorno de gas 44. A medida que el controlador 26 recibe datos del(de los) sensor(es) de flujo 36, el controlador 26 monitoriza los patrones de respiración para predecir cuándo va a respirar el paciente. La capacidad de predecir cuándo comienza la inhalación permite que el sistema de suministro de aerosol 10 prepare un medicamento en aerosol para inhalación inmediata. Más específicamente, el sistema de suministro de aerosol 10 es capaz de precargar fluido en un miembro que puede vibrar en el generador de aerosol 16 para que el fluido pueda aerosolizarse antes de la inhalación. Debido a que la detección de flujo no es un indicador de retardo, el sensor de flujo 36 puede detectar rápidamente una inhalación inusual o espontánea para el suministro de aerosol (p. ej., menos de 10 milisegundos desde el inicio de la inhalación).
La predicción de la inhalación del paciente comienza usando uno o más sensores de respiración y/o flujo 36 para rastrear el patrón de respiración del paciente y/o un ciclo de ventilación (si un paciente está ventilado obligatoriamente). El controlador 26 usa, luego, los datos rastreados para predecir cuándo comenzarán las inhalaciones posteriores. Esto permite que el controlador 26 dirija la bomba 24 para suministrar fluido desde la fuente de fluido 20 al generador de aerosol 16 antes de una inhalación. El controlador 26 también envía una señal al generador de aerosol 16 que comience a aerosolizar el fluido en el momento adecuado, tal como dentro de un período de tiempo predeterminado (p. ej., /- 0,5 segundos) antes de la inhalación prevista. De esta forma, el aerosol está listo para el paciente al inicio de la inhalación. Si bien el sistema de suministro de aerosol 10 puede predecir el ciclo de respiración para producir aerosol para el paciente, el sistema de suministro de aerosol 10 también puede reconocer la respiración espontánea/irregular que no forma parte del patrón normal usando los sensores de respiración 34. Una vez que se reconoce una respiración espontánea, el sistema de suministro de aerosol 10 inmediatamente bombea fluido al generador de aerosol 16 para suministro al paciente.
Cuando un paciente está ventilado obligatoriamente (p. ej., con el ventilador 14) o recibe ventilación asistida, el sensor de flujo 36 puede detectar cambios en el flujo cuando el ventilador 14 alterna entre forzar el ingreso de aire a un paciente y extraer aire del paciente. El controlador 26 monitoriza estos cambios en el flujo y, luego, calcula cuándo comenzar a aerosolizar el medicamento, como se discutió anteriormente. De esta forma, el sistema de suministro de aerosol 10 se puede integrar en un sistema respiratorio existente 12 sin programar o conectar los sistemas entre sí. Dicho de otro modo, el sistema de suministro de aerosol 10 y el sistema respiratorio 12 no necesitan comunicarse entre sí para coordinar/cronometrar la producción de aerosolización y el suministro al paciente.
Cabe señalar que un sensor de flujo 36 es más capaz que un sensor de presión para detectar cuándo un paciente comienza a inhalar. Un sensor de presión proporciona un indicador de retardo o atrasado, ya que la presión tarda en acumularse en un circuito de aire. Por lo tanto, un sensor de presión detectará la inhalación después de que la respiración haya terminado o casi terminado. Los sensores de presión tampoco son eficaces para determinar cuándo se completa la inhalación, porque un sensor de presión necesita una pausa inspiratoria sostenida (es decir, presión de meseta cuando un paciente hace una pausa entre inhalación y exhalación). Asimismo, en caso de una fuga en el circuito de aire y/o dobleces en la tubería, la precisión de los sensores de presión se reduce significativamente. Por último, un sistema que usa un sensor de presión requeriría un algoritmo de control adaptativo robusto para funcionar a través de obligatoria, asistida y situaciones de respiración espontánea, porque la respiración del ventilador crea presión positiva, mientras que la respiración espontánea crea presión negativa en el circuito de aire. Sin embargo, en algunas situaciones se puede usar un sensor de presión con el sistema de suministro de aerosol 10 cuando el tiempo de producción y suministro de aerosol es menos exigente.
Como se ha explicado anteriormente, el sistema de suministro de aerosol 10 es capaz de conectarse a una variedad de sistemas existentes para proporcionar fluido en aerosol (p. ej., medicamento) para tratamientos de pacientes sin rediseñar o reingeniar los sistemas de respiración existentes 12 (p. ej., comunicación). En la FIG. 2, el sistema de suministro de aerosol 10 se conecta a un sistema respiratorio 12 que incluye un ventilador 14 y un humidificador 60. Algunos sistemas respiratorios 12 pueden incluir humidificadores para humedecer el aire antes de que el paciente lo inhale. Como se ilustra, el conducto de suministro de gas 42 acopla el humidificador 60 al ventilador 14 y al paciente. A medida que el aire pasa a través del humidificador 60, el aire se humedece antes de entrar en el tubo endotraqueal 18. En otras realizaciones, el conducto de suministro de gas 42 puede acoplarse a una cánula nasal, tubo de traqueotomía, etc. El sistema de suministro de aerosol 10 también se acopla al tubo endotraqueal 18 donde aerosoliza el fluido que, luego, se transporta al paciente.
En el sistema de suministro de aerosol 10 se incluye una fuente de fluido 20 (p. ej., envase, vial) que contiene medicamento. La fuente de fluido 20 se acopla de manera fluida al generador de aerosol 16 con un conducto de suministro de fluido 22. En funcionamiento, el fluido en la fuente de fluido 20 se bombea con una bomba 24 a través del conducto de suministro de fluido 22 al generador de aerosol 16 donde el fluido se aerosoliza antes y o mientras el paciente inhala. La bomba 24 se controla con un controlador 26 que controla la cantidad y el tiempo de suministro al generador de aerosol 16.
El controlador 26 coordina el suministro de fluido al generador de aerosol 16 y, luego, la aerosolización del fluido al comunicarse con los sensores de respiración 34. En la FIG. 2, los sensores de respiración 34 son sensores de flujo 36, pero se pueden usar otros sensores de respiración 34 solos o en combinación con el sensor de flujo 36. Como se ilustra, múltiples sensores de flujo 36 se acoplan al sistema respiratorio 12, pero en otras realizaciones, un solo sensor de flujo 36 puede acoplarse al sistema respiratorio 12. Por ejemplo, un sensor de flujo 36 puede acoplarse a un conducto de suministro de gas 42 y un conducto de retorno de gas 44. En algunas realizaciones, un solo sensor de flujo 36 puede acoplarse al sistema respiratorio 12 aguas arriba del humidificador 60. La colocación del sensor de flujo 36 aguas arriba del humidificador 60 puede aumentar la longevidad del sensor de flujo 36 (p. ej., sensor de flujo eléctrico 36) bloqueando o reduciendo el contacto entre el sensor de flujo 36 y la humedad añadida por el humidificador 60, aunque algunas realizaciones pueden presentar un sensor de flujo 36 colocado aguas abajo de un humidificador 60. Algunas realizaciones pueden incluir un primer sensor de flujo 36 aguas arriba del humidificador 60 y otro sensor de flujo 36 aguas abajo del humidificador 60. La inclusión de dos o más sensores de flujo 36 puede proporcionar redundancia para detectar el inicio y la detención de la inhalación por el paciente y/o el suministro de aire forzado desde el ventilador 14. Todavía en otra realización, el sistema de suministro de aerosol 10 puede incluir uno o más sensores de flujo 36 que se acoplan al conducto de suministro de gas 42 y uno o más sensores de flujo 36 que se acoplan al conducto de retorno de gas 44. La inclusión de sensores de flujo 36 tanto en el conducto de suministro de gas 42 como en el conducto de retorno de gas 44 puede proporcionar una monitorización redundante, así como información más detallada sobre cuándo un paciente comienza a inhalar, deja de inhalar, comienza a exhalar y deja de exhalar. Al monitorizar el ciclo de respiración, el controlador 26 puede aumentar la eficacia del medicamento cronometrando la creación y el suministro del aerosol.
La FIG. 3 es una vista esquemática de una realización de un sistema de suministro de aerosol 10 conectado a un sistema respiratorio 12 que incluye una máquina de presión positiva continua en las vías respiratorias (CPAP) 80 (p. ej., nCPAP). En funcionamiento, la máquina CPAP 80 bombea aire en la garganta de un paciente para bloquear el colapso de las vías respiratorias, en la FIG. 3, la máquina CPAP 80 se acopla a una cánula nasal 82 con el conducto de suministro de gas 42. Luego, la cánula nasal 82 dirige el aire hacia el interior del paciente a través de la nariz. Como se ilustra, el sistema de suministro de aerosol 10 se acopla a la máquina CPAP 80 con un sensor de flujo 36 en el conducto de suministro de gas 42 y a la cánula nasal 82 con el generador de aerosol 16. En algunas realizaciones, el sistema de suministro de aerosol 10 se acopla en o cerca de un extremo del sistema de respiración existente antes de o en la interfaz del paciente. De esta forma, el sistema de suministro de aerosol 10 puede acoplarse a una máquina CPAP existente 80 sin rediseñar o reingeniar la máquina CPAP 80.
Como se ha explicado anteriormente, el fluido se bombea desde la fuente de fluido 20 con una bomba 24 a través del conducto de suministro de fluido 22 al generador de aerosol 16. El generador de aerosol 16 aerosoliza, luego, el fluido antes y/o mientras el paciente inhala con un accionador piezoeléctrico (u otro) dentro del generador de aerosol. La bomba 24 se controla con un controlador 26 que cronometra el suministro de fluido y la cantidad suministrada al generador de aerosol 16. El controlador 26 coordina el suministro de fluido al generador de aerosol 16 y, luego, la aerosolización del fluido al comunicarse con el sensor de flujo 36. En algunas realizaciones, el sistema de suministro de aerosol 10 puede usar otro tipo de sensor de respiración 34 y/o sensores de flujo adicionales 36 para detectar de manera redundante el ciclo de respiración de un paciente. Los sensores de respiración adicionales 34 pueden incluir un sensor de radar 38 (p. ej., sensor de radar UWB para medir el desplazamiento torácico), sensor de C02, sensor de temperatura de alta velocidad 40, sensor acústico 40, sensor de pletismografía de impedancia 40, sensor de pletismografía de inductancia respiratoria, etc. La inclusión de dos o más sensores de respiración 34 puede proporcionar redundancia para detectar el inicio y la detención de la inhalación por el paciente.
La FIG. 4 es una vista esquemática de una realización de un sistema de suministro de aerosol 10 conectado a un sistema respiratorio 12 que incluye un humidificador 60. El humidificador 60 añade humedad, con o sin calor, para aumentar la humedad del gas inhalado por el paciente para evitar la desecación de las vías respiratorias del paciente. Como se ilustra, el humidificador 60 se acopla al tubo endotraqueal 18 con el conducto de suministro de gas 42. En otras realizaciones, el conducto de suministro de gas 42 puede acoplar el humidificador 60 a una cánula nasal, tubos de traqueotomía, etc. El sistema de suministro de aerosol 10 también se acopla al tubo endotraqueal 18 donde aerosoliza el fluido para suministro al paciente.
El sistema de suministro de aerosol 10 incluye una fuente de fluido 20 (p. ej., envase, vial) que contiene medicamento. La fuente de fluido 20 se acopla de manera fluida al generador de aerosol 16 con un conducto de suministro de fluido 22. En funcionamiento, el fluido en la fuente de fluido 20 se bombea con una bomba 24 a través del conducto de suministro de fluido 22 al generador de aerosol 16 donde el fluido se aerosoliza antes y/o mientras el paciente inhala. La bomba 24 se controla con un controlador 26 que cronometra el suministro y la cantidad de fluido recibido por el generador de aerosol 16. El controlador 26 coordina el suministro de fluido y, luego, la aerosolización del fluido al comunicarse con los sensores de respiración 34. En la FIG. 4, el sensor de respiración 34 es un sensor de flujo 36. Sin embargo, se pueden usar sensores de respiración adicionales 34 solos o en combinación con el sensor de flujo 36 (p. ej., un sensor de radar 38, sensor de C02, sensor de temperatura de alta velocidad 40, sensor acústico 40, sensor de pletismografía de impedancia 40, sensor de pletismografía de inductancia respiratoria, etc.). La monitorización de la inhalación y/o exhalación del paciente facilita el suministro eficaz del medicamento, lo que puede reducir la cantidad de medicamento usado para tratar a un paciente, así como la eficacia del medicamento en aerosol.
La FIG. 5 es una vista en perspectiva de un adaptador de conducto 90 con un sensor de flujo 36. Como se ha explicado anteriormente, el sistema de suministro de aerosol 10 puede adaptarse a un sistema respiratorio existente 12, lo que incluye añadir uno o más sensores de respiración 34 para detectar la inhalación y/o exhalación del paciente. En algunas realizaciones, el sistema de suministro de aerosol 10 incluye uno o más sensores de flujo 36 que se acoplan a uno o más conductos (p. ej., conducto de suministro de gas 42, conducto de retorno de gas 44). Como se ilustra, el sensor de flujo 36 descansa dentro de un adaptador de conducto 90 (p. ej., carcasa) que define un primer extremo 92 con una entrada 94 y un segundo extremo 96 con una salida 98. En algunas realizaciones, el primer extremo 92 puede acoplarse directamente a la salida de un ventilador, máquina CPAP, humidificador, etc., mientras que el segundo extremo se acopla a un conducto (p. ej., conducto de suministro de gas 42, conducto de retorno de gas 44). En otra realización, el primer extremo 92 y el segundo extremo 96 pueden acoplarse a conductos (p. ej., conducto de suministro de gas 42, conducto de retorno de gas 44). De esta forma, el sensor de flujo 36 se puede adaptar a un sistema respiratorio existente 12 sin reingeniar o rediseñar el sistema respiratorio 12.
La FIG. 6 es una vista en perspectiva de una realización de un generador de aerosol 16 acoplado a un adaptador de tubo endotraqueal/de traqueotomía 110. El adaptador 110 permite que el generador de aerosol 16 se acople de forma fluida entre el conducto de suministro de gas 42 y el tubo endotraqueal o tubo de traqueotomía 18 (visto en la FIG. 1). En esta posición, el adaptador 110 coloca el generador de aerosol 16 más cerca del paciente, lo que aumenta el porcentaje de aerosol suministrado al paciente. Como se ilustra, el adaptador 110 incluye un primer extremo 112 con una entrada 114 que puede acoplarse a un conducto de suministro de gas 42 para tratamiento médico usando un ventilador, máquina CPAP, humidificador o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el primer extremo 112 puede no acoplarse a nada y, en su lugar, recibe aire atmosférico que rodea al paciente. El segundo extremo 116 con la salida 118 se acopla a un tubo endotraqueal o tubo de traqueotomía 18 con una conexión de encaje a presión, conexión de ajuste a presión, conexión roscada, soldadura, pegamento, etc. para fijar el generador de aerosol 16 al paciente.
Como se ilustra, el generador de aerosol 16 incluye una carcasa 120. Dentro de la carcasa 120, el generador de aerosol 16 contiene un miembro que puede vibrar y un accionador piezoeléctrico. En funcionamiento, el controlador 26 impulsa la bomba 24 (visto en las FIGS. 1-4) para forzar el fluido a través del conducto de suministro de fluido 22 y dentro de la carcasa 120. Como se ha explicado anteriormente, el conducto de suministro de fluido 22 está cebado con fluido para facilitar la precarga del fluido en el miembro que puede vibrar. A medida que el fluido entra en la carcasa 120, se esparce sobre una parte o la totalidad del miembro que puede vibrar. El controlador 26 transmite, luego, una señal eléctrica al accionador piezoeléctrico (u otro), que, luego, hace vibrar el miembro que puede vibrar y aerosoliza el fluido. El fluido en aerosol sale, luego, de la carcasa 120 a través de una salida 122 y hacia el adaptador de tubo 110.
En algunas realizaciones, la carcasa 120 puede extenderse a través de una abertura 124 en el adaptador de tubo 110 para que el fluido en aerosol salga por la salida 122 más cerca de un eje central 126 del adaptador de tubo 110. Esto puede permitir que la corriente de fluido portador 128 pase a través del adaptador de tubo 110 para capturar más aerosol para suministro al paciente. En algunas realizaciones, la salida 122 de la carcasa 120 puede estar al ras o rodea la abertura 124 en el adaptador de tubo 110. La carcasa 120 puede estar soldada, pegada, ajuste a presión, roscada, encaje a presión, etc. al adaptador de tubo 110. En algunas realizaciones, la carcasa del generador de aerosol 120 puede formar un sello hermético a los fluidos con el adaptador de tubo 110 usando una junta, una soldadura, pegamento, etc. para bloquear la inhalación de contaminantes por el paciente.
La FIG. 7 es una vista en sección transversal de una realización de un generador de aerosol acoplado a una máscara nasal o cánula nasal 150. La cánula nasal 150 incluye un cuerpo 152 con puntas nasales 154 que se extienden alejándose del cuerpo 152. La cánula nasal 150 puede incluir entradas primera y segunda 156, 158 que alimentan un fluido portador 128 a las aberturas 160 en las puntas nasales 154. Sin embargo, algunas realizaciones pueden incluir la entrada 156 o 158 para alimentar el fluido portador 128 a las puntas nasales 154. Similar a la discusión de anteriormente, la carcasa del generador de aerosol 120 puede extenderse a través de la abertura 160 y dentro de la cánula nasal 150 para que el fluido en aerosol salga por la salida 122 más cerca de un eje central 164. Esto puede facilitar el flujo del aerosol al paciente a medida que el aerosol entra más cerca del centro de la corriente de fluido portador 128 que fluye a través de la cánula nasal 150. En algunas realizaciones, en lugar de extenderse hacia la cánula nasal 150, la salida 122 de la carcasa 120 puede estar al ras o rodear la abertura 162.
La carcasa 120 del generador de aerosol 16 puede acoplarse a la cánula nasal 150 usando una soldadura, pegamento, etc. o puede acoplarse usando una conexión de ajuste a presión, conexión roscada, conexión de encaje a presión, etc. En algunas realizaciones, la carcasa del generador de aerosol 120 puede formar un sello hermético a los fluidos con el adaptador de tubo 110 usando una junta 164, una soldadura, pegamento, etc. para bloquear la entrada de contaminantes en la corriente de fluido inhalado por el paciente.
Como se ha explicado anteriormente, el generador de aerosol 16 incluye un miembro que puede vibrar 168 que vibra y aerosoliza el fluido en respuesta a un accionador piezoeléctrico 170. El miembro que puede vibrar 168 puede ser un miembro que puede vibrar fotodefinido como se describe en la publicación de patente de EE.UU. 2016/0130715 publicada el 05/12/2016. El miembro que puede vibrar puede estar hecho de polímero, metal, aleaciones metálicas, etc. En funcionamiento, el miembro que puede vibrar 168 es capaz de producir una fracción de partículas finas (FPF) del 99,6 % o mayor con gotitas/partículas que tienen un diámetro medio de volumen (VMD) de 4 micras o menos. En algunas realizaciones, el generador de aerosol 16 que usa el miembro que puede vibrar 168 es capaz de producir una FPF del 80 % o mayor con gotitas que tienen un VMD de 1 micra o menos. Un aerosol con estas características se suspende fácilmente y es transportado por un fluido portador (p. ej., aire, O2, mezcla de O2/aire, etc.) para el suministro eficaz a un paciente (p. ej., suministrar el medicamento a mayores profundidades dentro de los pulmones del paciente).
La FIG. 8 es un gráfico 190 que ilustra la generación de aerosol con respecto al ciclo respiratorio de un paciente. Como se ha explicado anteriormente, el sistema de suministro de aerosol 10 incluye uno o más sensores de respiración 34 que detectan cuándo un paciente inhala y exhala. Después de rastrear el patrón de respiración del paciente y/o un ciclo de ventilación (si un paciente está ventilado obligatoriamente), el controlador 26 puede predecir cuándo comenzará la inhalación. Esta información se usa, luego, para bombear fluido al generador de aerosol 16 (p. ej., precargar fluido en el miembro que puede vibrar 168), así como enviar una señal al generador de aerosol 16 para que comience a aerosolizar el fluido. De esta forma, el aerosol está listo para el paciente al inicio de la inhalación. Si bien el sistema de suministro de aerosol 10 puede predecir el ciclo de respiración para producir aerosol para el paciente, el sistema de suministro de aerosol 10 también puede reconocer la respiración espontánea/irregular que no forma parte del patrón normal usando los sensores de respiración 34. Una vez que se reconoce una respiración espontánea, el sistema de suministro de aerosol 10 puede bombear inmediatamente fluido al generador de aerosol 16 para suministro al paciente.
En el gráfico 190, la línea 192 representa la producción de aerosol por el generador de aerosol 16 y la línea 194 representa el flujo de aire durante la inhalación. Los picos 196 representan el flujo de aire máximo para el paciente. Como se ilustra, la generación de aerosol comienza en un período de tiempo 198 antes de la inhalación por el paciente. El período de tiempo 198 está entre 1-30% con respecto al período de tiempo 200 que representa la duración de la inhalación (es decir, flujo de aire al paciente). La generación de aerosol puede continuar, luego, durante un período de tiempo 202 antes de detenerse cerca del final de la inhalación. La generación de aerosol se detiene entre 1-20% antes del final de la inhalación con respecto al período de tiempo 200 que representa la duración de la inhalación. De esta forma, el sistema de suministro de aerosol 10 reduce el desperdicio de medicamentos al detener la producción de aerosol que puede no ser suministrado de manera eficaz al paciente. Los períodos de generación de aerosol 198 y 202 también pueden cambiar dependiendo del tipo de tratamiento (p. ej., medicamento), paciente (p. ej., sexo, tamaño, edad, etc.). En algunas realizaciones, la producción de aerosol puede iniciarse y detenerse múltiples veces durante el período de tiempo 202. En otras realizaciones, el generador de aerosol 16 puede producir más aerosol al inicio y/o antes de que comience la inhalación y, luego, reducir gradualmente la cantidad de aerosol producido. El generador de aerosol 16 también puede hacer lo contrario y aumentar gradualmente la producción de aerosol durante la inhalación (p. ej., a medida que aumenta el flujo de aire al paciente). Todavía en otras realizaciones, el generador de aerosol 16 puede aumentar y disminuir gradualmente la producción de aerosol durante la inhalación (p. ej., aumentar gradualmente la producción de aerosol hasta el flujo de aire máximo 196 y, luego, disminuir gradualmente la producción de aerosol después).
La FIG. 9 es una vista en perspectiva de una realización de un sistema de suministro de aerosol 10. Como se ilustra, la fuente de fluido 20 es un envase de fluido 220 que se acopla al controlador 26. El envase de fluido 220 se acopla a la bomba 24 con una línea de conexión de bomba 222 que permite que la bomba 24 extraiga fluido de la fuente de fluido 20 cuando es activada por el controlador 26. El fluido es medicamento. La bomba 24 puede ser una bomba de desplazamiento positivo capaz de descargar cantidades controladas de fluido desde la fuente de fluido 20. Por ejemplo, la bomba 24 puede ser una bomba peristáltica, bomba rotativa, bomba de vaivén, bomba de émbolo, bomba de engranajes, bomba de tornillo, bomba de cavidad progresiva, etc. En algunas realizaciones, la bomba 24 puede ser una bomba de desplazamiento no positivo. Por ejemplo, la bomba de desplazamiento no positivo puede ser un sistema alimentado por gravedad, tal como un sistema de goteo (p. ej., goteo de terapia intravenosa). Para controlar el flujo de fluido del goteo, el sistema alimentado por gravedad puede incluir una válvula. En algunas realizaciones, la bomba de desplazamiento no positivo puede ser una bomba impulsada por paletas rotativas, bomba impulsada piezoeléctrica. Para aumentar la precisión del suministro de fluido de las bombas de desplazamiento no positivo, el sistema puede incluir un sensor de flujo de líquido, un sensor de presión de líquido y/o un sensor de detección de volumen (p. ej., sensor mojado/seco, sensor de nivel capacitivo, sensor de presión de ventilación).
Como se ha explicado anteriormente, el controlador 26 incluye uno o más procesadores 28 que ejecutan instrucciones almacenadas en una o más memorias 30 para controlar el funcionamiento de la bomba 24 y el funcionamiento del generador de aerosol 16. El controlador 26 puede estar alojado dentro de una carcasa de controlador 224. Acoplados a la carcasa de controlador 224 hay una pantalla 226 y uno o más botones 228. Por ejemplo, el controlador 26 puede incluir un botón de encendido 230 para encender y apagar el controlador 26, así como botones que proporcionan acceso a y navegación a través de uno o más menús, etc. En algunas realizaciones, la pantalla 226 puede ser una pantalla táctil para facilitar la interacción con el sistema de suministro de aerosol 10. La carcasa 224 también puede definir una muesca 232 que recibe la bomba 24, de modo que la bomba 24 esté alineada con un perímetro de la carcasa 224 o sustancialmente alineada con la carcasa 224. Esto puede aumentar el aspecto estético del controlador 26, así como reducir la retirada accidental de la bomba 24 del controlador 26 a través del contacto con objetos vecinos.
La FIG. 10 es una vista en perspectiva despiezada de una realización de un sistema de suministro de aerosol 10. Como se ilustra, la carcasa de controlador 224 incluye un reborde 250 que se extiende alejándose de una pared lateral 252. Cuando el envase de fluido 220 se acopla a la carcasa de controlador 224, el reborde 250 protege el envase de fluido 220 de una retirada accidental, así como de objetos que los usuarios puedan intentar colocar encima del envase de fluido 220. Además del reborde 250, el controlador 26 incluye un árbol 254 que se extiende desde la pared lateral 252. El árbol se acopla a un motor dentro del controlador 26. En funcionamiento, el controlador 26 activa el motor, que, luego, impulsa la bomba 24 a través del árbol 254. En algunas realizaciones, la carcasa de controlador 224 incluye múltiples aberturas en la pared lateral 252 que facilitan el acoplamiento de la bomba 24 y el envase de fluido 220 a la carcasa de controlador 224.
En la FIG. 10, el envase de fluido 220 incluye una porción que contiene fluido 258 que contiene la fuente de fluido 20 y una porción de receptáculo de bomba 260. La porción de receptáculo de bomba 260 recibe la bomba 24 cuando el envase de fluido 220 se acopla a la carcasa de controlador 224. En algunas realizaciones, la bomba 24 se acopla a la fuente de fluido 20 con la línea de conexión de bomba 222 dentro de la porción de receptáculo de bomba 260. De esta forma, el envase de fluido 220 bloquea o reduce la desconexión accidental de la línea de conexión de bomba 222 de la fuente de fluido 20.
La FIG. 11 es una vista en perspectiva despiezada de una realización de una bomba 24. Como se ha explicado anteriormente, la bomba 24 es una bomba de desplazamiento positivo que permite la liberación medida de fluido desde la fuente de fluido 20. En la FIG. 11, la bomba 24 es una bomba peristáltica. La bomba 24 incluye una carcasa de bomba 280 y una cubierta 282 que cubre un tubo desechable 284 y rodillos 286. Los rodillos 286 se acoplan a una placa 288 con cojinetes 290. Los cojinetes 290 permiten que los rodillos 286 giren cuando la placa 288 gira en respuesta al movimiento del árbol 292. Cuando se ensambla, el tubo desechable 284 envuelve los rodillos 286 para que los rodillos 286 puedan comprimir el tubo desechable 284 contra una superficie interior de la cubierta 282. A medida que los rodillos 286 giran dentro de la cubierta 282, reciben cantidades medidas de fluido de la fuente de fluido 20 y, luego, impulsan esas cantidades medidas de fluido a través del tubo desechable 284. En algunas realizaciones, el tubo desechable 284 se acopla a la línea de conexión de bomba 222 en una entrada 294 y al conducto de suministro de fluido 22 en una salida 296. En otra realización, el tubo desechable 284 es la línea de conexión de bomba 222, que se acopla al conducto de suministro de fluido 22. Todavía en otra realización, el tubo desechable 284 es el conducto de suministro de fluido 22, que se acopla a la línea de conexión de bomba 222 o directamente a la fuente de fluido 20.
Como se ha discutido anteriormente, las realizaciones de la presente divulgación proporcionan sistemas de suministro de aerosol que pueden adaptarse a los sistemas de respiración existentes, tales como ventiladores, máquinas CPAP, humidificadores y/u otros sistemas de respiración. Por ejemplo, un usuario puede acoplar un adaptador de conducto, tal como el adaptador 110 entre un sistema de respiración artificial existente y un lumen de suministro, tal como el que se encuentra en una cánula nasal, mascarilla, boquilla, tubo endotraqueal, LMA o un tubo de traqueotomía y/u otros dispositivos de interfaz del paciente. Como se ha detallado anteriormente, el adaptador de conducto puede definir un interior abierto y puede incluir y/o estar acoplado con uno o más sensores de respiración, tales como uno de (o una combinación de) sensores de flujo, sensores de radar, sensores de CO2, sensores de temperatura de alta velocidad, sensores acústicos, sensores de pletismografía de impedancia, sensores de pletismografía de inductancia respiratoria, sensores de presión y similares, que están configurados para emitir una señal cuando un paciente respira para detectar un patrón de respiración. El adaptador también puede incluir y/o estar acoplado con un generador de aerosol que tenga una salida que esté en comunicación fluida con el interior abierto del adaptador de conducto. El usuario puede hacer la interfaz del lumen de suministro con las vías respiratorias del paciente. El aire puede ser para el paciente usando el sistema respiratorio, detectándose un ciclo de respiración del paciente usando el(los) sensor(es) de respiración, como se ha discutido con más detalle anteriormente. El(los) sensor(es) de respiración puede(n) comunicar una señal asociada con el ciclo de respiración detectado a un controlador, que puede usar estos datos para predecir el inicio de una inhalación posterior. Luego, el controlador puede hacer que el fluido se precargue en un miembro que puede vibrar, tal como bombeando el fluido sobre el miembro que puede vibrar. El miembro que puede vibrar puede vibrar, luego, mediante un accionador piezoeléctrico para aerosolizar el fluido e introducir el fluido en aerosol en las vías respiratorias del paciente a través del interior abierto del adaptador del conducto y el lumen de suministro. En algunas realizaciones, el proceso también puede incluir acoplar la bomba a una fuente de fluido y al generador de aerosol usando una o más líneas de fluido.
Si bien la invención puede ser susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas dentro del alcance de la reivindicación 1, las realizaciones específicas se han mostrado a modo de ejemplo en los dibujos y se han descrito en detalle en este documento. Sin embargo, debe entenderse que la invención no pretende limitarse a las formas particulares divulgadas. En su lugar, la invención es para cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caen dentro del alcance de la invención como se define en las siguientes reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de suministro de aerosol de medicamentos (10), que comprende:
un generador de aerosol (16) que aerosoliza un medicamento fluido para suministro a un paciente cuando un paciente inhala;
una bomba (24) acoplada al generador de aerosol que bombea el medicamento fluido al generador de aerosol; un sensor de respiración que emite una señal cuando el paciente respira; y
un controlador acoplado al generador de aerosol, la bomba y el sensor de respiración (34), en donde el controlador recibe la señal del sensor de respiración, controla un flujo de medicamento fluido al generador de aerosol en respuesta a la señal y controla el generador de aerosol para que comience a aerosolizar el medicamento fluido antes del ciclo de inhalación,
en el que el controlador comprende un procesador acoplado al sensor de respiración y configurado para predecir cuándo inhalará el paciente al monitorizar un ciclo de respiración del paciente,
en donde la bomba se acopla al generador de aerosol con una línea que se ceba con el medicamento fluido, caracterizado por que
el controlador está configurado para usar datos rastreados para predecir cuándo comenzarán las inhalaciones posteriores y para dirigir la bomba (24) para que suministre fluido desde la fuente de fluido (20) al generador de aerosol (16) antes de una inhalación y para hacer que el generador de aerosol comience a aerosolizar el medicamento fluido en un período de tiempo predeterminado (198) antes de la inhalación prevista del paciente y el período de tiempo predeterminado está entre el 1 % y el 30 % con respecto al período de tiempo que representa la duración (200) de la inhalación,
el controlador está configurado para hacer que la generación de aerosol se detenga del 1 % al 20 % antes del final de la inhalación con respecto al período de tiempo (200) que representa la duración de la inhalación y por que el controlador está configurado para cambiar los períodos de generación de aerosol (198, 202) dependiendo del tipo de tratamiento.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sensor de respiración comprende al menos uno de un sensor de radar, un sensor de dióxido de carbono, un sensor de temperatura, un sensor de patrón acústico, un sensor de pletismografía de impedancia y un sensor de pletismografía de inductancia respiratoria.
3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el generador de aerosol comprende un accionador piezoeléctrico que se expande y contrae para accionar un miembro que puede vibrar que aerosoliza el medicamento fluido.
4. El sistema de la reivindicación 3, en donde el miembro que puede vibrar es un miembro que puede vibrar fotodefinido capaz de producir una fracción de partículas finas superior al 80 % con partículas que tienen un diámetro inferior o igual a 4 pm.
5. El sistema de la reivindicación 1, en donde la bomba es una bomba de desplazamiento positivo.
6. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema de suministro de aerosol (10) coordina el suministro de un medicamento usando una pluralidad de sensores de respiración (34) para determinar cuándo inhala un paciente y durante cuánto tiempo, en donde los sensores de respiración (34) incluyen adicionalmente uno o más de, un sensor de radar, un sensor de C02, un sensor de temperatura de alta velocidad, un sensor acústico, un sensor de pletismografía de impedancia, un sensor de pletismografía de inductancia respiratoria y un sensor de presión.
7. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sensor de respiración comprende un sensor de flujo (36) acoplado a un conducto de suministro de gas (42) para detectar cambios en el flujo de aire durante la inhalación.
8. El sistema de la reivindicación 7, en donde el sensor de flujo (36) se acopla a un conducto de retorno de gas (44) para detectar el inicio y el final de la exhalación.
9. El sistema de la reivindicación 8, en donde el sistema de suministro de aerosol (10) incluye sensores de flujo (36) que se acoplan a un conducto de suministro de gas (42) y un conducto de retorno de gas (44) y el controlador (26) recibe datos de los sensores de flujo (36) y monitoriza patrones de respiración para predecir cuándo un paciente va a respirar para preparar un medicamento en aerosol para inhalación inmediata.
10. El sistema de la reivindicación 8, en donde el sistema de suministro de aerosol (10) está adaptado para precargar el medicamento fluido en un miembro que puede vibrar en el generador de aerosol (16), de modo que el medicamento fluido pueda aerosolizarse antes de la inhalación, en el que el sensor de flujo (36) detecta rápidamente una inhalación inusual o espontánea para el suministro de aerosol en menos de 10 milisegundos desde el inicio de la inhalación.
11. El sistema de la reivindicación 6, en donde el controlador está configurado para reconocer la respiración espontánea/irregular que no forma parte del patrón normal usando los sensores de respiración (34) y el sistema está adaptado para, una vez que se reconoce una respiración espontánea, inmediatamente bombear fluido al generador de aerosol (16) para suministro al paciente.
12. El sistema de la reivindicación 7, en donde el sistema comprende un ventilador (14) y el sensor de flujo (36) está dispuesto para detectar cambios en el flujo a medida que el ventilador (14) alterna entre forzar el ingreso de aire a un paciente y extraer aire del paciente, en el que el controlador (26) está configurado para monitorizar estos cambios en el flujo y, luego, calcular cuándo comenzar a aerosolizar un medicamento.
13. El sistema de la reivindicación 12, en donde el sistema de suministro de aerosol (10) está integrado en un sistema respiratorio existente (12) sin programar ni conectar los sistemas entre sí, en el que el sistema de suministro de aerosol (10) y el sistema respiratorio (12) no necesitan comunicarse entre sí para coordinar/cronometrar la producción de aerosolización y el suministro al paciente.
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