ES2926416A1 - Respirador para ventilacion mecanica, equipo de control y acondicionamiento de flujo asociado al mismo, y metodo de funcionamiento de un respirador para ventilacion mecanica - Google Patents

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Abstract

Respirador para ventilación mecánica, que comprende una rama inspiratoria (Ri) configurada para recibir una mezcla de aire y oxígeno, una rama espiratoria (Re), y una válvula espiratoria (11) dispuesta en la rama espiratoria (Re). Dicho respirador (1) comprende un equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) al que conectan la rama inspiratoria (Ri) y la rama espiratoria (Re), configurado para suministrar un flujo continuo (Fc) de dicha mezcla de aire y oxígeno a un paciente (P), donde dicho flujo continuo (Fc) se mantiene constante durante la inspiración y la espiración, de modo que al abrirse la válvula espiratoria (11) se produce un choque del flujo continuo (Fc) con el flujo espiratorio (Fe), provocando un freno espiratorio y una presión al final de la espiración PEEP intrínseca. Equipo de control y acondicionamiento de flujo para un respirador para ventilación mecánica. Método de funcionamiento de un respirador para ventilación mecánica.

Description

DESCRIPCIÓN
RESPIRADOR PARA VENTILACIÓN MECÁNICA, EQUIPO DE CONTROL Y
ACONDICIONAMIENTO DE FLUJO ASOCIADO AL MISMO, Y MÉTODO DE
FUNCIONAMIENTO DE UN RESPIRADOR PARA VENTILACIÓN MECÁNICA
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un respirador para ventilación mecánica invasiva y a un equipo de control y acondicionamiento de flujo asociado al mismo, especialmente diseñados para su uso en pacientes con insuficiencia respiratoria aguda en intubación orotraqueal y que requieren ventilación mecánica, tales como pacientes infectados por el microorganismo SARS-COV2.
La presente invención se refiere también a un método de funcionamiento, o modo ventilatorio, de un respirador para ventilación mecánica.
Antecedentes de la invención
La insuficiencia respiratoria aguda es una condición en la que el paciente se encuentra con una alteración en la capacidad de los pulmones de realizar el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono con el organismo. Cuando la insuficiencia respiratoria es muy importante requiere de intubación orotraqueal, que es una medida en la que se induce un coma farmacológico al paciente y se le introduce un tubo en la tráquea para conectarlo a una máquina que le ayude a respirar. A dicha máquina se la conoce como respirador.
La infección por COVID-19 es una enfermedad vírica con una gran capacidad de contagio, con un índice de morbilidad no despreciable y con un consumo de recursos sanitarios importantísimo, que está provocando una emergencia progresiva a nivel mundial bloqueando recursos sanitarios, humanos, farmacéuticos y tecnológicos. La principal complicación es la neumonía grave con el desarrollo del síndrome de distrés respiratorio agudo o SDRA, precisando en un elevado porcentaje de casos de intubación orotraqueal y conexión a ventilación mecánica. La falta de suministro de ventiladores debido a la gran demanda existente en la actual pandemia es una de las principales preocupaciones actuales ya que conduce a la saturación del sistema sanitario al no poder atender o tratar a pacientes tributarios de recibir estas medidas de tratamiento. En este contexto, existe la necesidad de disponer de respiradores para la ventilación mecánica invasiva que puedan ser distribuidos de forma generalizada y a bajo coste.
Los respiradores habituales proporcionan los gases (O2 y aire) a través de tubuladuras convencionales y disponen de dos válvulas de apertura y cierre. La válvula inspiratoria permite la entrega del aire a los pulmones en el tiempo inspiratorio, y la espiratoria, cuando está abierta, permite la salida del aire desde el pulmón al exterior. Estos respiradores resultan complejos y requieren de una coordinación precisa de dichas válvulas para su adecuado funcionamiento.
El documento ES2121691B1 muestra un sistema de ventilación mecánica por jet continuo extratraqueal (VJC-ET), como una técnica de ventilación mecánica controlada por tiempo y caracterizada por un flujo de gas continuo aplicada a la entrada del tubo endotraqueal, que mejora la oxigenación de los pacientes tratados permitiendo un aumento efectivo del trasporte de oxígeno. Dicho flujo continuo otorga condiciones favorables para la ventilación de pacientes con patología como el Síndrome de Distrés Respiratorio Agudo (SDRA), el cual cursa con infiltrados pulmonares radiológicos, hipoxemia, disminución de la complianza pulmonar y aumento del shunt intrapulmonar. Al ser un flujo constante, la ventilación se puede realizar tan solo por apertura y cierre de una válvula electromagnética controlada por tiempo, colocada en la rama espiratoria.
A pesar de las ventajas del sistema de ventilación mecánica por jet continuo extratraqueal (VJC-ET), cabe señalar que éste actúa como un elemento auxiliar de la ventilación a presión control (VPC) aportada por un respirador convencional, y no como un respirador independiente.
El respirador de la presente invención funciona a base de flujo continuo de gas que se direcciona a través de una tobera que acelera y crea un flujo turbulento que actúa como freno espiratorio maximizando el efecto de la presión al final de la espiración (PEEP), con lo cual el pulmón se mantiene más abierto. A diferencia del sistema de ventilación mecánica por jet continuo extratraqueal (VJC-ET), el respirador de la presente invención funciona como un respirador independiente, que permite ventilar únicamente con el flujo de jet continuo, añadiéndole elementos de seguridad y control.
El respirador de la presente invención presenta un optimizado e innovador diseño, especialmente en el uso conjunto de flujo continuo, equipo de control y acondicionamiento de flujo con tobera y toda la tecnificación, tanto de funcionamiento como de monitorización de la terapia ofrecida al paciente, para adecuarse a las medidas reglamentarias actuales tanto de tratamiento como de seguridad.
Se trata de un respirador sencillo y económico que permite, de una forma segura y efectiva, ventilar y oxigenar a los pacientes con insuficiencia respiratoria grave. Al tener sólo una válvula, simplifica el mecanismo del respirador sin ser necesaria la coordinación de las válvulas de los respiradores clásicos. Además, presenta un manejo simplificado de tal forma que el usuario sólo tiene que pautar el flujo de entrada al ventilador, la fracción inspirada de oxígeno deseada, el volumen inspiratorio, el tiempo inspiratorio y la frecuencia respiratoria que se desea ofrecer al paciente.
La presente invención se refiere también a un método de funcionamiento, o modo ventilatorio, de un respirador para ventilación mecánica, basado en una técnica de ventilación mecánica controlada por tiempo y caracterizada por un flujo de gas (mezcla de aire y de oxígeno) continuo.
Descripción de la invención
El respirador de flujo continuo para ventilación mecánica de la presente invención comprende un cuadro de control, una rama inspiratoria configurada para recibir una mezcla de aire y oxígeno, una rama espiratoria, y una válvula espiratoria dispuesta en la rama espiratoria.
El respirador se caracteriza por que comprende un equipo de control y acondicionamiento de flujo al que conectan la rama inspiratoria y la rama espiratoria, configurado para suministrar un flujo continuo de dicha mezcla de aire y oxígeno a un paciente a través de un tubo endotraqueal, donde dicho flujo continuo se mantiene constante durante la inspiración y la espiración del paciente, de modo que al abrirse la válvula espiratoria se produce un choque del flujo continuo con el flujo espiratorio proveniente del paciente, provocando un freno espiratorio y una presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
Así pues, el respirador se caracteriza esencialmente por la presencia continua de un flujo de gas (mezcla de aire y de oxígeno) entrante en el sistema. Durante la fase de inspiración, este flujo va dirigido al sistema respiratorio del paciente vía un tubo endotraqueal. Durante la fase de espiración, este flujo se evacúa del sistema después de haber circulado por el respirador, lo que confiere las ventajas clínicas que caracterizan este dispositivo.
Al abrirse la válvula espiratoria, la configuración del sistema hace que el flujo espiratorio choque contra el flujo continuo provocado por el equipo de control y acondicionamiento de flujo. En concreto, la retracción elástica del tórax permite la salida pasiva de parte del aire intratorácico, debido a la diferencia de presión intrapulmonar y la generada por el flujo continuo. Es decir, se produce una corriente de gas espirado en contra del flujo continuo, manteniéndose una contrapresión durante todo el tiempo espiratorio. Ello produce dos efectos: un efecto PEEP intrínseco del sistema y un efecto de freno espiratorio, que evita la caída brusca de la presión en la fase espiratoria. Además, dicho freno espiratorio limita las fuerzas de cizallamiento debidas la caída brusca de presión en las zonas colapsadas y ventiladas, minimizando el riesgo de barotrauma. Al ser un sistema de flujo constante, el aporte del volumen inspiratorio (Vt de Volumen tidal) se realiza mediante el producto del flujo de gas instantáneo por el tiempo inspiratorio (tiempo en el que la válvula espiratoria se encuentra cerrada). La válvula espiratoria es preferentemente una válvula electromagnética o válvula de solenoide con posición única abierta o cerrada controlada por el equipo central de control.
La PEEP intrínseca producida por el respirador depende principalmente del flujo de gas total, la configuración del equipo de control y acondicionamiento de flujo (ECAF), el tiempo espiratorio y la distensibilidad toraco-pulmonar.
De acuerdo a una primera configuración del equipo de control y acondicionamiento de flujo, denominada ECAF PRO, éste produce una PEEP intrínseca del sistema de entre 6 y 11 cmH2O para flujos de entre 20 l/min y 30 l/min respectivamente.
De acuerdo a una segunda configuración del equipo de control y acondicionamiento de flujo, denominada ECAF STANDARD, éste produce una PEEP intrínseca del sistema de entre 2 y 3 cmH2O para flujos de entre 20 l/min y 30 l/min respectivamente.
Preferentemente, el respirador comprende una válvula de PEEP dispuesta en serie con la válvula espiratoria en la rama espiratoria, configurada para provocar una presión al final de la espiración PEEP añadida.
La PEEP añadida se añade a la PEEP intrínseca del propio sistema. Por lo tanto, la PEEP total del sistema se regula según criterio médico, teniendo en cuenta la PEEP intrínseca y ajustando la válvula PEEP hasta alcanzar la PEEP total deseada. Preferentemente, la válvula de PEEP puede aportar una PEEP añadida de entre 0 a 22 cmH2O. El ajuste se realiza mediante la monitorización continua de la PEEP total, visualizando la misma para cada ciclo respiratorio en la pantalla del cuadro de control.
Preferentemente, la válvula de PEEP se coloca después de la válvula espiratoria en una toma de presión añadida dispuesta en el cuadro de control, si bien, también podría colocarse en cualquier otro punto del dispositivo antes de la válvula espiratoria.
La PEEP total del sistema se puede monitorizar y visualizar instantáneamente mediante display en el cuadro de control, siendo preferentemente visualizada mediante una gráfica presión-tiempo.
El paciente tratado con ventilación mecánica invasiva es muy susceptible a la infección, constituyendo el equipo sucio o contaminado una posible fuente de infección. Para reducir dichos riesgos, debe limpiarse el respirador y sus accesorios con regularidad y sistemáticamente antes y después de cada uso.
Asimismo, para minimizar aún más el riesgo de infección, preferentemente, el respirador comprende un filtro antibacteriano y/o antivírico dispuesto en serie con la válvula espiratoria en la rama espiratoria. La pérdida de presión máxima generada por el filtro debe ser de hasta 2 cmH2O para un caudal de 30 litros/minuto. La eficacia de filtración tiene que ser superior al 99% y el volumen compresible de 42 ml, para un volumen tidal mínimo de 150 ml.
Preferentemente, el respirador comprende una válvula de seguridad regulable conectada al equipo de control y acondicionamiento de flujo configurada para limitar la presión de la rama inspiratoria. Se trata pues de una válvula de alivio configurada para evitar una sobrepresión en el sistema. La resistencia de paso al flujo es preferentemente menor a 1 cmH2O, para el rango de caudales de trabajo. La presión de alivio de la válvula de seguridad regulable se puede regular de 0 a 60 cmH20. El sistema, en las condiciones pautadas funciona preferentemente con la válvula regulada a 35 cmH20. En caso de sobrepresión se genera una señal sonora y/o visual en el cuadro de control y se lleva el sistema a la posición de seguridad.
Preferentemente, el respirador comprende un transmisor de presión conectado al equipo de control y acondicionamiento de flujo configurado para monitorizar la presión durante el ciclo respiratorio. Dicho transmisor trabaja preferentemente en una escala de entre 0 y 100 cmH2O. Capta la presión del sistema a través de una toma de presión conectada a un transmisor de presión en el cuadro de control. A través de este sistema se monitoriza la presión durante el ciclo respiratorio mostrada en una gráfica presión-tiempo, así como con los valores de presión pico y PEEP total en cada ciclo respiratorio. Todos estos parámetros se pueden ver en el display en la pantalla del cuadro de control.
Preferentemente, el respirador comprende un sensor de oxígeno en la rama inspiratoria, configurado para medir la fracción inspirada de oxígeno FiO2. Dicha fracción inspirada de oxígeno medida (FiO2 medida), no debe variar en más de un ±3% sobre la FiO2 deseada. Un porcentaje superior podría ser consecuencia de un error en la colocación del flujo de los caudalímetros. El sensor de oxígeno emite una señal proporcional a la cantidad de oxígeno detectada en el fluido que se inyecta al paciente. Cuando la fracción inspirada de oxígeno FiO2 se encuentra fuera de dicho rango, una señal de alarma en el cuadro de control avisa de que se va a operar el respirador sin tener en cuenta la medición del sensor de oxígeno.
Preferentemente, el respirador comprende un humidificador activo en la rama inspiratoria, configurado para humidificar la mezcla de aire y oxígeno. Dicho humidificador activo puede ser de tipo humidificación por cascada o humidificación por burbujas.
Preferentemente, el respirador comprende un puerto de entrada de gases configurado para recibir la mezcla de aire y oxígeno procedente de un mezclador. Dicho puerto de entrada de gases es preferentemente una toma 9/16” UNF con espiga porta manguera según la normativa aplicable dispuesta en el cuadro de control, a la que se conecta una vía de oxígeno común de 6mm de diámetro exterior, disponible en cualquier hospital, con la mezcla de gases seleccionada. La presión máxima de entrada al sistema es preferentemente de 600 kPa y el caudal total máximo de entrada es de 45 litros/minuto. Los gases admitidos por el sistema son aire comprimido y oxígeno.
El mezclador permite regular la fracción inspirada de oxígeno (FiO2) mediante el mismo y conectarlo mediante la alargadera a la entrada del cuadro de control. En caso de querer dar una FiO2 de 1, únicamente se conecta una alargadera desde el caudalímetro de O2 a la entrada del cuadro de control.
El mezclador puede utilizar un caudalímetro de oxígeno regulable al menos hasta 30 litros/minuto, y un caudalímetro de aire comprimido regulable de 15 l/min o 30 l/min, según condiciones de ventilación pautadas.
El puerto de entrada de gases puede comprender adicionalmente una conexión previa en “Y” para la conexión por separado de aire y oxígeno. En caso de querer realizar una FiO2 distinta a 1 y no disponer un mezclador, se puede colocar dicha conexión previa para mezclar los flujos de oxígeno y aire comprimido en la cantidad indicada en el cuadro de control al introducir el volumen corriente y la FiO2 deseados.
Las funciones del cuadro de control son principalmente; alimentar eléctricamente el sistema, recoger e interpretar los datos recogidos, mostrar y configurar los parámetros de ventilación, mostrar y configurar las alarmas pautadas, ejecutar las alarmas pautadas, ejecutar los criterios de seguridad programados, además de contener parte de los elementos integrantes del sistema.
Preferentemente, el frontal del cuadro de control comprende pulsador manual de emergencia que permite la apertura manual de la válvula espiratoria para seguridad del paciente.
Las principales alarmas del sistema son; caída de la red de tensión que alimenta el equipo, estabilización de la presión durante 10 segundos (Variaciones por debajo de 5 cmH20), baja presión, PEEP mínima, PEEP máxima, presión pico del ciclo por encima de la presión pautada, alarma sobrepresión, FiO2 fuera de rango, aviso de mantenimiento de la electroválvula y activación del pulsador de emergencia.
Preferentemente, el equipo de control y acondicionamiento de flujo, también denominado ECAF, presenta una configuración tubular que comprende una pluralidad de conexiones comunicadas neumáticamente. Preferentemente, el equipo de control y acondicionamiento de flujo está fabricado de poliamida.
Preferentemente, el equipo de control y acondicionamiento de flujo comprende:
- una conexión de entrada inspiratoria configurada para conectarse a la rama inspiratoria y recibir la mezcla de aire y oxígeno;
- una conexión de salida endotraqueal, alineada con la conexión de entrada inspiratoria, configurada para conectarse al tubo endotraqueal y suministrar un flujo continuo de la mezcla de aire y oxígeno al paciente; y
- una conexión de salida espiratoria, dispuesta en “T” entre la conexión de entrada inspiratoria y la conexión de salida endotraqueal, configurada para conectarse a la rama espiratoria y permitir la salida del flujo espiratorio proveniente del paciente.
Preferentemente, la conexión de entrada inspiratoria es una conexión hembra de 22 mm de diámetro, para la conexión de un tubo corrugado de 22 mm proveniente de una salida inspiratoria dispuesta en el cuadro de control, o bien proveniente del humidificador, en caso de disponerse.
Preferentemente, la conexión de salida endotraqueal es una conexión hembra de 15 mm de diámetro para la conexión del tubo endotraqueal.
Preferentemente, la conexión de salida espiratoria es una conexión hembra de 22 mm de diámetro, para la conexión de un tubo corrugado de 22 mm a una entrada espiratoria dispuesta en del cuadro de control.
Preferentemente, el equipo de control y acondicionamiento de flujo comprende una conexión de seguridad configurada para conectar la válvula de seguridad regulable.
Preferentemente, el equipo de control y acondicionamiento de flujo comprende una conexión de toma de presión configurada para conectar el transmisor de presión. Preferentemente, dicha conexión de toma de presión es una conexión macho para conectar una línea de oxígeno de 6 mm de diámetro exterior a una toma de presión del transmisor de presión dispuesta en el cuadro de control.
Preferentemente, el equipo de control y acondicionamiento de flujo comprende una tobera configurada para aumentar la energía cinética del flujo continuo, a fin de incrementar el valor de la presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
Preferentemente, la tobera se encuentra dispuesta internamente dentro del equipo de control y acondicionamiento de flujo entre la conexión de entrada inspiratoria y la conexión de salida endotraqueal, frente a la conexión de salida espiratoria.
Así pues, la inyección de gas en el sistema se hace a través de una tobera y frente a la salida de la vía espiratoria. Las características geométricas particulares de esta zona de distribución de flujos contribuyen activamente a obtener las ventajas clínicas deseadas. Al inicio de la fase espiratoria, la presión de la vía aérea es elevada con respecto a la presión exterior, lo que tiende a generar un flujo espiratorio. Dicho flujo es de sentido opuesto al flujo de entrada de aire en el sistema. Esta oposición de flujos genera una resistencia neumática que confiere las dos ventajas clínicas características del sistema: la ralentización de la espiración y el mantenimiento de una presión final (PEEP) distinta de la atmosférica.
La calibración de la presión PEEP y de la ralentización del flujo espiratorio se obtienen por el dimensionado de la velocidad del flujo de gas entrante y de su posición relativa frente a la salida espiratoria. El flujo de gas entrante es un parámetro de utilidad clínica, con lo que la velocidad crítica del gas entrante se dimensiona gracias al diámetro de la tobera en el punto de inyección.
Por un lado, aumentar la velocidad del gas entrante conlleva una mayor resistencia neumática y por ende una presión PEEP más elevada. Asimismo, la resistencia de evacuación del gas espiratorio depende de la posición del punto de inyección del flujo entrante con respecto a la vía espiratoria. En concreto, cuanto más próximo esté el punto de inyección del gas entrante al tubo endotraqueal, más se opone a la evacuación del gas espirado.
Para asegurar la direccionalidad del flujo de gas a la salida de la tobera y así la resistencia neumática espiratoria deseada, es esencial que el ángulo del cono sea el adecuado. Un ángulo muy importante generará un flujo difuso perdiéndose la ventaja del sistema. Un ángulo muy débil hará circular el flujo de gas entrante en una zona larga de sección reducida, aumentando así la resistencia neumática previa a la tobera y limitando por tanto el flujo máximo que puede atravesar el sistema con su consecuente limitación del uso clínico del mismo.
Así pues, son parámetros clave para el correcto funcionamiento de la tobera: la posición relativa de la inyección del gas entrante con respecto a la vía espiratoria, el diámetro de la tobera de inyección del gas entrante, y el ángulo del cono de la tobera.
Preferentemente, la tobera presenta una configuración cónica. Preferentemente, la tobera presenta un diámetro del orificio de salida de 0.5 mm a 1.5 mm. Preferentemente, la tobera presenta un diámetro del orificio de salida de 1.2 mm. Preferentemente, la tobera presenta un ángulo interior o ángulo de ataque de 13° a 15°.
La presente invención tiene también como objeto un equipo de control y acondicionamiento de flujo, con las características técnicas descritas anteriormente, para su empleo en un respirador para ventilación mecánica invasiva.
La presente invención tiene también como objeto un método de funcionamiento, o modo ventilatorio, de un respirador para ventilación mecánica. Dicho método comprende al menos los siguientes pasos:
- recibir aire y oxígeno; y
- acondicionar un flujo continuo de dicho aire y oxígeno con una aceleración controlada.
El respirador para ventilación mecánica recibe pues el aire y oxígeno, produce un flujo continuo de dicho aire y oxígeno, y lo acelera de forma controlada para suministrar un flujo continuo acelerado de dicho aire y oxígeno.
El método de funcionamiento de un respirador para ventilación mecánica comprende adicionalmente el siguiente paso:
- producir un choque del flujo continuo acelerado con un flujo espiratorio del paciente, provocando un freno espiratorio y una presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
El flujo continuo acelerado presenta un sentido opuesto al flujo espiratorio, de modo que al chocar ambos flujos se genera una oposición intrínseca a la espiración, acentuada por una aceleración del fluido (mezcla de gases).
Es decir, se provoca una presión intrínseca opuesta a la espiración que estabiliza el descenso de la presión en el tiempo (aumentando la presión media espiratoria) en la fase espiratoria, tal y como se muestra en la Figura 14.
El flujo continuo se mantiene constante durante la fase de inspiración y la fase de espiración del paciente. La aceleración del mismo se controla por el diámetro del orificio de salida y el ángulo de ataque de la tobera, en un punto determinado del equipo de control y acondicionamiento de flujo. En concreto, con la salida de la tobera dispuesta frente a la conexión de salida espiratoria que conduce el fluido al paciente.
Preferentemente, el choque del flujo continuo con el flujo espiratorio proveniente del paciente se produce abriendo una válvula espiratoria dispuesta en la rama espiratoria, mientras se mantiene constante el flujo continuo.
Preferentemente, el método de funcionamiento comprende el siguiente paso:
- provocar una presión al final de la espiración PEEP añadida.
Preferentemente, la presión al final de la espiración PEEP se produce regulando una válvula de PEEP dispuesta en serie con la válvula espiratoria en la rama espiratoria, configurada para provocar, la cual puede aportar una PEEP añadida de entre 0 a 22 cmH2O. La PEEP añadida se suma a la PEEP intrínseca.
Preferentemente, el método de funcionamiento comprende el siguiente paso:
- aumentar la energía cinética del flujo continuo (Fc) de manera controlada para crear un flujo turbulento.
Ello mejora la superación de las resistencias de la vía aérea y permite vencer la compliance alveolar (relación entre el volumen administrado en una insuflación y la presión que se ha ejercido sobre el pulmón para introducirlo).
Así pues, el modo de funcionamiento descrito se basa en una técnica de ventilación mecánica controlada por tiempo y caracterizada por un flujo de gas continuo, diferenciada por la aceleración en un punto concreto aplicada a la entrada del tubo endotraqueal por un único circuito (inspiratorio y espiratorio), produciendo los siguientes efectos:
- Velocidad del gas fresco acelerada, aumentando la energía cinética suministrada y mejorando la superación de las resistencias de la vía aérea.
- Flujo altamente turbulento del fluido aportado que permite vencer la compliance alveolar producida por el aumento de la tensión superficial por los exudados alveolares y la pérdida del surfactante.
- Efecto freno espiratorio intrínseco en el sistema, aumentado por la aceleración del fluido que choca con la espiración en la fase espiratoria. Esto mantiene una presión media espiratoria que permite que no se colapsen los alveolos en las zonas declives del pulmón
El método de funcionamiento, o modo ventilatorio, de un respirador para ventilación mecánica de la presente invención provoca pues un aumento de la presión espiratoria media.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con dos realizaciones de dicha invención que se presentan como ejemplos no limitativos de la misma.
La Figura 1 representa un esquema neumático del respirador de la presente invención.
La Figura 2 representa una vista en perspectiva del equipo de control y acondicionamiento de flujo del respirador de la Figura 1.
La Figura 3 representa una vista lateral del equipo de control y acondicionamiento de flujo de la Figura 2.
La Figura 4 representa una vista superior del equipo de control y acondicionamiento de flujo de la Figura 2.
La Figura 5 representa una vista inferior del equipo de control y acondicionamiento de flujo de la Figura 2.
La Figura 6 representa una vista frontal del equipo de control y acondicionamiento de flujo de la Figura 2.
La Figura 7 representa una vista dorsal del equipo de control y acondicionamiento de flujo de la Figura 2.
La Figura 8 representa una sección longitudinal del equipo de control y acondicionamiento de flujo según la línea de corte A-A de la Figura 3, de acuerdo a un primer caso de realización preferido.
La Figura 9 representa una sección longitudinal del equipo de control y acondicionamiento de flujo según la línea de corte A-A de la Figura 3, de acuerdo a un segundo caso de realización preferido.
La Figura 10 representa una sección longitudinal del equipo de control y acondicionamiento de flujo según la línea de corte B-B de la Figura 4, de acuerdo al primer caso de realización preferido.
La Figura 11 representa una sección longitudinal del equipo de control y acondicionamiento de flujo según la línea de corte B-B de la Figura 4, de acuerdo al segundo caso de realización preferido.
La Figura 12 representa una vista frontal del cuadro de control del respirador de la Figura 1.
La Figura 13 muestra un gráfico de la curva presión-tiempo correspondiente a un ciclo respiratorio, de acuerdo a un modo ventilatorio convencional.
La Figura 14 muestra un gráfico de la curva presión-tiempo correspondiente a un ciclo respiratorio, de acuerdo al modo ventilatorio del respirador de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La Figura 1 muestra un esquema neumático del respirador (1) de flujo continuo para ventilación mecánica de la presente invención. Como se puede apreciar, el respirador (1) comprende un cuadro de control (10), una rama inspiratoria (Ri) configurada para recibir una mezcla de aire y oxígeno, una rama espiratoria (Re), y una válvula espiratoria (11) dispuesta en la rama espiratoria (Re).
El respirador (1) se caracteriza por que comprende un equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) al que conectan la rama inspiratoria (Ri) y la rama espiratoria (Re), configurado para suministrar un flujo continuo (Fc) de dicha mezcla de aire y oxígeno a un paciente (P) a través de un tubo endotraqueal (T), donde dicho flujo continuo (Fc) se mantiene constante durante la inspiración y la espiración del paciente, de modo que al abrirse la válvula espiratoria (11) se produce un choque del flujo continuo (Fc) con el flujo espiratorio (Fe) proveniente del paciente (P), provocando un freno espiratorio y una presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
El respirador (1) comprende una válvula de PEEP (12) dispuesta en serie con la válvula espiratoria (11) en la rama espiratoria (Re), configurada para provocar una presión al final de la espiración PEEP añadida. La válvula de PEEP (12) se coloca después de la válvula espiratoria (11) en una toma de presión añadida (V) dispuesta en el cuadro de control (10), Figura 12.
El respirador (1) comprende un filtro antibacteriano y/o antivírico (13) dispuesto en serie con la válvula espiratoria (11) en la rama espiratoria (Re).
El respirador (1) comprende una válvula de seguridad regulable (14) conectada al equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) configurada para limitar la presión de la rama inspiratoria (Ri).
El respirador (1) comprende un transmisor de presión (15) conectado al equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) configurado para monitorizar la presión durante el ciclo respiratorio.
El respirador (1) comprende un sensor de oxígeno (16) en la rama inspiratoria (Ri), configurado para medir la fracción inspirada de oxígeno FiO2.
El respirador (1) comprende un humidificador (17) activo en la rama inspiratoria (Ri), configurado para humidificar la mezcla de aire y oxígeno.
El respirador (1) comprende un puerto de entrada de gases (18) configurado para recibir la mezcla de aire y oxígeno procedente de un mezclador (30).
El mezclador (30) comprende un caudalímetro (31) y un humidificador (32), tanto para el aire comprimido como para el oxígeno.
Las Figuras 2 a 7 muestran diversas vistas del equipo de control y acondicionamiento de flujo (20). Como se puede apreciar, éste presenta una configuración tubular que comprende una pluralidad de conexiones (21, 22, 23, 24, 25) comunicadas neumáticamente.
El equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende:
- una conexión de entrada inspiratoria (21) configurada para conectarse a la rama inspiratoria (Ri) y recibir la mezcla de aire y oxígeno;
- una conexión de salida endotraqueal (22), alineada con la conexión de entrada inspiratoria (21), configurada para conectarse al tubo endotraqueal (T) y suministrar un flujo continuo (Fc) de la mezcla de aire y oxígeno al paciente (P); y
- una conexión de salida espiratoria (23), dispuesta en “T” entre la conexión de entrada inspiratoria (21) y la conexión de salida endotraqueal (22), configurada para conectarse a la rama espiratoria (Re) y permitir la salida del flujo espiratorio (Fe) proveniente del paciente (P).
El equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende una conexión de seguridad (24) configurada para conectar la válvula de seguridad regulable (14).
El equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende una conexión de toma de presión (25) configurada para conectar el transmisor de presión (15).
Las Figuras 8 y 10 muestran dos secciones longitudinales del equipo de control y acondicionamiento de flujo (20), de acuerdo a un primer caso de realización preferido. Esta primera configuración del equipo de control y acondicionamiento de flujo (20), denominada ECAF PRO, produce una PEEP intrínseca del sistema de entre 6 y 11 cmH2O para flujos de entre 20 l/min y 30 l/min respectivamente.
Para ello, el equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende una tobera (26) configurada para aumentar la energía cinética del flujo continuo (Fc), a fin de incrementar el valor de la presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
La tobera (26) se encuentra dispuesta internamente dentro del equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) entre la conexión de entrada inspiratoria (21) y la conexión de salida endotraqueal (22), con la salida de la tobera (26) frente a la conexión de salida espiratoria (23).
La tobera (26) presenta una configuración cónica, con un diámetro de salida de 0.5 mm a 1.5 mm, y un ángulo interior de 13° a 15°.
Las Figuras 9 y 11 muestran dos secciones longitudinales del equipo de control y acondicionamiento de flujo (20), de acuerdo a un segundo caso de realización preferido. Esta segunda configuración, denominada ECAF STANDARD, produce una PEEP intrínseca del sistema de entre 2 y 3 cmH2O para flujos de entre 20 l/min y 30 l/min respectivamente.
La Figura 12 muestra una vista frontal del cuadro de control (10). Como se puede apreciar, el puerto de entrada de gases (18) puede comprender adicionalmente una conexión previa (19) en “Y” para la conexión por separado de aire y oxígeno.
El cuadro de control (10) comprende una salida inspiratoria (X) para conexión de un tubo corrugado proveniente del humidificador (17), o proveniente de la conexión de entrada inspiratoria (21), en caso de no disponer de dicho humidificador (17).
El cuadro de control (10) comprende una entrada espiratoria (Z) para la conexión de un tubo corrugado proveniente de la conexión de salida espiratoria (23).
El cuadro de control (10) comprende una toma de presión (Y) del transmisor de presión (15) para conectar una línea de oxígeno proveniente de la conexión de toma de presión (25).
El cuadro de control (10) comprende una toma de presión añadida (V) para conexión de la válvula de PEEP (12).
El frontal del cuadro de control (10) comprende un pulsador manual de emergencia (E) que permite la apertura manual de la válvula espiratoria (11) para seguridad del paciente.
La Figura 13 muestra un gráfico de la curva presión-tiempo correspondiente a un ciclo respiratorio, de acuerdo a un modo ventilatorio convencional. La “i” representa la fase de inspiración de la curva, mientras que la “e” representa la fase de espiración de la misma.
La Figura 14 muestra un gráfico de la curva presión-tiempo correspondiente a un ciclo respiratorio de acuerdo al modo ventilatorio del respirador de la presente invención. La “i” representa la fase de inspiración de la curva, mientras que la “e” representa la fase de espiración de la misma.
Como se puede apreciar, el choque del flujo continuo (Fc) con el flujo espiratorio (Fe) proveniente del paciente (P) provoca un freno espiratorio y una presión al final de la espiración PEEP intrínseca, tal y como se muestra en el tramo de la curva que está dentro del círculo. Esto hace que la presión media de la espiración sea más alta, en comparación con la mostrada en la curva de la Figura 13.

Claims (31)

REIVINDICACIONES
1. Respirador para ventilación mecánica, que comprende una rama inspiratoria (Ri) configurada para recibir una mezcla de aire y oxígeno, una rama espiratoria (Re), y una válvula espiratoria (11) dispuesta en la rama espiratoria (Re), dicho respirador (1) caracterizado por que comprende un equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) al que conectan la rama inspiratoria (Ri) y la rama espiratoria (Re), configurado para suministrar un flujo continuo (Fc) de dicha mezcla de aire y oxígeno a un paciente (P), donde dicho flujo continuo (Fc) se mantiene constante durante la inspiración y la espiración del paciente (P), de modo que al abrirse la válvula espiratoria (11) se produce un choque del flujo continuo (Fc) con el flujo espiratorio (Fe) proveniente del paciente (P), provocando un freno espiratorio y una presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
2. Respirador según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende una válvula de PEEP (12) dispuesta en serie con la válvula espiratoria (11) en la rama espiratoria (Re), configurada para provocar una presión al final de la espiración PEEP añadida.
3. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que comprende un filtro antibacteriano y/o antivírico (13) dispuesto en serie con la válvula espiratoria (11) en la rama espiratoria (Re).
4. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que comprende una válvula de seguridad regulable (14) conectada al equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) configurada para limitar la presión de la rama inspiratoria (Ri).
5. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que comprende un transmisor de presión (15) conectado al equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) configurado para monitorizar la presión durante el ciclo respiratorio.
6. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que comprende un sensor de oxígeno (16) en la rama inspiratoria (Ri), configurado para medir la fracción inspirada de oxígeno FiO2.
7. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que comprende un humidificador (17) en la rama inspiratoria (Ri), configurado para humidificar la mezcla de aire y oxígeno.
8. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que comprende un puerto de entrada de gases (18) configurado para recibir la mezcla de aire y oxígeno procedente de un mezclador (30).
9. Respirador según la reivindicación 8, caracterizado por que el puerto de entrada de gases (18) comprende adicionalmente una conexión previa (19) en “Y” para la conexión por separado de aire y oxígeno.
10. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) presenta una configuración tubular que comprende una pluralidad de conexiones (21,22, 23, 24, 25) comunicadas neumáticamente.
11. Respirador según la reivindicación 10, caracterizado por que el equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende:
- una conexión de entrada inspiratoria (21) configurada para conectarse a la rama inspiratoria (Ri) y recibir la mezcla de aire y oxígeno;
- una conexión de salida endotraqueal (22), alineada con la conexión de entrada inspiratoria (21), configurada para conectarse a un tubo endotraqueal (T) de un paciente (P) y suministrar un flujo continuo (Fc) de la mezcla de aire y oxígeno a dicho paciente (P); y
- una conexión de salida espiratoria (23), dispuesta en “T” entre la conexión de entrada inspiratoria (21) y la conexión de salida endotraqueal (22), configurada para conectarse a la rama espiratoria (Re) y permitir la salida del flujo espiratorio (Fe) proveniente del paciente (P).
12. Respirador según las reivindicaciones 4 y 11, caracterizado por que el equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende una conexión de seguridad (24) configurada para conectar la válvula de seguridad regulable (14).
13. Respirador según las reivindicaciones 5 y 11, caracterizado por que el equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende una conexión de toma de presión (25) configurada para conectar el transmisor de presión (15).
14. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) comprende una tobera (26) configurada para aumentar la energía cinética del flujo continuo (Fc), a fin de incrementar el valor de la presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
15. Respirador según las reivindicaciones 11 y 14, caracterizado por que la tobera (26) se encuentra dispuesta internamente dentro del equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) entre la conexión de entrada inspiratoria (21) y la conexión de salida endotraqueal (22).
16. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 15, caracterizado por que la tobera (26) presenta una configuración cónica.
17. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado por que la tobera (26) presenta un diámetro del orificio de salida de 0.5 mm a 1.5 mm.
18. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado por que la tobera (26) presenta un diámetro del orificio de salida de 1.2 mm.
19. Respirador según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado por que la tobera (26) presenta un ángulo interior de 13° a 15°.
20. Equipo de control y acondicionamiento de flujo para un respirador para ventilación mecánica, dicho equipo (20) caracterizado por que presenta una configuración tubular que comprende una pluralidad de conexiones (21,22, 23, 24, 25) comunicadas neumáticamente, con al menos:
- una conexión de entrada inspiratoria (21) configurada para conectarse a una rama inspiratoria (Ri) y recibir la mezcla de aire y oxígeno;
- una conexión de salida endotraqueal (22), alineada con la conexión de entrada inspiratoria (21), configurada para conectarse a un tubo endotraqueal (T) vinculado al paciente (P) y suministrar un flujo continuo (Fc) de la mezcla de aire y oxígeno a dicho paciente (P); y
- una conexión de salida espiratoria (23), dispuesta en “T” entre la conexión de entrada inspiratoria (21) y la conexión de salida endotraqueal (22), configurada para conectarse a una rama espiratoria (Re) y permitir la salida del flujo espiratorio (Fe) proveniente del paciente (P).
21. Equipo según la reivindicación 20, caracterizado por que comprende una conexión de seguridad (24) configurada para conectar una válvula de seguridad regulable (14).
22. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 21, caracterizado por que comprende una conexión de toma de presión (25) configurada para conectar un transmisor de presión (15).
23. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado por que comprende una tobera (26) de configuración cónica.
24. Equipo según la reivindicación 23, caracterizado por que la tobera (26) se encuentra dispuesta internamente dentro del equipo de control y acondicionamiento de flujo (20) entre la conexión de entrada inspiratoria (21) y la conexión de salida endotraqueal (22).
25. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 24, caracterizado por que la tobera (26) presenta un diámetro del orificio de salida de 0.5 mm a 1.5 mm.
26. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizado por que la tobera (26) presenta un diámetro del orificio de salida de 1.2 mm.
27. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, caracterizado por que la tobera (26) presenta un ángulo interior de 13° a 15°.
28. Método de funcionamiento de un respirador para ventilación mecánica, caracterizado por que comprende los siguientes pasos:
- recibir aire y oxígeno;
- acondicionar un flujo continuo (Fc) de dicho aire y oxígeno con una aceleración controlada; y
- producir un choque del flujo continuo (Fc) acelerado con un flujo espiratorio (Fe), provocando un freno espiratorio y una presión al final de la espiración PEEP intrínseca.
29. Método según la reivindicación 28, caracterizado por que comprende el siguiente paso:
- provocar una presión al final de la espiración PEEP añadida.
30. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 29, caracterizado por que comprende el siguiente paso:
- aumentar la energía cinética del flujo continuo (Fc) de manera controlada para crear un flujo turbulento.
31. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30, caracterizado por que provoca un aumento de la presión espiratoria media.
ES202130335A 2021-04-16 2021-04-16 Respirador para ventilacion mecanica, equipo de control y acondicionamiento de flujo asociado al mismo, y metodo de funcionamiento de un respirador para ventilacion mecanica Active ES2926416B2 (es)

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