ES2935583T3 - Dispositivo para el ajuste y/o acondicionamiento del contenido de CO2 del aire inhalado - Google Patents
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Abstract
El objeto de la solicitud es un dispositivo para el ajuste y/o regulación del contenido de CO2, dióxido de carbono del aire inhalado. Dispositivo basado en la invención donde se conecta un recipiente de C02 30 a la abertura de entrada de CO2 (22) - se conecta una herramienta de medición (15) que determina el contenido de CO2 del aire exhalado a la tubería de aire exhalado (11), - la abertura de salida de la herramienta de medición (15) está conectada a la abertura de entrada de una unidad de control (50), - la abertura de salida de la unidad de control (50) está conectada a la válvula (28) que ajusta la tasa de mezcla del recipiente de mezcla (20) y así ajustar el contenido de C02 del aire inhalado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para el ajuste y/o acondicionamiento del contenido de CO2 del aire inhalado
El objeto de la solicitud es un dispositivo para el ajuste y/o la regulación del CO2 , contenido de dióxido de carbono, del aire inhalado en la respiración normal para el tratamiento de la hiperventilación, que comprende un elemento de derivación, que conduce el aire inhalado y el aire exhalado en dos direcciones (10), para el tratamiento de la hiperventilación mediante el incremento del contenido de CO2 del aire inhalado hasta el nivel adecuado para evitar la hiperventilación, mediante la medición del nivel de concentración de CO2 en un mismo tiempo, aunque por separado, en el aire exhalado y en el aire inhalado, mediante la utilización del contenido de CO2 del aire directamente exhalado o almacenado en un depósito de aire exhalado y/o mediante la utilización del contenido de CO2 de un depósito de CO2.
El contenido de oxígeno O2 del aire inhalado y del aire exhalado puede medirse simultáneamente también mediante la utilización del dispositivo según la invención. El contenido de O2 no se regula directamente; solo mediante la mezcla de aire nuevo o aire comprimido u O2 con el aire inhalado mediante la utilización de los datos de las mediciones.
Durante el curso de una respiración normal, el aire nuevo inhalado contiene 78 % de nitrógeno, 21 % de oxígeno y 1 % de otros gases, en donde la tasa de CO2 es mínima ( en el caso de aire limpio es de solo 0,04 %). Después de producidos por procesos metabólicos de la respiración, el aire exhalado contiene solo aproximadamente 16 % a 17 % de oxígeno y el nivel de CO2 se ha incrementado a 4-5 %.
Durante la inspiración, el oxígeno se obtiene de la atmósfera y durante la espiración, el CO2 , generado durante el curso del metabolismo, es exhalado.
El oxígeno a continuación es ligado por la hemoglobina de los glóbulos rojos y de esta manera entra en la circulación sanguínea y es transportado por la sangre a las células.
El CO2 es descargado al plasma sanguíneo por las células en respiración en forma de ácido carbónico. A continuación, el CO2 es transportado por el plasma sanguíneo hasta las minúsculas cámaras de aire, en donde será excretado.
Por lo tanto, los pulmones tienen un papel importante en el mantenimiento del equilibrio ácido-base del cuerpo.
Sin embargo, el contenido de ácido carbónico de la sangre se disocia solo parcialmente; la tarea de la parte restante es estimular el centro respiratorio. Por lo tanto, la respiración es regulada por la composición química de la sangre.
La respiración se regula automáticamente (independientemente de nuestra voluntad) y en dependencia de nuestra voluntad. El centro de regulación automática se encuentra en la protuberancia (parte del tallo cerebral) y porción superior de la médula, que es responsable de la respiración rítmica estimulada por el CO2 (y no por la falta de oxígeno). La investigación y aplicación de los efectos médicos del CO2 ya se inició en 1970. Inicialmente, se utilizaron los efectos médicos del CO2 para el tratamiento de diferentes enfermedades respiratorias o asmáticas, en sustitución de los gases propelentes a base de fluorocarburos, responsables de la ingestión del ingrediente activo del dispensador médico en el organismo humano (documento n.° 4137914). Posteriormente se encontró que la eficacia del medicamento podría incrementarse proporcionando CO2 al paciente; además, la utilización del CO2 mismo ya causaba la remisión de los síntomas.
Varios dispositivos y procedimientos protegidos mediante patente se han vuelto de uso generalizado, mediante los que la administración de dosis pequeñas de CO2 durante tiempos más prolongados o dosis más altas de CO2 , o un tiempo más corto, podía reducir temporalmente los síntomas de diferentes enfermedades (cefaleas, catarro alérgico, asma, epilepsia, enfermedades neurológicas, etc.) (documentos n.° US 8646711, n.° US 8398580, n.° US 7836883, n.° US 7748379 y n.° US 8959708). Sin embargo, este tipo de dispositivo solo puede utilizarse para el tratamiento temporal, y solo para los síntomas. La manipulación de algunos de ellos resulta difícil y, además, debido a su tamaño, no resulta posible una realización portátil simple.
Aunque en la especificación de sus patentes, se mencionan tratamientos de varias enfermedades diferentes, no se proporcionan soluciones, especialmente para el tratamiento del síndrome de hiperventilación de los pacientes con trastorno de pánico, y su accionamiento es parcial o totalmente no automático. Durante el curso del pánico y las enfermedades asmáticas, la hiperventilación (la respiración superficial rápida y súbita) es un síntoma frecuente, caracterizado por broncoespasmos (espasmos de los músculos lisos de los bronquios) y por un estado tenso del diafragma y de otros músculos esenciales y auxiliares de la respiración. El ataque de pánico puede ir acompañado de síntomas psíquicos, como ansiedad o un malestar desagradable que remite al nivel desfavorablemente estimulado del córtex.
Es un hecho bien conocido de la fisiología que si se introduce una cantidad excesiva de aire y oxígeno en el organismo, también se perderá una cantidad excesiva de dióxido de carbono. Debido a que el dióxido de carbono y el ácido carbónico son los reguladores más importantes del equilibrio ácido-base (pH), este equilibrio también se verá alterado.
En primer lugar, se produce la alcalosis respiratoria, y entonces, como consecuencia de procesos compensatorios debidos a la pérdida secundaria de ácido carbónico, se generará una acidosis metabólica.
La alcalosis respiratoria se verá acompañada y seguida de hipoxia en los tejidos corporales. Este es el resultado del denominado efecto Bohr (desplazamiento de Bohr), que implica que, en cuanto el pH se vuelve más básico debido a la reducción del nivel de CO2 , el oxígeno se une más fuertemente a la sangre, dificultando su liberación, y se vuelve menos accesible para los tejidos corporales (http://www.natursziget.com/eletmod/20C71025butejkolegzes).
Una caída del pH (mayor acidez) reduce la atracción entre la hemoglobina y el oxígeno. Debido a que el dióxido de carbono reacciona con el agua, produciendo ácido carbónico, un tejido activo reducirá el pH de su entorno y estimulará a que la hemoglobina libere oxígeno adicional, que podrá ser utilizado en las células.
Algunos colegas de la Universidad Metodista del Sur (Meuret et al., 2010) han desarrollo un nuevo tipo de terapia respiratoria que reduce la sensación de pánico y ansiedad, conocida como ERAC (entrenamiento respiratorio asistido por capnometría). Dicha nueva terapia enseña al paciente cómo debe respirar para hacer remitir la hiperventilación, que se caracteriza por una baja concentración de dióxido de carbono en la sangre. Debido a este hecho, a pesar de la creencia popular, una respiración profunda puede potenciar la hiperventilación y agravar los síntomas y el estado del paciente. Los pacientes que sufren de asma avanzado con frecuencia son tratados mediante la inhalación de aire rico en oxígeno, que podría resultar muy dañino durante un ataque.
La tarea de la invención debería ser un dispositivo que aplique los resultados de la técnica respiratoria ERAC, pero que en la utilización del dispositivo de la invención requiera menos cuidado y colaboración por parte del paciente.
Una tarea adicional de la invención y solicitud es un dispositivo que sea capaz de ajustar y/o regular la concentración de dióxido de carbono del aire inhalado de manera automática, de manera que no puede desarrollarse el estado de hiperventilación, detenerse la hiperventilación ya desarrollada y restaurar la respiración normal. Como tarea adicional de la invención, el dispositivo debería ser fácilmente portátil y utilizable para el autotratamiento por un paciente medio, que podría llevarlo con su propia fuerza en condiciones de vida normales, fuera de clínicas y hospitales, sin ayuda física o médica externa.
Mediante el desarrollo de la invención los presentes inventores llegaron a la conclusión de que el dispositivo debería comprender los siguientes elementos:
- un elemento de derivación, que conduce el aire inhalado y el aire exhalado en dos direcciones,
- un tubo para aire exhalado y un tubo para aire inhalado conectados con el elemento de derivación, en el que se colocan e instalan unas válvulas que permiten el flujo unidireccional,
- un depósito de mezcla conectado con el tubo para aire inhalado que comprende una abertura de entrada de aire nuevo y una abertura de entrada de CO2.
Dicha disposición se conoce a partir de la especificación de patente n.° EP 1.267.978, en la que se utiliza un depósito de CO2 , aunque solo para la regulación directa del aire inhalado. El objeto de la invención es completamente diferente, debido a que el dispositivo según la patente citada no es un dispositivo portátil autónomo; puede utilizarse meramente como un sistema de control para un procedimiento anestésico, como parte del dispositivo anestésico en el que también se utiliza un absorbedor de CO2.
En la técnica anterior se dan a conocer algunos dispositivos anestesiológicos para restaurar la respiración en un paciente anestesiado, aunque estas soluciones no están destinadas a detener y prevenir la hiperventilación en cualquier tiempo o sitio al iniciarse el ataque de hiperventilación, especialmente fuera de hospitales y clínicas (documentos n.° US 5320093, n.° EP 2.641.536, n.° WO 98/41266 y n.° DE 2543266 A1).
La totalidad de dichas soluciones no regulan el contenido de CO2 del aire inhalado mediante la medición del contenido de CO2 y O2 del aire inhalado y del aire exhalado por separado, y la utilización del aire exhalado, gas CO2 y aire comprimido o O2 para la regulación mediante la utilización de un depósito de mezcla, un depósito de CO2 y un depósito de aire comprimido u O2.
La patente n.° US5320093 describe un dispositivo anestesiológico para restaurar la respiración normal del paciente después de cirugías y anestesia. El dispositivo regula la respiración mediante la reducción del contenido de CO2 exhalado mediante la utilización de un absorbedor de CO2 y el aparato anestesiológico mezcla los gases de respiración (CO2 , O2 y N2O) en una zona de mezcla. La concentración de CO2 se mide únicamente en el gas exhalado.
La patente n.° US 5957129 describe otro dispositivo anestesiológico para regular la respiración del paciente y la administración de los medicamentos anestésicos mediante la evaporación de los medicamentos en forma líquida y la mezcla de los mismos en el gas de respiración. El dispositivo reduce el contenido de CO2 del aire exhalado mediante la utilización de un absorbedor de CO2. Para la regulación del gas de respiración, se utiliza un depósito de mezcla en
el que, en contraste con la solución de los presentes inventores, se mezclan los gases N2O, O2 y CO2 y después se añaden los medicamentos en forma de vapor a la mezcla de gases de respiración. La medición de las concentraciones de gas respiratorio no se separan en secciones de aire exhalado e inhalado. En la solución de los presentes inventores, se separan la medición del contenido de CO2 inhalado y de CO2 exhalado para una monitorización más detallada de la respiración y para fijar el contenido de CO2 inhalado con mayor exactitud.
Ambas patentes: n.° US 5320C93 y n.° US 5957129, utilizan un sistema ventilador para mantener una respiración constante del paciente que es incapaz de respiración autónoma, de una respiración normal. Dichos dispositivos están diseñados para la utilización exclusivamente en hospitales, con la supervisión de personal médico. Basándose en dicho propósito, los dispositivos no son portátiles para el paciente y no pueden ser operados por el paciente por sí solo. El propósito principal de dichas soluciones es el soporte respiratorio durante y después de la anestesia, y no detener y prevenir la hiperventilación en cualquier tiempo o lugar cuando se produce el ataque de hiperventilación, especialmente fuera de hospitales y clínicas.
En el sentido más general, el objeto y tarea de la invención es un dispositivo para el ajuste y/o regulación del contenido de CO2 del aire inhalado, en el que:
- se conecta un depósito de CO2 a la abertura de entrada de CO2 ;
- se conecta una herramienta de medición del contenido de CO2 del aire exhalado al tubo para aire exhalado; - la abertura de salida de la herramienta de medición se conecta a la abertura de entrada de una unidad de control. - En el caso de que se desee controlar el contenido de CO2 del aire inhalado desde el depósito de mezcla, también debería conectarse una herramienta medidora, que determina el contenido de CO2 del aire inhalado, al tubo para aire inhalado.
- La abertura de salida de la herramienta de medición también debería conectarse a la abertura de entrada de la unidad de control.
- Para mayor seguridad, podría resultar ventajoso conectar la herramienta de medición que determina el contenido de oxígeno O2 al tubo para aire inhalado y también al tubo para aire exhalado.
- Una versión ventajosa del dispositivo descrita en la solicitud como objeto de la invención es un dispositivo en el que el tubo para aire exhalado se conecta a un depósito de aire exhalado, en donde una abertura de salida del depósito se conecta al depósito de mezcla y la otra abertura de salida se conecta a un tubo abierto a la atmósfera.
En dicho tubo para aire abierto podría encontrarse ventajosamente una válvula de apertura-cierre situada en donde debería conectarse la entrada de control de la válvula a la unidad de control.
En una versión ventajosa adicional del objeto de la invención, el depósito de CO2 y el depósito de aire exhalado están conectados mediante una válvula de doble efecto al depósito de mezcla, en el que la entrada de control de la válvula está conectada a la salida de la unidad de control.
Para una solución adicionalmente ventajosa, a la abertura de salida del depósito de mezcla debería conectarse un filtro, ventajosamente un filtro que comprende más elementos.
Según otra versión ventajosa de la invención, el tubo para aire exhalado se conecta directamente al tubo para aire abierto a la atmósfera.
En este caso, un depósito de CO2 y un depósito de aire comprimido u O2 se conecta al depósito de mezcla, de manera que dichos depósitos estén conectados a una válvula de mezcla, dispuesta en el depósito de mezcla, de manera que no resulte necesario un depósito de aire exhalado.
El dispositivo basado en la invención comprende un elemento de derivación para conducir el aire; a este elemento de derivación de manera ventajosa podría conectarse un tubo respirador o máscara respiradora, directamente o ventajosamente mediante un contador de respiraciones.
Ventajosamente, la salida del contador de respiraciones se conecta a la entrada apropiada de la unidad de control. El dispositivo basado en la invención es un dispensador de CO2 totalmente automatizado, que mantiene la concentración de CO2 en un nivel apropiado y controlado, para no desarrollar un estado de hiperventilación. En el caso de que se produzca un ataque de hiperventilación, la dosis adicional de CO2 causa un reflejo de respiración automático, normalizando nuevamente la respiración del paciente y finalizando el estado anormal.
El dispositivo basado en la invención monitoriza continuamente la concentración de CO2 del aire exhalado por el paciente, de manera que al alcanzar el nivel normal (ya no se produce hiperventilación), se reduce o se detiene automáticamente la administración de aire rico en CO2.
En resolución de la tarea de la invención mencionada anteriormente, el objeto de la invención utiliza los resultados de la técnica respiratoria ERAC, aunque la utilización del dispositivo de la invención requiere mucho menos cuidado y colaboración por parte del paciente.
El objeto de la invención se describirá mediante la utilización de las figuras numeradas que se adjuntan, detalladas en ejemplos de aplicación, en las que:
la figura 1 es la primera versión del dispositivo basado en la invención.
La figura 2 es el esquema de principios de la segunda versión del dispositivo basado en la invención.
Las figuras 3 y 4 son diagramas que representan los niveles medidos y ajustados de CO2.
Partes iguales del dispositivo basado en la invención representadas en las figuras 1 y 2 comprenden elementos y estructuras iguales. En primer lugar se describirán dichos elementos comunes.
De esta manera, se representa en ambas figuras que el dispositivo comprende un elemento de derivación 10 que conduce el aire inhalado y el aire exhalado en dos direcciones: un tubo para aire exhalado 11 y un tubo para aire inhalado 21, ambos conectados al elemento de derivación 10. En ambos tubos de aire 11,21, se encuentran colocadas e instaladas las válvulas 13, 23, que permiten el flujo unidireccional.
Al tubo para aire inhalado 21 se encuentra conectado el depósito de mezcla 20, que comprende una abertura de entrada para aire nuevo 24 y una abertura de entrada para CO222. El depósito de CO230 se conecta con la abertura de entrada para CO222.
La herramienta de medición 15 para determinar el contenido de CO2 del aire exhalado está conectada al tubo para aire exhalado 11.
La abertura de salida de la herramienta de medición 15 está conectada con la abertura de entrada de la unidad de control 50.
El dispositivo basado en la invención comprende el elemento de derivación 10 y a este elemento de derivación 10 ventajosamente podría conectarse un tubo respirador 17 o máscara respiradora 18, directamente o ventajosamente mediante un contador de respiraciones 19.
Para la utilización ocasional del dispositivo, podría resultar apropiada la utilización de la máscara respiradora 18; para la utilización continua, resulta más ventajosa la utilización del tubo para aire 17. El final del tubo para aire 17 puede introducirse en el orificio de respiración del paciente tratado y podría fijarse en caso necesario.
En ambos casos existe la posibilidad de utilizar el contador de respiraciones 19, que permite monitorizar y medir en continuo la frecuencia respiratoria.
Mediante la utilización del dispositivo basado en la invención puede medirse el contenido de CO2 del aire exhalado utilizando la herramienta de medición 15, p. ej., el capnógrafo de flujo continuo, y basándose en los resultados de esta medición, puede ajustarse y/o regularse automáticamente el contenido de CO2 del aire inhalado. Un capnógrafo capaz y portátil para medir la concentración de CO2 del aire exhalado se encuentra fácilmente disponible en el mercado, p. ej., bajo la denominación de capnógrafo EMMA.
Mediante la utilización de un contador de respiraciones 19 existe la posibilidad de monitorizar y medir en continuo la frecuencia respiratoria. Por lo tanto, la salida del contador de respiraciones 19 debería conectarse a la entrada apropiada de la unidad de control 50. En este caso, el indicio de cambio en la frecuencia respiratoria podría utilizarse como inductor para iniciar la administración de CO2.
El cambio en la frecuencia respiratoria es una manifestación de la hiperventilación o de un estado de enfermedad. Dicha posibilidad puede utilizarse principalmente en el caso de pacientes que sufren ataques de pánico graves o enfermedades asmáticas, en las que aparecen con frecuencia y de manera impredecible ataques de hiperventilación.
El contenido de CO2 del aire inhalado puede ajustarse y/o regularse con mayor precisión en el caso de que se conecte una herramienta medidora 25 al tubo para aire inhalado 21. La herramienta medidora 25 determina el contenido de CO2 del aire inhalado y se conecta la salida de esta herramienta 25 a la entrada de la unidad de control 50.
Según los resultados de las mediciones, la unidad de control puede regular con mayor precisión.
En el caso de los ejemplos de aplicación representados en las figuras 1 y 2, las herramientas medidoras de contenido de O216 y 26 se conectan al tubo para aire exhalado 11 y al tubo para aire inhalado 21.
Basándose en los resultados de las herramientas medidoras 16 y 26, la unidad de control 50 puede ajustar, además, el contenido de O2 del aire inhalado hasta un determinado nivel o mantenerlo en un determinado nivel. Para incrementar el contenido de O2 del aire inhalado no resulta suficiente redirigir el aire exhalado; por el contrario, necesita introducirse aire nuevo procedente de la atmósfera.
En el caso del ejemplo de aplicación mostrado en la figura 1, el tubo para aire exhalado 11 se conecta con el depósito de aire exhalado 40, que presenta dos aberturas de salida; una de ellas 41 está conectada al depósito de mezcla 20, mientras que la otra 42 está conectada al tubo para aire 43, que se abre a la atmósfera.
En el tubo para aire que está abierto a la atmósfera 43 hay una válvula de apertura-cierre 42 situada en donde se conecta la entrada de control a la unidad de control 50.
El depósito de CO230 y el depósito de aire exhalado 40 están conectados mediante una válvula de doble efecto 35 al depósito de mezcla 20, en donde la entrada de control de la válvula 35 está conectada a la salida de la unidad de control 50.
La válvula 42 y la válvula de doble efecto 35 consiguen un control en el que ambas están sincronizadas.
Según este control, la válvula 42 se cierra cuando la válvula de doble efecto 35 conecta el depósito de aire exhalado 40 al depósito de mezcla 20, de manera que el aire exhalado no puede salir por el tubo para aire 43 abierto a la atmósfera, sino que fluye hacia el depósito de mezcla 20.
En este caso, el aire nuevo en el aire inhalado podría enriquecerse con el contenido de CO2 del aire exhalado.
En dichos casos, el contenido de CO2 del aire inhalado podría ser como máximo de 4-5 %.
En el caso de que la válvula de doble efecto 35 conecte el depósito de CO230 al depósito de mezcla 20, la válvula 42 se encuentra en estado abierto, por lo que el aire exhalado sale por el tubo para aire 43 abierto a la atmósfera y el CO2 fluye desde el depósito de CO230 hacia el depósito de mezcla 20.
En este caso, el aire nuevo en el aire inhalado puede mezclarse con el CO2 que fluye saliendo del depósito de CO2 30, de manera que opcionalmente puede ajustarse el contenido de CO2 del aire inhalado. Otra versión ventajosa de la invención podría implicar la sustitución de la válvula de doble efecto 35 por una válvula mezcladora. En este caso, la válvula mezcladora puede modificar la proporción de aire exhalado y CO2 que fluye desde el depósito de CO2 30 opcionalmente, de manera que el contenido de CO2 del aire exhalado podría incrementarse y mantenerse simultáneamente la proporción de los demás gases. En este caso, la válvula 42 debe controlarse de manera que el aire exhalado no utilizado salga hacia la atmósfera.
En el caso del ejemplo de aplicación mostrado en la figura 1, la abertura de salida del depósito de mezcla 20 está conectada al filtro 27, que filtra el aire que va entrando en el tubo para aire inhalado 21. Debido a que el dispositivo permite que el paciente y el aire de la atmósfera entren en contacto directo, un sistema que comprenda tres filtros podría garantizar que el paciente no entre en contacto directamente con ninguna contaminación. Un filtro para bacterias que filtre las bacterias que puedan entrar en el aire de la atmósfera; un filtro de polen para eliminar el polen que podría causar incluso un ataque alérgico y un filtro para polvo, para filtrar el polvo presente en el aire, que con frecuencia puede encontrarse en el aire urbano.
En el caso del ejemplo de aplicación del dispositivo basado en la invención que se muestra en la figura 2 en lugar del depósito de aire exhalado 40, se utiliza un depósito de aire comprimido u O260, en el que el tubo para aire exhalado 11 se conecta directamente al tubo para aire 43 abierto a la atmósfera.
En el caso de dicha versión del dispositivo, el depósito de CO2 30 y el depósito de aire comprimido u O2 60 están conectados a la válvula mezcladora 28 instalada en el depósito de mezcla 20.
La entrada controlable de la válvula mezcladora 28 está conectada, además, a la salida apropiada de la unidad de control 50. La filtración del aire inhalado no resulta necesaria en este caso, ya que el depósito de mezcla 20 no está conectado con la atmósfera y, por lo tanto, el aire nuevo inhalable no procede de la misma.
En el caso de que se utilice un depósito de O2 o un depósito de aire comprimido aparte de un depósito de CO2, por una parte resulta posible fijar la proporción de oxígeno y dióxido de carbono del aire inhalado por el paciente con mayor precisión dentro de determinados límites; por otra parte, el paciente puede ser aislado por completo respecto del aire de la atmósfera, eliminando el riesgo de contaminación por bacterias y/o polen. Según dicha implementación, el paciente de ningún modo inhala nuevamente su aire exhalado; por el contrario, el paciente recibe aire completamente nuevo y estéril que ha sido producido de una manera regulada, en el que la proporción de O2 y CO2 es constante y puede mantenerse en un nivel controlado.
La medición de la concentración de O2 puede ser útil por varios motivos. Por una parte, proporciona información adicional sobre el aire exhalado por el paciente; por otra parte, la monitorización de la concentración de O2 también reduce el riesgo de asfixia. Pueden evitarse desmayos con la ayuda de la herramienta medidora de oxígeno. Por ejemplo en el caso de que el nivel de O2 del aire exhalado sea anormalmente bajo (inferior a 16 %), puede ajustarse el aire inhalado durante la mezcla. Este nivel debe alcanzar el nivel de O2 del aire inhalado en una situación normal.
De esta manera, resulta óptimo fijar la concentración de O2 en 20-22 %, a la que también puede añadirse la concentración de CO2 , causando la eliminación de la hiperventilación. En el caso de la segunda opción de implementación, lo anterior puede ajustarse fácilmente con la ayuda de los depósitos de CO2 y de aire comprimido u O2. Sin embargo, en un sistema cerrado existe una relación estrecha entre dichos dos valores de concentración. Al incrementar la concentración de CO2 , se reduce el porcentaje de O2 , lo que puede resultar peligroso. Ello puede evitarse haciendo que la composición de gases en el depósito de aire comprimido no sea idéntica a la del aire atmosférico, sino que presente una proporción más alta de O2 , de aproximadamente 20 % a 25 %. En este caso, incluso la administración de 4 % a 8 % de CO2 , utilizada durante los tratamientos de mayor duración (unos cuantos minutos), no llega a reducir la concentración de O2 a menos de 20 %. En el caso de un tratamiento de corta duración de elevada concentración de O2 , dicho problema no existe, ya que en este caso el paciente solo realiza unas cuantas inspiraciones antes de respirar nuevamente aire nuevo. En el caso de la primera implementación, es importante que, en el caso de que el nivel de oxígeno exhalado sea bajo, se recomiende no redirigir el aire. En este caso, debería utilizarse aire nuevo procedente de la atmósfera, que contiene la concentración de oxígeno de inspiración normal. Dicho aire puede mezclarse con una cantidad apropiada de CO2 terapéutico. En este caso, en lugar de la válvula de doble efecto 35, debería instalarse una válvula mezcladora 28. En este caso, debido a que el sistema es abierto, puede ajustarse la concentración de CO2 inhalado de manera que el nivel de O2 también pueda mantenerse en un valor apropiado.
El tamaño del depósito de mezcla 20 debe seleccionarse de manera que el aire mezclado sea suficiente incluso para múltiples ciclos respiratorios. Los depósitos de O2 o aire comprimido exhalado y de CO2 en todo caso necesitan reemplazarse, por lo que resulta deseable mostrar, además, el nivel de llenado de los depósitos.
Las figuras 3 y 4 muestran las figuras de curso temporal de la concentración de CO2 medida en el aire inhalado y exhalado en diferentes ciclos de tratamiento mediante la utilización del dispositivo basado en la invención. En el caso de hiperventilación, la concentración alveolar de CO2 se reduce, lo que resulta en respiraciones rápidas y en una frecuencia respiratoria incrementada. Durante la respiración rápida, la ventilación se vuelve inadecuada, el cuerpo no obtiene una cantidad suficiente de oxígeno y el nivel de CO2 se reduce adicionalmente. En este caso, si la concentración de CO2 medida en el aire exhalado baja de 4 %, puede considerarse que se da una situación anormal y habitualmente ello resulta en hiperventilación.
En el caso representado en la figura 3, el contenido de CO2 del aire exhalado se reduce solo en una cantidad pequeña, lo que implica pasar de un valor inicial de 4-5 % a 3-4 %. Sin embargo, dicha pequeña reducción podría ser un indicio del comienzo de hiperventilación, momento en el que el tratamiento ya tendría que haberse iniciado. En tales casos, la concentración de CO2 del aire inhalado debería ajustarse a 4-8 %, de manera que, en la práctica, el aire exhalado del paciente puede redirigirse y reutilizarse el contenido de CO2 del aire exhalado. El aire exhalado puede enriquecerse en CO2 a partir del depósito de CO2. Basándose en la medición del contenido de O2 exhalado, el procedimiento utilizado y el control del dispositivo basado en la invención podrían modificarse de manera que el aire exhalado se redirija hasta que la concentración de O2 del aire exhalado se mantenga en un nivel superior a 16 %. En el caso de que el nivel de O2 del aire exhalado se reduzca a un nivel inferior a 16 %, debería detenerse el redireccionamiento del aire exhalado y debería utilizarse aire nuevo (procedente de la atmósfera o comprimido) para enriquecer el aire inhalado con CO2 en una proporción adecuada.
Aparte del depósito de aire comprimido, o en sustitución del mismo, podría utilizarse también un depósito de O2 para ajustar el nivel de O2 requerido, en caso necesario.
Generalmente, el tratamiento requiere solo unos pocos minutos, lo que resulta suficiente para la restitución de la hiperventilación y los parámetros respiratorios normales.
En el caso representado en la figura 4, el contenido de CO2 del aire exhalado se redujo significativamente, lo que implica pasar de un valor inicial de 4-5 % a 2 %. En tales casos, para el tratamiento y para alcanzar un resultado con rapidez, debería utilizarse una concentración de CO2 más alta en el aire inhalado, aunque un tiempo más corto (2-3 respiraciones). Dicha concentración más alta de CO2 también podría ser de 10-15 %. Un tiempo de uso corto podría resultar eficiente para detener la hiperventilación. Una vez se ha detenido la hiperventilación, según los valores medidos, podrían utilizarse nuevamente concentraciones más bajas de CO2 hasta el final del tratamiento utilizando el procedimiento descrito en referencia a la figura 3.
El dispositivo basado en la presente invención ocasionalmente podría utilizarse también para el tratamiento de síntomas agudos o incluso para la monitorización y tratamiento en continuo, en caso necesario.
El objeto de la invención podría utilizarse, además, para tareas terapéuticas de asistencia respiratoria.
Mediante la generación del reflejo respiratorio automático, el método podría enseñar al paciente a respirar correctamente, regulando voluntariamente la respiración después de unas instrucciones, y reduciendo la probabilidad de que se inicie nuevamente un ataque de hiperventilación. Mediante el completado de la terapia respiratoria ERAC con el dispositivo basado en la invención, los ataques de hiperventilación de los pacientes con trastorno de pánico
incluso podría reducirse más eficazmente y, por otra parte, también podrían reducirse los ataques de los pacientes asmáticos.
Debido a que la mayoría de los pacientes asmáticos y con trastorno de pánico pueden sentir directamente que va a iniciarse un ataque, el estado de CO2 inadecuado que causa el ataque podría evitarse con el dispositivo recomendado que se basa en la invención. Con el procedimiento de la invención, podrían sustituirse todos los medicamentos para el tratamiento y la prevención de la hiperventilación, lo que implicaría menos costes para el paciente durante un tiempo prolongado y la reducción de la carga farmacológica y los riesgos de efectos secundarios de la medicación.
En referencia a la totalidad de dichos puntos de vista, el objeto de la invención puede mejorar la calidad de vida de los pacientes que sufren las enfermedades indicadas anteriormente, de un modo significativo.
Aunque el objeto de la invención ha sido descrito mediante solo dos ejemplos detallados de aplicación, ello no implica que la solicitud de la patente de invención se encuentre limitada en su protección y alcance a dichos ejemplos.
Resultará evidente al experto que las características del objeto de la invención pueden utilizarse por sí mismas o en otras combinaciones diferentes.
Claims (15)
1. Dispositivo para el ajuste y/o regulación automáticos del contenido de dióxido de carbono, CO2 , del aire inhalado mediante la respiración normal para el tratamiento de la hiperventilación, caracterizado porque comprende:
- un elemento de derivación, que conduce el aire inhalado y el aire exhalado en dos direcciones (10),
- un tubo para aire exhalado (11) y un tubo para aire inhalado (21) conectados al elemento de derivación (10), en el que se colocan e instalan en los tubos unas válvulas (13, 23) que permiten el flujo unidireccional,
- un depósito de mezcla (20) conectado al tubo para aire inhalado (21), que comprende una abertura de entrada de aire nuevo (24) y una abertura de entrada de CO2 (22),
- un depósito de CO2 (30) que está conectado a la abertura de entrada de CO2 (22),
- una herramienta medidora que determina el contenido de CO2 del aire inhalado (25) que está conectada al tubo para aire inhalado (21),
- una herramienta medidora que determina el contenido de CO2 del aire exhalado (15) se conecta al tubo para aire exhalado (11),
- las aberturas de salida de las herramientas medidoras (25, 15, 26, 16) están conectadas a la abertura de entrada de una unidad de control (50),
- la abertura de salida de la unidad de control (50) está conectada a la válvula (28), que ajusta la proporción de mezcla del dispositivo de mezcla (20), ajustando de esta manera el contenido de CO2 del aire inhalado mediante el incremento del contenido de CO2 del aire inhalado hasta el nivel apropiado para evitar la hiperventilación mediante la utilización del contenido de CO2 del aire directamente exhalado o almacenado en el depósito de aire exhalado (40) y/o utilizando el contenido de CO2 del depósito de CO2 (30), y/o utilizando el contenido de O2 del aire nuevo y/o de un depósito de aire comprimido o de O2 (60), y
- en el elemento de derivación (10) del dispositivo hay un tubo respirador, o una máscara respiradora, conectada directamente o mediante un contador de respiraciones (19) y la salida del contador de respiraciones está conectada a la entrada apropiada de la unidad de control (50).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por una herramienta medidora que determina el contenido de CO2 del aire inhalado (25) que está conectada al tubo para aire inhalado (21), y en la que la abertura de salida de la herramienta medidora está conectada a la abertura de entrada de la unidad de control (50).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque una herramienta medidora que determina el contenido de oxígeno (16, 26) está conectada al tubo para aire exhalado (11) y además al tubo para aire inhalado (21).
4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tubo para aire exhalado (11) está conectado a un depósito de aire exhalado (40), en el que la abertura de salida (41) del depósito está conectada al depósito de mezcla (20) y la otra abertura de salida (42) está conectada a un tubo abierto a la atmósfera (43).
5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, en el tubo para aire abierto a la atmósfera (43) hay una válvula de apertura-cierre (42) instalada en donde la entrada de la válvula de control debería estar conectada a la unidad de control (50).
6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el depósito de CO2 (30) y el depósito para aire exhalado (40) están conectados mediante una válvula de doble efecto (35) al depósito de mezcla (20), en donde la entrada de control de la válvula (35) está conectada a la salida de la unidad de control (50).
7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 5, caracterizado porque el depósito de CO2 (30) y el tubo para aire exhalado (11) están conectados mediante una válvula de doble efecto (35) al depósito de mezcla (20), en donde la entrada de la válvula de control (35) está conectada a la salida de la unidad de control (50).
8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la abertura de salida del depósito de mezcla (20) está conectada a un filtro (27).
9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque el filtro (27) comprende elementos adicionales.
10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tubo para aire exhalado (11) está conectado directamente al tubo para aire abierto a la atmósfera (43).
11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque un depósito de CO2 (30) y un depósito de aire comprimido (60) están conectados al depósito de mezcla (20), de manera que estos depósitos están conectados a una válvula mezcladora (28), instalada en el depósito de mezcla (20).
12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque, en lugar del depósito de aire comprimido (60), un depósito de O2 (60) está conectado al depósito de mezcla (20).
13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque un tubo respirador (17) está conectado al elemento de derivación (10) o a un contador de respiraciones (19).
14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque una máscara respiradora (18) está conectada al elemento de derivación (10) o a un contador de respiraciones (19).
15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque un contador de respiraciones (19) está conectado al elemento de derivación (10) está conectado y la salida del contador de respiraciones está conectada a la entrada apropiada de la unidad de control (50)
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