ES2946254T3

ES2946254T3 - Aparato de asistencia para la tos con válvulas controladas de forma neumática

Info

Publication number: ES2946254T3
Application number: ES19194939T
Authority: ES
Inventors: Patrick Dehour; Stéphane Duceux; Cédric Jourdain
Original assignee: Eove SA
Current assignee: Eove SA
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: FR3085852A1; FR3085852B1; EP3622991B1; EP3622991A1

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de insuflación y exsuflación de gas (10), es decir asistencia para la tos, que comprende una turbina motorizada (1), líneas de insuflación (4) y de exsuflación (5), una línea común (6) conectada fluídicamente a dichas líneas de insuflación (4) y exsuflación (5), y medios de control que controlan la turbina (1). Según la invención, el aparato (10) comprende dos pares de válvulas neumáticas que controlan la comunicación fluídica de la línea de exuflación (5) o exuflación con la atmósfera y, además, del suministro de gas de la línea común (6) con la línea de exuflación (5) o con la línea de insuflación (4); y medios de control neumáticos (7, 8), tales como válvulas de solenoide controladas por los medios de control, controlando neumáticamente dichas válvulas neumáticas (11, 12, 13, 14). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de asistencia para la tos con válvulas controladas de forma neumática

La presente invención hace referencia a un aparato de insuflación y exuflación de gas, también denominado aparato de asistencia para la tos, preferiblemente portátil o de mano, que se puede utilizar en el tratamiento de personas con trastornos respiratorios que requieren de una asistencia para la evacuación de las secreciones pulmonares.

Los aparatos de asistencia para la tos constan generalmente de una turbina motorizada, también denominada compresor o microsoplante, que gira a una velocidad fija acoplada a una electroválvula que permite dirigir el flujo de aire desde la turbina hacia el paciente, es decir, en insuflación con la salida de la turbina conectada de forma fluida al paciente y, a continuación, desde el paciente hacia la turbina, es decir, en exuflación con la salida de la turbina conectada a la entrada de aire de la turbina. Los sensores de presión y caudal asociados a un controlador incluido en los medios de mando permiten gestionar las diferentes fases en función de los ajustes elegidos. También se puede prever un oscilador para aumentar la capacidad del dispositivo para movilizar las secreciones pulmonares de los pacientes tratados.

De este modo, el documento EP-A-2707069 muestra un equipo de insuflación y exuflación de este tipo que tiene una turbina conectada a una válvula selectora, que a su vez se conecta a un oscilador, que a su vez se conecta a una conexión de tubo flexible. Durante la insuflación de aire, la válvula selectora conecta de forma fluida el escape de la turbina al oscilador, provocando una presión positiva en la conexión del tubo flexible. A la inversa, durante la exuflación, la válvula selectora conecta la entrada de la turbina con el oscilador, provocando una presión negativa en la conexión del tubo flexible. El oscilador es una válvula de mariposa con un disco giratorio de 360°. Durante la insuflación, el disco está diseñado para modular de forma progresiva el caudal de aire, mientras que, durante la exuflación, el oscilador está inactivo o en modo de flotación. Cuando el oscilador está inactivo, el disco se mantiene fijo para permitir un caudal de aire máximo, mientras que, en el modo de flotación, el disco gira en continuo para que el caudal de aire alterne rápidamente entre el máximo y el mínimo.

El documento CN-U-203370171 muestra una máquina para toser de funcionamiento electromecánico similar, que comprende un sistema oscilante que coopera con válvulas de membrana.

Sin embargo, los sistemas de selección actuales plantean problemas.

De este modo, el principio de mantener la turbina a una velocidad constante sólo permite un control limitado de la presión del aire durante las fases de insuflación o exuflación. En particular, cuando el operador ajusta una presión negativa de -x mbar, esta presión sólo se alcanza de hecho al final de la espiración activa del paciente y no durante la fase más importante para la eficacia del tratamiento.

Además, las electroválvulas utilizadas en los aparatos actuales consumen mucha energía y las baterías tienen una capacidad limitada, lo que limita la portabilidad y/o autonomía del aparato.

También se conoce el documento EP-A-862922, que propone un aparato de asistencia respiratoria con un circuito inspiratorio y un circuito espiratorio conectados a un dispositivo de vacío. Los dos circuitos comprenden válvulas neumáticas y son independientes, es decir, no están conectados de forma fluida entre sí.

En vista de ello, el problema que se plantea es, por tanto, proponer un aparato de insuflación y exuflación de gas mejorado, es decir, en particular, un aparato para toser, que no sólo pueda pasar rápidamente de una fase de insuflación a una fase de exuflación, y viceversa, sino también respetar el punto o puntos de consigna de presión y/o, preferiblemente, reducir o controlar el consumo de energía del aparato, y además reducir el tamaño y el peso totales del aparato.

La invención hace referencia entonces a un aparato de insuflación y exuflación de gas, normalmente un aparato para la tos, que comprende:

- una turbina motorizada que comprende una entrada de gas y una salida de gas, y

- una línea de insuflación conectada de forma fluida a la salida de gas de la turbina,

- una línea de exuflación conectada de forma fluida a la entrada de gas de la turbina, - y una línea común de suministro de gas a un paciente conectada de forma fluida a dichas línea de insuflación y línea de exuflación,

caracterizado por que comprende, además:

- una primera y una cuarta válvula neumática dispuestas en la línea de exuflación, controlando la primera válvula neumática la comunicación fluida de la línea de exuflación con la atmósfera y controlando la cuarta válvula neumática la comunicación fluida de la línea común de suministro de gas con la línea de exuflación,

- una segunda y una tercera válvula neumática dispuestas en la línea de insuflación; controlando la segunda válvula neumática la comunicación fluida de la línea de insuflación con la atmósfera y controlando la tercera válvula neumática la comunicación fluida de la línea de insuflación con la línea común de suministro de gas,

- y medios de control neumáticos que controlan de forma neumática dichas válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta.

Según el caso, el aparato de la invención puede comprender una o más de las siguientes características técnicas:

• comprende medios de mando que controlan la turbina para suministrar gas durante al menos las fases de insuflación y exuflación.

• la turbina suministra aire.

• la segunda válvula neumática comprende un orificio de ventilación a la atmósfera que permite poner la línea de insuflación en comunicación fluida con la atmósfera ambiente con el fin de evacuar la presión de gas que se ejerce en la línea de insuflación.

• la primera válvula neumática comprende un orificio de conexión a la atmósfera que permite poner la línea de exuflación en comunicación fluida con la atmósfera ambiente, de modo que se pueda extraer al aire de él cuando la turbina aspire aire por medio de su entrada de gas.

• una (cada) fase de insuflación tiene una duración comprendida entre 0,5 y 10 segundos, normalmente hasta aproximadamente 5 segundos.

• opcionalmente, la (cada) fase de insuflación y la (cada) fase de exuflación subsiguiente van seguidas a su vez de una fase de pausa (es decir, entre una fase de exuflación y la fase de insuflación siguiente) durante la cual se suministra una presión de pausa superior o igual a 0 mbar en la línea de insuflación y en la línea común, preferiblemente una presión de pausa comprendida entre 0 y 30 mbar, por ejemplo, del orden de 10 mbar.

• durante una (cada) fase de pausa, los medios de mando controlan las electroválvulas y la turbina para suministrar una presión de pausa superior o igual a 0 mbar en la línea de insuflación y en la línea común, preferiblemente una presión de pausa comprendida entre 0 y 30 mbar, preferiblemente la fase de pausa tiene una duración de pausa comprendida entre 0 y 5 segundos aproximadamente.

• la fase de pausa tiene una duración de pausa comprendida entre 0 y 5 segundos aproximadamente, normalmente menos de 2 segundos.

• los medios de mando controlan, durante una (cada) fase de pausa, las electroválvulas y la turbina para suministrar una presión de pausa superior o igual a 0 mbar en la línea de insuflación y en la línea común, preferiblemente una presión de pausa comprendida entre 0 y 30 mbar

• los medios de mando comprenden un controlador digital conectado eléctricamente a la turbina.

• los medios de mando comprenden un microprocesador, preferiblemente transportado por una tarjeta electrónica.

• la turbina comprende un motor eléctrico, es decir, que funciona con corriente eléctrica.

• la turbina comprende un motor eléctrico que acciona un rodete dispuesto en una voluta, es decir, en el compartimento interior de la voluta.

• los medios de control neumáticos controlan de forma neumática dichas válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta en función de las fases de insuflación y exuflación de gas de la turbina, y eventualmente de la fase de pausa y/o de la fase transitoria.

• durante una (cada) fase de insuflación de gas y/o una (cada) posible fase de pausa, los medios de control neumáticos controlan de forma neumática:

• la segunda válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación y la atmósfera,

• la tercera válvula neumática para establecer una comunicación fluida de la línea de insuflación con la línea común de suministro de gas,

• la primera válvula neumática para establecer una comunicación fluida de la línea de exuflación con la atmósfera, y

• la cuarta válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea común de suministro de gas y la línea de exuflación.

• durante una fase de insuflación y/o una posible fase de pausa, la turbina suministra aire a presión (es decir, > presión atmosférica) a la línea de insuflación conectada de forma fluida a la salida de gas de la turbina, es decir, la turbina genera una presión positiva (P+) en dicha línea de insuflación. El aire presurizado fluye hacia la línea común de suministro de gas y, por tanto, hacia el paciente.

• durante una (cada) fase de exuflación de gas, los medios de control neumáticos controlan de forma neumática:

• la segunda válvula neumática para establecer una comunicación fluida de la línea de insuflación con la atmósfera,

• la tercera válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación y la línea común de suministro de gas,

• la primera válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de exuflación y la atmósfera, y

• la cuarta válvula neumática para establecer una comunicación fluida de la línea común de suministro de gas con la línea de exuflación.

• durante una (cada) fase de insuflación, la turbina genera una presión positiva (P+) comprendida entre 5 y 70 mbar (presión relativa con respecto a la presión atmosférica).

• durante una (cada) posible fase de pausa, la turbina genera una presión positiva (P+) comprendida entre 0 y 30 mbar (presión relativa con respecto a la presión atmosférica).

• durante una (cada) fase de exuflación, la turbina genera una presión negativa (P-) en el lado de entrada de gas de la turbina, es decir, un vacío (es decir, una presión inferior o igual a la presión atmosférica), en la línea de exuflación y en la línea común de suministro de gas que se conecta de forma fluida a la línea de exuflación. Esto permite someter a vacío las vías respiratorias del paciente. Acto seguido, el aire aspirado se suministra en la línea de insuflación y se descarga a la atmósfera ambiente por medio del orificio de ventilación a la atmósfera de la segunda válvula neumática.

• durante una (cada) fase de exuflación, la turbina genera una presión negativa (P-) comprendida entre 0 y -70 mbar (presión relativa con respecto a la presión atmosférica).

• la turbina se controla para alcanzar una velocidad máxima de 75.000 rpm.

• opcionalmente, la fase de insuflación y la fase de exuflación están espaciadas por una fase de transición que permite preparar el estado de las válvulas (es decir, apertura o cierre completo...) y de los circuitos de gas (por ejemplo, presiones en las líneas de insuflación y exuflación...) para que el inicio de la siguiente fase de exuflación se realice con un caudal de exuflación determinado, preferiblemente un caudal de exuflación máximo.

• cada fase de transición comienza al final de la fase de insuflación, es decir, se realiza al final de una fase de insuflación y antes de la fase de exuflación siguiente.

• una (cada) fase transitoria tiene una duración comprendida entre 50-500 ms aproximadamente.

• durante al menos una (cada) fase transitoria, los medios de control neumáticos controlan de forma neumática:

• los medios de control neumáticos comprenden electroválvulas primera y segunda.

• las electroválvulas primera y segunda son electroválvulas neumáticas.

• los medios de control neumáticos comprenden electroválvulas primera y segunda de tipo "todo o nada" y/o de 3 vías.

• las electroválvulas primera y segunda se controlan eléctricamente por los medios de mando. • las electroválvulas primera y segunda se conectan de forma fluida a una fuente de presión positiva, es decir, una fuente de gas a presión.

• la fuente de presión positiva conectada de forma fluida a las electroválvulas primera y segunda es, según el caso, la turbina o una fuente de presión adicional del tipo (micro)bomba, (micro)compresor o similar.

• ventajosamente, la fuente de presión positiva es una fuente de presión adicional de tipo (micro)bomba, (micro)compresor o similar.

• la fuente de presión adicional se conecta de forma fluida a las electroválvulas primera y segunda por medio de al menos una línea de suministro de presión positiva.

• las electroválvulas primera y segunda también se conectan de forma fluida a una fuente de presión denominada negativa, denominada fuente de presión negativa, por medio de al menos una línea de suministro de presión negativa.

• las electroválvulas primera y segunda también se conectan de forma fluida a una fuente de presión negativa que es la línea de exuflación o la atmósfera ambiente.

• las electroválvulas neumáticas primera y segunda son electroválvulas denominadas "en miniatura" que consumen menos de 10 vatios, preferiblemente del orden de 5 vatios o menos, en consumo pico instantáneo.

• las electroválvulas neumáticas primera y segunda son del tipo de 3 vías que comprenden dos entradas y una salida neumáticas.

• las electroválvulas primera y segunda comprenden cada una:

• .una primera vía (con una primera entrada neumática) conectada a la fuente de presión positiva, • .una segunda vía (con una segunda entrada neumática) conectada a la fuente de presión negativa, y

• .una tercera vía (con salida neumática) conectada a una o varias válvulas neumáticas, preferiblemente por medio de una línea de control neumático.

• la primera electroválvula controla de forma neumática las válvulas neumáticas segunda y cuarta.

• la segunda electroválvula controla de forma neumática las válvulas neumáticas primera y tercera.

• la primera electroválvula y la segunda electroválvula controlan de forma neumática las válvulas neumáticas, por medio de su tercera vía que comprende su salida neumática.

• los medios de mando controlan eléctricamente las electroválvulas primera y segunda para conectar de forma fluida:

• bien la primera vía a la tercera vía para suministrar una presión de control positiva,

• bien la segunda vía a la tercera vía para suministrar una presión de control negativa o nula.

• la segunda vía se conecta normalmente (es decir, en reposo o por defecto, por ejemplo) a la tercera vía de cada una de las electroválvulas primera y segunda, es decir, en ausencia de control por los medios de mando.

• los medios de mando controlan eléctricamente las electroválvulas primera y segunda en función de las fases de insuflación y de exuflación, y opcionalmente también en función de la fase de pausa y/o de la fase transitoria.

• comprende una carcasa exterior rígida en la que se disponen al menos la turbina motorizada, la línea de insuflación, la línea de exuflación, la línea común, las válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta y los medios de control neumáticos que controlan de forma neumática las válvulas neumáticas, en particular las electroválvulas neumáticas.

• comprende una IHM o interfaz hombre-máquina que permite a un usuario, por ejemplo, un miembro del personal de enfermería u otro, introducir uno o varios valores de consigna, en particular valores de presión alta y baja, tiempos de las diferentes fases, etc.

• la IHM comprende una pantalla digital con botones táctiles, preferiblemente en color.

• comprende medios de alimentación con corriente eléctrica que alimentan con corriente eléctrica al menos a la turbina motorizada, a la IHM y a los medios de mando y, eventualmente, a la bomba o al compresor.

• los medios de alimentación con corriente eléctrica comprenden al menos una batería o pila, preferiblemente recargable, y/o una toma de corriente y un cable eléctrico para la conexión a la red (por ejemplo, 110/230 V), y posiblemente un transformador de corriente.

• la línea común de suministro de gas se conecta de forma fluida al paciente por medio de una interfaz respiratoria, como por ejemplo una máscara respiratoria, por ejemplo, una máscara buco nasal o una sonda de traqueotomía o incluso un conector bucal.

• la línea común de suministro de gas se conecta de forma fluida a la interfaz de respiración por medio de un tubo flexible o similar.

• el aparato comprende una estación periférica que rodea y aloja un módulo de ventilación central extraíble, es decir, dos partes que encajan entre sí de forma separable/desmontable.

• el módulo de ventilación central se encaja/inserta en la estación periférica de forma extraíble/desmontable.

• el módulo de ventilación central comprende la carcasa exterior rígida en la que se disponen al menos la turbina motorizada, la línea de insuflación, la línea de exuflación, la línea común, las válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta, las electroválvulas neumáticas y los medios de mando...

• la IHM se dispone, de forma desmontable o no, en la estación periférica.

La invención se comprenderá mejor ahora mediante la siguiente descripción detallada, hecha a título ilustrativo, pero no restrictivo, con referencia a las figuras adjuntas, entre las cuales:

• [La Fig. 1] es un diagrama esquemático de una forma de realización de la arquitectura interna de un aparato de insuflación y exuflación de gas de acuerdo con la invención,

• [La Fig.2] es un cronograma obtenido durante el funcionamiento del aparato de la Fig. 1, • [La Fig 3]. y la [Fig. 4] ilustran una forma de realización de un aparato de insuflación y exuflación de gas de acuerdo con la invención,

• [La Fig. 5] muestra de forma esquemática el funcionamiento de las electroválvulas y válvulas neumáticas del aparato de [la Fig. 1].

[La Fig. 1] esquematiza la arquitectura interna de un aparato de insuflación y exuflación de gas 10 de acuerdo con la invención, también denominado aparato de asistencia para la tos, que se puede utilizar para tratar a personas que padecen trastornos respiratorios que requieren de una asistencia para la evacuación de las secreciones pulmonares. Ventajosamente, este aparato 10 es portátil o de mano (es decir, que se puede utilizar mientras se camina), preferiblemente de mano.

Se compone de una turbina motorizada 1, también denominada compresor o microsoplante, que comprende una entrada de gas 2 por la que se aspira y penetra el aire en la turbina 1 y una salida de gas 3 por la que se expulsa aire de la turbina 1, preferiblemente a presión positiva. La turbina 1 consta normalmente de un motor eléctrico que acciona un rodete dispuesto en el compartimento interior de la voluta y que se utiliza para suministrar aire a presión (> 1 bar).

También se proporcionan medios de mando 16 que controlan la turbina 1 para suministrar gas durante al menos las fases de insuflación y exuflación, como se detalla a continuación.

Opcionalmente, la/cada fase de insuflación y la/cada fase de exuflación pueden ir seguidas de una fase de pausa situada entre la fase de exuflación y la siguiente fase de insuflación. La fase de pausa tiene una duración de pausa comprendida entre 0 y 5 segundos aproximadamente, normalmente menos de 2 segundos.

Durante esta (cada) fase de pausa, la turbina 1 es controlada por los medios de mando 16 para suministrar una presión de gas de pausa superior o igual a 0 mbar en la línea de insuflación 4 y en la línea común 6, normalmente una presión de pausa comprendida entre 0 y 30 mbar, por ejemplo, del orden de 10 mbar.

Más concretamente, los medios de mando actúan, durante la fase de pausa, sobre las electroválvulas 11-14, por medio de los medios de control neumáticos, es decir, las electroválvulas 7, 8, según se explica más adelante, y la turbina 1 para suministrar la presión de pausa deseada.

Preferiblemente, los medios de mando 16 comprenden un controlador digital conectado eléctricamente 17 a la turbina 1. El controlador digital de los medios de mando 16 puede comprender, por ejemplo, una tarjeta electrónica con microcontrolador que implemente uno o más algoritmos utilizados para accionar la turbina 1 y medios de memoria, como por ejemplo una memoria flash o similar.

Durante el funcionamiento del aparato 1, la turbina 1 alimenta con aire una línea de insuflación 4 que se conecta de forma fluida a la salida de gas 3 de la turbina 1 y permite transportar el aire expulsado por la turbina 1. Además, una línea de exuflación 5 se conecta de forma fluida a su vez a la entrada de gas 2 de la turbina 1 y permite en particular transportar el aire aspirado por la turbina 1. Las líneas de insuflación y exuflación 4 y 5 son, por ejemplo, conductos de gas, pasos de gas o similares, dispuestos en el aparato 10.

Las líneas de insuflación 4 y de exuflación 5 se conectan además de forma fluida a una línea común de suministro de gas 6, como por ejemplo un conducto de gas o similar, que se conecta de forma fluida a un paciente, por ejemplo por medio de un tubo flexible 40 (véase la Fig. 3) conectado de forma fluida a una interfaz respiratoria (por ejemplo, máscara respiratoria, tubo traqueal, etc.), con el fin de alimentar con aire a presión las vías respiratorias del paciente, en particular sus pulmones, durante las fases de insuflación y, a la inversa, para extraer el gas durante las fases de exuflación.

Las líneas de insuflación 4 y de exuflación 5 comprenden varias válvulas neumáticas 11-14 que permiten controlar los flujos de gas durante las fases sucesivas de insuflación y exuflación, y opcionalmente durante las fases de pausa y/o transitorias.

Más concretamente, una primera válvula neumática 11 y una cuarta válvula neumática 14 se disponen en la línea de exuflación 5. La primera válvula neumática 11 controla la comunicación fluida de la línea de exuflación 5 con la atmósfera ambiente, por medio de un orificio de entrada 11 a, para permitir que el aire atmosférico penetre y alimente la turbina 1, durante las fases de insuflación, según se explica más adelante, mientras que la cuarta válvula neumática 14 controla la comunicación fluida del línea de suministro de gas común 6 con la línea de exuflación 5, durante las fases de exuflación, según se explica más adelante.

Además, una segunda válvula neumática 12 y una tercera válvula neumática 13 se disponen en la línea de insuflación 4. En este caso, la segunda válvula neumática 12 controla la comunicación fluida de la línea de insuflación 4 con la atmósfera, por medio de un orificio de evacuación de gas 12a para evacuar el gas a presión, durante las fases de exuflación, según se explica más adelante, mientras que la tercera válvula neumática 13 controla la comunicación fluida de la línea de insuflación 4 con la línea común de suministro de gas 6, para alimentar con aire al paciente, durante las fases de insuflación, según se explica más adelante.

Estas válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta 11-14 se controlan a su vez de forma neumática por medios de control neumáticos 7, 8 que comprenden primera y segunda electroválvulas neumáticas 7, 8. Las electroválvulas primera y segunda 7, 8 son electroválvulas en miniatura con un consumo máximo bajo (es decir < 10 vatios).

Las electroválvulas neumáticas primera y segunda 7, 8 se controlan eléctricamente, por medio de uno o varios enlaces eléctricos 16', por los medios de mando 16 del aparato 10, en función de la fase de insuflación o de exuflación que se vaya a efectuar, o de eventuales fases de pausa y/o transitorias.

Según se ilustra en [la Fig. 1] y [la Fig. 5], las electroválvulas neumáticas primera y segunda 7, 8 se conectan de forma neumática además a al menos una línea de mando neumático 15, es decir, al menos una línea de suministro de presión positiva, por ejemplo, un conducto de gas ramificado o varios conductos, que conectan estas electroválvulas neumáticas primera y segunda 7, 8 a una fuente de presión positiva 9, es decir, una fuente de gas a presión.

Esta fuente de presión positiva 9 que alimenta gas a presión a las electroválvulas primera y segunda 7, 8 puede ser, de acuerdo con la forma de realización considerada, bien la turbina 1 o bien una fuente de presión adicional 9 como una bomba (también denominada microbomba), un compresor (también denominado microcompresor) o similar que alimente de forma fluida la línea de mando neumático 15.

Preferiblemente, como se muestra en [la Fig. 1], la fuente de presión positiva 9 es una (micro)bomba o (micro)compresor que suministra gas a presión. También se controla por los medios de mando 16, normalmente por el microcontrolador, por medio de uno (o varios) enlaces eléctricos 16". La utilización de una bomba o compresor adicional permite obtener en particular una mayor eficacia o reactividad durante las posibles fases de transición, es decir, durante los periodos de tiempo que separan las fases de insuflación y exuflación.

Además, las electroválvulas primera y segunda 7, 8 también se conectan de forma fluida a una fuente de presión denominada "negativa", denominada simplemente fuente de presión negativa, por medio de al menos una línea de suministro de presión negativa 15', es decir, un conducto ramificado o varios conductos, por ejemplo. Esta fuente de presión negativa puede ser la línea de exuflación 5, en la que prevalece una presión negativa (P-) durante las fases de exuflación, o bien la atmósfera ambiente (es decir, la presión atmosférica).

[La Fig. 5] permite comprender mejor el funcionamiento de las electroválvulas 7, 8 y la manera cómo se controlan de forma neumática las válvulas neumáticas 11-14 del aparato de la Fig. 1. En la Fig. 5 sólo se muestra la primera electroválvula neumática 7. Sin embargo, las explicaciones que se dan a continuación hacen referencia tanto a la primera electroválvula neumática 7 como a la segunda electroválvula neumática 8, ya que el funcionamiento y la arquitectura de estas dos electroválvulas neumáticas son exactamente las mismas.

La primera electroválvula neumática 7 es del tipo de 3 vías, es decir, comprende dos entradas neumáticas 71, 72 y una salida neumática 73. Más concretamente:

• la primera vía que comprende la primera entrada neumática 71 que se conecta a la fuente de presión positiva 9, por medio de la línea de mando neumático 15,

• la segunda vía que comprende la segunda entrada neumática 72 se conecta a la fuente de presión negativa, por ejemplo, a la línea de exuflación 5, por medio de la línea de suministro de presión negativa 15', y

• la tercera vía que comprende la salida neumática 73 se conecta a las válvulas neumáticas 12, 14, preferiblemente por medio de una(s) línea(s) de control neumático 15".

En funcionamiento, los medios de mando 16 controlan eléctricamente la primera electroválvula 7, en función de las fases de insuflación y de exuflación, para conectar de forma fluida:

• bien la primera vía (con entrada 71) a la tercera vía (con salida 73) para proporcionar una presión de control positiva a las válvulas neumáticas segunda y cuarta 12, 14,

• bien la segunda vía (con entrada 72) a la tercera vía (con salida 73) para proporcionar una presión de control negativa a las válvulas neumáticas segunda y cuarta 12, 14.

La segunda vía (con la entrada 72) se conecta normalmente a la tercera vía 73 de la primera electroválvula 7, es decir, en ausencia de control por parte de los medios de mando 16 (es decir, en modo de reposo o por defecto, por ejemplo).

Ventajosamente, las válvulas neumáticas 11-14 son válvulas de membrana. Según se ilustra en [la Fig. 1] y [la Fig. 5], cada válvula neumática 11-14 comprende:

• una primera cavidad interna 60, denominada cavidad de control, en comunicación fluida con la tercera vía de una de las electroválvulas neumáticas 7, 8, estando sometida dicha primera cavidad interna 60 a la presión o depresión procedente de la línea de control neumático 15",

• una segunda cavidad interna 61 y una tercera cavidad interna 62 separadas entre sí por una membrana flexible deformable 63, separando dicha membrana flexible deformable 63 aún más las cavidades internas segunda 61 y tercera 62 de la primera cavidad interna 60.

Cuando se suministra una presión de gas a la primera cavidad interna 60 mediante la línea de control neumático 15", esta presión se ejercerá sobre la superficie delantera 63a de la membrana 63 que creará entonces, por medio de su superficie trasera 63b, una estanqueidad al gas entre la segunda cavidad interna 61 y la tercera cavidad interna 62 impidiendo cualquier paso de gas de la segunda cavidad interna 61 a la tercera cavidad interna 62.

A la inversa, cuando se suministra una depresión gaseosa en la primera cavidad interna 60 por la línea de control neumático 15", no se ejercerá entonces más presión sobre la superficie delantera 63a de la membrana 63 que liberará entonces el paso, por el lado de su superficie trasera 63b, entre la segunda cavidad interna 61 y la tercera cavidad interna 62, permitiendo entonces el paso del gas desde la segunda cavidad interna 61 hacia la tercera cavidad interna 62.

Estos pasos o interrupciones en el paso de gas entre la segunda cavidad interna 61 y la tercera cavidad interna 62 de las válvulas 11-14 permitirán controlar las circulaciones de gas en el aparato 10, según se explica más adelante, en función de la fase de insuflación o exuflación que se vaya a realizar.

Durante el funcionamiento del aparato 10, la primera electroválvula 7 controla las válvulas neumáticas segunda y cuarta 12, 14, mientras que la segunda electroválvula 8 controla las válvulas neumáticas primera y tercera 11, 13, en función de las fases sucesivas de insuflación y exuflación de gas, o incluso de las fases de pausa y/o transitorias, en respuesta a las señales de control procedentes de los medios de mando 16.

Durante cada fase de insuflación, los medios de control neumáticos controlan de forma neumática la segunda válvula neumática 12 para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación 4 y la atmósfera, por medio del orificio de descarga 12a situado en la tercera cavidad interna 62 de la segunda válvula neumática 12; la tercera válvula neumática 13 para establecer una comunicación fluida de la línea de insuflación 4 con la línea común de suministro de gas 6, por medio de las cavidades segunda y tercera 61,62 de la tercera válvula neumática 13; la primera válvula neumática 11 para establecer una comunicación fluida de la línea de exuflación 5 con la atmósfera, por medio del orificio de entrada 11 a situado en la tercera cavidad interna 62 de la primera válvula neumática 11; y la cuarta válvula neumática 14 para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea común de suministro de gas 6 y la línea de exuflación 5.

Dicho de otro modo, durante cada fase de insuflación, la turbina 1 suministra aire a presión (> 1 bar abs) en la línea de insuflación 4 conectada de forma fluida a la salida de gas 3 de la turbina 1, es decir, la turbina 1 genera una presión positiva (P+) en dicha línea de insuflación 4. El aire a presión se conduce en la dirección de la línea común de suministro de gas 6 y por lo tanto del paciente, a quien se distribuye el aire mediante el conducto flexible 40 (véase la Fig. 3) y una interfaz respiratoria conectada de forma fluida a dicho conducto flexible 40. En este caso, la turbina 1 genera una presión positiva (P+) comprendida entre 0 y 70 mbar, por ejemplo.

A la inversa, durante una fase de insuflación de gas, los medios de control neumáticos 7, 8, 15 controlan de forma neumática la segunda válvula neumática 12 para establecer una comunicación fluida entre la línea de insuflación 4 con la atmósfera, por medio del orificio de descarga 12a; la tercera válvula neumática 13 para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación 4 y la línea común de suministro de gas 6; la primera válvula neumática 11 para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de exuflación 5 y la atmósfera, por medio del orificio de entrada 11a; y la cuarta válvula neumática 14 para establecer una comunicación fluida de la línea común de suministro de gas 6 con la línea de exuflación 5, por medio de las cavidades segunda y tercera 61, 62 de la cuarta válvula neumática 14.

En otras palabras, durante una fase de exuflación, la turbina 1 genera una presión negativa (P-) en el lado de entrada de gas 2 de la turbina 1, es decir, un vacío, en la línea de exuflación 5 y en la línea común de suministro de gas 6 que se conecta de forma fluida a la línea de exuflación 5. Esto permite poner en vacío el tracto respiratorio del paciente. Acto seguido, el aire aspirado se suministra en la línea de exuflación 5 y, a continuación, se expulsa a la atmósfera ambiente por medio del orificio de ventilación 12a de la segunda válvula neumática 12. En este caso, la turbina 1 genera una presión negativa (P-) comprendida entre 0 y -70 mbar, por ejemplo.

Durante las fases de insuflación y exuflación, la turbina 1 se controla por medio de los medios de mando 16. Normalmente, la velocidad máxima de rotación de la turbina puede alcanzar aproximadamente 75.000 rpm.

En términos generales, la invención se basa por tanto en una combinación de válvulas neumáticas 11-14 que permiten un cambio rápido de la salida paciente, es decir, de la línea común 6, entre la entrada 2 y la salida 3 de la turbina 1.

Estas válvulas neumáticas 11-14 se controlan de forma neumática mediante las electroválvulas neumáticas 7, 8 que son del tipo "todo o nada", que a su vez se controlan eléctricamente por los medios de mando 16 y se conectan de forma fluida a una bomba o compresor 9 adicional que suministra gas a presión.

El cronograma de [la Fig. 2] muestra el mando, en función del tiempo (T), por ejemplo, expresado en segundos, de las electroválvulas neumáticas 7, 8 que actúan sobre las válvulas neumáticas 11-14 durante las fases de insuflación y exuflación, es decir, cuando el paciente inspira y, a continuación, espira gas, y durante una fase transitoria, también denominada fase de transición y una fase de pausa.

Las electroválvulas 7, 8 controlan las válvulas neumáticas 12, 14 y las válvulas 11, 13, respectivamente, con presión positiva o, según el caso, negativa, como se ha explicado anteriormente.

Más concretamente, durante la fase de insuflación de gas, es decir, durante la inspiración del paciente, la turbina 1 genera una presión positiva P+ en la salida 3 de la turbina 1, que se envía al paciente por medio de la tercera válvula 13. Para poder suministrar un caudal, la turbina 1 aspira aire ambiente a través de la primera válvula 11. Las válvulas primera y tercera 11, 13 se controlan, por tanto, para que estén abiertas "O", mientras que las válvulas segunda y cuarta 12 y 14 se controlan para que se mantengan cerradas "F" a fin de garantizar el caudal de aire únicamente en el sentido deseado.

Acto seguido, durante la fase de exuflación, es decir, durante la espiración del paciente, la turbina 1 genera una presión negativa P-(es decir, vacío) en la entrada 2 de la turbina 1, que se transmite al paciente, por medio de la línea de exuflación 5 y la cuarta válvula 14. Para poder aspirar caudal, es decir, para someter a depresión la línea de exuflación 5 y la cuarta válvula 14, la turbina 1 debe poder expulsar presión, es decir, gas, a través de la segunda válvula 12 hacia la atmósfera ambiente. Por lo tanto, las válvulas primera y tercera 11 y 13 se cierran de forma controlada para garantizar la circulación del aire únicamente en el sentido deseado.

Ventajosamente, las dos fases de funcionamiento, a saber, la fase de insuflación (Inspiración) y la fase de exuflación (Espiración), pueden separarse entre sí mediante una fase transitoria (Transición) opcional, según se ilustra en la figura 2, durante la cual todas las válvulas 11-14 están cerradas. Puede durar hasta unos 5 segundos. Esta fase de transición permite preparar al paciente para la siguiente fase de exhalación (es decir, fase de espiración) aislando al paciente del circuito de la turbina 1 y aislando además el circuito de la turbina 1 de la atmósfera ambiente, creando de este modo una presión negativa en la entrada de la turbina 2, lo que permite una transición rápida de presión positiva a negativa en el paciente al inicio de la siguiente fase de espiratoria, es decir, fase de exuflación, con la creación de un pico de caudal.

Además, de acuerdo con una forma de funcionamiento particular, se puede realizar otra fase denominada de pausa (Pausa), según se ilustra en [la Fig. 2], que tiene lugar después de una fase de exuflación (Espiración) y antes de la siguiente fase de insuflación (Inspiración), para permitir al paciente preparar mejor la siguiente fase de insuflación.

Preferiblemente, la (cada) fase de pausa tiene una duración de pausa comprendida entre 0 y 5 segundos aproximadamente.

Durante esta (cada) fase de pausa, las válvulas 7, 8 se configuran como en la fase de insuflación y la turbina 1 genera una presión de pausa que puede ser ligeramente positiva en dirección del paciente o puede ser igual a la presión atmosférica.

En otras palabras, los medios de mando 16 controlan eléctricamente las electroválvulas 7, 8 y la turbina 1 para suministrar una presión de pausa superior o igual a 0 mbar en la línea de insuflación 4 y en la línea común 6, normalmente una presión de pausa comprendida entre 0 y 30 mbar.

Además, también puede haber una válvula de clapeta de descarga 18, por ejemplo, una válvula de clapeta antirretorno, entre la línea de exuflación 5, es decir, aguas arriba de la entrada 2 de la turbina, a fin de eliminar cualquier presión positiva transitoria que se pueda producir dentro de la línea de exuflación 5, y garantizar de este modo que las válvulas se abran correctamente.

De acuerdo con otra variante de la invención, también se puede disponer una electroválvula adicional en el aparato para controlar las válvulas 11 a 14, es decir, además de las electroválvulas 7, 8.

[La Fig. 3] y [la Fig. 4] representan una vista general de una forma de realización de un aparato de insuflación y exuflación de gas 10 de acuerdo con la invención, también denominado aparato de asistencia para la tos, que se puede utilizar para tratar a personas que sufren trastornos respiratorios que requieren asistencia para la evacuación de las secreciones pulmonares.

En esta forma de realización, el aparato 10 comprende dos partes enclavadas 30, 31 entre sí, como se ilustra en [la Fig. 4], a saber, una estación periférica 30 que rodea y aloja un módulo de ventilación central extraíble 31.

Más concretamente, el módulo de ventilación central 31 se encaja/inserta de forma extraíble/desmontable en la estación periférica 30 según se muestra en la Fig. 4, donde el módulo de ventilador central 31 está medio insertado en la estación periférica 30.

Los componentes del aparato 10 mostrados en [la Fig. 1] se pueden disponer en la carcasa rígida 23 del módulo de ventilación central 31 del aparato 10, por ejemplo, una carcasa de polímero o similar.

Una interfaz hombre-máquina o IHM 24 se dispone en este caso en la estación periférica 30, por ejemplo, la IHM 24 es transportada por la carcasa rígida 27 de la estación 30, por ejemplo, una carcasa de polímero o similar. La IHM 24 permite al usuario introducir valores de consigna en el aparato 10, en particular los valores de presión alta y baja. La IHM 24 puede comprender, por ejemplo, una pantalla digital 28, preferiblemente en color, con teclas sensibles al tacto 28a.

Como se puede observar en [la Fig. 3], también se proporcionan medios de alimentación para suministrar corriente eléctrica a los diversos componentes del aparato 10 que la requieren, a saber, la turbina motorizada 1, los medios de mando 16, la IHM 24... y posiblemente el microcompresor 9 u otros componentes.

Los medios de alimentación con corriente eléctrica comprenden, por ejemplo, una (o varias) batería(s) o pila(s), preferiblemente recargable(s), y/o una toma de corriente 21 y un cable eléctrico 20 para la conexión a la red eléctrica, por ejemplo 110/230 V, con o sin transformador de corriente 22, según se muestra en la Fig. 3.

Además, el aparato 10 también se puede conectar, por medio de uno o más cables de conexión 29 adecuados, a otros accesorios, por ejemplo, un oxímetro 25 utilizado para medir la SpO²del paciente, un aparato de control de pedal 26 utilizado para controlar "manualmente" las fases de insuflación y exuflación, y posiblemente la de pausa.

En la forma de realización mostrada en [la Fig. 3] y [la Fig. 4], el aparato 10 comprende dos módulos 30, 31 que encajan entre sí; sin embargo, se entiende que el aparato de acuerdo con la invención podría comprender un solo módulo.

En términos generales, un aparato de insuflación y exuflación de gas de acuerdo con la presente invención se puede utilizar en pacientes incapaces de gestionar sus secreciones por sí mismos con el fin de proporcionarles insuflaciones y exuflaciones de gas (es decir, aire), ya se trate de pacientes adultos o pediátricos. Se puede utilizar en casa o en el hospital, con interfaces respiratorias invasivas (por ejemplo, sondas traqueales) o no invasivas (por ejemplo, mascarillas).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato de insuflación y exuflación de gas (10) que comprende:

- una turbina motorizada (1) que comprende una entrada de gas (2) y una salida de gas (3), y

- una línea de insuflación (4) conectada de forma fluida a la salida de gas (3) de la turbina (1),

- una línea de exuflación (5) conectada de forma fluida a la entrada de gas (2) de la turbina (1), y

- una línea común de suministro de gas al paciente (6) conectada de forma fluida a dichas línea de insuflación (4) y línea de exuflación (5),

caracterizado por que comprende, además:

- una primera (11) y una cuarta (14) válvulas neumáticas dispuestas en la línea de exuflación (5); controlando la primera válvula neumática (11) una comunicación fluida de la línea de exuflación (5) con la atmósfera y controlando la cuarta válvula neumática (14) una comunicación fluida de la línea común de suministro de gas (6) con la línea de exuflación (5),

- una segunda (12) y una tercera (13) válvulas neumáticas dispuestas en la línea de insuflación (4); controlando la segunda válvula neumática (12) una comunicación fluida de la línea de insuflación (4) con la atmósfera y controlando la tercera válvula neumática (13) una comunicación fluida de la línea de insuflación (4) con la línea común de suministro de gas (6),

- y medios de control neumáticos (7, 8) que controlan de forma neumática dichas válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta (11, 12, 13, 14).

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende medios de mando (16) que controlan la turbina (1) para suministrar gas durante al menos las fases de insuflación y exuflación, comprendiendo preferiblemente los medios de mando un controlador digital conectado eléctricamente a la turbina (1).

3. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que los medios de control neumáticos (7, 8) controlan de forma neumática dichas válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta (11, 12, 13, 14) en función de las fases de insuflación y de exuflación del gas (10) de la turbina (1), y eventualmente en función de una fase transitoria que separa una fase de insuflación de una fase de exuflación, y/o de una fase de pausa que separa una fase de exuflación de una fase de insuflación posterior.

4. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que, durante una fase de insuflación de gas, los medios de control neumáticos (7, 8) controlan de forma neumática:

- la segunda válvula neumática (12) para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación (4) y la atmósfera,

- la tercera válvula neumática (13) para establecer una comunicación fluida de la línea de insuflación (4) con la línea común de suministro de gas (6),

- la primera válvula neumática (11) para establecer una comunicación fluida de la línea de exuflación (5) con la atmósfera, y

- la cuarta válvula neumática (14) para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea común de suministro de gas (6) y la línea de exuflación (5).

5. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que, durante una fase de exuflación de gas, los medios de control neumáticos (7, 8) controlan de forma neumática:

- la segunda válvula neumática (12) para establecer una comunicación fluida de la línea de insuflación (4) con la atmósfera,

- la tercera válvula neumática (13) para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación (4) y la línea común de suministro de gas (6),

- la primera válvula neumática (11) para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de exuflación (5) y la atmósfera, y

- la cuarta válvula neumática (14) para establecer una comunicación fluida de la línea común de suministro de gas (6) con la línea de exuflación (5).

6. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de control neumáticos (7, 8) comprenden una primera (7) y una segunda (8) electroválvulas neumáticas.

7. Aparato de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que los medios de control neumáticos (7, 8) comprenden electroválvulas neumáticas primera y segunda (7, 8) del tipo "todo o nada" y/o de 3 vías.

8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2 y una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que la primera y segunda electroválvulas neumáticas (7, 8) se controlan mediante los medios de mando (16).

9. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que las electroválvulas neumáticas primera y segunda (7, 8) se conectan de forma fluida a una fuente de presión positiva (9) y a una fuente de presión negativa.

10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que la fuente de presión positiva (9) comprende una bomba o compresor (9) o la fuente de presión negativa comprende la línea de exuflación (5) o la atmósfera ambiente.

11. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que comprende una carcasa exterior rígida (23) en la que se disponen al menos la turbina motorizada (1), la línea de insuflación (4), la línea de exuflación (5), la línea común (6), las válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta (11-14) y los medios de control neumáticos que controlan de forma neumática las válvulas neumáticas (11-14), en particular las electroválvulas neumáticas.

12. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que:

- la primera electroválvula neumática (7) controla las válvulas neumáticas segunda y cuarta (12, 14), y

- la segunda electroválvula neumática (8) controla las válvulas neumáticas primera y la tercera (11, 13).

13. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, durante una fase transitoria, los medios de control neumáticos controlan de forma neumática:

- la segunda válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación y la atmósfera, - la tercera válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de insuflación y la línea común de suministro de gas,

- la primera válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de exuflación y la atmósfera, y

- la cuarta válvula neumática para impedir cualquier comunicación fluida entre la línea de común de suministro de gas y la línea de exuflación.

14. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 6, caracterizado por que, durante una fase de pausa situada entre una fase de exuflación y la siguiente fase de insuflación, los medios de mando (16) controlan las electroválvulas (7, 8) y la turbina (1) para suministrar una presión de pausa superior o igual a 0 mbar en la línea de insuflación (4) y la línea común (6), preferiblemente una presión de pausa comprendida entre 0 y 30 mbar, preferiblemente la fase de pausa tiene una duración de pausa comprendida entre aproximadamente 0 y 5 segundos.

15. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 6, caracterizado por que comprende una estación periférica (30) y un módulo de ventilación extraíble (31), estando alojado dicho módulo de ventilación extraíble (31) de forma extraíble en la estación periférica (30), comprendiendo dicho módulo de ventilación (31) al menos la turbina motorizada (1), la línea de insuflación (4), la línea de exuflación (5), la línea común (6), la válvulas neumáticas primera, segunda, tercera y cuarta (11-14), las electroválvulas neumáticas (7, 8) y los medios de mando (6), preferiblemente el módulo de ventilación extraíble (31) comprende la carcasa exterior rígida (23).