ITUB20154629A1 - Gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita - Google Patents
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Description
GRUPPO PORTAFILTRO PER SISTEMI DI RESPIRAZIONE ASSISTITA
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico relativo ai sistemi di respirazione assistita, in particolare per anestesia, rianimazione, terapia intensiva e sale operatorie, nonché per soggetti in respirazione spontanea tracheostomizzati. Più in specifico essa si riferisce ai gruppi portafi Itro per tali sistemi di respirazione assistita.
Il lavoro di ricerca che ha portato a questa invenzione ha beneficiato di un finanziamento del settimo programma quadro della Unione europea (2007-2013) neN’ambito della convenzione di sovvenzione n.310637.
I gruppi portafi Itro hanno la funzione di contenere e racchiudere un filtro a geometria sostanzialmente cilindrica comprendente, dal lato paziente, un supporto HME (Heat and Moisture Exchanger) normalmente in spugna poliuretanica e, dal lato ventilatore, una membrana di filtrazione per trattenere batteri, virus e particolati simili nelle fasi di inspirazione / espirazione.
II supporto spugnoso HME del filtro è previsto per trattenere calore ed umidità in fase di espirazione, e rilasciare calore ed umidità in fase di inspirazione quando il ventilatore meccanico eroga al paziente aria sostanzialmente secca.
Questa tipologia di filtri viene definita come sistemi di umidificazione passivi.
Con riferimento alle Figure 1 e 2, i gruppi portafiltro 100 per sistemi di respirazione assistita attualmente in commercio comprendono un involucro 101 che individua internamente una camera 102 per l'alloggiamento di un filtro cilindrico 103 (indicato in tratteggio), un primo condotto 104 per il collegamento della camera interna 102 dell’involucro 101 con il paziente, un secondo condotto 105, contrapposto al primo condotto 104, per il collegamento della camera interna 102 dell'involucro 101 con il ventilatore meccanico che controlla le fasi di inspirazione ed espirazione del paziente.
Normalmente tali condotti, primo 104 e secondo 105, sono disposti ad asse parallelo rispetto aN’asse del filtro cilindrico 103, in modo tale da consentire ai flussi di inspirazione ed espirazione di interessare in modo uniforme le testate del filtro cilindrico 103.
In particolare il secondo condotto 105 comprende, dalla parete opposta dell’ involucro 101 , una biforcazione 106 che individua canali supplementari interessati dai rispettivi flussi di inspirazione ed espirazione controllati dal ventilatore meccanico.
Ciascun canale supplementare prevede, in prossimità della biforcazione 106, delle valvole di comando (non illustrate) che consentono alternativamente il transito del flusso di inspirazione o di espirazione a seconda del ciclo di funzionamento del sistema di respirazione assistita.
Nella Figura 1 è schematizzato il flusso di espirazione F2 diretto dal paziente verso il ventilatore meccanico, che attraversa in successione il primo condotto 104, la camera interna 102 ed il filtro 103, il secondo condotto 105, per essere evacuato verso il dedicato canale supplementare di sinistra la cui valvola di comando sarà pertanto aperta, mentre la valvola di comando del canale supplementare di destra sarà chiusa.
In tale fase di espirazione (F2) il filtro 103 accumulerà calore ed umidità dal flusso di espirazione F2, calore ed umidità che rilascerà nella fase successiva di inspirazione (F1).
Nella Figura 1 è stato illustrato in tratteggio il cosiddetto “volume morto", cioè il volume del gruppo portafiltro 100 riempito di C02nell’ultima parte della fase di espirazione del paziente.
Nella Figura 2 è invece schematizzato il flusso di inspirazione F1 diretto dal ventilatore meccanico verso il paziente, che attraversa in successione il secondo condotto 105, la camera interna 102 ed il filtro 103, ed il primo condotto 104.
In tal caso il flusso di inspirazione F1 generato dal ventilatore meccanico proviene dal canale supplementare di destra la cui valvola di comando sarà pertanto aperta, mentre la valvola di comando del canale supplementare di sinistra sarà chiusa. In tale fase di inspirazione (F1) il filtro 103 cederà al flusso di inspirazione F1 il calore e l’umidità accumulati nella precedente fase di espirazione (F2).
Nella Figura 2 è stato illustrato in tratteggio il volume di C02accumulata nel gruppo portafiltro 100 e re-inspirata dal paziente all’ inizio della fase inspirazione (F1).
Nei gruppi portafiltro 100 attualmente in commercio tale volume di C02re-inspirata dal paziente all’inizio della fase inspirazione (in tratteggio nella Figura 2) coincide sostanzialmente con il “volume morto" riempito di C02nell’ultima parte della fase di espirazione del paziente (in tratteggio nella Figura 1).
Il maggiore inconveniente dei gruppi portafiltro attualmente in commercio è pertanto l’elevato volume di C02re-inspirata dal paziente all’inizio della fase inspirazione.
Un ulteriore inconveniente consiste nell’elevato valore di “volume morto" inteso come volume riempito di C02nell’ultima parte della fase di espirazione del paziente.
Un ulteriore inconveniente è rappresentato dalla difficoltà di smaltimento dei gruppi portafiltro attualmente in commercio in quanto del tipo monouso e realizzati quasi interamente in materiale plastico.
Scopo della presente invenzione è quello di ovviare ai suddetti inconvenienti proponendo un gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita in grado di limitare sensibilmente il volume di CO2re-inspirata dal paziente all· inizio della fase inspirazione, riducendo di conseguenza il volume riempito di CO2nell’ultima parte della fase di espirazione del paziente (“volume morto").
Un ulteriore scopo è quello di proporre un gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita che assicuri fasi di smaltimento particolarmente rapide e sostenibili, in linea con i principi della nuova “economia circolare", al centro delle attuali politiche ambientali europee.
Gli scopi sopra indicati vengono ottenuti mediante un gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita, comprendente : un involucro che individua internamente una camera che può alloggiare un filtro antibatterico in grado di scambiare calore ed umidità con i flussi di inspirazione ed espirazione del paziente; un primo condotto per il collegamento della camera interna dell'involucro con il paziente; un secondo condotto, contrapposto al primo condotto, per un primo collegamento della camera interna dell'involucro con il circuito di ventilazione meccanica del sistema di respirazione assistita che controlla le fasi di inspirazione ed espirazione del paziente; con il flusso di inspirazione proveniente dal circuito di ventilazione meccanica che interessa il secondo condotto, la zona centrale della camera interna e del filtro, il primo condotto, ed il paziente; caratterizzato dal fatto di comprendere un terzo condotto per un secondo collegamento della camera interna dell’involucro con il circuito di ventilazione meccanica del sistema di respirazione assistita; con il flusso di espirazione proveniente dal paziente che interessa il primo condotto, la zona periferica della camera interna e del filtro, il terzo condotto, ed il circuito di ventilazione meccanica.
Secondo particolari forme di realizzazione il gruppo portafiltro oggetto dell’invenzione comprende una o più delle caratteristiche seguenti, considerate singolarmente o in combinazione :
• il terzo condotto è collegato alla regione periferica della camera interna dell’involucro, per favorire il transito del flusso di espirazione attraverso la zona periferica della camera interna e del filtro, e quindi attraverso il terzo condotto; • l’involucro comprende due gusci, primo e secondo, che si accoppiano in modo inamovibile; con il primo guscio che conforma il primo condotto e con il secondo guscio che conforma il secondo condotto ed il terzo condotto;
• il terzo condotto si sviluppa parallelo rispetto al secondo condotto;
• il secondo condotto si sviluppa parallelo rispetto al primo condotto;
• il secondo condotto si sviluppa coassiale rispetto al primo condotto;
• la camera interna dell’involucro ha una sagoma cilindrica;
• l’involucro, il primo condotto, il secondo condotto ed il terzo condotto sono realizzati in materiale biodegradabile per favorire lo smaltimento del portafiltro dopo il suo utilizzo;
• il circuito di ventilazione meccanica comprende valvole unidirezionali in grado di abilitare alternativamente il secondo condotto per il transito del flusso di inspirazione che proviene dal circuito di ventilazione meccanica, ed il terzo condotto per il transito del flusso di espirazione che confluisce verso il circuito di ventilazione meccanica.
Le caratteristiche dell’invenzione saranno evidenziate nel seguito in cui vengono descritte a titolo esemplificativo alcune preferite, ma non esclusive, forme di realizzazione, con riferimento alle allegate tavole di disegno nelle quali :
- le Figure 1, 2 illustrano schemi di funzionamento di un gruppo portafiltro secondo l’arte nota in rispettive fasi di espirazione ed inspirazione;
- le Figure 3, 4 mostrano altrettante viste prospettiche da angolazioni differenti del proposto gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita;
- la Figura 5 rappresenta una vista frontale del gruppo portafiltro indicato nelle Figure 3 e 4;
- la Figura 6 illustra una vista secondo la sezione A-A indicata in Figura 5;
- la Figura 7 mostra una vista secondo la sezione B-BA indicata in Figura 6;
- le Figure 8, 9 rappresentano schemi di funzionamento del gruppo portafiltro illustrato in Figura 6 in rispettive fasi di inspirazione ed espirazione.
Con riferimento alle suddette tavole si conviene di indicare con il riferimento generale 1 il proposto gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita, comprendente secondo modalità note indicate nel preambolo introduttivo :
- un involucro 2 che individua internamente una camera 3 che può alloggiare un filtro antibatterico (per semplicità non illustrato) in grado di scambiare calore ed umidità con i flussi di inspirazione ed espirazione del paziente;
- un primo condotto 4 per il collegamento della camera interna 3 dell’involucro 2 con il paziente;
- un secondo condotto 5, contrapposto al primo condotto 4, per un primo collegamento della camera interna 3 dell’involucro 2 con il circuito di ventilazione meccanica del sistema di respirazione assistita (per semplicità non illustrato) che controlla le fasi di inspirazione ed espirazione del paziente.
Il flusso di inspirazione F1 proveniente dal circuito di ventilazione meccanica interessa, in successione, il secondo condotto 5, la zona centrale della camera interna 3 e del filtro, il primo condotto 4, ed infine il paziente.
Il proposto gruppo portafiltro 1 comprende in modo del tutto innovativo un terzo condotto 6 per un secondo collegamento della camera interna 3 dell’involucro 2 con il circuito di ventilazione meccanica del sistema di respirazione assistita.
Il flusso di espirazione F2 proveniente dal paziente interessa in successione il primo condotto 4, la zona periferica della camera interna 3 e del filtro, il terzo condotto 6, ed infine il circuito di ventilazione meccanica.
Il circuito di ventilazione meccanica comprende valvole unidirezionali (50, 60) in grado di abilitare alternativamente il secondo condotto 5 per il transito del flusso di inspirazione F1 che proviene dal circuito di ventilazione meccanica, ed il terzo condotto 6 per il transito del flusso di espirazione F2 che confluisce verso il circuito di ventilazione meccanica.
Secondo una preferita forma di realizzazione, illustrata nelle tavole allegate, il terzo condotto 6 può essere collegato alla regione periferica della camera interna 3 dell’involucro 2, in modo tale da favorire il transito del flusso di espirazione F2 attraverso la zona periferica della camera interna 3 e del filtro, ed infine attraverso il medesimo terzo condotto 6.
In modo vantaggioso, come illustrato nelle tavole allegate, l’involucro 2 può comprendere due gusci, primo 20 e secondo 25, che si accoppiano in modo inamovibile.
Il primo guscio 20 conforma il primo condotto 4, mentre il secondo guscio 25 conforma sia il secondo condotto 5 che il terzo condotto 6.
A titolo esemplificativo il terzo condotto 6 si può sviluppare parallelo rispetto al secondo condotto 5 (Figure 6, 8, 9).
In modo del tutto simile i condotti, primo 4 e secondo 5, si possono sviluppare tra loro paralleli e coassiali.
Il filtro e la camera interna 3 dell’involucro 2 possono essere sagomati secondo una geometria cilindrica, cosicché il filtro sarà interessato dai flussi di inspirazione F1 ed espirazione F2 in corrispondenza delle rispettive testate.
Secondo una particolare caratteristica, l’involucro 2, il primo condotto 4, il secondo condotto 5 ed il terzo condotto 6 sono realizzati in materiale biodegradabile per favorire lo smaltimento del portafiltro 1 dopo il suo utilizzo.
Con riferimento alla fase di espirazione (F2) schematizzata nella Figura 9, la valvola unidirezionale 50 associata al secondo condotto 5 interdice il transito attraverso lo stesso secondo condotto 5, mentre la valvola unidirezionale 60 associata al terzo condotto 6 consente il transito attraverso il medesimo terzo condotto 6.
Di conseguenza il flusso di espirazione F2 che proviene dal paziente interessa in successione il primo condotto 4, la zona periferica della camera interna 3 e del filtro, il terzo condotto 6, ed infine il circuito di ventilazione meccanica.
Nella fase di espirazione (F2) il filtro accumula calore ed umidità che cederà nella successiva fàse di inspirazione (F1).
Con riferimento alla fase di inspirazione (F1) schematizzata nella Figura 8, la valvola unidirezionale 60 associata al terzo condotto 6 interdice il transito attraverso lo stesso terzo condotto 6, mentre la valvola unidirezionale 50 associata al secondo condotto 5 consente il transito attraverso il medesimo secondo condotto 5.
Conseguentemente il flusso di inspirazione F1 che proviene dal circuito di ventilazione meccanica interessa in successione il secondo condotto 5, la zona centrale della camera interna 3 e del filtro, il primo condotto 4, ed infine il paziente. Nella fase di inspirazione (F1) il filtro cede calore ed umidità che aveva accumulato nella precedente fase di espirazione (F2).
Da una comparazione degli schemi di funzionamento del proposto gruppo portafiltro 1 illustrati nella Figura 8 (inspirazione F1) e nella Figura 9 (espirazione F2), con gli analoghi schemi funzionamento del gruppo portafiltro 100 secondo l’arte nota illustrati nella Figura 1 (espirazione F2) e nella Figura 2 (inspirazione F1), si può agevolmente notare come il proposto gruppo portafiltro 1 consente di ridurre notevolmente i volumi associati alle fasi di inspirazione (F1) ed espirazione (F2).
La generalizzata riduzione di tali volumi di aria contribuisce di conseguenza a ridurre sia il volume di C02re-inspirata dal paziente all’ inizio della fase inspirazione (F1), sia il volume riempito di C02nell’ultima parte della fase di espirazione (F2) del paziente, cosiddetto “volume morto".
Da quanto sopra esposto appare in modo evidente come il proposto gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita sia in grado di limitare notevolmente il volume di C02re-inspirata dal paziente all’inizio della fase inspirazione, riducendo di conseguenza in modo sensibile il volume riempito di C02nell’ultima parte della fase di espirazione del paziente (“volume morto”).
Quanto sopra grazie alla presenza di un terzo condotto dedicato esclusivamente all’evacuazione del flusso di espirazione proveniente dal paziente, che consente al secondo condotto di operare esclusivamente l’iniezione del flusso di inspirazione verso il paziente.
Il terzo condotto consente vantaggiosamente di imporre il passaggio del flusso di espirazione sostanzialmente attraverso la zona periferica della camera interna e del filtro, mentre il flusso di inspirazione interessa sostanzialmente la zona centrale della camera interna e del filtro.
Per consentire, dopo il suo utilizzo, fasi di smaltimento del proposto gruppo portafiltro particolarmente rapide ed agevoli, l'involucro, il primo condotto, il secondo condotto ed il terzo condotto sono realizzati in materiale biodegradabile. Il proposto gruppo portafiltro risulta particolarmente indicato per qualsiasi sistema di respirazione assistita, in particolare per anestesia, rianimazione, terapia intensiva e sale operatorie, nonché per soggetti in respirazione spontanea tracheostomizzati.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1) Gruppo portafiltro per sistemi di respirazione assistita, comprendente : - un involucro 2 che individua internamente una camera 3 che può alloggiare un filtro antibatterico in grado di scambiare calore ed umidità con i flussi di inspirazione e di espirazione del paziente; - un primo condotto 4 per il collegamento della camera interna 3 dell'involucro 2 con il paziente; - un secondo condotto 5, contrapposto al primo condotto 4, per un primo collegamento della camera interna 3 dell’involucro 2 con il circuito di ventilazione meccanica del sistema di respirazione assistita che controlla le fasi di inspirazione ed espirazione del paziente; - con il flusso di inspirazione F1 proveniente dal circuito di ventilazione meccanica che interessa il secondo condotto 5, la zona centrale della camera interna 3 e del filtro, il primo condotto 4, ed infine il paziente; con tale gruppo portafiltro caratterizzato dal fatto di comprendere : - un terzo condotto 6 per un secondo collegamento della camera interna 3 dell’involucro 2 con il circuito di ventilazione meccanica del sistema di respirazione assistita; - con il flusso di espirazione F2 proveniente dal paziente che interessa il primo condotto 4, la zona periferica della camera interna 3 e del filtro, il terzo condotto 6, ed infine il circuito di ventilazione meccanica.
- 2) Gruppo portafiltro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il terzo condotto 6 è collegato alla regione periferica della camera interna 3 dell’involucro 2, in modo da favorire il transito del flusso di espirazione F2 attraverso la zona periferica della camera interna 3 e del filtro, ed attraverso il terzo condotto 6.
- 3) Gruppo portafiltro secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che l’involucro 2 comprende due gusci, primo 20 e secondo 25, che si accoppiano in modo inamovibile; con il primo guscio 20 che conforma il primo condotto 4 e con il secondo guscio 25 che conforma il secondo condotto 5 ed il terzo condotto 6.
- 4) Gruppo portafiltro secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il terzo condotto 6 si sviluppa parallelo rispetto al secondo condotto 5.
- 5) Gruppo portafiltro secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il secondo condotto 5 si sviluppa parallelo rispetto al primo condotto 4.
- 6) Gruppo portafiltro secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il secondo condotto 5 si sviluppa coassiale rispetto al primo condotto 4.
- 7) Gruppo portafiltro secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che la camera interna 3 dell’involucro 2 ha una sagoma cilindrica.
- 8) Gruppo portafiltro secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che l’involucro 2, il primo condotto 4, il secondo condotto 5 ed il terzo condotto 6 sono realizzati in materiale biodegradabile per favorire lo smaltimento del portafiltro 1 dopo il suo utilizzo.
- 9) Gruppo portafiltro secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che il circuito di ventilazione meccanica comprende valvole unidirezionali (50, 60) in grado di abilitare alternativamente il secondo condotto 5 per il transito del flusso di inspirazione F1 che proviene dal circuito di ventilazione meccanica, ed il terzo condotto 6 per il transito del flusso di espirazione F2 che confluisce verso il circuito di ventilazione meccanica.
- 10) Utilizzo del gruppo portafiltro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, per sistemi di respirazione assistita per anestesia, rianimazione, terapia intensiva, sale operatorie e soggetti in respirazione spontanea tracheostomizzati.
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