WO2021234440A1 - Sistema portátil de presión negativa para contener generadores de aerosoles en unidades médicas - Google Patents

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WO2021234440A1
WO2021234440A1 PCT/IB2020/058014 IB2020058014W WO2021234440A1 WO 2021234440 A1 WO2021234440 A1 WO 2021234440A1 IB 2020058014 W IB2020058014 W IB 2020058014W WO 2021234440 A1 WO2021234440 A1 WO 2021234440A1
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oxygen
negative pressure
air
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cabin structure
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PCT/IB2020/058014
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Camilo PIZARRO
Leonardo Alberto Salazar Rojas
Antonio Figueredo Moreno
Original Assignee
Pizarro Camilo
Leonardo Alberto Salazar Rojas
Antonio Figueredo Moreno
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G10/00—Treatment rooms or enclosures for medical purposes
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61G13/00—Operating tables; Auxiliary appliances therefor
    • G—PHYSICS
    • G12—INSTRUMENT DETAILS
    • G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G12B9/00—Housing or supporting of instruments or other apparatus
    • G12B9/02—Casings; Housings; Cabinets

Definitions

  • the present invention is related to the field of medical sciences and more specifically to the field of systems or devices that are used to protect health personnel in surgical interventions and outpatient procedures that are carried out on patients who are suffering from a disease whose cause may be an infection by microorganisms such as viruses or bacteria that mainly affect the respiratory system.
  • Some protective barriers have been developed to perform these high-risk procedures, currently they are known as aerosol boxes that offer protection against the splashes of drops emitted by the patient and limit contamination of some surfaces surrounding surgical procedures However, they do not offer any protection against aerosols; Some procedures where high-speed fluxes or vibrations are generated inherent to the surgical instruments with which the patient is treated, can fragment the drops with patient secretions and generate microscopic nuclei that remain in the air for a long time or that spread to a greater distance behaving like mist or smoke, these are situations that cannot be solved by said aerosol boxes.
  • the document of the United States of America US5546961A is known, which describes a device for maintaining the sterility of a patient and supporting medical instruments during invasive and non-invasive procedures, the device of which generally includes a limb L-shaped having a base panel to fit under a patient and a supporting surface such as an operating table, a vertical end or side panel extending from the base panel and provided with an open window to access the patient and a horizontally oriented instrument platform extending from the end panel parallel to the base panel over the patient's head, neck, and shoulders, to receive and deploy a curtain and / or instruments during surgery.
  • the reinforcements can extend from each edge of the base panel along the end panel to the instrument platform to strengthen the instrument platform.
  • the device facilitates draping of the patient's head and upper body to ensure a sterile operating field that is maintained throughout the procedure, and the instrument platform facilitates efficient deployment of surgical instruments and other instruments.
  • the instrument panel, end panel, and base panel are constructed of a single piece of transparent, radiolucent material, such as ABS plastic.
  • a protection apparatus is disclosed to prevent the exchange of harmful substances between an area isolated by the apparatus and the environment for use in medical, laboratory and industrial applications.
  • the apparatus includes a physical shield, a vacuum barrier, and an adjustable support frame.
  • the apparatus further includes a vacuum connector for connecting the apparatus to a vacuum source, a vacuum conduit for flow that communicates with air around the perimeter of the physical shield such that the vacuum source draws in air along with solid and liquid matter entrained in the air in the vacuum conduit, and a plurality of vacuum openings located along the vacuum conduit to communicate the vacuum source with the air.
  • the apparatus is designed to provide protection to persons close to a source of harmful substances, such as aerosols produced by surgical procedures in a surgical incision in a patient infected with the AIDS virus or the like.
  • an apparatus and method for protecting the area of a patient from aerobic contamination comprising a flexible curtain assembly adhered to the surrounding area being operated.
  • the curtain assembly includes two sheet members having mutually predetermined cooperative dimensions that define an internal cavity with a plurality of outlet openings through the first sheet member.
  • the cavity Internal is pressurized with clean filtered air.
  • the apparatus also includes a suction assembly with inlet ports mounted in proximity to the area in which it is operated. Non-preferential turbulence-free laminar flow is achieved outside the protected exposed area.
  • Figure 1 presents a perspective view of the portable negative pressure system for containing aerosol generators in medical units
  • Figure 2 presents a perspective view of the negative pressure system for containing aerosol generators in medical units that has been connected to a hospital type air supply and evacuation unit.
  • Figure 3 presents a breakdown of the elements that make up the section of the cabin, covering membranes and adhesive elements used to provide airtightness to said section.
  • Figure 4 presents a detailed view of the configuration of the negative pressure sensor element and its articulation with the connection element of the portable negative pressure system of the present invention.
  • Figure 5 presents a perspective view of the control and display element of the negative pressure system.
  • Figure 6 presents a detailed view of the internal components of the control and display element of the negative pressure system.
  • Figure 7 presents another detailed view of the internal components of the control and display element of the negative pressure system.
  • these rooms must generate an effective negative pressure with respect to the exterior corridors avoiding the occurrence of contaminated air leaks; Unfortunately, these rooms are very limited in terms of ease of access and are not available in most hospitals in the world.
  • the present invention presents a strategy that can reduce the risk of aerosol exposure in health personnel.
  • the present invention reproduces the conditions of a safe isolation room, for this it has a cabin on which a seal is generated with transparent elements, in the cabin there are a series of openings that allow the entry and exit of the elements. necessary to carry out the procedure on the patient, these openings are initially sealed with the transparent elements described above.
  • the negative pressure prevents contaminated air from escaping through these openings so it is possible to undertake the procedure safely, once the surgical procedure is finished, it is you must wait to remove the passenger compartment and the translucent sealing elements until the air in the box has not been replaced at least 5 times in its total volume; at that moment it is possible to affirm that there are no polluting aerosols, therefore the box can be safely removed.
  • the portable suction of the present invention is able to guarantee these conditions by having air suction and filtering elements that manage to change the air the number of times necessary to affirm that there is a negative pressure within the system.
  • the aerosol hazard is mitigated with structural measures that safely remove contaminated air from the three-element aerosol caution room that the invention contained in this application presents.
  • the third element is that the air in the room must be expelled away from the air intake grilles directly to the outside where the nuclei of the aerosol droplets will be diluted. If the application of the third element is not possible, the exhausted air must pass through a high efficiency particulate air filter (HEPA) that removes more than 99.97% of the nuclei of small droplets contained in the aerosol.
  • HEPA high efficiency particulate air filter
  • the aerosol box has been modified to create a closed space that reproduces the characteristics of an aerosol precaution room in a small area around the patient, leaving health personnel out of the contaminated area.
  • this cabin is defined as a negative pressure box.
  • the performance of the negative pressure system has been evaluated using a vacuum source to create the air changes and control the flow direction. Flow extraction, required hourly air changes and negative pressure have been measured in a hospital metrology facility. The operation and construction of the portable negative pressure device for containing aerosol generators in medical units will be described in better detail with the following examples:
  • a simulation manikin was covered with an aerosol box (length 0.5 m, width 0.5 m, height 0.5 m, total volume 0.125 m3).
  • the tightness of the aerosol box was achieved by adhering cover sheets over its openings and around the patient.
  • a suction element that can be a tube as a non-limiting example of the present invention was left inside the aerosol box and was connected to a central vacuum system of the hospital facility.
  • An oxygen supplying element which can be a tube as a non-limiting example of the present invention was left inside the box and connected to the central oxygen source with a flow meter.
  • Suction flow, oxygen flow and oxygen-inspired fraction were measured inside the box with a FLUKE VT-MOBILE metrological standard (MTB).
  • the differential pressure of the cabin was measured with an MTB FLUKE 922 micro manometer.
  • Three different connections were evaluated with the central vacuum system of the hospital facility:
  • Direct connection to the vacuum regulator with a standard 1.85 m suction tube Direct connection to the vacuum regulator with a standard 3.7 m suction tube.
  • a direct short connection to the hospital vacuum source produces more than 30 cabin air exchanges (ACH) and removes airborne contaminant with 99% of efficiency in less than 10 minutes; under these conditions an effective negative pressure of - 4 Pascals is obtained.
  • Longer connections or the use of a canister increases the resistance of the system by reducing flow, ACH and negative pressure.
  • Oxygen can be added causing an increase in Fi02 inside the box; however, this intervention reduces the effective negative pressure.
  • Different combinations of oxygen flow and vacuum connections are described that preserve the characteristics of safe aerosol control.
  • a necessary condition to safely apply this system is to confirm that the polluted air is evacuated to the outside, away from the air intakes, dilution is the most effective measure to eliminate the risk; If the air is expelled into the hospital unit or near an air intake of the unit, a HEPA filter must be used. Many care centers They rely on portable vacuum sources but such devices do not have HEPA filters.
  • a portable negative pressure system such as that of the present invention can reproduce the requirements of an air isolation ward using the hospital vacuum source under the conditions described above and as disclosed later in this specification and in the claims. of the request, adding a measurement element that guarantees the conditions of spare parts and negative pressure inside the box and that generates alarms if these conditions are not fulfilled.
  • This system could improve the protection of healthcare workers during aerosol generation procedures when airborne isolation rooms are not available.
  • not all places where aerosol generating procedures are performed are equipped with central and safe sources of suction and oxygen.
  • secure portable sources integrated within the control and visualization system are added which can be used even in small hospitals, clinics or ambulatory surgery rooms through the use of this portable control console. .
  • the portable negative pressure system (1) of the present invention to contain aerosol generators in medical units is composed of a cabin structure element (2) for the isolation of a patient that has a width, a length and a height; in its panels (3) it presents a series of access openings (4) to carry out medical or surgical procedures.
  • the portable negative pressure system also has a series of sealing elements that are composed of a plurality of covers (8, 9, 10, 11) that are made of transparent material with adhesive elements (12) that are attached to said structure element. of cabin (2), in addition said plurality of covers can adhere to the surface that is below the patient (13); said adhesive elements they are also attached to the lower edges of said cabin structure element to generate a hermetic seal in said cabin structure element (2).
  • the portable negative pressure system also features a negative pressure measuring sensing element (31) having a suction inlet (60), an oxygen inlet (61), a supply piping element oxygen (64), a suction outlet (62), an oxygen outlet (63); Said sensor element (31) also has a connection section (65) that connects to the connection element (18), which is composed of an inlet pipe (19), an outlet pipe (20), and a connection element (21 , 66) connecting said connection element with a control and display element (22) and a power connection element (23).
  • This sensor element (31) measures the flow conditions, air exchange and negative pressure values inside the passenger compartment.
  • the sensor can be initially arranged from the oxygen source of the portable system through the pipes of the connection element (18) or also be supplied by a hospital system with an oxygen inlet (52) through a pipe element ( 53), and a suction outlet (51) through a pipe element (50).
  • the portable negative pressure system of the present invention has a control and display element (22) which is composed of a display panel element (70), a delivery element (29 ) high flow oxygen, an oxygen humidification element (30), an oxygen cell interface element (32), suction flow control elements (33), oxygen flow and oxygen humidifier, a coupling element (71), displacement elements (72) located at the base of said control and display element (22), a high-efficiency suction pump element (24), an air filter element (25 ) of high efficiency for purifying the air removed from the air that is sucked from inside the cabin structure (2), the control and display element also has an element (26) that measures the flow of air sucked from the cabin, a connection element (27) to a portable oxygen source (28) when the embodiment of the present invention is related in an operation without connection to hospital sources of oxygen or suction, there is also a battery source (73) that is capable of supplying power in times when the system is not connected to an alternating current power source; in the same way, there is a central processing
  • the operating procedure of the equipment begins with the hermetic sealing against aerosols of the element of the cabin structure (2) for which the sealing elements will be placed under the patient, then the covers will be placed (8, 9, 10 , 11) with adhesive elements (12), subsequently the compartment structure element (2) will be placed on the head and torso of the patient, taking care that the negative pressure measurement sensor element (31) is inside the compartment.
  • the connection is made between the sensor element (31) and the control and display element (22), then the equipment is turned on. At that moment, the active extraction of air and the injection of oxygen into the passenger compartment begins.
  • the control and display element (22) will register the oxygen concentration and the air exchange in the passenger compartment. All the elements necessary for the medical or surgical procedure will be introduced into the cabin.
  • the sides of the cabin will be hermetically sealed with the hermetic elements; Once this closure is made, the pressure inside the box should decrease and when it is at least less than 2.5 Torricelli, an indicator signal will light up on the control and display element, which indicates to the personnel that it is safe to perform the procedure.
  • the control and display element (22) calculates the number of air changes using the volume value of the passenger compartment structure element (2) and the suction flow measurement, the calculation is carried out within the electronic system of said element control and display (22); Once the procedure is carried out, a countdown element (35) is activated in the control and display element (22).
  • the health personnel will make incisions on the transparent fields or covers (8, 9, 10, 11) in the areas where the operator's hands must enter to perform the procedure, the operator with adequate protection for aerosols will enter their hands inside the structure cabin (2) and will perform the procedure on the patient who is potentially aerosol generator.
  • a second safety indicator light will come on, indicating that it is safe to remove the fields or covers and the isolation box.
  • the isolation box can also be left operating as a medical oxygen delivery system permanently.
  • the system uses the information on the number of spare parts that are occurring in the passenger compartment structure element (2) at that moment and establishes as a safe limit for the opening of said cabin, the moment at which at least five spare parts are completed, which the concentration of infectious aerosols decreases by more than 99%, once this time is completed, the control and display element (22) will emit an indicator signal that informs that it is safe to remove the sealing elements, that is, the covering elements and adhesive material of the passenger compartment structure element (2).
  • the portable oxygen delivery system when using the hospital suction and the hospital oxygen source, the portable oxygen delivery system is not necessary. In this mode, strict safety conditions must be met such as that said air sucked by negative pressure is withdrawn to the outside or if that is not possible then use means of ultrafiltration of the air and disinfection by means of radiation or by other effective and convenient means for said purpose
  • a hospital suction pipe (50) is installed which is connected to the hospital suction system (51);
  • This suction pipe in turn is connected to the suction outlet of the element that acts as a sensor (31), said current is evacuated for subsequent disinfection and discharge;
  • a hospital oxygen source (52) having a pipe (53) that is connected to the oxygen inlet (61) of the sensor element (31);

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Abstract

El objeto de la invención está relacionado con un sistema portátil de presión negativa que es capaz de contener aerosoles generados por pacientes en unidades de intervención médica suministrando un área aislada para el personal de salud y en general para las personas que se encuentran alrededor del paciente; el sistema cuenta con un elementos de presión negativa que con variables controladas de presión y recambio de aire, garantizan que se está en presencia de un medio ambiente aséptico y seguro contra el contagio de patógenos lanzados al medio ambiente por la generación de aerosoles y salpicaduras que provienen de un paciente contagiado por virus o bacterias.

Description

SISTEMA PORTÁTIL DE PRESIÓN NEGATIVA PARA CONTENER GENERADORES
DE AEROSOLES EN UNIDADES MÉDICAS
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente Invención está relacionada con el campo de las Ciencias médicas y más específicamente con el campo de los sistemas o dispositivos que se emplean para proteger al personal de salud en las intervenciones quirúrgicas y procedimientos ambulatorios que son llevados a cabo sobre pacientes que están padeciendo una enfermedad cuya causa puede ser una infección por microorganismos del tipo virus o bacterias que afectan principalmente el sistema respiratorio.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Para superar con éxito la pandemia actual que se ha presentado en el mundo entero, es necesario que todo el personal de salud se encuentre bien protegido contra la enfermedad del COVID-19, la situación de la pandemia no solamente afecta a la población general sino también a los profesionales de la salud debido a que en el momento que alguno de ellos adquiere esta enfermedad va a tener que aislarse lo que conlleva a que la atención de los pacientes enfermos no va a poder prestarse con personal altamente calificado y desafortunadamente se ve reflejado en un aumento significativo de la mortalidad; es por ello que debe ser una prioridad que la atención de los pacientes con COVID-19 por parte del personal de salud tenga como premisa la protección del personal que está en la primera línea de atención de la pandemia.
Cuando el paciente se ha enfermado gravemente a causa COVID-19 es necesario realizar algunos procedimientos que salvan su vida por ejemplo la intubación, que es un procedimiento para asistir artificialmente la respiración en el paciente infectado por COVID-19, estos procedimientos tienen un potencial muy grande de producir contaminación a través de salpicaduras y la generación de los llamados aerosoles que ponen en riesgo a los profesionales de la salud. En dichos procedimientos, intervenciones quirúrgicas y ambulatorias, se pueden expulsar a gran velocidad secreciones del sistema respiratorio del paciente que son muy contagiosas, estas viajan en forma de gotas que producen salpicaduras y que si son inhaladas o entran en contacto con mucosas pueden infectar a la persona que se encuentre alrededor del paciente.
Se han desarrollado algunas barreras de protección para realizar estos procedimientos de alto riesgo, en la actualidad se les conoce como cajas de aerosoles que ofrecen una protección contra las salpicaduras de gotas emitidas por el paciente y limitan la contaminación de algunas superficies circundantes a los procedimientos quirúrgicos, sin embargo no ofrecen ninguna protección contra aerosoles; algunos procedimientos donde se generan flujos o vibraciones de alta velocidad inherentes a los instrumentos quirúrgicos con los cuales se interviene al paciente, pueden fragmentar las gotas con secreciones del paciente y generar núcleos microscópicos que permanecen en el aire durante mucho tiempo o que se esparcen a una mayor distancia comportándose como la neblina o el humo, estas son situaciones que no pueden ser resueltas por dichas cajas de aerosoles.
En el estado de la técnica se conocen por ejemplo el documento de los Estados Unidos de América US5546961A, en donde se describe un dispositivo para mantener la esterilidad de un paciente y apoyar instrumentos médicos durante procedimientos invasivos y no invasivos, cuyo dispositivo incluye generalmente un miembro en forma de L que tiene un panel de base para ajustarse debajo de un paciente y una superficie de soporte como una mesa de operaciones, un panel lateral o extremo vertical que se extiende desde el panel base y provisto de una ventana abierta para acceder al paciente y una plataforma de instrumentos orientada horizontalmente que se extiende desde el panel extremo paralelo al panel base sobre la cabeza, el cuello y los hombros del paciente, para recibir y desplegar una cortina y/o instrumentos durante la cirugía. Los refuerzos pueden extenderse desde cada borde del panel base a lo largo del panel final hasta la plataforma del instrumento para fortalecer la plataforma del instrumento. El dispositivo facilita el drapeado de la cabeza y la parte superior del cuerpo del paciente para asegurar un campo operativo estéril que se mantiene durante todo el procedimiento y la plataforma del instrumento facilita el despliegue de instrumentos quirúrgicos y otros instrumentos de manera eficiente. En una realización preferida, el panel de instrumentos, el panel final y el panel base están construidos de una sola pieza de material transparente, radiotransparente, tal como plástico ABS. En la patente de Estados Unidos de América US4936318 se revela un aparato de protección para prevenir el intercambio de sustancias nocivas entre un área aislada por el aparato y el medio ambiente para su uso en aplicaciones médicas, de laboratorio e industriales. El aparato incluye un escudo físico, una barrera de vacío y un marco de soporte ajustable. El aparato incluye además un conector de vacío para conectar el aparato a una fuente de vacío, un conducto de vacío para el flujo que se comunica con el aire alrededor del perímetro del escudo físico de tal manera que la fuente de vacío atrae el aire junto con la materia sólida y líquida arrastrada en el aire el conducto de vacío, y una pluralidad de aberturas de vacío ubicadas a lo largo del conducto de vacío para comunicar la fuente de vacío con el aire. El aparato está diseñado para proporcionar protección a personas cercanas a una fuente de sustancias nocivas, tales como aerosoles producidos por procedimientos quirúrgicos en una incisión quirúrgica en un paciente infectado con el virus del SIDA o similares.
En la patente de Estados Unidos de América US7252089B1, se describe un aparato y método para proteger el área de un paciente de la contaminación aeróbica que comprende un conjunto de cortina flexible adherido al área circundante que se está operando. El conjunto de cortina incluye dos miembros de lámina que tienen dimensiones cooperativas predeterminadas y unidas entre sí que definen una cavidad interna con una pluralidad de aberturas de salida a través del primer miembro de lámina. La cavidad interna se presuriza con aire limpio filtrado. El aparato también incluye un conjunto de succión con puertos de entrada montados en la proximidad del área en la que se opera. Se consigue un flujo laminar libre de turbulencia no preferencial fuera del área expuesta protegida.
Sin embargo, en dichos adelantos no se solucionan los problemas de tener un área aislada para el personal de salud y en general para las personas que se encuentran alrededor del paciente en el que se generan aerosoles que son peligrosos y pueden infectar al personal de salud o a las personas que se encuentran alrededor del paciente, dichos sistema anteriores no cuentan con un sistema de presión negativa que con variables controladas de presión y recambio de aire, garanticen que se está en presencia de un medio ambiente aséptico y seguro contra el contagio de patógenos lanzados al medio ambiente por la generación de aerosoles y salpicaduras que provienen de un paciente contagiado por virus o bacterias y que pueden infectar a dichas personas que se encuentran en estos espacios.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La figura 1 presenta una vista en perspectiva del sistema portátil de presión negativa para contener generadores de aerosoles en unidades médicas
La Figura 2 presenta una una vista en perspectiva del sistema de presión negativa para contener generadores de aerosoles en unidades médicas que ha sido conectado a una unidad de suministro de aire y evacuación del tipo hospitalario.
La Figura 3 presenta una descomposición de los elementos que componen la sección del habitáculo, membranas de cobertura y elementos adhesivos empleados para brindarle hermeticidad a dicha sección. La Figura 4 presenta una vista en detalle de la configuración del elemento sensor de presión negativa y su articulación con el elemento de conexión del sistema portátil de presión negativa de la presente invención.
La Figura 5 presenta una vista en perspectiva del elemento de control y de visualización del sistema de presión negativa.
La Figura 6 presenta una vista en detalle de los componentes internos del elemento de control y de visualización del sistema de presión negativa.
La Figura 7 presenta otra vista en detalle de los componentes internos del elemento de control y de visualización del sistema de presión negativa
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Los aerosoles generados por personas que están contagiadas por virus y bacterias son prácticamente invisibles y viajan con el flujo del aire, no controlar estos aerosoles producen riesgos por contagio en áreas relativamente grandes como son habitaciones de cirugía, habitaciones de hospitalización de pacientes e incluso pasillos y demás zonas hospitalarias. Para controlar la amenaza de los aerosoles es necesario tener un espacio y un ambiente controlado en un cuarto que se llama un cuarto de presión negativa en el cual debe reemplazarse el aire del lugar al menos doce veces por hora, lo que permite extraer el aire contaminado de una manera segura y reemplazarlo por aire limpio.
Adicionalmente estos cuartos deben generar una presión negativa efectiva con respecto a los pasillos exteriores evitando que ocurran escapes de aire contaminado; lamentablemente esos cuartos son muy limitados en términos de facilidad de acceso y no están disponibles en la mayoría de los hospitales del mundo, ante esta situación, la presente invención presenta una estrategia que puede disminuir el riesgo a exposición de aerosoles en el personal de salud.
La presente invención reproduce las condiciones de una habitación de aislamiento seguro, para ello se dispone de un habitáculo sobre el cual se genera un sellado con elementos transparentes, en el habitáculo se encuentran dispuestas una serie de aberturas que permiten la entrada y salida de los elementos necesarios para efectuar el procedimiento sobre el paciente, Inicialmente estas aberturas se encuentran selladas con los elementos transparentes descritos anteriormente.
Se realizan incisiones en las aberturas que se requieren para realizar el procedimiento quirúrgico sobre el paciente, la presión negativa evita que el aire contaminado escape por estas aberturas por lo que es posible acometer el procedimiento con seguridad, una vez se termina el procedimiento quirúrgico, se debe esperar para retirar el habitáculo y los elementos de sellado translúcidos hasta que el aire de la caja no haya sido reemplazado al menos 5 veces en su volumen total; en dicho momento es posible afirmar que no hay aerosoles contaminantes por lo tanto se puede retirar la caja con seguridad. La succión portátil de la presente invención es capaz de garantizar estas condiciones al disponer de elementos de succión y filtrado de aire que logran hacer el recambio de aire el número de veces que sea necesario para afirmar que existe una presión negativa dentro del sistema.
La situación más difícil es evitar la transmisión en procedimientos de alto riesgo que pueden aumentar la posibilidad de generar núcleos de pequeñas gotas que permanezcan suspendidos en el aire a lo largo de una larga distancia y en un período de tiempo considerable. En el ámbito de las Ciencias Médicas estos procedimientos se denominan procedimientos de generación de aerosoles (por ejemplo, intubación, reanimación cardiopulmonar, broncoscopia) y requieren una precaución adicional que es difícil de lograr en la mayoría de los hospitales del mundo. Hay varios procedimientos de generación de aerosoles en diferentes escenarios clínicos incluyendo los procedimientos dentales, endoscopia, oxigenoterapia de alto flujo, ventilación no invasiva, extubación, traqueotomía, laparoscopia, procedimientos ortopédicos y odontológicos entre otros han reducido su frecuencia debido a los riesgos de infección por COVID-19, el enfoque de la presente invención podría mejorar la seguridad en esto tipo de procedimientos quirúrgicos o médicos.
El peligro de los aerosoles se mitiga con medidas estructurales que eliminan con seguridad el aire contaminado de la sala de precaución de aerosoles con tres elementos que presenta la invención contenida en esta solicitud. En primer lugar, el aire con el aerosol debe ser eliminado y reemplazado por aire limpio con por lo menos 12 cambios por cada hora. En segundo lugar, se debe controlar la dirección del flujo de aire para evitar fugas y la contaminación de otras zonas, esto se logra creando una presión negativa efectiva de por lo menos 2,5 pascales entre la sala y los pasillos. El tercer elemento es que el aire de la habitación debe ser expulsado lejos de las rejillas de entrada de aire directamente al exterior donde los núcleos de las gotas de aerosoles se diluirán. Si la aplicación del tercer elemento no es posible, el aire agotado debe pasar por un filtro de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA) que elimine más del 99,97% de los núcleos de pequeñas gotas contenidas en el aerosol.
Para reducir este peligro, se ha modificado la caja de aerosoles para crear un espacio cerrado que reproduce las características de una sala de precaución de aerosoles en una pequeña zona alrededor del paciente, dejando al personal de salud fuera del área contaminada. Tal como se ha descrito se define ese habitáculo como una caja de presión negativa. En la presente invención se ha evaluado el rendimiento del sistema de presión negativa utilizando una fuente de vacío para crear los cambios de aire y el control de la dirección del flujo. Se ha medido la extracción del flujo, los cambios de aire por hora necesarios y la presión negativa en una instalación de metrología de un hospital. El funcionamiento y construcción del dispositivo portátil de presión negativa para contener generadores de aerosoles en unidades médicas quedará descrito en mejor detalle con los ejemplos siguientes:
Ejemplo 1
En una sala con temperatura y humedad controladas se cubrió un maniquí de simulación con una caja de aerosol (largo de 0,5 m; ancho de 0,5 m; alto de 0,5 m; volumen total de 0,125 m3). La estanqueidad de la caja de aerosoles se logró adhiriendo láminas de cobertura sobre sus aberturas y alrededor del paciente. Se dejó un elemento de succión que puede ser un tubo como ejemplo no limitativo de la presente invención dentro de la caja de aerosoles y, se conectó a un sistema de vacío central de la instalación hospitalaria. Se dejó un elemento suministrador de oxígeno que puede ser un tubo como ejemplo no limitativo de la presente invención dentro de la caja y se conectó a la fuente central de oxígeno con un flujómetro.
El flujo de succión, el flujo de oxígeno y la facción inspirada en el oxígeno (F¡02) se midieron dentro de la caja con un patrón metrológico (MTB) FLUKE VT-MOBILE. La presión diferencial del habitáculo se midió con un micro manómetro MTB FLUKE 922. Se evaluaron tres conexiones diferentes con el sistema de vacío central de la instalación hospitalaria:
Conexión directa al regulador de vacío con un tubo de succión estándar de 1,85 m Conexión directa al regulador de vacío con un tubo de succión estándar de 3,7 m. Conexión indirecta con un canister y un tubo de succión estándar de 1 ,85 m.
El flujo de oxígeno varió de cero a 5 Ipm, 10 Ipm y 15 Ipm en cada condición, se hicieron 10 mediciones en cada condición; se calculó una media, una incertidumbre estándar y una incertidumbre estándar combinada (CSU) para cada magnitud. Los cambios de aire por hora (ACH) y el tiempo para lograr 5 intercambios se calcularon dividiendo la media del flujo de succión por hora en el volumen de la caja.
La conexión directa con un tubo corto produce el mayor flujo (68,45 l/min, CSU 0,28). La extensión del tubo y el uso de un bidón aumentan la resistencia y reducen aún más el flujo (Tabla 1).
Figure imgf000011_0001
Se pueden alcanzar más de 12 ACH con todas las conexiones y el tiempo necesario para llegar a cinco intercambios de aire varía de 9,1 minutos a 14 minutos (Tabla 2). Cinco intercambios de aire eliminan los contaminantes en el aire con una eficacia superior al
99%.
Figure imgf000011_0002
Las presiones diferenciales efectivas se obtienen con las tres conexiones. La introducción de flujo de oxígeno dentro de la caja aumenta el F¡02, sin embargo, esto reduce la capacidad de producir una presión negativa dentro de la caja. La conexión directa corta mantiene presiones negativas efectivas con un máximo de 10 l/min de flujo de 02. Las otras conexiones reducen la presión negativa por debajo de 3 Pa cuando se añade el flujo de oxígeno (Tabla3).
Figure imgf000012_0001
En este habitáculo de bajo volumen (50 cm * 50 cm * 50 cm), una conexión corta directa con la fuente de vacío del hospital produce más de 30 intercambios de aire del habitáculo (ACH) y elimina el contaminante aerotransportado con un 99% de eficiencia en menos de 10 minutos; con estas condiciones se obtiene una presión negativa efectiva de - 4 Pascales. Conexiones más largas o el uso de un canister aumenta la resistencia del sistema reduciendo el flujo, el ACH y la presión negativa. El oxígeno puede ser añadido causando un aumento de la Fi02 dentro de la caja; sin embargo, esta intervención reduce la presión negativa efectiva. Se describen diferentes combinaciones de conexiones de vacío y flujo de oxígeno que preservan las características de un control seguro de los aerosoles.
Volviendo a la descripción detallada de la presente invención, una condición necesaria para aplicar con seguridad este sistema es confirmar que el aire contaminado se evacúe al exterior, lejos de las tomas de aire, la dilución es la medida más efectiva para eliminar el riesgo; si el aire se expulsa al interior de la unidad hospitalaria o cerca de una toma de aire de la misma unidad, se debe utilizar un filtro tipo HEPA. Muchos centros de atención médica dependen de fuentes de vacío portátiles pero dichos dispositivos no tienen filtros HEPA.
Un sistema portátil de presión negativa como el de la presente invención puede reproducir los requisitos de una sala de aislamiento aéreo utilizando la fuente de vacío del hospital en las condiciones descritas anteriormente y en las que se revelan más adelante en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones de la solicitud, adicionando un elemento de medición que garantice las condiciones de recambios y presión negativa dentro de la caja y que genere alarmas si estas condiciones no se cumplen. Este sistema podría mejorar la protección de los trabajadores de la salud durante los procedimientos de generación de aerosoles cuando no se dispone de salas de aislamiento en el aire. Lamentablemente no todos los lugares donde se realizan procedimientos generadores de aerosol están dotados con fuentes centrales y seguras de succión y de oxígeno. Para esto propósito, dentro de las revelaciones de la presente invención se agregan fuentes portátiles seguras integradas dentro del sistema de control y visualización las cuales pueden emplearse incluso en hospitales pequeños, consultorios o salas de cirugía ambulatorias por medio del uso de esta consola de control portátil.
Ahora y de acuerdo con las figuras 1 a 3, el sistema portátil de presión negativa (1) de la presente invención para contener generadores de aerosoles en unidades médicas se compone de un elemento de estructura de habitáculo (2) para el aislamiento de un paciente que presenta un ancho, un largo y un alto; en sus paneles (3) presenta una serie de aberturas (4) de acceso para realizar procedimientos médicos o quirúrgicos.
El sistema portátil de presión negativa también presenta una serie de elementos de hermeticidad que se componen de una pluralidad de coberturas (8, 9, 10, 11) que son de material transparente con elementos adhesivos (12) que se unen a dicho elemento de estructura de habitáculo (2), además dicha pluralidad de coberturas pueden adherirse a la superficie que se encuentra por debajo del paciente (13); dichos elementos adhesivos también se unen a los bordes inferiores de dicho elemento de estructura de habitáculo para generar un sello hermético en dicho elemento de estructura de habitáculo (2).
De acuerdo con la figura 4, el sistema portátil de presión negativa también presenta un elemento sensor (31) de medición de presión negativa que tiene una entrada de succión (60), una entrada de oxígeno (61 ), un elemento de tubería de suministro de oxígeno (64), una salida de succión (62), una salida de oxígeno (63); dicho elemento sensor (31) también presenta una sección de conexión (65) que conecta al elemento de conexión (18), que se compone de una tubería de entrada (19), una de salida (20), uno elementos de conexión (21 , 66) que unen dicho elemento de conexión con un elemento de control y visualización (22) y un elemento de conexión de energía (23). Este elemento sensor (31) mide dentro del habitáculo las condiciones de flujo, recambio de aire y valores de presión negativa. El sensor puede ser dispuesto inicialmente desde la fuente de oxígeno del sistema portátil a través de las tuberías del elemento de conexión (18) o también ser alimentado por un sistema hospitalario con una entrada de oxígeno (52) a través de un elemento de tubería (53), y una salida de succión (51) a través de un elemento de tubería (50).
En relación con las figuras 5 a 7, además el sistema portátil de presión negativa de la presente invención tiene un elemento de control y visualización (22) que se compone de un elemento de panel de visualización (70), un elemento de entrega (29) de alto flujo de oxígeno, un elemento de humidificación (30) de oxígeno, un elemento de interfase (32) de celda de oxígeno, unos elementos de control (33) de flujo de succión, flujo de oxígeno y humidificador de oxígeno, un elemento de acople (71), unos elementos de desplazamiento (72) situados en la base de dicho elemento de control y visualización (22), un elemento de bomba de succión de alta eficiencia (24), un elemento de filtro de aire (25) de alta eficiencia para purificación del aire eliminado del aire que es succionado de dentro de la estructura de habitáculo (2), el elemento de control y de visualización también presenta un elemento (26) que mide el flujo de aire succionado del habitáculo, un elemento de conexión (27) a una fuente de oxígeno portátil (28) cuando la modalidad de la presente invención se relacione en una operación sin conexión a fuentes hospitalarias de oxígeno o succión, también se tiene una fuente de batería (73) que es capaz de suministrar energía en tiempos en los que el sistema no esté conectado a una fuente de poder de corriente alterna; de la misma forma se tiene un elemento de unidad de procesamiento central (74) encargado de procesar los datos relacionados con los parámetros de flujo de aire, de oxígeno, presiones negativas y señales de alarma del equipo; El sistema portátil dentro de este elemento de control y de visualización también presenta un elemento de filtro de luz ultravioleta tipo C (75) que es capaz de irradiar el aire que es succionado del habitáculo; también se presenta en este elemento de control una salida de aire purificado hacia el exterior (76), una correa de datos (77) que conecta la unidad de procesamiento central con el panel de visualización (70).
El procedimiento de operación del equipo inicia con el sellamiento a hermeticidad contra los aerosoles del elemento de estructura de habitáculo (2) para lo cual se pondrá debajo del paciente los elementos de hermeticidad, luego se procederá a colocar las coberturas (8, 9, 10, 11) con elementos adhesivos (12), posteriormente se colocará el elemento de estructura de habitáculo (2) sobre la cabeza y el torso del paciente, cuidando que el elemento sensor de medición de presión negativa (31) se encuentre dentro del habitáculo. Se realiza la conexión entre el elemento sensor (31) y el elemento de control y visualización (22), posteriormente se enciende el equipo. En ese momento se inicia la extracción activa de aire y la inyección de oxígeno dentro del habitáculo. El elemento de control y visualización (22) registrará la concentración de oxígeno y el recambio de aire del habitáculo. Se introducirán dentro del habitáculo todos los elementos necesarios para el procedimiento médico o quirúrgico. Se realizará el cierre hermético de los laterales del habitáculo con los elementos de hermeticidad; uno vez se realice este cierre, la presión dentro de la caja debe disminuir y cuando sea por lo menos menor a 2.5 Torricelli se encenderá una señal indicadora en el elemento de control y visualización lo que indica al personal que es seguro realizar el procedimiento. El elemento de control y visualización (22), calcula el número de recambios de aire utilizando el valor del volumen del elemento de estructura de habitáculo (2) y la medición del flujo de succión, el cálculo se realiza dentro el sistema electrónico de dicho elemento de control y visualización (22); una vez se realice el procedimiento se activa un elemento de conteo regresivo (35) en el elemento de control y visualización (22).
El personal de salud realizará incisiones sobre los campos transparentes o coberturas (8, 9, 10, 11) en las áreas donde deban ingresar las manos del operador para realizar el procedimiento, el operador con protección adecuada para aerosoles ingresará sus manos dentro de la estructura de habitáculo (2) y realizará el procedimiento sobre el paciente que es potencialmente generador de aerosoles.
Una vez termine el procedimiento, un operario iniciará el conteo regresivo de la consola. Una vez termine el conteo regresivo se encenderá una segunda luz indicadora de seguridad que nos indicará que es seguro retirar los campos o coberturas y la caja de aislamiento. La caja de aislamiento también se puede dejar operando como sistema de aporte de oxígeno medicinal de manera permanente. El sistema utiliza la información del número de recambios que están ocurriendo en el elemento de estructura de habitáculo (2) en ese momento y establece como límite seguro para la apertura de dicho habitáculo, el momento en el que se completan al menos cinco recambios lo cual disminuye más del 99% la concentración de aerosoles infecciosos, una vez este tiempo se completa, el elemento de control y visualización (22) va a emitir una señal indicadora que informa que es seguro retirar los elementos de hermeticidad, es decir los elementos de cobertura y material adhesivo del elemento de estructura de habitáculo (2). En otra modalidad de la presente invención, cuando se usa la succión hospitalaria y la fuente de oxígeno hospitalaria no es necesario el sistema de suministro de oxígeno portátil. En esta modalidad se deben cumplir condiciones de seguridad estrictas como que dicho aire succionado por presión negativa sea retirado al exterior o si eso no es posible entonces utilizar medios de ultrafiltración del aire y desinfección por medios de radiación o por otro medios efectivos y convenientes para dicho propósito
Tal como se observa en la figura 2 en el interior de la estructura de habitáculo (2) se instala una tubería de succión hospitalaria (50) la cual va conectada al sistema de succión hospitalaria (51); esta tubería de succión a su vez va conectada a la salida de succión del elemento que hace de sensor (31), dicha corriente es evacuada para posterior desinfección y descarga; en dicha modalidad también se presenta una fuente de oxígeno hospitalaria (52) que tiene una tubería (53) que va conectada a la entrada de oxígeno (61) del elemento sensor (31); al iniciar la succión se genera una presión negativa consiguiendo retirar el aire contaminado del habitáculo que es reemplazado por aire limpio y oxígeno.
Aunque la presente invención ha quedado descrita con las realizaciones preferentes mostradas, queda entendido que las modificaciones y variaciones que conserven el espíritu y el alcance de esta invención se entienden dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un sistema portátil de presión negativa (1) para contener generadores de aerosoles en unidades médicas caracterizado porque dicho sistema comprende: a) Un elemento de estructura de habitáculo (2) para el aislamiento de un paciente que presenta un ancho, un largo y un alto; en sus paneles (3) presenta una serie de aberturas (4) de acceso para realizar procedimientos médicos o quirúrgicos. b) Una serie de elementos de hermeticidad que se componen de una pluralidad de coberturas (8, 9, 10, 11) que son de material transparente y con elementos adhesivos (12) que se unen a dicho elemento de estructura de habitáculo, además dicha pluralidad de coberturas pueden adherirse a la superficie que se encuentra por debajo del paciente (13); dichos elementos adhesivos también se unen a los bordes inferiores de dicho elemento de estructura de habitáculo para generar un sello hermético en dicho elemento de estructura de habitáculo (2). c) Un elemento sensor (31 ) de medición de presión negativa que tiene una entrada de succión (60), para dicho habitáculo (2) una entrada de oxígeno (61), un elemento de tubería de suministro de oxígeno (64), una salida de succión (62), una salida de oxígeno (63); dicho elemento sensor (31) también presenta una sección de conexión (65) que conecta el elemento de conexión (18) que se compone de una tubería de entrada de oxígeno (19), una de salida de succión (20), unos elementos de conexión (21, 66) que unen dicho elemento de conexión con un elemento de control y visualización (22) y un elemento de conexión de energía (23). d) Un elemento de control y visualización (22) que se compone de un elemento de panel de visualización (70), un elemento de entrega (29) de alto flujo de oxígeno, un elemento de humidificación (30) de oxígeno, un elemento de interfase (32) de celda de oxígeno, unos elementos de control (33) de flujo de succión, flujo de oxígeno y humidificador de oxígeno, un elemento de acople (71), unos elementos de desplazamiento (72) situados en la base de dicho elemento de control y visualización (22), un elemento de bomba de succión de alta eficiencia (24), un elemento de filtro de aire (25) de alta eficiencia para purificación del aire eliminado de dicho elemento de estructura de habitáculo (2), un elemento (26) que mide el flujo de aire succionado de dicho elemento de estructura de habitáculo, un elemento de conexión (27) a una fuente de oxígeno portátil (28), una fuente de batería (73), un elemento de unidad de procesamiento central (74); un elemento de filtro de luz ultravioleta tipo C (75), una salida de aire purificado hacia el exterior (76), una correa de datos (77) que conecta dicha unidad de procesamiento central con dicho panel de visualización (70).
2. El sistema portátil de presión negativa de la reivindicación 1 , caracterizado porque el elemento de sensor (31) puede estar conectado a un sistema hospitalario con una entrada de oxígeno (52) a través de un elemento de tubería (53), y una salida de succión (51) a través de un elemento de tubería (50).
3. El sistema portátil de presión negativa de la reivindicación 1 , caracterizado porque el elemento de panel de panel de visualización comprende elementos visuales de alarma (36), elementos de medición de presión negativa (37) y presión de oxígeno (38) y también se presenta un elemento de conteo regresivo (35).
4. El sistema portátil de presión negativa de la reivindicación 1 , caracterizado porque el sistema calcula el número de recambios de aire utilizando el valor del volumen del elemento de estructura de habitáculo (2) y la medición del flujo de succión.
5. El sistema portátil de presión negativa de la reivindicación 1 , caracterizado porque el sistema realiza un número de recambio del volumen de aire en dicho elemento de estructura de habitáculo de por lo menos 12 veces en un rango de tiempo que oscila entre los 9 y los 14 minutos.
6. El sistema portátil de presión negativa de la reivindicación 1 , caracterizado porque el elemento de conteo regresivo (35) es un elemento validador de señal que comunica el elemento de control y visualización (22) cuando es seguro retirar los elementos de hermeticidad y la estructura de habitáculo (2).
7. El sistema portátil de presión negativa de la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho sistema genera en dicho elemento de estructura de habitáculo (2) una presión de vacío en un rango que se encuentra entre 4 Pa a 2,5 Pa en relación con el ambiente exterior a dicha estructura de habitáculo.
8. El sistema portátil de presión negativa de la reivindicación 1 , caracterizado porque una vez se han hecho por lo menos cinco recambios completos del aire contenido en dicho elemento de estructura de habitáculo dicho sistema remueve un 99% de los patógenos presentes en el aire filtrado de dicho elemento de estructura de habitáculo.
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