ES2860999A1 - MECHANICAL INTUBATION RESPIRATOR (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
RESPIRADOR MECÁNICO DE INTUBACIÓNMECHANICAL INTUBATION RESPIRATOR
La presente invención se refiere a un respirador, y más particularmente un respirador mecánico de intubación, o invasivo (VMI), del tipo utilizado en hospitales para pacientes que presentan patologías respiratorias.The present invention relates to a respirator, and more particularly a mechanical intubation or invasive respirator (IMV), of the type used in hospitals for patients with respiratory pathologies.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIORSTATE OF THE PRIOR ART
La ventilación mecánica es un procedimiento de respiración artificial que emplea un aparato mecánico para suplir, al menos en parte, la función respiratoria de un paciente. El respirador o ventilador es un sistema capaz de suministrar a los pulmones un gas, o una mezcla de gases (aire, oxígeno, etc.).Mechanical ventilation is an artificial respiration procedure that uses a mechanical device to supply, at least in part, the respiratory function of a patient. The respirator or ventilator is a system capable of supplying the lungs with a gas, or a mixture of gases (air, oxygen, etc.).
En algunos casos de pandemias, tal como la pandemia de COVID-19, uno de los elementos críticos que los hospitales reclaman son respiradores o ventiladores mecánicos de intubación (VMI) para los pacientes con dificultades respiratorias. Sin embargo, la mayoría de estos dispositivos incorporan elementos sofisticados, por ejemplo válvulas proporcionales de muy baja presión (por ejemplo por debajo de 80 mbar) para el control del flujo de gas al paciente, que deben estar calibradas con gran precisión, y cuyas condiciones de producción no permiten una fabricación rápida, masiva y deslocalizada, en caso de necesidad.In some cases of pandemics, such as the COVID-19 pandemic, one of the critical items that hospitals claim are ventilators or mechanical intubation ventilators (IMVs) for patients with breathing difficulties. However, most of these devices incorporate sophisticated elements, for example very low pressure proportional valves (for example below 80 mbar) for the control of gas flow to the patient, which must be calibrated with great precision, and whose conditions of production do not allow a fast, massive and delocalized manufacturing, in case of need.
Sería deseable por tanto poder disponer de dispositivos VMI que se puedan fabricar en cualquier lugar, de manera sencilla y en tiempos cortos, para poder dar solución a las unidades de curas intensivas (UCI) de los hospitales en situaciones de emergencia.It would therefore be desirable to be able to have VMI devices that can be manufactured anywhere, easily and in a short time, in order to provide a solution to the intensive care units (ICU) of hospitals in emergency situations.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
De acuerdo con un aspecto, la presente invención se refiere a un respirador mecánico de intubación, que comprende conexiones a por lo menos una fuente de gas y a por lo menos un tubo endotraqueal destinado a ser introducido en un paciente, una unidad de regulación del caudal de gas hacia el paciente, y un controlador programable, caracterizado porque la unidad de regulación del caudal comprende al menos cuatro ramas calibradas conectadas en paralelo entre ellas, cada una de las cuales comprende una válvula de paso, y el controlador programable está dispuesto para controlar la apertura y cierre de la válvula de paso de cada una de las ramas calibradas.According to one aspect, the present invention refers to a mechanical intubation ventilator, comprising connections to at least one gas source and to at least one endotracheal tube intended to be introduced into a patient, a flow regulation unit of gas to the patient, and a programmable controller, characterized in that the flow regulation unit comprises at least four calibrated branches connected in parallel with each other, each of which comprises a bypass valve, and the controller programmable is arranged to control the opening and closing of the bypass valve of each of the calibrated branches.
Esta configuración constituye una alternativa a la de los respiradores con válvulas proporcionales, y permite producir respiradores de manera fácil y rápida, sin necesidad de disponer de elementos complejos y especializados cuyo suministro puede constituir un cuello de botella que impida conseguir la producción necesaria. Además, la provisión de una pluralidad de ramas en paralelo, con válvulas de paso controladas por ejemplo por un PLC (controlador lógico programable) o una placa electrónica, permite obtener una gran precisión en el control del caudal, con un coste reducido.This configuration constitutes an alternative to that of proportional valve respirators, and allows respirators to be produced easily and quickly, without the need for complex and specialized elements whose supply can constitute a bottleneck that prevents the necessary production from being achieved. Furthermore, the provision of a plurality of branches in parallel, with shut-off valves controlled for example by a PLC (programmable logic controller) or an electronic board, allows to obtain high precision in flow control, at a reduced cost.
En algunas realizaciones, cada rama calibrada comprende un regulador de caudal que está tarado a un caudal o una sección de paso predeterminados.In some embodiments, each calibrated limb comprises a flow regulator that is set at a predetermined flow rate or passage section.
En algunas realizaciones, los reguladores de caudal de las ramas calibradas están tarados a un caudal o una sección de paso que son diferentes de una rama calibrada a otra.In some embodiments, the flow regulators on the calibrated legs are set to a flow rate or a through section that is different from one calibrated leg to another.
En algunas realizaciones, los reguladores de caudal de las ramas calibradas son válvulas de aguja.In some embodiments, the flow regulators for the calibrated legs are needle valves.
En algunas realizaciones, las válvulas de paso de las ramas calibradas son válvulas solenoide.In some embodiments, the bypass valves for the calibrated legs are solenoid valves.
En algunas realizaciones, el controlador programable está configurado para abrir y cerrar las distintas válvulas solenoide de las ramas calibradas para controlar el caudal de gas y el tiempo de inspiración predeterminados.In some embodiments, the programmable controller is configured to open and close the various solenoid valves on the calibrated legs to control the predetermined gas flow rate and inspiration time.
En algunas realizaciones, la unidad de regulación del caudal comprende al menos seis ramas calibradas.In some embodiments, the flow regulating unit comprises at least six calibrated branches.
En algunas realizaciones, la unidad de regulación del caudal comprende ocho ramas calibradas.In some embodiments, the flow regulating unit comprises eight calibrated branches.
En algunas realizaciones, el respirador comprende una conexión a una fuente de aire, una conexión a una fuente de oxígeno, y dos unidades de dosificación, cada una conectada a una de dichas conexiones y conectadas entre ellas a la salida, para mezclar aire y oxígeno en una proporción predeterminada, estando dispuesta la salida de las dos unidades de dosificación curso arriba respecto a la unidad de regulación del caudal.In some embodiments, the respirator comprises a connection to an air source, a connection to an oxygen source, and two dosage units, each connected to a of said connections and connected between them at the outlet, to mix air and oxygen in a predetermined ratio, the outlet of the two dosage units being arranged upstream with respect to the flow regulation unit.
En algunas realizaciones, el respirador comprende una unidad de control de la calidad del gas conectada a las unidades de dosificación.In some embodiments, the respirator comprises a gas quality control unit connected to the dosage units.
En algunas realizaciones, el controlador programable comprende un PLC.In some embodiments, the programmable controller comprises a PLC.
Otros objetos, ventajas y características de realizaciones de la invención se pondrán de manifiesto para el experto en la materia a partir de la descripción, o se pueden aprender con la práctica de la invención.Other objects, advantages, and features of embodiments of the invention will become apparent to the person skilled in the art from the description, or can be learned by practice of the invention.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
A continuación se describirán realizaciones particulares de la presente invención a título de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:Particular embodiments of the present invention will now be described by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:
La figura 1 es un esquema de un respirador o ventilador mecánico de intubación (VMI) de acuerdo con una realización de la presente invención.Figure 1 is a schematic of a ventilator or mechanical intubation ventilator (IMV) in accordance with one embodiment of the present invention.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE MODOS DE REALIZACIÓNDETAILED EXHIBITION OF IMPLEMENTATION MODES
De acuerdo con algunas realizaciones, se presenta un respirador o ventilador mecánico, para asistir en la respiración al paciente de manera invasiva, que comprende una parte eléctrica, electrónica y de software de control de las variables de proceso, que acciona y controla una parte neumática compuesta de válvulas, reguladores e instrumentación necesaria para poder tener una monitorización y control del gas aportado, y del paciente mismo.According to some embodiments, a mechanical ventilator or ventilator is presented, to assist the patient in breathing in an invasive manner, comprising an electrical, electronic and software part for controlling the process variables, which actuates and controls a pneumatic part. composed of valves, regulators and instrumentation necessary to monitor and control the gas supplied, and the patient himself.
Los ajustes de parámetros y cambios en el funcionamiento del equipo o manipulación del mismo se realizan desde una pantalla prevista en la superficie de una estructura rígida que alberga los componentes, y el equipo comprende también una pantalla de monitorización y alarmas visuales y sonoras. The parameter adjustments and changes in the operation of the equipment or its manipulation are made from a screen provided on the surface of a rigid structure that houses the components, and the equipment also includes a monitoring screen and visual and audible alarms.
Como es conocido, el personal médico fija en cada caso algunos parámetros de funcionamiento del dispositivo, como por ejemplo la proporción de aire y oxígeno a suministrar, así como el volumen tidal que se debe introducir en cada inspiración en los pulmones del paciente, la frecuencia de respiración, el ratio inspiración a expiración (I:E), o la presión positiva al final de la espiración (PEEP, Positive End-Expiratory Pressure), entre otros.As is known, the medical personnel set in each case some operating parameters of the device, such as the proportion of air and oxygen to be supplied, as well as the tidal volume that must be introduced in each inspiration in the patient's lungs, the frequency of respiration, the inspiration to expiration ratio (I: E), or the positive pressure at the end of expiration (PEEP, Positive End-Expiratory Pressure), among others.
A partir de estos parámetros introducidos por el personal médico, el controlador del dispositivo determina, en primer lugar el tiempo de inspiración y el caudal que el dispositivo debe suministrar para insuflar el volumen tidal predeterminado durante este tiempo calculado de inspiración.From these parameters entered by medical personnel, the device controller first determines the inspiration time and flow rate that the device must deliver to inflate the predetermined tidal volume during this calculated inspiration time.
Por ejemplo, si el médico establece para un paciente y una situación concreta:For example, if the doctor establishes for a patient and a specific situation:
• volumen tidal de 350 ml• 350 ml tidal volume
• ratio I:E de 1:2 (es decir, el tiempo de espiración es dos veces el tiempo de inspiración), • frecuencia de respiración de 20 respiraciones/minuto (es decir, cada respiración completa dura 3 segundos),• I: E ratio of 1: 2 (ie expiration time is twice the inspiration time), • respiration rate of 20 breaths / minute (ie each full breath lasts 3 seconds),
entonces el tiempo de inspiración será de 1 segundo, y el caudal de gas necesario para entregar el volumen tidal a los pulmones será de 350 ml/segundo.then the inspiration time will be 1 second, and the gas flow required to deliver the tidal volume to the lungs will be 350 ml / second.
En general en la práctica se realizará el cálculo del tiempo de inspiración y el caudal incluyendo en el ciclo una pausa de inspiración, por ejemplo un 10% del tiempo total de la respiración, en cuyo caso el tiempo de inspiración será ligeramente inferior, y el caudal será ligeramente superior.In general, in practice, the calculation of the inspiration time and the flow rate will be carried out by including an inspiration pause in the cycle, for example 10% of the total breathing time, in which case the inspiration time will be slightly less, and the flow rate will be slightly higher.
Para la fase de inspiración, el controlador del dispositivo regula los distintos componentes del sistema neumático, y en particular una unidad de regulación del caudal, para que proporcionen este caudal de gas predeterminado, durante el tiempo de inspiración predeterminado.For the inspiration phase, the device controller regulates the various components of the pneumatic system, and in particular a flow control unit, so that they provide this predetermined gas flow rate, during the predetermined inspiration time.
De acuerdo con realizaciones de la presente invención, el controlador del dispositivo puede comprender un controlador lógico programable (PLC) o similar, que regula la apertura y cierre de una serie de válvulas de paso, por ejemplo válvulas solenoide, de correspondientes ramas del circuito neumático, conectadas en paralelo unas con otras e insertadas en el circuito neumático de suministro de gas a los pulmones, y que forman la unidad de regulación del caudal: dependiendo de la válvula o válvulas solenoide abiertas en cada caso, varía el caudal de gas que se proporciona al paciente. Las ramas pueden ser iguales entre ellas o, más preferiblemente, pueden estar taradas a distintos caudales.According to embodiments of the present invention, the device controller can comprise a programmable logic controller (PLC) or the like, which regulates the opening and closing of a series of bypass valves, for example solenoid valves, of corresponding branches of the pneumatic circuit , connected in parallel with each other and inserted in the circuit pneumatic gas supply to the lungs, and that form the flow regulation unit: depending on the valve or solenoid valves open in each case, the gas flow that is provided to the patient varies. The branches can be equal to each other or, more preferably, they can be set at different flow rates.
El controlador del dispositivo puede determinar la combinación de ramas en paralelo y correspondientes válvulas solenoides que es adecuada para proporcionar el caudal predeterminado (las ramas cuya suma de caudales individuales, a la presión del circuito, proporciona el caudal predeterminado) y puede controlar las válvulas solenoide de las ramas seleccionadas para que se abran para iniciar la fase de inspiración y se cierren de nuevo transcurrido el tiempo de inspiración predeterminado.The device controller can determine the combination of parallel branches and corresponding solenoid valves that is suitable to provide the predetermined flow rate (the branches whose sum of individual flows, at the circuit pressure, provides the predetermined flow) and can control the solenoid valves of the selected branches to open to start the inspiration phase and close again after the predetermined inspiration time has elapsed.
En la práctica, el caudal en cada instante durante la inspiración dependerá del caudal que las ramas de las válvulas solenoides abiertas proporcionan, a la presión del gas curso arriba de las válvulas solenoides; pero también dependerá de la presión en los pulmones del paciente, que irá aumentando a lo largo de la inspiración. A través de sensores de presión y/o caudalímetros en el circuito neumático, el controlador puede monitorizar y tener en cuenta, para el cálculo del caudal predeterminado, el aumento de presión en los pulmones y/o la disminución de caudal debida a esta contrapresión, ajustando por tanto el caudal predeterminado, y la combinación de válvulas solenoides a abrir, después de cada inspiración, para ajustar con más precisión el volumen entregado al volumen tidal deseado.In practice, the flow rate at each instant during inspiration will depend on the flow rate that the branches of the open solenoid valves provide, at the gas pressure upstream of the solenoid valves; but it will also depend on the pressure in the patient's lungs, which will increase throughout inspiration. Through pressure sensors and / or flow meters in the pneumatic circuit, the controller can monitor and take into account, for the calculation of the predetermined flow, the increase in pressure in the lungs and / or the decrease in flow due to this back pressure, thus adjusting the predetermined flow rate, and the combination of solenoid valves to open, after each inspiration, to more precisely adjust the delivered volume to the desired tidal volume.
También se puede contemplar en algunas realizaciones que el controlador, determinando o monitorizando directa o indirectamente el caudal, por ejemplo en tiempo real, modifique durante a lo largo de cada inspiración la combinación de válvulas solenoides abiertas, si es necesario, a fin de ir ajustando el caudal de la manera más adecuada.It can also be contemplated in some embodiments that the controller, determining or monitoring the flow rate directly or indirectly, for example in real time, modifies the combination of open solenoid valves during each inspiration, if necessary, in order to adjust flow in the most appropriate way.
A fin de corroborar el volumen realmente entregado a los pulmones del paciente, se puede realizar una medida del caudal instantáneo (Q), en tiempo real, e integrarlo en el tiempo entre un instante inicial (te) y un instante final (tf), con cualquier método numérico conocido, determinando así el volumen de gas entregado (V):In order to corroborate the volume actually delivered to the patient's lungs, a measurement of the instantaneous flow rate (Q) can be made, in real time, and integrated in the time between an initial moment (te) and a final moment (tf), with any known numerical method, thus determining the delivered gas volume (V):
C QM = V C QM = V
La precisión en el caudal de gas que se entrega a los pulmones del paciente depende del número de ramas en paralelo con válvulas solenoide utilizadas: por ejemplo, con ocho ramas en paralelo, cada una tarada a un caudal individual distinto, el número de combinaciones posibles es 8! (factorial de 8), es decir hasta 40320 combinaciones distintas, que ofrecen una precisión comparable, o incluso superior, a la de una válvula proporcional de la cual están provistos los respiradores conocidos.The precision in the gas flow rate delivered to the patient's lungs depends on the number of branches in parallel with solenoid valves used: for example, with eight branches in parallel, each set at a different individual flow rate, the number of possible combinations is 8! (factorial of 8), that is to say up to 40,320 different combinations, which offer an accuracy comparable, or even higher, than that of a proportional valve with which known respirators are provided.
La expiración se realiza de manera similar a otros respiradores ya conocidos.The expiration is carried out in a similar way to other known respirators.
Como se puede ver esquemáticamente en el diagrama de la figura 1, en una realización el respirador 10 de acuerdo con la invención comprende un circuito neumático, en el cual se han señalado con flechas las direcciones de flujo de los gases. El circuito comprende una línea de oxígeno con un conector 20 para una fuente de gas oxígeno (O2) externa, y una línea de aire con un conector 30 para una fuente de aire externa.As can be seen schematically in the diagram of figure 1, in one embodiment the respirator 10 according to the invention comprises a pneumatic circuit, in which the directions of flow of the gases have been indicated with arrows. The circuit comprises an oxygen line with a connector 20 for an external oxygen gas (O2) source, and an air line with a connector 30 for an external air source.
La línea de oxígeno comprende una unidad de dosificación de oxígeno 40, y la línea de aire comprende una unidad de dosificación de aire 50.The oxygen line comprises an oxygen dosing unit 40, and the air line comprises an air dosing unit 50.
La unidad de dosificación de oxígeno 40 comprende, como es visible en la figura: un sensor de presión, un regulador de presión con un indicador manométrico, y dos líneas en paralelo, en cada una de las cuales hay un regulador de caudal ajustable manualmente, por ejemplo una válvula de aguja, y una válvula de paso, por ejemplo una válvula solenoide. El regulador de caudal de cada rama está ajustado de fábrica, de modo que las dos ramas están taradas a valores diferentes de caudal: por tanto, por una de las dos ramas pasa un caudal de oxígeno mayor, y por la otra rama pasa un caudal de oxígeno menor, como se indica sobre la figura con signos respectivamente.The oxygen dosing unit 40 comprises, as visible in the figure: a pressure sensor, a pressure regulator with a manometric indicator, and two parallel lines, in each of which there is a manually adjustable flow regulator, for example a needle valve, and a gate valve, for example a solenoid valve. The flow regulator for each branch is factory-adjusted, so that the two branches are set at different flow values: therefore, a higher oxygen flow passes through one of the two branches, and a higher flow passes through the other branch. lower oxygen, as indicated on the figure with signs respectively.
Abriendo las válvulas de paso de una u otra rama de la unidad de dosificación de oxígeno 40, o de ambas ramas, se pueden dosificar distintos caudales de oxígeno.By opening the shut-off valves of one or the other branch of the oxygen dosing unit 40, or of both branches, different oxygen flow rates can be dosed.
De manera análoga, la unidad de dosificación de aire oxígeno 50 comprende, como es visible en la figura: un sensor de presión, un regulador de presión con un indicador manométrico, y dos líneas en paralelo, en cada una de las cuales hay un regulador de caudal ajustable manualmente, por ejemplo una válvula de aguja, y una válvula de paso, por ejemplo una válvula solenoide. El regulador de caudal de cada rama está ajustado de fábrica, de modo que las dos ramas están taradas a valores diferentes de caudal: por tanto, por una de las dos ramas pasa un caudal de aire mayor, y por la otra rama pasa un caudal de aire menor, como se indica sobre la figura con signos respectivamente.Similarly, the air-oxygen dosing unit 50 comprises, as can be seen in the figure: a pressure sensor, a pressure regulator with a manometric indicator, and two lines in parallel, in each of which there is a regulator. manually adjustable flow rate, for example a needle valve, and a bypass valve, for example a solenoid valve. The flow regulator for each branch is factory-set, so that the two branches are set at different flow values: therefore, a higher air flow passes through one of the two branches, and a lower air flow passes through the other branch, as indicated on the figure with signs respectively.
Abriendo las válvulas de paso de una u otra rama de la unidad de dosificación de aire 50, o de ambas ramas, se pueden dosificar distintos caudales de aire.By opening the shut-off valves of one or the other branch of the air dosing unit 50, or of both branches, different air flow rates can be dosed.
Las líneas de oxígeno y aire se unen curso abajo de las respectivas unidades de dosificación 40 y 50, con la interposición de sendas válvulas antirretorno, de modo que a partir del punto de unión el oxígeno y aire se mezclan formando el gas que será suministrado al paciente, en proporciones que se pueden ajustar abriendo o cerrando adecuadamente las válvulas de paso de cada una de las ramas de las unidades de dosificación 40 y 50: por ejemplo, la mezcla será muy rica en oxígeno si se abren las válvulas de paso de ambas ramas de la unidad 40, y la válvula en la rama “-“ de la unidad 50.The oxygen and air lines are joined downstream of the respective dosage units 40 and 50, with the interposition of both non-return valves, so that from the point of union the oxygen and air are mixed forming the gas that will be supplied to the patient, in proportions that can be adjusted by properly opening or closing the shut-off valves of each of the branches of the dosing units 40 and 50: for example, the mixture will be very rich in oxygen if the shut-off valves of both are opened branches of unit 40, and the valve in branch "-" of unit 50.
En otras realizaciones se pueden prever distintos números de ramas, a fin de aumentar el número de distintas proporciones dosificables. También se pueden contemplar realizaciones del respirador en las cuales la mezcla de aire y oxígeno se realiza con otros dispositivos o soluciones para la mezcla de gases.In other embodiments, different numbers of branches can be provided, in order to increase the number of different dosable proportions. Embodiments of the respirator in which the mixing of air and oxygen is performed with other devices or solutions for mixing gases can also be contemplated.
Volviendo a la figura 1, en el punto del circuito en el cual se unen las líneas de aire y oxígeno y se produce la mezcla de ambos, hay conectada una rama (hacia la izquierda en la figura) con una unidad de control de la calidad del gas 60. La unidad 60 comprende un sensor QT de la calidad del gas, una válvula de purga para proteger el circuito, y un regulador de presión. En otras variantes del respirador, el control de la calidad del gas se podría realizar de otro modo conocido, y/o en otro punto o tramo del circuito.Returning to figure 1, at the point in the circuit where the air and oxygen lines meet and the mixture of both occurs, a branch (towards the left in the figure) is connected to a quality control unit of gas 60. Unit 60 comprises a gas quality QT sensor, a purge valve to protect the circuit, and a pressure regulator. In other variants of the respirator, the gas quality control could be carried out in another known way, and / or at another point or section of the circuit.
El gas constituido por la mezcla de aire y oxígeno que se suministrará al paciente fluye por una rama (en la figura, hacia la derecha desde el punto de unión entre las líneas de oxígeno y aire) en la cual hay una unidad de regulación de caudal 70, mediante la cual se puede ajustar o regular, para cada paciente y en cada momento, el caudal de gas que se suministra a los pulmones del paciente.The gas made up of the air-oxygen mixture to be supplied to the patient flows through a branch (in the figure, to the right from the junction point between the oxygen and air lines) in which there is a flow regulation unit 70, by means of which it is possible to adjust or regulate, for each patient and at each moment, the gas flow that is supplied to the patient's lungs.
La unidad 70 comprende una pluralidad de ramas calibradas 71,72, 73.... 78 en paralelo (ocho en el caso de este ejemplo, pero que podrían ser otro número), cada una de las cuales permite el paso de un caudal de gas predeterminado, ajustado de fábrica. Para ello, cada rama calibrada 71 a 78 comprende por ejemplo una válvula solenoide (u otro tipo de válvula) para abrir o cerrar el paso de gas por la rama y un regulador de caudal, por ejemplo una válvula de aguja: las válvulas de aguja o cualquier otro tipo de regulador o limitador de caudal se taran (por ejemplo, en fábrica) a una sección de paso predeterminada, y por tanto a un caudal predeterminado, en función de la presión. En la presente memoria se hablará en general de tarado "a un caudal predeterminado”, por ser la expresión corriente, aunque lo que se ajusta físicamente pueda ser la sección de paso. Como se puede ver en la figura, cada rama 71 a 78 puede comprender además una válvula antirretorno.Unit 70 comprises a plurality of calibrated branches 71,72, 73 .... 78 in parallel (eight in the case of this example, but which could be another number), each of which allows the passage of a predetermined gas flow, set at the factory. For this, each calibrated branch 71 to 78 comprises, for example, a solenoid valve (or another type of valve) to open or close the passage of gas through the branch and a flow regulator, for example a needle valve: needle valves or any other type of flow regulator or limiter are set (for example, at the factory) to a predetermined flow section, and therefore to a predetermined flow rate, as a function of pressure. In the present specification we will generally speak of setting "at a predetermined flow", as it is the current expression, although what is physically adjusted may be the through section. As can be seen in the figure, each branch 71 to 78 can further comprise a non-return valve.
Por "rama calibrada” se entiende aquí una rama del circuito neumático configurada de modo que tiene una sección de paso predeterminada, por ejemplo mediante una válvula de aguja prefijada de fábrica, de modo que queda predeterminado el caudal que circula por la rama, a una presión predeterminada, cuando su válvula de paso está abierta.By "calibrated branch" is understood here a branch of the pneumatic circuit configured so that it has a predetermined passage section, for example by means of a needle valve preset at the factory, so that the flow through the branch is predetermined, at a preset pressure, when its gate valve is open.
En realizaciones relativamente simples, los reguladores de caudal de las ramas calibradas 71 a 78 pueden estar tarados todos a un mismo valor de caudal. En este caso, abriendo un número mayor o menor de ramas calibradas 71 a 78 de la unidad de regulación de caudal 70 se puede ajustar el flujo o caudal de gas suministrado al paciente.In relatively simple embodiments, the flow regulators of the calibrated branches 71 to 78 can all be set to the same flow value. In this case, by opening a greater or lesser number of calibrated branches 71 to 78 of the flow regulation unit 70, the flow or flow of gas supplied to the patient can be adjusted.
En otras realizaciones, cada uno de los reguladores de caudal de las ramas calibradas 71 a 78 puede estar tarado a un valor diferente de sección o caudal: en este caso, el flujo de gas por el conjunto de la unidad 70 depende de la combinación de ramas calibradas 71 a 78 que esté abierta (es decir, en la que la correspondiente válvula de paso esté abierta), y existe un número muy elevado de posibles combinaciones. De este modo se puede realizar un ajuste muy fino del caudal de gas hacia el paciente.In other embodiments, each of the flow regulators of the calibrated branches 71 to 78 can be set to a different value of section or flow: in this case, the gas flow through the unit 70 as a whole depends on the combination of calibrated branches 71 to 78 that is open (that is, in which the corresponding bypass valve is open), and there are a very large number of possible combinations. In this way, a very fine adjustment of the gas flow to the patient can be made.
Curso abajo de la unidad de regulación de caudal 70 el gas fluye por una válvula de paso general 80 que se abre al principio del funcionamiento, junto con las válvulas de la unidad 70; un fluxómetro o sensor de caudal 90; un regulador o limitador de presión 100 destinado a evitar que se sobrepase la presión admisible para el paciente; y un sensor de presión 110, que proporciona una medida de la presión en la línea en la proximidad de la salida hacia el paciente; y una válvula de seguridad 120. A continuación se encuentra un conector 130, al cual se une por ejemplo un tubo corrugado de los utilizado habitualmente para el entubado, que conducirá el gas hasta los pulmones del paciente. Downstream of the flow regulation unit 70 the gas flows through a general valve 80 which opens at the beginning of the operation, together with the valves of the unit 70; a flow meter or flow sensor 90; a pressure regulator or limiter 100 designed to prevent the admissible pressure for the patient from being exceeded; and a pressure sensor 110, which provides a measure of the pressure in the line in the vicinity of the outlet to the patient; and a safety valve 120. Next there is a connector 130, to which is attached, for example, a corrugated tube of those commonly used for tubing, which will conduct the gas to the patient's lungs.
En la fase de inspiración, en primer lugar se reciben el aire y el oxígeno por las conexiones separadas 20 y 30, se regula la presión a 2 bar-g mediante los reguladores de presión, y se realiza la mezcla de aire y oxígeno que el médico ha programado previamente, mediante las unidades de dosificación 40 y 50. A continuación se puede medir la concentración para corroborar la actuación previamente efectuada. La mezcla se puede dirigir entonces a un regulador de presión automático que puede dar la presión necesaria para cubrir las pérdidas de carga en el circuito, y dar la presión requerida y necesaria para llevar el gas al paciente.In the inspiration phase, first the air and oxygen are received through the separate connections 20 and 30, the pressure is regulated to 2 bar-g by means of the pressure regulators, and the mixture of air and oxygen that the The doctor has previously programmed, using the dosage units 40 and 50. The concentration can then be measured to corroborate the action previously carried out. The mixture can then be directed to an automatic pressure regulator that can give the necessary pressure to cover the pressure losses in the circuit, and give the pressure required and necessary to bring the gas to the patient.
El flujo de gas se dirige a la unidad de regulación de caudal 70, donde se regulan el caudal predeterminado y el tiempo de inspiración. El gas sale del respirador hacia los tubos de ventilación usuales a través del conector 130.The gas flow is directed to the flow regulating unit 70, where the predetermined flow rate and the inspiration time are regulated. Gas exits the respirator into the usual vent tubes through connector 130.
Como también se muestra en la figura, el respirador 10 comprende además una línea de expiración entre un conector 140, al cual se une el correspondiente tubo desde los pulmones del paciente, y una o más válvulas de expiración o de purga 170 (tres en el ejemplo representado), a través de las cuales el aire expirado por el paciente se expulsa al ambiente, y que se controlan para que se abran y se cierren para permitir la expiración del paciente y para mantener el PEEP deseado. La línea de expiración comprende además un filtro 150, por ejemplo un filtro superfino de 0,01 ^m, y un sensor de caudal 160.As also shown in the figure, the respirator 10 further comprises an expiration line between a connector 140, to which is attached the corresponding tube from the patient's lungs, and one or more expiration or purge valves 170 (three in the example shown), through which the air expired by the patient is expelled to the environment, and which are controlled to open and close to allow the expiration of the patient and to maintain the desired PEEP. The expiration line further comprises a filter 150, for example a 0.01 µm superfine filter, and a flow sensor 160.
En la fase de expiración, igual que en respiradores conocidos, el equipo deja de suministrar gas y espera a que el paciente expire. El aire sale del paciente y pasa por la válvula de expiración y el filtro y se tira al exterior. El tiempo de expiración viene fijado en función del tiempo de inspiración y la relación I:E seleccionados.In the expiration phase, as in known respirators, the equipment stops supplying gas and waits for the patient to expire. Air leaves the patient and passes through the expiratory valve and filter and is pulled outside. The expiration time is set according to the selected inspiration time and I: E ratio.
También se han representado esquemáticamente en la figura 1 un controlador programable 200 y una unidad de entrada de datos y visualización 210. El controlador programable 200 puede comprender un PLC.Also schematically depicted in FIG. 1 are a programmable controller 200 and a data entry and display unit 210. The programmable controller 200 may comprise a PLC.
El controlador 200 está conectado a la unidad 210 y a los sensores, válvulas y otros elementos del circuito neumático, a fin de realizar las determinaciones necesarias a partir de las entradas que el personal médico realiza en la unidad 210 y de las lecturas de los sensores, controlar el proceso actuando sobre las válvulas y demás elementos del circuito, y proporcionar lecturas de las variables del proceso a través de la unidad 210. The controller 200 is connected to the unit 210 and to the sensors, valves and other elements of the pneumatic circuit, in order to make the necessary determinations from the inputs that the medical personnel make in the unit 210 and the readings of the sensors, control the process by acting on the valves and other elements of the circuit, and provide readings of the process variables through the unit 210.
En particular, el controlador programable 200 está dispuesto para determinar y ajustar el caudal a suministrar al paciente, como se ha explicado más arriba, y controlar las válvulas solenoides de las ramas 71 a 78 de la unidad de regulación de caudal 70 a fin de establecer el caudal determinado.In particular, the programmable controller 200 is arranged to determine and adjust the flow rate to be delivered to the patient, as explained above, and control the solenoid valves of the branches 71 to 78 of the flow regulation unit 70 in order to establish the determined flow rate.
El equipo puede estar previsto y preparado para recibir dos tubos plásticos de diámetro interno de 4 mm en dos conexiones rápidas situadas en la estructura del equipo. Estas conexiones se pueden conducir a un medidor de presión diferencial y que posteriormente se puede enviar al PLC para efectuar el cálculo del flujo en tiempo real, a fin de efectuar las medidas de flujo que pueden ser necesarias y para el correcto funcionamiento y monitorización del equipo.The equipment can be planned and prepared to receive two plastic tubes with an internal diameter of 4 mm in two quick connections located in the structure of the equipment. These connections can be led to a differential pressure meter which can then be sent to the PLC to calculate the flow in real time, in order to carry out the flow measurements that may be necessary and for the correct operation and monitoring of the equipment. .
El equipo puede requerir de todos aquellos elementos que son consumibles en un respirador convencional. Se mencionan, a título de ejemplo: filtro HEPA de expiración, válvula de expiración, fluxómetro de orificio fijo, tubo corrugado, humidificador, válvula de comprobación (antirretorno), conexionado entre los gases de servicio y el equipo, y las conexiones necesarias entre el paciente y el equipo.The equipment may require all those elements that are consumable in a conventional respirator. Mentioned, by way of example: expiration HEPA filter, expiration valve, fixed orifice flushometer, corrugated tube, humidifier, check valve (non-return), connection between the service gases and the equipment, and the necessary connections between the patient and equipment.
El equipo podrá monitorizar, entre otros, los siguientes parámetros: presión de entrada de los dos gases (aire y O2), concentración de O2, Presión de salida del equipo, presión de inspiración, caudal de inspiración y expiración, volumen tidal, volumen de inspiración, volumen de expiración, PEEP, frecuencia de respiración y ratio inspiración-expiración.The equipment will be able to monitor, among others, the following parameters: inlet pressure of the two gases (air and O2), O2 concentration, equipment outlet pressure, inspiration pressure, inspiration and expiration flow, tidal volume, volume of inspiration, expiratory volume, PEEP, respiration rate, and inspiration-expiration ratio.
También se describe en la presente memoria un procedimiento para aplicar respiración mecánica a un paciente, que puede comprender las etapas de:Also described herein is a method of applying mechanical respiration to a patient, which may comprise the steps of:
- proporcionar un circuito neumático que comprende al menos una conexión a una fuente de gas a suministrar al paciente, y un conjunto de ramas dispuestas en paralelo, que pueden ser iguales entre ellas o diferentes unas de otras y cada una provista de una válvula solenoide; - en función de un tiempo de inspiración predeterminado y un volumen tidal predeterminado a aplicar a un paciente, determinar un caudal a suministrar al paciente;- providing a pneumatic circuit comprising at least one connection to a source of gas to be supplied to the patient, and a set of branches arranged in parallel, which can be the same or different from each other and each one provided with a solenoid valve; - depending on a predetermined inspiration time and a predetermined tidal volume to be applied to a patient, determining a flow rate to be delivered to the patient;
- determinar un subconjunto de ramas tal que la suma de los caudales de las ramas del subconjunto es el caudal a suministrar al paciente; y- determining a subset of branches such that the sum of the flow rates of the branches of the subset is the flow rate to be supplied to the patient; and
- abrir dicho las válvulas solenoide de dichos subconjunto de ramas durante al menos una parte del tiempo de inspiración predeterminado. - opening said solenoid valves of said subset of branches for at least a part of the predetermined inspiration time.
El mismo subconjunto de ramas y correspondientes válvulas solenoide puede abrirse durante todo el tiempo de inspiración predeterminado; alternativamente, se puede recalcular y determinar en tiempo real, a lo largo de la inspiración, el subconjunto de ramas y válvulas solenoide a abrir y cerrar a lo largo de una inspiración.The same subset of branches and corresponding solenoid valves can be open for the entire predetermined inspiration time; alternatively, it is possible to recalculate and determine in real time, throughout inspiration, the subset of branches and solenoid valves to open and close during inspiration.
Realizaciones del procedimiento pueden implementarse por ejemplo mediante un dispositivo según una de las realizaciones descritas o reivindicadas en la presente memoria.Embodiments of the method can be implemented for example by a device according to one of the embodiments described or claimed herein.
A pesar de que se han descrito aquí sólo algunas realizaciones y ejemplos particulares de la invención, el experto en la materia comprenderá que son posibles otras realizaciones alternativas y/o usos de la invención, así como modificaciones obvias y elementos equivalentes. Además, la presente invención abarca todas las posibles combinaciones de las realizaciones concretas que se han descrito. Los signos numéricos relativos a los dibujos y colocados entre paréntesis en una reivindicación son solamente para intentar aumentar la comprensión de la reivindicación, y no deben ser interpretados como limitantes del alcance de la protección de la reivindicación. El alcance de la presente invención no debe limitarse a realizaciones concretas, sino que debe ser determinado únicamente por una lectura apropiada de las reivindicaciones adjuntas. Although only some particular embodiments and examples of the invention have been described herein, the skilled person will understand that other alternative embodiments and / or uses of the invention are possible, as well as obvious modifications and equivalent elements. Furthermore, the present invention encompasses all possible combinations of the specific embodiments that have been described. The numerical signs relative to the drawings and placed in parentheses in a claim are only to attempt to increase the understanding of the claim, and should not be construed as limiting the scope of protection of the claim. The scope of the present invention should not be limited to specific embodiments, but should be determined solely by a proper reading of the appended claims.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202030268A ES2860999A1 (en) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | MECHANICAL INTUBATION RESPIRATOR (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202030268A ES2860999A1 (en) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | MECHANICAL INTUBATION RESPIRATOR (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2860999A1 true ES2860999A1 (en) | 2021-10-05 |
Family
ID=77914964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202030268A Withdrawn ES2860999A1 (en) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | MECHANICAL INTUBATION RESPIRATOR (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2860999A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2593299A1 (en) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Sfim | Programmable fluid flow rate control system and its use in respirator systems |
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| US20080127975A1 (en) * | 2004-12-01 | 2008-06-05 | Dominik Lirsch | Method for Preparing Gas Mixtures for Lung Ventilators and Device for Carrying Out this Method |
-
2020
- 2020-04-01 ES ES202030268A patent/ES2860999A1/en not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20220126 |