ES2975953T3 - Sistema de gasoterapia para administración de medicamentos - Google Patents

Abstract

Un sistema de terapia con gas (1) tiene una línea de flujo (3, 2), un acoplador (6) a una fuente de gas y un generador de aerosol (4) para la administración de aerosol, y una interfaz con el paciente, tal como una interfaz nasal (2). . Un controlador (10) está configurado para modular el flujo de gas y la entrega de aerosol en tiempo real. El controlador cambia el caudal de gas y reduce dinámicamente el suministro de aerosol durante caudales de gas superiores, como 60 LPM, y activa el suministro de aerosol durante caudales de gas inferiores, por ejemplo, 10 LPM. El control también puede incluir sensores para detectar la respiración, de modo que haya una tendencia hacia una mayor entrega de aerosol durante la inhalación, además de durante el flujo de gas de nivel más bajo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de gasoterapia para administración de medicamentos

Introducción

Campo de la invención

La invención se refiere a un sistema de gasoterapia para uso cuando los pacientes requieren ventilación mecánica y/u oxígeno suplementario. Un ejemplo de ello es un sistema de terapia nasal de alto flujo (TNAF), en la que el flujo se dirige a través de una cánula nasal.

La gasoterapia, como la gasoterapia de alto flujo, es una terapia que se utiliza cada vez más y que proporciona asistencia respiratoria a pacientes que requieren ventilación mecánica y/u oxígeno suplementario, en la que los caudales entregados pueden ser altos, de hasta 60 l/min en muchos casos. Los mecanismos sugeridos mediante los cuales dichos sistemas brindan ventilación mecánica incluyen:

- reducción del espacio muerto, y

- presión positiva en las vías respiratorias que promueve una respiración más controlada.

Sin embargo, el uso de estos flujos relativamente altos no facilita el suministro óptimo del aerosol y se han observado eficiencias de deposición porcentuales bajas de una sola cifra. En tiempos anteriores, el enfoque ha sido, a menudo, retirar por completo la ventilación mecánica al paciente para administrarle el aerosol.

El documento WO2015/155342 (Stamford Devices Ltd) describe un sistema TNAF en el que hay una mayor administración de aerosol durante la inhalación del paciente y una reducción del flujo de gas durante la terapia con aerosol.

La invención está pensada para conseguir una mejor administración del aerosol durante la terapia de alto flujo.Sumario de la invención

La invención proporciona un sistema de terapia con gas según lo establecido en la reivindicación 1 y unas características opcionales según lo establecido en las reivindicaciones 2 a 15.

Se describe un sistema de gasoterapia que comprende una línea de flujo, una fuente de gas o una conexión a una fuente de gas, y un nebulizador o una conexión a un nebulizador para la administración del aerosol, una interfaz de paciente o un acoplador para realizar la conexión con una interfaz de paciente, y un controlador configurado para modular el flujo de gas y la administración de aerosol en tiempo real.

Opcionalmente, dichos ciclos tienen duraciones en el intervalo de 1 segundo a 2 horas.

Preferentemente, el sistema está configurado para proporcionar el suministro de aerosol con duraciones de encendido y/o apagado inferiores a 25 ms, preferiblemente inferiores a 10 ms.

El sistema puede configurarse para proporcionar una duración de conmutación del flujo de gas inferior a 100 ms, preferiblemente inferiores a 50 ms.

Opcionalmente, dicho sensor es un sensor de presión. El sensor puede montarse adyacente a o en la interfaz o acoplador del paciente. El sensor puede incluir un dispositivo sensor de temperatura, preferiblemente montado en la interfaz del paciente o adyacente al acoplador.

Preferentemente, el sensor incluye un dispositivo sensor de humedad, preferiblemente montado en la interfaz del paciente o adyacente al acoplador. El sensor puede incluir uno o más seleccionados de: un detector de movimiento, un sensor de desplazamiento de diafragma, un sensor de banda ultra ancha, un sensor de pletismografía de impedancia, un sensor de pletismografía de inductancia respiratoria y un sensor de pletismografía elastomérica. Preferentemente, el sensor incluye un dispositivo de detección de gases o volátiles. El sensor puede adaptarse para detectar dióxido de carbono o un gas trazador o un gas volátil suministrado en el flujo de gas.

Opcionalmente, el sistema está adaptado para generar una embolada de aerosol dentro de la línea de flujo para una administración óptima del aerosol durante la inhalación, preferiblemente antes de e incluyendo el inicio de la inhalación máxima.

El controlador puede configurarse para determinar la duración óptima del intervalo calculando un valor para el volumen del circuito interno entre el generador de aerosol y el extremo de la interfaz del paciente o acoplador dividido por el caudal de gas, para así determinar el tiempo necesario para la generación del aerosol hasta su suministro en la interfaz del paciente.

Preferentemente, el controlador está configurado para calcular dinámicamente la generación óptima de aerosol y/o los parámetros de flujo de gas dependiendo de la ubicación en la línea de flujo del generador de aerosol.

El sistema puede incluir un oxímetro de pulso en tiempo real y un regulador de oxígeno para realizar dicha modulación.

Opcionalmente, el sistema comprende un humidificador ubicado adyacente al generador de aerosol. El generador de aerosol puede colocarse adyacente a o en la interfaz o acoplador del paciente. Preferentemente, la interfaz del paciente incluye una cánula nasal para administración nasal, por ejemplo, un sistema de terapia nasal de alto flujo.

Opcionalmente, el controlador está configurado para proporcionar el suministro de aerosol durante solo un subconjunto de períodos de inhalación, pero durante el tiempo suficiente para minimizar el riesgo de PPFE insuficiente (presión positiva al final de la espiración), que puede manifestarse como un desreclutamiento pulmonar.

El caudal superior puede estar en el intervalo de 40 LPM y 80 LPM, preferiblemente de 50 LPM a 70 LPM, y el caudal más bajo está en el intervalo de 1 LPM y 20 LPM, preferiblemente de 5 LPM a 15 LPM.

Preferentemente, la duración de dichos intervalos está en el intervalo de 5 segundos a 20 segundos. Dicha duración puede ser de 8 segundos a 15 segundos.

Opcionalmente, el controlador está configurado para conmutar al nivel de flujo de gas más bajo antes del comienzo de la inhalación por un tiempo A1. Preferentemente, A1 tiene un valor en el intervalo de 0,01 segundos a 3,0 segundos. Preferentemente, el controlador está configurado para activar la generación de aerosol durante dicho intervalo de tiempo A2 después de cambiar al nivel de flujo de gas más bajo. Preferentemente, la duración del tiempo A2 tiene un valor en el intervalo de 0,01 segundos a 3,0 segundos. Opcionalmente, el controlador está configurado para desactivar la generación de aerosol durante un tiempo A3 antes del final de la inhalación. Preferentemente, A3 tiene un valor en el intervalo de 0,01 segundos a 3,0 segundos. Preferentemente, el controlador está configurado para elevar el caudal de gas al nivel superior durante un tiempo A4 después del final de la inhalación.

Opcionalmente, el sistema comprende un sensor de flujo en la línea de flujo y el controlador está configurado para utilizar las señales de salida del sensor de flujo para monitorizar el flujo de gas desde la fuente de gas y para usar dicha monitorización de flujo al controlar el caudal de gas.

También se describe un método de funcionamiento de un controlador de un sistema de terapia con gas que comprende una línea de flujo, una fuente de gas o una conexión a una fuente de gas, y un nebulizador o una conexión a un nebulizador para la administración del aerosol, y una interfaz de paciente o un acoplador para realizar la conexión con una interfaz de paciente,

comprendiendo el método las etapas de que el controlador modula el flujo de gas y el suministro del aerosol en tiempo real, en el que el controlador cambia el caudal de gas entre al menos un nivel superior y al menos un nivel inferior, y detiene o reduce dinámicamente el suministro de aerosol durante el flujo de gas en el nivel superior, y activa o aumenta dinámicamente el suministro de aerosol durante intervalos de flujo de gas en el nivel inferior.

Preferentemente, dichos ciclos tienen una duración en el intervalo de 1 segundo a 2 horas.

Opcionalmente, el controlador proporciona suministro de aerosol con una duración de encendido o apagado inferior a 25 ms, preferiblemente inferior a 10 ms.

Preferentemente, el controlador proporciona una duración de conmutación del flujo de gas inferior a 100 ms, preferiblemente inferior a 50 ms.

También se describe un sistema de gasoterapia que comprende una línea de flujo, una fuente de gas o una conexión a una fuente de gas, y un nebulizador o una conexión a un nebulizador para la administración del aerosol, una interfaz de paciente o un acoplador para realizar la conexión con una interfaz de paciente, y un controlador configurado para modular el flujo de gas y la administración de aerosol en tiempo real. En el sistema, el controlador está configurado para cambiar el caudal de gas entre al menos un nivel superior y al menos un nivel inferior, y para detener o reducir dinámicamente el suministro de aerosol durante la duración del caudal de gas superior, y para activar o aumentar el suministro de aerosol durante la duración del caudal de gas inferior.

Dichos ciclos pueden tener una duración en el intervalo de 1 segundo a 2 horas.

En algunos casos, el sistema está configurado para proporcionar un suministro de aerosol con una duración de encendido o apagado inferior a 25 ms, preferiblemente inferior a 10 ms.

En algunas realizaciones, el sistema está configurado para proporcionar una duración de conmutación del flujo de gas inferior a 100 ms, preferiblemente inferior a 50 ms.

Dicho sensor puede ser un sensor de presión.

En algunos casos, el sensor está montado en la interfaz del paciente, como por ejemplo, una interfaz nasal.

En algunos casos, el sensor incluye un dispositivo sensor de temperatura, preferiblemente montado en la interfaz del paciente, tal como una interfaz nasal.

El sensor puede incluir un dispositivo sensor de humedad, preferiblemente montado en una interfaz del paciente, por ejemplo, una interfaz nasal.

En algunos casos, el sensor incluye un detector de movimiento, un sensor de desplazamiento de diafragma, un sensor de banda ultra ancha, pletismografía de impedancia, sensores de pletismografía de inductancia respiratoria o pletismografía elastomérica.

En un caso, el sensor incluye un dispositivo detector de gases o volátiles. El sensor puede adaptarse para detectar dióxido de carbono o un gas trazador o volátil suministrado junto al flujo de gas.

En algunos casos, el controlador está configurado para controlar el flujo de gas en un perfil cuadrado, en rampa, en diente de sierra, en triángulo o constante para el suministro óptimo del aerosol.

El sistema puede adaptarse para generar un embolo de aerosol dentro de la línea de flujo para el suministro óptimo del aerosol durante la inhalación, preferiblemente antes de e incluyendo el inicio de la inhalación máxima.

El controlador puede configurarse para determinar una duración óptima de la generación de aerosol y el caudal de gas inferior asociado calculando un valor para el volumen del circuito interno entre un generador de aerosol y el extremo de la interfaz del paciente, por ejemplo, una interfaz nasal dividida por el caudal de gas, para determinar el tiempo necesario para la generación del aerosol hasta su suministro hacia la interfaz del paciente, tal como una interfaz nasal.

El sistema incluye opcionalmente un oxímetro de pulso en tiempo real y un regulador de oxígeno para realizar dicha modulación.

El controlador puede configurarse para proporcionar el suministro del aerosol solo durante un subconjunto de períodos de inhalación, pero durante un tiempo suficiente para minimizar el riesgo de PPFE insuficiente (presión positiva al final de la espiración), que puede manifestarse como desreclutamiento pulmonar.

En algunos casos, el controlador está configurado para proporcionar un suministro de aerosol elegido para una porción específica de períodos de inhalación, o en ciertos intervalos de tiempo independientemente del número de inhalaciones durante dichos intervalos.

El sistema puede comprender un humidificador/humidificador calentado y el generador de aerosol colocado en el mismo o junto a él.

En algunos casos, el sistema comprende una cánula nasal y el generador de aerosol se coloca en la cánula nasal. El controlador puede configurarse para calcular dinámicamente la generación óptima de aerosol y/o los parámetros de flujo de gas dependiendo de la ubicación en la línea de flujo de generación de aerosol, por ejemplo, el volumen fluídico de la línea de flujo entre la ubicación de generación del aerosol y la geometría de salida hacia el paciente dividido por el caudal de gas que se aplica.

En algunas realizaciones, el sistema incluye una cánula nasal para administración nasal, por ejemplo, un sistema de terapia nasal de alto flujo.

En algunos casos, el caudal superior está en el intervalo de 40 LPM y 80 LPM, preferiblemente de 50 LPM a 70 LPM, y el caudal más bajo está en el intervalo de 1 LPM y 20 LPM, preferiblemente de 5 LPM a 15 LPM.

Descripción detallada de la invención

Breve descripción de los dibujos

La invención se entenderá más claramente a partir de la siguiente descripción de algunas de sus realizaciones, proporcionadas solo a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1(a) es un diagrama que muestra un sistema TNAF de la invención conectado a un paciente; y la figura 1(b) es una vista que muestra la disposición física y una disposición alternativa;

las figuras 2 a 4 son gráficos que muestran el caudal de gas frente al tiempo para ejemplos de uso del sistema;

la figura 5 es un diagrama de flujo para el funcionamiento del sistema en un ejemplo; y la figura 6 es una serie de gráficos que ilustran las relaciones entre la respiración del paciente, el flujo de gas y la aerosolización;

la figura 7 es un gráfico de la dosis traqueal frente a la duración del intervalo de aerosol para sistemas en los que el nebulizador está al lado del humidificador y al lado de la cánula, como se muestra en la figura 1(b); y

la figura 8 es un par de gráficos que ilustran la dosis traqueal frente a la duración del intervalo de aerosol con y sin suministro fásico según la monitorización de la respiración del paciente.

Descripción de las realizaciones

La invención se describe a continuación para un sistema de terapia nasal de alto flujo ("TNAF"), pero se aplica igualmente a otros sistemas de terapia con gases, especialmente los sistemas de alto flujo como CPAP, BípAp y reanimación. El sistema realiza ciclos integrados en los que un nebulizador y un flujo de gas realizan ciclos de manera inversa. Por ejemplo, a flujos más altos de más de 20 LPM (litros por minuto), no se generará aerosol, sin embargo, cuando el nebulizador esté en funcionamiento, el sistema conmutará a un flujo bajo de, por ejemplo, 10 LPM, para facilitar una mayor deposición del aerosol mientras el nebulizador funciona a su máxima potencia. Preferiblemente, el flujo de gas no disminuirá a cero para así reducir, pero no eliminar, la ventilación mecánica.

Haciendo referencia a las figuras 1(a) y 1(b), un sistema TNAF 1 comprende una cánula nasal 2 proporcionada por una línea de flujo 3 que incluye un nebulizador 4 y un humidificador calentado 5. La línea 3 tiene una entrada de aire 7 junto a la cual hay un medidor/regulador de flujo 6. La fuente de gas podría suministrarse desde un mezclador de gases, conectado directamente a la fuente de gas medicinal, o desde un soplador de flujo o turbina. La figura 1(a) muestra en términos esquemáticos la disposición en la que el nebulizador está cerca de una cánula. La figura 1(b) muestra la disposición física y también muestra un uso alternativo en el que el nebulizador 4 está cerca del humidificador 5 (posición A, proximal). Esto muestra la versatilidad del sistema en uso, y la descripción siguiente describe los aspectos que surgen de estas diferentes posiciones del nebulizador.

Un controlador programado 10 está conectado al nebulizador 4, la entrada de aire 7 y el caudalímetro/regulador de flujo 6 para realizar un control dinámico en tiempo real, como se describe más adelante. Se puede incorporar una interfaz de usuario como parte del controlador 10 o conectarla por cable o de forma inalámbrica, por ejemplo, mediante Bluetooth. El flujo unidireccional va desde la entrada de aire 7 hacia la interfaz nasal 2 a través de una única rama principal 3 que puede dividirse en dos lados en la interfaz nasal 2.

La unidad de control del sistema 10 alberga un procesador digital programado para controlar un soplador o turbina de flujo conectada a la entrada 7 para controlar el flujo de gas desde la entrada de gas 7 y hacia el humidificador. Así, el controlador 10 puede controlar el índice de flujo de gas, que se consigue con tiempos en rampa cortos para alcanzar los índices objetivo, normalmente en el intervalo de 50 ms a 100 ms. La mayor parte del tiempo de tratamiento se realiza con un flujo de gas al índice más elevado (por ejemplo, 60 LPM), y este flujo se interrumpe a intervalos con índices más bajos (por ejemplo, 10 LPM, 30 LPM). Cuando los pacientes están demasiado enfermos como para poder hacer frente a una reducción del orden de 10 LPM, el nivel inferior puede ser superior, por ejemplo, un valor en el intervalo de 20 LPM a 40 LPM.

El suministro de aerosoles se da durante estos intervalos. Los intervalos se activan preferiblemente en tiempos objetivo según la cantidad de terapia con aerosol necesaria. Preferentemente, los intervalos se eligen automáticamente para que coincidan con la inhalación del paciente.

Está previsto que, en algunos casos, el ciclo sea de 60 segundos, con un intervalo en cada uno de estos ciclos durante, mínimo, los 60 segundos.

Alternativamente, el control del flujo se puede lograr mediante restringiendo un orificio de flujo mediante control electrónico, por ejemplo, con una válvula solenoide. Este control electrónico también es capaz de alcanzar tiempos de respuesta del orden de 50 ms a 100 ms.

El sistema puede incluir un sensor de flujo conectado al controlador y que se encuentra en cualquier ubicación entre la fuente de gas y la cánula, para la detección del flujo de gas desde la fuente de gas. El controlador puede utilizar esto en sus operaciones para activar automáticamente el suministro de aerosol además o en lugar de utilizar las señales de control de la válvula.

El controlador 10 también está conectado al generador de aerosol 4 para el encendido/apagado.

El suministro de aerosol se controla para encenderse o apagarse en un período inferior a 25 ms, preferiblemente inferior a 10 ms. El flujo de gas se controla con una duración en rampa de subida o bajada de menos de 100 ms, preferiblemente inferior a 50 ms.

Durante la terapia de alto flujo con caudales de gas más elevados (intervalo de 10 a 60 LPM, por ejemplo), el funcionamiento del generador de aerosol 4 se controla para detener o reducir el índice de generación de aerosol.

Durante la terapia de alto flujo con caudales de gas más bajos (intervalo de 1 a 10 LPM, por ejemplo), el funcionamiento del generador de aerosol se controla para maximizar la producción de aerosol.

Si el usuario selecciona un caudal de gas subóptimo (con respecto al suministro de aerosol) durante los períodos en los que el generador de aerosol 4 está en funcionamiento, el controlador 10 actúa para controlar el caudal de gas.

El sistema mantiene la ventilación mecánica con el caudal de gas superior prescrito durante la mayor parte del tiempo, pero con períodos cortos e intermitentes de ventilación mecánica en índices de flujo de gas más bajos. Es solo durante estos intervalos de caudal de gas intermitentes más bajos cuando se genera aerosol.

En tiempos anteriores, el enfoque a menudo ha sido eliminar por completo la ventilación mecánica de alto flujo del paciente para administrarle el aerosol usando un dispositivo portátil u otro sistema de administración de aerosoles. Por lo tanto, la invención resulta muy ventajosa porque permite el mantenimiento de la ventilación mecánica durante la administración del aerosol y reduce el riesgo de posible desreclutamiento del pulmón durante períodos en los que el flujo de gas es bajo o nulo durante la terapia con aerosol.

En otras realizaciones, el sistema también incluye sensores, por ejemplo, sensores para detectar los ciclos respiratorios del paciente, tal como se describe con más detalle más adelante. Puede haber sensores para detectar los parámetros fisiológicos del paciente que indiquen el grado de necesidad en tiempo real de realizar terapia con gases y/o terapia con aerosoles. El suministro del aerosol activado por la respiración se denomina "suministro fásico", y la gran mayoría de los aerosoles se suministra durante la inhalación para una eficiencia óptima de la dosis traqueal.

En resumen, el controlador va conmutando entre los niveles superior e inferior de los caudales de gas y activa el suministro de aerosol durante parte o todo el tiempo que el flujo de gas está en el caudal inferior. En algunas realizaciones, esto se basa en ciclos de tiempo, por ejemplo, en un ciclo de 45 segundos, siendo 30 segundos el ritmo superior y 15 segundos el ritmo inferior. Puede haber cambios dinámicos en esto dependiendo de las entradas del usuario en la interfaz de usuario y/o de las condiciones detectadas; por ejemplo, un sensor de presión o humedad detecta la inhalación del paciente y/o los sensores detectan el estado del paciente que indica cuándo el flujo de gas debe conmutar a la velocidad superior. El controlador puede aplicar una anulación completamente manual en determinadas situaciones.

Tabla 1: cálculos de algoritmos de control.

En la tabla 1 se presentan ejemplos de los cálculos utilizados en el control del flujo de gas y la generación de aerosoles. Estos ejemplos resueltos ilustran las diferencias en el tiempo de tránsito a través del sistema con respecto a la posición del generador de aerosol 4 y el caudal de gas.

Los intervalos para la administración del aerosol (con menor flujo de gas) pueden ser tan cortos como de 2 minutos por hora o menos, dependiendo de la situación clínica. El ciclo de trabajo del nebulizador puede ser, por ejemplo, del 5 %, 10 % o 20 % y, en general, se prefiere si está en el intervalo de aproximadamente 2 % a 50 % para una eficacia de dosis óptima.

Además, el generador de aerosol no afectará a los flujos o presiones que se apliquen al paciente. Por ejemplo, los generadores de aerosol preferidos incluyen, pero no se limitan a, nebulizadores de malla estáticos o con vibración activa, generadores de aerosol de ondas acústicas superficiales, generadores de aerosol tipo bocina de Fourier. Un ejemplo de generador de aerosol no preferido son los nebulizadores de tipo chorro que requieren un gas impulsor para su funcionamiento.

A continuación, se describe la invención con más detalle.

La figura 2 es una ilustración del caudal de gas administrado al paciente a 60 LPM y 10 LPM, componiendo cada ciclo un período de 60 LPM de 30 s (segundos) y un intervalo de 10 LPM de 15 s. La figura 3 muestra un esquema de control en el que la conmutación se realiza durante los mismos períodos de tiempo, pero el índice más bajo es de 30 LPM. La figura 4 muestra un esquema en el que los períodos son iguales, 30 s, y las velocidades son 60 LPM y 10 LPM.

La duración óptima de la generación de aerosol y el menor caudal de gas asociado (en minutos o segundos) en un ejemplo depende, entre otros parámetros, de la emisión de un cálculo del volumen del circuito interno entre el nebulizador 4 y el extremo de la interfaz nasal 2 dividido por el caudal de gas. Se requiere tiempo suficiente para la generación de aerosoles, el tránsito a través de los tubos internos y la salida más allá de la interfaz nasal. Los períodos relativos de caudales de gas óptimos y subóptimos pueden cambiar, y los ejemplos proporcionados aquí tienen solo fines ilustrativos.

Como se muestra en la figura 1(b), el generador de aerosol se puede colocar: (a) en la interfaz nasal, (b) entre la interfaz nasal y los tubos del circuito, o (c) conectado al humidificador (que puede o no calentarse) y/o al generador/fuente de flujo de gas.

La dosis traqueal, es decir, la cantidad de aerosol inhalado por un paciente simulado y capturado al nivel de la tráquea, que caracteriza las configuraciones de caudal de gas alto y bajo comúnmente utilizadas en adultos, y el método mejorado se presentan en la tabla 2 de a continuación.

DOSIS TRAQUEAL

Tabla 2: Dosis traqueal.

La dosis traqueal es la masa del fármaco suministrada al nivel de la tráquea en un modelo de mesa de un paciente adulto que respira (15 RPM (respiraciones por minuto), la relación inspiratoria:espiratoria (I:E) de 1:1 y un volumen corriente (Vt) de 500 ml), expresada como porcentaje de la dosis nominal situada en el recipiente de medicación del generador de aerosol.

En los ejemplos anteriores, el flujo de gas más alto se hizo funcionar durante 30 segundos y el flujo de gas más bajo se hizo funcionar durante 15 segundos. Estas duraciones deben considerarse un ejemplo de las opciones disponibles. Tal como se describe con más detalle a continuación, el esquema de control puede basarse en diferentes períodos de tiempo o puede basarse en la detección activa de un paciente, como por ejemplo, según las respiraciones.

En la tabla 2 se observa que la disminución del caudal de gas facilita un aumento de la dosis traqueal. Sin embargo, esto se produce a costa de una terapia con flujo de gas muy reducido, lo cual, en muchas situaciones clínicas, no es posible sin riesgo para el paciente. También se observa que un tamaño de gota de 3,3 pm (Dv50) (emitida desde el generador de aerosol) facilita un aumento de la dosis traqueal con respecto a un tamaño de gota de 4,5 pm (Dv50).

Conmutar el flujo de gas entre los niveles de velocidad superior e inferior y generar el aerosol solo durante esos flujos de gas más bajos facilita una dosis traqueal más alta que la registrada para el caudal de gas alto. Además también, sorprendentemente, se consigue una dosis traqueal más alta que la que sería el caso para un nivel de flujo de gas continuo más bajo. La proporción de dosis administrada es aproximadamente del 26 % cuando el caudal de gas es continuamente de 10 LPM, mientras que, cuando se cambia entre 60 LPM y 10 LPM en ciclos con períodos de 30 s y 15 s, respectivamente, la proporción de dosis administrada es aproximadamente del 32 %. De nuevo, un tamaño de gota más reducido facilita una dosis traqueal mayor.

Si bien el diferencial entre reducir el flujo de 60 a 30 LPM no es tan grande como reducir el flujo de 60 LPM a 10 LPM, esto sigue demostrando que existen beneficios incluso al reducir el flujo del valor alto de 60 LPM a un flujo más bajo.

Además, se prevé que con gotas de menor tamaño, por ejemplo, en el intervalo de 0,5 pm a 4,0 pm (por ejemplo, 3,3 pm) en comparación con aproximadamente 4,5 pm, puede haber beneficios significativos con respecto a la dosis administrada.

En otra realización, el sistema realiza el control de la respiración de la administración de aerosol, en el que el generador de aerosol solo está activo en períodos de inhalación durante los cuales se impone una reducción simultánea del flujo de gas. Por lo tanto, se evita la formación de aerosoles durante la fase de exhalación, reduciendo el posible desperdicio de medicamentos. Otro aspecto es que los caudales de gas más altos tienden a reducir la cantidad de respiraciones por minuto y, por lo tanto, puede resultar una fuente importante de variación en el suministro, que se aborda con el control de la respiración. En un esquema de control de ejemplo, el controlador activa el nebulizador solo cuando se alcanza el período de tiempo asignado (por ejemplo, 15 s en un ciclo de 45 s) y hay inhalación. En otro ejemplo, el controlador activa el nebulizador y reduce el flujo de gas solo durante la inhalación en un subconjunto del total de inhalaciones, por ejemplo, cada segunda inhalación o cada tercera inhalación. Preferiblemente, la inhalación se detecta en tiempo real mediante sensores de presión en la cánula o en la rama que conduce a la cánula. El sensor puede detectar los movimientos torácicos o abdominales resultantes de los movimientos respiratorios, incluyendo sensores, entre otros: sensor de respiración Graseby, pletismografía de impedancia de banda ultra ancha, pletismografía de inductancia respiratoria o un dispositivo de pletismografía elastomérica.

Haciendo referencia a las figuras 5 y 6 en un método 20 realizado por el procesador digital del controlador 10, se produce la generación de aerosol solo cuando ha llegado un tiempo de aerosolización objetivo y se produce la inhalación del paciente. La etapa 21 representa el nivel normal de caudal de gas alto de 60 LPM para el tratamiento del paciente para garantizar que haya suficiente suministro de oxígeno a los pulmones, la limpieza del espacio muerto de CO2 y el mantenimiento de la presión de las vías respiratorias. La etapa 22 indica la monitorización del tiempo desde el inicio del tratamiento cuando se prefiere que se administre aerosol según los requerimientos clínicos. En ese caso, después, el controlador determina en la etapa 23 según los sensores de respiración si hay inhalación. En ese caso, el controlador reduce los flujos de gas a solo 10 LPM en la etapa 24 y activa el nebulizador en la etapa 25. En este ejemplo hay suministro fásico con aerosolización solo cuando hay inhalación del paciente. Sin embargo, en otros ejemplos, esto no es esencial.

Estos aspectos se ilustran en la figura 6. El gráfico superior muestra la inhalación detectada, representada como flujo positivo, y la exhalación como flujo negativo (podría ser al revés). Debajo de eso, el gráfico ilustra la caída del flujo de gas de 60 LPM a 10 LPM cuando comienza la inhalación.

Hay una pequeña caída anticipada del flujo de gas (A1) debido a la predicción de la inhalación. La predicción puede basarse en el patrón de respiración detectado, con un índice de "respiraciones por minuto" (RPM) previsto. Por ejemplo, si hay 10 respiraciones por minuto, el tiempo del ciclo es de 6 segundos, lo que indica un tiempo de inspiración de 3 segundos y un tiempo de permanencia antes de la exhalación.

A continuación, como se muestra en el gráfico inferior, el suministro de aerosol se activa después de un breve retardo de A2 desde la reducción del flujo de gas. La administración del aerosol permanece durante un tiempo dentro de la duración de la inhalación, terminando A3 antes del final de la inhalación. A continuación, después de un retardo de A4 desde el final de la inhalación, el flujo de gas vuelve a 60 LPM, terminando así el intervalo.

A1 no es esencial, pero se prefiere para garantizar que las condiciones sean las correctas durante un tiempo de 0,01 s a 3,0 s para la aerosolización.

Además, A2 no es esencial, pero se prefiere garantizar que existan condiciones óptimas para la aerosolización. Es preferiblemente corto, en un intervalo de aproximadamente 0,01 s a 3,0 s. El valor de A2 se puede establecer según la penetración deseada del medicamento. Por ejemplo, puede ser muy corto o inexistente si se trata específicamente de las vías respiratorias periféricas. Puede ser más largo cuando el objetivo es la región de las vías respiratorias conductoras y puede ser largo si el objetivo es la región de las vías respiratorias superiores.

A3 es un retardo entre el final de la aerosolización y el final de la inhalación. Este puede tener un valor en el intervalo de 0,01 s a 3,0 s por las razones expuestas anteriormente para A2.

A4 depende del tiempo de permanencia entre la inhalación y la exhalación. Es preferible que este retardo sea lo suficientemente breve para evitar un flujo bajo durante la exhalación.

En otras realizaciones, el sensor incluye un dispositivo sensor de gases o volátiles. Los gases que se detectan pueden incluir, sin limitación: dióxido de carbono, un gas trazador/volátil, suministrado junto con el flujo alto, y óxido nítrico.

La duración del flujo de gas del nivel superior puede ser de aproximadamente el 70% aaproximadamente el 99%de cada ciclo. Por ejemplo, para un ciclo de 5 segundos al 80 %, esto equivale a un período de 4 segundos con flujo de gas de nivel superior y sin aerosol, y 1 segundo con un caudal de gas más bajo y con suministro de aerosol. Se prefiere que el ciclo de trabajo entre el caudal superior y el caudal inferior sea del 65 % al 35 %.

En otro caso, el sistema realiza la modulación del oxígeno suministrado durante los caudales de gas más bajos, es decir, si el paciente requiere X % de oxígeno y se administra a 60 LPM, un flujo de gas de 10 LPM suministrará menos oxígeno. Por lo tanto, aumentar la concentración de oxígeno en el flujo de gas durante el intervalo de caudal de gas más bajo puede actuar para mantener la consistencia de la oxigenación de la sangre. Para conseguirlo, el sistema puede incluir un oxímetro de pulso en tiempo real, un regulador de oxígeno y/o un mezclador. En muchos casos, la concentración de oxígeno llega al 95 %, por lo que hay poco margen para aumentarla en los intervalos. Sin embargo, el beneficio de aumentar la concentración de oxígeno de la mezcla de gases suministrada durante los intervalos (aire y oxígeno, o helio y oxígeno) es más pronunciado cuando la concentración en el nivel de caudal más alto es menor, digamos en el intervalo del 50 % al 80 %. En este aspecto, el control de la concentración de oxígeno puede ser, al menos en parte, como respuesta a los niveles de SpO2 detectados.

Preferentemente, el controlador ejecuta un algoritmo para calcular un valor del tiempo que tarda el aerosol en pasar desde el generador de aerosol hasta el final de la cánula y agregar tiempo suficiente para respirar.

Esto ayudará a determinar la duración de cada período del caudal de gas más bajo. La tabla 1 anterior proporciona datos ilustrativos en los que se puede basar esto.

En muchos casos, los intervalos de administración de aerosoles no son en cada respiración. Por ejemplo, el sistema puede configurarse para administrar aerosol una vez cada X minutos. X se determina preferiblemente según el riesgo de desreclutamiento pulmonar. Preferentemente, el controlador incluye configuraciones almacenadas específicas del paciente que utiliza para determinar automáticamente la frecuencia de administración del aerosol.

En algunos ejemplos, el sistema puede generar una embolada de aerosol dentro de la línea de flujo para una administración óptima del aerosol durante los caudales de gas más bajos. Esto se puede conseguir dividiendo la línea de flujo de gas en dos ramas, uno para suministro de aerosol y el otro solo para flujo de gas. La embolada de aerosol se forma mediante el funcionamiento del nebulizador mientras la rama del aerosol está cerrada, y esta rama se abre durante el flujo de gas de nivel inferior.

En otros ejemplos, el controlador está configurado para gestionar los flujos según el potencial de inercia del aerosol.

El volumen de pérdidas de aerosol dentro del circuito y la consiguiente dosis emitida, disponible para que el paciente la inhale, están controlados por el tamaño de las gotas o partículas de aerosol producidas por el generador de aerosol y la densidad relativa de las gotitas o partículas de aerosol en el flujo de gas. Específicamente, las gotas o partículas son más pequeñas que el tamaño divisorio impuesto por la interfaz del paciente, por ejemplo, el tamaño de la cánula nasal combinado con el flujo de gas elegido o el intervalo de velocidades de flujo de gas y la salida del generador de aerosol se controlan de manera que se reduce el riesgo de impactación inercial dentro de los tubos del circuito.

La ventaja tanto del tamaño de las gotas como del ciclo de trabajo del nebulizador se reduce a índices de gas más elevados. Por lo tanto, la combinación de un menor caudal de gas con un menor tamaño de gota o partícula y un menor ciclo de trabajo del nebulizador proporciona importantes beneficios. Por ejemplo, se prefiere que el tamaño de la gota esté en el intervalo de 1,0 pm a 4,0 pm y que el ciclo de trabajo del nebulizador esté en el intervalo del 2 % al 20 %. Por ejemplo, el ciclo de trabajo del 5 % puede ser de 5 microsegundos ENCENDIDO, 95 microsegundos APAGADO; el ciclo de trabajo del 10 % puede ser de 10 microsegundos ENCENDIDO, 90 microsegundos APAGADO; y el ciclo de trabajo del 20 % puede ser de 20 microsegundos ENCENDIDO, 80 microsegundos APAGADO).

En otros ejemplos, si se asume un intervalo de 5 a 50 respiraciones por minuto, significa que a 5 RPM, cada ciclo de respiración tendrá una duración de 12 segundos. A ~ 50 RPM, cada respiración durará 1,2 segundos. Si el sistema no utiliza el suministro de aerosol controlado por respiración, el aerosol encendido durante 15 segundos se alineará con aproximadamente 1,25 respiraciones a 5 RPM y 12,5 respiraciones a 50 RPM. Si el sistema utiliza el suministro de aerosol controlado por respiración, la relación I:E puede ser de hasta 1:5:

a 5 RPM = 12 segundos => 2 segundos de inhalación

a 50 RPM = 1,2 segundos => 0,20 segundos de inhalación

Con el suministro fásico (activado por la respiración), el ciclo de trabajo es variable, siendo sensible al patrón de respiración actual del paciente.

La figura 7 muestra los resultados de las pruebas para la dosis traqueal con las dos configuraciones posibles que se muestran en la figura 1(b): "lado húmedo" justo corriente adelante y al lado del humidificador, (posición A, proximal) y "Cánula" (posición B, distal). No existe control de detección de la respiración en estas pruebas.

Lado mojado

La dosis traqueal "de referencia" (cuando el flujo de gas y la generación de aerosol permanecen constantes) es del 21 % para 10 LPM y del 2 % para 60 LPM. Como era de esperar, la eficiencia es muy baja para un flujo continuo de gas de 60 LMM, lo cual forma parte del problema abordado por la invención. La dosis traqueal mejora considerablemente cuando el caudal desciende a 10 LPM, sin embargo, a veces no es práctico porque se necesitan índices más elevados para una ventilación mecánica notable.

Con intervalos como los descritos para el funcionamiento del controlador, los resultados de la dosificación siguen siendo buenos y, de hecho, mejoran en intervalos de entre 15 segundos y aproximadamente 7 segundos. Sin embargo, en intervalos más cortos, los resultados de la dosis disminuyen.

Lado de la cánula

De nuevo, la dosis es muy escasa en las referencias, de hecho, es peor aquí para el suministro continuo en 10 LPM. Un aspecto importante es que la dosis administrada no disminuye a medida que los intervalos se reducen (todavía alrededor del 23 % para intervalos de 5 segundos). Solo desciende significativamente en intervalos más cortos de unos 2 segundos.

Los datos representados en la figura 7 se muestran a continuación en las tablas 3 y 4, en las que el "valor P" es una representación sin unidades de la significancia estadística de la diferencia entre las columnas, en la que, cuanto menor es el valor P, más significativo es, y un valor inferior a 0,5 se considera significativo.

Tabla 3

Tabla 4

Si el procesador del controlador está programado como se muestra en la figura 5 para proporcionar suministro fásico (tras la inhalación detectada), los resultados de la dosis traqueal mejoran significativamente, como se muestra en la figura 8 y en la tabla 5 de a continuación. Para todas las mediciones, el nebulizador estaba en la cánula (posición B, distal en la figura 1(b)).

Tabla 5

En este caso, la dosificación está en el intervalo de aproximadamente 50 % a 60 % durante intervalos de 15 s a 5 s, con flujo alto a 60 LPM durante 30 s entre cada intervalo de dosificación.

Efecto de la posición del nebulizador sobre la eficiencia del aerosol durante el suministro fásico

Se seleccionaron duraciones de aerosoles eficientes y menos eficientes; 8 segundos y 5 segundos, respectivamente. Para comparar el efecto de la posición del nebulizador durante el suministro fásico, el nebulizador se colocó en el lado húmedo del humidificador durante duraciones de aerosol de 8 y 5 segundos. Los resultados se resumen en la tabla 6.

Tabla 6

La tabla 6 muestra la dosis traqueal (%) en las configuraciones de duración del aerosol de 8 segundos y 5 segundos cuando el nebulizador se colocó en el lado húmedo del humidificador y en la cánula nasal. Los valores P se incluyen para indicar la significancia. Los valores P <0,05 se consideran estadísticamente significativos.

Efecto del tamaño de las gotas sobre la eficiencia del aerosol durante el suministro fásico

El intervalo preferido para el tamaño de las gotas es de aproximadamente 1 pm a 10 pm.

Se seleccionaron duraciones de aerosoles eficientes y menos eficientes; 8 segundos y 5 segundos, respectivamente. Para comparar el efecto del tamaño de las gotas durante el suministro fásico, se probó un nebulizador de VMD bajo durante las duraciones de aerosol de 8 segundos y 5 segundos. Los resultados se describen en la tabla 7 de a continuación.

Tabla 7

La tabla 7 muestra la dosis traqueal (%) en las configuraciones de duración del aerosol de 8 segundos y 5 segundos. Los valores P se incluyen para indicar la significancia. Los valores P <0,05 se consideran estadísticamente significativos.

En resumen, la dosis traqueal se evaluó durante la TNAF con los siguientes caudales de gas: 60 LPM durante 30 segundos con intervalos de administración de aerosol a 10 LPM durante varias duraciones. La administración del aerosol fue más eficiente cuando el nebulizador se colocó en la cánula nasal (-23 %), en comparación con cuando se colocó en el lado húmedo del humidificador (-19 %).

Se probó el suministro fásico del aerosol utilizando la misma configuración de controlador de flujo de gas. El nebulizador se colocó en la cánula nasal. Se observó una dosis traqueal significativamente mayor con el suministro fásico (-58 %), en comparación con un suministro no fásico (-23 %). Se observaron diferencias estadísticamente significativas en todas las duraciones de los aerosoles.

La administración óptima del aerosol se logró cuando el nebulizador se colocó en la cánula nasal y cuando el aerosol se suministró de manera fásica. Un nebulizador de tamaño de gota reducido se asoció a un aumento marginal en la dosis traqueal. El método de suministro fásico produjo una alta eficiencia del aerosol.

El sistema descrito puede ser un conjunto independiente diferente, interpuesto entre una fuente de gas remota, por ejemplo, gas de pared o turbina, y el circuito del humidificador y el paciente. Como alternativa, puede integrarse en un sistema de ventilación en donde el funcionamiento del generador de aerosol y el tiempo del ciclo se pueden ajustar de forma independiente o mediante un algoritmo predeterminado. Un sistema de este tipo proporciona ventajas de facilidad de uso al usuario.

Se apreciará que la invención proporciona un suministro muy eficaz del aerosol para el tratamiento de un paciente que está sometido a un tratamiento con gas de alto flujo, a pesar de los desafíos que presenta dicho flujo de gas. Consigue un tratamiento con aerosol con un efecto mínimo sobre el flujo de gas para el suministro de oxígeno y la eliminación de los espacios muertos de CO2.

La invención no se limita a las realizaciones descritas, sino que puede variar en cuanto a su construcción y detalle dentro del ámbito de las reivindicaciones. Por ejemplo, la línea de flujo puede comprender dos o más ramas, preferiblemente unidireccionales hacia la cánula nasal. Los componentes descritos para algunas realizaciones se pueden utilizar en otras realizaciones, como resultará evidente para las personas expertas en la materia.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de gasoterapia (1) que comprende una línea de flujo (3), una fuente de gas o una conexión (6, 7) a una fuente de gas, y un nebulizador (4) o una conexión a un nebulizador para el suministro de aerosol, una interfaz de paciente (2) o un acoplador para realizar la conexión con una interfaz de paciente, y un controlador (10) configurado para modular el flujo de gas y la administración de aerosol en tiempo real,

en donde el controlador (10) está configurado para cambiar (24, 27) el caudal de gas entre al menos un nivel superior y al menos un nivel inferior, y para detener o reducir dinámicamente (26) el suministro de aerosol durante el flujo de gas en el nivel superior, y para activar o aumentar dinámicamente (25) el suministro de aerosol durante intervalos de flujo de gas en el nivel inferior,

en donde el controlador (10) está configurado para conmutar entre dichos niveles en cada uno de una sucesión de ciclos, en el que cada ciclo tiene unos niveles de caudal de gas superior e inferior específicos,

en donde el sistema comprende un sensor para detectar la inhalación y/o exhalación del paciente, y el controlador está configurado para proporcionar el suministro de aerosol principalmente durante la inhalación, y

el controlador (10) está configurado para realizar la modulación del oxígeno suministrado durante los intervalos para mantener la oxigenación de la sangre del paciente deseada.

2. Un sistema de gasoterapia según la reivindicación 1, en donde dichos ciclos tienen una duración en el intervalo de 1 segundo a 2 horas, y en donde el sistema está configurado para proporcionar suministro de aerosol con una duración de encendido o apagado inferior a 10 ms, y en donde el sistema está configurado para proporcionar una duración de la conmutación del flujo de gas inferior a 50 ms.

3. Un sistema de gasoterapia según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde dicho sensor es un sensor de presión, y el sensor está montado adyacente a o en la interfaz del paciente (2) o acoplador.

4. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el sensor incluye uno o más seleccionados de un dispositivo sensor de temperatura montado en la interfaz del paciente o adyacentes al acoplador, un dispositivo sensor de humedad montado en la interfaz del paciente o adyacente al acoplador, un detector de movimiento, un sensor de desplazamiento de diafragma, un sensor de banda ultra ancha, un sensor de pletismografía de impedancia, un sensor de pletismografía de inductancia respiratoria, un dispositivo detector de gas o volátiles, adaptado para detectar dióxido de carbono o un gas trazador o volátil introducido en el flujo de gas, y un sensor de pletismografía elastomérico.

5. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el sistema está adaptado para generar una embolada de aerosol dentro de la línea de flujo para una administración óptima del aerosol durante la inhalación, preferiblemente antes de e incluyendo el inicio de la inhalación máxima.

6. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el controlador (10) está configurado para determinar la duración óptima del intervalo calculando un valor para el volumen del circuito interno entre el generador de aerosol y el extremo de la interfaz del paciente o acoplador dividido por el caudal de gas, para así determinar el tiempo necesario para la generación del aerosol hasta su suministro en la interfaz del paciente.

7. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el controlador (10) está configurado para calcular dinámicamente los parámetros óptimos de generación de aerosol y/o flujo de gas dependiendo de la ubicación en la línea de flujo del generador de aerosol.

8. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el sistema incluye un pulsioxímetro en tiempo real y un regulador de oxígeno para realizar dicha modulación.

9. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el sistema comprende un humidificador (5) ubicado adyacente al generador de aerosol, y en donde el generador de aerosol (4) se coloca adyacente a o en la interfaz del paciente (2) o acoplador.

10. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde la interfaz del paciente incluye una cánula nasal para administración nasal, tal como un sistema de terapia nasal de alto flujo.

11. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el controlador está configurado para proporcionar el suministro de aerosol durante solo un subconjunto de períodos de inhalación, pero durante el tiempo suficiente para minimizar el riesgo de PPFE insuficiente (presión positiva al final de la espiración), que puede manifestarse como un desreclutamiento pulmonar.

12. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el caudal superior está en el intervalo de 40 LPM y 80 LPM, preferiblemente de 50 LPM a 70 LPM, y el caudal más bajo está en el intervalo de 1 LPM y 20 LPM, preferiblemente de 5 LPM a 15 LPM, y en donde la duración de dichos intervalos está en el intervalo de 5 segundos a 20 segundos, opcionalmente en el intervalo de 8 segundos a 15 segundos.

13. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el controlador (10) está configurado para conmutar (24) al nivel de flujo de gas inferior antes del comienzo de la inhalación, durante un tiempo A1, en donde A1 tiene un valor en el intervalo de 0,01 segundos a 3,0 segundos; y en donde el controlador (10) está configurado para activar (25) la generación de aerosol durante dicho intervalo de tiempo A2 después de conmutar al nivel de flujo de gas inferior, en donde la duración del tiempo A2 tiene un valor en el intervalo de 0,01 segundos a 3,0 segundos; y en donde el controlador está configurado para desactivar (26) la generación de aerosol durante un tiempo A3 antes del final de la inhalación, en donde A3 tiene un valor en el intervalo de 0,01 segundos a 3,0 segundos.

14. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el controlador está configurado para elevar (27) el caudal de gas al nivel superior durante un tiempo A4 después del final de la inhalación.

15. Un sistema de gasoterapia según cualquier reivindicación anterior, en donde el sistema comprende un sensor de flujo en la línea de flujo y el controlador está configurado para utilizar las señales de salida del sensor de flujo para monitorizar el flujo de gas desde la fuente de gas y para emplear dicha monitorización de flujo al controlar el caudal de gas.