ES2890028T3 - Sistemas para la inhalación de gas terapéutico y de diagnóstico y métodos de uso de los mismos - Google Patents

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Abstract

Un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende: a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y otro distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen mayor que el volumen corriente de la respiración del paciente; b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro se conecta a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una válvula de retención, en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema, en donde el lado de inhalación de una válvula de retención está configurado para cerrarse cuando el paciente está exhalando, en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico a un régimen de flujo promedio en el tiempo mayor que el régimen de flujo de inhalación promedio en el tiempo del paciente, y el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal hacia el extremo distal mientras el paciente está exhalando, en donde el volumen del al menos un gas terapéutico que se introduce en el al menos un tubo de depósito mientras el paciente está exhalando, es mayor que el volumen corriente inhalado por el paciente, y en donde el lado de inhalación de la válvula de retención está configurado para abrirse cuando el paciente está inhalando, y en donde el lado de inhalación de la válvula de retención está configurado para permitir que se administre al paciente al menos un gas terapéutico.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas para la inhalación de gas terapéutico y de diagnóstico y métodos de uso de los mismos
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema para suministrar al menos un gas terapéutico a un paciente que respira espontáneamente, en donde la tasa de suministro del al menos un gas terapéutico excede el régimen de flujo inspiratorio del paciente, y se minimiza o se elimina la cantidad del al menos un gas terapéutico que se desperdicia. Antecedentes
Una concentración inconsistente e inexacta de un gas terapéutico a un paciente puede reducir la eficacia del gas terapéutico administrado al paciente.
Un ejemplo de uso de un circuito de suministro de gas secuencial sin reinhalación o un circuito de suministro de gas secuencial con reinhalación para inducir una concentración final objetivo de CO2 y/u O2 a un paciente se describe por el documento WO 2007/012170 A1. En estos circuitos de suministro, los cambios en el CO2 y/u O2 final se pueden usar para monitorear la reactividad vascular en los vasos retinianos y otros lechos vasculares detectados por varios sensores de flujo sanguíneo retiniano y otros sensores de flujo vascular. De manera similar, los cambios en el CO2 y/u O2 final se pueden usar para monitorear cambios en la función de órganos o tejidos midiendo factores como la variabilidad de la frecuencia cardíaca, la conductividad de la piel, los niveles hormonales, la temperatura de los órganos y la pletismografía.
El documento de patente US 2011/277754 A1 describe un sistema respiratorio.
Otro ejemplo de un método y dispositivo para el suministro eficaz de oxígeno para inhalación mediante la dilución secuencial del aire de la habitación al flujo de gas durante un ciclo respiratorio se describe por el documento US 2004/060560. De acuerdo con las enseñanzas de este documento, debido a que el gas se inhala secuencialmente, es decir, oxígeno y luego aire ambiente, los alvéolos reciben oxígeno puro, mientras que el aire ambiente inspirado al final de la inspiración se entrega al espacio muerto anatómico del sistema respiratorio. Por lo tanto, debido al suministro secuencial de oxígeno y aire, el flujo mínimo de oxígeno necesario para proporcionar una FIO2 de 1,0 es igual a la ventilación alveolar, no por minuto, es decir, solo aproximadamente 2/3 de la ventilación por minuto en reposo.
Resumen
En una modalidad, la presente invención proporciona un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende:
a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y otro distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen mayor que el volumen corriente de la respiración del paciente;
b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro se conecta a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y
c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una válvula de retención,
en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema,
en donde la válvula de retención de inhalación está configurada para cerrarse cuando el paciente está exhalando,
en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico con régimen de flujo promedio en el tiempo mayor que el régimen de flujo de inhalación promedio en el tiempo del paciente, y el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal hasta el extremo distal mientras el paciente está exhalando,
en donde el volumen del al menos un gas terapéutico que se introduce en el al menos un tubo de depósito mientras el paciente está exhalando, es mayor que el volumen corriente inhalado por el paciente, y
en donde la válvula de retención de inhalación está configurada para abrirse cuando el paciente está inhalando, y
en donde la válvula de retención de inhalación está configurada para permitir que se administre al paciente al menos un gas terapéutico.
En una modalidad, el sistema comprende además una segunda válvula de retención, en donde la segunda válvula de retención está configurada para cerrarse mientras el paciente está inhalando y abrirse mientras el paciente está exhalando, y el sistema está configurado de manera que permita que la segunda válvula de retención ventile el gas exhalado por el paciente.
En una modalidad, el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente está configurado para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para inhalar, exhalar, o inhalar y exhalar.
En una modalidad, el al menos un tubo de depósito está configurado además para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para inhalar, exhalar, o inhalar y exhalar.
En una modalidad, el sistema está configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente y además está configurado para monitorear el flujo de gas a través del extremo proximal del al menos un tubo de depósito.
En una modalidad, el sistema está configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente y además está configurado para monitorear al menos un parámetro del flujo de gas a través del extremo proximal del al menos un tubo de depósito,
en donde el al menos un parámetro comprende: concentración, flujo, contaminación o cualquier combinación de estos.
En una modalidad, el al menos un tubo de depósito comprende además un medidor de flujo en el extremo distal. En una modalidad, el al menos un tubo del depósito comprende además un medidor de flujo que responde al régimen de flujo y la dirección del flujo en el depósito, que por conveniencia puede estar ubicado en el extremo distal del depósito.
En una modalidad, el sistema está configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente y además está configurado para monitorear al menos un parámetro del al menos un gas terapéutico introducido en el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, en donde el al menos un parámetro comprende: concentración, régimen de flujo, volumen de flujo, nivel de contaminación o cualquier combinación de estos.
En una modalidad, el al menos un tubo de depósito comprende además un puerto de muestreo en el extremo proximal.
En una modalidad, el puerto de muestreo está configurado para: suministrar el gas al paciente, monitorear el gas suministrado al paciente, caracterizar el gas suministrado al paciente o cualquier combinación de estos. En una modalidad, el gas se caracteriza por su contenido, nivel de contaminación, régimen de flujo, volumen de flujo, concentración o cualquier combinación de estos.
En una modalidad, el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente está configurado además para emitir una alerta si el valor monitoreado de cualquiera de la concentración del al menos un gas terapéutico, o los flujos correspondientes se desvían de un valor umbral. Como se usa en la presente descripción, un valor umbral puede incluir los límites superior, inferior o en combinación tanto superior como inferior, por encima de los cuales, por debajo o fuera de los cuales, respectivamente, se evalúa el valor monitoreado para determinar si existe una condición de alerta. Como ejemplo no limitativo, se podría usar un umbral superior e inferior para el nivel terapéutico permisible de la concentración de oxígeno en un sistema para alertar al operador si se administra una mezcla respiratoria hiperóxica o hipóxica.
En una modalidad, el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente está configurado además para alterar el régimen de flujo y/o la concentración del al menos un gas terapéutico si los valores monitoreados de cualquiera de las características del al menos un gas terapéutico, o el régimen de flujo se desvía de al menos un valor umbral.
En una modalidad, el al menos un gas terapéutico comprende: óxido nítrico, helio, dióxido de carbono, gas hiperóxico, gas hipóxico, un gas trazador o combinaciones de estos. En una modalidad, la concentración de óxido nítrico es 160 ppm en una mezcla de oxígeno y nitrógeno. En una modalidad, el al menos un gas terapéutico es óxido nítrico. En una modalidad, el óxido nítrico está a una concentración de 400 ppm a 0,5 ppm.
En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico es un gas diagnóstico.
En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico es oxígeno.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra un gráfico que representa el volumen típico de aire dentro de los pulmones durante un ciclo de inhalación típico de un paciente que necesita los métodos de tratamiento descritos en este documento.
Las Figuras 2(a) a 2(d) muestran el funcionamiento de un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención en puntos clave a lo largo del ciclo respiratorio de un paciente. La Figura 3 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el paciente respira desde el extremo proximal de un depósito a través de una boquilla. La Figura 4 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el paciente respira con una mascarilla nasal.
Las Figuras 5(a) y 5(b) muestran un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el sistema de suministro de gas está configurado con una válvula de retención de inhalación y una válvula de retención de exhalación. Las conexiones alternativas del paciente se muestran en la Figura 5(a) y la Figura 5(b).
La Figura 6 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el sistema de suministro está configurado con válvulas de retención de inhalación y exhalación y un tubo de escape de exhalación para alejar el escape del paciente.
La Figura 7 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el gas terapéutico contiene dos componentes que se suministran por separado al extremo proximal del depósito y se inyectan por separado en el depósito.
La Figura 8 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el depósito está formado por más de un tubo y más de un gas se lleva por separado al depósito.
La Figura 9 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el depósito está hecho de una pluralidad de pequeños tubos que proporcionan el volumen total requerido. Esta figura también presenta un puerto de muestreo y una línea de muestreo a través de la cual se puede extraer una pequeña cantidad del gas presente en el extremo proximal del depósito para su análisis y monitoreo. Este puerto de muestreo está ubicado justo distal a la válvula de inhalación para que esté efectivamente aislado de la exhalación del paciente.
La Figura 10 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el tubo de depósito largo está bobinado para reducir su tamaño físico.
Las Figuras 11 a 14 muestran sistemas de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde se mezclan múltiples fuentes de gases que forman una mezcla terapéutica final antes de la inyección en el extremo proximal del depósito. La Figura 11 destaca una disposición que usa una máscara nasal y una válvula de retención de inhalación, en donde se entrena al paciente para inhalar por la nariz y exhalar por la boca. La Figura 12 muestra una modalidad en la que se usa una mascarilla junto con una "T" de válvula de retención doble, en donde la T incorpora las válvulas de retención de inhalación y exhalación para dirigir los gases inhalados y exhalados. Las Figuras 13 y 14 son similares a la Figura 12, pero están configuradas alternativamente con una máscara nasal y una boquilla para que el paciente pueda exhalar opcionalmente por la boca (de acuerdo con la Figura 13) y la nariz (de acuerdo con la Figura 14) para reducir el esfuerzo espiratorio.
La Figura 15 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde una variante de máscara facial con válvulas de retención de inhalación y exhalación se alimenta desde un depósito equipado con un puerto de inyección, dicho puerto de inyección se suministra con una fuente combinada de flujo constante de aire enriquecido con oxígeno y una fuente de flujo constante de NO.
La Figura 16 muestra sistemas de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde uno o más gases terapéuticos se mezclan con uno o más gases diluyentes y estos gases mezclados se fusionan en un área de mezcla antes de inyectarse en el depósito.
La Figura 17 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde una pluralidad de flujos de gas entrantes se mezcla para crear la mezcla de gas terapéutico global inyectada en el depósito, y en donde los flujos de gas individuales son producidos por un sistema de medición de flujo que comprende una sola unidad.
La Figura 18 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde se mezclan dos flujos de gas estacionario entrantes para crear la mezcla de gas terapéutico general inyectada en el depósito, en donde el primer flujo de gas estacionario se produce mediante un mezclador de aire enriquecido con oxígeno y el segundo flujo constante es producido por un dispositivo medidor de flujo de NO.
La Figura 19 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde se inyectan por separado múltiples flujos de gas estables entrantes en el extremo proximal del depósito.
La Figura 20 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde la configuración mostrada en la Figura 5(a) se ha modificado añadiendo un puerto de muestreo entre las válvulas de retención de inhalación y exhalación que proporciona un medio para tomar muestras gases inhalados y exhalados del paciente.
La Figura 21 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el al menos un tubo de depósito está configurado además para comprender un medidor de flujo en el extremo distal, y en donde dicho medidor de flujo responde tanto al régimen de flujo como a la dirección del flujo en el al menos un depósito.
La Figura 22 muestra un sistema de suministro de gas de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, en donde el depósito está configurado para funcionar como parte de un sistema de suministro de gas terapéutico configurado para determinar el requisito de flujo inyectado promedio, en donde el requisito de flujo inyectado promedio se determina a partir del flujo de gas en el depósito durante un período de tiempo de al menos un período de respiración del paciente, y en donde el requisito de régimen de flujo inyectado promedio se usa para ajustar periódicamente el régimen de flujo inyectado promedio del al menos un gas terapéutico.
Descripción Detallada
Para mayor claridad de la divulgación, y no a modo de limitación, la descripción detallada de la invención se divide en las siguientes subsecciones que describen o ilustran ciertas características, modalidades o aplicaciones de la presente invención.
En algunas modalidades, la presente invención proporciona un sistema para suministrar al menos un gas terapéutico a un paciente que respira espontáneamente, en donde la tasa promedio de suministro del al menos un gas terapéutico alcanza o excede el régimen de flujo inspiratorio promedio del paciente. En algunas modalidades, se minimiza o elimina la cantidad de al menos un gas terapéutico que se desperdicia.
En algunas modalidades, la presente invención proporciona un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende:
a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y otro distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen mayor que el volumen corriente del paciente;
b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro se conecta a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y
c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una válvula de retención,
en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema,
en donde el lado de inhalación de una válvula de retención está configurado para cerrarse cuando el paciente está exhalando,
en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico a un régimen de flujo promedio en el tiempo mayor que el régimen de flujo de inhalación promedio en el tiempo del paciente (volumen por minuto del paciente), y el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal al extremo distal mientras el paciente está exhalando,
en donde el volumen del al menos un gas terapéutico que se introduce en el al menos un tubo de depósito mientras el paciente está exhalando, es mayor que el volumen corriente inhalado del paciente, y en donde la válvula de retención de inhalación está configurada para abrirse cuando el paciente está inhalando, y
en donde la válvula de retención de inhalación está configurada para permitir que se administre al paciente al menos un gas terapéutico.
En algunas modalidades, el al menos un depósito está configurado para permitir que el gas terapéutico fluya entre el extremo proximal y el extremo distal y regrese como el flujo inyectado constante alternativamente más alto y luego más bajo que el flujo inspiratorio instantáneo del paciente. En algunas modalidades, el al menos un depósito está configurado para mover el gas terapéutico sin una mezcla sustancial en la dirección de flujo longitudinal.
En algunas modalidades, el canal del depósito puede tener típicamente una sección transversal con una geometría, en donde la geometría puede ser, pero no se limita a, redonda, elíptica, octagonal, cuadrada, rectangular, hexagonal, etc.
Los siguientes símbolos, definidos en la presente descripción, se muestran en las figuras:
Va = régimen de flujo total inyectado
Vx régimen de flujo inyectado de una corriente de gas de un componente particular, uno de "n" componentes posibles, cada uno designado por el subíndice "x", de manera que
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La Figura 1 muestra un gráfico que representa el volumen típico de aire dentro de los pulmones durante un ciclo de inhalación típico de un paciente. El volumen corriente puede variar debido a factores como, por ejemplo, la edad del paciente, la salud del paciente, el tamaño del paciente y similares. Como se usa en la presente descripción, "volumen corriente" se refiere al volumen pulmonar que representa el volumen normal de aire desplazado entre la inhalación y la exhalación normales cuando no se aplica un esfuerzo adicional. Por lo tanto, el volumen corriente es el volumen máximo que se ingiere al final de una inhalación relajada normal. Como ejemplo no limitativo, en un adulto humano joven y sano, el volumen corriente es de aproximadamente 500 mL por inspiración o 7 mL/kg de masa corporal. En consecuencia, "volumen por minuto", Vmv, se refiere al volumen inhalado total por minuto, equivalente al volumen corriente por respiración multiplicado por la frecuencia respiratoria por minuto. Por ejemplo, un paciente que respira un volumen corriente de 500 mL y respira 20 veces por minuto, tendría un Vmv de 10 lpm (= 20 por minuto x 500 mL).
La Figura 2 representa el funcionamiento de un dispositivo de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención durante un ciclo respiratorio típico de un paciente. En la Figura 2, panel a), el paciente está exhalando y la válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de inhalación" está cerrada, evitando que el gas exhalado por el paciente entre en al menos un tubo de depósito. En cambio, el gas exhalado por el paciente se expulsa del sistema a través de la válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de exhalación". El al menos un gas terapéutico ingresa al sistema a través de un puerto de entrada ubicado en el lado del depósito de la válvula de retención de inhalación en el extremo proximal del al menos un tubo del depósito, y fluye hacia el extremo distal del al menos un tubo del depósito que está abierto a una presión neutra, en este caso aire ambiente de la habitación.
En la Figura 2, panel b), el paciente está inhalando y la válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de inhalación" está abierta, permitiendo que al menos un gas terapéutico dentro del al menos un tubo de depósito y simultáneamente el al menos un gas terapéutico, que ingresa al sistema a través del puerto de entrada a una tasa Va entre a las vías respiratorias del paciente. La válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de exhalación" está cerrada, lo que evita que el paciente inhale aire ambiente. A medida que el paciente inhala, se aspira aire ambiente a presión neutra y entra en el extremo distal del al menos un tubo de depósito. Sin embargo, el al menos un tubo de depósito está configurado para evitar que el aire ambiente entrante se mezcle y se diluya indebidamente con el al menos un gas terapéutico presente en el tubo de depósito.
En la Figura 2, panel c), el paciente está cerca del final de un ciclo de inhalación, y la válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de inhalación" todavía está al menos parcialmente abierta, lo que permite que al menos un gas terapéutico esté dentro del al menos un tubo de depósito y el al menos un gas terapéutico, que ingresa al sistema a través del puerto de entrada, entre a los pulmones del paciente. La válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de exhalación" está cerrada y continúa evitando que el paciente inhale aire ambiente. Sin embargo, todavía queda un pequeño volumen del al menos un gas terapéutico que permanece en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito. En este momento del ciclo respiratorio del paciente, la fase de inhalación acaba de terminar y la fase de exhalación está a punto de comenzar.
En la Figura 2, panel d), el paciente ha pasado a exhalar y la válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de inhalación" está cerrada, evitando que el gas de los pulmones del paciente entre en al menos un tubo de depósito. En cambio, el gas exhalado por el paciente, que contiene los constituyentes de desecho del al menos un gas terapéutico, se extrae del sistema a través de la válvula de retención etiquetada como "válvula de retención de exhalación". Durante la exhalación, el al menos un gas terapéutico continúa entrando en el sistema a través de dicho puerto de entrada, y el al menos un gas terapéutico vuelve a llenar el al menos un tubo de depósito en preparación para la próxima respiración del paciente, y la acción de relleno progresa desde el extremo proximal del al menos un tubo de depósito hacia el extremo distal que está a una presión neutra. El al menos un gas terapéutico fresco entrante desplaza el gas terapéutico residual restante y el aire ambiente, que queda del último ciclo de inhalación, hacia el extremo distal del al menos un tubo de depósito, de modo que se vacían del al menos un tubo de depósito. En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito se rellena al mismo tiempo que se cierra la válvula de retención de inhalación.
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención está configurado para proporcionar un mecanismo de seguridad al paciente, en donde el mecanismo de seguridad está configurado para permitir que el paciente respire aire ambiente si la entrada del gas terapéutico en el sistema se interrumpe de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención.
En algunas modalidades, el tubo del depósito está "abierto" en la dirección longitudinal (por ejemplo, hacia dos extremos de la manguera), pero no a lo largo del perímetro de la forma que describe su sección transversal. En algunas modalidades, el canal no es una "U" u otra forma de lados abiertos que permitiría que entre aire a lo largo del lado del depósito.
En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico es una mezcla de al menos dos gases, y el paciente inhala la mezcla de al menos dos gases usando el sistema de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención.
Por tanto, en algunas modalidades mostradas en las Figuras 2A-D, el gas terapéutico inhalado por el paciente con una amplitud instantánea Vinhaiado comprende porciones variables del gas terapéutico recién suministrado Va, y el gas terapéutico almacenado recientemente a lo largo del al menos un tubo de depósito en preparación para la inhalación, ya que la amplitud instantánea de Vinhaiado puede exceder significativamente el al menos un régimen de flujo de gas terapéutico inyectado Va, típicamente por factores que varían de 2 a 5 (pero no limitado específicamente a esos valores). Sin embargo, el gas terapéutico almacenado en el depósito y el gas terapéutico recién suministrado tienen composiciones equivalentes, por lo que cualquier mezcla de los dos dará como resultado una composición de gas similar. Por consiguiente, el gas terapéutico inhalado por el paciente tiene una composición constante a lo largo de cada ciclo de inhalación, que también es sustancialmente la misma que la composición del gas terapéutico inyectado original.
En algunas modalidades, Va está configurado para producir una pequeña salida neta del al menos un gas terapéutico desde el extremo distal del al menos un tubo de depósito. En algunas modalidades, el flujo de salida neto actúa de manera que se expulse el relleno de gas residual "más antiguo" que queda después de la inhalación previa del al menos un gas terapéutico del al menos un tubo de depósito, se reduzca o elimine la acumulación potencial de contaminantes tóxicos, como, por ejemplo, NO2 en al menos un tubo de depósito. Además, con un flujo de salida neto que tiende a limpiar el al menos un tubo de depósito de una respiración a la siguiente, el paciente respirará en una concentración sustancialmente constante del al menos un gas terapéutico. En este contexto, se introduciría una pequeña salida neta suministrando el volumen por minuto total esperado Vmv (para suplir las necesidades respiratorias del paciente) más un margen de alrededor de 3 % al 10 % del volumen por minuto total para efectuar el pequeño flujo de salida neto deseado. En algunas modalidades, la concentración medida es estable dentro de un pequeño porcentaje de los ajustes de arranque inicial y está dentro de 5 % de la concentración ideal de 160 ppm. En algunas modalidades, la precisión de calibración de los medidores de flujo y analizadores de gas usados para evaluar la concentración durante el tratamiento es de aproximadamente /- 3 % en los valores de concentración descritos, por lo que una medida es cuánto varió la concentración con respecto a sí misma durante el curso de un tratamiento de 30 minutos. En algunas modalidades, el tratamiento varió aproximadamente un 3 % en general en el transcurso de 30 minutos.
El sistema de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención se adapta usando una interfaz del paciente específica para suministrar al menos un gas terapéutico a un paciente de acuerdo con la configuración de las vías respiratorias del paciente. Por ejemplo, en algunas modalidades, el paciente inhala por la nariz y exhala por la boca, mientras que, en otras modalidades, el paciente inhala por la boca y exhala por la nariz. También, por ejemplo, el paciente puede inhalar y exhalar únicamente por la boca o la nariz.
En algunas modalidades, se entrena al paciente para inhalar a través de una abertura de la vía respiratoria y exhalar a través de una abertura de vía respiratoria diferente. Por ejemplo, se puede entrenar a un paciente para que inhale por la boca y exhale por la nariz.
En algunas modalidades, la interfaz del paciente forma un sello hermético a los gases entre el paciente y el sistema. En algunas modalidades, la interfaz del paciente es una interfaz del paciente seleccionada del grupo que consta de, pero no se limita a: una mascarilla facial completa, una mascarilla nasal, una boquilla y una cánula nasal sellada tipo almohada.
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención está configurado para proporcionar una característica anti-asfixia, en donde la característica anti-asfixia comprende un extremo distal abierto del al menos un tubo de depósito colocado en una atmósfera respirable de presión neutra. En algunas modalidades, si el al menos un gas terapéutico del sistema deja de entrar en el sistema, entonces el sistema está configurado para permitir que un paciente inhale aire ambiente.
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención está configurado para mover el al menos un gas terapéutico en el depósito hacia adelante y hacia atrás, por ejemplo, un movimiento de "primero en entrar, último en salir" que transporta el gas hacia adelante y hacia atrás en el tubo de depósito sin mezcla longitudinal significativa. En algunas modalidades, el paciente mantiene la interfaz del paciente en su lugar. Alternativamente, en algunas modalidades, la interfaz del paciente se le coloca al paciente, tal como, por ejemplo, mediante una correa elástica que se coloca sobre la cabeza del paciente.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito tiene una superficie interior lisa. En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito tiene una superficie interior rugosa.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito tiene una sección transversal uniforme a lo largo de su longitud.
En un ejemplo, con referencia a la Figura 3, en algunas modalidades, la presente invención proporciona un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende:
a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen mayor que el volumen corriente del paciente;
b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro se conecta a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y
c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una válvula de retención,
en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema,
en donde la interfaz del paciente es una boquilla configurada para formar un sello hermético al gas cuando el paciente frunce los labios,
en donde la válvula de retención de inhalación está configurada para cerrarse cuando el paciente está exhalando,
en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico a una tasa mayor que el volumen por minuto del paciente, y el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal hacia el extremo distal mientras el paciente está exhalando,
en donde la válvula de retención está configurada para abrirse cuando el paciente está inhalando y permite que se administre al paciente al menos un gas terapéutico.
Además, en la Figura 3, la válvula de retención puede retirarse y el sistema está configurado para permitir que el paciente respire por la boca y exhale por la nariz. Por consiguiente, en esta modalidad ilustrativa, el paciente afecta la funcionalidad de la válvula de retención de inhalación.
En otro ejemplo, con referencia a la Figura 4, en algunas modalidades, la presente invención proporciona un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende:
a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y otro distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen mayor que el volumen corriente del paciente;
b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro se conecta a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y
c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una válvula de retención,
en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema,
en donde la interfaz del paciente es una máscara nasal configurada para formar un sello hermético al gas cuando se coloca sobre la nariz del paciente,
en donde la válvula de retención está configurada para cerrarse cuando el paciente está exhalando, en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico a una tasa mayor que el volumen por minuto del paciente, y el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal hasta el extremo distal mientras el paciente está exhalando,
en donde la válvula de retención está configurada para abrirse cuando el paciente está inhalando y permite que se administre al paciente al menos un gas terapéutico.
En otro ejemplo, con referencia a la Figura 5A, en algunas modalidades, la presente invención proporciona un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende:
a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y otro distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen mayor que el volumen corriente del paciente;
b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro se conecta a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y
c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una primera válvula de retención,
en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema,
en donde la interfaz del paciente es una mascarilla que cubre la boca y la nariz del paciente, y está configurada para formar un sello hermético al gas cuando se coloca sobre la nariz y la boca del paciente,
en donde la primera válvula de retención está configurada para cerrarse cuando el paciente está exhalando,
en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico a una tasa mayor que el volumen por minuto del paciente, y el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal hasta el extremo distal, mientras el paciente está exhalando,
en donde el volumen del al menos un gas terapéutico que se introduce en el al menos un tubo de depósito mientras el paciente está exhalando es mayor que el volumen corriente del paciente, en donde la primera válvula de retención está configurada para abrirse cuando el paciente está inhalando y permite que se administre al paciente al menos un gas terapéutico,
en donde la interfaz del paciente está configurada además con una segunda válvula de retención, en donde la segunda válvula de retención está configurada para cerrarse cuando el paciente inhala y abrirse cuando el paciente exhala, y
en donde la segunda válvula de retención permite que el gas exhalado por el paciente salga del sistema.
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención está configurado para suministrar el al menos un gas terapéutico o el al menos un gas diagnóstico a través de una boquilla como se muestra, por ejemplo, en la Figura 5b. En algunas modalidades, el sistema de la presente invención está configurado para suministrar una mezcla aproximadamente constante de gases de diagnóstico o terapéuticos en combinación con otros gases respirables diluyentes a un paciente que respira espontáneamente durante la parte de inhalación de una respiración:
en donde el flujo de cada gas fuente constituyente que forma parte de la mezcla final puede establecerse a una tasa constante apropiada para la concentración final deseada en la mezcla inhalada final; y
en donde dichos gases fuente se inyectan individual o conjuntamente en una o más uniones que finalmente alimentan el extremo proximal de un depósito, el depósito que proporciona un lugar de almacenamiento temporal para cualquier flujo de entrada no requerido por la inhalación del paciente, dicho depósito tiene una elevada relación de aspecto de la longitud con respecto a la sección transversal que transporta efectivamente gas a lo largo de la longitud del depósito sin una mezcla indebida del gas en la dirección de flujo longitudinal; y
un medio para unir el extremo proximal del depósito a la vía respiratoria de un paciente de modo que el paciente pueda inhalar libremente desde la convergencia del extremo proximal del depósito y los gases fuente inyectados, pero se evite que la exhalación del paciente fluya de regreso al depósito; y
en donde el extremo distal de dicho depósito conductor está abierto a un área de presión neutra donde existe aire respirable sustancialmente limpio.
En algunas modalidades, la suma de los flujos fuente constantes individuales excede el flujo de inhalación del paciente promediado en el tiempo y, por lo tanto, está presente una salida neta de gas en el extremo distal del depósito. Este exceso se muestra en la fórmula
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como
En algunas modalidades, el flujo de salida neto o el flujo de entrada de gas en el extremo distal del depósito se monitorea para asegurar que el paciente no inhale normalmente aire ambiente de manera efectiva, lo que en este caso se muestra formulado como
V'-'Sy.-Vw
También en este caso, se requiere un mínimo del al menos un gas terapéutico para efectuar el tratamiento del paciente, pero el extremo distal abierto del al menos un tubo de depósito conserva la característica anti-asfixia. En algunas modalidades, el volumen del depósito es ligeramente mayor que el volumen corriente típico del paciente. En algunas modalidades, la suma de los flujos fuente constantes individuales excede el flujo de inhalación del paciente promediado en el tiempo y, por lo tanto, está presente una salida neta de gas en el extremo distal del depósito.
En algunas modalidades, la suma de los flujos fuente constantes individuales excede el flujo de inhalación del paciente promediado en el tiempo en una pequeña fracción y, por lo tanto, hay una salida neta de gas en el extremo distal del depósito para limpiar el depósito de gas más antiguo.
En algunas modalidades, la salida o entrada neta de gas en el extremo distal del depósito se monitorea mediante un medidor de flujo.
En algunas modalidades, el gas fuente terapéutico o de diagnóstico contiene óxido nítrico en una concentración más alta que la requerida para un suministro efectivo al paciente, dicho gas debe ser diluido con gas diluyente y suministrado por el dispositivo a una concentración fija seleccionada entre 400 ppm y 0,5 ppm, el resto es aire o aire enriquecido con oxígeno.
En algunas modalidades, se mezcla más de un tipo de gas terapéutico o de diagnóstico a través de puntos de inyección adicionales para lograr concentraciones fijas de más de un gas objetivo durante la inhalación del mismo paciente.
En algunas modalidades, el medio para evitar el reflujo de las respiraciones exhaladas del paciente en el al menos un tubo de depósito se proporciona mediante una válvula de retención de flujo direccional colocada entre las vías respiratorias del paciente y la salida proximal combinada del tubo de depósito y los puntos de inyección de gas fuente.
En algunas modalidades, el medio para evitar el reflujo del aire exhalado por el paciente en el depósito se logra mediante el patrón de respiración entrenado del paciente en donde alternativamente inhalan a través de solo una de la boca o la nariz, pero no ambas, y luego exhalan alternativamente a través de la otra, pero de nuevo no ambas. En algunas modalidades, el depósito se forma a partir de un único canal largo con un volumen suficiente para igualar o exceder el volumen corriente del paciente, pero simultáneamente con una sección transversal suficiente para dar como resultado un esfuerzo respiratorio bajo.
En algunas modalidades, el depósito puede ser más pequeño que el volumen corriente de un paciente, pero solo si se proporciona suficiente flujo inyectado Va para suministrar suficiente flujo Vinhaiado requerido durante la inhalación del paciente de manera que el gas almacenado en el al menos un tubo de depósito no se agote antes finalizar la inhalación del paciente.
En algunas modalidades, el depósito se forma a partir de una pluralidad de canales de flujo paralelos cada uno de los cuales presenta individualmente un gran aspecto de dimensión de longitud con respecto a la sección transversal, de modo que cada canal individual lanza cualquier gas que fluya en el canal de manera que suprima la mezcla longitudinal del gas, pero donde el conjunto paralelo proporciona un volumen total suficiente para igualar o exceder el volumen corriente de un paciente.
En algunas modalidades, la presente invención es un dispositivo de suministro configurado para proporcionar una mezcla respirable de gases que incluyen gases terapéuticos o de diagnóstico y gases diluyentes y en donde se desea una proporción constante de constituyentes durante la inhalación de un paciente que respira espontáneamente, en donde se inyectan uno o más suministros constantes de flujos de gases fuente terapéuticos o de diagnóstico y gases diluyentes en uno o más puertos de gas adyacentes ubicados en el extremo proximal de un depósito,
el depósito está formado por uno o varios canales paralelos que son largos en comparación con sus dimensiones de sección transversal,
el extremo distal del depósito está abierto a una fuente de gas respirable a presión ambiental,
el volumen neto del depósito es igual o mayor que el volumen corriente inhalado de un paciente,
el total de todos los flujos inyectados de gases terapéuticos y diluyentes es igual o superior al régimen de flujo volumétrico por minuto del paciente, y
el extremo proximal del depósito y los puertos de inyección de gas están conectados a un conducto que se conecta a las vías respiratorias del paciente con un sello hermético al aire.
En algunas modalidades, la vía respiratoria del paciente está separada del extremo proximal del depósito y de los puntos de inyección de gas por una válvula de retención de flujo direccional.
En algunas modalidades, cualquier flujo inyectado que exceda el volumen por minuto del paciente se escapa por el extremo distal del depósito sin restricción.
En algunas modalidades, uno de los flujos constantes de gas inyectado lleva una proporción fija de óxido nítrico, dicho óxido nítrico en el flujo de inyección está presente a una concentración más alta que la requerida para el tratamiento del paciente, y en donde la concentración final de óxido nítrico mezclado para el tratamiento del paciente es ajustable en el rango entre 400 ppm y 0,5 ppm suministrado en un equilibrio de dilución de aire o aire enriquecido con oxígeno.
En algunas modalidades, el gas diagnóstico comprende un gas trazador, por ejemplo, que incluye, pero no se limita a helio, hidrógeno, hexafluoruro de azufre, monóxido de carbono o combinaciones de estos.
En algunas modalidades, el dispositivo está equipado con un puerto de flujo con una válvula de retención de flujo orientada hacia afuera para expulsar el aliento exhalado del paciente.
En algunas modalidades, el extremo distal del depósito está equipado con un monitor de flujo que permite evaluar el flujo neto de gas que entra y sale del extremo distal del depósito. En algunas modalidades, la evaluación del flujo distal se puede realizar de forma automática o manual, o cualquier combinación de estos.
En algunas modalidades, el dispositivo de la presente invención comprende además al menos una alarma, al menos un monitor o cualquier combinación de estos, incluidos, entre otros, los relacionados con los flujos de gases constituyentes, concentraciones de gas, flujos totales, volúmenes totales, niveles de contaminación, humedad, temperatura, tiempo o cualquier combinación de estos.
En algunas modalidades, el al menos un monitor está configurado para notificar al menos a una entidad (por ejemplo, pero no limitado a, un cuidador (por ejemplo, pero no limitado a, un médico, una enfermera, un padre, etc.), un médico proveedor, un paciente consciente, etc.), si se cumple al menos una de las siguientes condiciones: si la suma de los flujos fuente constantes individuales no excede el flujo de inhalación del paciente promediado en el tiempo, si el flujo de salida neto o el flujo de entrada de gas en el extremo distal del depósito permite la inhalación de aire ambiente por parte del paciente, si el volumen del depósito se agota durante el curso de una inhalación típica por parte del paciente, si la suma de los flujos de la tasa de fuente constante individual no excede el tiempo promedio del flujo de inhalación del paciente en una pequeña fracción, si la concentración fija no se encuentra dentro de un rango predeterminado establecido como parte de la terapia prevista, si se detecta el reflujo de las respiraciones del paciente, si la duración total de la terapia es menor o mayor que el tiempo prescrito por algún margen predeterminado, o cualquier combinación de estos. En algunas modalidades, la al menos una alarma está configurada para alertar al menos a una entidad (por ejemplo, un cuidador, un proveedor médico, etc.) si el al menos un monitor identifica al menos una de las condiciones descritas en este documento.
En algunas modalidades, el dispositivo de la presente invención se puede usar para tratar a un solo sujeto o reusarse para múltiples sujetos sucesivamente. En algunas modalidades, el tratamiento puede ser en un entorno hospitalario o fuera de un entorno hospitalario (por ejemplo, pero no limitado a, un hogar, un aeropuerto, un centro comercial, una clínica de salud pública, una instalación de cuarentena, etc.)
En algunas modalidades, puede ser necesario un conducto de recogida de gases de escape como se muestra en la Figura 6, para transportar el gas exhalado a un área de análisis, ventilación, eliminación o descontaminación.
En algunas modalidades, la composición del gas exhalado se puede analizar para evaluar la absorción por parte del paciente de un componente del gas trazador terapéutico o de diagnóstico, o alternativamente un componente residual del gas terapéutico. En algunas modalidades, el gas exhalado puede contener contaminantes que requieren tratamiento antes de ingresar al medio ambiente. Por ejemplo, los componentes residuales exhalados y los contaminantes pueden incluir gases como NO que no fue absorbido, NO2 producido como subproducto del NO, partículas infecciosas o materiales radioactivos.
El al menos un tubo de depósito
Los volúmenes corrientes típicos para pacientes humanos oscilan entre 3 mL/kg (por ejemplo, pero no limitado a, un niño pequeño) a 5 mL/kg (por ejemplo, pero no limitado a, un adulto) de peso corporal. En algunas modalidades, los volúmenes corrientes típicos para pacientes humanos oscilan entre 50 mL (por ejemplo, pero no limitado a, un niño pequeño) a 750 mL (por ejemplo, pero no limitado a, un adulto grande).
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito está configurado para contener un volumen suficiente del al menos un gas terapéutico para soportar el flujo durante la inhalación del paciente. En algunas modalidades, el volumen suficiente del al menos un gas terapéutico es igual al volumen corriente del paciente. En algunas modalidades, el volumen suficiente es igual al 100 % + x % del volumen corriente del paciente, en donde x % es una fracción de un volumen corriente (por ejemplo, pero no limitado a, 10 %), por lo tanto, el depósito en ese caso se dimensionaría para almacenar el 110 % del volumen corriente para ese paciente. En algunas modalidades, la longitud y, por tanto, el volumen del al menos un tubo de depósito se debe ajustar para que coincida con las características de un paciente en particular. En algunas modalidades, se pretende que el flujo inyectado se ajuste para que coincida con las características del paciente en particular. En algunas modalidades, tanto el al menos un volumen del tubo de depósito como el flujo inyectado Va están concebidos de manera que se ajuste a las características de un paciente en particular.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito comprende un tubo, que tiene una superficie de pared interior lisa y una alta relación de longitud a dimensión de sección transversal. En algunas modalidades, el al menos un tubo del depósito tiene un aspecto suficientemente redondo y un diámetro interno equivalente, en donde el diámetro equivalente es una pequeña fracción de la longitud del depósito (por ejemplo, pero no limitado a, entre 0,5 % y 5 % del depósito largo.
Así, a modo de ilustración, para un paciente de 100 kg, con un volumen corriente de 500 mL, usando al menos un tubo de depósito con un diámetro interno de 19 mm, la longitud del al menos un tubo de depósito debe contener 550 mL (por ejemplo, un margen de volumen del depósito 10 % por encima del volumen corriente) se puede calcular de la siguiente manera:
Figure imgf000013_0002
Por lo tanto, un tubo de depósito de 1,76 metros con un diámetro interno de 19 mm dará un volumen interno de depósito de 500 mL. Para crear el volumen del margen de 10 %, la longitud se debe aumentar a 1,94 metros (lo que aumentó el depósito a 550 mL).
En algunas modalidades, varios tubos que operan en paralelo pueden formar el depósito y pueden ser más cortos en longitud total mientras aún contienen un volumen suficiente del al menos un gas terapéutico. Estas disposiciones de tubos paralelos pueden incluir dos tubos paralelos o extenderse a muchos tubos paralelos de menor diámetro. Ejemplos de tales modalidades se muestran en las Figuras 7 a 9. En estos ejemplos, cada tubo por derecho propio presenta una alta relación de longitud a dimensión de sección transversal, mientras que el conjunto en general se acorta.
Así, a modo de ilustración, para un paciente de 100 kg que tiene un volumen corriente de 500 mL, y que usa al menos un tubo de depósito con un diámetro interno de 19 mm configurado para un volumen de depósito total Vr de 510 mL (en este ejemplo, esto representa un margen de 2 % sobre el volumen corriente), si se puede usar más de un tubo de depósito, la configuración del depósito se puede determinar de la siguiente manera:
La longitud de los tubos es una función del número de tubos usados y del diámetro interno de cada tubo. Por ejemplo, si un volumen de depósito deseado Vr de 510 mL y el número N de tubos redondos similares es 30, cada uno con un diámetro interno Dtubo de 6 mm, luego la longitud de cada tubo pequeño se determina como:
Figure imgf000013_0001
Por tanto, se puede construir una configuración de "manojo de pajitas" como se indica en la Figura 9.
En algunas modalidades, la tasa a la que se introduce la cantidad suficiente al menos de un gas terapéutico en el al menos un tubo de depósito está configurada para introducir la cantidad suficiente durante la fase de exhalación del ciclo respiratorio del paciente. En algunas modalidades, la tasa, a la que se introduce la cantidad suficiente del al menos un gas terapéutico en al menos un tubo de depósito, está configurada para introducir la cantidad suficiente en aproximadamente 2 segundos cuando un paciente respira 30 veces por minuto.
En algunas modalidades, el volumen del depósito debe igualar o superar ligeramente (por ejemplo, hasta un 10 %) el volumen corriente de la exhalación del paciente. En algunas modalidades, el régimen de flujo de gas terapéutico entrante total debe igualar o exceder ligeramente el volumen del paciente. En una modalidad ilustrativa, se usa el patrón de respiración de un paciente para guiar el sistema de la presente invención, en donde el paciente tiene un volumen corriente de 500 mL y el paciente respira 30 veces por minuto, y en donde el volumen del depósito es 510 mL. Por lo tanto, el volumen por minuto del paciente Vmv es igual a (500 mL/respiración x 30 respiraciones/minuto) o 15 litros por minuto (LPM). En consecuencia, el Va se debe establecer en un nivel ligeramente mayor de (510 mL x 30 respiraciones/minuto) o 15,3 LPM.
La introducción del al menos un gas terapéutico en el al menos un tubo de depósito se debe realizar a una tasa que no induzca turbulencias, sino que invoca un flujo masivo del gas a lo largo de la longitud del depósito. En algunas modalidades, la introducción de gas se realiza a una tasa a la que el flujo de al menos un gas terapéutico es laminar.
Por tanto, en algunas modalidades, las dimensiones de la sección transversal interior del al menos un tubo de depósito y/o la textura de la superficie interior del al menos un tubo de depósito se seleccionan para permitir que el flujo del al menos un gas terapéutico permanezca laminar a lo largo la longitud del depósito.
Por ejemplo, a modo de ilustración, el número de Reynolds es una indicación de la naturaleza laminar o turbulenta del flujo de un gas. Los números de Reynolds inferiores a 2300 se consideran flujo laminar. Para el flujo en una tubería o tubo, el número de Reynolds, Re, se define generalmente como:
Figure imgf000014_0001
Donde:
Figure imgf000014_0004
En consecuencia, en esta modalidad ilustrativa, con un tubo de depósito de 19 mm y un flujo supuesto de 16 LPM en el tubo de depósito (redondeado hacia arriba desde la V anterior), se obtiene el siguiente resultado durante el llenado del depósito:
Dh = 19mm
V = 16LPM = 0,000267m3/seg.
A - 283,8 m m 2 - 2,835 * 10“4 m 2
Figure imgf000014_0002
Por tanto, en este ejemplo, tener una tasa de llenado del depósito de 16 LPM da como resultado un valor de Re en el régimen de flujo laminar. En algunas modalidades, el flujo del al menos un gas terapéutico en el al menos un tubo de depósito durante la fase de inhalación también es todavía laminar. A modo de ilustración, suponiendo que el paciente respira con un régimen de flujo inspiratorio máximo de aproximadamente 40 LPM (tomando 500 mL en aproximadamente 0,75 segundos y haciendo referencia al patrón de flujo cíclico de la Figura 1) y siguiendo cálculos similares al ejemplo anterior, la demanda en el depósito será de aproximadamente 24 LPM durante la inspiración (es decir, el flujo inspiratorio de 40 LPM menos los 16 LPM suministrados directamente por el flujo de inyección de gas terapéutico). Por lo tanto, el régimen de flujo del depósito inducido se relaciona con un número de Reynolds de aproximadamente 1730, que todavía está dentro del rango considerado laminar.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito está bobinado. El flujo dentro de los tubos bobinados tiende a permanecer en el régimen viscoso a flujos más altos para valores de Re equivalentes que para los tubos rectos. Los vórtices helicoidales inducidos por la curvatura (Dean Vortex) tienden a suprimir la aparición de turbulencias y retrasar la transición fuera del flujo laminar. El número crítico de Reynolds, ReCr, que describe la transición de flujo laminar a turbulento se puede calcular mediante:
R e^ = 2100
Figure imgf000014_0003
Donde:
Figure imgf000015_0001
En la Figura 10 se muestra un ejemplo de una modalidad del sistema de la presente invención que tiene al menos un tubo de depósito bobinado.
En algunas modalidades, el régimen de flujo y la dirección del flujo en el al menos un tubo del depósito se pueden monitorizar para evaluar el funcionamiento del depósito.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito comprende además un medidor de flujo en el extremo distal como se muestra en, por ejemplo, la Figura 21.
En algunas modalidades, el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente está configurado además para monitorear el flujo de gas a través del extremo proximal del al menos un tubo de depósito reubicando el medidor de flujo en la Figura 21.
En algunas modalidades, el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente está configurado además para monitorear el al menos un gas terapéutico introducido en el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, como se muestra en, por ejemplo, Figura 10 y Figura 20 a través de una línea y un puerto de muestreo.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito comprende además un puerto de muestreo en el extremo proximal.
En algunas modalidades, el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente está configurado además para emitir una alerta si el valor monitoreado de cualquiera de la concentración del al menos un gas terapéutico o el régimen de flujo se desvía de un valor umbral.
En algunas modalidades, el sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente está configurado además para alterar el régimen de flujo y/o la concentración del al menos un gas terapéutico si el valor monitoreado de cualquiera de las concentraciones de gases constituyentes en el al menos un gas terapéutico, o el régimen de flujo se desvía más allá de un valor umbral.
En algunas modalidades, el extremo proximal del al menos un tubo de depósito tiene más de un puerto de entrada. En algunas modalidades, se puede introducir un gas terapéutico en el sistema a través de un puerto de entrada, y se puede introducir un gas diluyente en el sistema a través de un segundo puerto de entrada. En algunas modalidades, el gas terapéutico y el gas diluyente se pueden mezclar antes de la introducción en el sistema. Las Figuras 11-17 muestran modalidades en las que el gas terapéutico y el gas diluyente se mezclan antes de la introducción en el sistema. Las Figuras 18-20 muestran modalidades en las que el gas terapéutico y el gas diluyente se mezclan antes de la introducción en el sistema. La Figura 21 muestra una modalidad en la que el al menos un tubo de depósito está configurado además para comprender un medidor de flujo en el extremo distal.
La Figura 22 muestra un dispositivo de depósito como se describe en algunas modalidades de la presente invención, donde el depósito está configurado para funcionar como parte de un sistema de suministro de gas terapéutico que es capaz de:
determinar periódicamente el requisito de flujo inyectado promedio, dicha determinación periódica se basa en una señal de medición de flujo derivada de un medidor de flujo que responde al flujo promedio y la dirección del flujo en el depósito,
donde la determinación del requerimiento de flujo se realiza en un marco de tiempo mayor a una respiración, pero menor a treinta respiraciones, y
donde el flujo total de los gases terapéuticos inyectados se ajusta periódicamente en base al patrón del requerimiento promedio de flujo inyectado recientemente determinado, ese ajuste se lleva a cabo simultáneamente con el mantenimiento de los regímenes de flujos de gas constituyente individual en proporciones fijas predeterminadas, de modo que el flujo neto en el depósito se mantiene como promedio en una dirección generalmente de salida, de modo que el depósito se limpia con gas terapéutico fresco de forma regular. Algunas modalidades del sistema de la presente invención responden a variaciones a más largo plazo en el ritmo respiratorio del paciente sin necesidad de interrumpir o ajustar los flujos durante un ciclo de respiración individual. En algunas modalidades, los ajustes de flujo los realiza un operador del sistema (por ejemplo, pero no limitado a, un dispositivo automatizado que implementa esta funcionalidad a través de medios analógicos, digitales o informáticos como se conoce en la técnica). En algunas modalidades, el sistema está configurado para monitorear el flujo de salida del depósito y ajustar el flujo de gas terapéutico inyectado total respondiendo a las variaciones naturales en el patrón de respiración del paciente.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito está configurado además para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para inhalar, exhalar, o inhalar y exhalar. En algunas modalidades, el diámetro del al menos un tubo de depósito está configurado para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para inhalar, exhalar, o inhalar y exhalar.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito está configurado además para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para inhalar. En algunas modalidades, el diámetro del puerto de escape y el diámetro del tubo del depósito están configurados para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para exhalar.
El al menos un gas terapéutico
En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico se selecciona del grupo que consiste en: oxígeno, óxido nítrico, monóxido de carbono y óxido nitroso. En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico comprende partículas aerosolizadas, micropartículas, nanopartículas o cualquier combinación de estas, donde las partículas aerosolizadas, las micropartículas, las nanopartículas o cualquier combinación de estas son estables en una suspensión de aerosol durante un período coherente con los requerimientos de la terapia, por lo general, pero no limitado a al menos 1 día.
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención no comprende un elemento de depuración (por ejemplo, un mecanismo configurado para eliminar una parte del gas terapéutico, por ejemplo, pero no limitado a, un gas helio, NO, oxígeno, etc.).
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención comprende un elemento de depuración (por ejemplo, un mecanismo configurado para eliminar una parte del gas terapéutico, por ejemplo, pero no limitado a, un gas diagnóstico, por ejemplo, un gas trazador).
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención no comprende un mecanismo usado para modular, disminuir, impedir o cualquier combinación de estos, el flujo de gas terapéutico al paciente después de que se establezcan los flujos iniciales.
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención comprende un mecanismo usado para modular, disminuir, impedir o cualquier combinación de estos, el flujo de gas terapéutico al paciente después de que se establezcan los flujos iniciales.
En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico se diluye antes de la introducción en el sistema de la presente invención. Sin embargo, en algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico se diluye cuando el gas se introduce en el sistema de la presente invención.
En algunas modalidades, el gas usado para diluir el al menos un gas terapéutico contiene oxígeno. En algunas modalidades, el gas usado para diluir el al menos un gas terapéutico contiene oxígeno y un gas inerte, tal como nitrógeno. En algunas modalidades, el gas usado para diluir el al menos un gas terapéutico es aire comprimido. En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico se administra junto con oxígeno suplementario.
En algunas modalidades, el al menos un gas terapéutico y el gas usado para diluir el al menos un gas terapéutico se almacenan en cilindros de gas comprimido. En algunas modalidades, los gases se distribuyen usando un aparato de control de flujo de gas como se conoce en la técnica, como, por ejemplo, pero no limitado a, rotámetros, medidores de flujo másico y bombas de desplazamiento positivo.
En algunas modalidades, el gas terapéutico es una mezcla de gases, en donde el gas terapéutico se mezcla con aire respirable.
En algunas modalidades, el sistema de la presente invención está configurado además para reducir el "volumen muerto" en la conexión del paciente entre la vía respiratoria del paciente y la válvula de retención de inhalación, reduciendo así la probabilidad de formación de NO2.
En algunas modalidades, el óxido nítrico se almacena y se dispensa desde cilindros que contienen gas farmacéutico de calidad médica.
En algunas modalidades, se trata a un paciente que usa el sistema de la presente invención, mediante los métodos descritos en la Solicitud de patente de los Estados Unidos 2015/0044305. En algunas modalidades, el método de tratamiento incluye además la monitorización de uno o más de los parámetros en el sitio y fuera del sitio tales como signos vitales, niveles de metahemoglobina, parámetros de función pulmonar, química sanguínea y parámetros hematológicos, parámetros de coagulación sanguínea, niveles de marcadores inflamatorios, hígado y parámetros de función renal y parámetros de activación del endotelio vascular.
En algunas modalidades, un paciente es tratado usando el sistema de la presente invención, a través de los métodos descritos en la Publicación de la Solicitud de Patente Internacional núm. WO 2013132497 A1.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito comprende además un medidor de flujo en el extremo distal.
En algunas modalidades, el al menos un tubo de depósito comprende además un puerto de muestreo en el extremo proximal.
En algunas modalidades, la presente invención es un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende:
a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y otro distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen dentro de /- 20 % del volumen corriente de la respiración del paciente;
b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro está conectado a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y en donde el extremo distal del depósito está abierto a una fuente de gas respirable a presión ambiental; y
c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una válvula de retención,
en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema,
en donde el lado de inhalación de una válvula de retención está configurado para cerrarse cuando el paciente está exhalando,
en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico a un régimen de flujo suficiente para evitar que todo el al menos un gas terapéutico almacenado en el al menos un tubo de depósito se consuma durante la inhalación única típica de un paciente, y en donde el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal al extremo distal mientras el paciente está exhalando,
en donde el lado de inhalación de la válvula de retención está configurado para abrirse cuando el paciente está inhalando, y
en donde el lado de inhalación de la válvula de retención está configurado para permitir que se administre al paciente al menos un gas terapéutico.
La presente invención se ilustra adicionalmente por los siguientes ejemplos.
Ejemplos
Ejemplo 1: Los efectos del radio de bobinado del al menos un tubo del depósito sobre el flujo laminar y la concentración de óxido nítrico dentro del al menos un tubo del depósito
Se llevó a cabo un experimento usando 160 ppm de óxido nítrico que se introdujeron en tubos de depósito bobinados que tenían los radios de bobinado que se muestran en la tabla siguiente. La concentración de óxido nítrico dentro del tubo del depósito se comparó con el valor ideal de 160 ppm después de que el gas se transportara de un lado a otro en el tubo del depósito simulando un ciclo de respiración.
Figure imgf000018_0001
No se observaron cambios importantes en la concentración de NO. Se identificó que se podría usar un radio de bobinado de aproximadamente 145 mm sin que el tubo del depósito se retuerza o se deforme notablemente en la sección transversal. Suponiendo que se usará un radio de bobinado de 145 mm, el número crítico de Reynolds Reaserá alrededor de 2100. Dado este valor nominal Rec- el flujo laminar debe mantenerse durante todo el ciclo respiratorio.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema configurado para administrar al menos un gas terapéutico a un paciente, que comprende:
a. al menos un tubo de depósito, que tiene un extremo proximal y otro distal, en donde el al menos un tubo de depósito tiene un volumen mayor que el volumen corriente de la respiración del paciente; b. al menos una entrada de gas terapéutico en el extremo proximal del al menos un tubo de depósito, en donde un tubo de suministro se conecta a la al menos una entrada de gas terapéutico y al menos a una fuente de gas terapéutico; y
c. una interfaz del paciente conectada de forma fluida al extremo proximal del al menos un tubo de depósito a través de una válvula de retención,
en donde la interfaz del paciente está configurada para formar un sello hermético al gas entre el paciente y el sistema,
en donde el lado de inhalación de una válvula de retención está configurado para cerrarse cuando el paciente está exhalando,
en donde el al menos un gas terapéutico se introduce en el al menos un tubo de depósito en el extremo proximal a través de la al menos una entrada de gas terapéutico a un régimen de flujo promedio en el tiempo mayor que el régimen de flujo de inhalación promedio en el tiempo del paciente, y el al menos un gas terapéutico fluye a lo largo del al menos un tubo de depósito, desde el extremo proximal hacia el extremo distal mientras el paciente está exhalando, en donde el volumen del al menos un gas terapéutico que se introduce en el al menos un tubo de depósito mientras el paciente está exhalando, es mayor que el volumen corriente inhalado por el paciente, y
en donde el lado de inhalación de la válvula de retención está configurado para abrirse cuando el paciente está inhalando, y
en donde el lado de inhalación de la válvula de retención está configurado para permitir que se administre al paciente al menos un gas terapéutico.
2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una segunda válvula de retención, en donde la segunda válvula de retención está configurada para cerrarse mientras el paciente está inhalando y abrirse mientras el paciente está exhalando, y el sistema está configurado para permitir que la segunda válvula de retención ventile el gas exhalado por el paciente.
3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un tubo de depósito está configurado además para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para inhalar.
4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el diámetro del puerto de escape y el diámetro del tubo de depósito están configurados para minimizar el esfuerzo requerido por el paciente para exhalar.
5. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema está configurado para monitorear el flujo de gas a través del extremo proximal del al menos un tubo de depósito.
6. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema está configurado para monitorear al menos un parámetro del flujo de gas a través del extremo proximal del al menos un tubo de depósito,
en donde el al menos un parámetro comprende: concentración, flujo, contaminación o cualquier combinación de estos.
7. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un tubo de depósito comprende además un medidor de flujo en el extremo distal.
8. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un tubo de depósito comprende además un puerto de muestreo en el extremo proximal.
9. El sistema de la reivindicación 1, en donde el puerto de muestreo está configurado para: suministrar el gas al paciente, monitorear el gas suministrado al paciente, caracterizar el gas suministrado al paciente o cualquier combinación de estos.
10. El sistema de la reivindicación 1, en donde el gas se caracteriza por su contenido, contaminación, flujo, concentración o cualquier combinación de estos.
11. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema está configurado además para emitir una alerta si un valor monitoreado de cualquiera de la concentración, el al menos un gas terapéutico, el régimen de flujo o cualquier combinación de estos, se desvía de un valor umbral.
12. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema está configurado además para alterar el régimen de flujo, la concentración del al menos un gas terapéutico o cualquier combinación de estos.
13. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un gas terapéutico comprende: óxido nítrico, helio, dióxido de carbono, gas hipóxico, un gas diagnóstico o cualquier combinación de estos.
14. El sistema de la reivindicación 13, en donde el al menos un gas terapéutico es óxido nítrico.
15. El sistema de la reivindicación 14, en donde la concentración de óxido nítrico es 160 ppm en una mezcla de oxígeno y nitrógeno.
16. El sistema de la reivindicación 15, en donde el óxido nítrico está presente a una concentración de 400 ppm a 0,5 ppm.
17. El sistema de la reivindicación 1, en donde el al menos un gas terapéutico es un gas trazador.
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