ES3035531B2

ES3035531B2 - PASSIVE LUNG SIMULATOR

Info

Publication number: ES3035531B2
Application number: ES202430155A
Authority: ES
Inventors: Rojas Hernán Alberto González; Egea Antonio José Sánchez; Odena Martí Pons
Original assignee: Universitat Politècnica de Catalunya; Hospital Sant Joan de Déu Barcelona
Current assignee: Universitat Politècnica de Catalunya; Hospital Sant Joan de Déu Barcelona
Priority date: 2024-03-04
Filing date: 2024-03-04
Publication date: 2026-01-23
Anticipated expiration: 2044-03-04
Also published as: ES3035531A1; WO2025186059A8; WO2025186059A1

Description

[0001] DESCRIPCIÓN[0001] DESCRIPTION

[0004] SIMULADOR DE PULMÓN PASIVO[0004] PASSIVE LUNG SIMULATOR

[0006] Campo de la técnica[0006] Field of technique

[0008] La presente invención concierne a un simulador de pulmón pasivo. El simulador puede ser controlado a distancia, por ejemplo, para el adiestramiento y validación en el uso de respiradores mecánicos, permitiendo simular diferentes patologías pulmonares.[0008] The present invention relates to a passive lung simulator. The simulator can be remotely controlled, for example, for training and validation in the use of mechanical ventilators, allowing the simulation of different pulmonary pathologies.

[0010] Antecedentes de la invención[0010] Background of the invention

[0012] En la actualidad, para el adiestramiento del personal sanitario en el uso de respiradores mecánicos se utilizan simuladores de pulmón muy sencillos como un dispositivo pasivo, balón o “lung tester”, o simuladores de gran complejidad electrónica muy sofisticados, costosos y difíciles de usar fuera de un entorno de laboratorio. Los dispositivos pasivos son fácilmente transportables, pero no permiten realizar cambios rápidos para simular diferentes condiciones de operación y/o patologías, y tampoco permiten una fácil modificación de la compliancia o la resistencia al flujo de aire. Los cambios suelen realizarse en frente del alumno, perdiendo realismo, continuidad y calidad en la simulación.[0012] Currently, training healthcare personnel in the use of mechanical ventilators employs very simple lung simulators, such as a passive device, balloon, or lung tester, or highly sophisticated, expensive, and difficult-to-use electronic simulators with significant complexity outside of a laboratory setting. Passive devices are easily transportable, but they do not allow for rapid adjustments to simulate different operating conditions and/or pathologies, nor do they allow for easy modification of compliance or airflow resistance. These adjustments are usually made in front of the trainee, resulting in a loss of realism, continuity, and simulation quality.

[0014] Además, la programación de respiradores es un proceso complejo y variable según la patología y su evolución, requiriendo experiencia médica basada en la observación de casos de estudio de diversas enfermedades pulmonares.[0014] Furthermore, ventilator programming is a complex and variable process depending on the pathology and its evolution, requiring medical expertise based on the observation of case studies of various pulmonary diseases.

[0016] Se conocen algunas patentes/solicitudes de patente referentes a simuladores de pulmón, lo que sugiere un interés continuo en mejorar las herramientas de formación en el ámbito de los respiradores mecánicos.[0016] There are some known patents/patent applications relating to lung simulators, which suggests a continued interest in improving training tools in the field of mechanical ventilators.

[0018] Por ejemplo, la EP79795-B describe un pulmón neumático para pruebas de ventiladores. El pulmón tiene una cámara expansible de simulador pulmonar y una cámara expansible de respiración espontánea dispuesta en el marco.[0018] For example, EP79795-B describes a pneumatic lung for ventilator testing. The lung has an expandable lung simulator chamber and an expandable spontaneous breathing chamber arranged in the frame.

[0020] La US4996980-A describe un aparato de entrenamiento de ventilación con simulación de fallas que tiene una unidad de activación de fallas adaptada para ser conectada o intercambiada con componentes estándar del sistema[0020] US4996980-A describes a ventilation training apparatus with fault simulation that has a fault triggering unit adapted to be connected or interchanged with standard system components

[0021] La US5975748-A proporciona un simulador pulmonar para uso en pruebas de ventiladores mecánicos controlando la simulación sobre la base de un programa de software de modelización del comportamiento en un sistema informático digital.[0021] US5975748-A provides a lung simulator for use in testing mechanical ventilators by controlling the simulation on the basis of a behavior modeling software program in a digital computer system.

[0023] La US6874501-B1 da a conocer un simulador pulmonar utilizado como herramienta educativa. Este simulador pulmonar tiene una válvulas acopladas a unos lóbulos pulmonares simulados y configuradas para simular diferentes grados de resistencia al flujo de fluidos.[0023] US6874501-B1 discloses a lung simulator used as an educational tool. This lung simulator has valves attached to simulated lung lobes and configured to simulate different degrees of resistance to fluid flow.

[0025] La DE102010027436-B3 también describe un simulador pulmonar para el entrenamiento y prueba de respiradores para la simulación del pulmón de un paciente. El simulador consta de un controlador, cuya entrada está conectada a las salidas eléctricas de unos sensores de presión y a un sensor de flujo volumétrico.[0025] DE102010027436-B3 also describes a lung simulator for training and testing ventilators to simulate a patient's lung. The simulator consists of a controller, whose input is connected to the electrical outputs of pressure sensors and a volumetric flow sensor.

[0027] Finalmente, la CN202682596-U describe un instrumento portátil de comprobación del aire de presión positiva, en el cual el cuerpo principal del instrumento está provisto de una caja de estructura principal, un servomotor, un sensor de micropresión, y un pistón cuyo extremo está conectado con el servomotor a través de una carcasa exterior rígida.[0027] Finally, CN202682596-U describes a portable positive pressure air testing instrument, in which the main body of the instrument is provided with a main structure box, a servomotor, a micropressure sensor, and a piston whose end is connected to the servomotor through a rigid outer casing.

[0029] A pesar de las soluciones conocidas, se necesitan nuevos simuladores de pulmón que permitan simular diferentes patologías pulmonares, en tiempo real y a distancia, es decir, sin que el personal sanitario o docente tenga que estar presente.[0029] Despite known solutions, new lung simulators are needed that allow the simulation of different pulmonary pathologies, in real time and remotely, that is, without the need for healthcare or teaching staff to be present.

[0031] Exposición de la invención[0031] Exposition of the invention

[0033] El objeto de la presente invención es el de proporcionar un simulador de pulmón pasivo (o pulmón artificial) que permite simular diversas patologías pulmonares, controlado mediante una aplicación móvil.[0033] The object of the present invention is to provide a passive lung simulator (or artificial lung) that allows the simulation of various pulmonary pathologies, controlled by a mobile application.

[0035] Particularmente, el dispositivo propuesto está dirigido a la formación, mediante cursos de simulación avanzada, de médicos/enfermeras que usan rutinariamente ventilación mecánica en los servicios de cuidados críticos, anestesiología y de neumología. Igualmente, el dispositivo propuesto puede ser usado para la validación de ciertos dispositivos de ventilación mecánica.[0035] Specifically, the proposed device is intended for the training, through advanced simulation courses, of physicians/nurses who routinely use mechanical ventilation in critical care, anesthesiology, and pulmonology services. Likewise, the proposed device can be used for the validation of certain mechanical ventilation devices.

[0037] A tal fin, la presente invención aporta un simulador de pulmón pasivo, el cual comprende una carcasa o caja que incluye un primer globo simulador de pulmón; un colector de aire acoplado a un extremo del primer globo simulador de pulmón; un primer conjunto de servo válvulas (por ejemplo, válvulas solenoidales), dispuestas en serie, y conectadas con el colector de aire mediante unos conductos de flujo de aire; un elemento de conexión para un respirador mecánico, estando el elemento de conexión acoplado a una de las servo válvulas del primer conjunto de servo válvulas para permitir una entrada/salida de flujo de aire hacia el interior/exterior de la carcasa o caja, y estando las servo válvulas, a su vez, configuradas para recircular, de manera independiente, el flujo de aire que pasa a su través hacia el colector de aire, para expandir el globo simulador de pulmón. Asimismo, simulador comprende un primer conjunto de levas, incluyendo al menos dos levas dispuestas en paralelo con el primer globo simulador de pulmón en su zona central, y configuradas para ser accionadas por un servomotor para modificar de forma continua la compliancia o capacidad del globo simulador de pulmón expandido, mediante rotación del primer conjunto de levas; y un módulo de comunicaciones operativamente conectado con el primer conjunto de servo válvulas y con el primer conjunto de levas y configurado para conexión inalámbrica, por ejemplo mediante Bluetooth o Wifi, con un dispositivo de computación remoto, por ejemplo un teléfono móvil o una tableta, entre otros, para recibir instrucciones para simular diferentes patologías pulmonares.[0037] To this end, the present invention provides a passive lung simulator, which comprises a housing or box including a first lung simulator balloon; an air collector coupled to one end of the first lung simulator balloon; a first set of servo valves (e.g., solenoid valves), arranged in series, and connected to the air collector by means of airflow ducts; a connection element for a mechanical respirator, the connection element being coupled to one of the servo valves of the first set of servo valves to allow an inlet/outlet of airflow to the inside/outside of the housing or box, and the servo valves, in turn, being configured to independently recirculate the airflow passing through them to the air collector, to expand the lung simulator balloon. The simulator also comprises a first set of cams, including at least two cams arranged in parallel with the first lung simulator balloon in its central area, and configured to be actuated by a servomotor to continuously modify the compliance or capacity of the expanded lung simulator balloon by rotating the first set of cams; and a communications module operatively connected to the first set of servo valves and to the first set of cams and configured for wireless connection, for example via Bluetooth or Wi-Fi, with a remote computing device, for example a mobile phone or tablet, among others, to receive instructions to simulate different pulmonary pathologies.

[0039] En algunos ejemplos de realización, el simulador de pulmón comprende, además, una o más servo válvulas de fuga para canalizar el flujo de aire hacia fuera de la carcasa o caja. Alternativamente, en algunos ejemplos de realización, una de las servo válvulas del primer conjunto de servo válvulas es una válvula de fuga.[0039] In some embodiments, the lung simulator further comprises one or more servo leak valves for channeling airflow out of the housing or enclosure. Alternatively, in some embodiments, one of the servo valves in the first servo valve assembly is a leak valve.

[0041] En algunos ejemplos de realización, uno, varios o todos los conductos de flujo de aire comprenden unos cilindros con al menos un agujero concéntrico, para restringir el flujo de aire que pasa a su través. En el caso de que varios de los conductos de flujo de aire incluyan un agujero concéntrico o que un mismo conducto incluya varios agujeros, estos pueden tener diferente diámetro, para permitir así diferentes grados de obstrucción del flujo de aire que pasa a su través.[0041] In some embodiments, one, several, or all of the airflow ducts comprise cylinders with at least one concentric hole to restrict the airflow passing through them. If several of the airflow ducts include a concentric hole, or if a single duct includes several holes, these holes may have different diameters to allow for varying degrees of airflow obstruction.

[0043] En algunos ejemplos de realización, el elemento de conexión es una boquilla.[0043] In some embodiments, the connecting element is a nozzle.

[0045] En algunos ejemplos de realización, el simulador comprende un segundo globo simulador de pulmón, que está conectado en paralelo con el primer globo simulador de pulmón y acoplado al colector de aire por uno de sus extremos. En este caso, el simulador incluye también un segundo conjunto de servo válvulas, dispuestas en serie, y conectadas con el colector de aire mediante unos conductos de flujo de aire, y un segundo conjunto de levas, incluyendo al menos dos levas dispuestas en paralelo con el segundo globo simulador de pulmón en su zona central, y configuradas para ser accionadas por el servomotor. El módulo de comunicaciones, además, está conectado con el segundo conjunto de servo válvulas y con el segundo conjunto de levas.[0045] In some embodiments, the simulator comprises a second lung simulator balloon, which is connected in parallel with the first lung simulator balloon and coupled to the air manifold at one end. In this case, the simulator also includes a second set of servo valves, arranged in series and connected to the air manifold via airflow ducts, and a second set of cams, including at least two cams arranged in parallel with the second lung simulator balloon in its central area and configured to be actuated by the servomotor. The communications module is also connected to the second set of servo valves and the second set of cams.

[0047] En algunos ejemplos de realización, la caja o carcasa es de material rígido y portátil.[0047] In some embodiments, the box or casing is made of rigid, portable material.

[0049] En algunos ejemplos de realización, la caja o carcasa puede ser de material transparente u opaco.[0049] In some embodiments, the box or casing may be made of transparent or opaque material.

[0051] En algunos ejemplos de realización, el simulador incorpora también uno o más sensores de presión y/o volumen para medir parámetros de presión y/o volumen del primer y/o segundo globo(s) simulador de pulmón.[0051] In some embodiments, the simulator also incorporates one or more pressure and/or volume sensors to measure pressure and/or volume parameters of the first and/or second lung simulator balloon(s).

[0053] Por lo tanto, el simulador de pulmón propuesto permite simular un gran número de patologías pulmonares y la posibilidad de realizar rápidos cambios en las condiciones de un paciente, situación ideal para el entrenamiento ya que enfrenta al médico a posibles eventos graves para el paciente los que requieren de acciones precisas por parte del médico que está controlando el respirador mecánico. Adicionalmente, el control remoto permite realizar una simulación más realista sin la intervención presencial del instructor en el escenario.[0053] Therefore, the proposed lung simulator allows for the simulation of a wide range of pulmonary pathologies and the ability to make rapid changes in a patient's condition, an ideal situation for training since it exposes the physician to potentially serious events for the patient that require precise actions from the physician controlling the mechanical ventilator. Additionally, remote control allows for a more realistic simulation without the instructor's physical presence on-site.

[0055] Breve descripción de los dibujos[0055] Brief description of the drawings

[0057] Las anteriores y otras características y ventajas se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización, meramente ilustrativa y no limitativa, con referencia a los dibujos que la acompañan, en los que:[0057] The above and other features and advantages will be more fully understood from the following detailed description of some examples of embodiment, which are merely illustrative and not limiting, with reference to the accompanying drawings, in which:

[0059] La Fig. 1 ilustra esquemáticamente un simulador de pulmón pasivo, según un ejemplo de realización de la presente invención.[0059] Fig. 1 schematically illustrates a passive lung simulator, according to an example embodiment of the present invention.

[0061] La Fig. 2 ilustra esquemáticamente otro ejemplo de realización del simulador de pulmón pasivo propuesto.[0061] Fig. 2 schematically illustrates another example of the implementation of the proposed passive lung simulator.

[0063] Descripción detallada de la invención y de un ejemplo de realización[0063] Detailed description of the invention and of an embodiment

[0065] El dispositivo simulador propuesto, tal y como se ilustra en la Fig. 1, consta de una caja o carcasa (1) portátil, preferiblemente rígida y transparente, aunque también podría ser opaca.[0065] The proposed simulator device, as illustrated in Fig. 1, consists of a portable box or casing (1), preferably rigid and transparent, although it could also be opaque.

[0066] En su interior, la caja (1) alberga los componentes clave del dispositivo, particularmente: un globo simulador de pulmón (10), un colector de aire (14) conectado al globo simulador de pulmón (10), un conjunto de servo válvulas (12) dispuestas en serie y conectadas con el colector de aire (14) mediante conductos de flujo de aire (15), un conjunto de levas (16) formado por dos levas, un servomotor o similar (no ilustrado) para operar las levas (16), un elemento de conexión (11), tal y como una boquilla, para un respirador mecánico, y un módulo de comunicaciones (no ilustrado).[0066] Inside, the box (1) houses the key components of the device, in particular: a lung simulator balloon (10), an air manifold (14) connected to the lung simulator balloon (10), a set of servo valves (12) arranged in series and connected to the air manifold (14) by means of air flow ducts (15), a set of cams (16) formed by two cams, a servomotor or similar (not illustrated) for operating the cams (16), a connection element (11), such as a nozzle, for a mechanical respirator, and a communications module (not illustrated).

[0068] A través del módulo de comunicaciones, el dispositivo posibilita el control de las levas y servo válvulas. A su vez, el módulo de comunicaciones es controlado, por ejemplo, mediante bluetooth o Wifi, por una aplicación móvil instalada en un dispositivo de computación, por ejemplo, un teléfono móvil. Este control permite definir diversas condiciones de restricción y compliancia, simulando patologías pulmonares en tiempo real y sin contacto.[0068] Through the communications module, the device enables the control of the cams and servo valves. In turn, the communications module is controlled, for example, via Bluetooth or Wi-Fi, by a mobile application installed on a computing device, such as a mobile phone. This control allows for the definition of various restriction and compliance conditions, simulating pulmonary pathologies in real time and without contact.

[0070] Según este ejemplo de realización, el elemento de conexión (11) se vincula a una de las servo válvulas (12) para facilitar el flujo de aire dentro o fuera de la carcasa (1). Las servo válvulas (12) están diseñadas para recircular, de forma independiente, el flujo de aire hacia el colector de aire (14), expandiendo así el globo simulador de pulmón (10).[0070] According to this embodiment, the connecting element (11) is linked to one of the servo valves (12) to facilitate airflow into or out of the housing (1). The servo valves (12) are designed to independently recirculate the airflow to the air manifold (14), thereby expanding the lung-simulating balloon (10).

[0072] Las dos levas (16), aunque no se limitan a este número, ya que en realizaciones no ilustradas el dispositivo podría tener más, se activan mediante el servomotor. Esta acción, gracias a su rotación continua, permite ajustar la compliancia o capacidad del globo simulador a medida que se expande. Con ello, se puede simular una Fibrosis pulmonar y el Síndrome de dificultad respiratoria aguda producido por el COVID.[0072] The two cams (16), although not limited to this number, as in unillustrated embodiments the device could have more, are activated by the servomotor. This action, thanks to its continuous rotation, allows the compliance or capacity of the simulator balloon to be adjusted as it expands. This makes it possible to simulate pulmonary fibrosis and acute respiratory distress syndrome caused by COVID-19.

[0074] En este ejemplo de realización, el dispositivo incorpora una servo válvula de fuga (13) diseñada para dirigir el flujo de aire hacia el exterior de la carcasa (1), posibilitando la simulación de una fuga por intubación. Además, uno de los conductos de flujo de aire (15) incluye un agujero concéntrico (15O) que facilita la restricción gradual del flujo de aire, permitiendo así simular enfermedades pulmonares como la enfermedad pulmonar obstructiva.[0074] In this embodiment, the device incorporates a servo leak valve (13) designed to direct airflow to the outside of the housing (1), enabling the simulation of an intubation leak. Furthermore, one of the airflow channels (15) includes a concentric hole (15O) that facilitates gradual airflow restriction, thus allowing the simulation of pulmonary diseases such as chronic obstructive pulmonary disease.

[0075] Es relevante destacar que, en otros ejemplos de realización alternativos no ilustrados, la restricción del flujo de aire a través del agujero podría lograrse mediante la utilización de más de un conducto de aire (15), lo que amplía la versatilidad y adaptabilidad del dispositivo a diferentes necesidades de simulación. Asimismo, los diferentes agujeros pueden tener diferente diámetro, permitiendo diferentes grados de obstrucción del flujo de aire a su través. De cualquier modo, en algunas realizaciones, menos versátiles, puede que ninguno de los conductos de aire posea esa capacidad de restricción.[0075] It is relevant to note that, in other, unillustrated, alternative embodiments, airflow restriction through the hole could be achieved by using more than one air duct (15), thus expanding the device's versatility and adaptability to different simulation needs. Furthermore, the different holes can have varying diameters, allowing for different degrees of airflow obstruction. However, in some less versatile embodiments, none of the air ducts may possess this restrictive capability.

[0077] Con referencia ahora a la Fig. 2, en la misma se ilustra otro ejemplo de realización del dispositivo propuesto. En este caso, el dispositivo comprende dos globos simuladores de pulmón (10, 10B) conectados en paralelo y compartiendo al citado colector de aire (14). El dispositivo incluye también un conjunto de servo válvulas (12B) adicional, y dos conjuntos de levas (16, 16B) para cada globo simulador de pulmón (10, 10B) (no limitativo pues en otros ejemplos se podría incluir un solo conjunto con al menos dos levas). Todas las servo válvulas (12, 12B, 13) y levas (16, 16B) están operadas por el módulo de comunicaciones, según las instrucciones recibidas del dispositivo de computación.[0077] With reference now to Fig. 2, another embodiment of the proposed device is illustrated. In this case, the device comprises two lung-simulating balloons (10, 10B) connected in parallel and sharing the aforementioned air manifold (14). The device also includes an additional set of servo valves (12B) and two sets of cams (16, 16B) for each lung-simulating balloon (10, 10B) (this is not limiting, as other examples could include a single set with at least two cams). All servo valves (12, 12B, 13) and cams (16, 16B) are operated by the communications module, according to instructions received from the computing device.

[0079] El dispositivo, de cualquiera de los ejemplos de realización, podría estar equipado con uno o más sensores de presión y/o volumen. De esta manera, se posibilitaría la medición de parámetros de presión y/o volumen del globo(s) simulador(es) de pulmón (10). Esta capacidad adicional permite un monitoreo más preciso y detallado de las condiciones simuladas, contribuyendo a la versatilidad y utilidad del dispositivo en diversas aplicaciones.[0079] The device, in any of the embodiments, could be equipped with one or more pressure and/or volume sensors. This would allow for the measurement of pressure and/or volume parameters of the lung simulator balloon(s) (10). This additional capability enables more precise and detailed monitoring of the simulated conditions, contributing to the device's versatility and usefulness in various applications.

[0081] A continuación, se detallan unos ejemplos del funcionamiento del dispositivo, para dos situaciones diferentes A) simulando el pulmón de un neonato en condiciones normales; B) simulando el pulmón de un neonato en condiciones de restricción de flujo y restricción de compliancia.[0081] The following are some examples of the operation of the device, for two different situations A) simulating the lung of a neonate under normal conditions; B) simulating the lung of a neonate under conditions of flow restriction and compliance restriction.

[0083] A) Simulación condición normal: pulmón sano.[0083] A) Simulation of normal condition: healthy lung.

[0085] I. El dispositivo se conecta a un a respirador mecánico que le induce un flujo de aire por el elemento de conexión (11).[0085] I. The device is connected to a mechanical respirator that induces an airflow through the connecting element (11).

[0086] II. El caudal de aire accede al conjunto de servo válvulas (12) que están abiertas, condición pulmón sano, para recircular el caudal de aire por los diferentes conductos (15). Uno o más de estos conductos (15) presenta(n) restrictores de caudal (15O). Todos los conductos derivan y se unen en la entrada del colector de aire (14).[0086] II. The airflow accesses the servo valve assembly (12) which are open, a healthy lung condition, to recirculate the airflow through the different ducts (15). One or more of these ducts (15) have flow restrictors (15O). All ducts branch off and join at the inlet of the air collector (14).

[0087] III. La servo válvula de fuga (13), permanece cerrada por defecto. Esta en caso de abrirse permite fugar el aire fuera del sistema simulando un mal entubamiento del paciente. IV. El caudal de aire accede al colector (14) y entra al globo simulador de pulmón (10), el cual puede expandirse completamente debido a que las levas (16) ubicadas en paralelo, en la parte central, no interaccionan con el mismo.[0087] III. The servo leak valve (13) remains closed by default. If opened, it allows air to leak out of the system, simulating improper intubation of the patient. IV. The airflow enters the manifold (14) and the lung simulator balloon (10), which can fully expand because the cams (16) located in parallel in the center do not interact with it.

[0088] V. Seguidamente se produce el camino inverso, el globo simulador de pulmón (10) espira un flujo de aire, que se divide por los diferentes conductos (15) hasta las servo válvulas (12) que permanecen abiertas, salvo la de fuga (13).[0088] V. Next, the reverse path occurs, the lung simulator balloon (10) exhales an air flow, which is divided through the different ducts (15) to the servo valves (12) which remain open, except for the leak valve (13).

[0089] VI. Finalmente, el flujo de aire sale del elemento de conexión (11) en dirección al respirador mecánico.[0089] VI. Finally, the airflow exits the connecting element (11) towards the mechanical respirator.

[0091] B) Simulación patología pulmonar: afectación de restricción y compliancia.[0091] B) Simulation of pulmonary pathology: impairment of restriction and compliance.

[0092] I. El dispositivo se conecta a un respirador mecánico que le induce un flujo de aire a través del elemento de conexión (11).[0092] I. The device is connected to a mechanical respirator that induces an airflow through the connecting element (11).

[0093] II. El caudal de aire entra al conjunto de servo válvulas (12), donde la mitad o más están cerradas, condición de obstrucción pulmonar aguda. Alguno(s) de los conductos (15) presentan restrictores de caudal (15O). Por tanto, la mitad o más de los conductos que derivan a la entrada de aire del globo simulador de pulmón (10) no permiten la circulación del flujo de aire.[0093] II. The airflow enters the servo valve assembly (12), where half or more are closed, a condition of acute pulmonary obstruction. Some of the ducts (15) have flow restrictors (15O). Therefore, half or more of the ducts leading to the air inlet of the lung simulator balloon (10) do not allow airflow.

[0094] III. La servo válvula de fuga (13) permanece cerrada por defecto. Su apertura, en caso de necesidad, permitiría liberar aire fuera del dispositivo, simulando así un mal entubamiento del paciente.[0094] III. The servo leak valve (13) remains closed by default. Opening it, if necessary, would allow air to be released from the device, thus simulating improper intubation of the patient.

[0095] IV. El caudal de aire ingresa al colector (14) y se introduce en el globo simulador de pulmón (10), que no puede expandirse completamente debido a que las levas (16) están generando una resistencia a la expansión del mismo. A mayor resistencia definida por la rotación de las levas menor es la compliancia del globo (10).[0095] IV. The airflow enters the collector (14) and is introduced into the lung-simulating balloon (10), which cannot fully expand because the cams (16) are generating resistance to its expansion. The greater the resistance, defined by the rotation of the cams, the lower the compliance of the balloon (10).

[0096] V. Luego se produce el camino inverso. El globo simulador de pulmón (10) espira un flujo de aire que se divide por los diferentes conductos (15) habilitados que presenten las servo válvulas (12) abiertas.[0096] V. Then the reverse path occurs. The lung simulator balloon (10) exhales an airflow that is divided through the different enabled ducts (15) that have the servo valves (12) open.

[0097] VI. Finalmente, el flujo de aire sale del elemento de conexión (11) en dirección al respirador mecánico.[0097] VI. Finally, the airflow exits the connecting element (11) towards the mechanical respirator.

[0099] El alcance de la presente invención está definido en las reivindicaciones adjuntas.[0099] The scope of the present invention is defined in the attached claims.

Claims

1. CLAIMS

1. A passive lung simulator, comprising a housing or box (1) that includes: a first lung simulator balloon (10);

an air collector (14) attached to one end of the first lung simulator balloon (10);

a first set of servo valves (12), arranged in series, connected to the air manifold (14) by means of air flow ducts (15);

a connecting element (11) for a mechanical respirator,

the connecting element being coupled to one of the servo valves (12) of the first set of servo valves (12) to allow an inlet/outlet of airflow to the inside/outside of the housing or box (1), and the servo valves (12), in turn, being configured to independently recirculate the airflow passing through them to the air manifold (14), to expand the lung simulator balloon (10);

a first set of cams (16), including at least two cams (16) arranged parallel to the first lung simulator balloon (10) in its central area, and configured to be actuated by a servomotor to continuously modify a compliance or capacity of the expanded lung simulator balloon (10), by rotation of the first set of cams (16); and

a communications module operationally connected with the first set of servo valves (12) and with the first set of cams (16) and configured for wireless connection with a remote computing device to receive instructions to simulate different pulmonary pathologies.

2. The simulator of claim 1, further comprising at least one servo leak valve (13) configured to channel airflow out of the housing or box (1).

3. The simulator of claim 1, wherein one of the servo valves (12) of the first servo valve assembly (12) is a leak valve configured to channel airflow away from the housing or box (1).

4. The simulator of any one of the preceding claims, wherein at least part of the airflow ducts (15) comprise cylinders with at least one concentric hole (15O) to restrict the airflow passing through them.

5. The simulator of any one of the preceding claims, wherein the connecting element (11) comprises a nozzle.

6. The simulator of any one of the preceding claims, further comprising: at least a second lung simulator balloon (10B), connected in parallel with the first lung simulator balloon (10) and coupled to the air collector (14) at one of its ends;

a second set of servo valves (12B), arranged in series, connected to the air manifold (14) by means of air flow ducts (15B); and

a second set of cams (16B), including at least two cams arranged parallel to the second lung simulator balloon (10B) in its central area, and configured to be driven by the servomotor;

The communications module is also operationally connected to the second set of servo valves (12B) and to the second set of cams (16B).

7. The simulator of any one of the preceding claims, wherein the box or casing (1) is made of rigid material.

8. The simulator of any one of the preceding claims, wherein the box or casing (1) is made of transparent or opaque material.

9. The simulator of any one of the preceding claims, further comprising one or more pressure and/or volume sensors for measuring pressure and/or volume parameters of the first and/or second lung simulator balloon(s) (10).

10. The simulator of any one of the preceding claims, wherein the servo valves (12, 12B) comprise solenoid servo valves.

11. The simulator of any one of the preceding claims, wherein the box or casing (1) comprises dimensions that allow portability of the lung simulator.