ES2216013T3 - Aparato de acondicionamiento de gas. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION PROPORCIONA UN APARATO (12) PARA TRATAR GAS ANTES DE SU USO EN UN PROCEDIMIENTO MEDICO. COMPRENDE UNA CARCASA (16) QUE RECIBE GAS DE UN INSUFLADOR (1), UNA CAMARA (6) EN EL INTERIOR DE LA CARCASA (16) CON MEDIOS HUMIDIFICADORES (28), UNOS MEDIOS FILTRANTES (25) EN EL INTERIOR DE LOS MEDIOS HUMIDIFICADORES (28), UNOS MEDIOS PARA DETECTAR LA TEMPERATURA (23) DEL GAS CALENTADO Y HUMIDIFICADO, Y UNOS MEDIOS DE CONTROL (4) UNIDOS A LOS MEDIOS SENSORES (23), PARA MANTENER LA TEMPERATURA DEL GAS EN UNA TEMPERATURA PREDETERMINADA. ADICIONALMENTE, SE PROPORCIONAN METODOS PARA PROVEER A UN PACIENTE DE GAS CALENTADO, HUMIDIFICADO Y FILTRADO, A UNA TEMPERATURA PREDETERMINADA.

Description

Aparato de acondicionamiento de gas.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a la alteración de la temperatura, humedad y a la presencia de contaminantes físicos y biológicos de los gases usados para insuflar las cavidades corporales con anterioridad a, y durante, procedimientos médicos. Más específicamente se refiere a un dispositivo compacto para, y un procedimiento de, calentar, humidificar y filtrar los gases de insuflación en un punto inmediatamente anterior al paso de los gases al interior del paciente.

Antecedentes de la técnica

Desde el comienzo de los procedimientos quirúrgicos laparoscópicos, hace unos 30 años, se ha asumido que la condición de los gases usados para insuflar las cavidades corporales eran fisiológica y patológicamente benignos. Aunque la importancia y uso del acondicionamiento de la temperatura y humedad de los gases de anestesia eran bien conocidos, se ha prestado hasta hace poco escasa atención a las condiciones de las partículas, temperatura y/o humedad de los gases de insuflación usados para crear un neumoperitoneo.

Un gas de insuflación usado comúnmente es bióxido de carbono que se suministra normalmente en forma líquida en bombonas de gas comprimido. La presión en dichas bombonas cuando está en equilibrio con el medio ambiente a 20ºC es de 5740 kPa. El dióxido de carbono gas se suministra normalmente a la zona quirúrgica a una presión de 15 mmHg vía un regulador reductor de presión ajustable y un controlador de flujo denominado insuflador. Están disponibles muchos modelos de insufladores como por ejemplo del tipo Storz Modelo 26012 (Karl Storz Endoscopy-America Inc., Culver City, California). En general, los insufladores no filtran ni controlan la temperatura ni la humedad del gas.

Cuando el insuflador suministra un gas que fluye en diversas magnitudes, normalmente de 1 a 10 litros por minuto, debe reducir la presión del gas desde la presión del cilindro de aproximadamente 57 atmósfera a aproximadamente 1 atmósfera. Dicho proceso se denomina "estrangulamiento", el cual origina que el gas sea enfriado por medio de un proceso termodinámico conocido como enfriamiento Joule-Thompson (véase, por ejemplo, Y.A. Cengel y M.A. Boles, "Termodinámica: un Enfoque desde el Punto de Vista de la Ingeniería", McGraw-Hill, (1988)).

Con el dióxido de carbono como gas de inflación el enfriamiento de Joule-Thompson podrá reducir la temperatura del gas entre 50 y 70ºC en función de los caudales de la masa del gas. Para grandes diferencias fortuitas en las capacidades caloríficas de los elementos metálicos del insuflador (grandes) y la corriente de gas CO_{2} (pequeñas) permite que la corriente de gas sea recalentada a aproximadamente la temperatura ambiente de la sala de operaciones (alrededor de 20ºC) antes de que el gas penetre en el paciente. En el caso de grandes flujos de gas, este efecto de recalentamiento ni planeado ni controlado puede ser incompleto y el gas del insuflador podrá dejar el aparato insuflador a una temperatura considerablemente menor que la temperatura ambiente de aproximadamente 20ºC. En cualquier caso, el gas del insuflador no puede alcanzar una temperatura superior a dicha temperatura ambiente y, por lo tanto, el gas insuflador penetra en el paciente a una temperatura sustancialmente menor (al menos 17ºC menor) que el núcleo fisiológico del paciente de aproximadamente 37ºC (Ott, D.E., J. Laparoendosc. Surg., 1:127-131 (1991)).

Insufladores y dispositivos auxiliares recientemente desarrollados han reconocido este problema y han intentado corregirlo añadiendo calor a la corriente de gas antes de que penetre en el sistema de suministro que dirige el gas a los trócares (véase por ejemplo Insuflador de Gran Flujo Computarizado (Snowden-Pencer, Inc., Tucker, Georgia) y Flow-Therme (Wisap U.S.A., Tomball, Texas)). Este procedimiento es termodinámicamente no recomendable porque no reconoce la falta de correspondencia térmica-capacidad entre la corriente de gas que fluye y el sistema de suministro de gas entre el insuflador y el punto de incisión del trocar en el abdomen, incluso cuando el sistema de suministro es un tubo de polímero de solamente 1,8 a 3,0 m. Además, este procedimiento sobrevalora la transferencia de calor activo que se produce entre la corriente de gas y el tubo de suministro de gas a la temperatura ambiente. A causa de dichas condiciones térmicas, la temperatura de cualquier gas precalentado junto a, o en propio insuflador, volverá a aproximadamente la temperatura ambiente tras fluir tan poco como 12 m tras abandonar el insuflador.

La patente U.S. número 5.006.109 (Douglas y otros) recoloca el sensor de temperatura en el punto de administración de gas, pero esta recolocación no resuelve el problema, dado que como se ha mencionado anteriormente, dicho punto podrá estar en la práctica de 1,8 a 3,0 m de cualquier controlador de la temperatura. Dicha disposición conduce, con los caudales bajos normalmente usados en dichos procedimientos quirúrgicos, a "retardo en el transporte" que hacen difícil un control de la realimentación estable para conseguir cambios de caudales rápidos bajo principales que se requieren normalmente en dichos procedimientos quirúrgicos endoscópicos y laparoscópicos. De dicha forma, el gas llega al paciente a una temperatura mucho menor que la deseable de 36-38ºC.

Los gases de insuflación son suministrados normalmente extremadamente secos. Según la normativa de la Administración Federal de Alimentos y Medicamentos, el dióxido de carbono de calidad médica, el gas más prevalente usado para la laparoscopia, contiene 200 partes por millón o menos de vapor de agua. La extrema falta de humedad en el gas de insuflación puede conducir a secar la superficie del tejido expuesto dentro del abdomen y a la posibilidad de formaciones de adherencias dentro de la cavidad peritoneal, (Corfman, R.C. Consultas Clínicas en Obstreticia y Ginecología, 1:41-49 (1989)). Con los sistemas de insuflación previos, se requiere una irrigación frecuente de la cavidad peritoneal para limitar la formación de adherencias.

La patente de Douglas y otros da a conocer la humidicación del gas de insuflación antes de su administración al paciente. Su procedimiento y dispositivo para conseguir este objeto, sin embargo, no permiten un número de efectos termodinámicos y sicométricos importantes. Por ejemplo, no resulta eficaz para la acondicionar térmicamente y después humidificar el gas (o viceversa) en un orden en serie (véase, por ejemplo, el capítulo 5, Psychrometrics, ASHRAE Handbook, Fundamentos, Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, 5.1-5.10 (1981)). Dada la naturaleza intrínseca de la dependencia de la presión del vapor de agua respecto a la temperatura, no resulta posible obtener niveles útiles de humedad relativa y temperatura con el dispositivo de Douglas y otros.

Se conoce filtrar el gas de insuflación para prevenir que partículas inorgánicas, como por ejemplo incrustaciones o partículas metálicas, herrumbre, polvo y partículas de polímero pasen al interior del neumoperitoneo (véase, por ejemplo, Ott, D.E., J. Gynecol. Surg., 5:205-208 (1989)). La localización y tipo de filtro, sin embargo, resultarán factores muy importantes con influencia en la efectividad del procedimiento. Filtros con un tamaño de poro tan pequeño como 0,2 micrómetros han sido utilizados en sistemas de insuflación previos. Sin embargo, dichos dispositivos utilizan un material de filtro que es típicamente hidrófilo, que cuando se humedece pierde su resistencia y parte de su eficacia filtrante. Dado que dichos filtros no son hidrófobos, podrán perder su capacidad filtrante por desgarro bajo presión de agua originada por la succión accidental de los fluidos peritoneales o de irrigación.

Normalmente, los insufladores y otros métodos de acondicionamiento del gas de insuflación de la técnica anterior utilizan corriente alterna de 120 voltios comúnmente disponible en todas las salas de operaciones. Se presentan dos desventajas con esta fuente eléctrica: el número de dispositivos que requieren dicha potencia eléctrica durante la cirugía ha aumentado en gran manera en los últimos años, lo cual reduce el espacio próximo a la mesa de operaciones y crea un manojo de cables eléctricos que compiten por los enchufes y a veces interfieren con los procedimientos de la sala de operaciones. En segundo lugar, a pesar de los procedimientos hospitalarios y de los dispositivos de aislamiento y puesta a tierra avanzados permanece una probabilidad finita de causar accidentalmente peligrosos electrochoques y a veces letales al paciente con una tensión de 120 ca.

El documento de patente US 4121583 da a conocer un aparato apropiado para minimizar la pérdida el calor y de agua en el tracto respiratorio de pacientes con problemas asmáticos durante el ejercicio, en el cual el gas está a una presión atmosférica, de forma que se posibilita controlar la presión y el caudal volumétrico.

De dicha forma, los dispositivos anteriores que intentan suministrar un gas acondicionado a un paciente han tenido problemas y limitaciones significativas. Por lo tanto, existe una gran necesidad de disponer de un procedimiento y aparato para el acondicionamiento del gas de insuflación con una temperatura, humedad y pureza fisiológicamente aceptables para su directa introducción en la cavidad peritoneal de una forma que supere las limitaciones de los sistemas previos.

Sumario de la invención

Las desventajas de la técnica anterior se superan por la presente invención, que suministra un aparato altamente eficaz para calentar, humidificar y filtrar gas, permitiendo de dicha forma que el gas sea suministrado al paciente a una temperatura precisa y que también humidifique y filtre, sin hacer uso de una alimentación de corriente alterna. La presente invención suministra un medio compacto y eficiente de suministrar gas calentado y humidificado a un paciente, de forma que la pérdida de calor en la transferencia del gas quede minimizada y de dicha forma el gas sea realmente suministrado al paciente dentro de un intervalo de temperaturas predeterminado deseado.

De dicha forma, un objeto general principal de la presente invención es suministrar un aparato compacto de poco peso y altamente eficiente para calentar y humidificar gas procedente de un insuflador comercial que pueda ser colocado inmediatamente próximo al paciente, de forma que el gas que sale del aparato sea suministrado inmediatamente al interior de la cavidad corporal del paciente y que disponga de un medio eficiente para calentar simultáneamente el gas hasta una temperatura preestablecida predeterminada y humidificar el gas.

La presente invención suministra un aparato de tratamiento de gas con anterioridad al uso del gas en un procedimiento médico a un paciente, siendo recibido el gas dentro del aparato desde un insuflador que recibe gas procedente de una fuente de gas y el gas que sale del aparato estando en comunicación de flujo con un medio para suministrar el gas al interior del paciente, en el que el gas está controlado por el caudal volumétrico y controlado por la presión por el insuflador, comprendiendo una carcasa que tiene una entrada y una salida; unos medios para comunicar la salida del insuflador con la toma de la carcasa; una cámara dentro de la carcasa y que tiene un orificio de entrada y un orificio de salida, estando el orificio de entrada de la cámara en comunicación de flujo con la entrada de la carcasa; un medio humidificador en la cámara que está en el recorrido de desplazamiento del gas a través de la cámara; un medio de calentamiento dispuesto dentro del medio humidificador para calentar el gas hasta una temperatura predeterminada; unos medios en la carcasa próximos al orificio de salida de la cámara para detectar la temperatura del gas; y unos medios conectados al medio detector para controlar el medio de calentamiento, por medio de lo cual, tras la determinación por el medio sensor de la temperatura de que gas está a un nivel predeterminado, el medio de control regula la cantidad de calor aplicado por el medio calefactor al gas dentro de la cámara. También se suministra adicionalmente una fuente eléctrica para el medio de control. También se suministra el aparato anterior en el que la fuente eléctrica es una batería.

Otro objeto de la invención es suministrar un aparato que tiene una cámara con un lecho humidificador altamente eficaz y que suministra simultáneamente filtración al gas, en el que también el medio calefactor está dispuesto dentro del medio humidificador. Por lo tanto, el aparato de la presente invención suministra el calentamiento y humidificación del gas para su uso en un procedimiento médico, que comprende una cámara que tiene un orificio de entrada y un orificio de salida; un medio humidificador dentro de la cámara que está en el recorrido de desplazamiento del gas a través de la cámara; y un medio dispuesto dentro del medio humidificador para calentar el gas hasta una temperatura predeterminada. Pudiendo comprender el medio humidificador un volumen de agua y disponer el medio calefactor dentro o alrededor del agua.

Un objeto adicional de la presente invención es suministrar un aparato que tiene además un segundo medio en la cámara para filtrar el gas calentado y humidificado.

Otro objeto adicional de la presente invención es suministrar un aparato que permita el suministro de gas a un paciente que ha sido humidificado y calentado hasta una temperatura predeterminada, de forma que el paciente pueda recibir el gas que está comprendido dentro de 2ºC de la temperatura predeterminada.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato de tratamiento de gas que da forma a la presente invención, estando conectado el aparato a un insuflador en un extremo y un medio para suministrar el gas a un paciente en el extremo opuesto, y estando cortada la vista en la cámara de calefacción y humidificación para mostrar el elemento calefactor dentro de la cámara;

la Figura 2 es una vista en sección de la cámara calefactora y humidificadora de la presente invención; y

la Figura 3 es un esquema del cableado típico del medio para detectar la temperatura dentro de la cámara y controlar el elemento calefactor dentro de la cámara.

Descripción de las formas de realización preferentes

La presente invención se comprenderá más fácilmente haciendo referencia a la descripción detallada siguiente de formas de realización específicas y de los ejemplos y las Figuras incluidas en la presente memoria. Con referencia a los dibujos, resultará patente que las características importantes de la presente invención incluyen la provisión de un aparato de poco peso y altamente eficaz para calentar, humidificar y filtrar gas con anterioridad a su suministro a un paciente, de forma que el gas pueda alcanzar el paciente dentro de 2ºC de una temperatura predeterminada.

Los objetos anteriores se consiguen mediante un aparato según la reivindicación 1.

La presente invención suministra un aparato para tratar gas con anterioridad a su uso en un procedimiento médico que implica un paciente, siendo el gas recibido dentro de un aparato procedente de un insuflador que recibe el gas de una fuente de gas, y el gas sale del aparato estando en comunicación de flujo con un medio para suministrar el gas al interior del paciente, en el que el caudal volumétrico del gas y su presión están controlados por el insuflador, que comprende una carcasa que tiene una entrada y una salida; un medio para controlar la salida del insuflador por la entrada de la carcasa; una cámara dentro de la carcasa y que tiene un orificio de entrada y un orificio de salida, estando el orificio de entrada de la cámara en comunicación de flujo con la entrada de la carcasa; un medio de humidifación en la cámara que está en el recorrido de desplazamiento del gas que atraviesa la cámara; un medio de calentamiento dispuesto dentro del medio humidificador para calentar el gas hasta una temperatura predeterminada; un medio en la carcasa próximo al orificio de salida de la cámara para detectar la temperatura del gas; y un medio conectado al medio sensor para controlar el medio calefactor, por medio de lo cual tras la determinación por el medio sensor de que la temperatura del gas está a un nivel predeterminado, el medio de control regula la cantidad de calor aplicado por el medio calefactor al gas dentro de la cámara. Adicionalmente se suministra una fuente de potencia para el medio controlador. También se suministra el aparato anterior en el que la fuente de potencia es una batería.

En la forma utilizada en las reivindicaciones, "uno, una" pueden significar uno, una o más.

En la forma utilizada en la presente memoria, "temperatura predeterminada" es la temperatura que ha sido preestablecida y no ha sido alterada durante el procedimiento. Para procedimientos laparoscópicos, la temperatura predeterminada deseable es la temperatura fisiológica corporal, es decir de aproximadamente 36-38ºC.

En la forma utilizada en la presente memoria, cualquier aparato "inmediatamente adyacente" a un paciente o a un objeto indica una posición suficientemente próxima físicamente en proximidad al paciente u objeto, de forma que el gas a la temperatura en el aparato no pierda más de 2ºC mientras se desplaza desde el aparato al interior del paciente u objeto. Dicha distancia podrá ser, por ejemplo entre aproximadamente 0-25,4 cm, preferentemente de 0 a 10 cm y más preferentemente de 0 a 3 cm. De dicha forma, el propio calefactor, dentro de la cámara del aparato, está inmediatamente adyacente al paciente.

Un sistema para condicionar gas que da forma a las características diversas de la invención se ilustra en la Figura 1, en la cual se muestra un paciente 10 tendido sobre una cama u otro soporte a una distancia de un insuflador 1 comercialmente disponible (por ejemplo Storz, Modelo 26012) que recibe gas procedente de una fuente, como por ejemplo de una bombona (no representada). El aparato 12 de la presente invención está localizado entre el insuflador 1 y el dispositivo 11 de suministro de gas, como por ejemplo un trocar o una aguja insertada dentro de un paciente 10 en comunicación de flujo con el insuflador 1 y el paciente 10.

La Figura 1 ilustra una versión simplificada del aparato de la presente invención. El insuflador 1 está conectado próximamente a un recipiente 2, opcional, que sirve para encerrar una fuente de alimentación tipo batería 3, un circuito 4 electrónico de control de temperatura (véase la Figura 3). Una forma de realización preferente prevé que la potencia eléctrica sea activada automáticamente mediante un elemento de fijación del recipiente 2 al insuflador 1, de forma que el calentamiento pueda empezar con anterioridad a la activación del insuflador 1. Un paso 14 interior opcional dentro del recipiente 2 permite que el gas 21, cuya presión y flujo está regulado por el insuflador 1, pase a través, y penetre dentro, de una luz 15 de un tubo 5 de transferencia de gas que está conectado a la carcasa 16, de forma que la luz 15 esté en comunicación de flujo con la cámara 6. En una forma de realización en variante, el pasaje 14 interior podrá ser designado como un bucle dentro del circuito de control 4 con el recipiente 2 antes de fluir dentro del tubo 5 de transferencia de gas. Dicha disposición permite que se produzca el intercambio de calor entre el gas 21 relativamente frío dentro del paso interior 14 y el circuito de control 4 relativamente caliente, enfriando mediante lo cual el circuito de control 4 y el gas precalentado 21. En esta forma de realización en variante, el paso 14 interior pasa lo suficientemente próximo al circuito de control 4 para permitir que se produzca el intercambio de calor.

El tubo 5 de transferencia de gas es preferentemente flexible y lo suficientemente largo para permitir que el insuflador 1 y la fuente de suministro eléctrico 3 y el circuito de control 4 dentro del recipiente 2 estén colocados a una distancia conveniente del paciente 10, que está siendo intervenido por cirugía laparoscópica u otra cirugía mientras la carcasa 16 puede ser colocada inmediatamente próxima al paciente 10. El dispositivo 11 de suministro de gas, que inserta preferentemente dentro del paciente 10, no origina que el gas se desplace más de 25,4 cm, preferentemente de 0 a 10 cm y más preferentemente de 0 a 3 cm de la carcasa 16, antes de que alcance el interior del paciente 10. El objeto de esta disposición es permitir que el gas se pueda transmitir al paciente 10 mientras que está a una temperatura suficientemente próxima a la temperatura fisiológica interior del cuerpo. Es decir, la invención evita el enfriamiento termodinámico de los gases de uso médico en tránsito hacia el paciente porque suministra una cámara 6 humidificadora y calefactora altamente eficiente que, a causa de su eficiencia, podrá ser muy compacta y así ser colocada muy cerca del paciente 10. En una forma de realización preferente, la cámara 6 calefactora/humidificadora es tan compacta y de tampoco peso que el operador puede sustentar la cámara 6 para suministrar el gas. El tubo de transferencia 5 de gas y la cámara 6 podrán reutilizarse, pero preferentemente serán desechados después de un solo uso.

Una vez que el insuflador 1 es activado, recibe gas procedente del cilindro de suministro de gas y regula la presión y el caudal del gas, pudiendo ser ambos ajustados por el operador. El gas 21 del insuflador fluye posteriormente a lo largo de toda la longitud del tubo 5 de transferencia dentro de la luz 15 donde penetra en la cámara 6 calentadora/humidificadora en el orificio de entrada 33, cruza la membrana 30 permeable opcional del gas y entra en la envoltura 31 donde se pone en contacto con el elemento 20 calefactor eléctrico y el lecho 28 humidificador que contiene agua, mostrados en la Figura 2. La presión y el caudal volumétrico se controlan ajustando los controles (no representados) del insuflador. En la cámara 6, el gas 21 del insuflador es simultáneamente calentado y humidificado hasta los límites fisiológicos apropiados regulados por el elemento calefactor 20, de forma que la temperatura del gas 27 que sale de la cámara 6 esté dentro de unos límites de temperatura fisiológica preseleccionados (preferentemente de 36 a 38ºC, aunque cualquier límite de temperatura deseado podrá ser preseleccionado). El lecho 28 humidificador que contiene agua suministra humedad al interior de la cámara 6, de forma que el gas 27 que sale de cámara 6 sea humidificado. Una vez que la temperatura/humedad del gas 21 del insuflador ha sido acondicionada en la cámara 6 abandona la envolvente 31 (en forma de gas 27) a través de una membrana 32 permeable al gas opcional y penetra en la cámara 7 donde pasa a través de un filtro 25 altamente eficaz. Posteriormente, el gas 27 sale de la cámara 7 a través del orificio 34 de salida (en forma de gas 29) y dentro del conector 26 que se puede conectar a un dispositivo 11 de suministro de gas convencional apropiado para el procedimiento médico específico para el suministro inmediato del gas 29 al interior del paciente.

El elemento calefactor (20) de la cámara 6 calefactora/ humidificadora recibe su potencia del suministro eléctrico tipo batería 3 y del circuito de control 4 mediante un par de cables 9 eléctricos flexibles que pueden ser fijados al exterior, o estar embebidos dentro de, la pared del tubo 5 de transferencia de gas. En variante, el tubo 5 de transferencia de gas podrá estar provisto con una luz adicional a través de la cual podrá pasar el par 9 de cables eléctricos.

La regulación de la temperatura de realimentación de la cámara 6 calefactora/humidificadora se realiza al detectar la temperatura del gas 21 en el extremo de salida del cierre 31 mediante un dispositivo 23 sensor de temperatura y transferir la señal que representa esta temperatura mediante un par de cables 8 de transferencia de señal hasta el circuito de control 4 del recipiente 2. Igualmente que el par 9 de cables eléctricos, el par de cables 8 de transferencia de señal podrán estar fijados al exterior, o embebidos dentro, de la pared del tubo 5 de transferencia de gas o del tubo 5 de transferencia de gas podrá estar provisto con una luz adicional a través de la cual pueda pasar la señal del par de cables 8 de transferencia.

El circuito 4 de control de temperatura se muestra en detalle en la Figura 3. El circuito 4 está alimentado por unas baterías 52 de la fuente de suministro eléctrico tipo batería 3 situada en el recipiente 2 y suministrar al circuito con una tensión 54 de la batería. El uso de una fuente eléctrica cc de baja tensión de la presente invención permite al aparato ser independiente del cableado eléctrico de ca convencional del hospital o clínica donde se está llevando a cabo el procedimiento laparoscópico u otro procedimiento médico, lo cual da como resultado una instalación simple y rápida y un manojo de cables reducido en la vecindad de la cirugía. Adicionalmente, dicha fuente de corriente eléctrica cc de baja tensión asegura que la invención será intrinsecamente libre de producir un electrochoque accidental peligroso para paciente o para el personal médico. Una batería autocontenida con una tensión de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 3,0 v se considera preferente, e incluso más preferente una batería con una tensión de aproximadamente 2,6 a aproximadamente 3,0 v, (por ejemplo, Ray-o-Vac D cell, Ray-o-Vac Corp., Madison, Wisconsin).

Temperaturas óptimas del gas 29 que penetra en el paciente 10 están a la temperatura fisiológica del interior del cuerpo, o próxima a la misma (es decir aproximadamente de 36 a 38ºC), o dentro de 2ºC de la temperatura fisiológica corporal, o incluso más preferentemente, dentro de 0,5ºC de la misma. La temperatura del gas 27 calentado y humidificado se detecta por un dispositivo 23 sensor de la temperatura. A medida que la temperatura del dispositivo 23 sensor de temperatura cambia así lo hace su resistencia eléctrica, lo cual a su vez origina que el flujo de corriente a través de la misma y cambie la resistencia 60 y de dicha forma que pueda ser alterado el sentido de la corriente 47 (V47) según la proporción de la resistencia del sensor 23 de temperatura respecto al total de la resistencia del sensor 23 de temperatura más la de la resistencia 60.

Un transistor 40 de potencia (por ejemplo, MJE 2955, Motorola, Fénix, Arizona) controla la tensión promedia temporal a través del elemento 20 calefactor eléctrico. El propio transistor 40 de potencia está controlado por el transistor 42, cuya corriente base está determinada por la tensión de salida del amplificador operacional 44 (por ejemplo, LM358, National Semiconductor, Inc., Santa Clara, California). El amplificador operacional 44, la resistencias 51, 53, 58, 59, el elemento calefactor 20 y los transistores 40 y 42 funcionan como un bucle de realimentación interno, de forma que la tensión 55 (V55) del calentador es dada por la formula V55 = V50 + (R59/R58) (V50-V46), en la cual V50 es la tensión 50, R59 es la resistencia en la resistencia 59 y R58 es la resistencia en la resistencia 58. Un potenciómetro variable 48 suministra el punto de establecimiento variable del controlador de temperatura y genera la tensión 46 (V46) de referencia variable que tiene un valor comprendido entre 0 y la tensión 51 de la batería. Un amplificador 49 operacional es un amortiguador de ganancia unitario que asegura que la tensión 46 es independiente de otras variables del circuito.

El sentido de la corriente 47 (V47) y la tensión de referencia 46 (V46) son introducidas al amplificador operacional 56 que a su vez emite una tensión de 50 (V50). El amplificador operacional 56, las resistencias 61, 62, 63 y 64 y los condensadores 66, 67 y 68 actúan como dos redes de compensación del cable que aseguran un sistema de realimentación estable. El efecto de este circuito es originar que la tensión 55 del elemento calefactor a frecuencia 0 sea dada por: V55 = V46 + (1 + R59/R58) ((R63 + R64)/R62) (V47 - V46), en la que R63, R64 y R62 son las resistencias en las resistencias 63, 64 y 62, respectivamente.

La localización del recipiente 2 en esta forma de realización se seleccionó para su uso en el insuflador por conveniencia de acceso y por soporte físico. Dado que no se produce el proceso del gas en el recipiente 2, la existencia y localización del recipiente 2 es arbitraria y, si se usa, podrá ser colocado en cualquier posición a lo largo del tubo 5 de transferencia de gas. Si el recipiente 2 no es utilizado, la fuente eléctrica de batería 3 y el circuito de control 4 podrán colocarse en cualquier punto o puntos convenientes a lo largo del tubo 5 de transferencia de gas.

La Figura 2 muestra la configuración específica del procedimiento calefactor/humidificador y las cámaras 6 y 7. El gas 21 del insuflador penetra en la cámara 6 a través de la luz 15 y del orificio de entrada 33. Posteriormente, el gas 21 atraviesa la membrana 30 permeable al gas opcional para penetrar en el cierre 31 que contiene un lecho 28 humidificador que comprende un lecho o depósito poroso de agua atrapada, siendo preferentemente agua estéril. El lecho 28 humidificador está compuesto preferentemente de un material retenedor de agua que ha sido embebido con agua. El material podrá ser cualquier material retenedor de agua deseable, preferentemente un material tipo borosilicato (por ejemplo filtros de fibra de vidrio tipo A/E o filtros de fibra de vidrio extra gruesos, Gelman Sciences, Ann Arbor, Michigan). El tamaño de poro del material seleccionado se debe elegir según el balance de las capacidades de retención de agua y de filtrado. A mayor tamaño de poro, más retención de agua para humidificación. Sin embargo, en algunas formas de realización, el lecho humidificador 28 también sirve para filtrar el gas 21, y el tamaño de poro elegido dependerá de la idoneidad de la filtración deseada, así como de la presencia o ausencia del filtro 25 en la cámara 7. En la presencia del filtro 25 en el aparato, el tamaño de poro del material del lecho humidificador 28 podrá elegirse para capacidades de retención de agua de solamente, por ejemplo aproximadamente 1 micrómetro. Además, cuando un material retenedor de agua infundido con agua comprende el lecho humidificador 28, las membranas 30 y 32 permeables al gas no son necesarias.

Embebido en el lecho humidificador es un elemento 20 calefactor de resistencia eléctrica que calienta el lecho humidificador 28 a una temperatura predeterminada, es decir predeterminada dentro del circuito de control 4. La corriente eléctrica es suministrada al elemento calefactor 20 por medio de un par 9 de cables eléctricos, procedentes de la fuente eléctrica de batería 3 situada en el recipiente 2. Un dispositivo 23 sensor de la temperatura como por ejemplo o termistor (por ejemplo Thermometrics serie BR23, Thermometrics, Inc., Edison, New Jersey) está situado justo inmediatamente antes o inmediatamente después de la membrana 32 permeable al gas opcional para detectar la temperatura del gas 21 cuando sale del cierre 31 y se usa para generar una señal indicadora de la temperatura que es transferida al circuito 4 de control de realimentación vía un par 8 de cables de transferencia de señal. Se considera preferente que el sensor de temperatura 23 tenga una precisión comprendida dentro de aproximadamente 0,1ºC. Se considera vital para la presente invención que la temperatura se detecte una vez que ha sido humidificada, de forma que cualquier cambio de la temperatura del gas 21 a medida que es humidificado sea corregida en dicho punto en el aparato. Detalles de la fuente de la alimentación eléctrica 3 y del circuito electrónico 4 de control se muestran en la Figura 3. Un intervalo preferente de humidificación está comprendido entre aproximadamente 85 y 98% de humedad.

El gas 27 con la temperatura y la humedad acondicionadas penetra en la cámara 7 en la cual pasa a través de un filtro 25 hidrófobo de alta eficiencia opcional (por ejemplo, Gelman Sciences Metricel M5PU025) que tiene un tamaño de poro preferentemente lo suficientemente pequeño para excluir toda partícula sólida y bacterológica o de hongos que puedan haber sido generada en el cilindro de suministro de gas, el insuflador 1 o en cualquier otra localización de la invención, incluyendo el lecho 28 calefactor/humidificador(es decir 0,5 micrómetros o menos y preferentemente 0,3 micrómetros, aproximadamente). Un filtro preferente es un filtro hidrófobo, por ejemplo un filtro tipo filtro de vidrio como por ejemplo Metrigard (German Sciences). Otros filtros apropiados incluyen polisulfona (Supor, HT Tuffrin, Gelman Sciences) y ésteres de celulosa mezclados (GN-6 Metricel, Gelman Sciences) por ejemplo. Al hacer decrecer el tamaño de poro del filtro 25 por debajo de 0,3 micrómetros origina un incremento concomitante en la caída de presión del gas 29 y de dicha forma se reduce el caudal significativamente. Si se va a llevar a cabo un procedimiento médico que requiere una presión y/o caudal del gas relativamente elevada al paciente, como por ejemplo laparoscopia, el tamaño de poro del filtro 25 no debe ser inferior a 0,3 micrómetros preferentemente. El diámetro del filtro 25 deberá elegirse de forma que rellene la anchura de la cámara 7, de forma que todo el gas pase a través del filtro 25. Se considera preferente un filtro hidrófobo a un filtro hidrófilo dado que el filtro hidrófobo es menos propenso a rasgarse bajo la presión de agua originada por la succión accidental de los fluidos peritoneal o de irrigación.

El gas 29 filtrado con su temperatura/humedad acondicionadas pasa directamente a un conector 26 diseñado para fijarse a un trocar convencional usado para inflar el peritoneo u otro dispositivo de suministro de gas para el procedimiento médico particular. La carcasa 16 está colocada preferentemente de forma que el orificio de 34 de salida esté dentro de 0 a 25,4 cm, preferentemente de aprox. 0 a 10 cm del paciente 10 y más preferentemente de 0 a 3 cm, De dicha forma, el gas 29 que está ahora calentado, humidificado y filtrado pasa inmediatamente dentro del dispositivo de suministro 11 y al interior del paciente 10, mientras que aun mantiene la temperatura deseada, o al menos dentro de aproximadamente 2ºC de la misma, y preferentemente dentro de aproximadamente 0,5ºC, dado que la invención es tan altamente eficiente y está diseñada para permitir que el calentamiento se produzca en proximidad al paciente.

La longitud y anchura de la cámara 6 podrá hacerse variar de forma que se produzca el calentamiento y humidificación apropiados. Como ejemplo, una cámara 6 promedio que contenga entre aproximadamente 3 y aproximadamente 6 centímetros cúbicos de agua, y es deseable que el gas tenga un tiempo de secado dentro de la cámara de al menos aproximadamente entre 0,01 y 0,5 segundos. De dicha forma, la anchura y diámetro deseables de la cámara dependerá también del caudal de gas desde el insuflador 1 que es normalmente entre aproximadamente 1 y 10 litros/minutos, y tras que la presión deseada se mantenga, que está afectada más por el diámetro de la cámara 6 que por la longitud. Un experto en la técnica, a tenor de las enseñanzas y ejemplos dados en la presente memoria, podrá determinar fácilmente las dimensiones útiles de la cámara 6 sin la experimentación indebida. Se debe hacer notar además, sin embargo, que tras la activación del aparato o cambiando la demanda del aparato (por ejemplo caudal o presión) existe un tiempo de espera de milisegundos para detectar la temperatura del gas y ajustar el calentamiento para conseguir la temperatura apropiada del gas. Dicho tiempo de arranque rápido es extremadamente benéfico. Además, aproximadamente los primeros 12 a 15 centímetros cúbicos de gas que salen del aparato una vez que es activado están más fríos que a la temperatura predeterminada.

El aparato de la presente invención prevé el calentamiento y humidificación del gas para su uso en un procedimiento médico, que comprende una cámara que tiene un orificio de entrada y un orificio de salida; un medio humidificador dentro de la cámara que está en el recorrido del desplazamiento del gas a través de la cámara; y un medio dispuesto dentro del medio humidificador para calentar el gas hasta una temperatura predeterminada. El medio humidificador podrá comprender un volumen de agua y disponer el medio del calentamiento dentro o alrededor del agua, en la forma descrita anteriormente. El agua podrá estar contenida dentro de un material retenedor de agua, por ejemplo un material tipo borosilicato, en la forma descrita anteriormente. Adicionalmente, se podrá suministrar un medio de filtrado para el lecho humidificador y/o mediante un filtro adicional dentro de la cámara. Los tamaños de filtros son preferentemente los descritos en lo que antecede.

El gas calentado producido por el aparato de la invención podrá suministrarse a un paciente para un procedimiento endoscópico, comprendiendo el gas tratado las etapas de dirigir un gas con un caudal volumétrico controlado y una presión controlada recibido de un insuflador al interior de una cámara que tiene un medio para calentar el gas hasta una temperatura dentro de un intervalo predeterminado y un medio para humidificar el gas y estando dispuesto inmediatamente adyacente al paciente, en el que la cámara está en comunicación de flujo con, e inmediatamente adyacente a, un medio para suministrar el gas al interior del paciente; detectar la temperatura del gas a medida que sale de la cámara para determinar si está dentro del intervalo predeterminado; y hacer actuar el medio calefactor si la temperatura del gas está fuera del intervalo predeterminado; humidificar el gas dentro de la cámara; y hacer fluir el gas al interior del medio de suministro, de forma que el gas penetre en el paciente humidificado y con una temperatura comprendida dentro de 2ºC de la temperatura predeterminada y de dicha forma suministrar el gas. El medio de calentamiento y el medio humidificante podrá calentar y humidificar el gas simultáneamente. El gas podrá ser filtrado en la forma descrita anteriormente, a medida que el gas es calentado y humidificado y/o inmediatamente después de ser calentado y humidificado. El medio calefactor podrá ser controlado por una fuente de potencia que comprende una batería autocontenida de una tensión en el intervalo de aproximadamente 1,6 a 3,0 v. Un intervalo más preferente incluso es de aproximadamente 2,6 a 3,0 v.

El aparato de la invención permite tratar el gas para su uso en un procedimiento médico que comprende las etapas de dirigir el gas al interior de la entrada de una cámara que tiene una entrada y una salida y que tiene un medio para calentar el gas hasta una temperatura dentro de un rango predeterminado y un medio para humidificar el gas, de forma que el gas podrá ser calentado y humidificado simultáneamente; detectar la temperatura del gas a medida que sale de la cámara para determinar si está dentro del rango predeterminado; y hacer actuar el medio calefactor si la temperatura del gas está dentro del intervalo predeterminado; humidificar el gas dentro de la cámara; y recibir el gas calentado y humidificado a una temperatura predeterminada de la salida de la cámara, y de dicha forma tratar el gas. El medio humidificador podrá servir también para filtrar el gas como por ejemplo mediante agua y/o mediante un material retenedor de agua que contiene agua, en la forma descrita anteriormente. Adicionalmente, el gas calentado y humidificado podrá ser filtrado una segunda vez a través de un segundo filtro dentro de la cámara.

El aparato de la presente invención podrá ser utilizado para muchos procedimientos módicos que requieran la provisión de un gas calentado y humidificado. La filtración opcional podrá utilizarse también según la esterilidad del gas requerida para el procedimiento. El gas se elige según el procedimiento que se va a realizar y podrá ser cualquier gas útil en medicina como por ejemplo dióxido de carbono, oxígeno, óxido nitroso, argón, helio, nitrógeno, aire de la sala y cualquier otro gas inerte. Los gases preferente para uso endoscópico son dióxido de carbono y óxido nitroso. También se podrá utilizar una combinación de los gases anteriores, es decir no es necesario utilizar el 100x100% de un solo gas. El procedimiento es preferentemente endoscópico, como por ejemplo laparoscópico, colonoscópico, gastroscópico, broncoscópico y toracoscópico. Sin embargo, podrá también ser utilizado para suministrar oxígeno calentado y humidificado para la respiración, o por ejemplo para administrar anestesia. En particular, el tamaño compacto del aparato y el uso de una batería como fuente de potencia hace la invención portátil y así es apropiado para usos que requieran portabilidad. El dispositivo de suministro de gas que suministra el contacto directo al paciente se debe seleccionar según el procedimiento médico que se va a realizar, en la forma conocida por los expertos en la técnica.

La presente invención se describe más particularmente en los siguientes ejemplos que se pretenden que sean ilustrativos solamente dado que numerosas modificaciones y variaciones en los mismos resultarán patentes a los expertos en la técnica.

Ejemplos

La tabla siguiente proporciona los niveles de temperatura y humidificación resultantes de tres diferentes elementos calefactores y tamaños diversos de lechos porosos de retención de agua. Otras muchas configuraciones y combinaciones han sido probadas y encontradas satisfactorias.

TABLA 1 Características de Operación

1

(1) tamaño: primer número = longitud del lecho en cm, segundo número = diámetro del lecho en mm. Material: código del fabricante: AT4, Arbor Tech, Inc., Ann Arbor, Michigan y GS A/D, Gelman Sciences, Ann Arbor, Michigan.

(2) Tipo 1 número = elemento de resistencia en ohmios; 2º número = longitud del cable en cm. La letra L designa la longitud y S designa espiral

(3) La humedad relativa en función de la temperatura seleccionada del gas y del caudal de gas seleccionado y no estaban controladas independientemente.

(4) Las temperaturas listadas indican el intervalo de temperaturas a partir de las cuales se seleccionó la temperatura predeterminada. Cada temperatura seleccionada se mantuvo dentro de +/- 2,0ºC, excepto para un corto período de tiempo transiente tras el arranque del aparato o cuando se requirió una nueva demanda de caudal del aparato.

Claims (13)

1. Un aparato (12) para tratar gas (21) con anterioridad al uso del gas (21) en un procedimiento endoscópico en el que está implicado un paciente (10), siendo recibido el gas dentro del aparato (12) procedente de una fuente de gas, y estando el gas que sale del aparato (12) en comunicación de flujo con un medio para suministrar (11) el gas (29) al interior del paciente, que comprende:

a) una carcasa (16) que tiene una entrada y una salida;

b) un medio (5) para comunicar la salida de un insuflador (1) con la entrada de la carcasa (16);

c) una cámara (6) dentro de la carcasa (16) y que tiene un orificio de entrada (33) y un orificio de salida (34), estando el orificio de entrada de la cámara en comunicación de flujo con la entrada de la carcasa;

d) un medio calefactor (20) para calentar el gas hasta una temperatura predeterminada;

e) un medio (23) en la carcasa próximo al orificio de salida de la cámara para detectar la temperatura del gas (21); y

f) un medio conectado al medio detector para controlar el medio calefactor, por medio de lo cual tras la determinación por el medio sensor de la temperatura del gas (21) que está a un nivel predeterminado, el medio de control (4) regula la cantidad de calor aplicado por el medio calefactor (20) al gas dentro de la cámara,

caracterizado porque el aparato comprende un medio humidificador (28) en la cámara (6), y

un insuflador (1) que tiene una salida en comunicación con la entrada de la carcasa (16), en el que el insuflador (1) recibe gas procedente de una fuente de gas,

y porque el medio humidificador (28) está en el recorrido de desplazamiento del gas a través de la cámara,

y porque el medio calefactor (20) está dispuesto dentro del medio humidificador (28), y

porque la presión y en caudal volumétrico del gas está controlada en por el insuflador (1).

2. El aparato de la reivindicación 1, y que comprende además una fuente de potencia eléctrica (3) para el medio controlador (4).

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que el medio humidificador (28) comprende un volumen de agua en comunicación de flujo con el gas a medida que se desplaza a través de la cámara (6) y que tiene el medio calefactor (20) dispuesto dentro o alrededor del agua.

4. El aparato de la reivindicación 1, y que comprende además un medio dentro de la carcasa para filtrar (25) el gas (27), estando el medio de filtrado en comunicación de flujo con el orificio de salida de la cámara (7).

5. El aparato de la reivindicación 4, y que comprende además un segundo medio de filtrado (28) en su interior y que contiene el agua en la cámara (6).

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que el medio de comunicación (5) tiene una longitud suficiente para permitir que la carcasa (16) esté dispuesta distal al insuflador y proximal al paciente.

7. El aparato de la reivindicación 6, en el que la carcasa (16) está dispuesta dentro de aproximadamente 0 hasta aproximadamente 10 cm proximal al paciente.

8. El aparato de la reivindicación 1, en el que una parte del medio de comunicación (5) está colocado próximo al medio de control (4), por medio de lo cual el gas enfría el medio de control y el medio de control precalienta el gas.

9. El aparato de la reivindicación 2, en el que la fuente eléctrica es una batería (52).

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que la batería tiene una tensión (54) de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 3,0 voltios.

11. El aparato de la reivindicación 1, en el que el procedimiento endoscópico se selecciona del grupo constituido por laparoscopia, colonoscopia, gastroscopia, bronconoscopia y toracoscopia.

12. El aparato de la reivindicación 1, en el que el tratamiento del gas es el acondicionamiento del gas, y en el que el medio humidificador (28) comprende un volumen de agua en comunicación de flujo con el gas (21) a medida que se desplaza a través de la cámara (6) y que tiene un medio de filtrado situado en su interior y que contiene agua (28).

13. El aparato de la reivindicación 12, y que comprende además un segundo medio para filtrar (25) el gas (27) dentro de la carcasa, estando el medio de filtrado en comunicación de flujo con el orificio de salida de la cámara.