BR102020010046B1 - Dispositivo portátil acoplável à máscara respiratória ou capacete de proteção facial para esterilização de ar para respiração em ambientes passiveis de contaminação por germes e vírus - Google Patents

Abstract

dispositivo portátil acoplável à máscara respiratória ou capacete de proteção facial para esterilização de ar para respiração em ambientes passiveis de contaminação por germes e vírus. refere-se o presente relatório descritivo a uma patente de invenção de um sistema associado a um dispositivo portátil acoplável em máscaras de respiração e capacetes de proteção facial, que tem por objetivo a esterilização de ar sendo respirado pelo usuário. o dispositivo é composto por uma câmara de entrada de ar e outra câmara de saída do ar, separadas e comandadas por válvulas direcionais de fluxo automáticas, que conduzem o ar filtrado para máscara naso buco facial convencional, onde ambas as câmaras confinam o ar e mediante labirinto de fluxo, expõe este ar à iluminação uv na região espectral entre 200 e 390nm, luz uv sendo produzida por emissores semicondutores de luz ultravioleta na região espectral capaz de causar danos aos tecidos e rna dos agentes microbianos. a emissão de luz uv é regulada pela densidade de potência de emissão e pelo tempo de exposição durante o período de respiração, de forma a produzir dose de energia suficiente para eliminar a maioria destes patógenos. o emissor de luz é controlado eletronicamente para seu ponto ótimo de operação, compensando sua intensidade com o fluxo de ar mediante contagem da frequência de respiração, sendo ainda que tanto o ar de entrada quanto de saída são submetidos a esta equivalente exposição, de forma que tanto o ar inalado quando o expirado sejam esterilizados, em canais separados e não misturando o ar de entrada com o de saída.

Description

DISPOSITIVO PORTÁTIL ACOPLÁVEL À MÁSCARA RESPIRATÓRIA OU CAPACETE DE PROTEÇÃO FACIAL PARA ESTERILIZAÇÃO DE AR PARA RESPIRAÇÃO EM AMBIENTES PASSIVEIS DE CONTAMINAÇÃO POR GERMES E VÍRUS

[001] Refere-se o presente relatório descritivo a uma patente de invenção de um sistema associado a um dispositivo portátil acoplável em máscaras de respiração e capacetes de proteção facial, que tem por objetivo a esterilização de ar sendo respirado pelo usuário.

[002] O dispositivo é composto por uma câmara de entrada de ar e outra câmara de saída do ar, separadas e comandadas por válvulas direcionais de fluxo automáticas, que conduzem o ar filtrado para máscara naso buco facial convencional, onde ambas as câmaras confinam o ar e mediante labirinto de fluxo, expõe este ar à iluminação UV na região espectral entre 200 e 390nm, luz UV sendo produzida por emissores semicondutores de luz ultravioleta na região espectral capaz de causar danos aos tecidos e ao DNA/RNA dos agentes microbianos. A dose de emissão de luz UV é regulada pela densidade de potência de emissão e pelo tempo de exposição durante o período de respiração, de forma a produzir dose de energia suficiente para eliminar a maioria destes patógenos. O emissor de luz é controlado eletronicamente para seu ponto ótimo de operação, compensando sua intensidade com o fluxo de ar mediante contagem da frequência de respiração, sendo ainda que tanto o ar de entrada quanto de saída são submetidos a esta equivalente exposição, de forma que tanto o ar inalado quando o expirado sejam esterilizados, em canais separados e não misturando o ar de entrada com o de saída.

[003] O dispositivo possui bateria recarregável com capacidade de carga suficiente para operação contínua por turno de trabalho, bateria que pode ser tanto fixada no próprio dispositivo, ou no capacete, ou na cintura do usuário, gerenciado por controlador eletrônico, com engate rápido para troca desta bateria, carregador dedicado, luzes sinalizadoras de estado de operação e de alertas, e marcas de identificação do usuário.

ESTADO DA TÉCNICA

[004] As máscaras faciais de proteção para a respiração são importantes equipamentos de proteção individual em ambientes médicos. Há muitos anos são empregados por serem baratos e eficientes. Normalmente são feitos de tecidos com malha especialmente desenhada, papeis filtros, conformados para se adaptarem na boca e nariz do usuário.

[005] Apesar de práticos e baratos, sujam com facilidade e ficam contaminados com seu uso, tornando-os descartáveis.

[006] O mecanismo de filtragem se baseia no impedimento mecânico do fluxo de patógenos, pela interceptação mecânica destes pela malha do tecido. Assim, dependendo do tamanho do patógeno, ou da gotícula que o transporta, a malha ou trama do tecido é suficiente para não permitir a passagem destes fômites. No entanto, no caso de aerossóis, ou fômites muito pequenos, a malha pode ser insuficiente e alguns agentes patógenos podem passar. Este é o caso de alguns patógenos aéreos, tais como vírus e bactérias de moléstias respiratórias graves.

[007] Ao se diminuir o tamanho da trama ou malha do tecido filtro, mais apertada e difícil é a respiração, portanto, grandes superfícies de filtragem são necessárias para permitir confortável e fácil fluxo respiratório.

[008] Há muitos anos se busca formas alternativas ou combinadas de filtragem do ar de respiração, que sejam fáceis de serem reutilizadas, de serem transportadas, e que seja efetivo contra patógenos pequenos.

[009] Com a descoberta da capacidade da luz ultravioleta de atacar o DNA/RNA destes patógenos, e a descoberta que os vírus são protegidos apenas por finas camadas de gordura ou proteínas que podem ser destruídos da mesma forma, houve no passado intensa busca por esterilizadores que fossem capazes de serem ao mesmo tempo portáteis e poderosos.

[010] A patente RICCI, M. R. US Pat. 5.165.395 mostra uma proposta de máscara usando lâmpadas de descarga e arco de xenônio, que produzem radiação UV ionizante na faixa entre 220 e 290nm, concebidas com este propósito. Esta concepção, à época, foi prejudicada pela relativa ineficiência da fonte UV disponível até então, que além de pesada era muito ineficiente em termos energéticos. Eram exigidas pesadas baterias e devido ao alto consumo, demonstravam pouca autonomia, baixo tempo de operação eficiente. Além disso, aquela configuração não permitia a correta modulação da potência UV, a ser aplicada frente ao fluxo de ar do usuário, decorrência direta da natureza desta fonte luminosa, e eficácia muito dependendo das características físicas deste e da cadência de respiração no momento de uso.

[011] A patente chinesa ZHANG, X, et al.CN103566501A, já prevê o uso de emissores de luz UV compactos, mas o mecanismo de desinfecção proposto se baseia no uso de camadas superficiais de coberturas germicidas dentro do dispositivo, ao promoverem reações químicas catalisadas pelo UV, que em contato com os patógenos promovem sua eliminação, porem nada prevê quanto a requerida dose de exposição direta dos patógenos à luz UV e sua modulação para a correta dose de exposição UV exigida para destruir patógenos típicos, nem como manter sua autonomia por período de tempo de uso útil.

[012] A presente invenção procura aprimorar o estado da técnica pela incorporação de modernas fontes de geração UV, bem como o uso combinado de filtros mecânicos e principalmente pela incorporação de processamento eletrônico, visando tanto o eficiente uso da bateria, quanto à correta dose de exposição sobre os patógenos, pela suficiente modulação da potência e dose UV dependendo do ciclo respiratório do usuário.A presente invenção pode ser adaptada a toda uma gama de respiradores e capacetes de proteção facial individual, sendo, portanto, ferramenta útil tanto para médicos quanto para pacientes.

DESCRIÇÃO DA INCORPORAÇÃO PREFERENCIAL DA PRESENTE INVENÇÃO

[013] Para o melhor entendimento desta invenção, são referenciadas algumas figuras, que procuram descrever o dispositivo, suas partes e características de funcionamento. As explicações sempre referenciam a figura e o item específico dentro desta figura.

[014] Nas figuras 1 e 2 são mostradas o dispositivo em sua incorporação básica acoplado a dois modelos distintos de capacete de proteção facial. Na figura 1 em um capacete aberto, com máscara de respiração, e em outra incorporação alternativa, figura 2, em uma máscara naso buco facial que cobre todo o rosto.

[015] Em ambos os casos se é apresentado o conceito que o dispositivo proposto pode ser aplicado em diversos equipamentos de proteção individual já existentes no mercado, que são de baixo custo, e para tanto o design e montagem do dispositivo aqui proposto é configurado de fábrica de acordo com a necessidade da máscara a ser empregada, bem como pela adequada ergonomia.

[016] Na figura 3A e 3B são mostradas em detalhes as partes do dispositivo em sua incorporação básica, seus constituintes principais e que mostra as inovações e aperfeiçoamentos que a presente invenção propõe, e que são referenciados no texto para melhor entendimento.

[017] Na figura 4 é apresentado um diagrama funcional do dispositivo proposto, para realçar suas funcionalidades e aprimoramentos com o objetivo de prover ao usuário ar livre de germes e patógenos, e que pode ser adaptado a quaisquer máscaras e respiradores faciais, e destinado ao uso tanto pelo médico quanto pelo paciente.

[018] O dispositivo tem o diagrama funcional, conforme figura 4. Nesta figura é mostrada a incorporação funcional básica, que com ajustes de design visando adequada ergonomia e estilo podem ser adaptadas a quaisquer máscaras e capacetes de proteção existentes no mercado. A arquitetura funcional pode ser dividida em quatro partes principais. A primeira parte se refere às câmaras de passagem de ar, dispositivo aqui chamado de labirinto, indicado na figura 4 pelo item 4-3. Este dispositivo é onde se realiza propriamente dita a filtragem do ar e a exposição deste ao fluxo de luz UV, como descrito mais adiante. A segunda parte se refere à unidade de controle, 4-1, que efetua a medição da cadência de respiração e modula a potência óptica de emissão UV de acordo com a necessidade de mínima exposição para a destruição dos agentes patógenos. A terceira parte se refere conexão do labirinto 4-3 e a adaptação do dispositivo às máscaras e proteções faciais, aqui representado por 4-8 que pode ser onde o ar filtrado será inalado e expirado. A fixação da unidade 4-3 junto a máscara de respiração 4-8 depende do design industrial e ergonômico, conforme será visto nas outras figuras mais adiante. Por último, a quarta parte se refere às fontes de alimentação, 4-4, ao suporte da bateria 4-5, seu carregador, e interface de comunicação 4-6, parte da eletrônica de controle geral 4-1.

[019] Na incorporação basilar principal da presente invenção, o labirinto composto 4-3 funciona como câmara de esterilização e é constituído por diversos partes com diferentes funções. O ar externo 4-9 é aspirado passando pelo filtro de entrada HEPA, 4-10, convencional, que tem por finalidade a proteção do dispositivo quanto à entrada de insetos ou patógenos grandes, evitando assim a contaminação dos mecanismos e dispositivos internos da câmara labirinto composto 4-3. Este filtro é descartável e substituível com tempo de uso. É composto pelos mesmos materiais e tecidos hoje encontrados em máscaras comerciais. Este filtro pode ser facilmente descartado e substituído com tempo de uso. O fluxo de Ar 4-9, ao entrar e passar pelo filtro 4-10, segue pelo caminho na câmara de entrada 4-11 percorrendo as câmaras do labirinto de entrada em sequência, indicado por 4-12. O desenho destas câmaras se baseia no princípio que em suas arestas são colocadas as fontes de luz UV-C, 4-13, que irradiam em um ângulo aproximado de semi abertura circular de ±50°. Como o feixe irradiante é altamente divergente, as superfícies destas câmaras 4-12 são feitas com material plástico ou metálico de alta reflexividade superficial. Para tanto são aplicados às suas superfícies internas vernizes anti-risco, de forma que seja possível manter baixa rugosidade, perto de qualidade óptica, e assim, pelo deposito sucessivo sobre os vernizes são aplicados filmes super reflexivos metálicos de filmes finos, especificamente desenhados para serem centrados no pico de emissão dos emissores UV-C empregados, ao redor de 275nm, permitindo que haja reflexão em todas as direções, e assim a possibilidade que os raios oriundos da fonte UV 4-13 sejam múltiplas vezes refletidos em todas as faces e paredes desta câmara, aumentando a probabilidade de um patógeno ser atingido em dose letal. O ar sai desta primeira câmara 4-12 e entra na segunda, terceira e quarta, chegando na câmara de transferência 4-24, onde da mesma forma que na primeira, estão presentes as fontes luminosas 4-13, paredes reflexivas e novas e sucessivas doses de exposição aos raios UV sejam realizadas. Na incorporação aqui descrita como exemplo são colocadas quatro câmaras sequenciais de entrada, e duas câmaras de transferência 4- 24 e 4-25. O número de câmaras sequenciais pode variar de acordo com a adaptação ergonômica e distintas condições operacionais de cada máscara facial a ser empregada, capacete ou respirador existente do mercado, de forma que o número de câmaras labirinto sejam em quantidade visando que o volume de ar de passagem sejam aquelas melhor adequadas para a finalidade e ao uso especifico, não se limitando em quatro como no exemplo descrito.

[020] Tanto as câmaras de transferência de fluxo de entrada 4-24 quanto a de transferência de fluxo de saída, 4-25, compartilham da câmara de homogeneização de fluxo, 4-16, com saída para a câmara de adaptação do labirinto composto 4-3, que consiste em adaptação ao tubo flexível 4- 7 que vai conduzir o ar até a máscara facial 4-8 e por fim ao usuário.

[021] Na câmara de homogeneização 4-16 existe uma válvula direcional de fluxo, 4-14, que no caso do labirinto de entrada, somente permite que o fluxo de ar senso aspirado saia do labirinto de entrada pela câmara de transferência 4- 24 e entre na câmara de homogeneização 4-16 e siga para adaptação do respirador 4-7 e 4-8. Isso ocorre pela aspiração feita pelo próprio usuário, no ato de respirar. Na câmara de saída existe válvula 4-18 que impede o retorno do ar viciado para ser respirado novamente. Isso se deve à necessidade de impedir que o ar expirado volte à câmara labirinto de entrada, depois que tenha sido já respirado pelo usuário. Assim, o conjunto das válvulas 4-14 e 4-18, faz com que o próprio movimento de fluxo respiratório do usuário, conduza o ar sempre em uma direção.

[022] O ar expirado pelo usuário volta pela máscara facial 4- 8 pelo tubo 4-7 para a câmara de homogeneização 4-16, que devido a válvula direcional de fluxo 4-18, somente permite que o ar expirado saia de 4-16 e entre em 4-25, entre na sequência de câmara labirinto 4-21 até a câmara de saída 4-26.

[023] Da mesma forma que na câmara de entrada labirinto 4- 11, labirinto 4-12, a de saída 4-21 possui a câmara de harmonização 4-25, as câmaras labirintos 4-21 com LEDs UV 4-20 e paredes reflexivas, em sequência, o filtro de saída HEPA 4-22, saindo o ar expirado para fora do dispositivo em 4-23.

[024] Na extremidade de saída de fluxo de ar da câmara de saída 4-26, também é colocado um outro filtro HEPA, 4-22, com a mesma finalidade daquele da entrada, 4-10, sendo que ambos são descartáveis e podem ser substituídos em cada período de uso ou turno.

[025] Desta forma, a incorporação proposta faz com que o ar aspirado seja filtrado, e o ar expirado também seja novamente filtrado, ambos não sejam misturados, e ambos sejam esterilizados pela exposição à doses de UV-C visando eliminar os patógenos eventualmente ali presentes. Esta arquitetura evita que eventuais patógenos presentes no usuário sejam expelidos ao ambiente. A presente incorporação permite que o dispositivo seja empregado tanto pelos médicos quanto pelos pacientes, diminuindo a possibilidade de contaminação mutua.

[026] No interior do labirinto, existem os LEDs UV-C mencionados, indicados por 4-13 e 4-20, e as válvulas de fluxo 4-14 e 4-18, que forçam o fluxo em uma direção. Junto a estas válvulas são colocados dois sensores HAL, 4-15 para entrada, e 4-19 para saída, que tem por propósito o sensoriamento se as válvulas de fluxo estão abertas ou fechadas, permitindo a medição do período de respiração do usuário. As válvulas de fluxo são de construção metálica, em finas lâminas, e possuem superfícies reflexivas para melhor desempenho na parte interna da câmara de homogeneização tanto de saída 4-25 quando de entrada 4-24. Por serem metálicas permitem fácil detecção pelo sensor HAL presente. A flexibilidade, ou efeito de mola destas válvulas são desenhadas para possuírem pouca resistência à abertura, de forma que não se apresentem como perturbadores à facilidade de respiração, situação indicada principalmente quando existe pequena ou limitada capacidade pulmonar do paciente. Este sensoriamento permite a medição do tempo e frequência de respiração, o que indica, ainda que de forma indireta, o fluxo de ar sendo respirado.

[027] Sabemos pela literatura científica, conforme TINOCO, J. (2012), BECK, E. S. et al.(2017) e WELCH, D. et al.(2018),KOWALSKI et al. (2020) MCDEVITT et al. (2012) que para se obter taxa de extinção na ordem de 104 de patógenos, em especial bactérias e vírus, com exposição UV na região de 280nm a dose de energia necessária se situa na ordem de 30mJ/cm2 até 240mJ/cm2 , sendo que o valor depende da família do patógeno, das condições de umidade e temperatura. Para se obter esta exposição, é necessário o conhecimento do volume de ar respirado e da frequência de respiração. Ou seja, o tempo que o ar fica exposto a radiação UV deve ser suficiente para se atingir doses próximos aos valores descritos na literatura,tornando-se necessário conhecer o volume de ar contido no labirinto e a taxa de respiração do usuário.

[028] Opcionalmente, dependendo do objetivo quanto a esterilização de certos patógenos, um LED adicional, ou fonte de UV de comprimento de onda mais curta, ao redor de 220nm, bem como mais longo, ao redor de 362nm é instalado. E opcionalmente outro LED, desta vez no comprimento de onda Infra Vermelho IR também é colocado na câmara de homogeneização 4-16. Estas alternativas acima descritas visam aprimorar o desempenho, visto que para certos patógenos, a preliminar exposição ao UV entre a faixa de 200 e 400nm abre a possibilidade de que haja posterior e adicional fragilidade a certos comprimentos de onda, na região entre 150 e 200nm, bem como sendo ainda no comprimento de onda mais longos, no infravermelho próximo entre 670nm e 1450nm, dependendo do patógeno em alvo para ser eliminado, aumentando assim a efetividade do dispositivo.

[029] Para o estabelecimento de um valor fixo de fluxo de ar deve-se levar em conta estas típicas variações de taxas de respiração e, portanto, o estabelecimento em um valor máximo limite do fluxo de ar, e, consequentemente, seria prudente a irradiância sempre estabelecida no valor mais alto dentre aquelas famílias de patógenos que seriam expostos. Ocorre que os LED UV, ainda que dispositivos de alta eficiência, consomem energia significativamente, e tendo por objetivo a máxima economia de bateria, redução do peso, e aumento da autonomia do equipamento, é desejável que a irradiância dos LEDS seja gerenciada visando a economia de energia e máxima autonomia. Assim, o sistema de controle 4-1 mede o ciclo das válvulas de fluxo 4-14 e 4-18, e tendo o conhecimento prévio do volume das câmaras labirintos 4-12, 4-16 e 4-21, seja possível o cálculo interno de qual irradiância é a mais recomendada para aquela situação operacional. Em linhas gerais, quanto mais rápido se respira, maior potência é aplicada aos LEDs. Se a cadencia de respiração cai, por exemplo quando o usuário está em repouso, a potência aplicada também é reduzida, Sempre mantendo, no entanto, a mínima dose de energia aplicada entre 30mJ/cm2 e 240mJ/cm2 .Por esta razão o volume do labirinto composto 4-3 tem aproximadamente entre 150cm3 e 800cm3 e pode variar de acordo com o design, ergonomia e portabilidade desejados para o dispositivo. É sabido pela literatura médica que o volume de aspiração típico fica ao redor de 600cm3 , valor considerado pelo sistema 4-1 para ajustar a irradiância a ser aplicada. Para permitir melhor adaptação, o usuário pode informar ao dispositivo qual seu volume particular de fluxo, seu peso, seu tipo físico, estatura, caso desejado. O sistema calcula o volume típico. Assim, a potência aplicada aos LEDs leva em conta o volume do ar daquele específico dispositivo e fluxo regime de respiração normal para aquele indivíduo. Por esta razão também é instalado um sensor de umidade e temperatura 4-17, que tem por função medir a condição do ar sendo aspirado e expirado. Usando estas informações, o sistema do Controlador Central 4-1 calcula o ponto de operação ideal, dependendo do patógenos em suspeita, o volume de ar daquela configuração de labirinto, o ritmo de respiração e o volume típico de respiração do usuário especificado, e assim por cálculos internos aumenta ou diminui a potência aplicada aos LEDs, sempre mantendo o objetivo de garantir a dose de energia via irradiância mínima letal aos patógenos da classe desejada.

[030] A eletrônica de controle 4-1 é composta por um microcontrolador dedicado para registrar e modular as condições de operação desejadas pelo usuário. Para tanto através de uma interface NFC ou Bluetooth, no bloco 4-6 , pode ser acessado por qualquer celular via aplicativo fornecido junto com o presente dispositivo, e dedicado a este, e assim permitir estabelecer parâmetros operacionais desejados, tais como informar a compleição física do usuário, o patógeno em mira, coletar as condições da bateria 4-5, vida útil, autonomia, relatar estatística de uso, informar o fluxo de ar integralizado no período, e indicação de quaisquer sinais de emergência ou anomalia que se façam necessários ou convenientes.

[031] A unidade de filtragem e respiração 4-3, labirinto, é acoplada a uma unidade de controle central 4-1 e alimentação é feita por intermédio de um cabo de comunicação 4-2. Este é composto por cabo e pequeno conector, que direciona sinais de controle e recebe alimentação elétrica. Na caixa de alimentação existe a bateria 4-5, fonte de alimentação e circuito de carga e controle desta 4-4, e indicador de carga e operação. O desenho da caixa permite que seja presa à cintura do operador, e em determinadas incorporações, quando ergonomicamente possível, ao capacete.

[032] Os filtros HEPA de entrada 4-10 e saída 4-22são presos e encaixados nos respectivos labirintos por encaixe rápido e podem ser facilmente trocados. Por normas de segurança, estes filtros devem ser trocados toda vez que o usuário iniciar o uso do equipamento, e são descartáveis.

[033] Conforme as figuras 1 e 2, o dispositivo proposto cuja descrição funcional foi descrita e conforme a figura 4 é desenhado ergonomicamente para melhor se adaptar em capacetes e máscaras comerciais. O dispositivo labirinto 4-3 da figura 4 corresponde ao dispositivo 1-1 da figura 1, neste caso acoplado à um capacete com visor transparente, disponível no mercado, onde se prevê o uso de máscara naso bucal de respiração 1-4, sendo que este é conectado ao labirinto 1-1 por intermédio do tubo flexível 1-3. Neste caso, o labirinto possui em sua face externa uma superfície que permite o uso de fitas velcro aderentes, ou pontos de trava e suporte que permitem sua firme fixação na parte interna transparente do capacete. Entre o labirinto e a máscara de respiração 1-4, existe o tubo respirador de conexão, flexível. A energia e alimentação dos dispositivos contidos em1-1 é feita pelo cabo 1-5 que desce até a bateria e circuito de controle, que estão na cintura do usuário, 1-6, e que por sua vez se comunica via NFC e/ou Bluetooth ao dispositivo celular do usuário, permitindo seu ajuste e personalização.

[034] A incorporação da figura 4 pode também ser ajustada em design para se acoplar a máscara facial integral, conforme a figura 2. Neste caso o labirinto 2-1 está perfeitamente acoplado a máscara 2-2, onde por intermédio da junção 2-3 permite a entrada e saída do ar filtrado.Neste caso o design do labirinto, 2-1, é feito para se ajustar perfeitamente sobre a cabeça do usuário, sendo que as saídas e entradas de ar se situam em sua face superior, saídas para o alto. Pela presentes incorporação funcional, nota-se, portanto, que o dispositivo proposto pode tanto ser acoplado ao capacete frontal quanto facial integral, com visor.

[035] Tanto na figura 1 quanto na figura 2, o labirinto 1-1 e 2-1, o capacete 1-2 e a máscara integral 2-2 são presas à face do operador segundo os métodos convencionais e sugeridos para o perfeito uso destas máscaras. Assim, tanto o capacete visor, quanto as máscaras integrais de respiração são produtos comerciais e não são objeto da presente invenção.

[036] Na figura 3 existe um detalhamento de incorporação típica para uma máscara capacete protetor facial. Na figura 3A, no item 3-1 se encontra o labirinto conforme figura 4 item 4-3, aqui conformado em forma e disposição adequada ao capacete 3-3. A máscara de respiração 3-2 se encontra acoplado ao labirinto pelo tubo flexível. O labirinto 3-1 se encontra fixo ao capacete transparente por intermédio de encaixe neste. Na figura 3B se encontra a vista traseira desta montagem, onde é mostrada a entrada de ar 3-7 com seu filtro HEPA, e a saída 3-8, também com seu filtro. A máscara de respiração 3-2 é mostrada em vista traseira. A bateria 3-9 fica preso a cintura do operador, que tem a sua disposição um indicador de carga da bateria 3-10, bem como um botão de liga-desliga 3-11. A bateria 3-9 se liga ao labirinto 3-1 por intermédio do cabo de controle 3-5.

[037] A inovação aqui proposta, cuja concepção funcional está na figura 4, é que a arquitetura da presente invenção permite a adaptação do labirinto contendo o filtro de respiração UV como entrada de ar em quaisquer visores e máscaras de respiração comerciais de uso hospitalar, com pequenos ajustes e design dedicados, visando melhor ergonomia. Neste sentido, nas figuras1 e 2são mostradas a adaptação em dois tipos muito comuns de máscaras e visores, mostrando a capacidade de adaptação da incorporação proposta.

[038] Na figura 2 é mostrada a montagem em máscara naso buço facial integral, que abrange tanto a boca nariz e olhos, sendo que a entrada e saída do ar se dá no labirinto acoplado sobre a cabeça do operador, na sua área superior da máscara facial. Nesta incorporação, o labirinto 4-3 da figura 4 está localizado em 2-1 sobre a cabeça, e as entradas e saídas de ar estão na parte alta superior, sobre o usuário. Nesta incorporação o cabo de alimentação 2-4 desce também para a cintura do operador 2-5. Na figura 2 é indicada a posição da central eletrônica de controle, bateria, que tanto pode estar no cinto 2-5, quanto no capacete, dependendo das condições desejadas de uso e autonomia.

Claims (6)

1. DISPOSITIVO PORTÁTIL ACOPLÁVEL ÀMÁSCARA RESPIRATÓRIA OU CAPACETE DE PROTEÇÃO FACIAL PARA ESTERILIZAÇÃO DE AR PARA RESPIRAÇÃO EM AMBIENTES PASSIVEIS DE CONTAMINAÇÃO POR GERMES E VÍRUS caracterizado por dispositivo portátil acoplável, constituído por conjunto labirinto de fluxo 4-3 acoplável em máscaras de respiração e capacetes de proteção facial 4-8, sendo o labirinto 4-3 composto por uma câmara de entrada de ar 4-11 e labirinto de fluxo de entrada 4-12 e outra câmara de saída do ar 4-26, precedida por labirinto de fluxo de saída 4-21, separadas e comandadas por válvulas direcionais de fluxo automáticas, de entrada 4-14 precedida por câmara de transferência 4-24 , e válvula direcional de saída 4-18 sucedida por câmara de transferência 4-25, que através da câmara de homogeneização 4-16 conduzem o ar aspirado para máscara naso buco facial 4-8, e recolhem o ar expirado de volta para a câmara de homogeneização 4- 16, onde ambas as válvulas de fluxo 4-14 e 4-18 direcionam o ar expirado pelo labirinto de fluxo de saída 4-21, sendo que a totalidade do fluxo de ar sendo conduzido pelo labirinto composto 4-3 é exposto à iluminação UV na região espectral entre 200 e 390nm,luz UV sendo produzida por emissores semicondutores de luz ultra violeta 4-13 e 4- 20 na região espectral UV-C capaz de causar danos aos tecidos e DNA/RNA dos agentes microbianos;
2. DISPOSITIVO PORTÁTIL ACOPLÁVEL À MÁSCARA RESPIRATÓRIA OU CAPACETE DE PROTEÇÃO FACIAL PARA ESTERILIZAÇÃO DE AR PARA RESPIRAÇÃO EM AMBIENTES PASSIVEIS DE CONTAMINAÇÃO POR GERMES E VÍRUS, conforme a reivindicação 1,caracterizado da emissão de luz UV ser regulada pela densidade de potência de emissão e pelo tempo de exposição durante o período de respiração, sendo que o emissor de luz é controlado eletronicamente, contendo central de processamento 4-1,que determina seu ponto ótimo de operação, permitindo irradiâncias suficientes para doses de energia entre 30mJ/cm2 até 240mJ/cm2 , compensando sua intensidade com o fluxo de ar e volume do dispositivo labirinto composto 4-3 , sendo o ajuste de irradiância calculada mediante contagem da frequência de respiração, sendo o tempo e frequência de respiração adquirida por sensor4-15 para a válvula de entrada 4-14,e o sensor 4-19 para válvula de saída 4- 18,ambas juntas formando as válvulas direcionais de fluxo,sendo também a irradiância ajustada pela medição de temperatura e umidade pelo sensor 4-17 na câmara de homogeneização 4-16, sendo ainda que tanto o ar de entrada 4-9 quanto de saída 4-23 são submetidos a esta equivalente exposição e dose, de forma que tanto o ar aspirado quanto o expirado sejam esterilizados, em canais separados e não misturando o ar de entrada com o de saída;
3. DISPOSITIVO PORTÁTIL ACOPLÁVEL À MÁSCARA RESPIRATÓRIA OU CAPACETE DE PROTEÇÃO FACIAL PARA ESTERILIZAÇÃO DE AR PARA RESPIRAÇÃO EM AMBIENTES PASSIVEIS DE CONTAMINAÇÃO POR GERMES E VÍRUS,conforme as reivindicações 1 e 2 caracterizado pelo fato das câmaras de entrada 4-11 e labirinto de entrada 4-12 e câmara de saída 4-26 e labirinto de saída 4-21 possuírem filtros mecânicos 4-10 e 4-22 para evitar entrada de insetos e patógenos grandes, por meio de tecidos HEPA substituíveis e descartáveis, mediante encaixe rápido, sendo ainda que as câmaras e labirintos subsequentes, 4-11 e 4-12 para entrada e 4-21 e 4-26 para saída são destinados para expor do ar respirado à luz UV pelos emissores de luz ali presentes,4-13 e 4-20, que são em número e irradiância total suficiente, para garantir a exposição dos patógenos em suficiente dose de energia em um ciclo de respiração, sendo ainda que as respectivas paredes dos labirintos de entrada 4-12, e labirinto saída 4-21 possuírem superfícies cobertas por filmes reflexivos de filmes finos para permitir eficiente reflexão UVC, para permitir o reuso eficiente da radiação refletida e espalhada, sendo ainda as respectivas potências dos emissores de luz UV-C são ajustados automaticamente pelo software de controle da unidade com base na cadência de respiração medida em tempo real para aquele especifico usuário, pelo volume total do labirinto composto 4-3 , e podendo também serem variáveis de acordo com a escolha e geometria dos adaptadores e máscaras presentes na adaptação desejada;
4. DISPOSITIVO PORTÁTIL ACOPLÁVEL À MÁSCARA RESPIRATÓRIA OU CAPACETE DE PROTEÇÃO FACIAL PARA ESTERILIZAÇÃO DE AR PARA RESPIRAÇÃO EM AMBIENTES PASSIVEIS DE CONTAMINAÇÃO POR GERMES E VÍRUS, conforme as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado do dispositivo possuir bateria recarregável 4-5 com capacidade de carga suficiente para operação continua por turno de trabalho, bateria que pode ser tanto fixada no próprio dispositivo, ou no capacete, ou na cintura do usuário, gerenciado por controlador eletrônico 4-1, com engate rápido para troca desta bateria, carregador dedicado, luzes sinalizadoras de estado de operação e de alertas , e marcas de identificação do usuário, possuindo ainda interface NFC e Bluetooth 4-6 para comunicação com dispositivo móvel celular, onde programa aplicativo é instalado e permite a comunicação e estabelecimento de parâmetros operacionais, tais como o tipo do patógeno em alvo, porte do usuário, peso , estatura, volume de respiração típico, volume de ar típico pela compleição física do usuário , mostrar taxa de respiração observada, status de funcionamento, nível e duração da bateria, mensagens de erro e alertas, identificação do usuário, número de série, número de ciclos de uso, vida prevista para os emissores LEDs, volume de ar integralizado, e informações relevantes para o correto uso pelo usuário;
5. DISPOSITIVO PORTÁTIL ACOPLÁVEL À MÁSCARA RESPIRATÓRIA OU CAPACETE DE PROTEÇÃO FACIAL PARA ESTERILIZAÇÃO DE AR PARA RESPIRAÇÃO EM AMBIENTES PASSIVEIS DE CONTAMINAÇÃO POR GERMES E VÍRUS conforme as reivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizado pelo fato do dispositivo ser fixado e adaptado à máscaras com viseira, ou máscara naso buco faciais de cobertura integral,aonde o labirinto de fluxo 4-3 para exposição UV pode ser instalado na máscara ou sobre a cabeça do usuário, permitindo que sejam empregados máscaras de respiração convencionais ou adaptadas, em montagem sobre a cabeça, no visor, na máscara, e possuindo para tanto, adaptadores e fixadores dedicados a cada linha de máscaras ou visores e para cada tipo de dispositivo naso buco facial;
6. DISPOSITIVO PORTÁTIL ACOPLÁVEL À MÁSCARA RESPIRATÓRIA OU CAPACETE DE PROTEÇÃO FACIAL PARA ESTERILIZAÇÃO DE AR PARA RESPIRAÇÃO EM AMBIENTES PASSIVEIS DE CONTAMINAÇÃO POR GERMES E VÍRUS, conforme as reivindicações 1, 2, 3, 4 e 5,caracterizado pelo fato de que os emissores de LUZ UV podem ser auxiliados por outros de comprimento de onda mais curtos , na região entre 150 e 200nm, bem como sendo ainda no comprimento de onda mais longos, no infravermelho próximo entre 670nm e 1450nm, dependendo do patógeno em alvo para ser eliminado.

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