BR112018013870B1

BR112018013870B1 - Sistema de barreira e método de controlar um dispositivo dentro de um sistema de barreira

Info

Publication number: BR112018013870B1
Application number: BR112018013870-3A
Authority: BR
Inventors: Giorgio Rosati; Paul Gruber; Richard Nickl; David Lee Cargille
Original assignee: Thi Total Healthcare Innovation Gmbh
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2017-01-07
Publication date: 2022-03-15
Also published as: KR102697390B1; CN109068784A; AU2017205201B2; CA3010830A1; NZ744301A; WO2017120562A2; WO2017120562A3; CN109068784B; US11399580B2; US10667568B2; US20170196281A1; US20210228919A1; EP3399881A4; AU2017205201A1; BR112018013870A2; KR20190027352A; ES2901991T3; EP3399881B1; DK3399881T3; EP3399881A2

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema de barreira, dispositivo, e método de proteger profissionais médicos e pacientes a partir de exposição a contaminantes e fluidos corporais. O sistema inclui uma unidade de cabeça (por exemplo, 708) formada para ser usada sobre a cabeça dos usuários; um capuz (por exemplo, 704) posicionado sobre a unidade de cabeça; um ou mais sensores (por exemplo, 1902) configurados para produzir um ou mais sinais de emissão do sensor; e um controlador (por exemplo, 1904) conectado aos um ou mais sensores e configurado para produzir um ou mais sinais de emissão do controlador com base nos um ou mais sinais de emissão do sensor. Adicionalmente, um dispositivo dentro de um sistema de barreira é controlado por (a) fazer a leitura de uma ou mais características; (b) produzir um ou mais sinais do sensor com base nas uma ou mais características lidas; (c) converter e/ou processar os um ou mais sinais do sensor para produzir um ou mais sinais de emissão do controlador; e (d) controlar o dispositivo com base nos um ou mais sinais de emissão do controlador.

Description

Pedidos relacionados

[001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória No. 62/275,995 depositada em 7 de janeiro de 2016, o conteúdo do qual se encontra aqui incorporado por referência em sua totalidade.

Campo da invenção

[002] Modalidades da presente invenção em geral referem-se a dispositivos de barreira, dispositivos de filtragem, e sistemas de proteção pessoal para uso em ambientes perigosos, que incluem ambientes médicos, cirúrgico, e ambientes no campo. Determinadas modalidades protegem os profissionais médicos a partir de exposição a contaminantes veiculados pelo ar e fluidos corporais e também protegem pacientes, profissionais médicos, e observadores a partir de contaminação cruzada durante procedimentos cirúrgicos. Determinadas modalidades referem-se mais particularmente a capacetes, capuzes, máscaras, protetores faciais, batas, ou outros aparatos que podem ser usados para a proteção de um profissional de cuidados da saúde, paciente, ou observador a partir de exposição a materiais de risco biológico durante cirurgia, outros procedimentos médicos, medicina de emergência, tratamento de vítimas no campo, e semelhante.

Antecedentes da Invenção

[003] Dispositivos de barreira e sistemas de proteção pessoal são usados em procedimentos médicos e cirúrgicos para proporcionar uma barreira estéril entre a equipe cirúrgica e o paciente. Durante os referidos procedimentos (e em especial durante operações ortopédicas), uma broca ou serra elétrica com frequência gera pulverização, respingos, e aerossol a partir da lesão cirúrgica do paciente para o cirurgião. Isso expõe o cirurgião a um risco de infecção. As máscaras e copos cirúrgicas convencionais não são capazes de completamente manter a esterilidade da lesão cirúrgica. Em alguns casos, os materiais corporais a partir de uma equipe cirúrgica (por exemplo, suor, cabelos, caspa ou mesmo saliva) pode infectar o paciente. Por essas razões, especialmente em cirurgia ortopédica, um capacete cirúrgico tem sido usado por muitos anos. Um capacete cirúrgico convencional pode incluir uma ventoinha acionada por bateria para circulação do ar e um capuz estéril que cobre o capacete e tem um visor transparente, lente, ou outro elemento de visão.

[004] Um tal sistema é descrito na Patente U.S. No. 5,054,480, os conteúdos da qual estão incorporados aqui por referência descreve a estrutura básica de um referido sistema. Especificamente, o sistema tradicional inclui um capacete que suporta a bata, também conhecida como um lençol ou capuz. (Os termos "bata", "lençol ", e "capuz" são usados intercambiavelmente aqui e é pretendido que tenham o mesmo significado.) essa montagem é usada por pessoas da equipe médica que queiram estabelecer uma barreira estéril. O capuz inclui um protetor facial transparente. O capacete inclui uma unidade de ventilação que inclui uma ventoinha. A unidade de ventilação suga o ar através do capuz de modo que o ar é circulado em torno dos usuários. Isso reduz não só a quantidade de calor que é aprisionado dentro da bata/capuz e o dióxido de carbono (CO2) que se acumula nesse espaço. É adicionalmente sabido se montar uma luz ao capacete. A luz, que é direcionada através de protetor facial ilumina o campo cirúrgico.

[005] Vestir um capuz cria uma câmara fechada em torno da cabeça do operador, o que representa não só um elemento de aquecimento (por meio de radiação e/ou convecção) mas também uma fonte de ar de respiração quente e úmido com significante concentrações de CO2 de até 40000 ppm. Sem troca de ar entre a câmara e o ar ambiente, um assim chamado "efeito de sauna" é criado, o que leva a temperaturas de até 32°C, níveis de umidade de até 85% (umidade relativa) e concentrações de CO2 de até 40000 ppm dentro da câmara. Para evitar esse efeito, os sistemas de proteção cirúrgicos do estado da técnica incluem capuzes com um elemento de filtro, que suporta a troca de ar e proporciona também respirabilidade. Isso é tipicamente realizado ao se usar ventoinhas que movem o ar para dentro da câmara e circulam o ar dentro da câmara.

[006] Outros sistemas de proteção pessoal são descritos na Patente U.S. No. 6,481,019 para Diaz et al., na Patente U.S. No. 9, 173,437 para VanDerWoude et al., e no Pedido de Patente U.S. No. 13/984,908 depositado por Giorgio Rosati et al., os conteúdos de cada uma das quais são incorporados por referência em suas totalidades. VanDerWoude et al., por exemplo, descreve um sistema tendo um capuz, uma ventoinha, uma luz, e um capacete com botões de controle que um usuário aciona a mão.

Problemas a serem resolvidos

[007] Os presentes inventores reconheceram e identificaram um número de inconvenientes dos sistemas de vestuário de filtragem convencionais para profissionais de cuidados da saúde.

[008] Alguns sistemas estabelecem um desvio entre a câmara da cabeça do operador e o funil de entrada de ar da ventoinha principal, o que permite que ar de refugo a partir de dentro da câmara da cabeça do operador seja atraído de volta para dentro da câmara, desse modo reduzindo a taxa de troca de ar fresco, especialmente com elementos de filtro tendo baixa respirabilidade (isto é, alta eficiência de filtragem de bactéria). Uma significante porção de ar enviado pela ventoinha de captação principal é, portanto, ar de refugo em vez de ar ambiente fresco. Esse efeito aumenta com a redução da respirabilidade dos materiais de filtro.

[009] Outro inconveniente refere-se a dificuldade de vestir. Após colocar o capacete, ajustar o mesmo, e conectar a linha de força do capacete à bateria, um usuário de um capuz convencional veste o dispositivo em três etapas, por: (1) desdobrar o capuz, (2) fixar o elemento de visão ao capacete, e (3) puxar o tecido sobre o capacete.

[010] Os conceitos de vestir conhecidos requerem a assistência por no mínimo um indivíduo de suporte estéril ou não estéril na sala cirúrgica para evitar violar a esterilidade (de todas as superfícies externas da bata) durante o ato de se vestir. Capuzes convencionais usam estruturas de elemento de visão de posição fixa no capacete. Durante a fixação do capuz ou bata na frente da face, a visibilidade é grandemente reduzida em virtude da natureza opaca do tecido. Isso impede que o usuário realize a próxima etapa — puxar o tecido sobre o capacete — por si mesmo, uma vez que a probabilidade de contato da parte externa do tecido com a parte do corpo não estéril é muito alta. Portanto, um indivíduo de suporte vestido com vestimenta estéril é necessário para realizar a etapa de puxar o tecido (3). Alternativamente, um indivíduo de suporte vestido com vestimenta não estéril deve também realizar a etapa (3), com a limitação de tocar apenas no interior do tecido ou apenas em porções do tecido que são subsequentemente cobertas por batas cirúrgicas estéreis.

[011] Outro inconveniente refere-se à dificuldade em controlar a velocidade da ventoinha. As taxas de troca de ar necessárias dependem, entre outros fatores, da temperatura e umidade do ar ambiente, atividade física durante o procedimento cirúrgico, emissão de calor específico do corpo humano, e do nível de tensão mental, assim como das preferências pessoais para as condições e a qualidade do ar. Alguns sistemas de proteção cirúrgicos convencionais oferecem ao usuário a capacidade de ajustar as velocidades da ventoinha para aumentar ou reduzir a entrada de ar. Uma maior ou menor entrada de ar proporciona uma maior ou menor circulação do ar que pode aprimorar o conforto do cirurgião. A quantidade de circulação do ar necessária pode variar de acordo com as preferências pessoais do cirurgião ou de sua atividade física durante as diferentes fases de uma operação, que pode ser mais leve ou mais pesada em vários momentos.

[012] Capacetes cirúrgicos convencionais regulam a velocidade da ventoinha por um botão ou uma chave disposta em algum ponto no capacete. Para ajustar a velocidade da ventoinha, a cirurgião deve pressionar um botão mecânico ou ativar uma chave de toque localizada abaixo da barreira estéril (capuz ou bata) e portanto, deve tocar a barreira. Isso não é nem seguro nem conveniente. Durante a operação, o capacete é com frequência coberto por um lençol estéril, e o cirurgião deve usar luvas cirúrgicas. Ativar a chave é com frequência difícil e inconveniente, pelo fato de que o cirurgião pode nem ver nem facilmente sentir onde a chave está. Não é seguro, porque o botão ou chave deve se tornar contaminada em determinadas circunstâncias, por exemplo, por contato não percebido com a lâmpada, um colega, ou uma parte não estéril. Por tocar a chave, que não é mais estéril, o cirurgião pode contaminar as suas mãos, outras pessoas e outras superfícies.

Sumário da Invenção

[013] Modalidades da descrição resolvem os referidos problemas e proporcionam outros benefícios através de um sistema e dispositivo de proteção pessoal que emprega uma ou mais das características a seguir: um duto de entrada de ar com maior circulação de ar fresco; uma interface de capuz-capacete de fácil vestir; um duto de ar principal de fluxo livre; controle automático de fluxo de ar; e uma interface de usuário sem toque.

[014] Em uma modalidade, a presente invenção é um sistema de barreira. O sistema compreende uma unidade de cabeça (por exemplo, 708) formada para ser usada sobre a cabeça dos usuários; um capuz (por exemplo, 704) posicionado sobre a unidade de cabeça e formando uma câmara (por exemplo, 212); um ou mais sensores (por exemplo, 1902) localizados dentro da câmara e configurados para produzir um ou mais sinais de saída do sensor; e um controlador (por exemplo, 1904) conectado aos um ou mais sensores e configurado para produzir um ou mais sinais de saída do controlador com base nos um ou mais sinais de saída do sensor.

[015] Em outra modalidade, a presente invenção é um método de controlar um dispositivo dentro de um sistema de barreira que compreende uma unidade de cabeça (por exemplo, 708), um capuz (por exemplo, 704), um ou mais sensores (por exemplo, 1902), e um controlador (por exemplo, 1904). O método compreende: (a) detectar uma ou mais características; (b) produzir um ou mais sinais do sensor com base nas uma ou mais características detectadas; (c) converter e/ou processar os um ou mais sinais do sensor para produzir um ou mais sinais de saída do controlador; e (d) controlar o dispositivo com base nos um ou mais sinais de saída do controlador.

[016] Em outra modalidade, a presente invenção é um dispositivo de barreira. O dispositivo de barreira compreende: uma unidade de cabeça (por exemplo, 708) formada para ser usada sobre a cabeça dos usuários; um capuz (por exemplo, 704) posicionado sobre a unidade de cabeça e formando uma câmara (por exemplo, 212); um ou mais sensores (por exemplo, 1902) localizados dentro da câmara e configurados para produzir um ou mais sinais de saída do sensor; e um controlador (por exemplo, 1904) conectado aos um ou mais sensores e configurado para produzir um ou mais sinais de saída do controlador com base nos um ou mais sinais de saída do sensor.

[017] Em outra modalidade, a presente invenção é um aparelho para controlar um dispositivo dentro de um sistema de barreira que compreende uma unidade de cabeça (por exemplo, 708), um capuz (por exemplo, 704), um ou mais sensores (por exemplo, 1902), e um controlador (por exemplo, 1904). O aparelho compreende: (a) meios para detectar uma ou mais características; (b) meios para produzir um ou mais sinais do sensor com base nas uma ou mais características detectadas; (c) meios para converter e/ou processar os um ou mais sinais do sensor para produzir um ou mais sinais de saída do controlador; e (d) meios para controlar o dispositivo com base nos um ou mais sinais de saída do controlador.

Breve Descrição dos Desenhos

[018] Outras vantagens da presente invenção serão prontamente observadas e melhor entendidas por referência à descrição detalhada a seguir, quando considerada em relação aos desenhos em anexo, em que:

[019] A figura 1 é uma vista em perspectiva de um exemplo de capacete cirúrgico em uma modalidade da descrição.

[020] A figura 2 é uma vista de topo do capacete cirúrgico mostrado na figura 1.

[021] A figura 3 é uma vista em seção transversal de um primeiro exemplo de unidade de cabeça tendo uma ventoinha montado na parte de topo em uma modalidade da descrição.

[022] A figura 4 é uma vista em escala em seção transversal de uma porção da unidade de cabeça mostrada na figura 3.

[023] As figuras 5 e 6 mostram um segundo exemplo de unidade de cabeça tendo uma ventoinha montada na parte de fundo em uma modalidade da descrição.

[024] As figuras 7 a 15 mostram um exemplo de interface de capuz-capacete de fácil vestir em uma modalidade da descrição.

[025] A figura 16 é uma vista em perspectiva de um exemplo de capacete cirúrgico tendo duas luzes em uma modalidade da descrição.

[026] As figuras 17 e 18 mostram um exemplo de duto de ar em um exemplo de unidade de cabeça em uma modalidade da descrição.

[027] A figura 19 mostra um diagrama de bloco de um exemplo de sistema de controle sem toque em uma modalidade da descrição.

[028] As figuras 20 a 22 mostram exemplo de sequências e movimentos de controle sem toque.

[029] A figura 23 mostra um gráfico de um exemplo de velocidade ajustável pelo usuário da ventoinha com base em temperatura.

Descrição Detalhada Da Invenção

[030] Modalidades da descrição resolvem os referidos problemas e proporcionam outros benefícios por empregar uma ou mais das características a seguir: um duto de entrada de ar com maior circulação de ar fresco; uma interface de capuz-capacete fácil vestir; um duto de ar principal de fluxo livre; controle automático de fluxo de ar; e uma interface de usuário sem toque.

[031] Com referência à figura 1, um exemplo de capacete cirúrgico 100 em uma modalidade da presente invenção compreende: uma unidade de cabeça 102, uma estrutura de lente 104 montada na unidade de cabeça 102, e uma tira de cabeça ajustável 106 para fixar a unidade de cabeça 102 na cabeça do usuário.

[032] Com referência à figura 2, a unidade de cabeça 102 compreende um duto de entrada da ventoinha 202 (zona de formação 1) configurado para guiar a entrada de fluxo de ar 204, uma placa de montagem 206, uma ventoinha de entrada 208 montada no lado de baixo da placa de montagem 206, uma saída da ventoinha 210 direcionada para dentro de um duto de ar principal 212 localizado dentro da porção de unidade de cabeça 102 e uma borda de vedação 214.

Duto De Entrada De Ar Com Maior Circulação De Ar Fresco

[033] Modalidades da descrição podem incluir um duto de entrada de ar que é adaptado para proporcionar maior circulação de ar fresco. As figuras 2 e 3 mostram um exemplo de duto de entrada de ar 202 em uma modalidade da descrição.

[034] Com referência à figura 2, a unidade de cabeça 102 compreende o duto de entrada de ar 202 em combinação com a ventoinha de entrada 208 e um material de filtro 302 (por exemplo, formado pelo tecido de um capuz) que cria um plenum 306 (Zona 1), que é mostrado na figura 3. Durante operação, ar ambiente fresco 304 é sugado pela ventoinha 208 através do filtro 302 para dentro do plenum 306 (zona 1) e adicionalmente através da ventoinha 208 para dentro da câmara da cabeça do operador 306. O duto de entrada da ventoinha 202 é selado contra o material de filtro 302 e a ventoinha 208, o que cria uma área local de baixa pressão, desse modo forçando o ar para ser sugado apenas através do material de filtro 302. Esse arranjo garante que nenhum desvio entre a câmara da cabeça do operador 306 e o duto de entrada da ventoinha 202 seja criado.

[035] A vedação entre o duto de entrada da ventoinha 202 e o material de filtro 302 é promovida por forças hidrodinâmica em virtude da baixa pressão local no duto de entrada de ar 202 (zona 1). Esse efeito ajuda a criar uma vedação, mesmo no caso em que o material de filtro 302 é disposto frouxamente no duto de entrada da ventoinha 202, sem meio de fixação adicional, como mostrado na figura 3. A borda de vedação 214 veda de modo confiável, pelo fato de que a mesma é dimensionada de modo que o filtro é côncavo (ângulo x° > 0 com relação ao plano geral da borda de vedação 214) em virtude da pressão negativa.

[036] A borda de vedação 214 adicionalmente veda de modo confiável através de protuberância do material de filtro 302 sobre as superfícies circundantes. Ademais, uma vedação confiável entre a ventoinha 208 e o duto de entrada da ventoinha 202 é proporcionada.

[037] As figuras 5 e 6 mostram outro exemplo de duto de entrada de ar 502 em outra modalidade da descrição. Da mesma forma que a modalidade mostrada na figura 3, o conjunto de ventoinha 500 compreende um duto de entrada de ar 504 tendo uma borda de vedação 502, e a ventoinha 506 tendo a entrada da ventoinha 508 e a saída da ventoinha 510. O conjunto de ventoinha 500, entretanto, é configurado de modo que a ventoinha é fendida abaixo da superfície superior de duto de entrada de ar 506, e o mesmo é montado no fundo dentro da saída da ventoinha 510, em vez de montada no topo em uma placa de montagem elevada 206. De modo diferente, a modalidade mostrada na figura 4 não precisa de uma placa de montagem elevada.

[038] Os presentes inventores determinaram através de experimentação que, em uma modalidade, a pressão negativa criada pela ventoinha 208 está dentro de uma predeterminada faixa de pressão negativa tendo uma pressão de vácuo de limite inferior e uma pressão de vácuo de limite superior. A pressão de vácuo de limite inferior é a pressão na qual o material de filtro 302 é puxada tão para baixo que interfere com a entrada de fluxo de ar 202. Na pressão de vácuo de limite inferior, o material de filtro reduz a entrada de fluxo de ar tanto que o fluxo de ar é insuficiente para uma ventilação adequada, o que torna o capacete inútil. A pressão de vácuo de limite superior é a pressão na qual o material de filtro 302 falha em proporcionar uma vedação adequada na borda de vedação 214. As pressões de vácuo de limite inferior e de limite superior dependem das características do material de filtro 302.

[039] Os presentes inventores adicionalmente determinaram através de experimentação que a entrada de fluxo de ar é uma função não linear tendo um ponto de inflexão em uma pressão de vácuo ótima que varia dependendo do tipo de material de filtro. Assumindo que a ventoinha começa a operação em uma pressão ambiente inicial, a magnitude da pressão negativa inicialmente aumenta na medida em que a velocidade da ventoinha aumenta. Na medida em que a pressão negativa aumenta, a entrada de fluxo de ar aumenta de modo correspondente como uma função positiva da pressão negativa, e eventualmente alcança uma quantidade máxima de fluxo de ar na pressão de vácuo ótima.

[040] Surpreendentemente, os presentes inventores descobriram que se a pressão negativa continua a aumentar além da pressão ótima, então o fluxo de ar começa a reduzir, em vez de aumentar como seria simplesmente esperado. Quando a magnitude da pressão negativa é maior do que a pressão de vácuo ótima, a entrada de fluxo de ar é, portanto, uma função negativa da pressão negativa. Esses resultados foram contra a intuição e inesperados.

[041] Os inventores também observaram que, mesmo para uma determinada ventoinha, a maneira pela qual a ventoinha é montada e o formato do duto de entrada de ar 202 pode resultar em mais fluxo de ar ou menos fluxo de ar, dependendo da magnitude da pressão negativa exercida sobre o material de filtro 302 e na pressão de vácuo ótima para um determinado material de filtro. Os mesmos adicionalmente observaram que, quando determinadas ventoinhas são montadas no topo dentro de unidade de cabeça 102 como mostrado na figura 3, elas exercem uma pressão de vácuo menor, enquanto que quando as referidas ventoinhas são montado no fundo (como mostrado na figura 4, descrito abaixo), as mesmas exercem uma maior pressão de vácuo. Os inventores adicionalmente descobriram que, em determinadas circunstâncias, a pressão de vácuo criada pelas referidas ventoinhas pode exceder a pressão de vácuo ótima (isto é, a pressão que está além do ponto de inflexão), de modo que reduzir a pressão de vácuo por montar na porção de topo a ventoinha produz um maior fluxo de ar, em vez do que um menor fluxo de ar.

[042] Assim sendo os inventores descobriram e identificaram um problema no qual determinadas ventoinhas montadas na parte de fundo produziram uma ventilação inadequada, e resolveram o problema por proporcionar a placa de montagem elevada mostrada na figura 3, que permite que a ventoinha seja montada no topo, e desse modo reduzindo a pressão de vácuo e aumentando o fluxo de ar. Adicionalmente, quando as referidas ventoinhas são montadas no topo em vez de montadas no fundo, o tamanho da ventoinha pode ser reduzido em virtude do maior fluxo de ar, desse modo alcançando um aumento inesperado na eficiência e uma economia de custos que torna o capacete mais competitivo no mercado.

Interface de capuz-capacete de fácil vestir

[043] Modalidades da descrição podem incluir uma interface de capuz- capacete de fácil vestir. As figuras 7 a 16 mostram um exemplo de interface de capuz-capacete de fácil vestir, em uma modalidade da descrição. Na presente modalidade, uma estrutura do elemento de visão 706 (daqui em diante referido como estrutura de lente 706) é adaptado para girar em torno de pontos pivô ou ao longo de uma ligação fendida na unidade de cabeça 708, desse modo permitindo que o usuário tenha ampla visibilidade durante o vestir, o que reduz a probabilidade de contato não intencional com a bata. Fitas com códigos de cores 702 (com cores cinza (702b) e branco (702a), neste exemplo) permitem que o usuário puxe o capuz 704 sobre sua própria cabeça, mantendo uma distância segura com a superfície externa do capuz 704 em si.

[044] As etapas a seguir são realizadas em um exemplo de sequência de vestir consistente com uma modalidade da descrição:

[045] Como é mostrado na figura 7, a etapa 1 envolve desembalar e desdobrar o vestuário de proteção externa do capuz 704. O capuz 704 é dobrado do lado do avesso para reduzir risco de contaminação. Fitas com códigos de cores 702a, 702b indicam onde pegar o capuz 704 para completar o vestir. As referidas fitas permanecerão embaixo da bata cirúrgica após o vestir.

[046] Voltando agora para a figura 8, a etapa 2 envolve fixar o capuz dobrado 704 na estrutura de lente 706, em uma posição aberta. A orientação geométrica é proporcionada por um gancho de centralização (mostrado na figura 16), localizado no centro inferior da estrutura de lente 706 (onde o mesmo é facilmente visível a estrutura de lente é dobrado na posição aberta) assim como diversos prendedores de gancho e alça ou magnetos ao longo da estrutura de lente 706.

[047] As figuras 9 a 11 mostram as subetapas 3a, 3b, e 3c da etapa 3, que envolve puxar a frente do capuz 704a (mostrado com formato em cinza) e as costas 704b (mostrado com cores brancas) sobre o capacete 710 (formado pela estrutura de lente 706 e unidade de cabeça 708) e a cabeça do usuário, usando as fitas com códigos de cores 702. As fitas são facilmente visíveis pelo fato de que a estrutura de lente 706 é dobrada em posição aberta. Os comprimentos das fitas 702 são selecionados de modo a evitar contato não intencional com a superfície externa do capuz 704. No processo de puxar a frente 704a (cinza) em direção do peito do usuário e as costas 704b para cima e sobre o cabeça do usuário, a estrutura de lente irá se dobrar automaticamente na posição operacional, onde uma porção de janela transparente 1002 (daqui em diante referido como lente 1002) da frente do capuz 704a é posicionada sobre a estrutura de lente 706.

[048] A figura 12 mostra um exemplo de mecanismo de giro do tipo ponto pivô, e a figura 13 mostra um exemplo de mecanismo de giro do tipo ligação fendida. Um ou ambos os referidos mecanismos podem ser empregados em modalidades da descrição. A ação de girar da estrutura de lente 706 é a rotação em torno de pontos pivô 1202 (mostrado em linhas pontilhadas na figura 12) ou um movimento de deslizar ao longo da ligação fendida formada pela fenda 1302 (mostrado em linhas pontilhadas na figura 13) na unidade de cabeça 708 e aba 1304 da estrutura de lente 706.

[049] Com referência agora à figura 14, com relação à linha vertical, a estrutura de lente 706 (e, portanto, também a lente 1002) é inclinada em direção da área do queixo (em um ângulo de x°). O referido ângulo promove a concentração de fluxo de ar fresco em torno do nariz e da boca do usuário, maximiza o campo de visão em direção do paciente, e cria um espaço dentro do capuz na testa para uma aerodinâmica ótima e acessórios tais como uma lâmpada de LED (mostrado na figura 16) e uma câmera (não mostrado).

[050] A figura 15 mostra que a lente 1002, como um elemento de visão, é projetada como uma curva em torno da área da face do usuário, utilizando um raio superior R1 em torno da linha central vertical da cabeça e um raio inferior R2 em torno da mesma linha central. Em algumas modalidades, ambos os raios são os mesmos.

[051] A figura 16 mostra uma modalidade de um capacete cirúrgico 1600 em uma modalidade da descrição, que compreende duas lâmpadas de cabeça 1602, 1604 e um grampo de alinhamento da lente 1606. Capacetes cirúrgicos convencionais tipicamente incluem apenas uma lâmpada de cabeça. Através de feedback dos usuários, os inventores descobriram que uma lâmpada de cabeça é insatisfatória, pelo fato de que a mesma proporciona um feixe de foco estreito que é com frequência muito fraco para fins cirúrgicos. Os inventores resolveram esse problema por proporcionar duas lâmpadas de cabeça.

Duto de ar principal de fluxo livre

[052] Modalidades da descrição podem incluir um duto de ar principal de fluxo livre. As figuras 17 e 18 mostram um exemplo de duto de ar principal de fluxo livre, em uma modalidade da descrição.

[053] Em virtude de razões ergonômicas (equilíbrio de peso), ventoinhas principais de entrada de ar (por exemplo, ventoinha 208) são comumente localizadas na parte de trás da cabeça. Isso faz com que ar fresco para seja canalizado para frente em direção de um bocal localizado nas proximidades da testa por meio de um duto de ar. Ademais, a parte superior da cabeça (acima da linha dos cabelos) deve ser banhada com ar fresco e frio durante o uso. Adicionalmente, para uma adaptação ergonômica positiva do sistema, o conjunto de capacete deve ter um peso relativamente baixo e baixo centro de gravidade.

[054] Como mostrado nas figuras 17 e 18, a unidade de cabeça 708 compreende um conjunto de duto de ar que inclui uma superfície superior 1302, duas superfícies delimitadoras laterais (por exemplo, 1704), e pelo menos uma abertura de fundo (por exemplo, 1802), arranjada de modo que uma quarta superfície delimitadora (ou barreira) 1706 é parcialmente formada pela parte superior do crânio em si. Essa configuração permite uma redução do peso, ao mesmo tempo em que mantém a cabeça nivelada acima da linha dos cabelos.

Controle automático de fluxo de ar

[055] Modalidades da descrição podem incluir um controle automático de fluxo de ar. Com referência agora à figura 19, um exemplo de sistema de controle automático de fluxo de ar 1900 em uma modalidade da descrição é mostrado.

[056] O controle automático de fluxo de ar automaticamente compensa os efeitos microclimáticos de diversos fatores, tal como atividade física ou os níveis de tensão mental durante os procedimentos cirúrgicos, desse modo reduzindo a necessidade de ajuste manual da velocidade da ventoinha durante o uso. Isso leva a um maior foco nas tarefas cirúrgicas em questão, assim como a uma reduzida quantidade de contato intencional entre a mão e capuz/bata, que são por natureza fontes potenciais de contaminação.

[057] Como mostrado na figura 19, um ou mais sensores 1902 medem as condições microclimáticas diretas ou indiretas dentro do capuz estéril. Os sensores 1902 podem ser localizados em qualquer ponto dentro de capuz 702. Em uma modalidade, os sensores 1902 são posicionados em uma placa eletrônica (não mostrado) que é montada na unidade de cabeça 408.

[058] Os sensores 1902 são conectados a um controlador 1904 que é configurado para receber um ou mais sinais do sensor e gerar um sinal de controle de saída da velocidade da ventoinha com base no mesmo. Em uma modalidade, o controlador 1904 compreende um algoritmo de ajuste da velocidade da ventoinha (FSA) que converte os um ou mais sinais do sensor em um sinal de taxa de variação e adicionalmente traduz o mesmo (por exemplo, por meio de um amplificador, um deslocador de nível, um conversor de analógico para digital, um conversor de digital para analógico, ou um algoritmo que corresponde aos referidos dispositivos) em um sinal de saída que é enviado para a unidade de controle de velocidade da ventoinha 1906. O sinal de saída do controlador inclui, por exemplo, a informação específica da taxa de variação desejada para a velocidade da ventoinha (RPM) com relação ao tempo e a direção de variação (aumento ou redução). Finalmente, a ventoinha de velocidade variável 1908 opera a uma velocidade que é determinada por, e corresponde ao sinal emitido pela unidade de controle de velocidade da ventoinha.

[059] Em uma modalidade, o controlador 1904 é um processador digital que tem um software que é configurado com base nas necessidades pessoais específicas do usuário ou em uma condição da sala cirúrgica ou de campo, que inclui, por exemplo, temperatura ambiente e luz solar ambiente. O processador digital pode ser um microprocessador de objetivo geral, um processador de sinal digital, ou um microcontrolador digital.

[060] O controlador 1904 e a unidade de controle de velocidade da ventoinha 1906, cada um dos quais pode compreender um circuito de controle analógico, um processador digital, um processador de sinal, ou qualquer combinação dos mesmos, de acordo com as técnicas conhecidas por aqueles versados na técnica de circuitos de controle. O controlador 1904 e a unidade de controle de velocidade da ventoinha 1906 também podem ser conectados a um dispositivo de sinalização de áudio ou visual (não mostrado) para indicar a velocidade selecionada da ventoinha ao usuário.

[061] Modalidades da descrição podem incluir uma ou mais das características de sensor a seguir: 1. Medir de temperatura absoluta e/ou diferencial, usando dois sensores de temperatura, medir não só a temperatura de entrada de ar e a temperatura do ar dentro do capuz (temperatura do ar de exaustão); 2. Fazer a leitura da umidade, medir a umidade relativa do ar dentro do capuz, usando um sensor de umidade; 3. Detectar CO2, medir os níveis absolutos de CO2, por exemplo, por usar um detector de infravermelho não dispersivo (NDIR); 4. Detectar movimento, medir a aceleração estática e dinâmica da cabeça como uma representação de atividade física (e portanto, o desempenho de aquecimento), por exemplo, por meio de um ou mais acelerômetros; 5. Fazer a leitura da inclinação ou da posição, por exemplo, por meio de um sensor de posição ou de um inclinômetro. 6. Fazer a leitura da voz, por exemplo, por meio de um microfone; 7. Sensor de reconhecimento de voz, por exemplo, por meio de um computador com base em microprocessador ou smartphone conectado ao controlador 1904 por uma interface com fio ou sem fio; e 8. Detectar proximidade, por exemplo, por um sensor capacitivo, de infravermelho, ou fotoelétrico.

[062] A figura 20 mostra uma modalidade na qual os sensores 1902 compreendem um sensor de movimento montado na unidade de cabeça 708. No bloco 2002, o sensor de movimento detecta um ou mais movimentos da cabeça. No bloco 2004, o algoritmo de FSA no controlador 1904 determina a qualidade e a quantidade da atividade do usuário com base nos um ou mais movimentos da cabeça detectados. No bloco 2006, a unidade de controle de velocidade da ventoinha automaticamente ajusta a velocidade da ventoinha com base na atividade determinada do usuário. Por exemplo, durante os períodos de alta atividade, o controlador 1904 produz um sinal de saída que faz com que a unidade de controle de velocidade da ventoinha 1906 aumente a velocidade da ventoinha. De modo oposto, durante os períodos de baixa atividade, o controlador 1904 produz um sinal de saída que faz com que a unidade de controle de velocidade da ventoinha 1906 reduza a velocidade da ventoinha.

[063] A qualquer momento durante o uso do sistema, o usuário pode aumentar ou diminuir a velocidade da ventoinha manualmente para ajustar o microclima para as suas preferências pessoais atuais. O referido ajuste manual é realizado de modo desejável usando a interface de usuário sem toque, que é descrita abaixo.

Interface de usuário sem toque

[064] Modalidades da descrição podem incluir uma interface de usuário sem toque. A figura 21 mostra um exemplo de método para um usuário empregar a interface de usuário sem toque, em uma modalidade da descrição. Como mostrado, a mão, punho e/ou antebraço do usuário se aproxima da sua área do queixo até uma distância entre 3 cm e 10 cm, e mais preferivelmente entre 4 cm e 7 cm, e ainda mais preferivelmente 5 cm, a partir da estrutura da lente, sempre controlando a posição do braço e a distância ao capuz estéril 702 através de contato visual com a mão. Um sensor de proximidade (por exemplo, 1902 na figura 19) detecta a aproximação e transmite um sinal de controle a um processador de sinal (por exemplo, controlador 1904 na figura 19). O sistema reconhece a entrada do sinal com um feedback audível e/ou visual para o usuário.

[065] Na presente modalidade, um sensor capacitivo ou fotoelétrico sensor é usado como um sensor de proximidade. Sensores fotoelétricos do estado da técnica são vantajosos em virtude de sua capacidade de medir a distância entre o sensor e o alvo do sensor. Isso permite que o sensor discrimine entre gestos manuais e reduza o risco de entradas não intencionais por parte do usuário.

[066] Adicionalmente, sensores fotoelétricos podem compensar os materiais transparentes que mascaram a área do sensor. Na presente modalidade, a referida compensação é relevante pelo fato de que o sensor é localizado atrás da lente do capuz estéril e transparente 704. Uma vez que a entrada do sensor está em linha com os parâmetros predefinidos (por exemplo, a distância entre a mão do usuário e o sensor), o sensor transmite um sinal a uma unidade de processamento de sinal (por exemplo, controlador 1904). Adicionalmente o processamento é descrito acima sob o cabeçalho "Controle automático de fluxo de ar."

[067] A figura 22 mostra outro exemplo do método para um usuário empregar a interface de usuário sem toque, em uma modalidade da descrição. Na presente modalidade, um sensor de movimento é montado na unidade de cabeça 708. O controlador 1904 é configurado para monitorar os movimentos da cabeça do usuário e para interpretar os um ou mais predeterminados movimentos da cabeça do usuário (por exemplo, uma inclinação não natural para trás da cabeça como mostrado na imagem 2202) como um comando ou entrada específica do usuário. O controlador 1904 é adicionalmente configurado para controlar a ventoinha ou outros acessórios (tal como uma luz ou outro dispositivo) e/ou para alternar entre um modo de controle manual da ventoinha para um modo de controle automático da ventoinha, com base no comando do usuário. Em uma modalidade, o controlador 1904 é também configurado para responder a um comando por gerar um som audível ou um sinal visual.

[068] Assim, no bloco 2204, o controlador 1904 determina que o movimento do usuário corresponde a uma predeterminada entrada do usuário. No bloco 2206, em resposta à entrada do usuário, o controlador 1904 produz um som de confirmação. E no bloco 2208, o controlador 1904 produz um sinal de saída correspondente, por exemplo, que corresponde a um ajuste de controle de modo automático de velocidade da ventoinha, a velocidade manual específica da ventoinha, e/ou um ajuste de controle de luz.

[069] Em uma modalidade, o controlador 1904 é configurado para proporcionar um modo de controle automático de ventoinha ajustável pelo usuário que combina não só o controle automático da velocidade da ventoinha, mas também o controle manual da velocidade da ventoinha. O algoritmo de FSA no controlador 1904 automaticamente seleciona o ponto de ajuste da velocidade da ventoinha que é uma função do gradiente de temperatura, mas também permite que o usuário ajuste o ponto de ajuste selecionado automaticamente a um ponto mais alto ou mais baixo, de acordo com as necessidades do usuário.

[070] A figura 23 é um gráfico que mostra as velocidades da ventoinha automaticamente selecionadas pelo algoritmo de FSA em diferentes gradientes de temperatura. Em uma modalidade, o algoritmo de FSA emprega cinco níveis de graus de ajuste pelo usuário (níveis 1 a 5), como mostrado na tabela a seguir:

[071] Referência aqui a "uma modalidade" ou "uma modalidade" quer dizer que uma característica, estrutura, ou característica particular descrita em relação com a modalidade pode ser incluída em pelo menos uma modalidade da descrição. Os surgimentos da frase "em uma modalidade" em vários locais na especificação não são necessariamente todos se referindo a mesma modalidade, nem são modalidades separadas ou alternativas necessariamente mutuamente exclusivas de outras modalidades.

[072] Embora a descrição tenha sido determinada em termos de exemplos de modalidades descritas aqui e ilustradas nos desenhos em anexo, deve ser entendido que tal descrição é puramente ilustrativa e não deve ser interpretada como limitante. Consequentemente, várias alterações, modificações, e/ou modalidades alternativas e aplicações podem ser sugeridas para aqueles versados na técnica após terem lido a presente descrição. Assim sendo, é pretendido que a descrição seja interpretada como englobando todas as alterações, modificações, ou modalidades alternativas e aplicações que se insiram dentro da verdadeira essência e escopo da presente descrição.

Claims

1. Sistema de barreira, o referido sistema CARACT ERIZADO pelo fato de que compreende: uma unidade de cabeça (708) formada para ser usada sobre a cabeça de um usuário; um capuz (704) posicionado sobre a unidade de cabeça (708) e formando uma câmara (212); um ou mais sensores (1902) localizados dentro da câmara (212) e configurados para produzir um ou mais sinais de saída do sensor (1902), os um ou mais sensores (1902) compreendendo um ou mais sensores (1902) de movimento montados na unidade de cabeça (708); e um controlador (1904) conectado aos um ou mais sensores (1902) e configurados para produzir um ou mais sinais de saída do controlador (1904) com base nos um ou mais sinais de saída do sensor (1902), em que os um ou mais sinais de saída do controlador (1904) são baseados em um movimento predeterminado de cabeça da cabeça do usuário posicionado na unidade de cabeça (708); uma unidade de controle de velocidade da ventoinha (1906) conectada ao controlador (1904); e uma ventoinha (208) conectada à unidade de controle de velocidade da ventoinha (1906); em que a unidade de controle de velocidade da ventoinha (1906) é configurada para aumentar ou diminuir automaticamente uma velocidade da ventoinha com base nos um ou mais sinais de saída do controlador (1904) correspondendo ao movimento predeterminado de cabeça da cabeça do usuário posicionado na unidade de cabeça (708).

2. Sistema de barreira, de acordo com a reivindicação 1, CARACT ERIZADO pelo fato de que os um ou mais sensores (1902) são configurados para detectar um ou mais dentre: temperatura ambiente, temperatura da câmara (212), temperatura de entrada de ar, temperatura de exaustão de ar, umidade, nível de CO2, movimento, posição, inclinação, sons de voz, palavras reconhecidas por voz, e uma proximidade de um objeto.

3. Sistema de barreira, de acordo com a reivindicação 1, CARACT ERIZADO pelo fato de que: os um ou mais sensores (1902) compreendem um sensor de proximidade (1902) posicionado próximo da unidade de cabeça (708); e o controlador (1904) é configurado para produzir os um ou mais sinais de saída do controlador (1904) com base em uma distância predeterminada do sensor (1902) de proximidade a um objeto.

4. Sistema de barreira, de acordo com a reivindicação 1, CARACT ERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de sinalização conectado ao controlador (1904), em que o controlador (1904) é configurado para ativar o dispositivo de sinalização.

5. Sistema de barreira, de acordo com a reivindicação 1, CARACT ERIZADO pelo fato de que o controlador (1904) compreende um algoritmo de ajuste de velocidade da ventoinha que converte os um ou mais sinais do sensor (1902) em um sinal de taxa de variação.

6. Sistema de barreira, de acordo com a reivindicação 1, CARACT ERIZADO pelo fato de que: o controlador (1904) compreende ou (a) pelo menos um dos circuitos a seguir: (1) um amplificador, (2) um deslocador de nível, (3) um conversor de analógico para digital, e (4) um conversor de digital para analógico, ou (b) um algoritmo que corresponde a um ou mais dos referidos circuitos, e o controlador (1904) é configurado para traduzir os um ou mais sinais de saída do sensor (1902) nos um ou mais sinais de saída do controlador (1904), seja por conectar os um ou mais sinais de saída do sensor (1902) a pelo menos um dos circuitos identificados em (a)(1) a (a)(4) acima, ou por executar um algoritmo que corresponde aos referidos circuitos.

7. Sistema de barreira, de acordo com a reivindicação 1, CARACT ERIZADO pelo fato de que os um ou mais sinais de saída do controlador (1904) incluem pelo menos um dentre (a) informação sobre uma taxa de variação desejada para a velocidade da ventoinha em relação ao tempo e (b) a direção de uma variação desejada.

8. Método de controlar um dispositivo dentro de um sistema de barreira compreendendo uma unidade de cabeça (708), um capuz (704), um ou mais sensores (1902), e um controlador (1904), o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) detectar uma ou mais características; (b) produzir um ou mais sinais do sensor (1902) com base nas uma ou mais características detectadas, em que as uma ou mais características detectadas são o movimento da unidade de cabeça (708) e os um ou mais sinais do sensor (1902) produzidos são baseados em um movimento predeterminado de cabeça da cabeça do usuário posicionado na unidade de cabeça (708); (c) converter ou processar os um ou mais sinais do sensor (1902) para produzir um ou mais sinais de saída do controlador (1904); e (d) controlar o dispositivo com base nos um ou mais sinais de saída do controlador (1904); (e) aumentar ou diminuir automaticamente uma velocidade de uma ventoinha com base nos um ou mais sinais de saída do controlador (1904) correspondendo ao movimento predeterminado de cabeça da cabeça do usuário posicionado na unidade de cabeça (708).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as uma ou mais características compreendem um ou mais dentre: temperatura ambiente, temperatura da câmara (212), temperatura do ar de entrada, temperatura do ar de exaustão, umidade, nível de CO2, movimento, posição, inclinação, sons de voz, palavras reconhecidas por voz, e uma proximidade de um objeto.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACT ERIZADO pelo fato de que uma característica das uma ou mais características detectadas é uma proximidade de um objeto para a unidade de cabeça (708), e a etapa (b) compreende produzir os um ou mais sinais do sensor (1902) com base em uma proximidade predeterminada.

11. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende ativar um dispositivo de sinalização.

12. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACT ERIZADO pelo fato de que converter ou processar os um ou mais sinais do sensor (1902) para produzir os um ou mais sinais de saída do controlador (1904) compreende converter os um ou mais sinais do sensor (1902) em um ou mais sinais de taxa de variação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACT ERIZADO pelo fato de que converter ou processar os um ou mais sinais do sensor (1902) para produzir os um ou mais sinais de saída do controlador (1904) compreende pelo menos um dos a seguir: (a) amplificar os um ou mais sinais do sensor (1902), (b) mudar o nível dos um ou mais sinais do sensor (1902), (c) converter os um ou mais sinais do sensor (1902) a partir de sinais analógicos para sinais digitais, (d) converter os um ou mais sinais do sensor (1902) a partir de sinais digitais para sinais analógicos, e (e) executar um algoritmo que é configurado para produzir uma saída que corresponde a uma ou mais das etapas (a) a (d).

14. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACT ERIZADO pelo fato de que converter ou processar os um ou mais sinais do sensor (1902) para produzir os um ou mais sinais de saída do controlador (1904) compreende pelo menos um dentre: (a) determinar uma taxa de variação desejada para a velocidade da ventoinha com relação ao tempo, e (b) determinar uma direção de uma variação desejada.