BRPI0508956B1 - respiradores - Google Patents

Abstract

respiradores. um respirador compreendendo uma máscara externa (2) em que é definido um volume principal (16), e uma máscara oronasal (4) localizada dentro da máscara externa e definindo um volume secundário (17). o ar para respirar entre na máscara (2) por meio de uma válvula de um sentido (9) e filtro (10). o ar exalado deixa a máscara (4) por meio de um conduto de exalação (5) encaixado com um válvula de exalação (6). um conduto (11) é fornecido para a passagem de ar da máscara externa (2) para a máscara oronasal (4). o conduto (11) é encaixado com uma válvula de um sentido (12) e um filtro (13). o filtro (13) é tal de modo a filtrar desafios tanto particulares quanto de vapor, ou uma mistura destes, como exigido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "RESPIRADO- RES”. A presente invenção refere-se a respiradores que podem ser usados para proteger contra a inalação de material nocivo presente no ar ambiente.

Respiradores podem tomar várias formas, mais comumente uma máscara, capuz ou traje e contém um número de elementos pretendido para fornecer proteção para o usuário. Estes incluem um filtro para remover material nocivo da corrente de ar inalado e uma válvula de um sentido para permitir que o ar exalado deixe o respirador, mas impede o ar ambiente de entrar no respirador. Em adição, se o respirador é uma máscara ou capuz cobrindo somente parte do corpo, uma vedação é fornecida para impedir o material nocivo de entrar no respirador por meio de seu local de contato com o usuário.

Os tipos mais comuns de respirador são como se segue: 1) uma máscara simples cobrindo apenas a boca e o nariz do usuário. Este tipo é referido como uma máscara oronasal. 2) uma máscara de face total envolvendo a face toda do usuário e incorporando uma vedação que engata em torno da periferia da face e um visor para permitir que o usuário veja. 3) um capuz que envolve a cabeça toda do usuário e incorpora uma vedação em torno do pescoço do usuário e um visor para permitir que o usuário veja. 4) um traje protetor que envolve o corpo todo do usuário e um visor para permitir que o usuário veja. A presente invenção refere-se a respiradores do tipo 2, 3 ou 4 acima. Em todos os casos, tais respiradores podem adicionalmente incorporar dentro deles uma máscara oronasal (ver item 1 acima), ou podem ser compartimentados para definir câmaras distintas, uma das quais fornece as funções da máscara oronasal. De qualquer maneira, a máscara oronasal, ou câmara desempenhando a função de uma máscara oronasal define, com a face, uma câmara que circunda a boca e nariz do usuário que recebe ar do volume principal do respirador tanto através de uma abertura plana, quanto por meio de uma válvula de um sentido. O propósito principal da máscara oronasal é administrar o fluxo de ar exalado, em particular para impedir o acúmulo de ar exalado dentro do volume maior representado pelo respirador todo. O propósito primário do respirador é fornecer ar respirável limpo para a máscara oronasal, ou para a câmara que desempenha a função equivalente de uma máscara oronasal, para inalação pelo usuário. Para este propósito um fato de proteção (PF) é definido como a proporção da quantidade de material nocivo presente na atmosfera ambiente com aquela do interior do respirador, especificamente, dentro da máscara oronasal ou câmara equivalente.

Duas das fragilidades potenciais que podem afetar o PF de um respirador são que o filtro pode não remover completamente todo o material nocivo e que a vedação entre o respirador e o usuário pode permitir que o ar contaminado entre no respirador e assim estar disponível para inalação pelo usuário. WO 03/068318 descreve um respirador que trata este problema gerando uma pequena pressão positiva dentro do respirador de modo que qualquer vazamento na vedação tende a resultar em ar fluindo para fora do respirador, impedindo assim que o ar ambiente potencialmente contaminado flua para dentro. A pressão positiva é gerada passando através de uma válvula de um sentido uma parte do ar exalado da máscara oronasal. A presente invenção trata o problema fornecendo um filtro adicional de ar que entra na máscara oronasal ou câmara equivalente.

Assim, de acordo com a invenção é fornecido um respirador para cobrir pelo menos a face do usuário e incorporar um visor posicionado para permitir que o usuário veja, o dito respirador definindo dentro de um volume principal dentro do qual o ar pode ser aspirado do exterior por meio de um filtro primário, e um volume secundário posicionado de modo a envolver o nariz e a boca do usuário, o dito respirador sendo caracterizado pelo fato de que um filtro secundário é fornecido ao gás do filtro que passa do volume principal para o volume secundário. O volume secundário é em geral definido por uma máscara oro-nasal, como descrito acima, ou uma câmara, novamente como descrito acima, que desempenha a função equivalente de uma máscara oronasal. Para clareza, o termo máscara oronasal será usado daqui em diante para descrever estas disposições, mas a opinião na indústria é dividida quanto a se uma câmara que é compartimentada de um volume maior deve ser descrita corretamente como uma máscara oronasal. Apesar disto, a forma preferida de máscara oronasal para uso com a presente invenção é uma que é construída de modo essencialmente separado do resto do respirador e, em particular, tem sua própria vedação, separada daquela do respirador propriamente dito, que define, com a face do usuário, o segundo volume acima mencionado.

De preferência, são fornecidos meios para vedar o volume secundário do volume principal de modo que substancialmente todo o ar que passa entre o volume principal e o volume secundário tem que passar através do filtro secundário. No caso de uma máscara oronasal, por exemplo, tal meio de vedação pode ser realizado pela provisão de uma vedação resilien-te ao longo do local de contato entre a máscara oronasal e a face do usuário. O volume principal é usualmente definido como o resto do volume interno do respirador. Onde o respirador é uma máscara ou capuz, este volume é limitado pela vedação em torno do perímetro da face do usuário, ou em torno do pescoço do usuário; onde o respirador é um traje de corpo inteiro, então o volume principal pode compreender o volume inteiro do traje, excetuando somente a máscara oronasal. O volume principal é conectado ao ar ambiente circundante por meio de um orifício de entrada no qual o dito filtro primário é encaixado, que atua para filtrar o ar que entra no volume principal a partir do exterior. Qualquer tipo de filtro adequado pode ser usado; o tipo particular empregado será primeiramente ditado pelos elementos nocivos particulares que o respirador é exigido proteger contra. Assim o filtro pode ser operável para remover o material nocivo em forma de vapor ou na forma de elementos sólidos ou líquidos em suspensão no ar ambiente. O filtro pode incluir múltiplos de filtro em série, tanto para eficiência aumentada, e/ou para remover múltiplas formas diferentes de material nocivo.

Uma válvula de um sentido é de preferência associada com o orifício de entrada, sendo encaixada de maneira a permitir ar dentro do volume principal a partir do exterior, mas não na direção inversa. Tais válvulas são bem conhecidas, e em geral compreendem uma palheta simples de material elastomérico, tal como borracha de silicone ou borracha de butila que está disposta para fechar normalmente o orifício, mas que levantará para permitir ar dentro do volume principal.

Falando em geral, a válvula de um sentido está posicionada no lado à jusante do filtro primário. O ar a ser inalado pelo usuário é passado do volume principal para o volume secundário por meio do filtro secundário acima mencionado. Uma válvula de um sentido adicional é encaixada no fluxo de ar do volume principal para dentro do volume secundário, sendo posicionada de preferência no lado à jusante do filtro secundário. Esta válvula de um sentido pode, por exemplo, ser uma válvula de palheta simples, tal como descrita acima.

Os comentários acima quanto às características de filtragem do filtro primário se aplicam também ao filtro secundário. Os dois filtros - primário e secundário - podem estar dispostos para filtrar os mesmos tipos de material nocivo, ou podem estar dispostos para filtrar tipos diferentes de material nocivo. No entanto, considerando as características do filtro secundário, deve se ter em mente que o filtro secundário não coleta simplesmente ar que tenha passado através do mesmo, e portanto sendo filtrado pelo filtro primário, mas pode também ser exigido filtrar o ar que vazou por meio da vedação ou por meio de outros vazamentos no respirador, e portanto não foram filtrados de todo. A máscara oronasal é de preferência encaixada com uma válvula de exalação através da qual o ar exalado é expelido para o exterior. A válvula de exalação pode ser convencional, e pode compreender uma válvula de palheta de um sentido, tal como descrito acima.

Em uma modalidade preferida da invenção, os componentes do respirador são posicionados tal que o ar filtrado que entra passa através do visor em sua passagem do orifício de entrada para a máscara oronasal. Isto permite o ar que entra desenevoar o visor. Para este propósito, é de preferência disposto que o dito filtro secundário seja encaixado em um conduto cuja saída passa dentro do volume secundário, e cuja entrada é posicionada no lado oposto do respirador a partir do orifício de entrada, de modo que o ar que entra no orifício de entrada tenha que passar através do respirador principal a fim de entrar na entrada para o conduto. Na modalidade preferida, este conduto está disposto na área de queixo do respirador, abaixo da máscara nasal, e atua como um bloqueio completo ou parcial com a passagem de ar através da parte inferior da máscara. O ar que passa do orifício de entrada para o conduto assim de preferência flui sobre o topo da máscara oronasal - em outras palavras, através do visor.

Embora descrito abaixo em relação a um respirador manual, no sentido que o usuário fornece, através da força de seus pulmões, a sucção exigida para retirar ar de dentro do respirador, e portanto de dentro dos pulmões do usuário por meio da máscara oronasal, os princípios da invenção podem também ser aplicados a um respirador em que o ar respirável é fornecido ao respirador sob pressão, reduzindo assim a carga de respiração para o usuário. O filtro neste caso pode ser montado no respirador, de outro modo usado pelo usuário ou remotamente montado. A fim de que a invenção possa ser melhor entendida, uma modalidade da mesma será agora descrita por meio de exemplo somente e com referência aos desenhos anexos em que: a Figura 1 é uma vista diagramática de um respirador na forma de uma máscara de face completa, pretendida para ilustrar os princípios da invenção; a Figura 2 é uma vista em perspectiva explodida de uma modalidade de um respirador, na forma de uma máscara de face completa, construída de acordo com a invenção; a Figura 3 é uma vista olhando no interior da máscara da Figura 2; a Figura 4 é uma vista similar à Figura 3, mas em que as partes externas da máscara são mostradas pontilhadas a fim de revelar alguns aspectos do interior da máscara não claramente visível na Figura 3; a Figura 5 é uma vista dianteira da máscara oronasai e montagem de filtro anexa, quando encaixada na máscara da Figura 2; e a Figura 6 é uma vista em perspectiva da parte traseira e acima da montagem de filtro encaixada na máscara oronasai da Figura 5. É feita referência primeiramente à Figura 1 que é um diagrama para ilustrar os princípios da invenção. O respirador é representado como uma máscara de face completa 1 compreendendo uma máscara externa 2 pretendida para vedar em torno do perímetro de uma face do usuário e tendo um visor transparente cuja posição é representada pelo contorno pontilhado 3. Uma máscara oronasai 4 está localizada dentro da máscara externa 2 e é equipada com um conduto de exalação convencional 5 encaixado com uma válvula de exalação 6, A válvula 6 é tal de modo a permitir que o gás exalado saia da máscara oronasai para o exterior, mas impedir que o ar potencialmente contaminado do exterior passe para dentro da máscara. O ar 7 para respirar entra na máscara externa 2 por meio de um orifício de entrada 8, encaixado com uma válvula de um sentido 9 e um filtro 10. O filtro 10 contém um ou mais elementos de filtro desenhados para filtrar tanto desafios particulados quanto de vapor do ar que entra, ou uma mistura destes, como exigido. O ar que entra passa de preferência através da parte superior da máscara externa, através do visor, como representado pelas setas 7. O ar então entra na entrada de um conduto 11 pelo qual o ar é passado de volta em uma direção para o orifício de entrada 8, e entra na máscara oronasai 4 por meio de uma válvula de um sentido 12.

Montado dentro do conduto 11 está um filtro secundário 13 que filtra o ar que entra na medida em que passa para dentro da máscara orona-sal 4. O filtro 13 pode ser tal de modo a filtrar tanto desafios particulados quanto de vapor, ou uma mistura destes, como exigido.

Quando em uso, a máscara externa 2 e a máscara oronasal 4 contatam a face do usuário por meio de vedações respectivas 14, 15 feitas de material elastomérico. Será notado que as duas vedações são independentes uma da outra, a vedação oronasal 15 sendo contido totalmente dentro da vedação da máscara externa 14. Esta é a forma preferida, mas, em outra variante, a máscara externa é compartimentada para formar a máscara oronasal, com a máscara oronasal compartilhando alguma de sua vedação com aquela da máscara externa. Esta variante é menos desejável, no entanto, desde que significa que o isolamento da máscara oronasal do ar ambiente está comprometido.

Na modalidade ilustrada, as vedações 14, 15 definem, com a face, dois volumes separados, referidos como o volume principal 16 e o volume oronasal 17, respectivamente. O volume oronasal 17 está localizado completamente dentro do volume principal 16 e é vedado a partir do mesmo, o que significa que o volume oronasal é duplamente isolado do ar ambiente. Deixando de lado possíveis vazamentos da vedação 15, o ar pode passar do volume de principal 16 para o volume oronasal 17 somente por meio do con-. duto 11, onde é filtrado pelo filtro secundário 13. Deixando igualmente de lado o possível vazamento da vedação 14, o ar pode passar do exterior para o volume principal 16 somente por meio do filtro 10. O filtro secundário 13 pode assim ser dito para aumentar o filtro 10, ou filtro primário, sendo, com efeito, conectado em série com ele. Este assume no entanto que as vedações, particularmente a vedação externa 14, são 100% eficazes, que é improvável ser o caso; na prática, o ar vazará através da vedação externa 14, particularmente durante a inalação, quando existirá uma pressão ligeiramente negativa dentro do volume principal 16 que tenderá a aspirar o ar. Assim, na prática, o ar que passa através do filtro secundário 13, enquanto compreende principalmente ar que foi filtrado pelo filtro 10, também compreenderá uma pequena proporção de ar potencialmente contaminado que vazou através da vedação externa 14 e assim não foi filtrado.

Será notado que a provisão de um volume oronasal completamente separado dentro do volume principal maximiza a proteção do usuário contra pequenas quantidades de ar contaminado no volume principal desde que tal ar contaminado ainda tenha que passar através da vedação oronasal 15 antes de se tornar um perigo para o usuário. O ar para respirar é aspirado para dentro da máscara pela ação da inalação do usuário que causa uma queda de pressão na máscara oronasal e aspira o ar através do conduto de filtro 11 e finalmente através do orifício de entrada 8 por meio do filtro 10. Fazendo assim, o ar que entra passa através do visor 3, assim ajudando a desenevoar o visor. O ar exalado carregado de umidade não entra no volume principal 16 (exceto através da vedação 15) e sai diretamente para o exterior por meio do conduto 5.

Uma modalidade prática da invenção, que utiliza os princípios explicados com referência à Figura 1, será agora descrita com referência às Figuras 2 a 6. Onde apropriado, os mesmos numerais de referência foram usados para as partes correspondentes.

As Figuras 2 a 6 mostram um respirador na forma de uma máscara de face completa 1 compreendendo uma máscara externa 2 tendo um visor transparente 3, e uma máscara oronasal 4. Encaixado abaixo da máscara oronasal 4 está um conduto de filtro 11, alojando o filtro secundário (não visível), e a montagem da máscara oronasal 4 e o conduto 11 são encaixados dentro da máscara externa 2 por um encaixe dianteiro compreendendo um alojamento de cartucho de exalação cilíndrico 20 e uma porca de trava cilíndrica correspondente 21 que enroscam juntos através da abertura dianteira 22 na máscara externa 2. A máscara oronasal 4 tem uma abertura dianteira correspondente 23 que é vedantemente encaixada sobre um flange 24 no alojamento 20. Um filtro de malha grossa opcional 25 pode ser encaixado dentro do alojamento 20, para impedir que líquido ou muco ejetado pelo usuário obstrua a válvula de exalação. A válvula de exalação 6 está localizada em um alojamento cilíndrico 26 que é encaixado de modo destacável na frente do alojamento 20. Uma cobertura de frestas 27 é encaixada no alojamento 26 para definir um espaço morto à jusante da válvula de exalação para impedir o levantamento da válvula em certas condições adversas.

Assim, será visto que uma trajetória de exalação é definida a partir do interior da máscara oronasal 4 direto para o exterior sem entrar no volume principal definido pela máscara externa 2. A máscara é mantida na cabeça do usuário por meio de tiras (não mostradas) que engatam com as fivelas 28 montadas em tiras curtas 29, de material elastomérico, fixadas na máscara externa 2. Estes encaixes são convencionais e não serão descritos posteriormente. A máscara externa 2 veda contra o perímetro da face do usuário por meio de uma vedação flexível 14 feita de material elastomérico. O propósito desta vedação é criar dentro da máscara externa 2 um volume principal 16 de ar que é tão hermético quanto possível. No entanto, é impossível desenhar uma vedação que fornecerá uma vedação 100% eficaz contra todos os formatos de face e em todas as circunstâncias, assim o vazamento potencial desta vedação tem que ser fornecido. Na máscara presente, isto é tratado definindo, dentro da vedação principal 14, uma vedação secundária 15 pela qual a máscara oronasal 4 é vedada contra a face do usuário. Assim o ar contaminado na atmosfera ambiente tem que saltar ambas as vedações antes de se tomar um perigo para o usuário. O formato e a posição das vedações 14 e 15 são claramente mostrados na Figura 3, que é uma vista o-Ihando para o interior da máscara. O ar a ser inalado é aspirado para dentro da máscara pela ação da inalação do usuário que causa uma pressão negativa a ser criada dentro da máscara oronasal, e portanto dentro do volume principal 16 da máscara externa, como descrito previamente. Esta por sua vez, aspira o ar através de um orifício de entrada na forma de um alojamento de válvula de entrada 30 que é roscada através de uma abertura lateral 31 na máscara externa 2 e retida com uma porca 32 e uma arruela 33. Uma válvula de palheta 34 é montada dentro do alojamento 30 para criar a válvula de entrada de um sentido acima mencionada 9. O alojamento 30 é equipado com um encaixe 35 adequado para fixar de modo removível um filtro do tipo cartucho (não mostrado). É feita agora referência particular às Figuras 5 e 6 que ilustram a máscara oronasal 4 e o conduto de filtro secundário 11.0 conduto 11 tem um formato, em geral curvado, definindo, em uma extremidade, uma entrada 40 para o ar que entra e, na outra extremidade, uma saída 41 para o ar que entra na máscara oronasal. A saída 41 é formada com um flange 42 onde, em associação com uma ranhura anular correspondente formada na máscara oronasal 4, o conduto 11 pode ser fisicamente montado abaixo da máscara oronasal para formar a montagem ilustrada na Figura 5. A saída 41 é também formada com uma estrutura aberta 43, na qual é montado, através de uma abertura central, um elemento de válvula de palheta 44 feita de material eíastomérico, tal como borracha de silicone ou borracha de butila. A disposição é tal que, em sua posição normal, o elemento de válvula veda a saída 41 assentando contra um aro anular ligeíramente elevado 45, mas abrirá a palheta se o ar é retirado do conduto 11 através de sua entrada 40. Assim, o elemento 44 forma, com a estrutura associada, a válvula de palheta de um sentido acima mencionada 7, permitindo que o ar flua através da saída 41 e dentro do volume oronasal 17, mas não na direção inversa. A válvula de exalação de um sentido 6 e a válvula de entrada 9 são construídas em uma maneira similar.

Situado dentro do conduto 11 está um filtro posicionado para filtrar todo o ar que passa da entrada 40 para a saída 41 do conduto. A natureza deste filtro já foi discutida. O elemento, ou elementos, de filtro, pode ser removível mas, mais provavelmente, o conduto todo 11 será substituído quando o filtro precisar de troca. É agora feita referência particular á Figura 4 que mostra a mesma vista que a Figura 3, mas em que a máscara externa 2 é mostrada em contorno pontilhado, permitindo que mais do detalhe interior seja visível. O ar de entrada entra através do filtro principal {não mostrado) através do alojamento cilíndrico 30 contendo a válvula de um sentido 9 e no interior da máscara externa 2. Imediatamente oposta à saída para o alojamento 30 está a parte ereta 46 do conduto 11 (Figura 5) que leva à saída 41; no entanto, o ar de entrada não pode entrar no conduto 11 neste ponto e é em vez disto direcionado através do volume principal 16 é máscara externa para entrar no conduto na entrada 40 situada no lado direito (quando visto na Figura 4).

Será visto que a disposição da máscara oronasal 4 e o conduto 11 dentro do volume principal 16 'pe tal que o ar que entra, ao passar do lado esquerdo para o lado direito do volume principal, quando visto na Figura 3, de preferência flui através do topo da máscara oronasal, e assim através do visor 3, em vez de tomar uma rota abaixo da máscara oronasal 4 que é substancialmente bloqueada pela presença do conduto 11. Para este propósito, ao conduto 11 e à superfície interna da máscara externa 2, nesta área, são dados um formato aproximadamente correspondente para melhorar seu efeito. Como já explicado, este fluxo de ar através da máscara desenevoa efetivamente o visor.

Outros detalhes da operação da máscara descrita com referência às Figuras 2 a 6 não serão repetidos porque serão facilmente entendidos com referência à descrição da Figura 1 já fornecida.

REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Respirador para cobrir pelo menos a face do usuário e incorporar um visor (3) posicionado para permitir que o usuário veja, o dito respirador definindo dentro de um volume principal (16) dentro do qual o ar pode ser aspirado do exterior por meio de um filtro primário (10), e um volume secundário (17) posicionado de modo a envolver o nariz e a boca do usuário, o dito respirador sendo caracterizado pelo fato de que um filtro secundário (13) é fornecido ao gás do filtro que passa do volume principal (16) para o volume secundário (17).

2. Respirador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o volume secundário (17) toma a forma de uma máscara oronasal (4) tendo uma vedação resiliente (15) ao longo de seu local de contato com a face do usuário.

3. Respirador de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ar é retirado para dentro do volume principal (16) a partir do exterior por meio de um orifício de entrada primário (8) no qual é encaixado o dito filtro primário (10).

4. Respirador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito orifício de entrada (8) é ainda encaixado com uma válvula de sentido único (9) operável para permitir o ar para dentro do volume principal (16) a partir do exterior, mas não na direção inversa.

5. Respirador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita válvula de sentido único (9) seja localizada à jusante do filtro primário (10).

6. Respirador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma válvula de sentido único adicional (12) é encaixada no fluxo de ar do volume principal (16) para o volume secundário (17), a dita válvula de sentido único (12) adicional sendo operável para permitir o ar para dentro do volume secundário (17) a partir do volume primário (17), mas não na direção inversa.

7. Respirador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita válvula de sentido único adicional (12) está localizada à jusante do filtro secundário (13).

8. Respirador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a entrada para o ar ser passado do volume principal para o volume secundário está localizada no lado oposto do volume principal (16) para o dito orifício de entrada primário (8) de modo que 0 ar, ao passar do dito orifício de entrada primário (8) para a dita entrada passa através do visor (3).

9. Respirador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente um conduto (11) cuja entrada compreende a dita entrada para o ar ser passado do volume principal (16) para o volume secundário (17) e que termina em um orifício de entrada secundário através do qual o ar flui para dentro do volume secundário (17).

10. Respirador de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a entrada para o conduto (11) está situada no lado oposto do volume principal (16) para o orifício de entrada primário e a saída do conduto (11) está situada no mesmo lado do volume principal (16) que o orifício de entrada primário.

11. Respirador de acordo com uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o dito filtro secundário (13) é encaixado no dito conduto (11).

12. Respirador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o dito volume secundário (17) é ainda encaixado com uma válvula de exalação (6) onde o ar pode ser expelido para o exterior.

13. Respirador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o volume secundário (17) compreende um volume autocontido separado dentro do volume principal (16), tendo sua própria vedação (15) contra a face do usuário separada daquela do volume principal (16).