ES2233946T3 - DEVICE TO BREATHE. - Google Patents
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Abstract
Description
Aparato respiratorio.Respiratory system
La presente invención se refiere a un aparato respiratorio de presión superior a la atmosférica forzada por ventilador del tipo en el se bombea aire filtrado a una pieza o máscara facial que cubre al menos la nariz o la boca del usuario, siendo el aire bombeado por medio de un ventilador accionado por un motor eléctrico que, normalmente, está alimentado por baterías.The present invention relates to an apparatus upper air pressure than forced by type fan in which filtered air is pumped to a part or facial mask that covers at least the user's nose or mouth, the air being pumped by means of a fan driven by a electric motor that is normally powered by batteries.
Se conocen bien aparatos respiratorios del tipo al que se refiere la presente invención, y se han propuesto una variedad de realizaciones diferentes, y las ventajas e inconvenientes de dichos aparatos se discuten en muchas especificaciones de patentes. Entre los requisitos para que un aparato sea satisfactorio están el que suministre cantidades adecuadas de aire cuando el usuario respira a fondo que, como muestran las pruebas, necesita el suministro de un caudal sustancialmente mayor que aquél con el que normalmente se cuenta. Es deseable minimizar el consumo de energía por parte del motor que acciona el ventilador, de acuerdo con los requisitos establecidos anteriormente, para aumentar la vida de la batería.Respiratory devices of the type are well known referred to in the present invention, and a variety of different embodiments, and the advantages and drawbacks of such devices are discussed in many patent specifications. Among the requirements for a apparatus is satisfactory are the one that supplies quantities adequate air when the user breathes deeply which, like show the evidence, you need the supply of a flow substantially larger than the one you normally have. It is desirable to minimize the energy consumption by the motor that operates the fan, in accordance with the established requirements previously, to increase battery life.
Es también altamente deseable el que la presión del aire dentro de la pieza o careta facial nunca pueda descender por debajo de la presión atmosférica ambiente. Si esto sucediera, podría entrar aire en el espacio interior de la pieza o careta introduciendo en dicho espacio contaminantes del medio ambiente.It is also highly desirable that the pressure of the air inside the piece or face mask can never descend below ambient atmospheric pressure. If this happened, air could enter the interior space of the piece or mask introducing environmental pollutants into said space.
La patente DE 4.205.412 describe una careta de gas y una disposición de equipo respiratorio con un tanque de almacenamiento para un gas respiratorio licuado y un conducto de circulación de aire destinado a transmitir calor de evaporación del aire ambiente al gas respiratorio licuado. De acuerdo con la descripción de la patente DE 4.205.412, se conseguirá un caudal suficiente de aire ambiente en cualquier condición de uso si se cuenta con un ventilador para el suministro del aire ambiente a través del conducto de circulación del aire.Patent DE 4,205,412 describes a mask of gas and a respiratory equipment arrangement with a tank of storage for a liquefied respiratory gas and a duct air circulation intended to transmit evaporation heat from the ambient air to liquefied respiratory gas. According to the Patent description DE 4,205,412, a flow rate will be achieved sufficient ambient air in any condition of use if it has a fan for the supply of ambient air to through the air circulation duct.
La presente invención consiste en un aparato respiratorio de aire forzado que comprende una pieza o careta facial que cubre al menos la nariz o boca de un usuario, una unidad de bombeo preparada para suministrar aire a un espacio interior de la pieza o careta facial, un motor eléctrico dentro de la unidad de bombeo preparado para accionar un ventilador que forma parte de la unidad de bombeo, un filtro para filtrar el aire que entra en la pieza o careta facial y unos medios de válvulas que controlan el flujo de aire desde la unidad de bombeo a la pieza o careta facial durante la inhalación y desde la pieza o careta facial durante la exhalación, incluyendo los medios de válvulas una válvula de entrada de aire y una válvula de salida de aire, manteniéndose la válvula de salida de aire en posición cerrada durante la inhalación a través de la válvula de entrada de aire por la presión del aire procedente de la unidad de bombeo, y abriéndose por el aire exhalado que actúa también sobre la válvula de entrada para evitar la entrada de aire exhalado a la unidad de bombeo;The present invention consists of an apparatus forced air breathing comprising a face piece or mask covering at least one user's nose or mouth, a unit of pumping prepared to supply air to an interior space of the face piece or mask, an electric motor inside the unit pumping prepared to operate a fan that is part of the pumping unit, a filter to filter the air entering the face piece or mask and valve means that control the air flow from the pumping unit to the part or face shield during inhalation and from the face piece or mask during exhalation, including the valve means a valve air inlet and an air outlet valve, maintaining the air outlet valve in closed position during inhalation through the air inlet valve by air pressure coming from the pumping unit, and opening through the air exhaled which also acts on the inlet valve to avoid the intake of exhaled air to the pumping unit;
en el que el aparato incluye además medios para mantener y controlar la velocidad del motor de forma que el ventilador gire a una velocidad sustancialmente constante con independencia de si el usuario está inhalando o exhalando aire.in which the apparatus also includes means for maintain and control engine speed so that the fan rotate at a substantially constant speed with regardless of whether the user is inhaling or exhaling air.
Es deseable controlar la velocidad del motor que acciona el ventilador de forma que gire a una velocidad sustancialmente constante. Esto contrasta con las propuestas anteriores que requerían que la velocidad del ventilador aumentara cuando se necesitaba más flujo de aire. Se ha encontrado que el funcionamiento a velocidad constante da como resultado un ahorro de la energía consumida cuando se compara con dejar que el ventilador se pare lentamente y después se acelere de nuevo.It is desirable to control the engine speed that drive the fan so that it rotates at a speed substantially constant. This contrasts with the proposals. earlier that required fan speed to increase when more air flow was needed. It has been found that the constant speed operation results in savings of the energy consumed when compared to letting the fan Stop slowly and then accelerate again.
Se ha encontrado también que puede mejorarse el funcionamiento de dicho aparato dotándole de una válvula que controle la entrada de aire a la unidad de bombeo, estando situada la válvula aguas arriba o aguas abajo del ventilador y estando preparada para que cierre cuando dentro de la unidad de bombeo exista una presión de aire definida. Con un aparato de este tipo es más fácil asegurar que siempre existirá una presión superior a la atmosférica dentro de la pieza o careta facial, evitando de este modo la existencia de una presión inferior a la atmosférica que podría dar lugar a la entrada de aire contaminado.It has also been found that the operation of said apparatus by providing it with a valve that check the air inlet to the pumping unit, being located the valve upstream or downstream of the fan and being ready to close when inside the pumping unit there is a defined air pressure. With such a device is easier to ensure that there will always be a pressure greater than atmospheric inside the piece or face mask, avoiding this mode the existence of a lower atmospheric pressure than It could lead to the entry of contaminated air.
Se utiliza el término pieza o careta facial para incluir cualquier dispositivo que cubra la nariz o la boca de un usuario y que esté preparado para encajar con el cuerpo o con las ropas del usuario alrededor de sus bordes. Puede cubrir solamente la boca o la nariz o ambas. Si se desea, puede comprender un casco que cubra la totalidad de la cabeza del usuario.The term piece or face mask is used to include any device that covers the nose or mouth of a user and be prepared to fit with the body or with the User clothes around their edges. It can cover only the mouth or nose or both. If desired, you can understand a helmet that cover the entire head of the user.
Cuando se usa en esta especificación, el término filtro se considera que incluye cualquier dispositivo para la eliminación de contaminantes corpusculares y/o gaseosos del aire inhalado. Las partículas pueden ser sólidas, como en el caso del humo, o líquidas, como en las pulverizaciones de insecticidas. El filtro puede estar preparado para eliminar contaminantes gaseosos, en cuyo caso el filtro puede ser carbón activado u otro absorbente gaseoso.When used in this specification, the term filter is considered to include any device for the removal of corpuscular and / or gaseous air pollutants inhaled The particles can be solid, as in the case of smoke, or liquids, as in insecticide sprays. He filter can be prepared to remove gaseous pollutants, in which case the filter can be activated carbon or other absorbent gaseous.
El aparato de acuerdo con esta invención puede incluir, aguas abajo del filtro, un dispositivo para la medida del contenido de oxígeno en el aire inhalado. Este dispositivo proporcionará, preferiblemente, un aviso al usuario cuando el contenido de oxígeno del aire inhalado filtrado caiga por debajo de un nivel predeterminado. En una realización de la invención especialmente preferida, el aparato incluye una fuente de oxígeno comprimido o de otro gas respirable que puede liberarse en el aire inhalado a una velocidad suficiente para mantener el contenido de oxígeno del aire inhalado por encima de un nivel predeterminado.The apparatus according to this invention can include, downstream of the filter, a device for measuring the oxygen content in the inhaled air. This device will preferably provide a notice to the user when the oxygen content of the filtered inhaled air falls below a predetermined level In an embodiment of the invention Especially preferred, the apparatus includes an oxygen source compressed or other breathable gas that can be released into the air inhaled at a speed sufficient to maintain the content of oxygen from inhaled air above a level predetermined.
Para diferentes aplicaciones del aparato respiratorio se emplean diferentes tipos de filtros. Cada tipo de filtro diferente altera la resistencia al flujo del aparato. Los requisitos exigidos al aparato respiratorio pueden también variar con cada tipo de filtro a medida que se usa progresivamente un filtro. Se ha encontrado que la calibración del aparato con anterioridad a su uso, de forma que la velocidad de giro del ventilador se fije a valor de base óptimo da como resultado un ahorro de energía y un aumento de la vida del filtro.For different appliance applications Different types of filters are used. Each type of Different filter alters the resistance to the flow of the apparatus. The requirements required of the respiratory system may also vary with each type of filter as a progressively used filter. It has been found that the calibration of the device with before use, so that the speed of rotation of the fan set to optimal base value results in a Energy saving and increased filter life.
Un aparato respiratorio de presión superior a la atmosférica puede comprender una pieza o careta facial que cubre al menos la nariz o boca de un usuario, una unidad de bombeo preparada para suministrar aire al espacio interior de la pieza o careta facial, un motor eléctrico dentro de la unidad de bombeo preparado para accionar un ventilador, en el que el aparato está dotado con medios de control sobre los que se puede actuar adaptados para hacer que el aparato pase por una fase de calibración de forma que la velocidad de giro del ventilador se fije a un valor de base óptimo predeterminado en relación con las condiciones de funcionamiento que prevalezcan en ese momento en el aparato. El valor de base se mantiene, preferiblemente, sustancialmente constante durante un periodo de funcionamiento del aparato o hasta que el aparato se recalibra.A breathing apparatus with a pressure greater than atmospheric can comprise a face piece or mask that covers the minus a user's nose or mouth, a pumping unit prepared to supply air to the interior space of the part or mask facial, an electric motor inside the pumping unit prepared to operate a fan, in which the apparatus is provided with control means on which one can act adapted to make the device go through a calibration phase so that fan speed is set to a base value optimal optimum in relation to the conditions of operation prevailing at that time in the device. He base value is preferably maintained substantially constant for a period of operation of the device or up to that the device is recalibrated.
En una realización preferida, el aparato incluye unos medios electrónicos de procesamiento de datos que supervisan y controlan la velocidad del motor para asegurar el flujo de aire adecuado en la careta del aparato.In a preferred embodiment, the apparatus includes electronic means of data processing that monitor and control engine speed to ensure air flow suitable on the face of the device.
Preferiblemente, los medios de control sobre los que se puede actuar tienen en cuenta el tipo de filtro y/o la resistencia al flujo dentro del aparato para fijar el valor óptimo de la velocidad de giro del ventilador.Preferably, the control means over the that can be taken into account the type of filter and / or the resistance to flow within the apparatus to set the optimum value of fan speed.
En una realización, los medios de control sobre los que se puede actuar serían accionados manualmente por un usuario del aparato. En esta realización, los medios de control sobre los que se puede actuar incluirían medios electrónicos de procesamiento de datos introduciendo el usuario los parámetros aplicables al tipo de filtro y/o a la resistencia al flujo para fijar la velocidad óptima del ventilador con anterioridad a su uso.In one embodiment, the control means over those that can be acted upon would be manually operated by a user of the device In this embodiment, the control means on the that can be acted on would include electronic processing means of data entering the user the parameters applicable to the type filter and / or flow resistance to set the speed Optimum fan prior to use.
En una segunda realización, los medios de control sobre los que se puede actuar establecerían automáticamente que el aparato pasara una fase de calibración. Una forma de funcionamiento automático implicaría que los parámetros del tipo de filtro estuvieran codificados sobre el filtro de forma que los detalles fueran detectados por los medios electrónicos de procesamiento de datos, que ajustarían automáticamente el flujo de aire a través del aparato. La transmisión de la información codificada a los medios electrónicos de procesamiento de datos puede realizarse mediante transferencia óptica, eléctrica o magnética.In a second embodiment, the control means on which one can act would automatically establish that the The device will go through a calibration phase. A way of functioning automatic would imply that the filter type parameters were coded on the filter so that the details were detected by electronic means of processing data, which would automatically adjust the air flow through the apparatus. The transmission of encrypted information to the media Electronic data processing can be done using optical, electrical or magnetic transfer.
Unos segundos y más deseables medios de funcionamiento automático implicarían el uso de un sensor de presión y/o de un aparato de medida del flujo, cada uno de ellos bajo el control de los medios electrónicos de procesamiento de datos. El sensor de presión y/o el medidor de flujo estarían situados, preferiblemente, próximos al y aguas abajo del filtro del aparato, de forma que se miden automáticamente la caída de la presión y del flujo siendo introducidos en la unidad electrónica de procesamiento de datos los valores detectados de la presión y del flujo de aire. La unidad electrónica de procesamiento de datos calcularía entonces, automáticamente, la velocidad adecuada de giro del ventilador en función de los parámetros medidos.A few seconds and more desirable means of automatic operation would involve the use of a pressure sensor and / or a flow measuring device, each of them under the control of electronic means of data processing. He pressure sensor and / or flow meter would be located, preferably, near and downstream of the filter of the apparatus, so that the pressure drop and the pressure drop are automatically measured flow being introduced into the electronic processing unit of data the detected values of the pressure and the air flow. The electronic data processing unit would calculate then, automatically, the proper speed of rotation of the fan depending on the measured parameters.
En una realización, el sensor de presión comprende un transductor de presión de silicona. En una realización preferida, el sensor de presión comprende una membrana flexible preparada para flexionar con los cambios en la presión, un transmisor de ultrasonidos preparado para dirigir ultrasonidos hacia la membrana, un receptor de ultrasonidos preparado para detectar los ultrasonidos reflejados desde la membrana, y unos medios de análisis, siendo los medios de análisis capaces de determinar un parámetro basado en el tiempo de propagación de los ultrasonidos entre el transmisor, la membrana y el receptor, y calibrado de forma que proporcione una indicación de la presión del aire a los medios electrónicos de procesamiento de datos.In one embodiment, the pressure sensor It comprises a silicone pressure transducer. In one embodiment preferred, the pressure sensor comprises a flexible membrane ready to flex with changes in pressure, a ultrasonic transmitter ready to direct ultrasound towards the membrane, an ultrasound receiver prepared for detect the ultrasound reflected from the membrane, and about means of analysis, being the means of analysis capable of determine a parameter based on the propagation time of the ultrasound between the transmitter, the membrane and the receiver, and calibrated to provide an indication of the pressure of the Air to electronic means of data processing.
Para compensar los cambios en el tiempo de propagación de los ultrasonidos entre el transmisor, la membrana y el receptor producidos por las variaciones de temperatura, existe, situada preferiblemente en las proximidades del sensor de temperatura, una sonda de temperatura en comunicación con los medios de análisis, aplicando los medios de análisis un algoritmo de compensación al tiempo de propagación de acuerdo con la temperatura medida.To compensate for changes in the time of Ultrasound propagation between the transmitter, the membrane and the receiver produced by temperature variations, exists, preferably located in the vicinity of the sensor temperature, a temperature probe in communication with the media of analysis, applying the analysis means an algorithm of compensation to propagation time according to temperature measure.
En otra realización, el aparato de medida del flujo comprende un reductor del flujo de aire, tal como una placa o malla con orificio, y un sensor de presión adaptado para medir el cambio de presión a través del reductor.In another embodiment, the measuring device of the flow comprises an air flow reducer, such as a plate or hole mesh, and a pressure sensor adapted to measure the pressure change through the reducer.
En otra realización, el aparato de medida del flujo comprende un sensor de presión adaptado para medir el cambio de presión entre la unidad de bombeo y la pieza o careta facial que se produce por uno o más reductores del flujo de aire situados entre la unidad de bombeo y la careta. El reductor del flujo de aire comprende, preferentemente, una manguera de transferencia de aire que permite el paso de aire entre la unidad de bombeo y la pieza o careta facial.In another embodiment, the measuring device of the flow comprises a pressure sensor adapted to measure change of pressure between the pumping unit and the part or face shield that is produced by one or more air flow reducers located between the pumping unit and the mask. Air flow reducer preferably comprises an air transfer hose which allows the passage of air between the pumping unit and the part or face mask
En una realización adicional, el aparato de medida del flujo comprende un transmisor de ultrasonidos y un receptor de ultrasonidos adaptados para, respectivamente, transmitir y detectar ultrasonidos que viajan a lo largo de una parte de la manguera de transferencia de aire. El caudal es directamente proporcional al desplazamiento temporal de los ultrasonidos que viajan por la manguera. Una ventaja de este método es que no pone obstáculos al flujo de aire en el aparato.In a further embodiment, the apparatus of flow measurement comprises an ultrasonic transmitter and a ultrasonic receiver adapted to respectively transmit and detect ultrasounds that travel along a part of the air transfer hose. The flow is directly proportional to the temporal displacement of the ultrasounds that They travel through the hose. An advantage of this method is that it does not put obstacles to the air flow in the device.
En aún otra realización adicional, el aparato de medida del flujo comprende un termistor colocado en el flujo de aire y calentado a una temperatura mayor que la temperatura ambiente, siendo el caudal proporcional al efecto de enfriamiento del flujo de aire sobre el termistor calentado.In yet another additional embodiment, the apparatus of flow measurement comprises a thermistor placed in the air flow and heated to a temperature higher than room temperature, the flow rate being proportional to the cooling effect of the flow of air over the heated thermistor.
Debido a razones higiénicas y de seguridad, la careta se lava, preferiblemente, después de cada uso. Por estas razones, es deseable no tener sistemas eléctricos, u otros aparatos vulnerables a roturas, en la careta.Due to hygienic and safety reasons, the mask is washed, preferably, after each use. For these reasons, it is desirable not to have electrical systems, or other devices vulnerable to breakage, in the mask.
El aparato respiratorio de aire forzado de acuerdo con la invención funciona, preferiblemente, a una presión baja pero con un caudal relativamente elevado. En las realizaciones preferidas, el aparato es capaz de entregar a un usuario al menos 150 litros de aire por minuto, preferiblemente 300 litros de aire por minuto, y más preferiblemente al menos 500 litros de aire por minuto. En las realizaciones preferidas, la presión de suministro del aire a la válvula de entrada de aire que admite el aire a la pieza o careta facial se encuentra entre 0 y 10 mbar, preferiblemente no más de 6 mbar, por encima de la presión del medio ambiente de referencia. También se prefiere que el ventilador de la unidad de bombeo produzca una presión en este margen. No obstante, es posible disponer un regulador entre una unidad de bombeo que produce aire a una presión mayor y los medios de válvulas asociados con la pieza o careta facial. En este caso, la unidad de bombeo suministrará aire a una presión menor de 1 bar, preferiblemente menor de 100 mbar, y más preferiblemente menor de 20 mbar. A estas presiones bajas, los diámetros de las mangueras deben elegirse de forma que eviten restricciones excesivas al flujo que producirían grandes caídas de presión en el sistema.The forced air breathing apparatus of according to the invention preferably works at a pressure low but with a relatively high flow. In the realizations preferred, the device is capable of delivering at least one user 150 liters of air per minute, preferably 300 liters of air per minute, and more preferably at least 500 liters of air per minute. In preferred embodiments, the supply pressure from the air to the air inlet valve that admits the air to the piece or face mask is between 0 and 10 mbar, preferably not more than 6 mbar, above the pressure of the reference environment. It is also preferred that the fan of the pumping unit produces a pressure in this range. Do not However, it is possible to arrange a regulator between a unit of pumping that produces air at a higher pressure and the means of valves associated with the face piece or mask. In this case, the pumping unit will supply air at a pressure less than 1 bar, preferably less than 100 mbar, and more preferably less than 20 mbar At these low pressures, the hose diameters should be chosen in a way that avoids excessive flow restrictions that would produce large pressure drops in the system.
Con el fin de que pueda entenderse mejor la naturaleza de la invención, se describen a continuación, a título de ejemplo, formas preferidas de la misma con referencia a los dibujos esquemáticos que la acompañan, en los que:In order to better understand the nature of the invention, described below, by way of example, preferred forms thereof with reference to the drawings accompanying schematics, in which:
- la figura 1 es un dibujo esquemático de aquellas partes del aparato a las que se refiere la presente invención, en la configuración adoptada durante el periodo en que el usuario inhala aire;- Figure 1 is a schematic drawing of those parts of the apparatus referred to herein invention, in the configuration adopted during the period in which the user inhales air;
- la figura 2 es una vista similar a la de la figura 1 mostrando el aparato en la configuración adoptada cuando el usuario exhala aire;- Figure 2 is a view similar to that of the Figure 1 showing the device in the configuration adopted when the user exhales air;
- la figura 3 es una vista en sección transversal de una forma de válvula de evacuación de acuerdo con la invención;- Figure 3 is a cross-sectional view of an evacuation valve shape according to the invention;
- la figura 4 es una vista en planta desde debajo de la válvula mostrada en la figura 3;- Figure 4 is a plan view from below of the valve shown in figure 3;
- la figura 5 es una vista en sección transversal de otra forma de válvula de evacuación de acuerdo con la invención, en la que:- Figure 5 is a cross-sectional view otherwise, an evacuation valve according to the invention, in which:
- la figura 5(a) muestra la válvula durante la inhalación,- Figure 5 (a) shows the valve during inhalation,
- la figura 5(b) muestra la válvula en una condición cerrada estable, y- Figure 5 (b) shows the valve in a stable closed condition, and
- la figura 5(c) muestra la válvula durante la exhalación;- Figure 5 (c) shows the valve during exhalation;
- la figura 6 es una vista en sección transversal de otra forma más de válvula de evacuación de acuerdo con la invención, en la que:- Figure 6 is a cross-sectional view otherwise, an evacuation valve according to the invention, in which:
- la figura 6(a) muestra la válvula durante la inhalación,- Figure 6 (a) shows the valve during inhalation,
- la figura 6(b) muestra la válvula en una condición cerrada estable, y- Figure 6 (b) shows the valve in a stable closed condition, and
- la figura 6(c) muestra la válvula durante la exhalación;- Figure 6 (c) shows the valve during exhalation;
- la figura 7 es un dibujo esquemático de otra forma del aparato al que se refiere la presente invención, en la que:- Figure 7 is a schematic drawing of another form of the apparatus referred to in the present invention, in the that:
- la figura 7(a) muestra el aparato durante la inhalación, y- Figure 7 (a) shows the device during inhalation, and
- la figura 7(b) muestra el aparato durante la exhalación;- Figure 7 (b) shows the device during exhalation;
- la figura 8 es un dibujo esquemático de otra forma más del aparato al que se refiere la presente invención, en la que:- Figure 8 is a schematic drawing of another further form of the apparatus referred to in the present invention, in the that:
- la figura 8(a) muestra el aparato durante la inhalación, y- Figure 8 (a) shows the device during inhalation, and
- la figura 8(b) muestra el aparato durante la exhalación;- Figure 8 (b) shows the device during exhalation;
- la figura 9 es una vista esquemática de una realización del aparato respiratorio de acuerdo con el cuarto aspecto de la presente invención, y- Figure 9 is a schematic view of a realization of the respiratory system according to the room aspect of the present invention, and
- la figura 10 es una vista esquemática de una realización de una interfaz de usuario para un aparato respiratorio de acuerdo con el quinto aspecto de la presente invención.- Figure 10 is a schematic view of a realization of a user interface for a respiratory system in accordance with the fifth aspect of the present invention.
El aparato mostrado en las figuras 1 y 2 consiste en una unidad de bombeo 10 que encierra un espacio de aire y un motor eléctrico 11 que acciona un ventilador centrífugo 12. Además de las partes mostradas existe una fuente de energía para el motor, normalmente una batería recargable, y además una unidad de control de la velocidad del motor de construcción convencional. Esta unidad supervisa la velocidad de giro del ventilador 12 y controla la velocidad del motor para hacer que funcione a una velocidad sustancialmente constante con independencia de si el usuario está inhalando o exhalando aire.The apparatus shown in figures 1 and 2 consists in a pumping unit 10 that encloses an air gap and a electric motor 11 that drives a centrifugal fan 12. In addition of the parts shown there is a power source for the engine, normally a rechargeable battery, and also a control unit of the speed of the conventional construction engine. This unit monitors fan speed 12 and controls the engine speed to make it run at a speed substantially constant regardless of whether the user is inhaling or exhaling air.
El aire se introduce en la unidad de bombeo 10 a través de un filtro convencional 13. La entrada del aire procedente del filtro se controla por la válvula 14 asociada con el fuelle 15 que cierra la válvula durante la exhalación de aire como se muestra en la figura 2 y que está ligeramente inclinada hacia la posición de abierta por medio del muelle 20, como se muestra en la figura 1. Durante la inhalación del aire, como se muestra en la figura 1, la válvula 14 se desplaza debido al fuelle 15 y a la depresión dentro de la unidad de bombeo para permitir que el aire entre en la unidad de bombeo.The air is introduced into the pumping unit 10 a through a conventional filter 13. The intake of the coming air of the filter is controlled by valve 14 associated with bellows 15 which closes the valve during exhalation of air as shown in figure 2 and that is slightly inclined towards the position open by means of the spring 20, as shown in figure 1. During air inhalation, as shown in Figure 1, the valve 14 moves due to bellows 15 and depression inside of the pumping unit to allow air to enter the unit pumping.
Pueden proporcionarse medios para ajustar la presión a la que se cierra la válvula 14. Es deseable mantener esta presión tan baja como sea posible y preparar la válvula para que abra solamente durante el tiempo suficiente para permitir que entre la cantidad necesaria de aire, tras lo cual se cierra la válvula. El sistema se equilibra actuando la válvula como un regulador de presión para minimizar todo lo posible las fluctuaciones de presión en la unidad de bombeo para asegurar un suministro de aire más o menos instantáneo desde el ventilador hasta el usuario tan pronto como comienza la inhalación.Means can be provided to adjust the pressure at which valve 14 is closed. It is desirable to maintain this pressure as low as possible and prepare the valve so that open only for long enough to allow it to enter the necessary amount of air, after which the valve is closed. The system is balanced by acting the valve as a regulator of pressure to minimize pressure fluctuations as much as possible in the pumping unit to ensure a more or more air supply less instantaneous from the fan to the user as soon How the inhalation begins
La unidad de bombeo está conectada por medio del conducto 16 a una válvula de evacuación indicada con la referencia numérica 17. El conducto 16 se divide en dos partes, un conducto 18 que conduce a través de un elemento de válvula 19 a la pieza o careta facial 20a y también a una salida de evacuación 21 que se cierra durante la inhalación por la válvula 22 que está ligeramente inclinada hacia la posición de cerrada por el fuelle 23, tal y como se muestra en la figura 1. En ciertas realizaciones de la invención la válvula 22 puede reemplazarse por una sencilla válvula de exhalación accionada por resorte.The pumping unit is connected by means of the conduit 16 to an evacuation valve indicated with the reference Numeric 17. The conduit 16 is divided into two parts, a conduit 18 which leads through a valve element 19 to the part or facial mask 20a and also at an evacuation outlet 21 which is close during inhalation by valve 22 which is slightly inclined towards the closed position by bellows 23, as is shown in figure 1. In certain embodiments of the invention valve 22 can be replaced by a simple valve spring-powered exhalation.
La segunda rama 24 del conducto 16 conduce a la parte posterior de la válvula 22 que tiende a mantener la válvula en un estado de presión equilibrada.The second branch 24 of the conduit 16 leads to the back of the valve 22 which tends to keep the valve in a balanced pressure state.
El flujo de aire durante la inhalación se ilustra por las flechas mostradas en la figura 1. El aire entra a través de la válvula 14 abierta hacia el ventilador 12 que genera una presión para producir un flujo de aire a través de los conductos 16 y 18 hacia la pieza o careta facial que lleva el usuario. Puede verse que la válvula 19 se mantiene abierta por la presión del aire sobre ella y el aire fluye libremente hacia el usuario. La presión del aire en el conducto 24 actúa sobre la parte posterior de la válvula 22 para reforzar la acción del fuelle 23 y mantener la válvula cerrada.The air flow during inhalation is illustrated by the arrows shown in figure 1. The air enters through the valve 14 open towards the fan 12 which generates a pressure to produce an air flow through ducts 16 and 18 towards the piece or face mask worn by the user. It can be seen that valve 19 is kept open by the air pressure on she and the air flows freely towards the user. The pressure of air in the duct 24 acts on the back of the valve 22 to reinforce the bellows 23 and maintain the valve closed.
La configuración del aparato durante la exhalación se muestra en la figura 2, en la que la válvula 14 está cerrada. La válvula 19 está también cerrada debido a la exhalación de aire por parte del usuario. El ventilador 12, que se mantiene a una velocidad de giro constante por el motor 11, funciona en un régimen estabilizado y la presión generada por él no es suficiente para abrir la válvula 19 contra la presión del aire exhalado. No obstante, aplica presión a la parte posterior de la válvula 22 pero a un nivel inferior a la presión de exhalación, permitiendo de este modo que la válvula 22 se mantenga abierta. El aire exhalado puede escapar por la salida de evacuación 21. Mientras que el aparato se muestra de una manera puramente esquemática en las figuras 1 y 2, las figuras 3 y 4 muestran de una manera más realista una forma de realización de la válvula de evacuación, que corresponde funcionalmente a la válvula de evacuación 17 mostrada en las figuras 1 y 2. En esta realización, el conducto 25 corresponde al conducto 16 de las figuras 1 y 2, un par de válvulas unidireccionales 26 corresponde a la válvula 19 de las figuras 1 y 2, y un par de aberturas de salida 27 corresponden al conducto 18 de las figuras 1 y 2, proporcionando una conexión a la pieza o careta facial. De este modo, durante la inhalación el aire procedente de la unidad de bombeo entra al conducto 25, pasa a través de la válvula 26 y se suministra a la pieza o careta facial a través de la salida 27.The device configuration during exhalation is shown in figure 2, in which the valve 14 is closed. Valve 19 is also closed due to exhalation. of air by the user. The fan 12, which is maintained at a constant speed of rotation by the motor 11, works in a stabilized regime and the pressure generated by it is not enough to open valve 19 against exhaled air pressure. Do not However, it applies pressure to the back of the valve 22 but at a lower level than exhalation pressure, allowing this so that valve 22 remains open. Exhaled air can escape through evacuation exit 21. While the appliance is shows in a purely schematic way in figures 1 and 2, Figures 3 and 4 show in a more realistic way a form of realization of the evacuation valve, which corresponds functionally to the drain valve 17 shown in the Figures 1 and 2. In this embodiment, conduit 25 corresponds to conduit 16 of figures 1 and 2, a pair of valves unidirectional 26 corresponds to the valve 19 of figures 1 and 2, and a pair of outlet openings 27 correspond to conduit 18 of Figures 1 and 2, providing a connection to the part or face mask Thus, during inhalation the air coming from the pumping unit enters conduit 25, passes to through valve 26 and supplied to the face piece or mask through exit 27.
En el centro de la válvula de salida existe una válvula de diafragma 28 apretada ligeramente por un muelle 29 contra un asiento 31. Esta válvula posee un tubo hueco central 32 que se mueve con el diafragma. Este tubo tiene aperturas de entrada de aire 33 en su extremo inferior y una salida de aire 34 en su extremo superior. La válvula de diafragma 28 se corresponde con la válvula 22 de las figuras 1 y 2.In the center of the outlet valve there is a diaphragm valve 28 pressed slightly by a spring 29 against a seat 31. This valve has a central hollow tube 32 which is Move with the diaphragm. This tube has inlet openings of air 33 at its lower end and an air outlet 34 at its end higher. Diaphragm valve 28 corresponds to the valve 22 of figures 1 and 2.
Durante la exhalación, el aire entra a través de las entradas de aire 27. El aire exhalado ejerce presión sobre la válvula de diafragma 28 y hace que se abra frente a la oposición del muelle 29. El aire entonces pasa por la válvula de diafragma 28 y desemboca en la atmósfera a través de las válvulas unidireccionales 35 en la parte superior de la caja. Las válvulas 35, que evitan el ingreso de aire contaminado en el caso de fallo del ventilador, no son absolutamente esenciales para el funcionamiento del sistema y pueden omitirse.During exhalation, air enters through the air inlets 27. The exhaled air exerts pressure on the diaphragm valve 28 and makes it open in the face of opposition of the spring 29. The air then passes through the diaphragm valve 28 and flows into the atmosphere through the valves Unidirectional 35 at the top of the box. The valves 35, which prevent the entry of contaminated air in the event of failure of the fan, they are not absolutely essential for the system operation and can be omitted.
La válvula de evacuación mostrada en las figuras 3 y 4 tiene características no mostradas en las figuras 1 y 2, ya que cuando el tubo hueco 32 se encuentra en la posición mostrada en la figura 3, el aire a presión procedente de la unidad de bombeo puede entrar por las aberturas 33 y ejercer presión sobre la superficie superior de la válvula de diafragma 28 reforzando la acción del muelle 29 y la situación es similar a la mostrada en las figuras 1 y 2. Sin embargo, una vez que el diafragma 28 se mueve hacia arriba, arrastra con él al elemento 32. Esto tiene el efecto de cerrar las entradas de aire 33 y abrir la salida de aire 34, eliminando de este modo cualquier presión del aire sobre el diafragma 28 a través de las válvulas unidireccionales 35.The evacuation valve shown in the figures 3 and 4 has characteristics not shown in figures 1 and 2, since that when the hollow tube 32 is in the position shown in Figure 3, the pressurized air from the pumping unit can enter through openings 33 and exert pressure on the upper surface of diaphragm valve 28 reinforcing the spring action 29 and the situation is similar to that shown in the Figures 1 and 2. However, once the diaphragm 28 moves up, drag with it to item 32. This has the effect of closing the air inlets 33 and opening the air outlet 34, thus eliminating any air pressure on the diaphragm 28 through the unidirectional valves 35.
La válvula 40 incluye un conducto de entrada de aire 41 conectado a una fuente de presión del aire superior a la atmosférica (no mostrada), una primera válvula 42, una careta facial 43 que cubre la boca y nariz de un usuario (como se muestra en la figura 5(a)), una segunda válvula 44, y una abertura de descarga 45 para la descarga a la atmósfera del aire exhalado.The valve 40 includes an inlet conduit of air 41 connected to an air pressure source higher than the atmospheric (not shown), a first valve 42, a mask facial 43 covering a user's mouth and nose (as shown in Figure 5 (a)), a second valve 44, and an opening of discharge 45 for discharge into the atmosphere of exhaled air.
La primera válvula 42 sirve para admitir aire procedente del conducto de entrada 41 en la careta facial 43 cuando la presión del sistema en el conducto de entrada 41 supera a la presión en la careta facial 43. Cuando las presiones son iguales, la válvula 42 se cierra.The first valve 42 serves to admit air coming from the inlet duct 41 in the face mask 43 when the system pressure in the inlet conduit 41 exceeds the pressure on the face mask 43. When the pressures are equal, the valve 42 closes.
La segunda válvula 44 sirve para permitir el paso de aire exhalado desde la careta facial 43 a la atmósfera a través de la abertura de descarga 45. La válvula 44 comprende un diafragma que está expuesto por una primera cara 46 al conducto de entrada 41 y a la presión del aire en el mismo. Una segunda cara 47 del diafragma de la válvula 44 se dispone para que se apoye contra un asiento de válvula 48 de la segunda válvula 44. La superficie de la segunda cara 47 del diafragma situada dentro del área definida por el asiento de válvula 48 está expuesta, cuando la válvula está cerrada, a la presión existente dentro de la careta facial 43. El resto de la segunda cara 47 del diafragma estará expuesta, cuando la válvula 44 está cerrada, a la presión atmosférica a través de la abertura de descarga 45.The second valve 44 serves to allow passage of exhaled air from facial mask 43 to the atmosphere through of the discharge opening 45. The valve 44 comprises a diaphragm which is exposed by a first face 46 to the inlet conduit 41 and the air pressure in it. A second face 47 of valve diaphragm 44 is arranged to rest against a valve seat 48 of the second valve 44. The surface of the second face 47 of the diaphragm located within the area defined by the valve seat 48 is exposed, when the valve is closed, at the pressure inside the face mask 43. The rest of the second face 47 of the diaphragm will be exposed, when valve 44 is closed, at atmospheric pressure through the discharge opening 45.
En funcionamiento, el flujo de aire desde el conducto de entrada 41 hasta la careta facial 43, a través de la válvula 42, es igual al flujo en el conducto de entrada 41. Después la válvula 42 se cerrará. Si ahora el usuario exhala, aumentará la presión en la careta facial 43. Una vez que el aumento es suficiente para vencer la fuerza que mantiene la válvula 44 en posición de cerrada, dicha válvula se abrirá y el aire se descargará a la atmósfera desde la careta facial 43 a través de la válvula 44 y de la abertura de descarga 45.In operation, the air flow from the inlet duct 41 to face mask 43, through the valve 42, is equal to the flow in the inlet conduit 41. Then valve 42 will close. If the user now exhales, the pressure on the face mask 43. Once the increase is enough to overcome the force that holds valve 44 in closed position, said valve will open and the air will will discharge into the atmosphere from the face mask 43 through the valve 44 and discharge opening 45.
La fuerza que mantiene la válvula 44 en posición de cerrada es la diferencia entre la presión sobre la primera cara 46 y sobre la segunda cara 47. Puesto que la presión aplicada al diafragma desde el conducto de entrada 41 y desde la careta facial 43 es inicialmente igual, puede verse que la fuerza que mantiene cerrada la válvula 44 es la diferencia entre la presión atmosférica en la parte de la segunda cara que queda fuera del asiento de válvula 48 y la presión del conducto de entrada sobre una superficie similar. Puesto que esta superficie es pequeña en comparación con la superficie del diafragma que queda dentro de la superficie definida por el asiento de válvula 48, incluso un pequeño aumento de la presión dentro de la careta facial es suficiente para abrir la válvula de salida 44. Como la superficie es pequeña, incluso un aumento sustancial en la presión del sistema dentro del conducto de entrada no elevará fuertemente la presión de exhalación requerida para abrir la segunda válvula 44.The force that holds valve 44 in position closed is the difference between the pressure on the first face 46 and on the second side 47. Since the pressure applied to the diaphragm from the inlet duct 41 and from the face shield 43 is initially the same, it can be seen that the force that maintains closed valve 44 is the difference between atmospheric pressure on the part of the second face that is outside the seat of valve 48 and the inlet duct pressure on a similar surface. Since this surface is small in comparison with the surface of the diaphragm that remains within the surface defined by valve seat 48, even a small increase in pressure inside the face mask is enough to open the outlet valve 44. As the surface It is small, even a substantial increase in system pressure inside the inlet duct will not strongly raise the pressure of exhalation required to open the second valve 44.
La disposición que se muestra en las figuras 6(a) a 6(c) es esencialmente similar a la descrita con referencia a las figuras 5(a) a 5(c) y a partes similares se les asigna idéntica referencia numérica. En esta realización, la primera válvula 42 se dispone dentro de la membrana de la segunda válvula 44. La válvula trabaja de la manera descrita con relación a las figuras 5(a) a 5(c).The arrangement shown in the figures 6 (a) to 6 (c) is essentially similar to that described with reference to figures 5 (a) to 5 (c) and parts similar are assigned identical numerical reference. In this embodiment, the first valve 42 is disposed within the membrane of the second valve 44. The valve works in the manner described in relation to figures 5 (a) to 5 (c).
La disposición que se muestra en las figuras 7(a) y 7(b) es similar a la disposición descrita con referencia a las figuras 1 y 2, con dos diferencias importantes. La primera diferencia es que la válvula 17 de las figuras 1 y 2 se ha sustituido por la válvula 40 de las figuras 6(a) a 6(c). La segunda diferencia es que el filtro 13 se ha movido desde delante del ventilador 12 a detrás del ventilador 12. La presión que controla la válvula 14 se saca de un conducto 60 que une el filtro 13 con la válvula 40. De esta forma, la apertura y cierre de la válvula 14 refleja más exactamente los cambios en la presión debidos a la respiración de un usuario por la inclusión en la regulación de la caída de presión en el filtro.The arrangement shown in the figures 7 (a) and 7 (b) is similar to the arrangement described with reference to figures 1 and 2, with two important differences. The first difference is that the valve 17 of figures 1 and 2 has replaced by valve 40 of figures 6 (a) a 6c). The second difference is that filter 13 has moved from front of fan 12 to behind fan 12. The pressure that controls the valve 14 is removed from a conduit 60 which joins the filter 13 with the valve 40. In this way, the opening and valve closure 14 more accurately reflects changes in the pressure due to the breathing of a user by the inclusion in the regulation of the pressure drop in the filter.
Las figuras 8(a) y 8(b) muestran un aparato respiratorio con presión del aire superior a la atmosférica forzada mediante ventilador de acuerdo con la invención. La disposición es similar a la disposición descrita con referencia a las figuras 7(a) y 7(b) y a partes similares se les asigna idéntica referencia numérica. En este caso, el ventilador funciona a una presión elevada y alimenta de aire a una presión elevada a un regulador 51. El aire procedente del regulador 51 fluye a través de la manguera 53 hacia la válvula 40.Figures 8 (a) and 8 (b) show a respiratory system with air pressure higher than atmospheric forced by fan according to the invention. The provision is similar to the arrangement described with reference to Figures 7 (a) and 7 (b) and similar parts are given Assign identical numerical reference. In this case, the fan operates at a high pressure and feeds air at a pressure raised to a regulator 51. The air coming from the regulator 51 flows through the hose 53 to the valve 40.
En la figura 9, un respirador con presión del aire superior a la atmosférica se indica globalmente con 110. El aparato incluye una unidad de bombeo en la que se encuentra situado un motor eléctrico 111 que acciona un ventilador centrífugo 112. Además de las partes indicadas anteriormente, existe una fuente de energía para el motor 111, normalmente una batería recargable (no representada), y una unidad de control de la velocidad del motor bajo control de un microprocesador 115.In Figure 9, a respirator with pressure from the air above atmospheric is indicated globally with 110. The device includes a pumping unit in which it is located an electric motor 111 that drives a centrifugal fan 112. In addition to the parts indicated above, there is a source of power for the 111 engine, usually a rechargeable battery (no represented), and a motor speed control unit under the control of a microprocessor 115.
El aire entra en el respirador 110 a través de un filtro 113, pasa a través del ventilador 112 y sale del aparato 110 por la careta 114. La careta 114 está preparada para que cubra completamente la boca y la nariz de un usuario y es ajustable para que se ajuste cómodamente a los contornos de la cara del usuario.The air enters the respirator 110 through a filter 113, passes through the fan 112 and exits the apparatus 110 by mask 114. Mask 114 is prepared to cover completely the mouth and nose of a user and is adjustable to that fits comfortably to the contours of the face of the Username.
El control mediante microprocesador 115 en la realización representada supervisa las entradas procedentes de un transductor de presión 116 y de un medidor de flujo 117 y es capaz con ello de determinar la resistencia al flujo del filtro 113 que se está utilizando. En aquellos casos en los que la resistencia al flujo sea elevada, el control mediante microprocesador 115 lo advertirá y fijará la velocidad de giro del ventilador 12 a un nivel superior para compensarla, asegurando con ello que durante la inhalación por parte del usuario esté disponible el flujo adecuado de aire en la careta 114.Microprocessor control 115 in the represented embodiment monitors the inputs from a pressure transducer 116 and a flow meter 117 and is capable thereby determining the flow resistance of the filter 113 that is is using In those cases in which resistance to flow is high, microprocessor control 115 lo warn and set the speed of rotation of the fan 12 to a higher level to compensate for it, thereby ensuring that during the inhalation by the user the appropriate flow is available of air in the mask 114.
En funcionamiento, el control mediante microprocesador 115 realizará automáticamente una medida de la resistencia al flujo y ajustará automáticamente la velocidad del ventilador 112 al nivel necesario.In operation, control by microprocessor 115 will automatically perform a measurement of the flow resistance and will automatically adjust the speed of the 112 fan at the necessary level.
En la figura 10 se representa globalmente con 210 un respirador purificador de aire con presión superior a la atmosférica. El aparato incluye una unidad de bombeo en la que se encuentra situado un motor eléctrico que acciona un ventilador centrífugo, una fuente de energía, normalmente una batería recargable, y una unidad de control de la velocidad del motor bajo control de un microprocesador (no representados ninguno de ellos). El aire entra en el respirador 210 a través de un filtro, pasa a través del ventilador y sale del aparato 210 a través de una manguera de aire 211 y de la careta 212. La careta 212 está preparada para que cubra completamente la boca y la nariz de un usuario y es ajustable para que se ajuste cómodamente a los contornos de la cara del usuario.In figure 10 it is represented globally with 210 an air purifying respirator with pressure greater than atmospheric The device includes a pumping unit in which is located an electric motor that drives a fan centrifugal, a source of energy, usually a battery rechargeable, and a low engine speed control unit microprocessor control (none of them represented). The air enters the respirator 210 through a filter, passes to through the fan and exits the apparatus 210 through a air hose 211 and mask 212. Mask 212 is ready to completely cover the mouth and nose of a user and is adjustable to fit comfortably contours of the user's face.
El funcionamiento del aparato 210 es supervisado por un monitor de funcionamiento situado dentro de la unidad de bombeo. El monitor de funcionamiento controla un transductor de presión situado en las proximidades del ventilador, un medidor de flujo situado en las proximidades del filtro, un voltímetro que supervisa la carga de la batería y un transductor de presión 213 situado en el aparato 210 que mide la presión en el espacio interior de la careta 212. El transductor de presión 213 está en comunicación con el espacio interior de la careta 212 a través de una manguera flexible 214. La manguera 214 está conectada, preferiblemente, a la careta 212 mediante un adaptador que permite una retirada sencilla de la manguera 214 una vez utilizado el aparato.The operation of the apparatus 210 is monitored by an operating monitor located inside the unit pumping. The operating monitor controls a transducer of pressure located in the vicinity of the fan, a meter flow located in the vicinity of the filter, a voltmeter that monitors battery charge and a pressure transducer 213 located in the apparatus 210 which measures the pressure in the space inside of the mask 212. The pressure transducer 213 is in communication with the inner space of the mask 212 through a flexible hose 214. The hose 214 is connected, preferably, to mask 212 by means of an adapter that allows a simple removal of hose 214 once the apparatus.
Si la presión del aire en el ventilador o dentro de la careta 212, el flujo de aire o la carga de la batería caen por debajo de un valor predeterminado, el monitor de funcionamiento emite al usuario una señal de alarma.If the air pressure in the fan or inside from mask 212, air flow or battery charge drops below a predetermined value, the operating monitor It gives the user an alarm signal.
La señal de alarma comprende tanto un tono audible como una luz indicadora. El tono audible lo genera un altavoz 215 situado dentro del aparato 210, siendo transmitido el tono a través de la manguera de transferencia de aire 211 a la careta 212. La fuente de luz se genera por un diodo emisor de luz (LED) 216 transmitiéndose la luz al campo de visión del usuario en la careta 212 por una fibra óptica 217.The alarm signal comprises both a tone audible as an indicator light. The audible tone is generated by a speaker 215 located inside the apparatus 210, the tone through the air transfer hose 211 to the mask 212. The light source is generated by a light emitting diode (LED) 216 transmitting the light to the user's field of vision in the mask 212 for an optical fiber 217.
Tanto la fibra óptica 217 como la manguera de aire 211 se conectan a la careta 212 mediante adaptadores que permiten una retirada sencilla de estos elementos de la careta 212 con anterioridad a su limpieza.Both the 217 fiber optic and the hose air 211 is connected to mask 212 by means of adapters that allow a simple removal of these elements from the mask 212 before cleaning.
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