ES2319902T3 - Mascara respiratoria con dispositivo de visualizacion. - Google Patents

Abstract

Máscara de respiración (1) adecuada para utilizarse cuando se trabaja en un ambiente lleno de humo, que comprende un medio (2) para el suministro de gas, un medio (3) para la eliminación de aire exhalado, un visor (4) que permite que un usuario (6) de la máscara de respiración visualice directamente a través del visor, medios (8, 9) para ajustar la máscara de respiración al usuario, y una cámara de infrarrojos (10), una unidad óptica (11), con pantalla (15) y una unidad (26) de elementos electrónicos con fuente de alimentación, que se caracteriza porque la citada unidad óptica (11) con pantalla comprende un espejo semitransparente (17) y está dispuesta dentro del visor (4), de manera que el usuario (6) pueda visualizar simultáneamente el entorno circundante y una imagen de infrarrojos del mismo entorno circundante.

Description

Máscara respiratoria con dispositivo de visualización.

La presente invención se refiere a una máscara de respiración adecuada para utilizarse cuando se trabaja en un ambiente lleno de humo, que comprende un medio para la provisión de gas, un medio para la eliminación del aire exhalado, un visor que permite a un usuario de la máscara de respiración ver directamente a través del visor, un medio para ajustar la máscara de respiración al usuario, y una cámara de infrarrojos, una unidad óptica con pantalla y una unidad electrónica con fuente de alimentación.

La cámara de infrarrojos ha probado ser una ayuda valiosa para los bomberos que trabajan en un ambiente lleno de humo, y reemplaza o suplementa la visión cuando se realiza una búsqueda. Por ejemplo, la cámara de infrarrojos ayuda al bombero para que pueda determinar rápidamente si hay, o no, un fuego detrás de una puerta cerrada.

Una máscara de respiración de acuerdo con el primer párrafo anterior, es conocida esencialmente por medio del documento el EP A1 0 622 030. En éste, la unidad óptica y la cámara de infrarrojos están montadas en el casco del usuario. Un montaje similar de la unidad óptica y de la cámara de infrarrojos también es conocido por medio del documento WO 95/31909. Es común en las unidades ópticas conocidas que las mismas se encuentran situadas en una posición relativamente desprotegida y que no sea posible ver a través de las mismas para que los terrenos circundantes puedan ser visualizados directamente. La falta de capacidad de ver a través de la unidad significa que el usuario pierde la percepción tridimensional del espacio que tiene con una vista normal, puesto que solamente se puede utilizar un ojo. Con el fin de ver el entorno circundante, la unidad óptica debe separarse y como consecuencia, el usuario ya no tendrá acceso directo a la imagen de infrarrojos y a otras informaciones de interés, tales como temperatura, presión y duración de la actividad. Por lo tanto no es posible obtener simultáneamente una imagen directa y una imagen de infrarrojos para el mismo ojo. Como resultado de la posición relativamente desprotegida, la unidad óptica está expuesta a hollín y otra suciedad, y se pueden formar fácilmente condensaciones.

Incorporar una unidad óptica en un casco ya es conocido por medio del documento GB 2 349 082 A. En este caso, la cámara de infrarrojos también ha sido incorporada en el casco en una parte levantada de la parte superior del casco. Este diseño ha probado que es rígido por distintas razones. Una razón es que hace que el casco sea alto, lo cual significa que, cuando está utilizando el casco, el usuario está desequilibrado. Además, la posición de la unidad óptica, esencialmente por encima de la línea de visión del usuario, contribuye a la inestabilidad. Particularmente cuando el usuario, un bombero, necesita arrastrarse y levantar ocasionalmente la cabeza para comprobar si existe cualquier peligro, la inestabilidad tiene un efecto adverso obvio en la capacidad del usuario para moverse así como en su comodidad.

El objeto de la presente invención es conseguir una máscara de respiración que no presente las desventajas que se han descrito más arriba que están asociadas con diseños conocidos. Además, es deseable que la máscara de respiración se pueda utilizar conjuntamente con cualquier casco estándar que haya sido probado para su utilización cuando se trabaja en un ambiente lleno de humo. Otro requisito es que debe ser fácil modificar cualquier máscara de respiración probada existente y actualizarla con la función de infrarrojos. La modificación puede consistir esencialmente en hacer un pequeño orificio en el lado del visor para montar la unidad óptica y la cámara de infrarrojos. La ventaja de esta modificación simple pero funcional es que un visor sucio o rayado puede ser fácilmente reemplazado. El objeto de la invención se consigue por medio de una máscara de respiración de acuerdo con la reivindicación independiente 1. La posición de la unidad óptica produce un desequilibrio relativamente pequeño, mientras que, al mismo tiempo, a la unidad óptica se le proporciona una posición protegida en el interior del visor. La circulación de aire en la máscara de respiración protege la unidad óptica y la pantalla contra la formación de condensación.

Adecuadamente, la unidad óptica es ajustable por medio de un mecanismo de ajuste diseñado ventajosamente para permitir el movimiento lateral para ajustar la unidad óptica en relación con los ojos del usuario, dependiendo de la distancia entre los ojos del usuario. El mecanismo de ajuste también está diseñado preferiblemente para permitir el movimiento en una dirección vertical.

De acuerdo con una relación realización ventajosa, la pantalla de la unidad óptica consiste en una micro pantalla emisora denominada OLED (Diodos Orgánicos Emisores de Luz). Una ventaja de una pantalla emisora OLED es que no necesita ninguna pieza de iluminación tal como las pantallas LCD y por lo tanto requieren componentes electrónicos de accionamiento mucho más pequeños. El tipo de pantalla también requiere menos potencia que las pantallas LCD, de manera que se pueden utilizar baterías más pequeñas. Tomada en su conjunto, por lo tanto, la unidad de componentes electrónicos y la batería puede ser fabricadas considerablemente más ligeras.

La pantalla de la unidad óptica puede consistir en una pantalla de color. Esto significa que la función isoterma de una cámara de infrarrojos puede utilizarse durante la generación de imágenes de tal manera que un rango particular de temperaturas, por ejemplo entre aproximadamente 30ºC y 40ºC, esté representado por un color y es preferiblemente rojo contra una imagen que de otra forma es una escala de grises. Esto hace más fácil para el bombero ver a las personas en un ambiente oscuro y lleno de humo. Una realización adecuada de la máscara de respiración está caracterizada porque la pantalla de la unidad óptica consiste en una pantalla de color con reproducción en color en un primer rango de temperaturas que se corresponde a la temperatura corporal de un ser humano y la reproducción en escala de grises fuera de este primer rango.

De acuerdo con otra realización ventajosa, la cámara de infrarrojos está dispuesta en el exterior del visor. De esta manera, muchas de las máscaras de respiración disponibles en el mercado pueden ser suplementadas fácilmente con una cámara de infrarrojos y esta puede ser montada junto con la unidad óptica, posiblemente con un orificio común a través del visor.

De acuerdo con todavía otra realización ventajosa de la máscara de respiración, la unidad óptica comprende un espejo semitransparente dispuesto en el trayecto del haz entre un lente de salida incluido en la unidad óptica y el ojo del usuario de la máscara de respiración, con el fin de combinar una imagen presentada en la pantalla y reflejada en el espejo semitransparente con una imagen directa del entorno circundante transmitida a través del espejo semitransparente. Esta realización hace posible que el usuario vea simultáneamente con un ojo una imagen directa del entorno circundante y una imagen de infrarrojos del mismo entorno circundante registrada por la cámara de infrarrojos y presentada por la pantalla por medio del espejo semitransparente. El espejo semitransparente está diseñado adecuadamente de manera que aproximadamente el 70% de la luz de la pantalla sea reflejada al usuario. Al mismo tiempo, se permite que aproximadamente el 30% de la luz del entorno circundante sea transmitida directamente a través del espejo al ojo del usuario, de manera que el usuario pueda ver el entorno circundante con su visión normal.

Unas elevadas exigencias se piden a la unidad óptica referente a su compacidad y rendimiento con el fin de que pueda ajustarse en las máscaras de respiración existentes. Esto incluye requisitos referentes al relieve ocular y al campo de visión. Referente al campo de visión, la imagen registrada debe ser al menos de 25º por 20º. La unidad óptica comprende adecuadamente superficies esféricas con el fin de conseguir una buena calidad óptica. Con el fin de hacer que la unidad óptica sea ligera, los lentes preferiblemente están hechos de plástico. Además, la unidad óptica preferiblemente está diseñada con elementos ópticos tronco cónicos con el fin de ajustar una imagen paisajística en una pantalla preferiblemente rectangular.

La cámara de infrarrojos comprende ventajosamente un detector de infrarrojos que detecta radiación en el intervalo de 7 - 14 micrómetros. El rango de longitudes de onda utilizado hace posible la visión en un ambiente lleno de humo. Además, la selección del rango de longitudes de onda significa que pueden ser utilizados detectores de infrarrojos sin enfriamiento.

De acuerdo con todavía otra realización ventajosa, la unidad de elementos electrónicos y la fuente de alimentación están dispuestas externamente, por ejemplo en la espalda del usuario con los tubos de gas que se requieren. Una disposición de este tipo significa que hay menos carga sobre la cabeza del usuario y por lo tanto a menudo es preferible.

Para limpiar y reemplazar los componentes, es útil que la unidad óptica y la cámara de infrarrojos puedan liberarse y retirarse del visor fácilmente. De acuerdo con una realización específica adecuada, por lo tanto la unidad óptica y la cámara de infrarrojos están diseñadas para que estén unidas al visor de la máscara de respiración por medio de un ajuste de tipo bayoneta.

De acuerdo con todavía otra realización ventajosa, además de las imágenes de la cámara de infrarrojos, la pantalla está dispuesta para mostrar otra información, tal como información referida a la presión, nivel de carga de batería, duración de la actividad y temperatura. Esto puede ser realizado con independencia de que la cámara de infrarrojos está conectada o no. Por lo tanto, la pantalla tiene unas tareas de visualización dobles.

La cámara de infrarrojos puede estar dispuesta ventajosamente para que sea ajustable entre una posición normal, una posición dirigida hacia arriba y una posición dirigida hacia abajo. En una posición dirigida hacia abajo, el usuario puede mantener su cabeza erguida mientras que al mismo tiempo puede ver una imagen de infrarrojos de sus pies, de escalones y de otros elementos similares. De la misma manera, en una posición dirigida hacia arriba, el usuario puede comprobar, por ejemplo, los gases de combustión en el nivel del techo o fuegos en las vigas del techo. Esto es una gran ventaja para un bombero pesadamente equipado que trabaja en un ambiente lleno de humo que quiere poder evitar levantar y bajar su cabeza.

De acuerdo con una realización, el visor están diseñado para que sea plano en el campo de visión cuando la unidad óptica se abre hacía el entorno circundante y curvado en el campo de visión de los ojos fuera de la unidad óptica. El diseño curvado del visor significa que el usuario puede ver escalones y otros elementos similares en su visión normal cuando la imagen de infrarrojos no necesita utilizarse pero cuando la luz visible es suficiente.

La invención se describe a continuación con mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 muestra un ejemplo de una máscara de respiración de acuerdo con la invención, ajustada en un usuario.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva esquemática de una cámara de infrarrojos que puede estar incluida en una máscara de respiración de acuerdo con la invención.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de una unidad óptica adecuada para su inclusión en una máscara de respiración de acuerdo con la invención.

La figura 4 ilustra esquemáticamente el trayecto del haz entre la unidad óptica de acuerdo con la figura 3 y el ojo del usuario y el trayecto del haz dirigido desde el entorno circundante al ojo del usuario.

La figura 5 muestra esquemáticamente la operación de una pantalla comprendida en una unidad óptica, siendo adecuada la unidad óptica para su inclusión en una máscara de respiración de acuerdo con la invención.

La máscara de respiración 1 que se muestra en la figura 1 comprende un medio 2 para suministrar oxígeno y un medio 3 para la eliminación del aire exhalado y un visor 4. La máscara de respiración 1 está fijada en su posición sobre la cabeza 7 del usuario 6 por medio de cintas ajustables 8, 9. Una cámara de infrarrojos 10 está montada en un borde del visor 4. Una unidad óptica 11 está dispuesta en el interior del visor 4 y está conectada a la cámara de infrarrojos 10. La unidad óptica se describirá con mayor detalle con referencia a la figura 3.

La cámara de infrarrojos 10 que se muestra en la figura 2 es de un tipo compacto y tiene un lente 12 que es reemplazable. La cámara 10 está provista de dispositivos de fijación 13, 14 de un tipo que no se muestra con mayor detalle, para fijarla al visor 4. De acuerdo con una realización adecuada, la cámara puede estar fijada por medio de una conexión de tipo bayoneta y es conocida y por lo tanto no se muestra. Por este medio, la cámara puede ser retirada fácilmente del visor para la limpieza, servicio, reemplazo, etc. La cámara está dispuesta para que sea ajustable entre tres posiciones. En una primera posición, la posición básica, la cámara visualiza directamente hacia delante en relación con el usuario. En una segunda posición, la cámara visualiza hacia abajo y en una tercera posición, visualiza hacia arriba. En su posición básica, cuando la cámara visualiza directamente hacia delante, está sincronizada para minimizar el error de paralaje entre el campo de visión del ojo y el campo de visión de la cámara.

La unidad óptica 11, que se muestra con mayor detalle en la figura 3, comprende una pantalla 15 alojada en la parte inferior de la unidad óptica. Una pieza óptica 16 está dispuesta delante de la pantalla 15 con una función ocular y comprende uno o varios lentes (no mostrados) que incluyen un lente de salida y un espejo semitransparente 17 delante de la pieza óptica. Un espejo de este tipo transmite la luz en una cierta extensión y refleja la luz en una cierta extensión. Por ejemplo, el espejo puede reflejar el 70% de la luz de la pantalla y transmitir el 30% de la luz del entorno circundante. Una pantalla adecuada es una pantalla emisora OLED. A diferencia de las pantallas LCD, ésta no necesita ninguna pieza de iluminación y por lo tanto los elementos electrónicos de accionamiento son más pequeños en comparación con las pantallas LCD. La pantalla emisora OLED también requiere menos energía, de manera que se puede utilizar una batería más pequeña y más ligera. El espejo semitransparente está montado de tal manera que pueda pivotar hacia fuera, si esto debe suceder ,para que choque contra la frente del usuario, por ejemplo si el usuario cae y se descoloca la máscara de alguna manera. Esto se puede conseguir por medio de un montaje elástico del espejo, de manera que pueda pivotar alrededor de un eje conectado a un gatillo de fiador que libera el fiador en el caso de que se produzca una cierta carga.

La unidad óptica 11 está diseñada para fijarse en el interior del visor 4 y puede tener accesorios de tipo bayoneta (no mostrados) para fijarla dentro del visor. Un mecanismo de ajuste 18 en la unidad óptica permite el ajuste vertical y lateral de la unidad óptica 11. Moviendo la unidad óptica 11 en una pista 19, la posición lateral de la unidad óptica puede ser ajustada de manera que el espejo semitransparente de la unidad óptica se encuentre en una posición lateral adecuada delante de un ojo del usuario. Puede ser bloqueada en una posición adecuada girando dos tornillos 20, 21.

El ajuste en una dirección vertical puede ser fijo, de manera que el diseño tenga un relieve ocular fijo. Una manera simple de realizar un ajuste en una dirección vertical es mover la unidad óptica 11 hacia arriba o hacia abajo en el sujetador 28 en el cual se encuentra fijado el espejo semitransparente. También es posible mover la unidad óptica hacia adelante o hacia atrás en relación con el usuario. El mecanismo de ajuste para esto se puede encontrar en el lado de la espiga 29 para fijar el visor 4.

La figura 4 muestra esquemáticamente el trayecto del haz. En este caso, la distancia desde el espejo 17 al ojo 23 es un relieve ocular. La luz 22 del entorno circundante es trasmitida en el espejo semitransparente y a continuación alcanza el ojo 23 del usuario 6. La imagen de la pantalla 15 es trasmitida por medio de la pieza óptica 16, cuya lente exterior 24 se muestra en la figura 4, al espejo semitransparente 17 donde es reflejado al ojo 23 del usuario 6.

La figura 5 muestra esquemáticamente la operación y el control de la pantalla incluida en la unidad óptica. En el bloque sensor 25 que se muestra, además de la cámara de infrarrojos 10, puede haber, por ejemplo, sensores para medir la presión, nivel de carga de batería, cantidad de aire y temperatura. Una unidad electrónica 26 procesa la información de los sensores, por ejemplo en forma de señales de video, en un formato adecuado para mostrarse en la pantalla 15. La pantalla 15 y los componentes electrónicos en la unidad electrónica son provistos de energía por medio de una batería 27 en la unidad electrónica. La unidad electrónica y la batería preferiblemente están diseñadas para montarse en la espalda de un usuario, junto con otro equipo requerido, tal como los tubos
de aire.

La invención no está restringida a las realizaciones que se han mostrado en lo que antecede como ejemplos, sino que puede ser modificada en la amplitud de las reivindicaciones de la patente que siguen.

Claims (16)

1. Máscara de respiración (1) adecuada para utilizarse cuando se trabaja en un ambiente lleno de humo, que comprende un medio (2) para el suministro de gas, un medio (3) para la eliminación de aire exhalado, un visor (4) que permite que un usuario (6) de la máscara de respiración visualice directamente a través del visor, medios (8, 9) para ajustar la máscara de respiración al usuario, y una cámara de infrarrojos (10), una unidad óptica (11), con pantalla (15) y una unidad (26) de elementos electrónicos con fuente de alimentación, que se caracteriza porque la citada unidad óptica (11) con pantalla comprende un espejo semitransparente (17) y está dispuesta dentro del visor (4), de manera que el usuario (6) pueda visualizar simultáneamente el entorno circundante y una imagen de infrarrojos del mismo entorno circundante.

2. Máscara de respiración de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque la unidad óptica (11) es ajustable por medio de un mecanismo de ajuste (18) diseñado para permitir el movimiento lateral para el ajuste de la unidad óptica (11) en relación con los ojos del usuario, dependiendo de la distancia entre los ojos del usuario.

3. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque el mecanismo de ajuste (18) está diseñado para permitir el movimiento vertical.

4. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la pantalla (15) de la unidad óptica consiste en una micro pantalla emisora, del tipo denominado OLED.

5. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la pantalla (15) de la unidad óptica consiste en una pantalla de color con reproducción en color en un primer rango de temperaturas que se corresponde a la temperatura corporal de un ser humano y la reproducción en una escala de grises fuera de este primer rango.

6. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque el citado espejo semitransparente (17) está dispuesto en el trayecto del haz entre un lente de salida (16) incluida en la unidad óptica y el ojo de un usuario de la máscara de respiración, con el fin de combinar un imagen presentada por la pantalla (15) y reflejada en el espejo semitransparente (17) con una imagen directa del ambiente trasmitida a través del espejo semitransparente.

7. Máscara de respiración de acuerdo con la reivindicación 6, que se caracteriza porque el espejo semitransparente (17) está diseñado para transmitir aproximadamente el 30% de la imagen directa a través del espejo hacia un ojo del usuario de la máscara de respiración y reflejar aproximadamente el 70% de la luz de la imagen presentada por la pantalla hacia el citado ojo del usuario de la máscara de respiración.

8. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la unidad óptica (11) tiene un diseño truncado.

9. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la cámara de infrarrojos (10) está dispuesta en el exterior del visor (4).

10. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la cámara de infrarrojos (10) comprende un detector de infrarrojos que detecta la radiación en el rango de 7 - 14 micrómetros.

11. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la unidad óptica (11) y la cámara de infrarrojos (10) están diseñadas para fijarse el interior del visor (4) de la máscara de respiración (1) por medio de conexiones de tipo bayoneta.

12. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la pantalla (15) está dispuesta para mostrar otra información además de las imágenes de la cámara de infrarrojos (10), tal como información respecto a la presión, nivel de carga de batería, período de actividad y temperatura.

13. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la cámara de infrarrojos (10) está dispuesta para poder ajustarse entre una posición normal, una posición dirigida hacia arriba y una posición dirigida hacia abajo.

14. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque el visor (4) es de forma plana en el campo de visión de la unidad óptica (11) que se abre hacia el ambiente y de forma curvado en el campo de visión del ojo fuera de la unidad óptica.

15. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque la unidad de elementos electrónicos (26) y la fuente de alimentación están dispuestas externamente, por ejemplo en la espalda del usuario junto con los tubos de gases requeridos.

16. Máscara de respiración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque el gas proporcionado en la máscara de respiración está dispuesto para impedir la formación de condensación sobre la unidad óptica (11) y sobre la pantalla (15).