ES2626627T3 - Dispositivo para supervisar la concentración de gas - Google Patents

Abstract

Un aparato de supervisión para supervisar los caudales relativos de los gases primero y segundo que deben ser mezclados, que comprende: una primera trayectoria de flujo de gas (1) para el primer gas; un primer dispositivo de supervisión de flujo (6) para detectar un parámetro relativo al flujo del primer gas a lo largo de la primera trayectoria de flujo de gas (1); una segunda trayectoria de flujo de gas (2) para el segundo gas; un segundo dispositivo de supervisión de flujo (7) para detectar un parámetro relativo al flujo del segundo gas lo largo de dicha segunda trayectoria de flujo de gas (2); un dispositivo comparador (5) para comparar dicho parámetro relativo al flujo del primer gas y dicho parámetro relativo al flujo del segundo gas; y que puede funcionar para generar una respuesta en función de dicha comparación, caracterizado por que el primer dispositivo de supervisión de flujo (6) es un elemento de flujo laminar situado en dicha primera trayectoria de flujo de gas (1) y que tiene un lado aguas arriba y un lado aguas abajo con respecto a dicha primera trayectoria de flujo de gas (1), siendo el parámetro relativo al flujo del primer gas un diferencial de presión entre dichos lados de aguas arriba y de aguas abajo, y que el segundo dispositivo de control de flujo (7) es un elemento de flujo laminar situado en dicha segunda trayectoria de flujo de gas (2) y que tiene un lado aguas arriba y un lado aguas abajo con respecto a dicha segunda trayectoria de flujo de gas (2), siendo el parámetro relativo al flujo del segundo gas un diferencial de presión entre dichos lados de aguas arriba y aguas abajo, y que comprende además un dispositivo para impedir la generación de una dicha respuesta durante la puesta en marcha y/o la desconexión del flujo del segundo gas, en donde dicho dispositivo para impedir la generación de una dicha respuesta comprende una primera restricción (137) en una primera trayectoria de gas (136) que comunica entre un primer lado, aguas arriba del segundo dispositivo de supervisión de flujo (7) y el dispositivo comparador (5) y una segunda restricción (144) en una segunda trayectoria de gas (143) que comunica entre un segundo lado, aguas abajo del segundo dispositivo de supervisión de flujo (7), siendo el diámetro de dicha primera restricción (137) menor que el diámetro de dicha segunda restricción (144).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo para supervisar la concentracion de gas.

Campo de la invencion

La invencion se refiere a dispositivos para supervisar la concentracion de gas, mas particularmente pero no exclusivamente para detectar las concentraciones de gas en el caso de gases para los que se consideran cnticas determinadas concentraciones.

Antecedentes de la invencion

La concentracion de un gas dado puede ser importante en muchos campos diferentes. Uno de dichos campos es el uso de gases medicinales, donde la concentracion correcta puede ser cntica desde el punto de vista de la eficacia y/o seguridad de administracion del gas a un paciente. Por ejemplo, el oxido nitroso se usa mezclado con oxfgeno, normalmente como una mezcla 50/50, para aplicaciones anestesicas cortas. Es extremadamente bueno, proporcionando alivio al dolor casi de inmediato y se expulsa fuera del cuerpo muy rapidamente. En algunos pafses se permite el uso de un gas premezclado, lo que permite que se utilice una mezcla de proporciones conocidas de forma precisa. En otros pafses, en particular en Estados Unidos, no se permite el uso de gas premezclado. En esas circunstancias, el oxfgeno y el oxido nitroso pueden suministrarse por separado y mezclarse bajo demanda en un dispositivo mezclador. Es importante, sin embargo, que se mezclen las proporciones correctas de los gases, estando la desviacion de la proporcion de oxfgeno del nivel objetivo del 50%, de acuerdo con las normas, limitada al +/- 5%. Ademas, en el caso de que la proporcion de oxfgeno caiga por debajo del 20% (conocido como mezcla hipoxica), el uso de la mezcla deficiente en oxfgeno puede dar lugar a hipoxia, planteando un riesgo grave para la salud del paciente.

Un dispositivo que se utiliza ampliamente para ajustar el suministro de un gas para inhalacion es una valvula de demanda, en la que la valvula se abre y se cierra en respuesta a la inhalacion del paciente. Se conocen varias formas de mezclar gases y suministrar a un paciente bajo demanda. Un problema que se encuentra en dichas disposiciones es que, en el caso de que un fallo de un dispositivo mezclador de gases de lugar a que la mezcla este fuera del intervalo establecido por las normas o, en un caso particularmente grave, que sea una mezcla hipoxica, no es posible detectar los flujos incorrectos resultantes de N2O y/o O2.

Los indicadores de flujo en lmea son ampliamente utilizados para supervisar el flujo de gases. El flujo pasa por un caudalfmetro que proporciona una indicacion visual del flujo del gas. Dichos sistemas dependen de la vigilancia del personal para que se tomen las medidas apropiadas en caso de que el indicador muestre un mal funcionamiento. Los caudalfmetros son sensibles a flujos bajos del tipo que son relevantes en el campo medico y pueden indicar fugas. Sin embargo, especialmente cuando se utilizan con una valvula, son relativamente costosos, y el movimiento dinamico, por ejemplo, del paciente que recibe el gas, puede dificultar la deteccion de flujo durante el uso. Los caudalfmetros pueden, ademas, ser sensibles a la orientacion, poniendo en duda la fiabilidad de las lecturas, por ejemplo, si un dispositivo es portatil y se encuentra sobre una superficie irregular. Los "indicadores emergentes" (indicadores que indican cuando el flujo esta por encima de un umbral dado) solo detectaran los fallos de forma fiable cuando los indicadores no aparezcan durante la inhalacion del paciente. Ademas, no es facil utilizar caudalfmetros para generar una alarma sonora o para solicitar un ajuste correctivo automatico del suministro de gas, uno cualquiera de los cuales o ambos senan ventajosos.

Se conoce el controlar la concentracion de gases utilizando dispositivos electroqmmicos o paramagneticos. Los dispositivos de control conocidos son complejos y costosos, requiriendo en al menos algunos casos una fuente de alimentacion, algoritmos de software apropiados e interfaces con otros componentes, al tiempo que adicionalmente sufren de las desventajas de la necesidad de calibracion para obtener lecturas confiables y la duracion de la batena. La complejidad de los dispositivos de control conocidos aumenta el costo y puede hacer mas complicada la implementacion y la obtencion de la aprobacion regulatoria.

Hay necesidad de un dispositivo que permita que la relacion de dos o mas gases en una mezcla se supervise de forma simple y fiable con el fin de que cualquier desviacion de una relacion deseada pueda ser reconocida. Ademas, sena deseable que el dispositivo fuera compacto con el fin de que pueda alojarse dentro de un contenedor pequeno y sea facil de transportar. Sena deseable que un dispositivo de este tipo proporcionara una senal que se utilizase para cualquiera o ambas de entre generar una alarma sonora y solicitar ajuste (que puede incluir la desconexion) del suministro de gas.

Resumen de la invencion

La invencion proporciona un aparato de supervision para supervisar los caudales relativos de los gases primero y segundo que han de ser mezclados, que comprende:

una primera trayectoria de flujo de gas para el primer gas;

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un primer dispositivo de supervision de flujo para detectar un parametro relativo al flujo del primer gas a lo largo de la primera trayectoria de flujo de gas;

una segunda trayectoria de flujo de gas para el segundo gas;

un segundo dispositivo de supervision de flujo para detectar un parametro relativo al flujo del segundo gas a lo largo de dicha segunda trayectoria de flujo de gas; y

un dispositivo comparador para comparar dicho parametro con respecto al flujo del primer gas y dicho parametro con respecto al flujo del segundo gas; y que puede funcionar para generar una respuesta en funcion de dicha comparacion. Un dispositivo de supervision para gases medicos que describe esta funcionalidad se conoce a partir de US 4328823.

La respuesta generada puede, por ejemplo, incluir una o mas respuestas seleccionadas entre la finalizacion del flujo del segundo gas, el ajuste del flujo del segundo gas y la generacion de una senal indicadora, por ejemplo, una alarma sonora. En una forma de realizacion preferida, el dispositivo comparador puede funcionar para reducir o finalizar el flujo del segundo gas, preferiblemente para finalizar el flujo del segundo gas. En otra forma de realizacion preferida, el dispositivo comparador puede funcionar tanto para reducir o finalizar el flujo del segundo gas como para generar una senal indicadora.

En determinadas formas de realizacion, el dispositivo comparador comprende un elemento valvula que es accionado por una fuerza derivada de dicho primer dispositivo de supervision de flujo y por una fuerza derivada de dicho segundo dispositivo de supervision de flujo. Por ejemplo, el elemento valvula puede comprender un elemento piston, por ejemplo, en forma de un pasador desplazable axialmente. En una forma de realizacion preferida, el elemento valvula es una valvula de carrete. Ventajosamente, la fuerza derivada de dicho primer dispositivo de supervision de flujo actua sobre el elemento valvula en una primera direccion y la fuerza derivada de dicho segundo dispositivo de supervision de flujo actua sobre el elemento valvula en una segunda direccion opuesta a dicha primera direccion. Se sabe que las valvulas de carrete se utilizan en este campo tecnico, el cual, por ejemplo, puede verse en US 3727627.

Preferiblemente, el primer dispositivo de supervision de flujo es un primer elemento de flujo laminar posicionado en dicha primera trayectoria de flujo de gas y que tiene un lado aguas arriba y un lado aguas abajo con relacion a dicha primera trayectoria de flujo de gas, siendo el parametro relativo al flujo del primer gas una componente de presion. Preferiblemente, el segundo dispositivo de supervision de flujo es un segundo elemento de flujo laminar posicionado en dicha segunda trayectoria de flujo de gas y que tiene un lado aguas arriba y un lado aguas abajo con relacion a dicha segunda trayectoria de flujo de gas, siendo el parametro relativo al flujo del segundo gas una componente de presion. Ventajosamente, el parametro relativo al flujo de cada uno de los gases primero y segundo es un diferencial de presion. En un aparato preferido de la invencion, esas componentes de presion, especialmente los diferenciales de presion, se utilizan para generar fuerzas que actuan sobre un elemento valvula movil.

Se prefiere especialmente que ambos, los dispositivos de control de flujo primero y segundo, sean elementos de flujo laminar. En una forma de realizacion, cada elemento de flujo laminar comprende un elemento tamiz plano, por ejemplo, una lamina de material tamiz, en la que hay una multitud de canales que se extienden a traves de la lamina de material tamiz. El elemento de flujo laminar puede comprender como un elemento tamiz plano una sola lamina de material tamiz, pero se ha encontrado ventajoso que el elemento tamiz plano comprenda dos o mas, preferiblemente una multitud de laminas superpuestas de material tamiz. La resistencia proporcionada por el elemento tamiz plano y, en consecuencia, el diferencial de presion a traves del elemento de flujo laminar, se puede variar variando el area del elemento de flujo laminar y/o, cuando el elemento de flujo laminar comprende laminas de material tamiz, variando el numero y/o espesor de las laminas de material tamiz. Normalmente, la resistencia de los elementos de flujo laminar sena del orden del 10% de la presion de suministro de gas en el flujo maximo previsto a traves de los elementos de flujo laminar, es decir, suficientemente alta para crear una cafda de presion util pero no tan alta que afecte negativamente al rendimiento del dispositivo de mezcla de gases. En la practica, la resistencia de la restriccion al flujo laminar del gas cntico preferiblemente estana dispuesta para ser mas alta que la resistencia de la restriccion al flujo laminar del gas no cntico. La relacion de las dos resistencias controla la relacion de flujo a la que se activa el dispositivo.

Los elementos de flujo laminar son conocidos para la medicion de flujo de gas como, por ejemplo, se puede ver en el documento de la tecnica anterior US 5576498. En contraste con algunos otros metodos conocidos de determinacion del caudal, en los que existe una relacion cuadratica entre el caudal y la presion, un elemento de flujo laminar es capaz de producir un diferencial de presion bajo que es linealmente proporcional al caudal. En la practica, el elemento de flujo laminar funciona haciendo que el gas fluya a traves de una multitud de pasos, cuyas dimensiones y configuracion son tales que el flujo turbulento que normalmente resulta se cambiara en un flujo laminar. La relacion entre la presion diferencial y el flujo volumetrico medido es lineal, lo que permite realizar mediciones en un amplio intervalo de flujo. En particular, a caudales bajos, la sensibilidad de medicion puede ser mucho mayor cuando la presion es linealmente proporcional al caudal. Esto tiene la consecuencia importante de que el aparato de la invencion puede tener una mayor sensibilidad a caudales bajos, por ejemplo, en la aplicacion del aparato de la invencion en el area pediatrica, donde los caudales son mucho mas bajos que los caudales normales de inhalacion

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de adultos y el reconocimiento preciso de las proporciones incorrectas de los gases es vital. Una ventaja particular del aparato de la invencion es que puede usarse sobre un amplio intervalo de caudales que abarcan tanto los caudales bajos encontrados en el uso pediatrico como los caudales mas altos que podnan encontrarse en el uso con grandes adultos.

Ventajosamente, el dispositivo comparador comprende un elemento valvula, un primer elemento de accionamiento plano conectado a dicho elemento valvula y un segundo elemento de accionamiento plano conectado a dicho elemento valvula, siendo accionado el primer elemento de accionamiento plano por una fuerza derivada del primer elemento de flujo laminar y siendo accionado el segundo elemento de accionamiento plano por una fuerza derivada del segundo elemento de flujo laminar. De manera ventajosa, dicho primer elemento de accionamiento plano es accionado en una primera direccion por una fuerza derivada de la presion en el lado de aguas arriba del primer elemento de flujo laminar y es accionado en una segunda direccion opuesta por una fuerza derivada de la presion en el lado aguas abajo del primer elemento de flujo laminar y dicho segundo elemento de accionamiento plano es accionado en la primera direccion por una fuerza derivada de la presion en el lado de aguas abajo del segundo elemento de flujo laminar y es accionado en la segunda direccion opuesta por una fuerza derivada de la presion en el lado de aguas arriba del segundo elemento de flujo laminar. De este modo, los diferenciales de presion a traves del primer elemento de flujo laminar y a traves del segundo elemento de flujo laminar, que se correlacionan respectivamente con el primer flujo de gas y el segundo flujo de gas, se comparan entre sf y una fuerza neta resultante actua sobre el elemento valvula. El dispositivo comparador esta dispuesto de modo que, si la fuerza neta resultante excede un valor umbral, se generara una respuesta.

Ventajosamente, el dispositivo comparador incluye un dispositivo de empuje, proporcionando el dispositivo de empuje una fuerza de empuje que debe ser superada con el fin de que se genere la respuesta. Por ejemplo, el dispositivo de empuje puede comprender un resorte, preferiblemente un resorte de compresion. Cuando el dispositivo comparador comprende un dispositivo de empuje, la fuerza neta que actua sobre el elemento valvula necesita ser suficiente para superar la fuerza de empuje del dispositivo de empuje, asf como la fuerza que surge del primer flujo de gas y cualquier resistencia de friccion al movimiento del elemento valvula, para que se genere una respuesta por el dispositivo comparador. Se prefiere que los efectos de friccion en el interior del dispositivo se mantengan bajos, por ejemplo, por uno o mas de entre hacer el diametro del elemento valvula pequeno, hacer pequena de otra manera la superficie de contacto del elemento valvula con otras partes del dispositivo y aplicar revestimientos de friccion baja al elemento valvula y/o a cualesquiera superficies en contacto con la misma. Adicionalmente, la fabricacion del elemento valvula a partir de un material ligero, por ejemplo, de aluminio o un material plastico ligero, ayuda a reducir la resistencia al movimiento.

Preferiblemente, el dispositivo comparador comprende un elemento valvula, por ejemplo, una valvula de carrete, que puede funcionar para permitir o negar el paso del primer gas a traves del dispositivo comparador dependiendo de los caudales relativos de los gases primero y segundo.

En una forma de realizacion particularmente preferida de la invencion, el aparato incluye una disposicion para impedir una activacion prematura no deseada del dispositivo cuando se inicie el suministro de gas y/o una activacion innecesaria del dispositivo cuando se desconecte el suministro de gas al final del tratamiento. Por tanto, preferiblemente el aparato comprende un dispositivo para impedir la generacion de dicha respuesta durante la puesta en marcha y/o la desconexion del flujo del segundo gas. Ventajosamente, el dispositivo para impedir la generacion de dicha respuesta durante la puesta en marcha y/o la desconexion del flujo del segundo gas comprende un dispositivo para retardar el impacto sobre el dispositivo comparador de un cambio en dicho parametro relativo al flujo del segundo gas a lo largo de dicha segunda trayectoria de flujo de gas. Preferentemente, el dispositivo para impedir la generacion de dicha respuesta comprende al menos una restriccion en una trayectoria de gas que comunica entre el segundo dispositivo de supervision de flujo y el dispositivo comparador. Preferiblemente, existe una primera restriccion en una primera trayectoria de gas que comunica entre un primer lado aguas arriba del segundo dispositivo de supervision de flujo, preferiblemente un elemento de flujo laminar, y el dispositivo comparador y una segunda restriccion en una segunda trayectoria de gas que comunica entre un segundo, lado aguas abajo del segundo dispositivo de supervision de flujo, preferiblemente un elemento de flujo laminar, y el dispositivo comparador. Ventajosamente, el diametro de dicha primera restriccion es menor que el diametro de dicha segunda restriccion. Esa disposicion es particularmente ventajosa en el caso preferido de que los dispositivos de supervision de flujo sean elementos de flujo laminar. En ese caso, cuando el segundo gas esta encendido (suponiendo que el primer gas ya fluya en la primera trayectoria de flujo de gas), existe un gran diferencial de presion a medida que se llena la trayectoria del flujo, disminuyendo rapidamente el diferencial de presion inicialmente grande a medida que el gas llena las regiones aguas abajo de la trayectoria de flujo y la diferencia en los tamanos de las restricciones, retardando ligeramente el impacto del cambio de las presiones y especialmente de la presion aguas arriba sobre el dispositivo comparador, lo que permite evitar la activacion prematura del dispositivo. Preferentemente, el dispositivo para impedir la generacion de dicha respuesta durante la puesta en marcha y/o desconexion del flujo del segundo gas comprende ademas una valvula de retencion para permitir la liberacion de una presion que de otro modo actuana para generar una respuesta en la desconexion.

Los caudales maximos combinados de los gases primero y segundo se controlan preferiblemente mediante la demanda de inhalacion de un paciente y pueden ser, por ejemplo, de 3 a 200 litros/min, preferiblemente, de 5 a 150

litros/min. Caudales maximos mas bajos de esos intervalos pueden aplicarse a los ninos, por ejemplo, de 3 a 50 litros/min, mientras que un paciente adulto puede inhalar a un caudal maximo de, por ejemplo, 30 a 150 litros/min.

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 es una vista esquematica de un sistema de suministro de gas que incluye un aparato de acuerdo con la invencion, con gases primero y segundo que fluyen dentro de condiciones predeterminadas;

5 La FIG. 2 es una vista esquematica del sistema de la FIG. 1 en el que se ha producido un fallo de manera que el caudal del segundo gas con respecto al primero excede un valor deseable;

La FIG. 3 es una seccion axial a traves de una forma de realizacion del aparato de acuerdo con la invencion adecuada para utilizar con suministros de oxfgeno y oxido nitroso que deben mezclarse;

La FIG. 4a es un detalle de una valvula del aparato de la FIG. 3 que muestra la valvula en la posicion normal de 10 funcionamiento en la que ambos gases fluyen a traves del aparato con caudales dentro del intervalo objetivo;

La FIG. 4b es un detalle de una valvula del aparato de la FIG. 3, con la valvula en la posicion en la que la valvula es activada por una proporcion excesiva de oxido nitroso;

La FIG. 5 es una grafica que muestra la relacion entre la presion diferencial y el caudal;

La FIG. 6 es una grafica que ilustra las condiciones de funcionamiento y de activacion de un aparato de acuerdo con 15 la invencion;

La FIG. 7 es una grafica que ilustra el porcentaje de oxfgeno al que el dispositivo se activara con diferentes caudales totales, para una relacion dada de resistencias de los elementos de flujo laminar, friccion y fuerza del resorte.

Descripcion detallada de las formas de realizacion preferidas

Con referencia a la FIG. 1, un sistema de gas para el suministro de una mezcla de gases comprende una primera lmea de gas 1 para transportar un primer gas desde una primera fuente de gas (no mostrada) y una segunda lmea 20 de gas 2 para transportar un segundo gas desde una segunda fuente de gas (no mostrada). Las lmeas 1 y 2 comunican ambas con una unidad mezcladora 3 en la que los flujos de los dos gases se combinan y suministran a una tubena 4 que lleva una mezcla de los dos gases a un punto de suministro (no incluido en la FIG. 1). Un flujo adecuado del primer gas debe mantenerse en todo momento, en terminos de flujo con respecto al flujo del segundo gas, para que la mezcla de gas en la tubena 4 tenga las caractensticas requeridas.

25 A modo de ilustracion, el sistema de gas de la FIG. 1 puede estar dispuesto para suministrar una mezcla de oxido nitroso y oxfgeno para uso anestesico por inhalacion. En ese ejemplo ilustrativo, el primer gas sena el oxfgeno, siendo el gas cuya presencia es cntica, mientras que el segundo gas sena el oxido nitroso. En el caso de uso de oxido nitroso para la anestesia, es importante que la proporcion de oxfgeno en la mezcla inhalada (a menudo referida como FO2) se mantenga dentro de lfmites seguros. El objetivo FO2 es generalmente del 50% en 30 aplicaciones anestesicas, un nivel normalmente utilizado en la practica medica. La proporcion de O2 en la lmea de gas 4 debena deseablemente mantenerse dentro del +/- 5% del objetivo FO2, un nivel que es especificado por las normas pertinentes de la industria. Adicionalmente, la proporcion de oxfgeno debe estar siempre por encima del lfmite cntico del 20% por debajo del cual la salud del paciente puede estar expuesta a un riesgo grave.

Se proporciona un dispositivo comparador de flujo 5 para supervisar los caudales relativos del primer gas en la lmea 35 1 y del segundo gas en la lmea 2. El comparador de flujo esta en comunicacion con un primer elemento de flujo

laminar 6 en la lmea 1 y un segundo elemento de flujo laminar 7 en la lmea 2, por ejemplo, segun se describe mas adelante con mas detalle con referencia a la forma de realizacion mostrada en la FIG. 3. Una lmea lateral 8 comunica en un extremo con la lmea 1 aguas arriba del elemento de flujo laminar 6 y en su otro extremo con una camara 9 que aloja un elemento diafragma 10. El elemento diafragma 10 esta situado de forma movil dentro de la 40 camara 9. La lmea 8 entra en la camara 9 por la pared superior de la misma, de manera que la presion en la lmea 1 actua, a traves de la lmea 8, sobre la superficie superior del elemento diafragma 10. Una lmea lateral 11 adicional se comunica en un extremo con la lmea 1 en un punto proximo y aguas abajo del elemento de flujo laminar 6 y en su otro extremo con la camara 9. La lmea 11 entra en la camara 9 por la pared inferior de la misma. Como resultado del flujo que pasa a traves del elemento de flujo laminar 6, existe un diferencial de presion entre la lmea 8 aguas arriba y 45 la lmea 11 aguas abajo. El diferencial de presion es proporcional al caudal, por tanto, el efecto neto sobre el diafragma es una presion proporcional al caudal de gas en la lmea 1, que por lo tanto genera una fuerza proporcional al flujo. Se apreciara que las referencias en la presente memoria a las superficies superior e inferior de un elemento diafragma se refieren a las superficies que se muestran como "superiores" e "inferiores" entre sf en los dibujos y no es necesario que la superficie superior esta por encima de la superficie inferior en la practica.

50 Una lmea adicional 12 comunica entre la lmea 11 y una disposicion de valvula que se describe adicionalmente mas

adelante.

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Una segunda camara 13, que contiene un segundo elemento diafragma 14 esta en comunicacion de manera generalmente analoga con la lmea 2. Una lmea 15 comunica entre la pared inferior de la camara 13 y la lmea 2 en una posicion en la lmea 2 aguas arriba del elemento de flujo laminar 7. Una lmea 16 comunica entre la pared superior de la camara 13 y la lmea 2 en una posicion en la lmea 2 cerca y aguas abajo del elemento de flujo laminar 7. De esa manera, la presion, comunicada a traves de la lmea 15 desde la region de flujo laminar aguas abajo del elemento de flujo laminar, actua sobre la superficie superior del elemento diafragma 14 y la presion aguas arriba del elemento de flujo laminar 7 se aplica a la superficie inferior del elemento diafragma 14. El numero de referencia 15a representa un restrictor y el numero de referencia 15b representa una valvula de retencion. El numero de referencia 16a representa un restrictor. Los restrictores 15a y 16a y la valvula de retencion 15b trabajan conjuntamente para evitar la activacion del dispositivo en la puesta en marcha o desconexion como se describira con mas detalle mas adelante con referencia a la FIG. 3

El elemento diafragma 14 y el elemento diafragma 10 estan presionando en los extremos opuestos de un elemento piston 17. El elemento piston 17 se mueve axialmente en funcion de los valores relativos de la fuerza neta debida a la presion neta aplicada al elemento diafragma 10 que surge del flujo en la lmea 1 y la fuerza neta debida a la presion neta aplicada al elemento diafragma 14 que surge del flujo en la lmea 2. El punto en el que el elemento de piston 17 empieza a moverse puede verse afectado por la fuerza requerida para desplazar el piston contra las juntas del piston y opcionalmente por cargas de fuerza adicionales definidas por, por ejemplo, uno o mas resortes (las juntas del piston y los dispositivos de carga opcionales no se muestran en las FIG. 1 y 2 pero se describen con detalle mas adelante con referencia a la forma de realizacion de la FIG. 3). El piston forma parte de un conjunto valvula 18. El conjunto valvula 18 controla una trayectoria de gas entre la lmea 12 y un extremo de una lmea 19. El otro extremo de la lmea 19 comunica con una valvula de corte 20 pilotada por la presion proporcionada en la lmea 2. Durante el funcionamiento normal, el piston mantiene el conjunto valvula cerrado de modo que no haya flujo entre la lmea 12 y la lmea 19. En el caso de que la relacion del flujo en la lmea 2 con el flujo en la lmea 1 exceda un valor deseado, la fuerza aplicada al diafragma 14 en virtud del exceso de presion del segundo gas provoca que el conjunto piston/diafragma se desplace axialmente segun se muestra en la FIG. 2 de forma que se abra la valvula 18. Eso permite que el primer gas pase a traves de las lmeas 12 y 19 para accionar la valvula de corte 20, que cierra permanentemente la lmea de gas 1, por ejemplo, mediante el desvrn de la trayectoria de gas del segundo gas.

Si se desea, el elemento piston 17 puede estar conectado a un elemento que indique posicion, por ejemplo, un elemento coloreado, que puede funcionar para indicar la posicion del elemento piston o se puede utilizar para activar una alarma sonora.

El conjunto de valvula 18 incluye una purga 18a que sirve para evitar falsas alarmas en caso de que una fuga fluya sobre el mecanismo valvula alcanzando la valvula de cierre 20. El flujo de purga debe ser pequeno en comparacion con los flujos que se encuentran cuando la valvula esta activada para no afectar la activacion de cualquier dispositivo aguas abajo, pero lo suficientemente grande como para permitir que cualesquiera fugas, por ejemplo, entre los sellos y el pasador, sean venteadas sin crear una presion que pueda provocar una falsa respuesta.

La FIG. 3 muestra una forma de realizacion ilustrativa del aparato de acuerdo con la invencion. La forma de realizacion de la FIG. 3 se describira mas adelante con referencia al oxfgeno (como primer gas) y al oxido nitroso (como segundo gas) para ser mezclados para su uso como gas anestesico. Se apreciara, sin embargo, que se pueden utilizar otros gases en el dispositivo mostrado.

En la forma de realizacion de la FIG. 3, el dispositivo comparador de flujo 5, el primer elemento de flujo laminar 6 y el segundo elemento de flujo laminar 7 estan incorporados en una unidad 21. La unidad 21 puede ser de configuracion generalmente cilmdrica, siendo la vista en la FIG. 3 una seccion axial. La unidad 21 esta formada por una parte de flujo de oxfgeno 22, una parte de flujo de oxido nitroso 23 y una parte central intercalada entre ellas.

La parte de flujo de oxfgeno 22 incluye como elemento de flujo laminar 6 una lamina tamiz delgada 24 situada centralmente dentro de y extendiendose a traves de una camara 25. La camara 25 comunica, en lados opuestos de la lamina tamiz 24, a traves del canal 26 y la entrada 27 con la lmea 1 de suministro de oxfgeno, y a traves del canal 28 y la salida 29 con la lmea 1' de salida de oxfgeno. La parte de flujo de oxfgeno 22 incluye un elemento exterior 30 y un elemento interior 31 que estan sujetos juntos mediante medios adecuados tales como pernos roscados atornillados (no mostrados). Las caras opuestas de los elementos 30 y 31 estan provistas de respectivas regiones rebajadas que en el dispositivo ensamblado se asocian para formar la camara 25. El canal 28 se extiende desde el lado de salida de oxfgeno de la camara 25, es decir, por encima del tamiz 24, en esencia, radialmente hacia fuera a traves del elemento 30, hacia la salida 29. Se forma un sello hermetico entre la salida 29 y la pared exterior del elemento 30 mediante la junta torica 32, y se forma una parte saliente en la salida 29 con nervios para proporcionar un ajuste por friccion y un sello hermetico con la lmea 1'. El canal 26 se extiende desde el lado de entrada de oxfgeno de la camara 25, por debajo del tamiz 24, en esencia, radialmente hacia fuera a traves del elemento 31 y hacia la entrada 27. Se forma un sello hermetico entre la entrada 27 y la pared exterior del elemento 31 mediante la junta torica 33 y se forma una parte saliente de la entrada 27 con nervios para proporcionar un ajuste por friccion y un sello hermetico con la lmea 1. Para facilitar la ilustracion y descripcion, la entrada 27 y la salida 29 y los correspondientes canales 26 y 28 se muestran en la FIG. 3 en el mismo plano. En la practica, sin embargo, la entrada 27 puede desplazarse circunferencialmente con respecto a la salida 29 y el canal 26 se desplazara entonces angularmente con respecto al canal 28.

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La lamina tamiz 24 es retenida en posicion entre las caras opuestas de los elementos 30, 31, ayudandose por medio de la junta torica 34 para la formacion de un sello hermetico alrededor de la lamina 24. Tambien se proporciona dentro del elemento 30 un orificio 35 que se extiende radialmente desde el lado de salida de oxfgeno de la camara 25 y dispuesto para comunicarse con un orificio 36 provisto perpendicular, y que se extiende en la direccion axial a traves del elemento 31. Segun se muestra en la FIG. 3, el extremo exterior del orificio 35, al igual que otras perforaciones similares en el aparato, esta bloqueado, por ejemplo, con un cojinete de bolas o similar. Un orificio 37 adicional se extiende desde el lado de entrada de oxfgeno de la camara 25.

La parte de flujo de oxido nitroso 23 incluye como elemento de flujo laminar 7 una lamina tamiz delgada 124 situada centralmente dentro y extendiendose a traves de una camara 125. La camara 125 comunica, en lados opuestos de la lamina tamiz 124, a traves del canal 126 y la entrada 127 con la lmea de suministro de oxido nitroso 2, y a traves del canal 128 y la salida 129 con la lmea de salida de oxido nitroso 2'. La parte de flujo de oxido nitroso 23 incluye el elemento exterior 130 y el elemento interior 131 que estan sujetos juntos mediante medios adecuados tales como tornillos roscados atornillados (no mostrados). Las caras opuestas de los elementos 130 y 131 estan provistas de respectivas regiones rebajadas que en el dispositivo ensamblado se asocian para formar la camara 125. El canal 128 se extiende desde el lado de salida del oxido nitroso de la camara 125, por encima del tamiz 124 con la orientacion mostrada en la FIG. 3, en esencia, radialmente hacia fuera a traves del elemento 130 hacia la salida 129. Se forma un sello hermetico entre la salida 129 y la pared exterior del elemento 130 mediante la junta torica 132 y se forma una parte saliente de la salida 129 con nervios para proporcionar un ajuste por friccion y sello hermetico con la lmea 2'. El canal 126 se extiende desde el lado de entrada de oxido nitroso de la camara 125, por encima del tamiz 124, en esencia, radialmente hacia fuera a traves del elemento 131 y hacia la entrada 127. Se forma un sello hermetico entre la entrada 127 y la pared exterior del elemento 131 mediante una junta torica 133 y se forma una parte saliente de la entrada 127 con nervios para proporcionar un ajuste por friccion y sello hermetico con la lmea 2. Para facilitar la ilustracion y descripcion, la entrada 127 y la salida 129 y los correspondientes canales 126 y 128 se muestran en la FIG. 3 en el mismo plano. En la practica, sin embargo, la entrada 127 puede desplazarse circunferencialmente con relacion a la salida 129 y el canal 126 se desplazara entonces angularmente con respecto al canal 128.

La lamina tamiz 124 es retenida en posicion entre las caras opuestas de los elementos 131, 132, ayudandose por medio de la junta torica 134 para la formacion de un sello hermetico alrededor de la lamina 124. Tambien se proporciona dentro del elemento 30 un orificio 135 que esta dispuesto para comunicarse con un orificio 136 provisto y que se extiende en la direccion axial a traves del elemento 131. El orificio 136 tiene una restriccion 137 en su extremo alejado del elemento 130. El elemento 131 tambien incluye un inserto 138, recibido en un rebaje en la cara del elemento 131 que es opuesta al elemento 130. El inserto 138 proporciona una conexion de gas antirretorno entre un rebaje 139 provisto de aberturas de transferencia de gas y un conducto 140 proporcionado en el elemento 131. Un elemento plano flexible 141 esta unido al inserto mediante el dispositivo de fijacion 142. El elemento flexible 141 es deformable en respuesta a un exceso de presion en el rebaje 139, para permitir la liberacion de gas a traves del conducto 140, desde donde es liberado a traves del orificio 142 hasta el lado de entrada de la camara 125. Bajo condiciones normales de funcionamiento, el elemento flexible 141 mantiene la conexion antirretorno cerrada. La fuerza que actua sobre el diafragma 155 debida a la presion de la abertura de la valvula de retencion debe ser pequena con respecto a la fuerza de friccion y cualquier carga de resorte para evitar un accionamiento no deseado. La presion de apertura de la conexion antirretorno de gas debe ser tal que, durante la desconexion del oxido nitroso con la consecuente disminucion de la presion en el orificio 140, la fuerza que actua sobre el diafragma 155 pueda (a traves de la apertura de la valvula de retencion si la presion de apertura es excedida en la parte inferior de la camara 154) mantenerse pequena en relacion con la fuerza de friccion y cualquier carga de resorte actuando en oposicion a la misma.

Se proporciona una via de comunicacion adicional entre el lado de entrada de oxido nitroso de la camara 125 y el lado alejado del inserto 138 a traves del orificio 142, extendiendose una parte del conducto 140 y un orificio 143 en la direccion axial a traves de inserto 138. El orificio 143 esta provisto con una restriccion 144. la restriccion 144 es mas estrecha que la restriccion 137 por razones que se explicaran mas adelante.

Entre los elementos 31 y 131 se encuentra una parte central 145, que incorpora un dispositivo comparador para comparar el caudal de oxido nitroso con el caudal de oxfgeno. El dispositivo comparador tiene un conjunto valvula de carrete 146, que se muestra con mayor detalle en las FIG. 4a y 4b que se refieren a la parte B indicada en la FIG. 3. El conjunto valvula incluye un pasador 147 que es axialmente desplazable entre las posiciones mostradas en las FIG. 4a y 4b de una manera dependiente de los caudales relativos de oxfgeno y oxido nitroso como se explicara mas adelante. El pasador se situa entre dos retenedores de sellado 148, 149 separados y los retenes 150 y 151 asociados, y esta provisto de un revestimiento de baja friccion para facilitar el deslizamiento del pasador en relacion con esos componentes. El pasador 147 tiene, de manera ventajosa, un diametro pequeno para reducir la friccion. La forma de realizacion de la FIG. 3 se basa esencialmente solo en dos retenes 150 y 151 para guiar el pasador 147, lo que da lugar a solo una pequena resistencia de friccion al desplazamiento. El pasador tiene una cintura 152, que en la posicion de funcionamiento normal esta separada axialmente del reten 150 cercano. Un orificio 153 se extiende radialmente desde el conjunto valvula. Cuando se detecta una desviacion de las condiciones normales de funcionamiento, el pasador se desplaza axialmente de tal manera que la cintura 152 coincida con el reten 150 y proporcione una via para el gas desde una camara (no mostrada en las FIG. 4a y 4b, pero situada por encima del retenedor de sellado 148) hacia el orificio 153. Aunque no se ilustra en las FIG 3, 4a y 4b, el gas que sale a traves

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del orificio 153 se puede utilizar para la activacion de un dispositivo de conmutacion para reducir o detener el flujo de oxido nitroso y/o para la activacion de una alarma.

El extremo inferior del pasador 147 se encuentra en una camara 154 formada entre, y definida por los rebajes asociados en el elemento 131 y el elemento central 145. Esa camara encierra un diafragma 155, que es de un material de lamina muy flexible que es, en esencia, no poroso al oxfgeno y al oxido nitroso, por ejemplo, una lamina delgada de poliuretano o caucho de silicona. El diafragma 155 esta retenido entre las partes que se extienden circunferencialmente de las caras opuestas del elemento 131 y el elemento central 145 y un sello hermetico entre esos elementos y el diafragma es asegurado mediante una junta torica 156. El diafragma 155, en uso, contacta con el extremo inferior del pasador 147.

El extremo superior del pasador 147 se encuentra en una camara 54 formada entre, y definida por los rebajes asociados en, el elemento 31 y el elemento central 145. Esa camara encierra un diafragma 55, que es de un material de lamina muy flexible que es, en esencia, no poroso al oxfgeno y al oxido nitroso. El diafragma 55 esta retenido entre las partes que se extienden circunferencialmente de las caras opuestas del elemento 31 y el elemento central 45 y un sello hermetico entre esos elementos esta asegurado mediante una junta torica 56. El diafragma 55, en uso, contacta con el extremo superior del pasador 147. Ademas, un resorte de compresion 57, apoyado en su extremo superior en una superficie de soporte 58, aplica una pequena fuerza de empuje a una parte central del diafragma 55 y de allf al extremo superior del pasador 147. El resorte puede, por ejemplo, aplicar una carga de 10 a 50 g, preferiblemente 20 a 40 g, por ejemplo, aproximadamente 30 g. El desplazamiento hacia arriba del pasador 147 requiere la superacion de la fuerza de empuje del resorte 57 y cualquier friccion debida a los retenes 150 y 151, asf como cualquier solicitacion del pasador que surja de la respuesta del diafragma 55 al caudal de oxfgeno detectado. Los efectos acumulativos del resorte y la friccion pueden ser, por ejemplo, equivalentes a una carga de 15 g a 70 g, en especial 15g a 50g, por ejemplo 35 g.

Un orificio 59 completa una via de gas desde el lado de salida de oxfgeno de la camara 25 a traves de orificios 35 y 36 hacia la parte inferior de la camara 54. El orificio 37 comunica con el lado superior de la camara 54. De esa manera, el diafragma 55 es sensible a las presiones relativas aguas arriba y aguas abajo del elemento de flujo laminar 24 y cuando hay un flujo de oxfgeno hay una carga neta, que surgen de ese diferencial de presion y proporcional al caudal, que actua sobre el diafragma 55 (y de allf en el pasador 147) en la direccion hacia abajo.

De manera analoga, el lado de entrada de oxido nitroso de la camara 125 esta en comunicacion con la parte inferior de la camara 154 y el lado de salida de oxido nitroso de la camara 125 esta en comunicacion con la parte superior de la camara 154, siendo sensible el diafragma 155 a las presiones relativas aguas arriba y aguas abajo del elemento de flujo laminar 124. En consecuencia, hay una carga neta, proporcional al caudal de oxido nitroso que actua sobre el diafragma 155 (y de allf en el pasador 147) en la direccion hacia arriba.

El dispositivo comparador esta dispuesto de modo que, en funcionamiento normal, cualquier fuerza hacia arriba aplicada en el pasador 147 por el diafragma 155 es insuficiente para superar las fuerzas acumulativas que empujan el pasador en la direccion hacia abajo (es decir, la carga de resorte y la fuerza atribuible al flujo de oxfgeno) y/o cualquier resistencia a la friccion. Cuando, sin embargo, hay una reduccion en el caudal de oxfgeno, como se describe mas adelante, la fuerza hacia arriba sobre el pasador provoca el desplazamiento axial hacia arriba del pasador y la activacion de una respuesta como ya se ha descrito con referencia a las FIG. 4a y 4b.

Las restricciones 137 y 144, sirven para retrasar durante un tiempo muy corto (por ejemplo, varios milisegundos) la respuesta del diafragma 155 en la puesta en marcha del suministro de oxido nitroso. En la practica, el oxfgeno ya esta fluyendo en el lado de oxfgeno del aparato antes de que el suministro de oxido nitroso se encienda. En el encendido del oxido nitroso, hay un penodo inicial, generalmente de no mas de unos pocos milisegundos, en que se llena la trayectoria de flujo de oxido nitroso. Durante ese penodo, la presion en la camara 154 por encima del diafragma 155 se iguala con la presion en la camara 125 aguas abajo del elemento de flujo laminar 124 a una velocidad que esta limitada por la restriccion 137 y la presion en la camara por debajo del diafragma 155 se iguala con la presion en la camara 125 aguas arriba del elemento de flujo laminar 124 a una velocidad que esta limitada por la restriccion 144. Debido a que la restriccion 144 es de menor diametro que la restriccion 137, hay un retraso de tiempo mas largo en la igualacion de la presion en la camara por debajo del diafragma 155 con la presion aguas arriba en la camara 125. Sin las restricciones, la acumulacion no retardada de presion debajo del diafragma 154 no sena temporalmente contrarrestada por presion suficiente por encima del diafragma 154 con el resultado de que el dispositivo puede ser activado indeseablemente antes de que la presion por encima del diafragma 154 alcance el nivel de funcionamiento normal. Los diametros absolutos y los diametros relativos de las restricciones 137 y 144 se seleccionan de manera que sean capaces de evitar la activacion prematura del dispositivo comparador segun se acaba de describir al tiempo que sean lo suficientemente grandes para no impedir la activacion deseada durante un fallo del mezclador de gas, particularmente en el caso de los bajos caudales como aquellos requeridos para los ninos pequenos. Cuando el suministro de oxido nitroso se desconecta, el gas en la parte superior de la camara 154 es capaz de purgarse mas rapidamente a traves de la restriccion 137 que el gas en la parte inferior de la camara 154 a traves de la restriccion 144, como resultado de los respectivos diametros de las restricciones. La valvula de retencion 141 permite el venteo de gas en la parte inferior de la camara 154 en esas circunstancias, evitando de este modo una activacion no deseada del aparato como consecuencia de la de otro modo temporalmente alta presion en la parte inferior de la camara 154 durante la desconexion.

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Los elementos de flujo laminar 24, 124 comprenden cada uno capas de tamiz delgadas que definen una multitud de canales por los que fluye el gas, siendo transformado de este modo el gas en un flujo, en esencia, laminar. Ellos preferiblemente comprenden cada uno un numero de capas de tamiz superpuestas. La resistencia de la restriccion de flujo laminar de gas de oxfgeno se dispone para ser mas alta que la resistencia de la restriccion de flujo laminar de oxido nitroso. La relacion de las dos resistencias controla la relacion de flujo a la que se activa el dispositivo. Ambas resistencias se mantienen lo suficientemente altas para generar una fuerza util para la activacion del dispositivo, pero lo suficientemente bajas para no interferir con el funcionamiento del mezclador de gas, normalmente en la region del 10% de la presion de suministro.

Los diafragmas 55, 155 pueden ser de un material polimerico ligero, flexible y elastico, por ejemplo, pelmula gruesa de poliuretano de 25 pm. Pueden estar provistos de forma ventajosa con un rigidizador, que sea preferiblemente de un material ligero, por ejemplo, un material plastico ligero, especialmente, poliester.

En uso, el flujo de oxfgeno se conecta en primer lugar, o un flujo piloto puede estar constantemente presente, incluso cuando no se este utilizando el suministro de gas. El flujo de oxido nitroso se enciende a continuacion. El flujo de oxido nitroso toma un poco de tiempo, normalmente menos de 1 segundo, para llenar la lmea de suministro que incluye la camara 125 y la lmea aguas debajo de la misma. Antes de que se alcance un equilibrio, un exceso de presion temporal se acumula en el lado de entrada de la camara 125 y por consiguiente en la parte inferior de la camara 154. La acumulacion del exceso de presion en la camara 154 se ralentiza mediante el restrictor 144. El equilibrio se establece rapidamente en los elementos de flujo laminar 24, 124, y el retraso en el desarrollo del exceso de presion en la camara 154 es suficiente para evitar la activacion del dispositivo comparador antes de que se alcance el equilibrio como se describio anteriormente.

Una vez que se alcanza el equilibrio, el elemento de flujo laminar 24 proporciona una cafda de presion proporcional al flujo de oxfgeno, que actuando sobre el diafragma 55, crea una carga proporcional al flujo de oxfgeno, que opera cargando axialmente en el pasador 147 en la misma direccion que la carga aplicada por el resorte 57. Del mismo modo, el elemento de flujo laminar 124 proporciona una cafda de presion proporcional al flujo de oxido nitroso, que actuando sobre el diafragma 155, crea una carga proporcional al flujo de oxido nitroso, que opera cargando axialmente en el pasador 147 en la direccion opuesta a la carga aplicada por el resorte 57 y el flujo de oxfgeno. En funcionamiento normal, los efectos acumulativos del resorte de empuje 57, el caudal de oxfgeno en la lmea 1 y las fuerzas de friccion asociadas con los retenes 150 y 151 mantienen el pasador 147 en la posicion mostrada en la FIG. 4a. En el caso de un fallo o reduccion en el suministro de oxfgeno, la componente de la fuerza de empuje atribuible al flujo de oxfgeno se reduce o elimina. Si la carga atribuible al flujo de oxido nitroso, aplicada al pasador a traves del diafragma 155, es suficiente para superar la carga de oposicion restante, el pasador se desplaza axialmente hacia arriba hacia la posicion de la cintura 152 en lmea con el reten 150, completando una trayectoria de gas desde la parte inferior de la camara 54 hasta el orificio 53, que activa, por lo tanto, una respuesta que puede ser en la forma de la desconexion del suministro de oxido nitroso, segun se muestra en la FIG. 1, o puede incluir tambien o en su lugar la activacion de una alarma, por ejemplo, una alarma sonora.

La desconexion del suministro de oxido nitroso se lleva a cabo al tiempo que el suministro de oxfgeno continua. En la desconexion del suministro de oxido nitroso, se puede producir una cafda de presion en el lado de salida de la camara 125 y la sobrepresion resultante en la parte inferior de la camara 154 puede ser liberada por medio de la conexion antirretorno a traves del inserto 143, a traves del elemento flexible 141 en el conducto 140.

Los caudales ilustrativos normales en el sistema de la invencion son como sigue:

Uso pediatrico - 5 a 50 litros/min

uso adulto - 30 a 150 litros/min

La disposicion del comparador de flujo de la invencion ofrece la oportunidad de detectar variaciones relativamente pequenas en las concentraciones de los gases que son mezclados, que anteriormente normalmente se habnan detectado solamente con el uso de dispositivos electroqmmicos o paramagneticos y sin detrimento de la seguridad. El dispositivo comparador de flujo segun se ha descrito no requiere de ningun componente electrico, lo que es una ventaja en algunas circunstancias. La inclusion de componentes electricos, aunque no se prefiere en algunas circunstancias, esta dentro del alcance de la invencion.

Eso se hace posible en la forma de realizacion descrita mediante el uso de elementos de flujo laminar. Una caractenstica importante de los elementos de flujo laminar es que se establece un flujo laminar del gas. El diferencial de presion Ap (es decir, la cafda de presion en el gas que pasa a traves del elemento de flujo laminar), es, por lo tanto, linealmente proporcional al caudal de gas:

donde q es el caudal y k es una constante. La importancia de la relacion lineal es evidente a partir de la FIG. 5 en la que la lmea recta representa la relacion lineal entre la presion diferencial y el caudal en un elemento de flujo laminar y la lmea curva representa la relacion cuadratica entre la presion y el caudal que se aplica en otros metodos para la

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determinacion del caudal. A caudales bajos, por ejemplo, aquellos que se encuentran en los ninos pequenos y representados por Pd en la FIG. 5, se obtienen beneficios sustanciales de sensibilidad segun se ilustra por el gradiente mas pronunciado de la relacion lineal en esta parte de la grafica. Como gma general, la presion y, por lo tanto, la fuerza disponible para accionar la valvula en una configuracion de ninos para una resistencia dada con un flujo maximo capaz de hacer frente a la demanda de un adulto grande, es normalmente aproximadamente siete veces mayor que para un orificio sencillo. Para una aplicacion dada, habra una cafda de presion maxima aceptable dPmax con el flujo maximo Qmax, que, por ejemplo, puede ser del 10% de la presion de suministro total, de otro modo la cafda de presion puede interferir con la funcion del dispositivo de mezcla de gases.

Si dos gases X e Y tienen que ser comparados, la diferencia entre los diferenciales de presiones Apy, Apx para los dos gases puede ahora ser calculada. Suponiendo que X es el gas critico (por ejemplo, oxfgeno en el caso de un sistema de la mezcla de oxfgeno y oxido nitroso), entonces la fuerza F disponible debido al flujo solamente para activar el comparador de flujo 5 se puede determinar como la diferencia entre las fuerzas derivadas de las dos cafdas de presion que actuan sobre los respectivos diafragmas AyApy- AxApx donde A es el area del diafragma respectivo.

Donde Fx y Fy son las cargas creadas por el caudal de los gases X e Y en los respectivos diafragmas:

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Fy = Ay k, qy

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Ademas de los flujos debidos a la fuerza, hay cargas de friccion inevitables, R de los sellos que actuan sobre el pasador. La carga del resorte se puede anadir en el comparador para permitir que el pasador se restablezca a la posicion de cierre, con la fuerza del resorte siendo Fs, el punto de activacion de la valvula se representa por la ecuacion:

Fy-Fx-Fs -R>0

La relacion anterior se ilustra en la FIG. 6, en la que las dos lmeas superiores representan la carga en el dispositivo comparador atribuible a, respectivamente, el flujo de oxfgeno normal y el flujo de oxido nitroso en funcion del caudal. La tercera lmea, de trazos representa la carga debida a un flujo de oxfgeno reducido que puede surgir, por ejemplo, debido a un defecto del dispositivo de mezcla de gases, al tiempo que el caudal de oxido nitroso no se ve afectado. La carga de desplazamiento de la lmea de trazos representa la carga requerida para superar la fuerza debida al empuje del resorte y cualesquiera fuerzas de friccion, y esta representada por la suma:

Carga acumulada =F, + Fs + K

Esta es la carga o fuerza que tiene que ser superada por el dispositivo para activar.

La friccion y la fuerza del resorte, aunque indeseables para la sensibilidad, tienen un efecto util en la prevencion de la activacion no intencionada debida a vibraciones o golpes, cuando el pasador de otro modo podria moverse y el dispositivo activarse de forma no intencionada. Para colaborar con la resistencia a las vibraciones y golpes, el pasador se fabrica con un material ligero, por ejemplo, aluminio o plastico.

El punto T representa el caudal de oxido nitroso mrnimo por debajo del cual el comparador se activara con el flujo de oxfgeno reducido mostrado. A caudales de oxfgeno normales, sin embargo, la FIG. 6 muestra que la activacion no tendra lugar.

La FIG. 7 es una grafica que muestra la proporcion de oxfgeno en una mezcla en un punto de activacion en una forma de realizacion particular de acuerdo con la invencion, que tiene un comparador con una carga de activacion de 50 g. La grafica tiene un gradiente muy empinado, que se acerca rapidamente a un valor, en esencia, constante de la proporcion de oxfgeno a caudales de 20 litros/min o mayores. Esto muestra que se puede obtener una activacion fiable sobre un intervalo muy amplio de caudal. Con flujos mayores, los efectos de la fuerza de friccion y la fuerza del resorte tienen menos efecto, por lo que la relacion de los flujos a la que se activara el dispositivo se determina mediante la relacion de las dos resistencias de los elementos de flujo laminar.

Con flujos inferiores, el efecto de la friccion y la fuerza del resorte se vuelven mas significativos como un porcentaje del total de las fuerzas que actuan, por lo que el porcentaje de oxfgeno en la activacion cae a medida que cae el flujo.

A medida que los flujos se hacen aun mas pequenos, llegara un punto en el que incluso el 100% de oxido nitroso no disparara el comparador, cuando la fuerza debida al flujo de oxido nitroso sea menor que la carga de friccion y del resorte, y por lo tanto sea insuficiente para desplazar el pasador. En la practica, sin embargo, el aparato puede ser dispuesto de modo (por ejemplo, con el empleo de diversas caractensticas de construccion descritas anteriormente) 5 que ese punto umbral se corresponda con caudales que sean inferiores que los caudales mas bajos anticipados en el uso del aparato.

En el aparato de la invencion el tamano y la resistencia de los elementos de flujo laminar, los diafragmas, la friccion del pasador y el resorte, son todos seleccionados teniendo en cuenta la relacion del flujo maximo mas pequeno que se necesita para activar el comparador y el flujo maximo mayor que tiene que fluir a traves del dispositivo. Por fines 10 practicos, sin embargo, la presente invencion permite el diseno de un unico dispositivo que sea capaz de acomodar los flujos de adulto, al tiempo que todavfa se activa comodamente por encima de un porcentaje de oxfgeno hipoxico con los flujos de nino.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un aparato de supervision para supervisar los caudales relativos de los gases primero y segundo que deben ser mezclados, que comprende:

   una primera trayectoria de flujo de gas (1) para el primer gas;

   un primer dispositivo de supervision de flujo (6) para detectar un parametro relativo al flujo del primer gas a lo largo de la primera trayectoria de flujo de gas (1);

   una segunda trayectoria de flujo de gas (2) para el segundo gas;

   un segundo dispositivo de supervision de flujo (7) para detectar un parametro relativo al flujo del segundo gas lo largo de dicha segunda trayectoria de flujo de gas (2);

   un dispositivo comparador (5) para comparar dicho parametro relativo al flujo del primer gas y dicho parametro relativo al flujo del segundo gas; y que puede funcionar para generar una respuesta en funcion de dicha comparacion, caracterizado por

   que el primer dispositivo de supervision de flujo (6) es un elemento de flujo laminar situado en dicha primera trayectoria de flujo de gas (1) y que tiene un lado aguas arriba y un lado aguas abajo con respecto a dicha primera trayectoria de flujo de gas (1), siendo el parametro relativo al flujo del primer gas un diferencial de presion entre dichos lados de aguas arriba y de aguas abajo, y

   que el segundo dispositivo de control de flujo (7) es un elemento de flujo laminar situado en dicha segunda trayectoria de flujo de gas (2) y que tiene un lado aguas arriba y un lado aguas abajo con respecto a dicha segunda trayectoria de flujo de gas (2), siendo el parametro relativo al flujo del segundo gas un diferencial de presion entre dichos lados de aguas arriba y aguas abajo, y

   que comprende ademas un dispositivo para impedir la generacion de una dicha respuesta durante la puesta en marcha y/o la desconexion del flujo del segundo gas, en donde dicho dispositivo para impedir la generacion de una dicha respuesta comprende una primera restriccion (137) en una primera trayectoria de gas (136) que comunica entre un primer lado, aguas arriba del segundo dispositivo de supervision de flujo (7) y el dispositivo comparador (5) y una segunda restriccion (144) en una segunda trayectoria de gas (143) que comunica entre un segundo lado, aguas abajo del segundo dispositivo de supervision de flujo (7), siendo el diametro de dicha primera restriccion (137) menor que el diametro de dicha segunda restriccion (144).
2. 2. Un dispositivo de supervision de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el dispositivo comparador comprende un elemento valvula (147) que es accionado por una fuerza derivada de dicho primer dispositivo de supervision de flujo (6) y por una fuerza derivada de dicho segundo dispositivo de supervision de flujo (7), y la fuerza derivada de dicho primer dispositivo de supervision de flujo (6) actua sobre el elemento de valvula (147) en una primera direccion y la fuerza derivada de dicho segundo dispositivo de supervision de flujo (7) actua sobre el elemento valvula (147) en una segunda direccion opuesta a dicha primera direccion.
3. 3. Un dispositivo de supervision de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en donde el dispositivo comparador (5) comprende un elemento valvula (147), un primer elemento de accionamiento (55) plano conectado a dicho elemento valvula (147), y un segundo elemento de accionamiento (155) plano conectado a dicho elemento valvula (147), siendo accionado el primer elemento de accionamiento (55) plano por una fuerza derivada del primer elemento de flujo laminar (6) y siendo accionado el segundo elemento de accionamiento (155) plano por una fuerza derivada del segundo elemento de flujo laminar (7).
4. 4. Un dispositivo de supervision de acuerdo con la reivindicacion 3, en donde dicho primer elemento de accionamiento (55) plano es accionado en una primera direccion por una fuerza derivada de la presion en el lado aguas arriba del primer elemento de flujo laminar (24) y es accionado en una segunda direccion, opuesta por una fuerza derivada de la presion en el lado aguas abajo del primer elemento de flujo laminar (24), y dicho segundo elemento de accionamiento (155) plano es accionado en una primera direccion por una fuerza derivada de la presion en el lado aguas abajo del segundo elemento de flujo laminar (124) y es accionado en una segunda direccion, opuesta por una fuerza derivada de la presion en el lado aguas arriba del segundo elemento de flujo laminar (124).
5. 5. Un dispositivo de supervision de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer dispositivo de supervision de flujo (6) tiene una mayor resistencia al flujo que dicha segunda resistencia al flujo.
6. 6. Un dispositivo de supervision de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo comparador (5) comprende una valvula de carrete (146).
7. 7. Un dispositivo de supervision de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo comparador (5) comprende un elemento valvula (147) que puede funcionar para permitir o denegar el

   paso del primer gas a traves del dispositivo comparador (5) en funcion de los caudales relativos de los gases primero y segundo.
8. 8. Un dispositivo de supervision de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo comparador (5) incluye un dispositivo de empuje, proporcionando el dispositivo de empuje una fuerza de

   5 empuje que debe ser superada para que se genere la respuesta.
9. 9. Un dispositivo de supervision de acuerdo con la reivindicacion 8, en donde el dispositivo de empuje comprende un resorte (57).
10. 10. Un dispositivo de supervision de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la respuesta a ser generada se selecciona de entre reducir o finalizar el flujo del segundo gas y activar una alarma.

    10 11. Un dispositivo de suministro de gas para suministrar una mezcla de gases primero y segundo que comprende

    una fuente de un primer gas, que incluye una primera trayectoria de flujo de gas para dicho primer gas;

    una fuente de un segundo gas, que incluye una segunda trayectoria de flujo de gas para dicho segundo gas;

    un dispositivo de mezcla para mezclar dicho primer gas desde dicha primera trayectoria de flujo de gas y dicho segundo gas desde dicha segunda trayectoria de flujo de gas para obtener una mezcla de gases;

    15 un conducto de suministro de gas dispuesto para suministrar dicha mezcla de gases; y

    un aparato de supervision de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para supervisar los flujos de gas relativos en dicha primera trayectoria de flujo de gas y dicha segunda trayectoria de flujo de gas.