ES2877530T3

ES2877530T3 - Dispositivo de demanda de gas, método de instalación, sistema de suministro de gas y método de utilización

Info

Publication number: ES2877530T3
Application number: ES16775894T
Authority: ES
Inventors: Stephen Bruce Krentler; Hans Irr; Barry Wood; Paul N Trevena
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2021-11-17
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: BR112018004314A2; BR112018004314B1; EP3344321B1; CA3002475C; EP3344321A1; US10744296B2; US20170065790A1; WO2017040978A1; CA3002475A1

Abstract

Un dispositivo de demanda de gas, que comprende un cuerpo principal (1), una entrada del cuerpo principal (10) formada en el cuerpo principal (1), un orificio de salida del dispositivo (11) formado en el cuerpo principal (1), un respiradero a la atmósfera que se forma en el cuerpo principal (1), una trayectoria del flujo del gas de temporización que se forma en el cuerpo principal (1) y que incluye una cámara esclava (19) y una cámara esclava secundaria (27), una trayectoria del flujo del gas de demanda que se forma en el cuerpo principal (1) y que incluye una cámara primaria (18), una membrana principal (13) dispuesta en la cámara esclava secundaria (27) y que divide la cámara esclava secundaria (27) en regiones primera y segunda, y una membrana esclava (14) dispuesta en la cámara esclava y que divide la cámara esclava (27) en regiones primera y segunda, en donde; la entrada del cuerpo principal (10) se adapta y configura para que se conecte a una fuente de gas comprimido; el orificio de salida del dispositivo (11) se adapta y configura para dirigir un gas a un usuario para la inhalación del mismo por medio de una salida del dispositivo; la trayectoria del flujo del gas de temporización se extiende desde la entrada del cuerpo principal (10) a través de la segunda región de la cámara esclava (19), a través de la primera región de la cámara esclava secundaria (27) y hasta el respiradero; la trayectoria del flujo del gas de demanda se extiende desde la entrada del cuerpo principal (10) a través de la cámara primaria (18) y hasta una salida del dispositivo por medio del orificio de salida del dispositivo (11); la segunda región de la cámara esclava secundaria (27) está en comunicación fluida con la salida del dispositivo por medio de un paso de salida (30); las posiciones abierta y cerrada de la membrana principal (13) permiten y bloquean, respectivamente, un flujo de gas desde la segunda región de la cámara esclava (19) a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización, cuya posición abierta permite un flujo de gas desde la segunda región de la cámara esclava (19) a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización hacia el respiradero, moviéndose la membrana principal (13) desde su posición cerrada a su posición abierta cuando se aplica un vacío a la salida del dispositivo; y las posiciones abierta y cerrada de la membrana esclava (14) permiten y bloquean respectivamente un flujo de gas desde la cámara primaria (18) a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, moviéndose la membrana esclava (14) desde su posición cerrada a su posición abierta después de que la segunda región de la cámara esclava (19) se haya despresurizado parcialmente desde una presión P1 a una presión P2; y la membrana principal (13) se desplaza desde su posición abierta a su posición cerrada después de la despresurización parcial de la segunda región de la cámara esclava secundaria (27) desde la presión P2 hasta una presión P3 y la membrana esclava (14) se desplaza desde su posición abierta a su posición cerrada después de la represurización de la segunda región de la cámara esclava (27) hasta una presión superior a P2, en donde el dispositivo de demanda de gas se adapta y configura para que funcione en un ciclo de primera, segunda, tercera, cuarta y quinta fases consecutivas; en una terminación de la primera fase y un comienzo de la segunda fase, la membrana de la cámara esclava (14) y la membrana principal (13) están en sus posiciones cerradas para impedir los flujos de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, y las presiones en la cámara primaria (18) y en la segunda región de la cámara esclava son iguales a una presión regulada en la entrada del cuerpo principal (10); en la segunda fase, una presión en el orificio de salida de la cámara esclava (22) es subatmosférica debido a una demanda de gas en el orificio de salida del dispositivo, colocando de este modo la membrana principal (13) en su posición abierta al mismo tiempo que la membrana esclava (14) permanece en su posición cerrada y permitiendo un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización al mismo tiempo que impide un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, disminuyendo una presión dentro de la primera región de la cámara esclava secundaria durante la segunda fase; la tercera fase comienza en una terminación de la segunda fase, cuando una presión en la segunda región de la cámara esclava disminuye por debajo de una presión en la primera región de la cámara esclava, colocando de este modo la membrana esclava (14) en su posición abierta mientras la membrana principal (13) permanece en su posición abierta y permitiendo un flujo de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de 0 demanda, disminuyendo una presión dentro de la primera región de la cámara esclava durante la tercera fase; la cuarta fase comienza en una terminación de la tercera fase, cuando una presión en la primera región de la cámara esclava secundaria disminuye por debajo de la presión aplicada por el muelle, colocando de este modo la membrana principal (13) en su posición cerrada, al mismo tiempo que la membrana esclava (14) permanece en su posición abierta para permitir un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda e impedir un flujo de gas a través 5 de la trayectoria del flujo del gas de temporización, aumentando una presión dentro de la segunda región de la cámara esclava al mismo tiempo que la presión dentro de la primera región de la cámara esclava disminuye durante la cuarta fase; la quinta fase comienza en una terminación de la cuarta fase, cuando una presión en la segunda región de la cámara esclava aumenta por encima de la de la primera región de la cámara esclava, colocando de este modo la membrana esclava (14) en su posición cerrada mientras la membrana principal (13) permanece en su posición cerrada, aumentando la presión dentro de la cámara primaria (18) durante la quinta fase; y la primera fase comienza en una terminación de la quinta fase, cuando la presión en la cámara primaria aumenta hasta un nivel igual a la presión regulada en la entrada del cuerpo principal (10), las membranas esclava (14) y principal (13) permanecen cerradas para impedir los flujos de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de demanda de gas, método de instalación, sistema de suministro de gas y método de utilización

Referencia cruzada a las solicitudes relacionadas

Esta solicitud reclama el beneficio de prioridad bajo el 35 U.S.C. § 119 (e) a la Solicitud de patente provisional de los Estados Unidos N.° 62/214.387, presentada el 4 de septiembre de 2015.

Antecedentes

Campo de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos de demanda de gas.

Técnica relacionada

Los dispositivos de demanda de gas se utilizan para proporcionar cantidades controladas de gas para su inhalación por las personas. Dos ejemplos de este tipo de dispositivos incluyen los dispositivos de demanda de oxígeno para la oxigenoterapia de pacientes y los dispositivos de demanda de oxígeno para tripulaciones y/o pasajeros de aviones en ambientes con poco oxígeno o con baja presión a bordo de las aeronaves.

Los dispositivos de demanda de oxígeno en el mercado de la asistencia sanitaria domiciliaria han mejorado durante muchos años la duración útil de los recipientes de suministro (botellas, depósitos, contenedores, etc.) con respecto a los dispositivos de flujo continuo (reguladores, caudalímetros, dewars de oxígeno líquido, etc.), sin dejar de satisfacer adecuadamente las necesidades clínicas del paciente de oxígeno. Estos sistemas normalmente sólo proporcionan oxígeno al usuario durante la parte de inhalación de una respiración, de forma óptima en la primera mitad de la inhalación del usuario.

Al principio, la mayoría de los dispositivos eran electrónicos y utilizaban pilas como fuente de energía. Más adelante, los dispositivos neumáticos que utilizan la presión del recipiente de suministro como fuente de energía se convirtieron en los sistemas preferidos debido a que no necesitaban pilas, eran más pequeños y fáciles de utilizar. Ambos tipos permitían al paciente de oxígeno deambular durante períodos de tiempo más largos y/o requerir recargas de suministro de oxígeno menos frecuentes.

La reducción de peso en el sector aeroespacial es un objetivo constante para reducir el consumo de combustible, aumentar la autonomía y mejorar la seguridad. Los sistemas actuales de oxígeno a bordo proporcionan un flujo continuo de oxígeno que limita la duración del suministro, requiere el tamaño máximo que pueda permitir el espacio de almacenamiento del recipiente de suministro independientemente de si se utilizan, lo que en la mayoría de los vuelos no se hace, y puede limitar la autonomía de la aeronave.

Algunos sistemas de demanda para la asistencia sanitaria a domicilio se han probado en el mercado de la aviación comercial con una aceptación y un éxito limitados. La mayoría no eran lo suficientemente duraderos para los rigores del mercado de la aviación comercial o proporcionaban una interfaz inadecuada con el sistema de almacenamiento de la aeronave.

Por consiguiente, un objetivo de la invención es proporcionar un aparato para regular el flujo de gas que no experimente lo exhibido por los métodos y aparatos convencionales de regulación del flujo de gas.

Resumen

Se describe un dispositivo de demanda de gas, que comprende un cuerpo principal, una entrada del cuerpo principal formada en el cuerpo principal, un orificio de salida del dispositivo formado en el cuerpo principal, un respiradero a la atmósfera que se forma en el cuerpo principal, una trayectoria del flujo del gas de temporización que se forma en el cuerpo principal y que incluye una cámara esclava y una cámara esclava secundaria, una trayectoria del flujo del gas de demanda que se forma en el cuerpo principal y que incluye una cámara primaria, una membrana principal dispuesta en la cámara esclava secundaria y que divide la cámara esclava secundaria en regiones primera y segunda, y una membrana esclava dispuesta en la cámara esclava y que divide la cámara esclava en regiones primera y segunda. La entrada del cuerpo principal se adapta y configura para que se conecte a una fuente de gas comprimido. El orificio de salida del dispositivo se adapta y configura para dirigir un gas a un usuario para la inhalación del mismo por medio de una salida del dispositivo. La trayectoria del flujo del gas de temporización se extiende desde la entrada del cuerpo principal a través de la segunda región de la cámara esclava, a través de la primera región de la cámara esclava secundaria, y hasta el respiradero. La trayectoria del flujo del gas de demanda se extiende desde la entrada del cuerpo principal a través de la cámara primaria y hasta una salida del dispositivo por medio del orificio de salida del dispositivo. La segunda región de la cámara esclava secundaria está en comunicación fluida con la salida del dispositivo a través de un paso de salida. Las posiciones abierta y cerrada de la membrana principal permiten y bloquean respectivamente un flujo de gas desde la segunda región de la cámara esclava a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización, cuya posición abierta permite un flujo de gas desde la segunda región de la cámara esclava a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización hacia el respiradero, moviéndose la membrana principal desde su posición cerrada a su posición abierta cuando se aplica un vacío a la salida del dispositivo. Las posiciones abierta y cerrada de la membrana esclava permiten y bloquean respectivamente un flujo de gas desde la cámara primaria a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, moviéndose la membrana esclava desde su posición cerrada a su posición abierta después de que la segunda región de la cámara esclava se haya despresurizado parcialmente desde una presión P1 a una presión P2. La membrana principal se mueve desde su posición abierta a su posición cerrada después de la despresurización parcial de la segunda región de la cámara esclava secundaria desde una presión P2 a una presión P3 y la membrana esclava se mueve desde su posición abierta a su posición cerrada después de la represurización de la segunda región de la cámara esclava hasta una presión superior a P2.

También se describe un método de instalación del dispositivo de demanda de gas anterior, que comprende las etapas de conectar de forma fluida el orificio de salida del dispositivo a una mascarilla, una máscara nasal o una cánula nasal y conectar de forma fluida la entrada del cuerpo principal a una botella de gas comprimido que contiene un gas de inhalación.

También se describe un sistema de suministro de gas, que comprende el dispositivo de demanda de gas conectado de forma fluida anterior, la mascarilla, la máscara nasal o la cánula nasal, y la botella de gas comprimido resultantes del método de instalación anterior.

También se describe un método de utilización del dispositivo de demanda de gas anterior, que comprende la etapa de proporcionar el dispositivo de demanda de gas anterior, en donde:

la salida del dispositivo se conecta de forma fluida a una mascarilla, una máscara nasal o una cánula nasal que lleva puesta el usuario;

la entrada del cuerpo principal se conecta de forma fluida a una botella de gas comprimido que contiene un gas de inhalación y se regula a una presión P1;

la inhalación mientras se lleva puesta la mascarilla, la máscara nasal o la cánula nasal conectadas de forma fluida provoca la aplicación de un vacío en el orificio de salida del dispositivo, mueve la membrana principal desde su posición cerrada a su posición abierta, y permite un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización;

la despresurización parcial de la segunda región de la cámara esclava desde P1 hasta una presión P2 mueve la membrana esclava desde su posición cerrada a su posición abierta, y permite un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda;

la despresurización adicional de la segunda región de la cámara esclava desde la presión P2 a una presión P3 mueve la membrana principal desde su posición abierta a su posición cerrada e inicia la represurización de la cámara esclava; y

la despresurización parcial de la cámara primaria mueve la membrana esclava desde su posición abierta a su posición cerrada e inicia la represurización de la cámara primaria.

Uno o varios de los dispositivos, métodos de instalación, sistemas de suministro de gas y métodos de utilización mencionados anteriormente pueden incluir uno o varios de los siguientes aspectos:

• el dispositivo de demanda de gas se adapta y configura para que funcione en un ciclo de primera, segunda, tercera, cuarta y quinta fases consecutivas; en una terminación de la primera fase y un comienzo de la segunda fase, la membrana de la cámara esclava y la membrana principal están en sus posiciones cerradas para impedir los flujos de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de demanda y del gas de temporización, y las presiones en la cámara primaria y en la segunda región de la cámara esclava son iguales a una presión regulada en la entrada del cuerpo principal; en la segunda fase, una presión en el orificio de salida de la cámara esclava es subatmosférica debido a una demanda de gas en el orificio de salida del dispositivo, colocando de este modo la membrana principal en su posición abierta al mismo tiempo que la membrana esclava permanece en su posición cerrada y permitiendo un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización al mismo tiempo que se impide un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, disminuyendo una presión dentro de la primera región de la cámara esclava secundaria durante la segunda fase; la tercera fase comienza en una terminación de la segunda fase, cuando una presión en la segunda región de la cámara esclava disminuye por debajo de una presión en la primera región de la cámara esclava, colocando de este modo la membrana esclava en su posición abierta al mismo tiempo que la membrana principal permanece en su posición abierta y permitiendo un flujo de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, disminuyendo una presión dentro de la primera región de la cámara esclava durante la tercera fase; la cuarta fase comienza en una terminación de la tercera fase cuando una presión en la primera región de la cámara esclava secundaria disminuye por debajo de una presión aplicada por el muelle, colocando de este modo la membrana principal en su posición cerrada al mismo tiempo que la membrana esclava permanece en su posición abierta para permitir un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda e impedir un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización, aumentando una presión dentro de la segunda región de la cámara esclava al mismo tiempo que la presión dentro de la primera región de la cámara esclava disminuye durante la cuarta fase; la quinta fase comienza en una terminación de la cuarta fase, cuando una presión en la segunda región de la cámara esclava aumenta por encima de la de la primera región de la cámara esclava, colocando de este modo la membrana esclava en su posición cerrada al mismo tiempo que la membrana principal permanece en su posición cerrada, aumentando la presión dentro de la cámara primaria durante la quinta fase; y la primera fase comienza en una terminación de la quinta fase, cuando la presión en la cámara primaria aumenta hasta un nivel igual a la presión regulada en la entrada del cuerpo principal, permaneciendo las membranas esclava y principal cerradas para impedir los flujos de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de demanda y del gas de temporización.

• la trayectoria del flujo del gas de temporización no incluye la cámara primaria y el gas de temporización se

recibe por un orificio de entrada de la cámara esclava que lo introduce en la segunda región de la cámara esclava.

• la trayectoria del flujo del gas de temporización incluye la cámara primaria, y un paso alternativo que comunica

de forma fluida entre la cámara primaria y la segunda región de la cámara esclava, donde la segunda región de la cámara esclava está aguas abajo de la cámara primaria y el gas de temporización se recibe a través de un orificio de entrada de la cámara esclava.

• la segunda región de la cámara esclava secundaria está en comunicación fluida con la salida del dispositivo

por medio de un paso de salida y el orificio de salida del dispositivo de la trayectoria del flujo del gas de temporización y la segunda región de la cámara esclava secundaria en comunicación fluida con la salida del dispositivo en paralelo.

• después de la represurización de la cámara esclava y la cámara primaria, los flujos del gas de temporización

y del gas de demanda a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda se bloquean hasta que el usuario vuelve a inhalar mientras lleva puesta la mascarilla, la máscara nasal o la cánula nasal.

Breve descripción de los dibujos

Para una mayor comprensión de la naturaleza y los objetivos de la presente invención, se debe hacer referencia a la siguiente descripción detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que elementos similares reciben los mismos o análogos números de referencia y en donde:

La FIG. 1 es una visualización del esquema neumático del dispositivo inventivo en una terminación de una quinta fase de funcionamiento y durante una primera fase de funcionamiento.

La FIG. 2 es una visualización del esquema neumático del dispositivo inventivo durante una segunda fase de funcionamiento.

La FIG. 3 es una visualización del esquema neumático del dispositivo inventivo durante una tercera fase de funcionamiento.

La FIG. 4 es una visualización del esquema neumático del dispositivo inventivo durante una cuarta fase de funcionamiento.

La FIG. 5 es una visualización del esquema neumático del dispositivo inventivo durante la quinta fase de funcionamiento.

La FIG. 6 es una vista en perspectiva de una forma de realización del dispositivo inventivo.

La FIG. 7 es una vista en planta del dispositivo de la FIG. 6.

La FIG.8 es una vista en perspectiva de una forma de realización del dispositivo inventivo de la FIG.6 tomada con un ángulo con respecto al punto de vista de la FIG. 6.

La FIG. 9 es una vista en sección transversal del dispositivo de la FIG. 6

La FIG. 10 es una vista en sección transversal del dispositivo de la FIG. la línea D-D. La FIG. 11 es una vista en sección transversal del dispositivo de la FIG. la línea B-B. La FIG. 12 es una vista en sección transversal del dispositivo de la FIG.

la línea C-C. La FIG. 13 es una vista en sección transversal de una alternativa del disp a lo largo de la línea E-E.

Descripción de las formas de realización preferidas

El dispositivo inventivo de demanda de gas suministra un gas a una persona sólo cuando lo inhala a través de una mascarilla, una máscara nasal o una cánula nasal. El gas se suministra en un bolo muy rápidamente al detectar el inicio de la inhalación. Este dispositivo se puede acoplar a diversos tipos de válvulas de botellas de gas, ya estén integradas con las mismas, configuradas para conexiones industriales estándar a un suministro de gas, o configuradas con un acoplamiento patentado para la conexión a un suministro de gas. Para su uso en oxigenoterapia, el dispositivo se adapta y configura para su utilización con sistemas de oxígeno criogénico, generadores de oxígeno, tomas de gas oxígeno de pared en residencias, sistemas de oxígeno portátiles y sistemas de oxígeno canalizados a distancia. Para su utilización a bordo de aeronaves, el dispositivo se adapta y configura para su utilización con generadores de oxígeno

(tales como generadores de oxígeno químicos o sistemas de adsorción por oscilación de presión) o botellas de gas comprimido que contienen oxígeno.

El dispositivo de demanda de gas inventivo comprende un cuerpo principal que tiene una trayectoria del flujo del gas de temporización y una trayectoria del flujo del gas de demanda. El propósito de la trayectoria del flujo del gas de temporización es proporcionar una trayectoria de flujo desde la fuente de gas comprimido, tal como una botella de gas comprimido, al respiradero a la atmósfera que, con el tiempo, desencadenará el inicio de un flujo de gas a lo largo de la trayectoria del flujo del gas de demanda desde la fuente de gas comprimido hasta la persona que inhala el gas y también desencadenará la prevención del flujo de gas a lo largo de la trayectoria del flujo del gas de demanda.

Según se ilustra mejor en los esquemas neumáticos de las FIGS 1-5, en el cuerpo principal hay una cámara primaria PC, una cámara esclava SC y una cámara esclava secundaria SSC. Una membrana esclava SD se dispone dentro de la cámara esclava SC y la divide en las regiones primera SLFR y segunda SLSR en lados opuestos de la membrana esclava SD. Una membrana principal MD se dispone dentro de la cámara esclava secundaria SSC, se fuerza a una posición cerrada con un muelle, y divide la cámara esclava secundaria SSC en regiones primera y segunda SSCFR, SSCSR en lados opuestos de la membrana principal MD.

La trayectoria del flujo del gas de temporización y la trayectoria del flujo del gas de demanda se originan en una entrada del cuerpo principal MBI del dispositivo que recibe el gas comprimido. La entrada del cuerpo principal MBI se suele dotar con una rosca normalizada para recibir las respectivas conexiones roscadas normalizadas de un acoplamiento de gas comprimido o de una botella de gas comprimido, pero se puede dotar también con una conexión patentada para la conexión a un acoplamiento de gas comprimido. La entrada del cuerpo principal MBI incluye una sección reguladora de presión para regular la presión del gas desde la fuente de gas comprimido a una presión deseada dentro del dispositivo inventivo. Opcionalmente, el dispositivo no incluye una sección reguladora de presión dentro de la entrada del cuerpo principal y la presión del gas recibido por el dispositivo se regula en cambio con un regulador de presión en comunicación fluida entre el dispositivo y la fuente de gas comprimido. Si bien el gas de la fuente de gas comprimido puede ser cualquier gas para ser inhalado por un usuario del dispositivo, normalmente el gas es oxígeno, aire enriquecido con oxígeno, aire, un gas que contiene helio o un gas anestésico.

Aguas abajo de la entrada del cuerpo principal MBI, el gas fluye en orden a lo largo de la trayectoria del flujo del gas de temporización a través de un orificio de entrada de la cámara esclava SLIO, la segunda región SLSR de la cámara esclava SC, un orificio de salida de la cámara esclava SCOO y la primera región SSCFR de la cámara esclava secundaria SSC. A continuación, se recibe por un orificio de salida de la cámara esclava secundaria SSCOO y se ventea a la atmósfera desde el mismo. En una forma de realización alternativa, en lugar de proceder directamente entre la entrada del cuerpo principal MBI y el orificio de entrada de la cámara esclava SLIO, el gas puede fluir de forma alternativa desde la entrada del cuerpo principal MBI, hacia la cámara primaria PC por medio del orificio de entrada de la cámara primaria PCIO, y hacia el orificio de entrada de la cámara esclava SLIO por medio de un paso alternativo AP.

Por otro lado, aguas abajo de la entrada del cuerpo principal MBI, el gas fluye en orden a lo largo de la trayectoria del flujo del gas de demanda a través de un orificio de entrada de la cámara primaria PCIO, la cámara primaria PC, un orificio de salida de la cámara primaria PCOO, la primera región SLFR de la cámara esclava SC, un orificio de salida del dispositivo DOO y una salida del dispositivo DO donde luego está disponible para la inhalación hasta el usuario por medio de una mascarilla, máscara nasal o cánula nasal M.

El dispositivo de demanda de gas se adapta y configura para que funcione en un ciclo de cinco fases consecutivas de funcionamiento. Como se verá más adelante, cuando el usuario comienza la inhalación, se inicia un flujo de gas temporizado a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización. Este evento, a su vez, desencadena el posterior inicio de un flujo de gas temporizado (y un bolo de gas predeterminado para la inhalación por parte del usuario) a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda. Este último evento, a su vez, desencadena el posterior cierre de la trayectoria del flujo del gas de temporización. El cierre de la trayectoria del flujo del gas de temporización a su vez desencadena el cierre posterior de la trayectoria del flujo del gas de demanda.

El dispositivo puede funcionar en cinco fases.

Según se muestra mejor en la FIG. 1, en concierto con los orificios SLIO, PCIO, SCOO, PCOO, SSCOO, DOO formados en las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, las membranas esclava y principal SD, MD cooperan para impedir un flujo de gas a través de cualesquiera de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda durante la primera fase. Todavía no se ha producido ninguna demanda de gas por medio de la inhalación del usuario. Por consiguiente, la presión en la segunda región SSCSR de la cámara esclava secundaria no es subatmosférica y la membrana principal MD se fuerza en posición cerrada mediante el muelle S. Como resultado, no sale gas del orificio de salida de la cámara esclava SCOO y entra en el orificio de salida de la cámara esclava secundaria SSCOO por medio de la primera región SSCFR de la cámara esclava secundaria SSC. Además, la membrana de la cámara esclava SD se ha forzado previamente a su posición cerrada en la terminación de la cuarta fase y al comienzo de la quinta fase. La presión en la cámara primaria PC y en la cámara esclava SC está a una presión predeterminada P1 igual a la presión regulada en la entrada del cuerpo principal MBI. Debido a que la presión se iguala a través de la membrana de la cámara esclava SD, ésta permanece en la posición cerrada.

Según se muestra mejor en la FIG 2 , en concierto con los orificios SLIO, PCIO, SCOO, PCOO, SSCOO, DOO formados en las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, las membranas esclava y principal SD, MD cooperan para permitir un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización durante una segunda fase de funcionamiento al mismo tiempo que no permiten un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda. Durante la segunda fase, la presión del gas en la segunda región SLSR de la cámara esclava SC (como parte de la trayectoria del flujo del gas de temporización) SLSR comienza en P1 y disminuye lentamente porque en última instancia se ventea a la atmósfera (desde la trayectoria del flujo del gas de temporización) por medio del orificio de salida de la cámara esclava secundaria SSCOO. Por otra parte, la presión del gas en la primera región SCFR de la cámara esclava disminuye hasta un nivel P2 < P1 porque se produce un pequeño vacío en el orificio de salida del dispositivo causado por la inhalación del usuario. Por lo tanto, la presión del gas en la segunda región de la cámara esclava SLSR sigue siendo mayor que la presión en la primera región SLFR de la cámara esclava SC (como parte de la trayectoria del flujo del gas de demanda). Debido a este diferencial de presión, la membrana esclava SD permanece forzada en su posición cerrada donde bloquea un flujo de gas desde el orificio de salida de la cámara primaria PCOO hacia la primera región SLFR de la cámara esclava SC. Por consiguiente, se impide un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda. Sin embargo, se debe tener en cuenta que durante la segunda fase, este diferencial de presión a través de la membrana esclava SD disminuye porque la presión del gas en la segunda región SLSR de la cámara esclava SC disminuye (en virtud de ser venteada a la atmósfera) al mismo tiempo que el ligero vacío en el orificio de salida del dispositivo DOO creado por la inhalación permanece más o menos aproximadamente igual. La segunda fase termina y la tercera comienza cuando se invierte el diferencial de presión a través de la membrana esclava SD. En otras palabras, la presión en la segunda región SCSR de la cámara esclava SC es < P2.

Según se muestra mejor en la FIG. 3 , en concierto con los orificios SLIO, PCIO, SCOO, PCOO, SSCOO, DOO formados en las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, las membranas esclava y principal SD, MD cooperan para impedir un flujo de gas a través de cualesquiera de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda durante la primera fase. Durante esta fase, debido a que el gas se ventea a la atmósfera desde el orificio de salida de la cámara esclava secundaria SSCOO, la presión del gas en la segunda región SLSR de la cámara esclava SC es ahora menor que la presión P2 del gas en la SCFR. Como resultado de esta inversión del diferencial de presión en comparación con la segunda fase, la membrana esclava SD se fuerza desde su posición cerrada (al comienzo de la tercera fase) a su posición abierta, permitiendo de este modo un flujo de gas desde el orificio de salida PCOO de la cámara primaria PC, a través de la primera región SLFR de la cámara esclava SC y la salida del dispositivo DO por medio del orificio de salida del dispositivo DOO para su inhalación por el usuario. Se debe tener en cuenta que, durante la tercera fase, la presión en la primera región SSCFR de la cámara esclava secundaria SSC se disminuye desde una presión inicial P2. Dado que el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización se inició antes (es decir, durante la primera fase) que el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, la presión en el orificio de salida de la cámara esclava SCOO y en la primera región SSCFR de la cámara esclava secundaria disminuirán hasta un nivel que ya no es suficiente para superar la fuerza de forzado suministrada por un muelle S a la membrana principal MD. Cuando la presión en la primera región SSCFR de la cámara esclava secundaria SSC alcanza ese nivel, la membrana principal MD se fuerza a su posición cerrada, la tercera fase termina y la cuarta fase comienza.

Según se muestra mejor en la FIG 4 , en concierto con los orificios SLIO, PCIO, SCOO, PCOO, SSCOO, DOO formados en las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, las membranas esclava y principal SD, MD cooperan para permitir un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, pero impide un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización durante la cuarta fase. Según se mencionó anteriormente, en la terminación de la tercera fase, la presión dentro del orificio de salida de la cámara esclava SCOO ya no es suficiente para mantener la membrana principal MD en su posición abierta contra la fuerza de forzado suministrada por el muelle S. Por consiguiente, durante la cuarta fase no hay flujo de gas desde el orificio de salida de la cámara esclava SCOO a través de la primera región SSCFR de la cámara esclava secundaria SSC y hasta el respiradero por medio del orificio de salida de la cámara esclava secundaria SSCOO. Dado que el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización se inició antes (es decir, durante la segunda fase) que el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, la presión en la primera región SLFR de la cámara esclava SC sigue siendo mayor que la de la segunda región SLSR. Este diferencial de presión mantiene la membrana esclava SD en su posición abierta. No obstante, debido a que se ha impedido el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización (como se ha explicado anteriormente), la presión en la segunda región de la cámara esclava SC aumenta durante la cuarta fase al mismo tiempo que la presión en la primera región SLFR de la cámara esclava SC disminuye. Cuando la presión en la segunda región SLSR de la cámara esclava SC se eleva por encima de la de la primera región SCFR, la membrana esclava SD se fuerza a su posición cerrada, la cuarta fase termina y la quinta fase comienza.

Según se muestra mejor en la FIG. 5 , en concierto con los orificios SLIO, PCIO, SCOO, PCOO, SSCOO, DOO formados en las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, las membranas esclava y principal SD, MD cooperan para impedir un flujo de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda durante la quinta fase. A diferencia de la primera fase, hay un diferencial de presión a través de la membrana esclava SD. Una vez que se alcanza la igualación de la presión de la cámara primaria PC y de la segunda región SLSR de la cámara esclava SC con la presión regulada de la entrada del cuerpo principal, la quinta fase termina y comienza la primera fase, a menos que, por supuesto, el usuario inhale gas precisamente en la terminación de la quinta fase, en cuyo caso el funcionamiento avanza directamente a la segunda fase. Normalmente, el usuario no realiza una inhalación simultánea de este tipo, y la primera fase estática se alcanza hasta que comienza la inhalación.

Se describirá ahora una forma de realización particular del dispositivo inventivo con referencia a las FIG. 6-13.

Un cuerpo principal 1 del dispositivo inventivo incluye una entrada del cuerpo principal 10 que se adapta y configura para recibir gas de una fuente de gas comprimido, tal como una botella de gas comprimido o un acoplamiento de gas que a su vez está en comunicación fluida con una botella de gas comprimido o un dispositivo de almacenamiento de gas similar. La entrada 10 incluye una sección reguladora de presión 15 que regula la presión del gas recibido de la fuente de gas comprimido hasta la presión de funcionamiento deseada P1. Opcionalmente, la entrada 10 no incluye una sección reguladora de presión 15 y la presión se regula en cambio con un regulador de presión dispuesto en comunicación fluida entre la fuente de gas comprimido y la entrada 10, en cuyo caso la presión regulada sigue siendo P1. Si bien la entrada 10 se puede montar de forma permanente en la salida de una botella de gas comprimido, normalmente la entrada 10 se dota con una rosca que se dimensiona para recibir y acoplarse por fricción con la correspondiente rosca normalizada de la botella de gas comprimido para permitir que una botella vacía se cambie de forma fácil por una llena. Los tipos de gases suministrados por el dispositivo de demanda de gas inventivo no están limitados. Normalmente, el gas es oxígeno, aire enriquecido con oxígeno, aire, gas que contiene helio o gases de anestesia.

El cuerpo principal 1 también incluye un orificio de salida del dispositivo 11 que se adapta y configura para dirigir el gas de inhalación a una mascarilla, máscara nasal o cánula nasal (no ilustrada) que lleva puesta/utiliza el usuario. El tipo de usuario no está limitado. Un tipo común de usuario es un paciente que recibe tratamiento con gas inhalado, tal como la oxigenoterapia. Normalmente, otro tipo de usuario es un miembro de la tripulación de una aeronave o un pasajero de una aeronave, especialmente en condiciones de baja presión y/o oxígeno.

La trayectoria del flujo del gas de temporización se origina en la entrada del cuerpo principal 10. Una membrana esclava 14 divide una cámara esclava 19 en una primera región por debajo de la membrana esclava 14 en las FIG 9 13 y una segunda región por encima de la membrana esclava 14 en las FIG 9-13. Según se muestra en la FIG. 10, la segunda región de la cámara esclava 19 se alimenta con el gas por medio del paso 29 y el orificio fijo 20 directamente desde la entrada 10.

Una forma de realización alternativa a la de la FIG 6 se ilustra parcialmente en la FIG 13. En la forma de realización alternativa de la FIG 13, todas las características y vistas de la forma de realización de las FIG 6-9 y 11-12 son las mismas, excepto por la falta de un orificio fijo 20 y el paso 29 y por la forma en que la segunda región de la cámara esclava 19 se alimenta con gas desde la entrada 10. Teniendo esto en cuenta, la forma de realización alternativa ilustrada en la FIG. 13 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea D-D en la que la segunda región de la cámara esclava 19 se alimenta con gas desde la cámara primaria por medio de un orificio fijo 21.

Una membrana principal 13 divide una cámara esclava secundaria 27 en una primera región por debajo de la membrana principal 13 y una segunda región por encima de la membrana principal 13, y se fuerza en su posición cerrada por medio de un muelle 23. Un orificio de salida de la cámara esclava 22 que comunica de forma fluida entre la segunda región de la cámara esclava 19 y la primera región de la cámara esclava secundaria 27 se bloquea por la membrana principal 13 en su posición cerrada. Cuando el usuario inicia la inhalación, se crea un ligero vacío en el orificio de salida del dispositivo 11. Dado que la segunda región de la cámara esclava secundaria 27 está en comunicación fluida con el orificio de salida del dispositivo 11 por medio del paso de salida 30, también se producirá un ligero vacío en la segunda región de la cámara esclava secundaria 27 después de la inhalación del usuario. Este ligero vacío vence la fuerza de forzado del muelle 23 de forma que la membrana principal 13 se mueve a su posición abierta. Cuando la membrana principal 13 se mueve a su posición abierta, el gas sale de la segunda región de la cámara esclava 19, a través del orificio de salida de la cámara esclava 12, a través de la primera región de la cámara esclava secundaria 27, a través de un orificio de salida de la cámara esclava secundaria 31, y se ventea a la atmósfera desde el puerto 24. Por lo tanto, se inicia el flujo a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización.

La trayectoria del flujo del gas de demanda también se origina desde la entrada del cuerpo principal 10. El gas pasa a través de un orificio fijo 17 y hacia la cámara primaria 18. Como alternativa, el gas pasa a través de uno de un conjunto de orificios formados en un disco de orificios seleccionables 16 donde cada uno de estos orificios alternativos se forma a una misma distancia radial desde un centro del disco 16. En esta disposición alternativa, el disco 16 se puede girar para colocar el orificio de tamaño apropiado y deseado en comunicación fluida entre la entrada 10 y la cámara primaria 18. Se debe tener en cuenta que el orificio fijo 17 o el orificio seleccionable en el disco de orificios seleccionables 16 constituye el orificio de entrada de la cámara primaria descrito anteriormente. En su posición cerrada, la membrana esclava 14 cierra el orificio de salida de la cámara primaria 28.

A continuación, describiremos cómo se abre la membrana esclava 14 y se inicia el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda.

La membrana esclava 14 se fuerza normalmente a su posición cerrada. Los expertos en la técnica entenderán que esto significa que la membrana esclava 14 está en su posición cerrada cuando la presión de la segunda región de la cámara esclava 19 es igual o mayor que la presión de la primera región de la cámara esclava 19. Se entenderá además que la membrana esclava 14 está en su posición abierta cuando la presión de la segunda región de la cámara esclava 19 es menor que la presión de la región de la cámara esclava 19. Durante la segunda fase, debido a que el gas en la trayectoria del flujo del gas de temporización se ventea a la atmósfera, la presión dentro de la segunda región de la cámara esclava 19 disminuye desde una presión inicial P1 después del inicio del flujo a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización. Al comienzo de la segunda fase, el orificio de salida de la cámara primaria 32 está a una presión P2. Esta presión P2 es menor que P1 porque un ligero vacío causado por la inhalación del usuario disminuye P1 en un pequeño grado. En otras palabras, P1 - el vacío = P2. Cuando la presión dentro de la segunda región de la cámara esclava 19 disminuye por debajo de P2, la segunda fase termina, la tercera fase comienza, y la membrana esclava 14 se mueve a su posición abierta. Cuando la membrana esclava 14 está en su posición abierta, se permite que el gas fluya desde la cámara primaria 18 a través del orificio de salida de la cámara primaria 32, hacia la primera región de la cámara esclava, a través del orificio 28 y el paso de la cámara primaria 25, a través del orificio de salida 26, y en última instancia hacia el usuario por medio del orificio de salida del dispositivo 11.

Como resultado de la inhalación por parte del usuario y del movimiento de la membrana principal 13 a su posición abierta, se pone en marcha un mecanismo de temporización. El temporizador llega a t⁰cuando termina la primera fase, comienza la segunda fase y se inicia el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización. El temporizador llega a t ¹cuando la segunda fase termina, la tercera fase comienza, y se inicia el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda por el movimiento de la membrana esclava 14 a su posición abierta. El temporizador llega a t²cuando termina la tercera fase, comienza la cuarta fase, se bloquea el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización por el movimiento de la membrana principal 13 a su posición cerrada, y el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda continúa. El temporizador alcanza t3 cuando la cuarta fase termina, la quinta fase comienza, y se bloquea el flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda por el movimiento de la membrana esclava 14 a su posición cerrada. El temporizador se restablece a t⁰cuando termina la quinta fase, comienza la primera fase y la cámara primaria 18 y la segunda región de la cámara esclava 19 alcanzan P1. En comparación con muchos dispositivos de demanda de gas convencionales, este mecanismo de temporización permite que la cámara primaria 18 libere un bolo de gas al usuario independientemente de cualquier contrapresión inherente en la membrana principal por medio del paso 30.

Las dimensiones de la sección transversal del orificio 28 y del orificio 26 operan en serie para controlar el flujo de gas máximo hacia el orificio de salida del dispositivo 11. Esto impide que el flujo de gas exceda el flujo inspiratorio del usuario, así como minimiza cualquier contrapresión inherente aplicada sobre la membrana principal 13 desde el flujo de salida.

Mediante el control del flujo de gas hacia la cámara primaria 18 por medio del disco de orificios de entrada seleccionables 16 o por medio del orificio de entrada fijo 17, el dispositivo inventivo controla el volumen de gas de cada ciclo o respiración por medio de la salida 11. Este volumen de gas depende de la frecuencia de cada ciclo y del caudal de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda. Por consiguiente, si la frecuencia de cada ciclo se puede aumentar o disminuir, para un caudal de gas determinado a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, el volumen total de gas por minuto entregado al usuario por minuto (considerado a lo largo de todo el ciclo) se puede aumentar o disminuir en consecuencia. Esto se puede hacer de forma fácil mediante la selección del orificio deseado en el disco de orificios de entrada seleccionables 16 como el orificio de entrada fijo. En otras palabras, el disco 16 se puede girar para seleccionar un orificio de tamaño adecuado que produzca el volumen total de gas por minuto deseado suministrado al usuario (considerado a lo largo de todo el ciclo).

Si bien el dispositivo de demanda de gas inventivo se puede utilizar para cualquier cosa que requiera un flujo controlado de gas suministrado en bolos de forma cíclica, el dispositivo de demanda de gas inventivo se utiliza normalmente ya sea por un paciente en tratamiento con gas, tal como la oxigenoterapia con oxígeno, gas enriquecido con oxígeno o aire comprimido, o ya sea por la tripulación o los pasajeros de una aeronave durante condiciones de baja presión y/o oxígeno.

Ya sea utilizado por un paciente para el tratamiento con gas o por la tripulación de una aeronave en ambientes de baja presión y/o oxígeno, en comparación con los dispositivos de demanda de gas convencionales, el dispositivo inventivo tiene varias ventajas.

El dispositivo inventivo reduce el tamaño y/o el peso necesario de un recipiente de suministro de oxígeno (tal como una botella de gas comprimido) y/o aumenta el tiempo de utilización entre las sucesivas recargas o sustituciones del recipiente. La disminución del tamaño y/o del peso es importante en el contexto del tratamiento con gas para los pacientes que pueden experimentar debilidad muscular, falta de tono muscular y/o falta de fortaleza. La disminución del tamaño y/o del peso también se suele traducir en una disminución de los costes para el fabricante, la aseguradora y/o el paciente.

El tamaño y/o el peso reducidos también son importantes en el contexto aeroespacial. Los sistemas de oxígeno aeroespacial normalmente sólo se utilizan en el raro caso de una despresurización de la cabina en el peor de los casos o para proporcionar primeros auxilios a un pasajero enfermo. En cualquier caso, cada vuelo se debe ocupar del suministro de oxígeno suficiente para hacer frente al peor de los casos. Por consiguiente, el peso de estos sistemas a bordo consume combustible, reduce la carga útil y la autonomía y aumenta los costes de explotación. Los sistemas actuales de oxígeno a bordo proporcionan oxígeno de flujo continuo. El flujo continuo limita la duración del suministro de oxígeno. El flujo continuo también requiere el máximo tamaño del recipiente de suministro en el espacio de almacenamiento. Cuando una aeronave se utiliza con un mismo sistema de flujo continuo tanto en vuelos de corta como de larga distancia, los requisitos de oxígeno para el vuelo de larga distancia prevalecerán. Por lo tanto, vuelos de larga distancia con un sistema de flujo continuo más voluminoso y/o más pesado que disminuye el consumo de combustible. Si bien los vuelos de corta distancia pueden utilizar un sistema de flujo continuo menos voluminoso y/o menos pesado, un sistema de este tipo limitará la autonomía de la aeronave en un vuelo posterior a menos que el sistema se cambie por un sistema de flujo continuo más voluminoso y/o más pesado. Al utilizar el dispositivo de demanda de gas inventivo, el peso se puede reducir. Por consiguiente, se puede aumentar la autonomía de la aeronave y/o la carga útil y disminuir el consumo de combustible. En efecto, en comparación con algunos sistemas convencionales, el dispositivo inventivo puede reducir la cantidad de oxígeno requerida en la aeronave típica hasta en un 75%. La reducción de peso conseguida por el dispositivo inventivo también puede mejorar la seguridad y los costes de mantenimiento, además de permitir la utilización de botellas de gas comprimido en lugar de generadores de oxígeno químicos.

Muchos dispositivos convencionales se alimentan eléctricamente con una batería y pueden sufrir fallos de alimentación, errores de tensión y generalmente son más pesados debido al peso de la batería. Por el contrario, el dispositivo inventivo funciona de forma neumática y no requiere energía eléctrica ni baterías.

Muchos dispositivos convencionales incluyen características que se pueden mover libremente dentro del dispositivo y que se pueden ver impactadas por la posición relativa del dispositivo por la fuerza de la gravedad. Por ejemplo, algunos dispositivos convencionales pueden incluir una válvula de retención de tipo esférica destinada a reducir la cantidad de contrapresión creada cuando un impulso de oxígeno sale del dispositivo y fuerza de forma prematura el cierre de una membrana. Este tipo de válvula es una válvula posicional que sólo funciona correctamente cuando el dispositivo está en una orientación en la que la gravedad mantiene la bola de la válvula de retención alejada de su asiento. Si el dispositivo se invierte, la bola de la válvula de retención caerá a su asiento y ocluirá el paso a la membrana, el dispositivo puede no funcionar ya que la bola de la válvula de retención puede permanecer ocluida si la inspiración del usuario no es lo suficientemente grande como para levantar la bola de su asiento. La cantidad de presión negativa (< -1,00 cm de H²O) creada normalmente por el usuario en una salida de dicho dispositivo probablemente no sería suficiente para levantar la bola de la válvula de retención fuera de su asiento. Por el contrario, el funcionamiento del dispositivo inventivo no depende de cómo se coloque u oriente. En otras palabras, la membrana principal no se cerrará de forma prematura y el funcionamiento no cambiará si se modifica la posición del dispositivo inventivo.

El diseño inventivo es pequeño y fácil de utilizar y se puede configurar y adaptar a varias modalidades, tales como botellas de gas comprimido de alta presión, sistemas de oxígeno criogénico, generadores de oxígeno, tomas de gas oxígeno de pared de residencias, sistemas de oxígeno portátiles y sistemas de oxígeno canalizados a distancia.

Si bien algunos sistemas convencionales de demanda de gas para la asistencia sanitaria se han probado en el mercado de la aviación comercial con una aceptación y un éxito limitados, la mayoría no eran lo suficientemente duraderos para los rigores del mercado de la aviación comercial o proporcionan una interfaz inadecuada con el sistema de almacenamiento de la aeronave. El dispositivo inventivo se ha diseñado teniendo en cuenta el mercado de la aviación comercial para superar los problemas experimentados por muchos sistemas convencionales, así como para el mercado de la asistencia sanitaria, de forma que se mejoren los sistemas actuales de demanda de gas para el mercado de la asistencia sanitaria.

Los sistemas convencionales de gas comprimido de flujo continuo tienen un tiempo de uso limitado (para la inhalación por parte del usuario) que es función del volumen y la presión de la botella de gas. En pocas palabras, el tiempo de utilización se determina dividiendo la masa de gas en la botella por el caudal. Por el contrario, para la misma masa de gas en la botella de gas, el dispositivo inventivo amplía el tiempo de utilización (para la inhalación por parte del usuario) porque no utiliza un flujo continuo.

Muchos dispositivos convencionales de demanda de gas tienden a ser complicados, no controlan el volumen de gas suministrado a lo largo del tiempo y no proporcionan la curva de flujo de bolo deseada (es decir, un flujo máximo relativamente alto durante una corta duración) que es mejor para la persona que utiliza el dispositivo. Por otro lado, el dispositivo inventivo proporciona la curva de flujo de bolo deseada.

Algunos dispositivos convencionales suministran múltiples pulsos en rápida sucesión creando un patrón de flujo de gas en forma de diente de sierra que depende de la inhalación constante y no controla el flujo en el tiempo. Por el contrario, el dispositivo inventivo suministra un bolo de gas a demanda del usuario (es decir, inhalado por el usuario). Por lo tanto, no suministra otro bolo de gas a menos que el usuario lo demande.

En comparación con muchos dispositivos convencionales, el dispositivo inventivo presenta una mayor fiabilidad, rendimiento y facilidad de uso, y una menor tasa de fallos causados por las interfaces de usuario no controladas y las condiciones de los usuarios del mundo real.

La mayoría de los dispositivos convencionales dependen ya sea de una contrapresión de la línea de suministro de gas o ya sea de una contrapresión en una salida del dispositivo para cerrar una membrana principal y restablecer su circuito neumático. La dependencia de una contrapresión para cerrar la membrana principal se debe a que el último orificio aguas arriba de la salida se sitúa aguas abajo de un paso de fluido hacia la membrana en cuestión. Esta disposición particular dará como resultado una contrapresión variable sobre la membrana; en consecuencia, causará un suministro no constante de volumen por minuto. Por el contrario, la combinación del orificio de salida de la cámara primaria, el orificio de entrada de la cámara esclava, la cámara esclava, el orificio de salida de la cámara esclava, la cámara esclava secundaria, el orificio de salida de la cámara esclava y el orificio de salida del dispositivo inventivo trabajan juntos para crear un circuito de temporización que sea independiente de cualquier contrapresión ejercida sobre la membrana principal. La membrana principal del dispositivo inventivo se restablece a sí misma en función del circuito de temporización neumático y la fuerza de forzado del muelle.

Después de la apertura de la membrana principal se crea una cámara esclava secundaria. Esta cámara esclava secundaria se añade al circuito de temporización para garantizar que la membrana principal seguida por la membrana esclava no se cierre antes de que la cámara primaria se vacíe. Esto es importante para garantizar que cualquier contrapresión en la membrana principal no afecte a la temporización y que el volumen por minuto sea constante a través del rango común de frecuencias respiratorias.

Un reto constante para la mayoría de los dispositivos neumáticos a demanda convencionales es la capacidad de ser lo suficientemente sensibles para que la persona con respiraciones lentas y poco profundas active el dispositivo sin que el dispositivo sea demasiado sensible a las variaciones de la presión de entrada de gas, lo que hace que el dispositivo se autocicleé (autopulse). Los diseños demasiado complicados agravan este problema de sensibilidad, ya que magnifican la amplitud de cualquier desviación de la presión de la presión regulada especificada. Por el contrario, el diseño del circuito neumático del dispositivo inventivo está simplificado, por lo que la amplificación de la sensibilidad a la presión experimentada por muchos dispositivos convencionales se amortigua significativamente en el dispositivo inventivo. El diseño simplificado del circuito neumático también aumenta la facilidad de fabricación, reduce el número de componentes y mejora el rendimiento. Para precisar esta afirmación, la geometría de los componentes que forman la cámara primaria, la cámara esclava, la cámara esclava secundaria y los orificios del dispositivo inventivo se diseñan para reducir la cantidad de componentes y el coste de los componentes para la fabricación del dispositivo. Por ejemplo, el dispositivo del documento US 7.089.938 puede utilizar hasta 22 componentes que conforman el circuito neumático, mientras que el dispositivo inventivo puede utilizar tan sólo 15 componentes.

En la forma de realización alternativa en la que el gas se suministra directamente desde la cámara primaria al orificio de entrada de la membrana esclava, es importante tener en cuenta que esto da como resultado un solo paso de suministro desde la fuente de gas en el que el caudal hacia la segunda región de la cámara esclava se controla por las dimensiones del orificio de entrada de la cámara esclava. Por el contrario, muchos dispositivos convencionales requieren dos pasos para alimentar la cámara (lo que es equivalente a la cámara primaria del dispositivo inventivo) desde la fuente de gas. Dado que en el dispositivo inventivo sólo se utiliza un paso, se simplifica el diseño de los componentes, se reduce la cantidad total de componentes y se mejora el rendimiento mediante el control del caudal a través del orificio de entrada de la cámara esclava. Dado que el flujo a través del orificio de entrada de la cámara esclava hacia la cámara esclava está en proporción directa con la presión en la cámara primaria, se optimiza el tiempo requerido para el vaciado de la cámara primaria durante cada ciclo (pulso). En otras palabras, la disposición alternativa garantiza un tiempo suficiente para que la cámara primaria se vacíe, logrando de este modo un suministro de volumen por minuto más constante.

Leyenda

cuerpo principal 1

entrada del cuerpo principal 10

orificio de salida del dispositivo 11

membrana principal 13

membrana esclava 14

sección del regulador de presión 15

disco de orificios seleccionables 16

orificio fijo 17

cámara primaria 18

una cámara esclava 19

orificio fijo 20

orificio fijo 21

orificio de salida de la cámara esclava 22

muelle 23 puerto 24

paso de la cámara primaria 25

orificio de salida 26

una cámara esclava secundaria 27

orificio de salida de la cámara primaria 28.

paso 29

paso de salida 30

orificio de salida de la cámara esclava secundaria 31

orificio de salida de la cámara primaria 32

Si bien se ha descrito la invención junto con formas de realización específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la técnica a la luz de la descripción anterior. Por consiguiente, se pretende abarcar todas dichas alternativas, modificaciones y variaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. La presente invención puede comprender, consistir o constar, en esencia, adecuadamente de los elementos descritos y se puede poner en práctica en ausencia de un elemento no descrito. Además, si hay lenguaje que haga referencia al orden, tal como primero y segundo, se debe interpretar en un sentido de ejemplo y no en un sentido restrictivo. Por ejemplo, los expertos en la técnica pueden reconocer que determinadas etapas se pueden combinar en una única etapa.

Las formas singulares "uno", "una", "la" y "el" incluyen los referentes plurales, a menos que el contexto dicte claramente lo contrario.

"Comprende" en una reivindicación es un término transitorio abierto que significa que los elementos de la reivindicación identificados posteriormente son una enumeración no exclusiva, es decir, se puede incluir cualquier otra cosa de forma adicional y permanecer dentro del alcance de "comprende". "Comprende" se define en la presente memoria como algo que abarca necesariamente los términos transitorios más limitados "que consiste esencialmente en" y "que consta de"; por consiguiente, "que comprende" se puede sustituir por "que consiste esencialmente en" o "que consta de" y permanecer dentro del alcance expresamente definido de "que comprende".

"Proporcionar" en una reivindicación se define como el hecho de proporcionar, suministrar, poner a disposición o preparar algo. La etapa puede ser realizada por cualquier actor en ausencia de un lenguaje expreso en la reivindicación que indique lo contrario.

Opcional u optativo significa que el evento o las circunstancias descritas posteriormente pueden ocurrir o no. La descripción incluye casos en los que el evento o circunstancia se produce y casos en los que no se produce.

Los rangos se pueden expresar en la presente memoria como desde aproximadamente un valor particular y/o hasta aproximadamente otro valor particular. Cuando se expresa un rango de este tipo, se debe entender que otra forma de realización es desde el valor particular y/o hasta el otro valor particular, junto con todas las combinaciones dentro del rango.

Por la presente, se incorporan en su totalidad a la presente solicitud todas las referencias identificadas en la presente memoria, así como la información específica para la que se cita cada una.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de demanda de gas, que comprende un cuerpo principal (1), una entrada del cuerpo principal (10) formada en el cuerpo principal (1), un orificio de salida del dispositivo (11) formado en el cuerpo principal (1), un respiradero a la atmósfera que se forma en el cuerpo principal (1), una trayectoria del flujo del gas de temporización que se forma en el cuerpo principal (1) y que incluye una cámara esclava (19) y una cámara esclava secundaria (27), una trayectoria del flujo del gas de demanda que se forma en el cuerpo principal (1) y que incluye una cámara primaria (18) , una membrana principal (13) dispuesta en la cámara esclava secundaria (27) y que divide la cámara esclava secundaria (27) en regiones primera y segunda, y una membrana esclava (14) dispuesta en la cámara esclava y que divide la cámara esclava (27) en regiones primera y segunda, en donde;

la entrada del cuerpo principal (10) se adapta y configura para que se conecte a una fuente de gas comprimido; el orificio de salida del dispositivo (11) se adapta y configura para dirigir un gas a un usuario para la inhalación del mismo por medio de una salida del dispositivo;

la trayectoria del flujo del gas de temporización se extiende desde la entrada del cuerpo principal (10) a través de la segunda región de la cámara esclava (19), a través de la primera región de la cámara esclava secundaria (27) y hasta el respiradero;

la trayectoria del flujo del gas de demanda se extiende desde la entrada del cuerpo principal (10) a través de la cámara primaria (18) y hasta una salida del dispositivo por medio del orificio de salida del dispositivo (11);

la segunda región de la cámara esclava secundaria (27) está en comunicación fluida con la salida del dispositivo por medio de un paso de salida (30);

las posiciones abierta y cerrada de la membrana principal (13) permiten y bloquean, respectivamente, un flujo de gas desde la segunda región de la cámara esclava (19) a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización, cuya posición abierta permite un flujo de gas desde la segunda región de la cámara esclava (19) a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización hacia el respiradero, moviéndose la membrana principal (13) desde su posición cerrada a su posición abierta cuando se aplica un vacío a la salida del dispositivo; y

las posiciones abierta y cerrada de la membrana esclava (14) permiten y bloquean respectivamente un flujo de gas desde la cámara primaria (18) a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, moviéndose la membrana esclava (14) desde su posición cerrada a su posición abierta después de que la segunda región de la cámara esclava (19) se haya despresurizado parcialmente desde una presión P1 a una presión P2; y

la membrana principal (13) se desplaza desde su posición abierta a su posición cerrada después de la despresurización parcial de la segunda región de la cámara esclava secundaria (27) desde la presión P2 hasta una presión P3 y la membrana esclava (14) se desplaza desde su posición abierta a su posición cerrada después de la represurización de la segunda región de la cámara esclava (27) hasta una presión superior a P2, en donde el dispositivo de demanda de gas se adapta y configura para que funcione en un ciclo de primera, segunda, tercera, cuarta y quinta fases consecutivas;

en una terminación de la primera fase y un comienzo de la segunda fase, la membrana de la cámara esclava (14) y la membrana principal (13) están en sus posiciones cerradas para impedir los flujos de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, y las presiones en la cámara primaria (18) y en la segunda región de la cámara esclava son iguales a una presión regulada en la entrada del cuerpo principal (10);

en la segunda fase, una presión en el orificio de salida de la cámara esclava (22) es subatmosférica debido a una demanda de gas en el orificio de salida del dispositivo, colocando de este modo la membrana principal (13) en su posición abierta al mismo tiempo que la membrana esclava (14) permanece en su posición cerrada y permitiendo un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización al mismo tiempo que impide un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda, disminuyendo una presión dentro de la primera región de la cámara esclava secundaria durante la segunda fase;

la tercera fase comienza en una terminación de la segunda fase, cuando una presión en la segunda región de la cámara esclava disminuye por debajo de una presión en la primera región de la cámara esclava, colocando de este modo la membrana esclava (14) en su posición abierta mientras la membrana principal (13) permanece en su posición abierta y permitiendo un flujo de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda, disminuyendo una presión dentro de la primera región de la cámara esclava durante la tercera fase; la cuarta fase comienza en una terminación de la tercera fase, cuando una presión en la primera región de la cámara esclava secundaria disminuye por debajo de la presión aplicada por el muelle, colocando de este modo la membrana principal (13) en su posición cerrada, al mismo tiempo que la membrana esclava (14) permanece en su posición abierta para permitir un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de demanda e impedir un flujo de gas a través de la trayectoria del flujo del gas de temporización, aumentando una presión dentro de la segunda región de la cámara esclava al mismo tiempo que la presión dentro de la primera región de la cámara esclava disminuye durante la cuarta fase;

la quinta fase comienza en una terminación de la cuarta fase, cuando una presión en la segunda región de la cámara esclava aumenta por encima de la de la primera región de la cámara esclava, colocando de este modo la membrana esclava (14) en su posición cerrada mientras la membrana principal (13) permanece en su posición cerrada, aumentando la presión dentro de la cámara primaria (18) durante la quinta fase; y

la primera fase comienza en una terminación de la quinta fase, cuando la presión en la cámara primaria aumenta hasta un nivel igual a la presión regulada en la entrada del cuerpo principal (10), las membranas esclava (14) y principal (13) permanecen cerradas para impedir los flujos de gas a través de las trayectorias de los flujos del gas de temporización y del gas de demanda.

2. El dispositivo de demanda de gas de la reivindicación 1, en donde la trayectoria del flujo del gas de temporización no incluye la cámara primaria (18) y el gas de temporización se recibe por un orificio de entrada de la cámara esclava que lo introduce en la segunda región de la cámara esclava.

3. El dispositivo de demanda de gas de la reivindicación 1, en donde la trayectoria del flujo del gas de temporización incluye la cámara primaria (18), y un paso alternativo que comunica de forma fluida entre la cámara primaria (18) y la segunda región de la cámara esclava, donde la segunda región de la cámara esclava está aguas abajo de la cámara primaria y el gas de temporización se recibe a través de un orificio de entrada de la cámara esclava.

4. El dispositivo de demanda de gas de la reivindicación 1, en donde:

la segunda región de la cámara esclava secundaria (27) está en comunicación fluida con la salida del dispositivo por medio de un paso de salida; y

el orificio de salida del dispositivo de la trayectoria del flujo del gas de temporización y la segunda región de la cámara esclava secundaria (27) están en comunicación fluida con la salida del dispositivo (11) en paralelo.

5. Un método de instalación del dispositivo de demanda de gas de la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

conectar de forma fluida el orificio de salida del dispositivo (11) a una mascarilla, máscara nasal o cánula nasal; y

conectar de forma fluida la entrada del cuerpo principal (10) a una botella de gas comprimido que contiene un gas de inhalación.

6. Un sistema de suministro de gas, que comprende un dispositivo de demanda de gas de la reivindicación 1, que comprende una mascarilla, una máscara nasal o una cánula nasal conectada de forma fluida al orificio de salida del dispositivo, y una botella de gas comprimido que contiene un gas de inhalación conectada de forma fluida a la entrada del cuerpo principal.