ES2901991T3

ES2901991T3 - Dispositivos, sistemas y métodos protectores colocables con control sin contacto

Info

Publication number: ES2901991T3
Application number: ES17736494T
Authority: ES
Inventors: Giorgio Rosati; Paul Gruber; Richard Nickl; David Lee Cargille
Original assignee: THI Total Healthcare Innovation GmbH
Current assignee: THI Total Healthcare Innovation GmbH
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2017-01-07
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2037-01-07
Also published as: KR102697390B1; CN109068784A; AU2017205201B2; CA3010830A1; NZ744301A; WO2017120562A2; WO2017120562A3; CN109068784B; US11399580B2; US10667568B2; US20170196281A1; US20210228919A1; EP3399881A4; AU2017205201A1; BR112018013870A2; KR20190027352A; BR112018013870B1; EP3399881B1; DK3399881T3; EP3399881A2

Abstract

Un sistema protector, comprendiendo dicho sistema: una unidad de cabeza (708) configurada para ponerse sobre la cabeza del usuario; una capucha (704) puesta sobre la unidad de cabeza y que forma una cámara (212); caracterizado por que dicho sistema protector comprende además: uno o más sensores (1902) situados dentro de la cámara y configurados para producir una o más señales de salida de sensor, el uno o más sensores comprenden uno o más sensores de movimiento montados en la unidad de cabeza; y un controlador (1904) conectado al uno o más sensores de movimiento y configurado para producir una o más señales de salida del controlador basadas la una o más señales de salida del sensor de movimiento, en donde al menos una o más señales de salida del controlador están basadas en un movimiento predeterminado de la cabeza; una unidad de control de la velocidad del ventilador (1906) conectada al controlador; y un ventilador (208) conectado a la unidad de control de velocidad del ventilador; en donde la unidad de control de velocidad del ventilador está configurada para seleccionar una velocidad del ventilador basada en la una o más señales de salida del controlador.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivos, sistemas y métodos protectores colocables con control sin contacto

Campo de la invención

Las realizaciones de la invención se refieren en general a dispositivos protectores, dispositivos de filtración y sistemas de protección personal para su uso en entornos peligrosos, incluyendo entornos médicos, quirúrgicos y de campo. Determinadas realizaciones protegen a los profesionales médicos de la exposición a contaminantes y fluidos corporales transportados por el aire y también protegen a los pacientes, profesionales médicos y observadores de la contaminación cruzada durante los procedimientos quirúrgicos. Determinadas realizaciones se refieren más particularmente a cascos, capuchas, mascarillas, protectores faciales, togas u otros aparatos que pueden ponerse para proteger a un profesional sanitario, paciente u observador de la exposición a materiales biopeligrosos durante la cirugía, otros procedimientos médicos, medicina de emergencia, tratamiento de las víctimas sobre el terreno y similares.

Antecedentes de la invención

Los dispositivos protectores y los sistemas de protección personal se utilizan en procedimientos médicos y quirúrgicos para proporcionar una protección estéril entre el personal quirúrgico y el paciente. Durante dichos procedimientos (y especialmente durante operaciones ortopédicas), un taladro o una sierra eléctrica suele generar pulverización, salpicadura y aerosol desde la herida quirúrgica de un paciente al cirujano. Esto expone al cirujano a un riesgo de infección. Las mascarillas y los gorros quirúrgicos tradicionales no son capaces de mantener la esterilidad de la herida quirúrgica completamente. En algunos casos, los materiales corporales de un equipo quirúrgico (p. ej., sudor, cabello, caspa o incluso saliva) pueden infectar al paciente. Por estas razones, especialmente en cirugía ortopédica, se ha utilizado un casco quirúrgico durante muchos años. Un casco quirúrgico convencional puede incluir un ventilador a batería para la circulación del aire y una capucha estéril que cubre el casco y tiene una visera, lente u otro elemento de visión transparente.

Uno de estos sistemas aparece descrito en la Patente de Estados Unidos N.° 5.054.480, que describe la estructura básica de dicho sistema. Específicamente, el sistema tradicional incluye un casco que sostiene una toga, también conocida como envoltura o capucha. (Los términos "toga", "envoltura" y "capucha" se usan indistintamente en este documento y se pretende que tengan el mismo significado). El personal médico que desea establecer la protección estéril lleva puesto este ensamblaje. La capucha incluye un protector facial transparente. El casco incluye una unidad de ventilación que incluye un ventilador. La unidad de ventilación extrae aire a través de la capucha para que el aire circule alrededor del usuario. Esto reduce tanto la cantidad de calor que queda atrapado dentro de la toga/capucha como el dióxido de carbono (CO2) que se acumula en este espacio. También se conoce el montaje de una luz en el casco. La luz, que se dirige a través del protector facial ilumina el sitio quirúrgico.

Colocarse una capucha crea una cámara cerrada alrededor de la cabeza del operador, que representa tanto un elemento de calentamiento (mediante radiación y/o convección) como una fuente de aire respiratorio caliente y húmedo con concentraciones significativas de CO2 de hasta 40.000 ppm. Sin intercambio de aire entre la cámara y el medio ambiente, se crea el llamado "efecto sauna", que lleva a temperaturas de hasta 32 °C, niveles de humedad de hasta el 85 % (humedad relativa) y concentraciones de CO2 de hasta 40.000 ppm en el interior de la cámara. Para evitar este efecto, los sistemas de protección quirúrgica del estado de la técnica incluyen capuchas con un elemento filtrante, que apoya el intercambio de aire y también proporciona transpirabilidad. Esto se logra habitualmente usando ventiladores que introducen aire en la cámara y hacen circular el aire dentro de la cámara.

Otros sistemas de protección personal se describen en la patente de Estados Unidos N.° 6.481.019 de Díaz. et al., en la Patente de Estados Unidos N.° 9.173.437 de VanDerWoude et al., y en la Solicitud de Patente de Estados Unidos N.° 2015/0082522 de Giorgio Rosati et al. VanDerWoude et al., por ejemplo, describe un sistema que tiene una capucha, un ventilador, una luz y un casco con interruptores de control que el usuario acciona manualmente. La Solicitud de Patente de Estados Unidos N.° 2013/0327325 de Curran et al. describe un respirador eléctrico donde la velocidad del ventilador se ajusta en respuesta a un sensor que mide la temperatura, densidad o presión del aire ambiente.

Problemas por resolver

Los presentes inventores han reconocido e identificado varios inconvenientes de los sistemas de vestimenta de filtración convencionales para profesionales de la salud.

Algunos sistemas establecen una derivación entre la cámara de la cabeza del operador y el embudo de aire de entrada del ventilador principal, lo que permite que el aire residual del interior de la cámara de la cabeza del operador vuelva a la cámara, reduciendo así el ritmo de intercambio de aire fresco, especialmente con filtros que tienen baja transpirabilidad (es decir, alta eficiencia de filtración bacteriana). Por lo tanto, una parte significativa del aire suministrado por el ventilador de entrada principal es aire residual y no aire ambiente fresco. Este efecto aumenta al disminuir la transpirabilidad de los materiales filtrantes.

Otro inconveniente está relacionado con la dificultad de la colocación. Después de ponerse el casco, ajustarlo y conectar la línea de alimentación del casco a la batería, un usuario de una capucha convencional se coloca el dispositivo en tres etapas: (1) desplegando la capucha, (2) sujetando el elemento de visión al casco, y (3) tirando de la tela sobre el casco.

Los conceptos de colocación conocidos requieren la asistencia de al menos una persona de apoyo estéril o no estéril en el quirófano para evitar romper la esterilidad (de todas las superficies externas de la bata) durante la colocación. Las capuchas convencionales utilizan marcos de elementos de visión de posición fija en el casco. Durante la sujeción de la capucha o toga a la parte delantera de la cara, la visibilidad se reduce considerablemente debido a la naturaleza opaca de la tela. Esto impide al usuario realizar la siguiente etapa (tirar de la tela sobre el casco) por sí solo, ya que la probabilidad de que el exterior de la tela entre en contacto con una parte del cuerpo no esterilizada es demasiado alta. Por lo tanto, es necesaria una persona de apoyo vestida de manera estéril para realizar la etapa de tirar de la tela (3). Como alternativa, un individuo de apoyo vestido de manera no estéril también podría realizar la etapa (3), con la limitación de tocar solo el interior de la tela o solo partes de la tela que posteriormente se cubran con batas quirúrgicas estériles.

Otro inconveniente se refiere a la dificultad para controlar la velocidad del ventilador. Los ritmos de intercambio de aire requeridos dependen, entre otros factores, de la temperatura y la humedad del aire ambiente, la actividad física durante un procedimiento quirúrgico, la producción de calor específica del cuerpo humano y el nivel de estrés mental, así como preferencias personales para las condiciones del aire y la calidad del aire. Algunos sistemas de protección quirúrgica convencionales ofrecen al usuario la posibilidad de ajustar las velocidades del ventilador para aumentar o reducir la entrada de aire. Una entrada de aire mayor o menor ocasiona una circulación de aire mayor o menor que puede mejorar la comodidad del cirujano. La cantidad de circulación de aire necesaria puede variar según las preferencias personales del cirujano o su actividad física durante las diferentes fases de una operación, que puede ser más suave o más fuerte en diversos momentos.

Los cascos quirúrgicos convencionales regulan la velocidad del ventilador mediante un botón o interruptor situado en algún lugar del casco. Para ajustar la velocidad del ventilador, un cirujano debe presionar un botón mecánico o activar un interruptor táctil situado debajo de la protección estéril (capucha o toga) y, por tanto, debe tocar la protección. Esto no es seguro ni conveniente. Durante la operación, el casco suele estar cubierto por una envoltura estéril y el cirujano debe ponerse guantes quirúrgicos. Activar el interruptor suele ser difícil y poco conveniente, porque el cirujano no puede ver ni sentir fácilmente dónde está el interruptor. No es seguro, porque el botón o el interruptor pueden contaminarse en determinadas circunstancias, p. ej., por un contacto inadvertido con una lámpara, un compañero o una parte no estéril. Al tocar el interruptor, que ya no es estéril, el cirujano puede contaminar sus manos, a otras personas y otras superficies.

Compendio de la invención

Las realizaciones de la descripción resuelven estos problemas y proporcionan otros beneficios a través de un sistema y dispositivo de protección personal que emplea una o más de las siguientes características: un conducto de aire de entrada con circulación de aire fresco mejorada; una interfaz de casco-capucha de fácil colocación; un conducto de aire principal de flujo libre; control automático del flujo de aire; y una interfaz de usuario sin contacto.

En una realización, la invención es un sistema protector según la reivindicación 1.

En otra realización, la invención es un método para controlar un dispositivo dentro de un sistema protector según la reivindicación 7.

En otra realización, la invención es un dispositivo para controlar un aparato dentro de un sistema protector según la reivindicación 13.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas de la presente invención se apreciarán fácilmente y se comprenderán mejor por referencia a la siguiente descripción detallada, al tenerse en cuenta en relación con los dibujos adjuntos en donde:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un casco quirúrgico ilustrativo en una realización de la descripción.

La Figura 2 es una vista superior del casco quirúrgico mostrado en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista transversal de una primera unidad de cabeza ilustrativa que tiene un ventilador montado en la parte superior en una realización de la descripción.

La Figura 4 es una vista transversal a escala de una parte de la unidad de cabeza mostrada en la Figura 3.

Las Figuras 5 y 6 muestran una segunda unidad de cabezal ilustrativa que tiene un ventilador montado en la parte inferior en una realización de la descripción.

Las Figuras 7 a 15 muestran una interfaz de capucha-casco de fácil colocación ilustrativa en una realización de la descripción.

La Figura 16 es una vista en perspectiva de un casco quirúrgico ilustrativo que tiene dos luces en una realización de la descripción.

Las Figuras 17 y 18 muestran un conducto de aire ilustrativo en una unidad de cabeza ilustrativa en una realización de la descripción.

La Figura 19 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control sin contacto ilustrativo en una realización de la descripción.

Las Figuras 20-22 muestran secuencias y movimientos de control sin contacto ilustrativos.

La Figura 23 muestra un gráfico de una velocidad de ventilador ajustable por el usuario ilustrativa basada en la temperatura.

Descripción detallada de la invención

Las realizaciones de la descripción resuelven estos problemas y proporcionan otros beneficios empleando una o más de las siguientes características: un conducto de aire de entrada con circulación de aire fresco mejorada; una interfaz de casco-capucha de fácil colocación; un conducto de aire principal de flujo libre; control automático del flujo de aire; y una interfaz de usuario sin contacto.

Con referencia a la Figura 1, un casco 100 quirúrgico ilustrativo en una realización de la invención comprende: una unidad de cabeza 102, un marco de lente 104 montado en la unidad de cabeza 102, y una correa de cabeza ajustable 106 para asegurar la unidad de cabeza 102 en la cabeza de un usuario.

Con referencia a la Figura 2, la unidad de cabeza 102 comprende un conducto de entrada de ventilador 202 (zona de formación 1) configurado para guiar el flujo de aire de entrada 204, una placa de montaje 206, un ventilador de entrada 208 montado en la parte inferior de la placa de montaje 206, una salida de ventilador 210 dirigida al interior de un conducto de aire principal 212 situado dentro de una parte de la unidad de cabeza 102, y un borde de sellado 214.

Conducto de aire de entrada con circulación de aire fresco mejorada

Las realizaciones de la descripción pueden incluir un conducto de aire de entrada que esté adaptado para proporcionar una circulación de aire fresco mejorada. Las Figuras 2 y 3 muestran un conducto de aire de entrada 202 ilustrativo en una realización de la descripción.

Con referencia a la Figura 2, la unidad de cabeza 102 comprende el conducto de aire de entrada 202 en combinación con el ventilador de entrada 208 y un material filtrante 302 (p. ej., formado por la tela de una capucha) que crea un plénum 308 (Zona 1), que se muestra en la Figura 3. Durante la operación, el ventilador 208 aspira aire ambiente fresco 304 a través del filtro 302 hacia el interior del plénum 308 (zona 1) (y más adelante a través del ventilador 208 hacia el interior de la cámara de cabeza del operador 306. El conducto de entrada del ventilador 202 está sellado contra el material filtrante 302 y el ventilador 208, creando un área local de baja presión, forzando así que el aire solo sea aspirado a través del material filtrante 302. Esta disposición garantiza que no se cree ninguna derivación entre la cámara de cabeza del operador 306 y el conducto de entrada del ventilador 202.

El sellado entre el conducto de entrada del ventilador 202 y el material filtrante 302 es favorecido por fuerzas hidrodinámicas debido a la baja presión local en el conducto de aire de entrada 202 (zona 1). Este efecto ayuda a crear un sello, incluso en el caso de que el material filtrante 302 se coloque suelto en el conducto de entrada del ventilador 202, sin medios de fijación adicionales, como se muestra en la Figura 3. El borde de sellado 214 sella de manera fiable, porque está dimensionado de manera que el filtro sea cóncavo (ángulo x ° > 0 con respecto al plano general del borde de sellado 214) debido a la presión negativa.

El borde de sellado 214 sella además de manera fiable mediante el saliente del material filtrante 302 sobre las superficies circundantes. Adicionalmente, se proporciona un sello fiable entre el ventilador 208 y el conducto de entrada del ventilador 202.

Las Figuras 5 y 6 muestran otro conducto de aire de entrada 502 ilustrativo en otra realización de la descripción. Como la realización mostrada en la Figura 3, un conjunto ventilador 500 comprende un conducto de aire de entrada 504 que tiene un borde de sellado 502, y un ventilador 506 que tiene una entrada de ventilador 508 y una salida de ventilador 510. El conjunto ventilador 500, sin embargo, está configurado de manera que el ventilador está empotrado debajo de la superficie superior del conducto de aire de entrada 506, y está montado en la parte inferior dentro de la salida de ventilador 510, y no montado en la parte superior sobre una placa de montaje elevada 206. En cambio, la realización mostrada en la Figura 4 no necesita una placa de montaje elevada.

Los presentes inventores han determinado mediante experimentación que, en una realización, la presión negativa creada por el ventilador 208 está dentro de un intervalo de presión negativa predeterminado que tiene una presión de vacío de límite inferior y una presión de vacío de límite superior. La presión de vacío de límite inferior es la presión a la que el material filtrante 302 se tira hacia abajo tanto que interfiere con el flujo de aire de entrada 202. En la presión de vacío de límite inferior, el material filtrante reduce tanto el flujo de aire de entrada que el flujo de aire es insuficiente para una ventilación adecuada, lo cual hace que el casco sea inutilizable. La presión de vacío de límite superior es la presión a la que el material filtrante 302 no consigue proporcionar un sellado adecuado en el borde de sellado 214. Las presiones de vacío de límite superior e inferior dependen de las características del material filtrante 302.

Los presentes inventores determinaron además mediante experimentación que el flujo de aire de entrada es una función no lineal que tiene un punto de inflexión a una presión de vacío óptima que varía dependiendo del tipo de material filtrante. Suponiendo que un ventilador comienza a funcionar a una presión ambiental inicial, la magnitud de la presión negativa aumenta inicialmente a medida que aumenta la velocidad del ventilador. A medida que la presión negativa aumenta, el flujo de aire de entrada aumenta en consecuencia como una función positiva de la presión negativa y, finalmente, alcanza una cantidad máxima de flujo de aire a la presión de vacío óptima.

Inesperadamente, los presentes inventores descubrieron que si la presión negativa sigue aumentando más allá de la presión óptima, luego comienza a disminuir el flujo de aire, en lugar de aumentar como normalmente se esperaría. Cuando la magnitud de la presión negativa es mayor que la presión de vacío óptima, el flujo de aire de entrada es, por tanto, una función negativa de la presión negativa. Estos resultados fueron contradictorios e inesperados.

Los inventores también averiguaron que, incluso para un ventilador determinado, la forma en que se monta el ventilador y la forma del conducto de aire de entrada 202 pueden generar más flujo de aire o menos flujo de aire, dependiendo de la magnitud de la presión negativa ejercida sobre el material filtrante 302 y de la presión de vacío óptima para un material filtrante determinado. Además averiguaron que, cuando determinados ventiladores se montan en la parte superior dentro de la unidad de cabeza 102 como se muestra en la Figura 3, ejercen una presión de vacío menor, mientras que cuando esos ventiladores se montan en la parte inferior (como se muestra en la Figura 4, descrita a continuación), ejercen una presión de vacío mayor. Los inventores descubrieron además que, en determinadas circunstancias, la presión de vacío creada por dichos ventiladores puede exceder la presión de vacío óptima (es decir, una presión que supera el punto de inflexión), de tal manera que la reducción de la presión de vacío montando el ventilador en la parte superior produzca un flujo de aire mayor, y no un flujo de aire menor.

Por consiguiente, los inventores han descubierto e identificado un problema en el que determinados ventiladores montados en la parte inferior producían ventilación inadecuada, y resolvieron el problema proporcionando la placa de montaje elevada que se muestra en la Figura 3, lo que permite que un ventilador se monte en la parte superior y, por tanto, reduce la presión de vacío y aumenta el flujo de aire. Además, cuando dichos ventiladores se montan en la parte superior en lugar de en la parte inferior, el tamaño del ventilador puede reducirse debido al mayor flujo de aire, logrando así un aumento inesperado de la eficiencia y un ahorro de costes que hace que el casco sea más competitivo en el mercado.

Interfaz de casco-capucha de fácil colocación

Las realizaciones de la descripción pueden incluir una interfaz de casco-capucha de fácil colocación. Las Figuras 7 16 muestran una interfaz ilustrativa de capucha-casco de fácil colocación, en una realización de la descripción. En esta realización, un marco de elemento de visión 706 (en lo sucesivo denominado marco de lente 706) está adaptado para girar alrededor de puntos de pivote o a lo largo de un enlace ranurado en la unidad de cabeza 708, permitiendo así al usuario una visibilidad total durante la colocación, lo que reduce la probabilidad de contacto involuntario con la bata. Cintas codificadas por colores 702 (de color gris (702b) y blanco (702a), en este ejemplo) permiten que el usuario tire de la capucha 704 sobre su propia cabeza, manteniendo una distancia segura con la superficie exterior de la propia capucha 704.

Las siguientes etapas se realizan en una secuencia de colocación ilustrativa compatible con una realización de la descripción:

Como muestra la Figura 7, la Etapa 1 implica desembalar y desplegar la prenda de protección exterior de la capucha 704. La capucha 704 está doblada al revés para reducir el riesgo de contaminación. Las cintas codificadas por colores 702a, 702b indican dónde agarrar la capucha 704 para completar la colocación. Estas cintas descansarán debajo de la bata quirúrgica después de la colocación.

Pasando ahora a la Figura 8, la Etapa 2 implica sujetar la capucha plegada 704 en el marco de la lente 706, en una posición abierta. La guía geométrica es proporcionada por un gancho de centrado (mostrado en la Figura 16), situado en el centro inferior del marco de la lente 706 (donde es fácilmente visible, el marco de la lente está doblado en una posición abierta) así como varios cierres de gancho y bucle o imanes a lo largo del marco de la lente 706.

Las Figuras 9 a 11 muestran las subetapas 3a, 3b y 3c de la Etapa 3, que implica tirar de la capucha hacia delante 704a (mostrada sombreada en gris) y hacia atrás 704b (mostrada en color blanco) sobre el casco 710 (formado por el marco de la lente 706 y la unidad de cabeza 708) y la cabeza del usuario, utilizando las cintas codificadas por colores 702. Las cintas pueden verse fácilmente debido a que el marco de la lente 706 está plegado en la posición abierta. Las longitudes de las cintas 702 se seleccionan para evitar el contacto involuntario con la superficie exterior de la capucha 704. En el proceso de tirar hacia delante 704a (gris) hacia el pecho del usuario y hacia atrás 704b hacia arriba y por encima de la cabeza del usuario, el marco de la lente se plegará automáticamente a la posición operativa, donde una parte de ventana transparente 1002 (en lo sucesivo denominada lente 1002) de la capucha hacia delante 704a se pone sobre el marco de la lente 706.

La Figura 12 muestra un mecanismo de giro del tipo de punto de pivote ilustrativo, y la Figura 13 muestra un mecanismo de giro de tipo enlace ranurado ilustrativo. Se pueden emplear uno o ambos de estos mecanismos en realizaciones de la descripción. La acción de giro del marco de la lente 706 es una rotación alrededor de los puntos de pivote 1202 (mostrados con líneas discontinuas en la Figura 12) o un movimiento deslizante a lo largo de un enlace ranurado formado por la ranura 1302 (mostrada con líneas discontinuas en la Figura 13) en la unidad de cabeza 708 y la lengüeta 1304 del marco de la lente 706.

Con referencia ahora a la Figura 14, con respecto a una línea vertical, el marco de la lente 706 (y, por tanto, también la lente 1002) está inclinado hacia el área de la barbilla (en un ángulo de x °). Este ángulo favorece la concentración de flujo de aire fresco alrededor de la nariz y la boca del usuario, maximiza el campo de visión hacia el paciente y crea espacio dentro de la capucha en la frente para una aerodinámica óptima y accesorios tales como una luz LED (mostrada en la Figura 16) y una cámara (no mostrada).

La Figura 15 muestra que la lente 1002, como elemento de visión, está diseñada como una curva alrededor del área de la cara del usuario, utilizando un radio superior R1 alrededor de la línea central vertical de la cabeza y un radio inferior R2 alrededor de la misma línea central. En algunas realizaciones, ambos radios son iguales.

La Figura 16 muestra una realización de un casco quirúrgico 1600 en una realización de la descripción, que comprende dos lámparas de cabeza 1602, 1604 y un clip de alineación de lente 1606. Los cascos quirúrgicos convencionales solo incluyen normalmente una lámpara de cabeza. A través de los comentarios de los usuarios, los inventores descubrieron que una lámpara de cabeza no es satisfactoria, porque proporciona un haz de enfoque estrecho que a menudo es demasiado tenue para fines quirúrgicos. Los inventores resolvieron este problema proporcionando dos lámparas de cabeza.

Conducto de aire principal de flujo libre

Las realizaciones de la descripción pueden incluir un conducto de aire principal de flujo libre. Las Figuras 17 y 18 muestran un conducto de aire principal de flujo libre ilustrativo, en una realización de la descripción.

Por motivos ergonómicos (equilibrio de peso), los ventiladores de aire de entrada principales (p. ej., el ventilador 208) normalmente se encuentran en la parte posterior de la cabeza. Esto requiere que se canalice aire fresco hacia delante hacia una boquilla situada cerca de la frente por medio de un conducto de aire. Adicionalmente, la parte superior de la cabeza (encima de la línea del cabello) debe orearse con aire fresco frío durante el uso. Además, para un ajuste ergonómico positivo del sistema, el conjunto del casco debe tener un peso relativamente bajo y un centro de gravedad bajo.

Como se muestra en las Figuras 17 y 18, la unidad de cabeza 708 comprende un conjunto de conducto de aire que incluye una superficie superior (o protección) 1706 que está formada parcialmente por la parte superior del propio cráneo. Esta configuración permite una reducción de peso, manteniendo la cabeza oreada por encima de la línea del cabello.

Control automático del flujo de aire

Las realizaciones de la descripción pueden incluir un control automático del flujo de aire. Con referencia ahora a la Figura 19, se muestra un sistema de control automático del flujo de aire 1900 ilustrativo en una realización de la descripción.

El control automático del flujo de aire compensa automáticamente los efectos microclimáticos de diversos factores, tal como los niveles de actividad física o estrés mental durante los procedimientos quirúrgicos, reduciendo así la necesidad de ajuste manual de la velocidad del ventilador durante el uso. Esto da lugar a un mayor enfoque en las tareas quirúrgicas en cuestión, así como una cantidad reducida de contacto voluntario entre la mano y la capucha/toga, que son por naturaleza fuentes potenciales de contaminación.

Tal como se muestra en la Figura 19, uno o más sensores 1902 miden las condiciones microclimáticas directas o indirectas dentro de la capucha estéril. Los sensores 1902 pueden encontrarse en cualquier lugar dentro de la capucha 702. En una realización, los sensores 1902 están puestos en una placa electrónica (no mostrada) que está montada en la unidad de cabeza 408.

Los sensores 1902 están conectados a un controlador 1904 que está configurado para recibir una o más señales de sensor y generar una señal de salida de control de velocidad del ventilador basada en ella. En una realización, el controlador 1904 comprende un algoritmo de ajuste de velocidad del ventilador (FSA) que convierte la una o más señales de sensor en una señal de ritmo de cambio y la traduce además (p. ej., por medio de un amplificador, un cambiador de nivel, un convertidor de analógico a digital, un convertidor de digital a analógico, o un algoritmo correspondiente a dichos dispositivos) en una señal de salida que se envía a la unidad de control de velocidad del ventilador 1906. La señal de salida del controlador incluye, p. ej., la información específica del ritmo de cambio deseado en la velocidad del ventilador (RPM) con el tiempo y la dirección de cambio (aumento o disminución). Por último, el ventilador de velocidad variable 1908 funciona a una velocidad que está determinada por, y corresponde а, la señal de salida de la unidad de control de velocidad del ventilador.

En una realización, el controlador 1904 es un procesador digital que tiene software que se configura en función de la necesidad personal específica del usuario o una condición de sala de operaciones o campo, incluyendo, p. ej., temperatura ambiente y luz solar ambiental. El procesador digital puede ser un microprocesador general, un procesador de señal digital o un microcontrolador digital.

El controlador 1904 y la unidad de control de velocidad del ventilador 1906 pueden comprender cada uno un circuito de control analógico, un procesador digital, un procesador de señales o cualquier combinación de los mismos, de acuerdo con técnicas conocidas por los expertos en la técnica de los circuitos de control. El controlador 1904 y la unidad de control de la velocidad del ventilador 1906 también se pueden conectar a un dispositivo de señalización visual o de audio (no mostrado) para indicar la velocidad del ventilador seleccionada al usuario.

Las realizaciones de la descripción pueden incluir una o más de las siguientes características del sensor:

1. Medición de temperatura absoluta y/o diferencial, utilizando dos sensores de temperatura, midiendo tanto la temperatura del aire de entrada como la temperatura del aire dentro de la capucha (temperatura del aire de escape);

2. Detección de humedad, midiendo la humedad relativa del aire dentro de la capucha, usando un sensor de humedad;

3. Detección de CO², midiendo los niveles absolutos de CO², p. ej., mediante el uso de un detector de infrarrojos no dispersivo (NDIR);

4. Detección de movimiento, midiendo la aceleración estática y dinámica de la cabeza como representación de actividad física (y, por tanto, rendimiento térmico), p. ej., por medio de uno o más acelerómetros;

5. Detección de posición o inclinación, p. ej., por medio de un sensor de posición o un inclinómetro.

б. Detección de voz, p. ej., por medio de un micrófono;

7. Sensor de reconocimiento de voz, p. ej., por medio de un ordenador portátil basado en microprocesador o un teléfono inteligente conectado al controlador 1904 mediante una interfaz cableada o inalámbrica; y

8. Detección de proximidad, p. ej., mediante un sensor capacitivo, infrarrojo o fotoeléctrico.

La Figura 20 muestra una realización de acuerdo con la invención reivindicada, en la que los sensores 1902 comprenden un sensor de movimiento montado en la unidad de cabeza 708. En el bloque 2002, el sensor de movimiento detecta uno o más movimientos de cabeza. En el bloque 2004, el algoritmo FSA en el controlador 1904 determina la calidad y cantidad de la actividad del usuario en función del uno o más movimientos de cabeza detectados. En el bloque 2006, la unidad de control de velocidad del ventilador ajusta automáticamente la velocidad del ventilador en función de la actividad determinada del usuario. Por ejemplo, durante periodos de gran actividad, el controlador 1904 produce una señal de salida que hace que la unidad de control de velocidad del ventilador 1906 aumente la velocidad del ventilador. En cambio, durante periodos de poca actividad, el controlador 1904 produce una señal de salida que hace que la unidad de control de velocidad del ventilador 1906 disminuya la velocidad del ventilador.

En cualquier momento durante el uso del sistema, el usuario puede aumentar o disminuir la velocidad del ventilador manualmente para ajustar el microclima a sus verdaderas preferencias personales. Dicho ajuste manual se realiza convenientemente utilizando la interfaz de usuario sin contacto, que se describe a continuación.

Interfaz de usuario sin contacto

Las realizaciones de la descripción pueden incluir una interfaz de usuario sin contacto. La Figura 21 muestra un método ilustrativo para que un usuario emplee una interfaz de usuario sin contacto, en una realización de la descripción. Como se muestra, el antebrazo, la muñeca y/o la mano del usuario se acercan al área de su barbilla hasta una distancia entre 3 cm y 10 cm y, más preferiblemente, entre 4 cm y 7 cm, y lo más preferiblemente 5 cm, desde el marco de la lente, controlando siempre la posición de su brazo y la distancia a la capucha estéril 702 mediante contacto visual con su mano. Un sensor de proximidad (p. ej., 1902 en la Figura 19) detecta la aproximación y transmite una señal de control a un procesador de señales (p. ej., controlador 1904 en la Figura 19). El sistema reconoce la entrada de señal con retroalimentación audible y/o visual para el usuario.

En esta realización, se utiliza un sensor capacitivo o fotoeléctrico como sensor de proximidad. Los sensores fotoeléctricos del estado de la técnica son ventajosos debido a su capacidad de medir la distancia entre el sensor y el objetivo del sensor. Esto permite que el sensor discrimine entre los gestos de las manos y reduzca el riesgo de entradas involuntarias por parte del usuario.

Además, los sensores fotoeléctricos pueden compensar los materiales transparentes que enmascaran el área de sensor. En esta realización, dicha compensación es relevante porque el sensor está situado detrás de la lente estéril transparente de la capucha 704. Una vez que la entrada del sensor está en línea con parámetros predefinidos (p. ej., la distancia entre la mano del usuario y el sensor), el sensor transmite una señal a una unidad de procesamiento de señales (p. ej., el controlador 1904). El procesamiento adicional se ha descrito anteriormente bajo el título "Control automático del flujo de aire".

La Figura 22 muestra un método para que un usuario emplee una interfaz de usuario sin contacto, en una realización de la invención. En esta realización, un sensor de movimiento está montado en la unidad de cabeza 708. El controlador 1904 está configurado para monitorizar los movimientos de la cabeza del usuario e interpretar uno o más movimientos predeterminados de la cabeza del usuario (p. ej., una inclinación antinatural de la cabeza hacia atrás como se muestra en la imagen 2202) como una entrada o comando específico del usuario. El controlador 1904 también está configurado para controlar el ventilador u otros accesorios (tal como una luz u otro dispositivo) y/o para conmutar entre un modo de control de ventilador manual a un modo de control de ventilador automático, basado en el comando del usuario. En una realización, el controlador 1904 también está configurado para responder a un comando generando un sonido audible o una señal visual.

De este modo, en el bloque 2204, el controlador 1904 determina que el movimiento de un usuario corresponde a una entrada del usuario predeterminada. En el bloque 2206, en respuesta a la entrada del usuario, el controlador 1904 produce un sonido de confirmación. Y en el bloque 2208, el controlador 1904 produce una señal de salida correspondiente, p. ej., correspondiente a una configuración de control de modo de velocidad del ventilador automático, una velocidad del ventilador manual específica y/o una configuración de control de luz.

En una realización, el controlador 1904 está configurado para proporcionar un modo de control del ventilador automático que combina el control de la velocidad del ventilador automático y el control de la velocidad del ventilador manual. El algoritmo FSA en el controlador 1904 selecciona automáticamente un punto de configuración de velocidad del ventilador que es una función de un gradiente de temperatura, pero también permite al usuario ajustar el punto de configuración seleccionado automáticamente a un punto más alto o más bajo, según las necesidades del usuario.

La Figura 23 es un gráfico que muestra las velocidades del ventilador seleccionadas automáticamente por el algoritmo FSA a diferentes gradientes de temperatura. En una realización, el algoritmo FSA emplea cinco niveles de ajustabilidad del usuario (niveles 1 a 5), como se muestra en la siguiente tabla:

La referencia en esta memoria a "una realización" significa que se puede incluir un rasgo, estructura o característica particular descrita en relación con la realización en al menos una realización de la descripción. Las apariciones de la expresión "en una realización" en diversos lugares de la memoria descriptiva no se refieren necesariamente a la misma realización, ni son realizaciones distintas o alternativas que se excluyan necesariamente entre sí de otras realizaciones.

Aunque la descripción se ha expuesto en términos de las realizaciones ilustrativas descritas en esta memoria e ilustradas en los dibujos adjuntos, hay que entender que dicha descripción es puramente ilustrativa y no debe interpretarse como limitante. En consecuencia, se pueden sugerir diversas alteraciones, modificaciones y/o realizaciones y aplicaciones alternativas a los expertos en la técnica después de haber leído esta descripción. Por consiguiente, se pretende que la descripción se interprete como que abarca todas las alteraciones, modificaciones o realizaciones y aplicaciones alternativas que entren dentro del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema protector, comprendiendo dicho sistema:

una unidad de cabeza (708) configurada para ponerse sobre la cabeza del usuario;

una capucha (704) puesta sobre la unidad de cabeza y que forma una cámara (212);

caracterizado por que dicho sistema protector comprende además:

uno o más sensores (1902) situados dentro de la cámara y configurados para producir una o más señales de salida de sensor, el uno o más sensores comprenden uno o más sensores de movimiento montados en la unidad de cabeza; y

un controlador (1904) conectado al uno o más sensores de movimiento y configurado para producir una o más señales de salida del controlador basadas la una o más señales de salida del sensor de movimiento, en donde al menos una o más señales de salida del controlador están basadas en un movimiento predeterminado de la cabeza;

una unidad de control de la velocidad del ventilador (1906) conectada al controlador; y

un ventilador (208) conectado a la unidad de control de velocidad del ventilador; en donde la unidad de control de velocidad del ventilador está configurada para seleccionar una velocidad del ventilador basada en la una o más señales de salida del controlador.

2. El sistema protector de la reivindicación 1, que comprende además sensores que están configurados para detectar uno o más de: temperatura ambiente, temperatura de la cámara, temperatura del aire de entrada, temperatura del aire de escape, humedad, nivel de CO2, posición, inclinación, sonidos de voz, palabras reconocidas por voz y proximidad de un objeto.

3. El sistema protector de la reivindicación 1, que comprende además un sensor de proximidad puesto cerca de la unidad de cabeza; y el controlador está configurado para producir la una o más señales de salida del controlador basándose en una distancia predeterminada del sensor de proximidad a un objeto.

4. El sistema protector de la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de señalización conectado al controlador, en donde el controlador está configurado para activar el dispositivo de señalización antes de producir la una o más señales de salida del controlador.

5. El sistema protector de la reivindicación 1, en donde el controlador comprende un algoritmo de ajuste de velocidad del ventilador que convierte la una o más señales de sensor en una señal de ritmo de cambio.

6. El sistema protector de la reivindicación 1, en donde la señal de salida del controlador incluye al menos una de (a) información sobre un ritmo de cambio deseado en la velocidad del ventilador a lo largo del tiempo y (b) la dirección de un cambio deseado.

7. Un método para controlar un dispositivo dentro de un sistema protector que comprende una unidad de cabeza (708), una capucha (704), uno o más sensores (1902) y un controlador (1904), caracterizado por que comprende:

(a) detectar una o más características;

(b) producir una o más señales de sensor basadas en la una o más características detectadas, donde una característica es el movimiento de la unidad de cabeza y al menos una o más señales de sensor están basadas en un movimiento de cabeza predeterminado;

(c) convertir y/o procesar la una o más señales de sensor para producir una o más señales de salida del controlador; y

(d) controlar el dispositivo basándose en la una o más señales de salida del controlador,

en donde el sistema protector comprende un ventilador, y el método también comprende controlar la velocidad del ventilador basándose en la una o más señales de salida del controlador.

8. El método de la reivindicación 7, en donde otras características comprenden una o más de: temperatura ambiente, temperatura de la cámara, temperatura del aire de entrada, temperatura del aire de escape, humedad, nivel de CO², movimiento, posición, inclinación, sonidos de voz, palabras reconocidas por voz y proximidad de un objeto.

9. El método de la reivindicación 7, en donde otras características comprenden la proximidad de un objeto a la unidad de cabeza, y la etapa (b) comprende producir la una o más señales de sensor basándose en una proximidad predeterminada.

10. El método de la reivindicación 7, que comprende además activar un dispositivo de señalización antes de producir la una o más señales de salida del controlador.

11. El método de la reivindicación 7, en donde convertir y/o procesar la una o más señales de sensor para producir una o más señales de salida del controlador comprende convertir una o más señales de sensor en una o más señales de ritmo de cambio.

12. El método de la reivindicación 7, en donde convertir y/o procesar la una o más señales de sensor para producir una o más señales de salida del controlador comprende al menos uno de: (a) determinar un ritmo de cambio deseado en la velocidad del ventilador a lo largo del tiempo, y (b) determinar una dirección de un cambio deseado.

13. Un aparato para controlar un dispositivo dentro de un sistema protector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende una unidad de cabeza (708), una capucha (704), uno o más sensores (1902) y un controlador (1904), comprendiendo el aparato:

(a) medios para detectar una o más características;

(b) medios para producir una o más señales de sensor basadas en la una o más características detectadas, donde una característica es el movimiento de la unidad de cabeza y al menos una o más señales de sensor están basadas en un movimiento de cabeza predeterminado;

(c) medios para convertir y/o procesar la una o más señales de sensor para producir una o más señales de salida del controlador; y

(d) medios para controlar el dispositivo basándose en la una o más señales de salida del controlador, en donde el sistema protector comprende un ventilador, y los medios para controlar están configurados para controlar la velocidad del ventilador basándose en la una o más señales de salida del controlador.