ITMI960593A1 - Apparecchio d'assistenza respiratoria munito di mezzi perfezionati d'azionamento di una parete mobile di una camera a volume variabile - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo :

"APPARECCHIO D ASSISTENZA RESPIRATORIA MUNITO DI MEZZI PERFEZIONATI D 'AZIONAMENTO DI UNA PARETE MOBILE DI UNA CAMERA A VOLUME VARIABILE"

D E S C R I Z I O N E

L?invenzione riguarda un apparecchio d?assistenza respiratoria e in particolare a un apparecchio d?assistenza respiratoria del tipo comprendente una camera a volume variabile una cui parete mobile ? azionata, in traslazione alternata, da un dispositivo di azionamento che comprende un motore elettrico per insufflare ciclicamente un volume determinato di gas respirabili a un paziente attraverso un blocco-valvole sul quale ? innestato almeno un tubo d'inspirazione collegato a una maschera portata dal paziente.

Tali apparecchi d'assistenza respiratoria, pure chiamati respiratori volumetrici, comportano generalmente un mantice un cui fianco mobile ? azionato da un meccanismo che utilizza un dado suscettibile di spostarsi assialmente lungo un albero filettato azionato in rotazione dal motore.

Allo scopo di migliorare il rendimento di un tale meccanismo del tipo vite/dado, ? stato proposto di utilizzare una vite a sfere che permette di minimizzare le perdite energetiche dovute ad attriti.

Tuttavia, le viti a sfere disponibili sul mercato sono dispositivi relativamente ingombranti, pesanti e rumorosi .

Nell?ambito di un apparecchio di assistenza respiratoria, il peso di un sistema di viti a sfere causa un'eccessiva inerzia dei pezzi da porre in movimento per azionare il mantice, ci? nuoce a un buon controllo della velocit? degli spostamenti del fianco mobile e, di conseguenza, dell?erogazione e della pressione dei gas respirabili insufflati al paziente. D'altra parte, ? necessario utilizzare un dispositivo il cui passo non sia troppo consistente per ottenere un dosaggio preciso del volume totale dei gas insufflati al paziente, poich? il campo di errore irriducibile dovuto al passo si aggiunge alle deformazioni del mantice .

L'invenzione ha quindi lo scopo di proporre un apparecchio di assistenza respiratoria il cui sistema d?azionamento sia sufficientemente leggero e preciso da permettere un eccellente controllo dell?erogazione e della pressione dei gas insufflati al paziente.

A questo scopo, l?invenzione propone un apparecchio d'assistenza respiratoria del tipo sopra indicato caratterizzato dal fatto che il dispositivo di azionamento comprende un albero, azionato in rotazione dal motore elettrico, che attraversa una bussola a sfere che viene immobilizzata in rotazione attorno al suo asse e che si sposta assialmente sull?albero, i cuscinetti a sfere essendo inclinati rispetto all?asse dell?albero in modo da provocare uno spostamento assiale della bussola proporzionale alla rotazione dell?albero, e quindi uno spostamento della parete mobile collegata alla bussola.

Secondo altre caratteristiche dell?invenzione:

l?albero ? un albero liscio, e in caso di sovraccarico sulla bussola, quest?ultima ? suscettibile di scorrere sull?albero in modo da assicurare una funzione di disinnesto di sicurezza;

- l?albero ? dotato di una scanalatura elicoidale che coopera con gli anelli esterni dei cuscinetti della bussola a sfere;

- il dispositivo di azionamento ? montato su un telaio indipend ente fissato nella scatola dell apparecchio per mezzo di supporti elastici, e nel quale l?albero ? montato girevole tramite le sue due estremit?;

- la boccola comporta un pattino in materiale a debole coefficiente di attrito che coopera con una pista del telaio indipendente per impedire la rotazione della boccola attorno al suo asse;

- la posizione della boccola sull?albero ? determinata da un codificatore fissato sull?asse del motore, ? previsto un dispositivo di rivelazione di fine corsa comprendente due sensori disposti sul telaio e che rivelano il passaggio della boccola, ed ? previsto un dispositivo di sicurezza comprendente due interruttori di sicurezza disposti sul telaio, oltre ai sensori di fine corsa e che vengono disinnestati meccanicamente da una leva della boccola;

- il dispositivo di azionamento comprende un carrello di guida guidato su una rotaia parallela all?albero e collegato alla bussola;

la bussola comprende un braccio trasversale all?estremit? libera del quale la parete mobile della camera a volume variabile ? fissata in modo smontabile per permettere la sua rimozione simultaneamente al blocco-valvole per la pulizia e la sterilizzazione del sottoinsieme costituito dal blocco-valvole e dalla camera a volume variabile;

- la camera a volume variabile ? fissata sul blocco valvole il quale ? montato in guide di scorrimento, trasversali della struttura portante dell?apparecchio e costituisce una faccia anteriore dell?apparecchio, e la sua parete mobile ? fissata sul braccio trasversale tramite una vite di fissaggio assiale che viene ricevuta in fondo ad una tacca del braccio trasversale da cui pu? essere estratta secondo una direzione parallela alle guide di scorrimento trasversali;

- la camera a volume variabile ? un mantice;

- l?apparecchio comprende mezzi di riscaldamento di una cartuccia di umidificazione dei gas respirabili sotto forma di una piastra di riscaldamento rientrante fissata sulla scatola dell?apparecchio.

Altre caratteristiche e vantaggi dell?invenzione saranno evidenti alla lettura della descrizione dettagliata che segue per la comprensione della quale si far? riferimento ai disegni allegati nei quali:

- la figura 1 ? una vista generale schematica, prospettica, in spaccato, di un apparecchio di assistenza respiratoria secondo l?invenzione;

- la figura 2 ? una vista pi? dettagliata, prospettica, in espiloso, del dispositivo di azionamento secondo l?invenzione .

In figura 1 ? stata rappresentata in maniera schematica la disposizione dei differenti componenti di un respiratore 10 secondo l'invenzione.

Il respiratore 10 ? un apparecchio di tipo volumetrico comprendente un mantice 12 fissato tramite una delle sue estremit? assiali 13 su un blocco-valvole 14 e la cui estremit? assiale opposta 18 costituisce un fianco mobile 16 azionato in traslazione alternata da un dispositivo d?azionamento 20.

Questi elementi sono disposti all?interno di una prima sezione 22 della struttura portante 24 del respiratore 10 che comprende pure una seconda sezione 26 all?interno della quale sono disposti i mezzi elettronici 28 di comando del respiratore 10.

11 blocco-valvole 14 raggruppa l?insieme delle connessioni pneumatiche del respiratore, in particolare l?entrata 30 e l?uscita 32 d?aria per il mantice 12. Secondo una caratteristica del respiratore 10 conforme all?invenzione il blocco valvole 14 costituisce in parte la faccia anteriore del respiratore 10 ed ? montato scorrevole nelle guide di scorrimento verticali 33 (di cui una ? rappresentata in figura 1), perpendicolari all?asse Al di spostamento del fianco mobile 16 del mantice 12, in modo da poter essere facilmente smontato per assicurare la sua pulizia e sterilizzazione come pure quella del mantice 12.

In fiqura 2 ? stato rappresentato in modo pi? dettagliato il dispositivo di azionamento 20 del mantice 12.

Secondo l?invenzione, il dispositivo di azionamento 20 ? montato su un telaio indipendente 34 fissato nella struttura portante 24 del respiratore 10 tramite supporti elastici 3? che limitano la trasmissione delle vibrazioni provenienti dal motore al resto del respiratore, vibrazioni che potrebbero essere nocive al buon funzionamento dei mezzi di comando 28, come pure al silenzioso funzionamento dell?apparecchio.

Il telaio indipendente 34 del dispositivo d?azionamento 20 ? composto essenzialmente di due piastre trasversali anteriore 38 e posteriore 40 collegate da una piastra longitudinale 42. Un?asta liscia 44, disposta assialmente, ? montata a rotazione attorno al suo asse A2 nelle piastre trasversali 38, 40 grazie a cuscinetti a sfere 45.

Sulla piastra trasversale posteriore 40 ? disposto, parallelamente all?asta 44, un motore elettrico 48 il cui albero motore 50 attraversa la piastra trasversale posteriore 40 e porta a una ruota dentata conduttrice 52.

l?asta 44 comporta un?estremit? che va al di l? della piastra trasversale posteriore 40 e che ? dotata di una ruota condotta 46 collegata alla ruota conduttrice da una cinghia dentata 54-Il motore elettrico 46 ? inoltre dotato di un codificatore 58 che permette di conoscere in ogni momento la posizione angolare del suo albero motore 50. Il motore 43 ? comandato da mezzi 28 di azionamento che determinano la sua velocit? e il suo senso di r otazione .

Un dado a sfere 60 ? previsto per essere montato sull?asta liscia 44.

I dadi a sfere, pure noti sotto la denominazione commerciale di anelli "Uhing" commercializzati da J. Uhing GmbH, permettono di trasformare un movimento di rotazione dell'asta o albero 44 attorno al suo asse A2 in un movimento di traslazione del dado 60 lungo questo asse A2,

Il passo di questo meccanismo pu? essere molto ridotto, particolarmente per l?assenza di lavorazione sull'albero 44.

Inoltre, trattandosi di un meccanismo a cuscinetti, il suo rendimento energetico ? molto favorevole.

Il movimento di traslazione ? ottenuto dall ?inclinazione dei cuscinetti (non rappresentati) del dado 60 rispetto all?asse A2 dell'asta liscia 44.

L'angolo di contatto che ne risulta determina il passo di movimento elicoidale relativo tra l?asta 44 e il dad o 60.

Non vi ? quindi in questo meccanismo ostacolo fisico allo scorrimento assiale del dado 60 e ci? gli permette di scorrere assialmente lungo l?asta 44 in caso di forte sovraccarico.

Ci? permette di ottenere una funzione di disinnesto di sicurezza .

Inoltre, questo meccanismo funziona senza lubrificazione e ci? evita qualsiasi rischio di contaminazione dell'ambiente dovuto all?olio o al grasso.

Il dado 60 ? munito su una delle sue facce laterali di un pattino 62 di materiale anti- attrito previsto per cooperare con la piastra longitudinale 42 del telaio indipendente 34 al fine di impedire la rotazione globale del dado 60.

Pertanto, quando il motore 48 aziona l'asta 44 in rotazione attorno al suo asse A2 grazie alla cinghia dentata 54, il dado 60 si sposta assialmente lungo l?asta 44 .

Per migliorare il rendimento energetico del dispositivo di azionamento, si pu? prevedere di sostituire il pattino 62 con un cuscinetto collegato al dado 60 e che appoggia sulla piastra longitudinale 42.

Il dado 60 ?, d?altra parte, dotato di un braccio trasversale 64 che si estende sensibilmente parallelo alle guide di scorrimento verticali 33 sulle quali ? montato il blocco valvole 14.

Il braccio trasversale 64 ? previsto per azionare il fianco mobile 16 del mantice 12 in traslazione alternata .

A questo scopo, ? stata ricavata nel braccio trasversale 64 una tacca verticale 66.

Il fianco mobile 16 del mantice comprende una vite assiale che non pu? essere persa 68 la cui asta 70 ? ricevuta nella tacca 66 del braccio trasversale 64 e la cui testa 72 permette il serraggio del braccio trasversale 64 contro il fianco mobile 16.

Tale concezione consente uno smontaggio facilitato del blocco valvole 14 e del mantice 12 che ? sufficiente far scorrere verticalmente verso l?alto. Infatti, il dispositivo di azionamento 20 ? situato all?esterno della camera a volume variabile delimitata dal mantice 12, a lato del mantice 12 e parallelamente a que st?ultimo .

Questa facilit? di smontaggio e di rimontaggio permette pulizia e sterilizzazione frequenti del circuito pneumatico dell?apparecchio nel quale transitano i gas insufflati al paziente. Inoltre, la sistemazione del dispositivo d azionamento al di fuori della camera a volume variabile permette di eliminare ogni rischio di contaminazione dei gas insufflati al paziente.

In un apparecchio di tipo volumetrico, come il respiratore 10 rappresentato nelle figure, il controllo dell'erogazione e della pressione dei gas insufflati al paziente si affida al controllo ottimale della posizione e degli spostamenti del fianco mobile 16 del mantice 12 .

Si tratta dunque di conoscere in ogni momento la posizione del dado 60 sull'asta 44.

Si ? visto in precedenza che il motore elettrico 48 dispone di un codificatore 58 che- permette, conoscendo il rapporto di demoltiplicazione indotto dall'eventuale differenza di diametro tra la ruota conduttrice 52 e la ruota condotta 46, e conoscendo il valore del passo del movimento relativo del dado 60 rispetto all'asta 44, di determinare la posizione esatta in ogni momento del dado 60 e quindi del fianco mobile 16 del mantice 12 .

Inoltre, si ? disposto sulla faccia laterale del dado 60 che porta il pattino anti-attrito 62, un magnete 74 previsto per cooperare con due sensori a effetto Hall 76 disposti su una piastra 77 a circuito stampato disposta contro la piastra longitudinale 42 del telaio indipendente 34 , dal lato opposto alla pista di attrito del pattino 62 sulla piastra 42.

A questo scopo, la piastra longitudinale 42 ? munita di una finestra 78 che permette la rivelazione con i sensori a effetto Hall 16 del campo magnetico creato dal magnete 74.

Si determinano quindi due posizioni assiali opposte di fine corsa del dado 60 che permettono pure una rimessa a zero del codificatore 53 del motore 43.

Questa rimessa a zero permette di evitare di accumulare gli errori a ogni spostamento e consente quindi di ottenere un?ottima precisione della determinazione della posizione del dado 60 lungo l'asta 44.

E stato pure previsto un dispositivo di sicurezza per il caso in cui il codificatore 58 e i sensori a effetto Hall 76 non svolgessero le loro funzioni.

A questo scopo, due interruttori di sicurezza opposti 80 meccanici sono stati dispiosti sulla piastra a circuito stampato 77 in modo da poter essere azionati da una leva 82 estendentesi trasversalmente dal dado 60.

Gli interruttori 80 provocano l?interruzione totale dell?alimentazione a livello del motore e lo scatto di un?allarme .

Tale struttura di un dispositivo di azionamento 34 per un apparecchio di tipo volumetrico possiede un?inerzia meccanica ridotta e permette quindi accelerazioni pi? consistenti del mantice 12 al fine di ottenere rapidamente la pressione di consegna dei gas all?interno del mantice 12.

Gli spostamenti del mantice 12 necessitano cosi di minore energia e ci? ? particolarmente apprezzabile nel caso di un apparecchio portatile che funziona a batteria poich? ne viene aumentata l?autonomia.

Il guadagno di peso si traduce in altri effetti nel 3enso che, necessitando minore energia, questo dispositivo di azionamento 34 permette di utilizzare un motore 43 pi? piccolo, che a sua volta consente di utilizzare batterie di dimensioni ridotte, riducendo cos? in modo rilevante il peso e l?ingombro del respiratore 10.

L?insieme di queste disposizioni permette, d?altra parte, di ottenere una riduzione notevole del rumore di funzionamento dell?apparecchio di respirazione e quindi un migliore comfort per 1*utilizzatore . ;Inoltre, al fine di rendere l'apparecchio totalmente autonomo, viene munito di un dispositivo di riscaldamento 64 per una cartuccia (non rappresentata) di umidificazione dell?aria respirata dal paziente. ;Xl dispositivo di riscaldamento 84, come rappresentato in figura 1, pu? essere costituito sia da una piastra a resistenza elettrica sia, per esempio, da una piastra a induzione. Questa piastra 84 ? montata scorrevole nella base 86 del respiratore 10 nella quale pu? essere fatta rientrare durante il trasporto. ;La piastra B4 pu? pure essere montata articolata sulla struttura portante 24 del respiratore 10 in modo da formare, in posizione di trasporto, un coperchio di protezione della faccia anteriore del respiratore 10. E* d?altra parte possibile prevedere varianti (non rappresentate) del dispositivo di guida.

Quindi, si potr? prevedere, anzich? l?utilizzo di un?asta liscia, l?utilizzo di un albero dotato di una scanalatura elicoidale associata a una boccola a sfere, per esempio del tipo "HYDREL" posta in commercio da IMA.

Tale congegno non permette il disinnesto di sicurezza ma garantisce una conoscenza ancora pi? precisa in ogni momento della posizione del dado sull'albero poich? non vi ? pi? possibilit? di scorrimento, anche accidentale, del dado lungo l?albero.

Allo scopo di aumentare ancora il rendimento energetico di un dispositivo d?azionamento secondo l?invenzione, si potr? prevedere un?altra concezione del bloccaggio in rotazione del dado.

E? quindi possibile dotare il dado di un carrello di guida annesso munito di rulli che cooperano con una rotaia disposta parallelamente all?asta e che assicurano l?arresto in rotazione del dado.

Tale dispositivo, che sostituisce un attrito con uno scorrimento, permette di ridurre ancora l?inerzia e il consumo energetico del dispositivo d?azionamento secondo l?invenzione.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Apparecchio d?as3?stenza respiratoria del tipo comprendente una camera a volume variabile (12) una cui parete mobile (16) ? azionata in traslazione alternata da un dispositivo d?azionamento (20) comprendente un motore elettrico (48), per insufflare ciclicamente un volume determinato di gas respirabili a un paziente attraverso un blocco-valvole (14) sul quale ? inserito almeno un tubo d?inspirazione collegato a una maschera portata dal paziente, e del tipo nel quale il dispositivo d?azionamento (20) ? disposto al di fuori della camera a volume variabile (12), caratterizzato dal fatto che il dispositivo d?azionamento (20) comprende un albero (44) azionato in rotazione dal motore elettrico (48) che attraversa una boccola a sfere (60) immobilizzata in rotazione attorno al suo asse e che si sposta assialmente sull?albero (44), i cuscinetti a sfere essendo inclinati rispetto all?asse dell?albero (44) in modo da provocare uno spostamento assiale della boccola (60) proporzionale alla rotazione dell'albero (44) e quindi uno spostamento della parete mobile collegata all?estremit? libera di un braccio trasversale (64) della boccola (60).
2. 2. Apparecchio d'assistenza respiratoria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'albero (44) ? un albero liscio, e dal fatto che in caso di sovraccarico sulla boccola (60) questa pu? scorrere sull?albero (44) in modo da assicurare una funzione di disinnesto di sicurezza.
3. 3. Apparecchio d'as3?stenza respiratoria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l?albero ? munito di una gola elicoidale che coopera con gli anelli esterni dei cuscinetti della boccola a sfere.
4. 4. Apparecchio d?assistenza respiratoria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo d?azionamento (20) ? montato su un telaio indipendente (34) fissato nella scatola (24) dell?apparecchio per mezzo di supporti elastici (36) e nel quale l?albero (44) ? montato rotante tramite le sue due estremit?.
5. 5. Apparecchio d'assistenza respiratoria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la boccola (60) comprende un pattino (62) in materiale a basso coefficiente di attrito che coopera con una pista (42) del telaio indipendente (34) per impedire la rotazione della boccola (60) attorno al suo asse.
6. 6. Apparecchio d?assistenza respiratoria secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la posizione della boccola (60) sull?albero (44) ? determinata da un codificatore (58) fissato sull?asse (50) del motore (48), dal fatto che ? previsto un dispositivo di rivelazione di fine corsa comprendente, due sensori (76) disposti sul telaio (34) e che rivelano il passaggio della boccola (60) e dal fatto che ? previsto un dispositivo di sicurezza comprendente due interruttori di sicurezza (80) disposti sul telaio (34), al di l? dei sensori (76) di fine corsa e che vengono disinnestati meccanicamente da una leva (82) della boccola (60).
7. 7. Apparecchio d?assistenza respiratoria secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di azionamento (20) comprende un carrello di guida che viene guidato su una rotaia parallela all?albero e collegata alla boccola.
8. 8. Apparecchio d?assistenza respiratoria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la parete mobile (16) della camera a volume variabile (12) ? fissata in modo smontabile all?estremit? libera del braccio trasversale (64) della boccola (60) per permettere la sua rimozione simultaneamente al blocco-valvole (14) per la pulizia e la sterilizzazione del sottoinsieme costituito dal blocco-valvole (14) e dalla camera a volume variabile (12) .
9. 9. Apparecchio d?assistenza respiratoria secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la camera a volume variabile (12) ? fissata sul bloccovalvole (14) il quale ? montato in guide di scorrimento trasversali (33) della struttura portante (24) dell?apparecchio e costituisce una faccia anteriore dell?apparecchio, e dal fatto che la sua parete mobile (16) ? fissata sul braccio trasversale (64) con una vite di fissaggio (68) assiale che viene ricevuta nel fondo di una tacca (66) del braccio trasversale (64) da cui pu? essere estratta secondo una direzione parallela alle guide di scorrimento trasversali (33).
10. 10. Apparecchio d?assistenza respiratoria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la camera a volume variabile (12) ? un mantice, 11. .Apparecchio d?assistenza respiratoria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di riscaldamento (84) di una cartuccia di umidificazione dei gas respirabili 3otto forma di piastra di riscaldamento rientrabile fissata sulla scatola (24) dell?apparecchio .