PT1729856E - Respiradores - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "RESPIRADORES"

Esta invenção refere-se a respiradores que podem ser usados para proteger contra a inalação de material nocivo presente no ar ambiente.

Os respiradores podem assumir várias formas, mais frequentemente a forma de uma máscara, touca ou fato e contêm uma série de elementos que pretendem proteger o utilizador. Incluem um filtro para remover material nocivo da corrente de ar inalado e uma válvula unidireccional para permitir que o ar expirado saia do respirador, mas que impeça que o ar ambiente entre para o respirador. Além disso, se o respirador é uma máscara ou touca, cobrindo apenas parte do corpo, é fornecida uma vedação para evitar que entre material nocivo dentro do respirador através do seu local de contacto com o utilizador.

Os tipos de respiradores mais comuns são os seguintes: 1) Uma simples máscara, que cobre apenas a boca e o nariz do utilizador. Este tipo é designado de máscara oronasal. 2) Uma máscara de rosto completo, que cobre toda a cara do utilizador e incorpora uma vedação, que engata à volta da periferia do rosto e uma viseira para o utilizador poder ver. 3) Uma touca, que cobre toda a cabeça do utilizador e incorpora uma vedação à volta do pescoço do utilizador e uma viseira para ele poder ver. 2 4) Um fato protector, que cobre todo o corpo do utilizador e uma viseira para ele poder ver. A presente invenção refere-se a respiradores do tipo 2, 3 ou 4 acima mencionados. Em todos os casos, estes respiradores podem adicionalmente incorporar dentro deles uma máscara oronasal (ver item 1 em cima) ou podem ser compartimentalizados para definir câmaras distintas, uma das quais proporciona as funções da máscara oronasal. Seja como for, a máscara oronasal ou a câmara com a função de uma máscara oronasal define, com o rosto, uma câmara à volta da boca e do nariz do utilizador, que recebe ar do volume principal do respirador, seja por uma simples abertura ou por uma válvula unidireccional. 0 principal objectivo da máscara oronasal é gerir o fluxo do ar expirado, especialmente para evitar a formação de ar expirado dentro do volume maior representado pelo respirador global. 0 objectivo principal do respirador é proporcionar ar respirável limpo à máscara oronasal ou à câmara com a mesma função de uma máscara oronasal para ser inalado pelo utilizador. Com esta finalidade é definido um factor de protecção (PF) como a razão da quantidade de material poluente presente na atmosfera ambiente em relação ao que está dentro do respirador, mais especificamente dentro da máscara oronasal ou câmara equivalente.

Duas das potenciais fraquezas, que podem afectar o PF de um respirador são o facto do filtro poder não conseguir remover completamente todo o material poluente, e o facto da vedação entre o respirador e o utilizador poder permitir 3 a entrada de ar contaminado no respirador, disponibilizando-o ao utilizador para inalar. WO 03/068318 descreve um respirador, que aborda este problema, criando uma pequena pressão positiva dentro do respirador para transformar qualquer fuga na vedação em ar que sai do respirador, evitando assim que o ar ambiente potencialmente contaminado entre. A pressão positiva é criada, passando uma parte do ar expirado da máscara oronasal por uma válvula unidireccional. DE 17 08 046 A - considerada a mais próxima da técnica anterior - apresenta um respirador de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A presente invenção aborda o problema, providenciando um filtro adicional para o ar que entra na máscara oronasal ou câmara equivalente.

Por conseguinte, de acordo com a invenção, é providenciado um respirador para cobrir pelo menos o rosto do utilizador e incorporar uma viseira posicionada para ele poder ver, em que o referido respirador define um volume principal, no qual pode entrar ar do exterior via um filtro primário, e um volume secundário posicionado para cobrir o nariz e a boca do utilizador, sendo o referido respirador caracterizado pelo facto de ser proporcionado um filtro secundário para filtrar o gás que passa do volume principal para o volume secundário. O volume secundário é, geralmente, definido por uma máscara oronasal, como acima descrito, ou uma câmara, mais uma vez como acima descrito, que tem uma função idêntica à de uma máscara oronasal. Para maior clareza, o termo máscara oronasal passará a ser aqui utilizado para descrever ambas estas disposições, embora a opinião na 4 indústria se divide sobre se uma câmara compartimentalizada de maior volume possa ser correctamente descrita como sendo uma máscara oronasal. Não obstante, a forma privilegiada da máscara oronasal para ser utilizada na presente invenção é aquela que é fabricada essencialmente separada do resto do respirador e, especialmente, que tem a sua própria vedação à parte da do próprio respirador, que define (com o rosto do utilizador) o segundo volume anteriormente mencionado. São, preferencialmente, disponibilizados meios para vedar o volume secundário do volume principal, para que substancialmente todo o ar que passa entre o volume principal e o volume secundário tenha de passar pelo filtro secundário. No caso de uma máscara oronasal, por exemplo, estes meios de vedação podem ser concretizados com uma vedação elástica ao longo do local de contacto entre a máscara oronasal e o rosto do utilizador. 0 volume principal é, normalmente, definido como o resto do volume interno do respirador. Quando o respirador é uma máscara ou touca, este volume é limitado pela vedação à volta do perímetro do rosto do utilizador ou à volta do pescoço do utilizador; quando o respirador é um fato de corpo inteiro, o volume principal pode compreender o volume total do fato, exceptuando unicamente a máscara oronasal. 0 volume principal está ligado ao ar ambiente circundante através de um orifício de admissão, no qual está equipado o referido filtro primário, que actua para filtrar o ar que entra no volume principal do exterior. Pode ser utilizado qualquer tipo de filtro adequado; o tipo específico aplicado será primeiramente ditado pelos elementos poluentes contra os quais o respirador pretende proteger. Deste modo, o filtro pode ser utilizado para 5 remover material poluente em forma de vapor ou em forma de elementos sólidos ou líquidos em suspensão no ar ambiente. 0 filtro pode incluir múltiplos elementos de filtragem em séries, seja para maior eficácia e/ou para remover múltiplas formas diferentes de material poluente.

Uma válvula unidireccional é, preferencialmente, associada ao orifício de admissão, e é equipada de modo a permitir que entre ar no volume principal a partir do exterior, mas não no sentido inverso. Estas válvulas são já conhecidas e, normalmente, compreendem uma única aba em material elastómero, como borracha de silicone ou de butilo, que fecha o orifício, mas que levanta para o ar entrar no volume principal.

Em termos gerais, a válvula unidireccional está posicionada no lado a jusante do filtro primário. 0 ar por inalar pelo utilizador passa do volume principal para o volume secundário através do filtro secundário anteriormente mencionado. Outra válvula unidireccional é equipada no fluxo do ar do volume principal para o volume secundário, sendo preferencialmente posicionada no lado a jusante do filtro secundário. Esta outra válvula unidireccional pode, por exemplo, ser uma simples válvula de aba, como acima descrito.

Os comentários anteriores relativamente às características da filtragem do filtro primário também se aplicam ao filtro secundário. Os dois filtros - primário e secundário - podem ser dispostos para filtrar o mesmo tipo de material poluente ou para filtrar diferentes tipos de material poluente. No entanto, tendo em conta as características do filtro secundário, deve notar-se que o filtro secundário não se limita a recolher o ar que já 6 passou e foi filtrado pelo filtro primário, mas também pode ser levado a filtrar o ar que escapou para dentro através da vedação ou através de outras fugas no respirador, e que por isso nunca foi filtrado. A máscara oronasal está preferencialmente equipada com uma válvula de expiração, pela qual o ar expirado é expelido para o exterior. A válvula de expiração pode ser convencional e pode compreender uma válvula de aba unidireccional, como descrito acima.

Numa versão privilegiada da invenção, os componentes do respirador são posicionados, de modo que o ar filtrado que entra, passe pela viseira na sua passagem desde o orifício de admissão até à máscara oronasal. Isto permite que o ar que entra desembacie a viseira. Com esta finalidade, é preferível que o filtro secundário seja equipado numa conduta, cuja saída passe para o volume secundário, e cuja entrada esteja posicionada no lado oposto do respirador a partir do orifício de admissão, de modo que o ar que entra no orifício de admissão tenha de passar pelo respirador principal para entrar na admissão para a conduta. Na versão privilegiada, esta conduta encontra-se na área do queixo do respirador, por baixo da máscara oronasal e actua como um bloqueio completo ou parcial à passagem do ar pela parte inferior da máscara. 0 ar que passa do orifício de admissão para a conduta flui, assim, preferencialmente sobre a parte superior da máscara oronasal, por outras palavras, pela viseira.

Apesar de descrito em relação ao respirador manual, no sentido do utilizador fornecer, através do poder dos seus pulmões, a sucção necessária para extrair ar para o respirador e, consequentemente, para os pulmões do 7 utilizador através da máscara oronasal, os princípios da invenção também podem ser aplicados a um respirador, no qual é introduzido ar respirável ao respirador sob pressão, reduzindo assim a carga respiratória do utilizador. Neste caso, o filtro pode ser montado no respirador, pode ser usado pelo utilizador de outro modo ou pode ser montado à distância.

Para entender melhor a invenção, passamos a descrever uma versão através de um exemplo e fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma vista diagramática de um respirador na forma de uma máscara de rosto completo, que pretende ilustrar os princípios da invenção; A Figura 2 é uma vista de perspectiva explodida de uma versão de um respirador, na forma de uma máscara de rosto completo, construída de acordo com a invenção; A Figura 3 é uma vista que mostra o interior da máscara da Figura 2; A Figura 4 é uma vista similar à Figura 3, mas na qual as partes exteriores da máscara são apresentadas com pontos para revelar algumas características do interior da máscara não claramente visível na Figura 3; A Figura 5 é uma vista frontal da máscara oronasal e da unidade do filtro anexada, equipada na máscara da Figura 2; e A Figura 6 é uma vista de perspectiva de trás e de cima da unidade do filtro equipada na máscara oronasal da Figura 5. 8

Começa-se por fazer referência à Figura 1, que é um diagrama para ilustrar os princípios da invenção. 0 respirador é representado como uma máscara de rosto completo 1 com uma máscara exterior 2, que pretende vedar à volta do perímetro do rosto do utilizador, e com uma viseira transparente, cuja posição é representada pela linha com pontos 3. Há uma máscara oronasal 4 dentro da máscara exterior 2, que está equipada com uma conduta de expiração 5 convencional com uma válvula de expiração 6. A válvula 6 está preparada para permitir que o gás expirado saia da máscara oronasal para o exterior, mas evitando que o ar potencialmente contaminado do exterior passe para a máscara. 0 ar 7 para respirar entra para a máscara exterior 2 através de um orifício de admissão 8 com uma válvula unidireccional 9 e um filtro 10. O filtro 10 contém um ou mais elementos filtrantes concebidos para filtrar partículas ou vapor do ar que chega, ou uma mistura destes, como desejar. O ar que entra passa preferencialmente pela parte superior da máscara exterior, pela viseira, como é representado pelas setas 7. O ar entra depois pela entrada de uma conduta 11, através da qual o ar regressa em direcção ao orifício de admissão 8 e entra na máscara oronasal 4 através de uma válvula unidireccional 12.

Dentro da conduta 11 está montado um filtro secundário 13, que filtra o ar que entra quando passa para dentro da máscara oronasal 4. O filtro 13 pode ser concebido para filtrar partículas ou vapor, ou uma mistura destes, como desejar. 9

Na prática, a máscara exterior 2 e a máscara oronasal 4 protegem o rosto do utilizador através de respectivas vedações 14, 15 em material elastómero. Note-se que as duas vedações são independentes uma da outra, encontrando-se a vedação oronasal 5 completamente dentro da vedação da máscara exterior 14. Esta é a forma preferida, mas noutra variante, a máscara exterior é compartimentalizada para formar a máscara oronasal com a máscara oronasal, partilhando alguma da sua vedação com a da máscara exterior. Esta variante é, porém, menos desejável porque significa que o isolamento da máscara oronasal do ar ambiente fica comprometido.

Na versão ilustrada, as vedações 14, 15 definem, com o rosto, dois volumes separados, chamados de volume principal 16 e volume oronasal 17, respectivamente. 0 volume oronasal 17 encontra-se completamente dentro do volume principal 16 e está ai selado, o que significa que o volume oronasal está duplamente isolado do ar ambiente. Deixando de lado possíveis fugas da vedação 15, o ar pode passar do volume principal 16 para o volume oronasal 17 apenas pela conduta 11, onde é filtrado pelo filtro secundário 13. De igual modo, deixando de lado possíveis fugas da vedação 14, o ar pode passar do exterior para o volume principal 16 apenas através do filtro 10. Quer dizer que o filtro secundário 13 pode, assim, aumentar o filtro 10, ou filtro primário, por estar efectivamente ligado a ele em série. Isto presume, porém, que as vedações, principalmente a vedação exterior 14, são 100% eficazes, o que é pouco provável; na prática, o ar escapa pela vedação exterior 14, principalmente durante a inalação quando se verifica uma ligeira pressão negativa dentro do volume principal 16, o que tende a 10 introduzir ar. Deste modo, na prática, o ar que passa pelo filtro secundário 13, enquanto compreende principalmente ar que foi filtrado pelo filtro 10, compreende também uma pequena proporção de ar potencialmente contaminado que escapou para dentro através da vedação exterior 14 e, portanto, não foi filtrado.

Note-se que a provisão de um volume oronasal completamente separado dentro do volume principal maximiza a protecção do utilizador contra pequenas quantidades de ar contaminado no volume principal, uma vez que este ar contaminado ainda tem de passar pela vedação oronasal 15 antes de se poder tornar numa ameaça para o utilizador. O ar para respirar entra na máscara pela acção da inalação do utilizador, o que causa uma queda de pressão na máscara oronasal e faz entrar ar pela conduta do filtro 11 e, por fim, pelo orifício de admissão 8 através do filtro 10. Deste modo, o ar que entra passa pela viseira 3, ajudando a desembaciá-la. O ar expirado carregado de mistura não entra no volume principal 16 (excepto por uma fuga pela vedação 15) e sai directamente para o exterior através da conduta 5.

Uma versão prática da invenção, que utiliza os princípios explicados com referência à Figura 1, será agora descrita através das Figuras 2 a 6. Quando conveniente, foram usados os mesmos números de referência para as peças correspondentes.

As Figuras 2 a 6 mostram um respirador em forma de uma máscara de rosto completa 1, compreendendo uma máscara exterior 2 com uma viseira transparente 3 e uma máscara oronasal 4. Por baixo da máscara oronasal 4 encontra-se uma conduta do filtro 11, que aloja um filtro secundário (não 11 visível), e o conjunto de máscara oronasal 4 e conduta 11 fica dentro da máscara exterior 2 através de um acessório frontal com uma caixa de cartucho de expiração cilíndrico 20 e correspondente contra-porca cilíndrica 21, que apertam juntos através de uma abertura frontal 22 na máscara exterior 2. A máscara oronasal 4 tem uma correspondente abertura frontal 23, que é isoladamente inserida sobre um flange 24 na caixa 20. Um filtro de malha grossa opcional 25 pode ser inserido dentro da caixa 20, para evitar que o líquido ou mucosa ejectados pelo utilizador entupam a válvula de expiração. A válvula de expiração 6 situa-se numa caixa cilíndrica 26, que pode ser destacada na frente da caixa 20. A caixa 26 tem uma cobertura em ziguezague 27 para definir um espaço morto a jusante da válvula de expiração para evitar levantar a válvula em certas condições adversas.

Por conseguinte, pode observar-se que está definido um percurso de expiração do interior da máscara oronasal 4 directamente para o exterior sem entrar no volume principal definido pela máscara exterior 2. A máscara é segurada pela cabeça do utilizador através de tiras (não ilustradas), que engata com fivelas 28 instaladas em tiras curtas 29 em elastómero fixadas à máscara exterior 2. Estes acessórios são convencionais e não serão aqui descritos. A máscara exterior 2 veda contra o perímetro do rosto do utilizador através de uma vedação flexível 14 em elastómero. O objectivo desta vedação é criar dentro da máscara exterior 2 um volume principal 16 de ar, que é tão impermeável ao ar quanto possível. No entanto, é impossível conceber uma vedação, que seja 100% eficaz na protecção 12 contra todas as formas faciais e em todas as circunstâncias, para se precaver contra qualquer fuga potencial desta vedação. Na presente máscara, isto é conseguido, definindo dentro da vedação principal 14 uma vedação secundária 15, através da qual a máscara oronasal 4 veda perante o rosto do utilizador. Deste modo, o ar contaminado na atmosfera ambiente tem de passar ambas as vedações antes de constituir uma ameaça para o utilizador. A forma e a posição das vedações 14 e 15 são claramente apresentadas na Figura 3, que representa uma vista para dentro do interior da máscara. 0 ar por inalar é empurrado para a máscara pela acção da inalação do utilizador, causando uma pressão negativa por criar dentro da máscara oronasal, e portanto dentro do volume principal 16 da máscara exterior, conforme anteriormente descrito. Isto, por sua vez, empurra ar para dentro por um orifício de admissão em forma de um corpo da válvula de admissão 30, que é aparafusado por uma abertura lateral 31 na máscara exterior 2 e retido por uma porca 32 e anilha 33. É montada uma válvula de aba 34 dentro do corpo 30 para criar a mencionada válvula de admissão unidireccional 9. O corpo 30 está equipado com um acessório 35 adequado para fixar, de modo removível, um filtro tipo cartucho (não ilustrado).

Faz-se agora particularmente referência às Figuras 5 e 6, que ilustram a máscara oronasal 4 e a conduta do filtro secundário 11. A conduta 11 possui uma forma geralmente curva, definindo numa extremidade uma admissão 40 para o ar que entra e, na outra extremidade, uma saída 41 para o ar que entra na máscara oronasal. A saída 41 é formada com um flange 42, em que, associado a um canal anular 13 correspondente formado na máscara oronasal 4, a conduta 11 pode ser fisicamente montada por baixo da máscara oronasal para formar a unidade ilustrada na Figura 5. A saida 41 é também formada com uma armação aberta 43, na qual é montado um elemento de válvula de aba 44 em elastómero (como borracha de silicone ou de butilo), através de uma abertura central. A disposição é tal que, na sua posição normal, o elemento da válvula veda a saida 41, apoiando-se contra um bordo anular ligeiramente subido 45, mas que abre se o ar é empurrado para dentro da conduta 11 pela sua admissão 40. Assim sendo, o elemento 44 forma, com a estrutura associada, a referida válvula de aba unidireccional 7, deixando o ar fluir pela saida 41 e para dentro do volume oronasal 17, mas não na direcção inversa. A válvula de expiração unidireccional 6 e a válvula de admissão 9 são construídas de modo idêntico.

Dentro da conduta 11 encontra-se um filtro posicionado para filtrar todo o ar que passa da admissão 40 para a saida 41 da conduta. A natureza deste filtro já foi discutida. 0(s) elemento (s) filtrante (s) pode (m) ser removido (s), mas o mais provável é que toda a conduta 11 seja substituída quando for preciso mudar o filtro.

Fazemos agora particular referência à Figura 4, que mostra a mesma vista da Figura 3, mas na qual a máscara exterior 2 é apresentada em linhas com pontos, permitindo ver melhor o interior do detalhe. O ar de admissão entra pelo filtro principal (não ilustrado) pela caixa cilíndrica 30, que contém uma válvula unidireccional 9, e para dentro da máscara exterior 2. Do lado oposto à saída da caixa 30 está a parte alta 46 da conduta 11 (Figura 5), que leva à saída 41; porém, o ar de admissão não pode entrar na 14 conduta 11 neste momento e, em vez disso, é orientado pelo volume principal 16 da máscara exterior para entrar na conduta na admissão 40 situada no lado direito (se observar a Figura 4). Note-se que a disposição da máscara oronasal 4 e da conduta 11 dentro do volume principal 16 é tal que o ar que entra, ao passar do lado esquerdo para o lado direito do volume principal, se observar na Figura 3, flui preferencialmente pela parte de cima da máscara oronasal, e por conseguinte pela viseira 3, em vez de passar por baixo da máscara oronasal 4, que é substancialmente bloqueada pela presença da conduta 11. Com este objectivo, a conduta 11 e a superfície interior da máscara exterior 2 nesta área assumem uma forma aproximadamente correspondente para aumentar este efeito. Como já foi explicado, este fluxo de ar pela máscara desembacia eficazmente a viseira. Não vamos repetir outros detalhes da operação da máscara descrita com referência às Figuras 2 a 6 porque se entende facilmente pela descrição da Figura que já foi fornecida. 15

DOCUMENTOS APRESENTADOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista dos documentos apresentados pelo requerente foi exclusivamente recolhida para informação do leitor e não faz parte do documento europeu da patente. Apesar de ter sido elaborado com o máximo cuidado, o IEP não assume, porém, qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente apresentados na descrição • WO 03068318 A [0007] · DE 1708046 A [0008]

Lisboa, 9/06/2010

Claims (13)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um respirador para cobrir pelo menos o rosto do utilizador e incorporar uma viseira (3) posicionada para ele poder ver, em que o referido respirador define um volume principal (16), no qual pode entrar ar do exterior via um filtro primário (10), e um volume secundário (17) posicionado para cobrir o nariz e a boca do utilizador, sendo o referido respirador caracterizado pelo facto de ser proporcionado um filtro secundário (13) para filtrar o gás que passa do volume principal (16) para o volume secundário (17) .

2. Um respirador de acordo com a reivindicação 1, em que o volume secundário (17) assume a forma de uma máscara oronasal (4) com uma vedação elástica (15) ao longo do seu local de contacto com o rosto do utilizador.

3. Um respirador de acordo com as reivindicações 1 ou 2, em que o ar é puxado para dentro do volume principal (16) do exterior, através de um orifício de admissão primário (8), no qual está colocado o referido filtro primário (10) .

4. Um respirador de acordo com a reivindicação 3, em que o referido orifício de admissão (8) é ainda equipado com uma válvula unidireccional (9) que pode ser operada para permitir que o ar entre no volume principal (16) do exterior, mas não na direcção inversa. 2

5. Um respirador de acordo com a reivindicação 4, em que a referida válvula unidireccional (9) se encontra a jusante do filtro primário (10).

6. Um respirador de acordo com uma das reivindicações anteriores, no qual há outra válvula unidireccional (12) inserida no fluxo do ar do volume principal (16) para o volume secundário (17), em que a referida outra válvula unidireccional (12) pode ser operada para permitir que o ar entre no volume secundário (17) a partir do volume primário (17), mas não na direcção inversa.

7. Um respirador de acordo com a reivindicação 6, em que a referida outra válvula unidireccional (12) se encontra a jusante do filtro secundário (13).

8. Um respirador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a admissão para o ar passar do volume principal para o volume secundário se encontra no lado oposto do volume principal (16) em relação ao referido orifício de admissão primário (8), de modo que o ar, ao passar do referido orifício de admissão primário (8) para a referida admissão, passe pela viseira (3).

9. Um respirador de acordo com a reivindicação 8, que compreende ainda uma conduta (11), cuja admissão inclui a referida admissão para o ar passar do volume principal (16) para o volume secundário (17) e que termina num orifício de admissão secundário, através do qual o ar flui para dentro do volume secundário (17). 3

10. Um respirador de acordo com a reivindicação 9, em que a admissão da conduta (11) se situa no lado oposto do volume principal (16) em relação ao orificio de admissão primário, e a saída da conduta (11) situa-se no mesmo lado do volume principal (16) do orifício de admissão primário.

11. Um respirador de acordo com uma das reivindicações 9 ou 10, em que o referido filtro secundário (13) está inserido na referida conduta (11).

12. Um respirador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o referido volume secundário (17) está ainda equipado com uma válvula de expiração (6), em que o ar pode ser expelido para o exterior.

13. Um respirador de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o volume secundário (17) compreende um volume à parte incorporado dentro do volume principal (16), com a sua própria vedação (15) contra o rosto do utilizador separada da do volume principal (16). Lisboa, 9/06/2010