WO2019135153A1 - Dispositivo portátil para calentar el aire que ingresa a la nariz de un usuario. - Google Patents

Dispositivo portátil para calentar el aire que ingresa a la nariz de un usuario. Download PDF

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Definitions

  • the present invention pertains to the field of medical and / or protection devices that have electrical and electronic elements for their operation, since it consists of a portable device that has a heat sink located stably near the nose of the device. user to heat the air sucked, and that likewise has a control card and other elements that allow to regulate the energy transferred by said heat sink to the air sucked by the user.
  • the disclosed device favors the respiratory function of people suffering from pulmonary and similar conditions or who need protection against adverse weather conditions.
  • climate has a marked impact on the health of people, so that, for example, while too hot a climate can cause some health problems such as dehydration, cold weather intensifies respiratory diseases.
  • influenza the above because the viruses responsible they spread more easily in cold climates.
  • patent document US2015 / 0020801 discloses a respiratory assistance apparatus that provides a flow of humidified and hot air to the user.
  • This apparatus comprises a flow generator, a humidifying chamber and a conduit connected to the flow generator, a user breathing interface connected to the conduit and a display screen adapted to provide visual information to the user.
  • patent document US2014 / 0216459 discloses a detection circuit for a heating conduit for use in a respiratory apparatus, which contemplates the use of a control Of temperature.
  • patent document US2001 / 0050079 (Personalized air filtration, sterilization, and conditioning system) refers to a personal and portable system for filtering air comprising a device through which filtered air flows in the system that It is in a belt.
  • the device disclosed therein additionally contemplates mechanisms for heating the filtered air by the use of a resistance and an automatic control thereof.
  • the device designed to counteract the problems generated by breathing cold air are also known in the market. So, for example, the device called "Outdoor N95 Intelligent Temperature Control Masks" (https://www.banggood.com/Outdoor-N95-lntelligent-Temperature-Control- Masks-Anti-fog-PM2_5-Dust-Air-Bacteria-Pollen-Cleaning-p-1128554.html) basically consists of a mask comprising a filter and a heating system of the surrounding air using a rechargeable battery located inside the mask and that lasts approximately one hour.
  • the applicant of the invention in question developed a portable device that heats the air that It is sucked through the nose of the user at a temperature regulated by the same user.
  • Said device is provided with a support system particularly developed to offer the user the possibility of using it for long periods of time without being uncomfortable in the parallel development of other activities.
  • the operation of the device revealed here is based on its energy system, which is basically made up of the following elements: An external battery that acts as the energy source of the device, a resistor responsible for converting the supplied electrical energy into heat, a dissipator of heat designed to optimally conduct the heat of the resistance to the air to be inhaled, a temperature sensor (for example a thermocouple), a thermistor or a resistance detector (RTD for its acronym in English: Resistance Temperature Detector), which allows to determine the temperature of the heatsink and the air that surrounds it, an adjustment knob by means of which the user regulates the desired temperature, and a control card that regulates the passage of current from the external battery to the resistance depending on the information coming from the adjustment knob and the temperature sensor.
  • An external battery that acts as the energy source of the device
  • a resistor responsible for converting the supplied electrical energy into heat
  • a dissipator of heat designed to optimally conduct the heat of the resistance to the air to be inhaled
  • a temperature sensor for
  • the device additionally includes a support system in charge of giving stability to the device and at the same time allowing it to adapt to the user in a comfortable and minimally invasive manner.
  • Said support system consists basically of the following elements: A flexible and adjustable hose responsible for covering the cables of the resistance and the temperature sensor and at the same time to fix in a way adjustable the dissipator in the position desired by the user, and a support for the ears that allows to fix the device to the user's head.
  • the device disclosed here turns out to be an effective device for limiting the negative effects on health that the cold air intake generates in those people who are exposed to cold climate zones, especially when said people suffer from problems in their respiratory system.
  • FIGURE 1 is a flow chart of the energy system that is part of the disclosed device and that allows to heat in a controlled manner the air entering through the nose of the user;
  • FIGURE 2 shows in detail the elements that make up the energy system of the device revealed here;
  • FIGURE 3 corresponds to the exploded view of the device, including the energy system and the support system;
  • FIGURE 4 shows a preferred embodiment of the disclosed device, as would be appreciated by the user
  • FIGURE 5 details the location of the device revealed in the head of a user
  • FIGURE 6 details the device in a user's head including a wind protection accessory.
  • the device disclosed herein allows to heat in a controlled manner the air entering the nose of the user as a result of the following operating mechanism:
  • a power source (such as an external battery) is responsible for providing electrical power to the device.
  • an electrical resistance receives the energy coming from said energy source and transforms it into heat, which in turn is transmitted to the surrounding air by means of the heat sink.
  • a temperature sensor (such as a thermocouple) is located very close to the electrical resistance to constantly measure the temperature of the heat sink and the air that is heated.
  • an electronic control card allows regulating the flow of energy or electrical power from the power source to the electrical resistance, where said flow and power are determined by the temperature that the user establishes as desired through a control knob located in the external part of the electronic control card, and likewise they are determined by the information that said card receives from the temperature sensor. This temperature and power are within pre-established limits and determined by the applicant to oscillate within a range that does not cause harm to human beings, and that are absolutely tolerable by the respiratory system without exceeding at any time the maximum admissible temperature. the human being
  • the operation of the device disclosed herein is based on an energy system formed by a control card (10) connected by means of a USB cable (11) to an external power source, and at the same time it is connected to an electrical resistance (12) and to a thermistor with glass encapsulation that acts as a temperature sensor (13).
  • Said control card (10) is housed inside a housing that covers it. However, a temperature control knob (9) that is connected to the control card (10) is located outside of said cover casing in order to allow the user to adjust the temperature depending on the climate or its particular health conditions.
  • the power source of the device consists of an external battery with a USB port (5 Volts) of 2.1 Amperes of current, so that the power necessary for the correct operation of the device can be guaranteed.
  • the electrical resistance (12) and the temperature sensor (13) are connected to the control card (10) by means of electrical cables covered with a flexible tube to allow its maneuverability, but manufactured in a suitable material to provide stability and support to these elements.
  • said flexible tube consists of a plastic hose with a minimum internal diameter of 5 mm to be able to incorporate the cables of the electrical resistance (12) and the temperature sensor (13).
  • the dimensions of the hose address both the dimensions of the necessary cables and the comfort of this part on the user's face.
  • the electrical resistance (12) is 40 Watts, although under normal conditions of use of the device said resistance will operate up to a maximum of 10 Watts.
  • the device disclosed herein additionally comprises a support system in charge of giving stability to the device and at the same time allowing it to be accommodated to the user in a comfortable and minimally invasive manner.
  • Said support system is composed of two main elements: the ears support (6), which is designed to be fixed to the user's head and give stability to the device, and the flexible hose (3) that besides covering the cables of the electrical resistance (12) and the temperature sensor (13), is responsible for fixing said elements (12) and (13) in the desired position by the user of the device.
  • said ears support (6) must have the necessary flexibility to generate comfort in the user, but at the same time it must have sufficient rigidity to support all the components of the device.
  • said ear support (6) is made of shape memory wire or plastic with a rubber coating for aesthetic and ergonomic reasons.
  • the device support system disclosed herein additionally comprises a series of supports (1) and joining links (2) that allow the correct assembly of all the elements that make up the device.
  • the electrical resistance (12) and the temperature sensor (13) are housed inside a heatsink (4), which basically consists of a housing with vertical grooves to allow cold air to enter the room. the lower face, heated by the energy transferred from the electrical resistance (12), comes out from the upper face and finally is sucked through the nose of the user.
  • said dissipator (4) is surrounded by a liner (5) to prevent a burn as a result of direct contact between the heatsink (4) and the user's skin.
  • the lining (5) surrounding the dissipator (4) can be made of any material that acts as a thermal insulator.
  • said lining (5) will consist of a silicone lining that can additionally incorporate a windbreak tab.
  • Figure 5 shows a particular mode of the location of the device revealed here in the head of a user, observing how said design turns out to be ergonomic and minimally invasive and therefore encourages its use for long periods of time.
  • the disclosed device includes a windproof accessory or partial mask to improve its efficiency in conditions of strong wind or very low temperatures.
  • This accessory generates a confined environment around the nose and mouth with warm air for breathing.
  • This accessory makes the simultaneous use of the device compatible with extreme cold protective textile garments such as scarves, scarves, high collars of jackets and sweaters. Thanks to the design of the developed device, its use does not affect in any way the use of traditional protection accessories, such as scarves, scarves, high collars of textiles, among others.
  • the amount of air inhaled by a human being is around 6 L / min for a person at rest and 90 L / min for a person exercising.
  • This power must be dissipated in the form of heat by the dissipator, which means that it will increase its temperature and deliver energy to the air proportional to its surface area and convection coefficient. It is calculated, for a heatsink with a surface area of 18.9 cm 2 and an average convection coefficient of 85 W / m 2 - ° C, which will reach on average 50 ° C more than the ambient temperature to dissipate the heat.
  • a control system is included that regulates and maintains the temperature of the heatsink around a safe range that promotes the necessary heating of the air.
  • the nominal power consumption of 8.1 W ensures that a battery or power source with a USB port is capable of supplying the necessary power and lasts considerable periods of time.
  • a single Lithium Ion battery (reference 18650) would deliver the necessary energy for the device for approximately 1.2 hours.
  • the headrest system guarantees an ergonomic design for the user, since the design of the headband it has been defined based on statistical anthropometric measurements of the population of interest. According to these statistical data, a distance between ears of 15 cm and different parameters for the measurement of the ears, guarantee the comfort in the adjustment for 80% of the potential users.
  • the device disclosed here designed to heat the cold air that is sucked through the nose of a person, corresponds to a useful device to improve the respiratory function of those who may be affected when they are located in areas of cold weather. Said beneficial effect on the health of the user is further increased thanks to the particular design of the device increasing the level of acceptance of the user to use it permanently, if so required.

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Abstract

Se revela un dispositivo portátil diseñado para calentar el aire frío que es aspirado a través de la nariz de una persona, protegiendo de esta manera la función respiratoria en climas adversos, en especial para quienes padecen enfermedades pulmonares y similares, o para quienes por su edad o su trabajo sean susceptibles o tengan riesgo de adquirir dichas enfermedades y necesiten un mecanismo de protección frente a las mismas. Este dispositivo está compuesto por un sistema de soporte y un sistema energético, donde el sistema de soporte garantiza la estabilidad del dispositivo junto a la nariz del usuario, mientras que el sistema energético calienta el aire que el usuario aspira por la nariz y permite que el usuario regule la temperatura del disipador de calor ubicado cerca de la nariz a través de una perilla de control.

Description

DISPOSITIVO PORTÁTIL PARA CALENTAR EL AIRE QUE INGRESA A LA
NARIZ DE UN USUARIO
Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo de los dispositivos médicos y/o de protección que cuentan con elementos eléctricos y electrónicos para su funcionamiento, toda vez que consiste en un dispositivo portátil que cuenta con un disipador de calor ubicado de manera estable cerca de la nariz del usuario para calentar el aire aspirado, y que así mismo cuenta con una tarjeta de control y otros elementos que permiten regular la energía transferida por dicho disipador de calor al aire aspirado por el usuario. De esta manera, el dispositivo revelado favorece la función respiratoria de personas que padecen afecciones pulmonares y similares o que necesiten protección frente a las condiciones climáticas adversas.
Antecedentes de la invención
Es un hecho conocido que el clima tiene repercusiones marcadas en la salud de las personas, de manera que, por ejemplo, mientras un clima demasiado caliente puede causar algunos problemas de salud como la deshidratación, el clima frío intensifica las enfermedades respiratorias.
Dichas afecciones de salud se padecen con más fuerza cuando una persona no habita regularmente, o no está acostumbrada a vivir, en condiciones climáticas frías o calientes, pero por asuntos laborales o personales debe trasladarse temporal o definitivamente a éste tipo de zonas.
Sin embargo, dichas afecciones también son padecidas por personas que aún viviendo regularmente en la zona donde se presentan las condiciones adversas, se ven obligadas a enfrentarlas por razones de trabajo o de rutina. Así, por ejemplo, las personas mayores en un fuerte invierno, los trabajadores de equipos marítimos, de explotaciones petroleras o de investigaciones científicas, así como también el personal perteneciente a fuerzas de seguridad, se ven obligados a exponerse a condiciones muy difíciles en las zonas que habitan.
Ahora bien, en referencia particular a condiciones climáticas frías, es común encontrar que uno de los efectos que más padecen las personas que se ubican en zonas o sitios caracterizadas por temperaturas bajas es la gripe o la influenza (lo anterior debido a que los virus responsables se propagan con mayor facilidad en los climas fríos).
Sin embargo, la exposición prolongada al aire frío, y particularmente la aspiración de aire frío, también propicia la aparición y la exacerbación de otro tipo de enfermedades respiratorias, entre las que se cuentan el asma, la bronquitis, el Epoc (enfermedad pulmonar obstructiva crónica) y los enfisemas pulmonares, toda vez que cuando una persona respira aire frío los tubos respiratorios se contraen, dificultando el flujo del aire. Así mismo, la respiración constante del aire frío puede conducir a la constricción frecuente de los pulmones, lo que puede contribuir al envejecimiento prematuro de los mismos.
Debido entonces a que la exposición al aire frío, y particularmente la aspiración de aire frío, desencadena la aparición de afecciones pulmonares o encrudece las enfermedades ya existentes, es plenamente conocida la necesidad de establecer cuidados básicos con el objetivo de protegerse de dichos efectos. En este sentido, es normal escuchar que los bebés, los niños, los ancianos y las personas que padecen enfermedades pulmonares deben tener cuidados especiales al salir a la intemperie con clima frío, ir de vacaciones a una zona fría o cuando se piensa en cambiar de residencia a un lugar más frío que el anterior.
Frente a lo anterior, existen varias medidas preventivas que usualmente se sugieren, incluyendo el cubrimiento de nariz y boca cuando la persona se encuentre al aire libre, y la utilización de broncodilatadores para despejar las vías respiratorias. Así mismo se recomienda respirar siempre por la nariz, y nunca a través de la boca.
Desafortunadamente, por lo general dichas medidas resultan ser infructuosas o insuficientes para evitar que la aspiración de aire frío genere o intensifique distintos tipos de afecciones pulmonares, hecho que ha implicado la necesidad de pensar en medidas y mecanismos de mayor complejidad para atenuar y en lo posible evitar dichos efectos adversos.
Así, por ejemplo, en el documento de patente US2015/0020801 (Breathing assistance apparatus with serviceability features) se divulga un aparato de asistencia respiratoria que proporciona un flujo de aire humidificado y caliente al usuario. Este aparato comprende un generador de flujo, una cámara humidificadora y un conducto conectados al generador de flujo, una interfaz de respiración de usuario conectada al conducto y una pantalla de visualización adaptada para proporcionar información visual al usuario.
Por su parte, el documento de patente US2014/0216459 (Wire heated tube with temperature control system for humidifier for respiratory apparatus) divulga un circuito de detección para un conducto de calentamiento para uso en un aparato respiratorio, el cual contempla el uso de un control de temperatura.
De otro lado, el documento de patente US2001/0050079 (Personal powered air filtration, sterilization, and conditioning system) se refiere a un sistema personal y portable para filtrar aire que comprende un dispositivo a través del cual fluye el aire filtrado en el sistema que se encuentra en un cinturón. El dispositivo allí revelado contempla adicionalmente mecanismos para el calentamiento del aire filtrado mediante el uso de una resistencia y un control automático de la misma.
En el mercado también se conocen aparatos diseñados para contrarrestar los problemas generados por la respiración de aire frío. Así, por ejemplo, el dispositivo denominado "Outdoor N95 Intelligent Temperature Control Masks" (https://www.banggood.com/Outdoor-N95-lntelligent-Temperature-Control- Masks-Anti-fog-PM2_5-Dust-Air-Bacteria-Pollen-Cleaning-p- 1128554. html) consiste básicamente en una máscara que comprende un filtro y un sistema de calentamiento del aire circundante que utiliza una batería recargable situada dentro de la máscara y que tiene una duración de aproximadamente una hora.
Teniendo en cuenta las enseñanzas del estado de la técnica anterior, incluyendo el tipo de configuraciones propuestas para favorecer las condiciones del aire circundante a la nariz de un usuario, es claro que persistía en el estado de la técnica la necesidad de desarrollar un nuevo dispositivo que permitiera calentar de forma regulada el aire aspirado por un usuario, pero que adicionalmente tuviera un diseño optimizado para que dicho usuario sienta la comodidad de emplearlo por tiempos prolongados y de esta manera limitar al máximo posibles afecciones del sistema respiratorio, o peor aún, la intensificación de enfermedades ya existentes.
Descripción general de la invención
Teniendo en cuenta la necesidad de contar con un aparato cuyo diseño, ergonomía y funcionalidad facilite que los usuarios lo utilicen de manera permanente durante sus estancias en zonas con aire frío, el solicitante de la invención en cuestión desarrolló un dispositivo portátil que calienta el aire que es aspirado a través de la nariz del usuario a una temperatura regulada por el mismo usuario. Dicho dispositivo está provisto de un sistema de soporte particularmente desarrollado para ofrecer al usuario la posibilidad de emplearlo por largos periodos de tiempo sin que resulte incómodo en el desarrollo paralelo de otras actividades.
El funcionamiento del dispositivo aquí revelado está basado en su sistema energético, el cual está conformado básicamente por los siguientes elementos: Una batería externa que actúa como la fuente de energía del dispositivo, una resistencia responsable de convertir la energía eléctrica suministrada en calor, un disipador de calor diseñado para conducir de forma óptima el calor de la resistencia al aire que va a ser inhalado, un sensor de temperatura (por ejemplo una termocupla), un termistor o un detector de resistencia (RTD por sus siglas en inglés: Resistance Temperature Detector), que permite determinar la temperatura del disipador y del aire que lo rodea, una perilla de ajuste por medio de la cual el usuario regula la temperatura deseada, y una tarjeta de control encargada de regular el paso de corriente desde la batería externa hasta la resistencia dependiendo de la información proveniente de la perilla de ajuste y el sensor de temperatura.
Por su parte, el dispositivo incluye adicionalmente un sistema de soporte encargado de darle estabilidad al dispositivo y al mismo tiempo de permitir que éste se acomode al usuario de manera confortable y mínimamente invasiva. Dicho sistema de soporte está conformado básicamente por los siguientes elementos: Una manguera flexible y graduable encargada de cubrir los cables de la resistencia y el sensor de temperatura y al mismo tiempo de fijar de manera graduable el disipador en la posición deseada por el usuario, y un soporte para las orejas que permite fijar el dispositivo a la cabeza del usuario.
Como resultado de las características de diseño y funcionamiento desarrolladas por el solicitante, el dispositivo aquí revelado resulta ser un aparato eficaz para limitar los efectos negativos sobre la salud que la aspiración de aire frío genera en aquellas personas que están expuestas a zonas de clima frío, máxime cuando dichas personas padezcan inconvenientes en su sistema respiratorio.
Descripción de las Figuras
La FIGURA 1 es un diagrama de flujo del sistema energético que hace parte del dispositivo revelado y que permite calentar de manera controlada el aire que ingresa a través de la nariz del usuario;
La FIGURA 2 muestra en detalle los elementos que conforman el sistema energético del dispositivo aquí revelado; La FIGURA 3 corresponde al despiece del dispositivo revelado, incluyendo el sistema energético y el sistema de soporte;
La FIGURA 4 muestra una modalidad preferida del dispositivo revelado, tal y como sería apreciado por el usuario;
La FIGURA 5 detalla la ubicación del dispositivo revelado en la cabeza de un usuario; y,
La FIGURA 6 detalla el dispositivo en la cabeza de un usuario incluyendo un accesorio para protección contra vientos.
Descripción detallada de la invención
De conformidad con la Figura 1 , el dispositivo aquí revelado permite calentar de manera controlada el aire que ingresa a la nariz del usuario como resultado del siguiente mecanismo de funcionamiento:
Una fuente de energía (tal como una batería externa) se encarga de proporcionar energía eléctrica al dispositivo. Por su parte, una resistencia eléctrica recibe la energía proveniente de dicha fuente de energía y la transforma en calor, el cual a su vez es transmitido al aire circundante por medio del disipador de calor. De otro lado, un sensor de temperatura (tal como una termocupla) se ubica muy cerca de la resistencia eléctrica para medir constantemente la temperatura del disipador de calor y del aire que es calentado. Finalmente, una tarjeta electrónica de control permite regular el flujo de energía o potencia eléctrica desde la fuente de energía hasta la resistencia eléctrica, donde dicho flujo y potencia están determinados por la temperatura que el usuario establece como la deseada a través de una perilla de control ubicada en la parte externa de la tarjeta electrónica de control, y así mismo están determinados por la información que dicha tarjeta recibe del sensor de temperatura. Esta temperatura y potencia se encuentran dentro de unos límites preestablecidos y determinados por el solicitante para que oscilen dentro de un rango que no cause daño al ser humano, y que sean absolutamente tolerables por el sistema respiratorio sin exceder en ningún momento la temperatura máxima admisible por el ser humano.
En una realización preferida y de acuerdo con la Figura 2, el funcionamiento del dispositivo aquí revelado está basado en un sistema energético conformado por una tarjeta de control (10) conectada por medio de un cable USB (11 ) a una fuente de energía externa, y al mismo tiempo está conectada a una resistencia eléctrica (12) y a un termistor con encapsulamiento de vidrio que actúa como sensor de temperatura (13).
Dicha tarjeta de control (10) está alojada al interior de una carcasa que la recubre. Sin embargo, una perilla de control de temperatura (9) que está conectada a la tarjeta de control (10) se ubica por fuera de dicha carcasa de recubrimiento para de esta manera permitir que el usuario pueda graduar la temperatura dependiendo del clima o de sus condiciones particulares de salud.
En una modalidad particular de la invención, la fuente de energía del dispositivo consiste en una batería externa con puerto USB (5 Voltios) de 2.1 Amperios de corriente, de manera que pueda garantizarse la potencia necesaria para el correcto funcionamiento del dispositivo.
En otra modalidad particular de la invención, la resistencia eléctrica (12) y el sensor de temperatura (13) se conectan a la tarjeta de control (10) por medio de cables eléctricos recubiertos con un tubo flexible para permitir su maniobrabilidad, pero fabricado en un material adecuado para brindarle estabilidad y soporte a dichos elementos.
Idealmente, dicho tubo flexible consiste en una manguera plástica con un diámetro interno mínimo de 5 mm para lograr incorporar los cables de la resistencia eléctrica (12) y el sensor de temperatura (13). Las dimensiones de la manguera atienden tanto a las dimensiones de los cables necesarios como a la comodidad de esta parte sobre la cara del usuario.
En otra modalidad particular de la invención, la resistencia eléctrica (12) es de 40 Vatios, aunque bajo las condiciones normales de uso del dispositivo dicha resistencia operará hasta un máximo de 10 Vatios.
Ahora bien, haciendo referencia a la Figura 3, el dispositivo aquí revelado comprende adicionalmente un sistema de soporte encargado de darle estabilidad al dispositivo y al mismo tiempo de permitir que éste se acomode al usuario de manera confortable y mínimamente invasiva.
Dicho sistema de soporte está compuesto por dos elementos principales: el soporte de orejas (6), el cual está diseñado para fijarse a la cabeza del usuario y darle estabilidad al dispositivo, y la manguera flexible (3) que aparte de recubrir los cables de la resistencia eléctrica (12) y el sensor de temperatura (13), se encarga de fijar dichos elementos (12) y (13) en la posición deseada por el usuario del dispositivo.
Para cumplir con su función, dicho soporte de orejas (6) debe tener la flexibilidad necesaria para generar comodidad en el usuario, pero al mismo tiempo debe tener la rigidez suficiente para soportar todos los componentes del dispositivo.
De acuerdo con lo anterior y en una modalidad particular de la invención, dicho soporte de orejas (6) está fabricado en alambre con memoria de forma o en plástico con un revestimiento de caucho por razones estéticas y ergonómicas.
El sistema de soporte del dispositivo aquí revelado comprende adicionalmente una serie de soportes (1 ) y acoples de unión (2) que permiten el correcto ensamble de todos los elementos que conforman el dispositivo. En otra modalidad de la invención, la resistencia eléctrica (12) y el sensor de temperatura (13) están alojadas al interior de un disipador (4), el cual consiste básicamente en una carcasa con ranuras verticales para permitir que el aire frío ingrese por la cara inferior, se caliente gracias a la energía transferida desde la resistencia eléctrica (12), salga por la cara superior y finalmente sea aspirado a través de la nariz del usuario.
En una modalidad adicional de la invención, dicho disipador (4) está rodeado por un forro (5) para evitar una quemadura como resultado del contacto directo entre el disipador (4) y la piel del usuario.
El forro (5) que rodea el disipador (4) puede fabricarse en cualquier material que actúe como aislante térmico. En una modalidad preferida de la invención, dicho forro (5) consistirá en un forro de silicona que adicionalmente podrá incorporar una pestaña cortavientos.
En la Figura 4 se aprecian por separado los sistemas energético y de soporte que conforman el dispositivo de la presente invención completamente ensamblados.
Por su parte, la Figura 5 muestra una modalidad particular de la ubicación del dispositivo aquí revelado en la cabeza de un usuario, observándose cómo dicho diseño resulta ser ergonómico y mínimamente invasivo e incentiva por lo tanto su empleo durante períodos largos de tiempo.
En otra modalidad de la invención, y de acuerdo con la figura 6, el dispositivo revelado incluye un accesorio cortavientos o máscara parcial para mejorar su eficiencia en condiciones de fuerte viento o temperaturas muy bajas. Este accesorio genera un ambiente confinado alrededor de la nariz y boca con aire caliente para la respiración. Este accesorio hace compatible el uso simultáneo del dispositivo con prendas textiles protectoras del frió extremo tales como bufandas, pañuelos, cuellos altos de chaquetas y suéter. Gracias al diseño del dispositivo revelado, su utilización no afecta de manera alguna el uso de accesorios tradicionales de protección, tales como bufandas, pañuelos, cuellos altos de prendas textiles, entre otros.
EJEMPLO
La cantidad de aire inhalado por un ser humano es de alrededor de 6 L/min para una persona en reposo y 90 L/min para una persona haciendo ejercicio.
Para aumentarle 10 °C al aire inhalado por una persona con una respiración promedio de 30 L/min, se calcula, de acuerdo al calor específico del aire y una eficiencia del sistema del 80%, una potencia necesaria de 8.1 W (Vatios).
Esta potencia debe ser disipada en forma de calor por el disipador, lo que significa que éste aumentará su temperatura y entregará energía al aire proporcional a su área superficial y coeficiente de convección. Se calcula, para un disipador con un área superficial de 18.9 cm2 y un coeficiente de convección promedio de 85 W/m2-°C, que alcanzará en promedio 50 °C más que la temperatura ambiente para disipar el calor.
Por lo anterior se incluye un sistema de control que regula y mantiene la temperatura del disipador alrededor de un rango seguro que propicie el calentamiento necesario del aire.
El consumo energético nominal de 8.1 W garantiza que una batería o fuente de poder con puerto USB sea capaz de suplir la potencia necesaria y dure periodos de tiempo considerables. Una sola batería de Ion de Litio (referencia 18650) entregaría la energía necesaria por el dispositivo durante 1.2 horas aproximadamente.
Por su parte, el sistema de la sujeción a la cabeza garantiza un diseño ergonómico para el usuario, toda vez que el diseño de la diadema de sujeción ha sido definido con base en medidas antropométricas estadísticas de la población de interés. De acuerdo con dichos datos estadísticos, una distancia entre orejas de 15 cm y diferentes parámetros para la medida de las orejas, garantizan el confort en el ajuste para un 80% de los usuarios potenciales.
De acuerdo con lo anterior, el dispositivo aquí revelado, -diseñado para calentar el aire frío que es aspirado a través de la nariz de una persona-, corresponde a un aparato útil para mejorar la función respiratoria de quienes puedan ser afectados cuando se encuentran ubicados en zonas de clima frío. Dicho efecto benéfico sobre la salud del usuario se ve adicionalmente incrementado gracias a que el diseño particular del dispositivo aumenta el nivel de aceptación del usuario para utilizarlo de manera permanente, si así se requiere.
Finalmente y aunque el dispositivo aquí revelado ha sido divulgado en detalle para fines ilustrativos, se reconocerá que las variaciones o modificaciones secundarias hechas al mismo se encuentran dentro del ámbito de aplicación de la presente invención.
Adicionalmente se aclara que los términos en que se ha redactado la presente descripción deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo portátil para calentar el aire que ingresa a la nariz de un usuario, caracterizado porque está conformado por un sistema energético y un sistema de soporte, donde dicho sistema energético comprende a su vez una fuente de energía externa, una tarjeta electrónica de control, una resistencia eléctrica, un sensor de temperatura y una perilla de control de temperatura, y donde dicho sistema de soporte comprende una pluralidad de acoples y mangueras que conectan entre sí los elementos del sistema energético y al mismo tiempo permiten fijar el dispositivo al usuario.
2. El dispositivo portátil de la reivindicación 1 , caracterizado porque la tarjeta electrónica de control está conectada a la fuente de energía externa, a la perilla de control de temperatura, a la resistencia eléctrica y al sensor de temperatura, de manera tal que le permite regular el flujo de energía eléctrica desde la fuente de energía externa hasta la resistencia dependiendo de la información recibida desde la perilla de control de temperatura y el sensor de temperatura.
3. El dispositivo portátil de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, en donde la resistencia eléctrica y el sensor de temperatura se alojan al interior de una carcasa con ranuras o aletas que permiten el paso del aire a través de las mismas.
4. El dispositivo portátil de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la energía eléctrica suministrada a la resistencia eléctrica es disipada en forma de calor al interior de la carcasa que aloja dicha resistencia eléctrica, y en donde a su vez dicho calor es transferido al aire que circula a través de dicha carcasa y finalmente es aspirado a través de la nariz del usuario.
5. El dispositivo portátil de las reivindicaciones 1 y 2, donde la fuente de energía externa es una batería portátil que se conecta a la tarjeta de control a través de un cable USB.
6. El dispositivo portátil de la reivindicación 5, donde dicha batería portátil entrega 5 Voltios y 2,1 Amperios.
7. El dispositivo portátil de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, donde el sensor de temperatura es un termistor con recubrimiento de vidrio.
8. El dispositivo de la reivindicación 1 , caracterizado porque la pluralidad de acoples y mangueras conforman un soporte para orejas mediante el cual dicho dispositivo se fija a la cabeza del usuario.
9. El dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, donde la pluralidad de acoples y mangueras recubren los cables que conectan la tarjeta electrónica de control con la resistencia eléctrica y el sensor de temperatura, y permiten que el usuario pueda graduar la posición del disipador con respecto a la nariz del mismo.
10. El dispositivo de la reivindicación 1 , el cual comprende adicionalmente un complemento cortaviento o máscara parcial que cubre la nariz y/o boca del usuario.
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