WO2022013650A1 - Equipo generador de gas terapeutico - Google Patents

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WO2022013650A1 PCT/IB2021/055582 IB2021055582W WO2022013650A1 WO 2022013650 A1 WO2022013650 A1 WO 2022013650A1 IB 2021055582 W IB2021055582 W IB 2021055582W WO 2022013650 A1 WO2022013650 A1 WO 2022013650A1
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Juan Carlos Aguero
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PRICE BOIZEAU, Anthony John
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the invention lies in a "Therapeutic gas generating equipment", related to the medicinal branch, such as: respirators, oxygenators, oxygen accumulators or concentrators, oxygen therapy, oxygen tubes or backpacks, non-invasive ventilation or ventilation systems. Positive pressure expiratory, inspiratory, single pressure and related.
  • oxygen is produced by the fractional distillation method, which basically consists of cooling previously filtered and purified air. Using compression-decompression methods, air cooling is achieved to a temperature of approximately -183 [°C]. Then, with the air already liquefied, a distillation is carried out where each of its components can be separated.
  • Oxygen is the most used and most relevant gas for all hospitals in the world. Currently, oxygen is already considered as a medicine.
  • AR 023491 A1 discloses a portable or transportable equipment that can be used in home or hospital oxygen therapy, suitable for people who suffer from respiratory failure and are treated by administering gaseous oxygen to correct the gas content in the blood, in particular the content of carbon dioxide and oxygen.
  • This equipment includes a gas compression device to provide air at a pressure greater than 105 Pa and a gas concentration device, which allows the production of an oxygen-rich gas from compressed air that contains between 50 and 99% by volume. of oxygen, comprising one or more gas separation chambers, each containing an adsorbent bed made up of particles of zeolite Xo A that can be exchanged for one or more metal cations, such as lithium or calcium.
  • US 4,477,264 A discloses a simplified low-cost system designed for home use in the direct administration of high purity oxygen to a patient, it uses a single adsorption column containing successive layers of adsorbent.
  • the first layer is composed of a molecular sieve adsorbent for the removal of water and C02 from the air feed stream.
  • the second layer is a molecular sieve adsorbent that preferentially retains nitrogen.
  • the sequence and conditions of the various steps of the operating cycle are designed to recover a therapeutic gas stream of approximately 90% oxygen content.
  • EP0266051A1 discloses an apparatus for producing an oxygen-enriched gas having a compressor for supplying pressurized air, a unit for producing an oxygen-enriched gas from the air supplied from the compressor, a gas storage tank for reserving the enriched gas into oxygen produced from the producing unit, a flow rate adjusting unit for setting a flow rate of the oxygen-enriched gas supplied from the gas storage tank, and a regulating unit for adjustably regulating an oxygen concentration of the gas oxygen-enriched in response to a change in a requirement of an oxygen concentration of the oxygen-enriched gas obtained at an outlet of the apparatus
  • the therapeutic gas generating equipment of the present invention uses an electrolytic technique "in situ" from water (H2O) and comprises a container containing distilled water with solution, a power supply, an electrolyser for the decomposition of water into its hydrogenated water and oxygen components (02); a flow depressor pump, an accumulator and a flow regulator; mechanism, accessories and technical operating components, in order to obtain oxygen in high purity.
  • Figure 1 is a schematic representation of all the components of the therapeutic gas generating equipment.
  • Figure 2 illustrates a schematic view of an electrolyser that belongs to one of the components of the equipment.
  • Figure 3 shows a schematic view of a storage container for (O) that belongs to one of the components of the equipment.
  • the equipment is connected to the 220V power supply, and includes a control panel (1) associated with a power supply (2) for 24V full cycle, with diode rectifier, wired to an electrolyzer (7) which contains connectors positive, neutral and negative.
  • a tank (3) with at least one supply port (4) for liquid fluid such as: partially ionized distilled water with an aqueous solution for electrolysis.
  • liquid fluid such as: partially ionized distilled water with an aqueous solution for electrolysis.
  • aqueous solution for electrolysis, the use of 50 grams of sodium bicarbonate per liter of water is recommended as an aqueous solution.
  • Another alternative may be 0.9% sodium chloride physiological solution (serum).
  • said tank is in turn associated with an external liquid level controller (10).
  • the partially ionized distilled water with solution enters the electrolyzer through the plates and exits through the return pipe section (8) to the tank (3). Once electrolyzed, it comes out as oxygen gas (O), hydrogen gas (H), and hydrogenated water (H4O). Hydrogen fuses with water, hydrogenating it. Hydrogenated water is water enriched with dissolved molecular hydrogen (gas), in concentrations that are close to its saturation in water (1.6 ppm at 1 atm and 25 Q C).
  • Oxygen (O) accumulates inside the storage tank (3) and in the upper part it has an oxygen outlet mouth (11), and is guided by a section of conduction pipe (12) towards the intake inlet. to an electric flow pump (13).
  • Oxygen (O ) is propelled by the pump (13) at 3 bars of pressure to an accumulator tank (16) with a capacity of 5 to 7 Its, passing through a cut-off valve (15) responsible for regulating the capacity of the accumulator. .
  • Oxygen (O) leaves towards the bubbler secondary reservoir (17) with positive pressure as a filtering medium to finish its journey traveling through the section of pipe (18) to a mask (19). which is placed over the patient's nose and/or mouth.
  • Oxygen gas (O ) is obtained from a source of hydrogenated compounds, such as partially ionized distilled water, which is subjected to electrolysis.
  • the Oxygen (O) gas generation circuit basically consists of an electrolyser that receives said water or some other hydrogenated substance conventionally adapted for the electrolysis process.
  • the built electrolyser was technically tested and worked very well, discovering as a result the obtaining of oxygen in its highest purity.
  • the electrolyser has a:
  • Rectangular exterior texture allows to have a quantity of water to maintain a greater electrolysis as long as the electrolysis plates are rectangular.
  • the plates they interact when the current provided by a DC power supply, in combination with the water, produce a reaction.
  • separating the hydrogen and oxygen molecules o
  • the plates are separated by a 2mm thick polymer between plate and plate. Due to the difference in specific weights, the oxygen, once separated from the water, is guided through the outlet tube. In this way, it is possible to have a constant and concentrated current inside the plates, producing an instantaneous and abundant electrolysis.
  • the gases are obtained in situ, first the H2 gas is recirculated in the equipment circuit itself and the O2 gas is the net use for the field of oxygen therapy, from a source of hydrogenated compounds, such as partially ionized distilled water, which is subjected to electrolysis by means of an electrolyser.
  • the Electrolyzer is connected to an electrical power source (24 Volt generator and accumulator). It is connected to the plates of the electrolyser to generate gas (H2-O2) -
  • Electrolysis is conducted with a continuous power signal between 5 (five) and 35 (thirty-five) Amperes, and between 20 - 40 Volts approximate range.
  • the voltage and amperage are the same, but at the time of transfer the voltage is maintained, and the amperage helps the surrounding current for better electrolysis and no voltage drop.
  • An electrical energy source 24-volt generator and accumulator
  • Oxygen gas (02). It is very important to point out the safety of the system consisting of the production of oxygen gas (02) upon request or request.
  • the oxygen reservoir is: cylindrical in shape and hemispherical on the sides, with 2 mm thick walls and polymeric material, which allows us to reduce costs. It has a water trap that prevents the return of oxygen, forcing its passage to the exit.

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Abstract

Equipo generador de gas terapéutico, aplicado a la rama medicinal, en donde comprende un tablero de mando asociado a una fuente de alimentación conectado a un electrolizador; un tanque con una boca de abastecimiento de fluido liquido asociado a su vez a un controlador externo de nivel de líquido y en la base de fondo de dicho tanque contiene un conducto de salida de agua vinculado a una tubería de conducción hasta la boca de entrada de una placa tapa frontal integral a dicho electrolizador; y sobre dicha placa se dispone una boca de salida de gas oxígeno, gas hidrógeno y agua hidrogenada vinculado a una tubería de retorno, volviendo al tanque agua hidrogenada y gas oxígeno, en la parte superior de dicho tanque se localiza una boca de salida del oxígeno a una mascarilla que se coloca sobre la nariz y/o boca del paciente.

Description

EQUIPO GENERADOR DE GAS TERAPEUTICO
1. CAMPO DE APLICACIÓN
La invención radica a un “Equipo generador de gas terapéutico", relacionado con la rama medicinal, como por ejemplo: respiradores, oxigenadores, acumuladores o concentradores de oxígeno, terapia de oxígeno, tubos o mochilas de oxígeno, ventilación no invasiva o bien sistemas de presión positiva espiratoria, inspiratoria, de una sola presión y relacionados.
2. ESTADO DE LA TECNICA
Se conoce que para uso medicinal el oxígeno se produce por el método de destilación fraccionada, que consiste básicamente en el enfriamiento del aire previamente filtrado y purificado. Por métodos de compresión-descompresión se logra el enfriado del aire hasta una temperatura aproximada a los -183 [°C]. Luego con el aire ya licuado se realiza una destilación donde cada uno de sus componentes puede ser separado.
El oxígeno es el gas más utilizado y de mayor relevancia para todos los hospitales del mundo. En la actualidad el oxígeno ya es considerado como un medicamento.
Los campos de aplicación más usuales son:
• Terapia respiratoria.
• Reanimación (resucitación).
• Unidad de cuidados intensivos.
• Anestesia.
• Creación de atmósferas artificiales.
• Tratamiento de quemaduras.
• Terapia hiperbárica.
• Tratamiento de hipoxias. También un desafío tecnológico es la generación de oxígeno medicinal a través de una planta in-situ y el oxígeno medicinal suministrado en botellas o en tanques, cuando ambos oxígenos, el embotellado y el producido in-situ, son gases medicinales para uso humano. Las centrales de producción de oxígeno medicinal In-situ se basan en la tecnología PSA (pressure swing adsorption) que, a través de la adsorción por diferentes presiones, toma el aire atmosférico, la materia prima más barata del mundo, para secarla y filtrarla eliminando las partículas en suspensión, humedad y bacterias. Este aire procesado se hace pasar por los generadores de oxígeno dotados con columnas de adsorción formadas por tamices moleculares de zeolita que tienen la particularidad de adsorber el nitrógeno contenido en el aire, recuperar el oxígeno y posteriormente almacenarlo o alimentar un sistema de distribución. La calidad del oxígeno producido por los generadores cumple con los más altos estándares de calidad del Oxigeno Medicinal 95% producido por el generador:
Ei inventor conoce publicaciones de patentes que merecen ser comentadas por su importancia, como por ejemplo:
AR 023491 A1, divulga un equipo portátil o transportable que se puede usar en oxigenoterapia domiciliaria u hospitalaria, adecuado para personas que padecen de insuficiencia respiratoria y son tratadas mediante la administración de oxígeno gaseoso para corregir el contenido de gases en sangre, en particular el contenido de dióxido de carbono y oxígeno. Este equipo comprende un dispositivo de compresión de gas para aportar aire a una presión mayor de 105 Pa y un dispositivo de concentración de gas, que permite producir a partir del aire comprimido, un gas rico en oxígeno que contiene entre 50 y 99% en volumen de oxígeno, que comprende una o varias cámaras de separación de gas cada una de las cuales contiene un lecho de adsorbente constituido por partículas de zeolita Xo A que se pueden intercambiar por uno o más cationes metálicos, como por ejemplo litio o calcio.
US 4,477,264 A, divulga un sistema simplificado de bajo costo diseñado para uso doméstico en la administración directa de oxígeno de alta pureza a un paciente, utiliza una sola columna de adsorción que contiene capas sucesivas de adsorbente. La primera capa está compuesta por un adsorbente de tamiz molecular para la eliminación de agua y C02 de la corriente de alimentación de aire. La segunda capa es un adsorbente de tamiz molecular que preferentemente retiene nitrógeno. La secuencia y las condiciones de los diversos pasos del ciclo operativo están diseñadas para recuperar una corriente de gas terapéutico de aproximadamente 90% de contenido de oxígeno.
EP0266051A1 , divulga un aparato para producir un gas enriquecido en oxígeno que tiene un compresor para suministrar aire a presión, una unidad para producir un gas enriquecido con oxígeno a partir del aire suministrado desde el compresor, un gas tanque de almacenamiento para reservar el gas enriquecido en oxígeno producido a partir de la unidad productora, una unidad de ajuste del caudal para establecer un caudal del gas enriquecido en oxígeno suministrado desde el tanque de almacenamiento de gas, y una unidad de regulación para regular de forma ajustable una concentración de oxígeno del gas enriquecido con oxígeno en respuesta a un cambio en un requisito de una concentración de oxígeno del gas enriquecido con oxígeno obtenida en una salida del aparato
3. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El equipo generador de gas terapéutico de la presente invención, utiliza una técnica electrolítica “in situ” a partir del agua (H2O) y comprende un recipiente contenedor de agua destilada con solución, una fuente de alimentación, un electrolizador para la descomposición del agua en sus componentes de agua hidrogenada y oxígeno (02) ; una bomba depresora de caudal, un acumulador y un regulador de caudal; mecanismo, accesorios y componentes operativos técnicos, con el fin de obtener el oxígeno en alta pureza.
4. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Los principios y las ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción más detallada, junto con los dibujos que se acompañan y que ilustran la invención, a modo de ejemplo:
La figura 1 , es una representación esquemática de todos los componentes del equipo generador de gas terapéutico.
La figura 2, ilustra una vista esquemática de un electrolizador que pertenece a uno de los componentes del equipo.
La figura 3, se ilustra una vista esquemática de un recipiente de almacenamiento de (O ) que pertenece a uno de los componentes del equipo.
5. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS COMPONENTES
E: Equipo generador de gas terapéutico.
1 . Tablero de mando, con display y software de controlador digital
2. Fuente de alimentación 24V - 30A
3. Tanque de almacenamiento de agua de 2L
4. Boca de abastecimiento de tanque 042mm
5. Conducto de salida de agua 024mm
6. Tramo de tubería de conducción de agua de alta presión
7. Electrolizador.
8. Tramo de tubería de conducción de agua de vuelta al tanque.
9. Conducto de entrada de agua 024mm
10. Controladores de nivel de líquido eléctricos.
11 . Boca de salida del oxígeno 012mm 12. T ramo de tubería de conducción de oxígeno a la bomba
13. Bomba pistón de 4 bares, reguladora de caudal, eléctrica
14. Tramo de tubería de conducción de oxígeno al acumulador
15. Válvula de corte eléctrica, regulada a 3 Bares de presión. 16. Tanque acumulador de 5L
17. Reservorio secundario de 300ml
18. Tramo de tubería de conducción a la mascarilla o cánula
19. Mascarilla o cánula
20. Placa tapa frontal 21. Placa tapa posterior
22. Boca de ingreso de agua.
23. Boca de salida de agua hidrogenada y gas O
24. Conjunto núcleo de placas.
25. Juntas separadoras de polímeros entre placas. 26. Placa negativa (cátodo)
27. Placa neutra
28. Placa positiva ( ánodo)
El equipo se conecta a la energía de suministro 220V, e incluye un tablero de mando (1) asociado a una fuente de alimentación (2) para 24V ciclo completo, con rectificadora de diodos, cableado hacia un electrolizador (7) la cual contiene conectores positivos, neutros y negativos.
También tiene un tanque (3) con al menos una boca de abastecimiento (4) de fluido liquido como ser: agua destilada parcialmente ionizada con una solución acuosa para la electrólisis. Para esta electrólisis se recomienda como solución acuosa el uso de 50grs de bicarbonato de sodio por cada litro de agua., otra alternativa puede ser solución fisiológica de cloruro de sodio al 0,9% (suero). y dicho tanque tiene asociado a su vez a un controlador (10) externo de nivel de líquido. En la base de fondo del tanque (3) contiene un conducto de salida de agua (5) vinculado a una tubería de conducción (6) hasta la entrada a dicho electrolizador (7).
El agua destilada parcialmente ionizada con solución, ingresa al electrolizador, por las placas, y sale por el tramo de tubería de retorno (8) al tanque (3). Una vez electrolizado, sale en forma de gas oxígeno (O ), gas hidrógeno (H ) y agua hidrogenada (H4O). El Hidrógeno se fusiona con el agua hidrogenando la misma. El agua hidrogenada es agua enriquecida con hidrógeno molecular (gas) disuelto, en concentraciones que se encuentran cercanas a la saturación del mismo en agua (1 ,6 ppm a 1 atm y 25QC).
El oxígeno (O ) se acumula dentro del tanque de almacenamiento (3) y en la parte superior tiene una boca de salida del oxígeno (11 ), y se dirige guiado por un tramo de tubería de conducción (12) hacia la entrada de admisión a una bomba de caudal eléctrica (13).
El oxígeno (O ) sale propulsado por la bomba (13) a 3 bares de presión hacia un tanque acumulador (16) con una capacidad de 5 a 7 Its, pasando por una válvula de corte (15) encargada de regular la capacidad del acumulador.
El oxígeno (O ) sale hacia el reservorio secundario burbujeador (17) con presión positiva como medio filtrante para finalizar su recorrido viajando por el tramo de tubería (18) hasta una mascarilla (19). que se coloca sobre la nariz y/o boca del paciente.
El gas oxígeno (O ) es obtenido desde una fuente de compuestos hidrogenados, tales como agua destilada parcialmente ionizada, la cual está sujeta a electrólisis.
Este gas (O ) obtenido, se le facilita al usuario con insuficiencias respiratorias. El circuito de generación de gas Oxígeno (O ) consiste básicamente en un electrolizador que recibe dicha agua ó alguna otra sustancia hidrogenada convencionalmente adaptada para el proceso de electrólisis.
El electrolizador construido, fue probado técnicamente y funcionó muy bien, descubriéndose como resultado la obtención del oxígeno en su mayor pureza.
Desarrollada con el fin de trabajar en un electrolizador de mejores rendimientos, de menos consumo de energía y reduciendo considerablemente las pérdidas energéticas ocasionadas por la electrólisis.
El electrolizador tiene una:
• Contextura exterior rectangular, permite tener una cantidad de agua para mantener una electrólisis mayor siempre que las placas de electrólisis sean rectangulares.
• Conformada por material de acero inoxidable del tipo 316L, y un espesor de 2 mm. El hecho de constituirla de acero inoxidable, nos permite no acumular las moléculas de O en las paredes y así evitar el acumulamiento y pérdidas en el interior. Esto también facilita la velocidad de salida de gas. o Pudiendo así guiar el punto de salida del cátodo y ánodo o T rabajar con sus placas en el interior para hacer frente a la pérdida y/o caída de energía, o La caída de tensión se ve favorablemente reducida en un 80% gracias a los electrodos, que absorben la tensión de la energía provista.
• Las placas: interactúan cuando la corriente provista por una fuente de alimentación de corriente DC, en combinación con el agua, producen una reacción. Separando así las moléculas de hidrógeno y oxígeno. o Las Placas están separadas por un polímero de 2mm de espesor entre placa y placa. Por diferencia de pesos específicos, el oxígeno una vez separado del agua, es guiado por el tubo de salida. De esta forma, se logra tener una corriente constante y concentrada dentro de las placas, produciendo una electrólisis instantánea y abundante. Básicamente los gases son obtenidos en situ, primero el gas H2 es recirculado en el propio circuito del equipo y el gas O2 es la utilización neta al campo de la oxigenoterapia, desde una fuente de compuestos hidrogenados, tales como agua destilada parcialmente ionizada, la cual está sujeta a electrólisis por medio de un electrolizador. El Electrolizador se conecta a una fuente de energía eléctrica (generador y acumulador de 24 Voltios). El mismo se conecta a las placas del electrolizador para generar gas (H2-O2) -
El equipo está dotado de una serie de dispositivos sensores y controles que resguardan y garantizan la seguridad de funcionamiento. La electrólisis se conduce con una señal de fuerza continua entre 5 (cinco) y 35 (treinta y cinco) Amper, y entre 20 - 40 Voltios rango aproximado.
Mediante la utilización de un voltaje menor (24 voltios), y mayores amperes (40), combinado con las soluciones aportadas en los puntos anteriores se logra obtener un excedente de energía entre la utilizada para la producción de oxígeno, y la consumida. Manteniendo uniformemente un voltaje de 2 Voltios por placa neutra.
El voltaje y el amperaje es el mismo, pero a la hora de la transferencia el voltaje se mantiene, y el amperaje ayuda a la corriente circundante para una mejor electrólisis y la no caída de tensión. Una fuente de energía eléctrica (generador y acumulador de 24 voltios), se conecta a los electrodos de la celda para generar gas Oxígeno (02). Es muy importante puntualizar la seguridad del sistema consistente en la producción de gas oxígeno (02) a requerimiento o demanda solicitadas.
El reservorio de oxígeno es: de forma cilindrica y caras laterales semiesféricas, de paredes de 2 mm de espesor y de material polimérico, el cual nos permite disminuir costos. Posee una trampa de agua que imposibilita el retorno del oxígeno, obligando su paso hacia la salida.

Claims

REIVINDICACIONES
1) Equipo generador de gas terapéutico, aplicado a la rama medicinal, tanto en respiradores, oxigenadores, acumuladores o concentradores de oxígeno, terapia de oxígeno, tubos o mochilas de oxígeno, ventilación no invasiva o bien sistemas de presión positiva espiratoria, inspiratoria, de una sola presión y relacionados, dicho equipo se conecta a una energía de suministro 220 V, y se caracteriza porque comprende un tablero de mando (1 ) asociado a una fuente de alimentación (2) conectado a un electrolizador (7); también incluye un tanque (3) con al menos una boca de abastecimiento (4) de fluido liquido asociado a su vez a un controlador (10) externo de nivel de líquido y en la base de fondo de dicho tanque (3) contiene un conducto de salida de agua (5) vinculado a una tubería de conducción (6) hasta la boca de entrada (22) de una placa tapa frontal (20) integral a dicho electrolizador (7); y sobre dicha placa (20) se dispone una boca de salida (23 de gas oxígeno (O2), gas hidrógeno (H2) y agua hidrogenada (H4O) vinculado a un tramo de tubería de retorno (8), hacia el respectivo tanque (3), en la parte superior de dicho tanque (3) se localiza una boca de salida (11 ) del oxígeno (O2) a través de un tramo de tubería de conducción (12) hacia la entrada de admisión a una bomba de caudal eléctrica (13), pasando su flujo a un tanque acumulador (16) continuando por una válvula de corte (15) y desemboca a un reservorio secundario con un medio filtrante (17) y luego circulando dicho (O2) en el interior de un tramo de tubería (18) de conducción hasta una mascarilla (19) que se coloca sobre la nariz y/o boca del paciente.
2) Equipo generador de gas terapéutico, según la reiv. 1 , caracterizado porque el electrolizador (7) contiene un conjunto núcleo de placas (24) que incluye juntas separadoras (25) de polímeros entre las mismas, placas positiva y negativa, definiendo un ánodo y cátodo, y a su vez dicho conjunto esta contenido entre dos placas extremas una tapa frontal (20) con dos bocas de ingreso y egreso de fluido (22,23) y otra posterior (21 ).
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