WO2024013418A1 - Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla - Google Patents

Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla Download PDF

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WO2024013418A1
WO2024013418A1 PCT/ES2023/070441 ES2023070441W WO2024013418A1 WO 2024013418 A1 WO2024013418 A1 WO 2024013418A1 ES 2023070441 W ES2023070441 W ES 2023070441W WO 2024013418 A1 WO2024013418 A1 WO 2024013418A1
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WO
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mask
air
mannequin
measuring
filtration efficiency
Prior art date
Application number
PCT/ES2023/070441
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English (en)
French (fr)
Inventor
Pedro José BENITO PEINADO
Pedro Maria MURUA MURO
Jesús MURUA PICCHI
Original Assignee
Texcon Y Calidad, S.L.
Universidad Politécnica de Madrid
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Publication date
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B27/00—Methods or devices for testing respiratory or breathing apparatus for high altitudes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
    • G01N7/10—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing diffusion of components through a porous wall and measuring a pressure or volume difference

Definitions

  • the present invention refers to a device for measuring the filtration efficiency of a mask, which allows measuring the actual filtration efficiency of the mask and not only the filtration efficiency of the fabric or material that makes up the mask.
  • the device for measuring the filtration efficiency of a mask object of the present invention has special application in the textile industry and the industry dedicated to the manufacture of masks, as well as the industry dedicated to certifying the degree of filtration offered by a mask.
  • PPE personal protective equipment
  • BFE refers to the filtration efficiency of the fabric that makes up the mask (generally a non-woven fabric, made of plastic material (for example, polypropylene (PP)), manufactured by technique known as meltblown), when analyzed in laboratory conditions where an air stream with particles is passed through, measuring the density of particles before and after passing through the mask fabric, and where the entire incident air flow on one side of the fabric it passes through said fabric.
  • PP polypropylene
  • the laboratory conditions for measuring the bacterial filtration efficiency (BFE) of the mask fabric are far from coinciding with the conditions of use of a mask made of the same fabric and worn by a user with facial anatomy. specific and that is usually in permanent movement. Misalignments between the mask and the user's face, as well as the pressure in the cavity between the mouth and the mask caused by the resistance of the mask material to the passage of respiratory air (differential pressure), cause gaps to be generated. between the edge of the mask and the skin of the user's face, circulating a current of both inspiration and expiration air through said gaps. Of course, the air current circulating through the aforementioned clearances does not undergo any filtration process.
  • the BFE indication that accompanies a mask refers to a theoretical BFE, which is far from approaching the real bacterial filtration efficiency (R-BFE, for the acronym in English of Real Bacterial Filtration Efficiency) of said mask being worn by a user with a specific facial anatomy and under specific environmental and movement conditions.
  • R-BFE real bacterial filtration efficiency
  • the present invention relates to a device for measuring the filtration efficiency of a mask.
  • the device for measuring the filtration efficiency of a mask object of the present invention comprises:
  • a surrounding surface (a diving suit, urn or bag) impermeable to the air surrounding the mannequin;
  • a pumping means connected through a first air conduit to a front (or preferably front) position of the mannequin located in correspondence with a mouth of the mannequin, where the pumping means is configured to produce an inspiration air stream and /or expiration through the first air conduction;
  • a first flow sensor configured to measure the flow rate of the inspiration and/or expiration air stream produced by the pumping means
  • - at least a first opening of the enveloping surface, configured to allow the passage of air between the exterior of the enveloping surface and the interior space located between the enveloping surface and the mannequin, and;
  • the device for measuring the filtration efficiency of a mask object of the present invention, additionally comprises:
  • a second air duct configured to connect with the mask in correspondence with an outer surface of the mask opposite the mannequin by means of coupling means, where the coupling means are impermeable to air and are configured to seal to a perimeter flange of the outer surface of the mask and to seal to an outer surface of the second air duct located in correspondence with a first end of the second air duct, the coupling means generating a cavity between the mask, the coupling means and an inlet of air located in correspondence with the first end of the second air conduit;
  • a second flow sensor connected to the second air conduit and configured to measure the flow rate of inspiration and/or expiration air that is filtered by the mask, and;
  • - means for calculating a filtration coefficient (Ke) by dividing the flow of inspiration and/or expiration air that is filtered by the mask between the flow of the inspiration and/or expiration air stream produced by the medium pumping.
  • an efficiency coefficient value (Ke) that indicates the percentage (expressed in terms of one) of inspired or exhaled air that has actually been filtered by the mask, since a significant part of the inspired and exhaled air escapes between the clearances or gaps that appear during breathing between the mask and the surface of the mannequin's frontal position.
  • the device for measuring the filtration efficiency of a mask also comprises a third flow sensor configured to measure the flow rate of air flowing through the first opening of the enclosing surface. In this way it can be checked if the sum of flow rates measured by the second sensor and the third sensor is equivalent to the flow rate measured by the first sensor. In case of no coincidence, the device can emit an alarm or warning signal, so that the operator in charge of using the machine can check if there is any air leak on the surrounding surface or if there is any failure in the flow sensors.
  • the coupling means between the mask and the second air conduit comprise a film of air-impermeable material.
  • This film may be made of plastic material.
  • the surrounding surface may consist of a diving suit or urn.
  • the device may comprise a support for the second air duct in said diving suit or urn (for example, in correspondence with a second opening through which the air circulating through the second air duct flows between the space outside the diving suit. or urn and the space inside the diving suit or urn).
  • Said support of the second air duct in the diving suit or urn is located at the level of the frontal position (the mouth) of the mannequin. In this way, when the mask is connected by the coupling means to the second air duct, the mask is positioned in correspondence with the frontal position of the mannequin, located in correspondence with the mouth of the mannequin.
  • the pumping means is configured in an adjustable manner to be able to vary the flow rate and the frequency of inspiration and expiration.
  • the operator in charge of operating the device can configure the pumping means to simulate a respiratory rhythm according to a certain level of physical activity.
  • the pumping means can be regulated according to at least four respiratory rhythms corresponding to a level of rest or a level of light (or mild) physical exercise, a level of moderate physical exercise and a level of exercise. intense physical.
  • the device comprises an air pressure gauge located in correspondence with an orifice of the first air conduit. In this way, the pressure generated in the entire first air conduction can be measured, this pressure being related to the resistance to the passage of air offered by each mask, providing an additional parameter indicative of the respiratory effort involved in the use of the mask. mask for a person in their daily activity.
  • the present invention also relates to a method for measuring the filtration efficiency of a mask.
  • This measurement procedure involves making use of a device for measuring the filtration efficiency of a mask as described above.
  • the procedure includes obtaining a filtration efficiency coefficient (Ke) of the mask, dividing the flow rate of inspiration and/or expiration air filtered by the mask by the flow rate of total inspiration and/or expiration air.
  • Ke filtration efficiency coefficient
  • the method also comprises multiplying the filtration efficiency coefficient, Ke, by a theoretical bacterial filtration efficiency value of the mask (corresponding to the bacterial filtration efficiency (BFE) of the mask fabric), to obtain thus a real bacterial filtration efficiency (R-BFE) of the mask.
  • Figure 1 Shows a schematic view of a possible embodiment of the device for measuring the filtration efficiency of a mask object of the present invention.
  • Figure 2 Shows a detail, according to a possible embodiment of the device for measuring the filtration efficiency of a mask of the invention, of the coupling between the second air conduit (collection tube) and the mask, the mask being arranged on the human head-shaped mannequin of the device.
  • the present invention refers, as mentioned above, to a device for measuring the filtration efficiency of a mask (1).
  • Figure 1 you can see a schematic representation of a possible embodiment of the device for measuring the filtration efficiency of a mask (1), object of the present invention.
  • the device comprises a mannequin (2) in the shape of a human head, arranged inside a diving suit, urn or surrounding surface (3) impermeable to the passage of air.
  • the device comprises a pumping means (4) configured to generate a flow of inspiration and expiration air that circulates through the mannequin (2).
  • This pumping means (4) may comprise a calibration pump.
  • the pumping means (4) is preferably located outside the diving suit or urn (3).
  • the pumping means (4) can be configured to pump a flow of air at an adjustable speed, so that the pumping means (4) can generate an inspiration/expiration air flow in accordance with a pace of intense physical exercise, either in accordance with a pace of moderate physical exercise, or in accordance with a pace of light physical exercise or a pace or level of rest.
  • the device At the outlet of the pumping means (4), the device comprises a first air flow sensor (5), configured to measure the flow of air inspired and/or exhaled by the mannequin (2).
  • the device comprises a first air conduit (6) (for example, a PVC tube) that is connected to the pumping means (4) and that passes through the interior of the mannequin (2) from a rear position (21) (correspondingly with the nape of the mannequin (2)) to a frontal position (22) (in correspondence with the mouth of the mannequin (2)).
  • a first air conduit (6) for example, a PVC tube
  • the device incorporates an air pressure gauge (13) connected to a hole made in the first air conduit (6).
  • the pressure generated in the entire tube or first air conduction (6) can be measured, which is related to the resistance to the passage of air offered by each mask.
  • the device comprises a mask (1) positioned on the mannequin (2), corresponding to the front position (22) of the mannequin (2).
  • the device comprises a second air conduit (8) (for example, a PVC tube) configured to connect to the mask (1) through coupling means (9).
  • a second air conduit (8) for example, a PVC tube
  • the device comprises a second air flow sensor (7), configured to measure an air flow rate that passes through the mask (1) and circulates through the second air conduit (8).
  • the diving suit, urn or surrounding surface (3) comprises a first opening (10) or valve, typically located in correspondence with the upper part or roof of the diving suit or urn (3).
  • the device comprises a third air flow sensor (11), configured to measure the air that enters or leaves the diving suit, urn or surrounding surface (3) through the first opening (10).
  • the diving suit, urn or enveloping surface (3) comprises a second opening (12) through which the second air duct (8) is connected to the outside of the diving suit, urn or enveloping surface (3).
  • the device allows a mask (1) to be placed on the mannequin (2), preferably using the harnesses or straps of the mask (1) to attach the mask (1) to the mannequin (2) (for example, holding the straps or harnesses or flexible straps of the mask (1) to some ears of the mannequin (2)).
  • the mask (1) is positioned in correspondence with the front position (22) of the mannequin (2), by means of positioning means (which can be the conventional harnesses or straps or flexible strips of the mask, or they can be means alternative positioning methods that allow the mask (1) to be arranged in correspondence with the frontal position (22) of the mannequin (2)).
  • the mask (1) is connected to the second air duct (8) by means of the coupling means (9), it is enough to place the mask (1) close to the front position (22) of the mannequin (2). , preferably in contact with the surface of the mannequin (2) but without completely sealing the mask (1) to the surface of the front position (22) of the mannequin (2).
  • the adjustment of the mask (1) to the mannequin (2) must allow, given sufficient respiratory pressure (pressure generated by the pumping medium (4), which causes the mask (1) to deform in the position front (22) of the mannequin (2)), the air can escape between the gaps, misalignments or clearances that must be able to form between the mask (1) and the surface of the mannequin (2), just as they form between the mask ( 1 ) and the face of a person when they wear the mask (1 ).
  • Figure 2 shows a detail, according to a possible embodiment of the device of the invention of the mask (1) connected to the second air conduit (8) (or collecting tube) by means of the coupling means (9).
  • the coupling means (9) may comprise a film impermeable to the passage of air (for example, a plastic film). These coupling means (9) are configured to seal to an outer surface of the second air duct (8) located in correspondence with a first end of said second air duct (8). Likewise, these coupling means (9) are configured to seal to the perimeter rim of the mask (1) located in correspondence with an external surface of the mask (1) (the external surface of the mask (1) being that surface of the mask (1) located opposite the mannequin (2), as opposed to the inner surface of the mask (1) which is the one that is in contact and/or facing the frontal position (22) of the mannequin (2)) .
  • the device for measuring the filtration efficiency of a mask (1) object of the present invention, allows the passage of air between the mannequin (2) and the mask (1), but does not allow the passage of air. through the coupling means (9), so that all the air that passes through the mask (1) also flows through the second air conduit (8) and through the second sensor (7).
  • the pumping means (4) In operation, the pumping means (4) generates an inspiration and expiration air flow rate, in accordance with a certain regime or rhythm of intense, moderate, gentle (light) physical exercise or rest, equivalent to the respiratory rhythm of a person. .
  • This pumping means (4) is adjustable, so that the frequency and flow rate of the pumped air flow can be adjusted in accordance with the aforementioned operating rhythms or regimes.
  • the flow of exhaled air flows from the pumping means (4) through the first air conduit (6), towards the mouth of the mannequin (2) located in correspondence with the front position (22) of the mannequin (2).
  • a portion of the air leaving the mannequin (2) (expired air) passes through the mask (1) and flows through the second air duct (8) to the outside of the diving suit, urn or surrounding surface (3).
  • Another portion of the air leaving the mannequin (2) (expired air) sneaks through the spaces or gaps between the mask (1) and the front surface of the mannequin (2) (surface located in correspondence with the front position (22) of the mannequin (2)). This portion of air that sneaks between the mannequin (2) and the mask (1) escapes from the diving suit, urn or surrounding surface (3) through the first opening (10).
  • Another portion of the flow of air entering the mannequin (2) (inspired air) flows from the outside of the diving suit, urn or enveloping surface (3) through the first opening (10) and through the misalignments or clearances (which They are formed by the respiratory pressure that deforms the mask (1)) between the mask (1) and the front position of the mannequin (2), towards the mouth of the mannequin (2) located in correspondence with the front position (22) of the mannequin (2) and, finally, towards the pumping means (4) through the first air conduit (6).
  • the first sensor (5) measures the total flow rate of inspired and exhaled air.
  • the second sensor (7) measures the inspired and expired flow rate that is filtered through the mask (1) -
  • the third sensor (11) measures the flow of inspired and exhaled air that is not filtered through the mask.
  • the device comprises verification or verification means configured to compare the sum of flows measured by the second sensor (7) and by the third sensor (11) with the flow measured by the first sensor (5), being able to emit a signal of warning if the sum of flows measured by the second sensor (7) and by the third sensor (11) is not equal to the flow measured by the first sensor (5).
  • the device may comprise means for calculating an efficiency coefficient (Ke) of the mask (1), where said efficiency coefficient, Ke, is equivalent to a percentage (expressed as one) of the inspired or exhaled air that has passed through the mask. mask (1).
  • the efficiency coefficient, Ke is obtained by dividing the flow rate of air filtered by the mask (1) (measured by the second sensor (7) by the total flow rate of inspired or exhaled air (measured by the first sensor (5).

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Abstract

Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1) que comprende: un maniquí (2); una superficie envolvente (3); un medio de bombeo (4) configurado para producir una corriente de aire de inspiración y/o espiración; un primer sensor (5) de caudal; al menos una primera abertura (10) de la superficie envolvente; unos medios de posicionamiento de una mascarilla (1) en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2); una segunda conducción de aire (8) configurada para conectarse con la superficie exterior de la mascarilla (1); un segundo sensor (7) de caudal, y; unos medios de cálculo configurados para calcular un coeficiente de filtración (Ke).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla, que permite medir la eficacia real de filtración de la mascarilla y no solo la eficacia de filtración del tejido o material que compone la mascarilla.
Mediante el dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla objeto de la presente invención, los fabricantes de mascarillas pueden llegar a calcular cuál es la eficacia real de filtración bacteriana de una mascarilla, que siempre es bastante inferior a la eficacia teórica.
El dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla objeto de la presente invención tiene especial aplicación en la industria textil y la industria dedicada a la fabricación de mascarillas, así como la industria dedicada a certificar el grado de filtración que ofrece una mascarilla.
Antecedentes de la invención y problema técnico a resolver
La crisis sanitaria debido a la pandemia de Covid 19 ha puesto de manifiesto la importancia de disponer de equipos de protección individual (EPIs) que ofrezcan un grado de protección elevado frente al riesgo de contagio.
Es particularmente importante disponer de mascarillas que cubran la nariz y la boca y que permitan al usuario que porta la mascarilla respirar con relativa normalidad y garantizar un grado de filtración bacteriana que impida que pueda inhalar (por la nariz o por la boca) partículas que comprendan agentes patógenos (bacterias o virus). Como es sabido, cuando un usuario adquiere una mascarilla, el envase de la mascarilla y/o la propia superficie de la mascarilla suele/n comprender una indicación acerca del grado o eficacia de filtración bacteriana (BFE, por las siglas en inglés de Bacterial Filtration Efficiency) de dicha mascarilla. Así las cosas, cuando un usuario adquiere una mascarilla (por ejemplo, del tipo FFP2, o cualquier otro tipo de mascarilla), es frecuente observar una indicación que expresa BFE > 95%. Esta indicación puede hacer pensar erróneamente al usuario de la mascarilla que, al portar o llevar puesta dicha mascarilla, más del 95% de los agentes patógenos presentes en las partículas del aire no van a ser respiradas o inhaladas por dicho usuario.
Sin embargo, la indicación de la eficacia de filtración bacteriana, BFE, se refiere a la eficacia de filtración del tejido que conforma la mascarilla (generalmente un tejido no tejido, de material plástico (por ejemplo, polipropileno (PP)), fabricado mediante la técnica conocida como meltblown), cuando es analizado en unas condiciones de laboratorio en donde se hace pasar una corriente de aire con partículas, midiendo la densidad de partículas antes y después de atravesar el tejido de la mascarilla, y donde todo el caudal de aire incidente sobre una cara del tejido atraviesa dicho tejido.
Así pues, las condiciones de laboratorio para medir la eficacia de filtración bacteriana (BFE) del tejido de la mascarilla distan mucho de coincidir con las condiciones de uso de una mascarilla formada por el mismo tejido y que es portada por un usuario con una anatomía facial específica y que suele estar en permanente movimiento. Los desajustes entre la mascarilla y la cara del usuario, así como la propia presión existente en la cavidad entre la boca y la mascarilla provocada por la resistencia del material de la mascarilla al paso del aire respiratorio (presión diferencial), provocan que se generen holguras entre el borde de la mascarilla y la piel de la cara del usuario, circulando una corriente de aire tanto de inspiración como de espiración a través de dichas holguras. Por supuesto, la corriente de aire circulante a través de las mencionadas holguras no experimenta ningún proceso de filtración.
Por tanto, puede decirse que la indicación BFE que acompaña a una mascarilla se refiere a una BFE teórica, que dista mucho de aproximarse a la eficacia de filtración bacteriana real (R- BFE, por las siglas en inglés de Real Bacterial Filtration Efficiency) de dicha mascarilla siendo portada por un usuario con una anatomía facial específica y en unas condiciones ambientales y de movimiento concretas.
Descripción de la invención
Con objeto de solucionar los inconvenientes anteriormente mencionados, la presente invención se refiere a un dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla.
El dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla objeto de la presente invención comprende:
- un maniquí (o busto) con forma de cabeza humana;
- una superficie envolvente (una escafandra, urna o bolsa) impermeable al aire que rodea al maniquí;
- un medio de bombeo conectado a través de una primera conducción de aire con una posición frontal (o preferentemente frontal) del maniquí situada en correspondencia con una boca del maniquí, donde el medio de bombeo está configurado para producir una corriente de aire de inspiración y/o espiración a través de la primera conducción de aire;
- un primer sensor de caudal, configurado para medir el caudal de la corriente de aire de inspiración y/o espiración producida por el medio de bombeo;
- al menos una primera abertura de la superficie envolvente, configurada para permitir el paso de aire entre el exterior de la superficie envolvente y el espacio interior situado entre la superficie envolvente y el maniquí, y;
- unos medios de posicionamiento de una mascarilla en correspondencia con la posición frontal del maniquí configurados para posicionar la mascarilla en correspondencia con la posición frontal del maniquí sin producir un cierre estanco entre la mascarilla y el maniquí. Novedosamente, el dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla, objeto de la presente invención, comprende adicionalmente:
- una segunda conducción de aire configurada para conectarse con la mascarilla en correspondencia con una superficie exterior de la mascarilla opuesta al maniquí mediante unos medios de acoplamiento, donde los medios de acoplamiento son impermeables al aire y están configurados para sellarse a un reborde perimetral de la superficie exterior de la mascarilla y para sellarse a una superficie exterior de la segunda conducción de aire situada en correspondencia con un primer extremo de la segunda conducción de aire, generando los medios de acoplamiento una cavidad entre la mascarilla, los medios de acoplamiento y una entrada de aire situada en correspondencia con el primer extremo de la segunda conducción de aire;
- un segundo sensor de caudal conectado a la segunda conducción de aire y configurado para medir el caudal de aire de inspiración y/o espiración que es filtrado por la mascarilla, y;
- unos medios de cálculo de un coeficiente de filtración (Ke) mediante la división del caudal de aire de inspiración y/o espiración que es filtrado por la mascarilla entre el caudal de la corriente de aire de inspiración y/o espiración producida por el medio de bombeo.
Mediante el dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla descrito anteriormente, se permite obtener un valor de coeficiente de eficacia (Ke) que indica el porcentaje (expresado en tanto por uno) de aire inspirado o espirado que ha sido realmente filtrado por la mascarilla, ya que una parte importante del aire inspirado y espirado se escapa entre las holguras o huecos que aparecen durante la respiración entre la mascarilla y la superficie de la posición frontal del maniquí.
Este valor de coeficiente de eficacia, Ke, se puede multiplicar por la eficacia de filtración bacteriana (BFE) del tejido que conforma la mascarilla, obteniéndose como resultado una eficacia de filtración bacteriana real (R-BFE) de la mascarilla cuando es usada por una persona en su actividad diaria. De manera preferente, el dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla comprende también un tercer sensor de caudal configurado para medir el caudal de aire que fluye a través de la primera abertura de la superficie envolvente. De esta forma se puede comprobar si la suma de caudales medidos por el segundo sensor y el tercer sensor equivale al caudal medido por el primer sensor. En caso de no coincidencia, el dispositivo puede emitir una señal de alarma o de aviso, para que el operario encargado de utilizar la máquina compruebe si existe alguna fuga de aire en la superficie envolvente o si existe algún fallo en los sensores de caudal.
Según una posible forma de realización del dispositivo, los medios de acoplamiento entre la mascarilla y la segunda conducción de aire comprenden una película de material impermeable al aire. Esta película puede estar hecha de material plástico.
Como ya se ha adelantado, la superficie envolvente puede consistir en una escafandra o urna.
El dispositivo puede comprender un apoyo de la segunda conducción de aire en dicha escafandra o urna (por ejemplo, en correspondencia con una segunda abertura a través de la cual el aire que circula por la segunda conducción de aire fluye entre el espacio exterior a la escafandra o urna y el espacio interior a la escafandra o urna). Dicho apoyo de la segunda conducción de aire en la escafandra o urna está situado a la altura de la posición frontal (la boca) del maniquí. De esta forma, cuando la mascarilla está conectada mediante los medios de acoplamiento a la segunda conducción de aire, la mascarilla queda posicionada en correspondencia con la posición frontal del maniquí, situada en correspondencia con la boca del maniquí.
De manera preferente, el medio de bombeo está configurado de modo regulable para poder vahar el caudal y la frecuencia de inspiración y espiración. De esta forma, el operario encargado de manejar el dispositivo puede configurar el medio de bombeo para simular un ritmo respiratorio de acuerdo con un determinado nivel de actividad física.
De manera preferente, el medio de bombeo permite ser regulado de acuerdo con, al menos, cuatro ritmos respiratorios correspondientes a un nivel de reposo o un nivel de ejercicio físico ligero (o suave), un nivel de ejercicio físico moderado y un nivel de ejercicio físico intenso. De manera preferente, el dispositivo comprende un medidor de presión de aire situado en correspondencia con un orificio de la primera conducción de aire. De esta forma, se puede medir la presión que se genera en toda la primera conducción de aire, estando relacionada esta presión con la resistencia al paso del aire que ofrece cada mascarilla, aportando un parámetro adicional indicativo del esfuerzo respiratorio que conlleva el uso de la mascarilla para una persona en su actividad diaria.
La presente invención se refiere también a un procedimiento de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla.
Este procedimiento de medición implica hacer uso de un dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla según se ha descrito anteriormente.
El procedimiento comprende obtener un coeficiente de eficacia (Ke) de filtración de la mascarilla, dividiendo el caudal de aire de inspiración y/o espiración filtrado por la mascarilla entre el caudal de aire de inspiración y/o espiración total.
De manera preferente, el procedimiento comprende también multiplicar el coeficiente de eficacia, Ke, de filtración por un valor teórico de eficacia de filtración bacteriana de la mascarilla (correspondiente con la eficacia de filtración bacteriana (BFE) del tejido de la mascarilla), para obtener así una eficacia de filtración bacteriana real (R-BFE) de la mascarilla.
Breve descripción de las figuras
Se describe aquí de forma breve una figura a modo de ejemplo no limitativo, que ayuda a comprender mejor la invención:
Figura 1 : Muestra una vista esquemática de una posible forma de realización del dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla objeto de la presente invención. Figura 2: Muestra un detalle, según una posible forma de realización del dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla de la invención, del acoplamiento entre la segunda conducción de aire (tubo colector) y la mascarilla, estando la mascarilla dispuesta sobre el maniquí con forma de cabeza humana del dispositivo.
Descripción detallada
La presente invención se refiere, como se ha mencionado anteriormente, a un dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ).
En la Figura 1 puede verse una representación esquemática de una posible forma de realización del dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ), objeto de la presente invención.
El dispositivo comprende un maniquí (2) con forma de cabeza humana, dispuesto en el interior de una escafandra, urna o superficie envolvente (3) impermeable al paso del aire.
El dispositivo comprende un medio de bombeo (4) configurado para generar un caudal de aire de inspiración y espiración que circule a través del maniquí (2).
Este medio de bombeo (4) puede comprender una bomba de calibración.
El medio de bombeo (4) está situado preferentemente fuera de la escafandra o urna (3).
El medio de bombeo (4) puede estar configurado para bombear un caudal de aire a una velocidad regulable, de manera que el medio de bombeo (4) puede generar un caudal de aire de inspiración/espiración acorde con un ritmo de ejercicio físico intenso, o bien acorde con un ritmo de ejercicio físico moderado, o bien acorde con un ritmo de ejercicio físico ligero o bien un ritmo o nivel de reposo. A la salida del medio de bombeo (4), el dispositivo comprende un primer sensor (5) de caudal de aire, configurado para medir el caudal de aire inspirado y/o espirado por el maniquí (2).
El dispositivo comprende una primera conducción de aire (6) (por ejemplo, un tubo de PVC) que está conectada al medio de bombeo (4) y que atraviesa el interior del maniquí (2) desde una posición posterior (21 ) (en correspondencia con la nuca del maniquí (2)) hasta una posición frontal (22) (en correspondencia con la boca del maniquí (2)).
De manera preferente, el dispositivo incorpora un medidor de presión de aire (13) conectado a un orificio realizado en la primera conducción de aire (6). De esta forma, se puede medir la presión que se genera en todo el tubo o primera conducción de aire (6), lo cual está relacionado con la resistencia al paso del aire que ofrece cada mascarilla.
El dispositivo comprende una mascarilla (1 ) posicionada sobre el maniquí (2), en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2).
El dispositivo comprende una segunda conducción de aire (8) (por ejemplo, un tubo de PVC) configurada para conectarse a la mascarilla (1 ) a través de unos medios de acoplamiento (9).
El dispositivo comprende un segundo sensor (7) de caudal de aire, configurado para medir un caudal de aire que atraviesa la mascarilla (1 ) y circula por la segunda conducción de aire (8).
La escafandra, urna o superficie envolvente (3) comprende una primera abertura (10) o válvula, típicamente situada en correspondencia con la parte superior o techo de la escafandra o urna (3).
El dispositivo comprende un tercer sensor (11 ) de caudal de aire, configurado para medir el aire que entra o sale de la escafandra, urna o superficie envolvente (3) a través de la primera abertura (10). La escafandra, urna o superficie envolvente (3) comprende una segunda abertura (12) a través de la cual la segunda conducción de aire (8) está conectada con el exterior de la escafandra, urna o superficie envolvente (3).
El dispositivo permite disponer una mascarilla (1 ) sobre el maniquí (2), empleando preferentemente los arneses o cinchas de la mascarilla (1 ) para sujetar la mascarilla (1 ) al maniquí (2) (por ejemplo, sujetando las tiras o arneses o cinchas flexibles de la mascarilla (1 ) a unas orejas del maniquí (2)). Así pues, la mascarilla (1 ) queda posicionada en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2), mediante unos medios de posicionamiento (que pueden ser los arneses o cinchas o tiras flexibles convencionales de la mascarilla, o pueden ser medios de posicionamiento alternativos que permitan disponer la mascarilla (1 ) en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2)).
Así pues, una vez conectada la mascarilla (1 ) a la segunda conducción de aire (8) mediante los medios de acoplamiento (9), basta disponer la mascarilla (1 ) en proximidad a la posición frontal (22) del maniquí (2), preferentemente en contacto con la superficie del maniquí (2) pero sin sellar completamente la mascarilla (1 ) a la superficie de la posición frontal (22) del maniquí (2). Es decir, el ajuste de la mascarilla (1 ) al maniquí (2) debe permitir que, ante una presión respiratoria suficiente (presión generada por el medio de bombeo (4), que produce que se deforme la mascarilla (1 ) sobre la posición frontal (22) del maniquí (2)), el aire pueda escapar entre los intersticios, desajustes u holguras que deben poder formarse entre la mascarilla (1 ) y la superficie del maniquí (2), al igual que se forman entre la mascarilla (1 ) y la cara de una persona cuando ésta porta la mascarilla (1 ).
En la Figura 2 se muestra un detalle, según una posible forma de realización del dispositivo de la invención de la mascarilla (1 ) conectada a la segunda conducción de aire (8) (o tubo colector) mediante los medios de acoplamiento (9).
Los medios de acoplamiento (9) pueden comprender una película impermeable al paso del aire (por ejemplo, una película plástica). Estos medios de acoplamiento (9) están configurados para sellarse a una superficie exterior de la segunda conducción de aire (8) situada en correspondencia con un primer extremo de dicha segunda conducción de aire (8). Asimismo, estos medios de acoplamiento (9) están configurados para sellarse al reborde perimetral de la mascarilla (1 ) situado en correspondencia con una superficie exterior de la mascarilla (1 ) (siendo la superficie exterior de la mascarilla (1 ) aquella superficie de la mascarilla (1 ) situada en oposición al maniquí (2), en contraposición a la superficie interior de la mascarilla (1 ) que es aquella que se sitúa en contacto y/o enfrentada a la posición frontal (22) del maniquí (2)).
Así pues, el dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ), objeto de la presente invención, permite el paso de aire entre el maniquí (2) y la mascarilla (1 ), pero no permite el paso de aire a través de los medios de acoplamiento (9), por lo que todo el aire que atraviesa la mascarilla (1 ) fluye también a través de la segunda conducción de aire (8) y a través del segundo sensor (7).
En funcionamiento, el medio de bombeo (4) genera un caudal de aire de inspiración y espiración, de acuerdo con un determinado régimen o ritmo de ejercicio físico intenso, moderado, suave (ligero) o de reposo, equivalente al ritmo respiratorio de una persona.
Este medio de bombeo (4) es regulable, de modo que se puede ajustar la frecuencia y el caudal del flujo de aire bombeado, de acuerdo con los mencionados ritmos o regímenes de funcionamiento.
El caudal de aire espirado fluye desde el medio de bombeo (4) a través de la primera conducción de aire (6), hacia la boca del maniquí (2) situada en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2).
Una porción del aire saliente del maniquí (2) (aire espirado) atraviesa la mascarilla (1 ) y fluye por la segunda conducción de aire (8) hacia el exterior de la escafandra, urna o superficie envolvente (3). Otra porción del aire saliente del maniquí (2) (aire espirado) se cuela por los espacios u holguras existentes entre la mascarilla (1 ) y la superficie frontal del maniquí (2) (superficie situada en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2)). Esta porción de aire que se cuela entre el maniquí (2) y la mascarilla (1 ) escapa de la escafandra, urna o superficie envolvente (3) a través de la primera abertura (10).
Análogamente a lo que se acaba de describir, una porción del caudal de aire entrante en el maniquí (2) (aire inspirado) fluye desde el exterior de la escafandra, urna o superficie envolvente (3) a través de la segunda conducción de aire (8) y a través de la mascarilla (1 ) hacia la boca del maniquí (2) situada en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2) y, finalmente, hacia el medio de bombeo (4) a través de la primera conducción de aire (6).
Otra porción del caudal de aire entrante en el maniquí (2) (aire inspirado) fluye desde el exterior de la escafandra, urna o superficie envolvente (3) a través de la primera abertura (10) y a través de los desajustes u holguras (que se forman por la presión respiratoria que deforma la mascarilla (1 )) entre la mascarilla (1 ) y la posición frontal del maniquí (2), hacia la boca del maniquí (2) situada en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2) y, finalmente, hacia el medio de bombeo (4) a través de la primera conducción de aire (6).
El primer sensor (5) mide el caudal total de aire inspirado y espirado.
El segundo sensor (7) mide el caudal inspirado y espirado que se filtra a través de la mascarilla (1)-
El tercer sensor (11 ) mide el caudal de aire inspirado y espirado que no se filtra a través de la mascarilla.
De manera preferente, el dispositivo comprende medios de verificación o comprobación configurados para comparar la suma de caudales medidos por el segundo sensor (7) y por el tercer sensor (11 ) con el caudal medido por el primer sensor (5), pudiendo emitir una señal de aviso si la suma de caudales medidos por el segundo sensor (7) y por el tercer sensor (11 ) no es igual al caudal medido por el primer sensor (5).
El dispositivo puede comprender medios de cálculo de un coeficiente de eficacia (Ke) de la mascarilla (1 ), donde dicho coeficiente de eficacia, Ke, equivale a un porcentaje (expresado en tanto por uno) del aire inspirado o espirado que ha atravesado la mascarilla (1 ).
El coeficiente de eficacia, Ke, se obtiene de dividir el caudal de aire filtrado por la mascarilla (1 ) (medido por el segundo sensor (7) entre el caudal total de aire inspirado o espirado (medido por el primer sensor (5).

Claims

REIVINDICACIONES Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) que comprende:
- un maniquí (2) con forma de cabeza humana;
- una superficie envolvente (3) impermeable al aire que rodea al maniquí (2);
- un medio de bombeo (4) conectado a través de una primera conducción de aire (6) con una posición frontal (22) del maniquí (2) situada en correspondencia con una boca del maniquí (2), donde el medio de bombeo (4) está configurado para producir una corriente de aire de inspiración y/o espiración a través de la primera conducción de aire (6);
- un primer sensor (5) de caudal, configurado para medir el caudal de la corriente de aire de inspiración y/o espiración producida por el medio de bombeo (4);
- al menos una primera abertura (10) de la superficie envolvente, configurada para permitir el paso de aire entre el exterior de la superficie envolvente (3) y el espacio interior situado entre la superficie envolvente (3) y el maniquí (2);
- unos medios de posicionamiento de una mascarilla (1 ) en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2) configurados para posicionar la mascarilla (1 ) en correspondencia con la posición frontal (22) del maniquí (2) sin producir un cierre estanco entre la mascarilla (1 ) y el maniquí (2); caracterizado por que comprende:
- una segunda conducción de aire (8) configurada para conectarse con la mascarilla (1 ) en correspondencia con una superficie exterior de la mascarilla (1 ) opuesta al maniquí (2) mediante unos medios de acoplamiento (9), donde los medios de acoplamiento (9) son impermeables al aire y están configurados para sellarse a un reborde perimetral de la superficie exterior de la mascarilla (1 ) y a una superficie exterior de la segunda conducción de aire (8) situada en correspondencia con un primer extremo de la segunda conducción de aire (8), generando los medios de acoplamiento (9) una cavidad entre la mascarilla (1 ), los medios de acoplamiento (9) y una entrada de aire situada en correspondencia con el primer extremo de la segunda conducción de aire (8);
- un segundo sensor (7) de caudal conectado a la segunda conducción de aire (8) y configurado para medir el caudal de aire de inspiración y/o espiración que es filtrado por la mascarilla (1 ), y;
- unos medios de cálculo configurados para calcular un coeficiente de filtración (Ke).
2. Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) según la reivindicación 1 , caracterizado por que comprende un tercer sensor (1 1 ) de caudal configurado para medir el caudal de aire que fluye a través de la primera abertura (10) de la superficie envolvente (3).
3. Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que los medios de acoplamiento (9) comprenden una película de material impermeable al aire.
4. Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie envolvente (3) es una escafandra o urna.
5. Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) según la reivindicación 4, caracterizado por que comprende un apoyo de la segunda conducción de aire (8) en la superficie envolvente (3).
6. Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el medio de bombeo (4) está configurado de modo regulable para poder variar el caudal y la frecuencia de inspiración y espiración.
7. Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) según la reivindicación 6, caracterizado por que el medio de bombeo (4) permite ser regulado de acuerdo con, al menos, cuatro ritmos respiratorios correspondientes a un nivel de reposo, un nivel de ejercicio físico ligero, un nivel de ejercicio físico moderado y un nivel de ejercicio físico intenso. Dispositivo de medición de la eficacia de filtración de una mascarilla (1 ) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un medidor de presión de aire (13) situado en correspondencia con un orificio de la primera conducción de aire (6).
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