ES2233964T3 - Sistema de gestion de respirador accionado de purificacion de aire. - Google Patents
Sistema de gestion de respirador accionado de purificacion de aire.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION TIENE QUE VER CON UN TIPO PARTICULAR DE APARATO RESPIRATORIO DE PRESION POSITIVA FORZADA POR VENTILADOR, CONOCIDO COMUNMENTE COMO MASCARILLAS DE RESPIRACION MOTORIZADAS DE AIRE-PURIFICANTE (PAPRS). EN PARTICULAR, LA INVENCION TRATA DE LA SUPERVISION DEL FUNCIONAMIENTO DE TAL EQUIPO. EN UN PRIMER ASPECTO, LA INVENCION PROPORCIONA UNA MASCARILLA DE RESPIRACION MOTORIZADA DE AIRE-PURIFICANTE (1), QUE INCLUYE MEDIOS DE ADQUISICION DE DATOS (16), PARA PERMITIR DETERMINAR EL VOLUMEN DE AIRE EXTRAIDO A TRAVES DEL FILTRO (6). EN OTRO ASPECTO, LA INVENCION COMPRENDE UN SISTEMA DE GOBIERNO PARA SUPERVISAR Y ANALIZAR LOS DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE POR LO MENOS UNA MASCARILLA DE RESPIRACION MOTORIZADA DE AIRE-PURIFICANTE. EL SISTEMA DE GOBIERNO, INCLUYE MEDIOS DE ADQUISICION DE DATOS ASOCIADOS CON CADA MASCARILLA DE RESPIRACION, PARA PERMITIR DETERMINAR EL VOLUMEN DE AIRE EXTRAIDO A TRAVES DEL FILTRO DE LA MASCARILLA DE RESPIRACION, Y UN APARATO ELECTRONICO DE PROCESAMIENTO DE DATOS, DENTRO DEL QUE SE CARGAN EN SU TOTALIDAD PARA SU ANALISIS, LOS DATOS ADQUIRIDOS POR LOS MEDIOS DE ADQUISICION DE DATOS. EL APARATO DE PROCESAMIENTO DE DATOS, SE PUEDE SITUAR PARCIALMENTE SOBRE CADA MASCARILLA DE RESPIRACION PARA PERMITIR QUE SE DEN LAS SEÑALES DE ALARMA (14, 15) A LOS USUARIOS, EN LOS MOMENTOS APROPIADOS. SIN EMBARGO, UN SISTEMA REMOTO DE ORDENADOR (18), QUE TIENE PRESTACIONES PARA PROCESAMIENTO DE DATOS, PODRA ALMACENAR Y MOSTRAR A CONTINUACION LOS DATOS ADQUIRIDOS, ASI COMO PERMITIR UN ANALISIS MAS SOFISTICADO.
Description
Sistema de gestión de respirador accionado de
purificación de aire.
La presente invención se refiere a un tipo
particular de aparatos de respiración de presión positiva forzada
por ventilador, comúnmente conocidos como Respiradores Accionados de
Purificación de Aire (PAPRs: Powered Air-Purifying
Respirators). En particular, la invención se refiere a la vigilancia
del funcionamiento de un tal equipo.
El equipo de respirador no accionado de
purificación de aire implica una máscara de respiración que tiene
una entrada de aire filtrado. El aire es impulsado a través del
filtro por medio de la acción de respiración del usuario. Un
problema considerable de este tipo de respirador es cómo determinar
cuando es necesario sustituir el filtro. Se han propuesto a lo largo
de los años numerosos indicadores de "final de vida de
servicio", pero ninguno de ellos ha sido adoptado ampliamente. La
mayor dificultad es que la vida útil del filtro está determinada por
varios factores no relacionados, tales como la proporción de
contaminantes en la atmósfera, la humedad y el esfuerzo requerido
por el usuario o paciente. Las actuales estimaciones de tiempo de
vida útil del filtro están basadas en cierto número de tales
factores y requiere considerable experiencia ponderarlos
conjuntamente.
En años recientes se han introducido respiradores
de presión de aire positiva, y estos utilizan una bomba que aspira
aire ambiente a través de un filtro y lo suministra a la máscara de
cara. La bomba comprende un ventilador con motor que impulsa aire a
través del filtro en proporción a la velocidad de giro. En un tal
equipo sencillo con motor, la vida del filtro en un ambiente
particular está directamente relacionada con el tiempo de
funcionamiento y en la práctica se puede estimar con fiabilidad
razonable. Sin embargo, estos respiradores adolecen de los problemas
consistentes en que no proporcionan necesariamente flujo de aire
suficiente durante periodos de inhalación máxima, pero son por lo
demás antieconómicos en el uso del filtro al proporcionar exceso de
flujo durante ciclos de exhalación.
Una nueva generación de respiradores accionados
de purificación de aire (PAPRs) que han sido desarrollados por el
solicitante utilizan una válvula de demanda de respiración para
superar las deficiencias de los respiradores sencillos de presión de
aire positiva mencionados anteriormente. Sin embargo, la inclusión
de la válvula de demanda ha introducido nuevamente una variante
impredecible de consumo de aire en la determinación de la vida del
filtro.
La invención proporciona un respirador de
purificación de aire accionado, como se especifica en la
reivindicación 1.
La frase "medios de descontaminación" ha
sido utilizada genéricamente para indicar cualesquiera medios que
sean capaces de descontaminar el aire para el usuario. Los medios de
descontaminación han sido descritos con referencia a un
"filtro" cuando esa palabra ha sido utilizada en un sentido
funcional amplio. Se ha de apreciar que la palabra "filtro"
tiene también un significado de jerga en este campo para referirse a
un dispositivo para la eliminación mecánica de partículas del aire;
un filtro comprende usualmente una malla fina que dejará pasar el
aire pero no las partículas. La frase "medios de
descontaminación" incluye también dentro de su alcance:
- absorbedores que aspiran contaminantes, como una esponja;
- adsorbedores a cuya superficie se adhieren los contaminantes, por ejemplo filtros de gas basados en carbón; y
- catalizadores que transforman un contaminante en un material diferente mediante una reacción química, por ejemplo "filtros de monóxido de carbono".
La frase "pieza facial" ha sido utilizada
genéricamente para indicar cualquier aparato que cubra al menos la
boca o nariz de un usuario o paciente, e incluye una máscara,
campana o pieza de cabeza.
Los medios de recogida de datos pueden comprender
un medidor de flujo para medir el flujo instantáneo de aire dentro
del respirador, y un reloj. El medidor de flujo y el reloj se pueden
hacer funcionar para formar un medidor de volumen de acumulación que
permite determinar el volumen total de aire aspirado a través de los
medios de descontaminación. El medidor de flujo puede ser situado en
cualquier lugar en la trayectoria del aire en el que se pueda medir
un valor verdadero del flujo.
No es necesario que la determinación real del
volumen de aire aspirado a través de los medios de descontaminación
sea realizada en el respirador, pero si la determinación se efectúa
en él, entonces puede ser proporcionada convenientemente una alarma
al usuario cuando los medios de descontaminación se aproximen al
final de su vida útil.
Ya se determine o no el volumen de aire en el
respirador, será ventajoso incluir un acceso de datos para hacer
posible que, ya sea los datos aproximados medidos por los medios de
medición, ya sea los datos de volumen determinados, sean cargados en
un sistema de ordenador a distancia. El sistema de ordenador puede
incluir una base de datos que contenga información acerca de muchas
personas que respiren y permitir que un administrador observe
estrechamente su respiración y comportamiento. Esto puede permitir
también al administrador asegurarse de que los usuarios estén
haciendo funcionar los respiradores de una manera segura.
Una característica adicional consiste en asociar
marcas de identificación con cada respirador, o con alguno o todos
los componentes de cada respirador, con el fin de permitir la
incorporación de esas identificaciones en la base de datos. Las
marcas de identificación comprenderán generalmente indicadores
únicos y pueden implicar el uso de técnicas tales como códigos de
barras o tiras magnéticas codificadas.
La codificación de identidad de cada uno de los
medios de descontaminación hace posible analizar las características
de comportamiento de cada tipo. El análisis puede considerar datos
tales como los tipos y concentraciones de contaminantes, la humedad,
la temperatura, los periodos de uso, la resistencia al flujo y el
caudal de aire máximo a través de los medios de descontaminación. A
partir de tal análisis es posible predecir la vida útil óptima de un
tipo particular de medios de descontaminación en cualquier
aplicación o entorno particular.
Usualmente se dispondrá un motor de accionamiento
incorporado en el respirador mediante baterías recargables. También
se pueden medir en el respirador datos funcionales, tales como el
voltaje de la batería. Se puede entonces enviar al usuario una señal
de alarma con anterioridad a la descarga. Sistemas más complicados
pueden vigilar el tiempo desde la última recarga y el tiempo de
funcionamiento de cada batería, utilizando su identificación para
predecir de antemano el fallo de la batería. Entonces se podría
presentar visualmente una alarma en el momento de la recogida del
respirador o en el momento de retorno, para asegurar la recarga
antes del uso. Cuando se utiliza un grupo de baterías, puede ser
vigilada cada celda individual, lo que es útil, ya que el
rendimiento de una batería está limitado por el rendimiento de la
celda más débil en un grupo.
Las alarmas para el usuario pueden ser
proporcionadas en la forma de un mensaje presentado visualmente, un
tono audible, una luz de aviso o una combinación de ellos. La alarma
puede ser emitida como una simple señal o como una secuencia más
compleja de avisos. Luces de destello, modulaciones de intensidad o
cambio de color se pueden utilizar para indicar diferentes niveles
de gravedad de la alarma. También se puede incluir en el esquema de
alarmas el funcionamiento seguro contra fallos de la alarma.
La medición del flujo de aire se puede realizar
mediante un estrangulador o restrictor de flujo de aire, tal como
una placa de orificios o malla y un sensor de presión adaptado a
medir el cambio de presión a través del restrictor.
Alternativamente, el restrictor de flujo de aire puede comprender un
tubo flexible de transferencia de aire, y el flujo de aire puede ser
medido por un sensor de presión adaptado a medir el cambio de
presión entre la unidad de bomba y la pieza facial. En otra
alternativa, la medición del flujo de aire puede ser efectuada por
un transmisor y receptor de ultrasonidos dispuesto para transmitir y
detectar ultrasonidos que se desplacen a lo largo de una parte del
canal de transferencia de aire. El caudal es en este caso
directamente proporcional al transcurso de tiempo de los
ultrasonidos que se desplazan a lo largo del canal. Este método
tiene la ventaja de que no exige restricción de flujo en el flujo de
aire. En otra alternativa, la medición del flujo puede ser efectuada
por un termistor calentado situado en una corriente de aire: el
caudal es entonces proporcional al efecto de enfriamiento en el
termistor.
La presión puede ser medida por un transductor de
presión de silicio. En una alternativa, la presión puede ser medida
por una membrana flexible dispuesta para flexionar con cambios de
presión, y un sistema de detección de ultrasonidos. El sistema de
detección puede implicar un transmisor de ultrasonidos dispuesto
para dirigir ultrasonidos por la membrana, un receptor de
ultrasonidos dispuesto para detectar ultrasonidos reflejados desde
la membrana y un analizador capaz de determinar el cambio de tiempo
de tránsito de las señales transmitidas y recibidas. Los cambios en
el tiempo de tránsito pueden ser calibrados para proporcionar una
indicación de la presión del aire. Para compensar los cambios en el
tiempo de tránsito de los ultrasonidos, originados por variaciones
de temperatura, se pueden proporcionar también sondas de temperatura
tanto en sistemas de detección de flujo como de presión.
La invención puede comprender además un sistema
de gestión para vigilar y analizar datos funcionales procedentes de
al menos un respirador accionado de purificación de aire, como se
especifica en la reivindicación 10. Un aparato de tratamiento de
datos puede estar parcialmente situado en cada respirador con el fin
de proporcionar alarmas a los usuarios en momentos apropiados. Sin
embargo, un sistema de ordenador a distancia que tiene instalaciones
de tratamiento de datos será capaz de almacenar los datos en una
base de datos y a continuación presentar visualmente los datos
recogidos, así como hacer posible análisis más complicados.
Los respiradores, y algunas o todas sus partes
componentes, se pueden identificar con el fin de hacer posible que
el sistema de gestión incorpore datos acerca del funcionamiento de
los diversos componentes. A partir de la información, el sistema de
gestión puede proporcionar otros avisos, tales como el fallo
inminente de la batería, así como análisis de rendimiento.
A continuación se describirá un ejemplo de la
invención con referencia a la disposición esquemática de la figura
1.
Un respirador accionado de purificación de aire
está mostrado en general con 1. El respirador incluye una unidad de
bomba 2 y una pieza facial 3 que consiste en una máscara que está
destinada a cubrir la nariz y la boca del usuario y es ajustable
para adaptarse ajustadamente al contorno de la cara del usuario. La
unidad de bomba 2 y la máscara 3 están interconectadas por un
conducto de aire definido por la tubería flexible 4. Una válvula de
demanda 5 está situada en el punto en el que el tubo flexible 4
entra en la máscara 3. La válvula de demanda 5 suministra aire a la
máscara de acuerdo con los requisitos instantáneos del usuario desde
el suministro a presión en el tubo 4. Un filtro 6 está situado en la
entrada de aire de la unidad de bomba 2. En uso, es impulsado aire
del ambiente a través del filtro 6 en la entrada de aire y
suministrado a la máscara 3 a través del tubo flexible 4.
Dentro de la bomba 2 hay un ventilador centrífugo
7 y un motor electrónico 8 para accionar el ventilador 7. Una
batería recargable 9 proporciona energía eléctrica al respirador. En
adición al motor de accionamiento 8, la batería 9 proporciona
energía eléctrica al medidor de flujo 10 situado en o dentro del
tubo flexible 4, un sensor de presión 11 en la máscara 3, un segundo
sensor de presión 12 situado en la entrada de aire detrás del filtro
6 y un tercer sensor de presión 13 situado en la salida del
ventilador. Además, la batería suministra energía eléctrica a una
luz de aviso o piloto 14 en la máscara 3, y un zumbador audible 15
en la unidad de bomba 2.
La unidad de bomba 2 incluye también elementos
electrónicos 16 de recogida de datos, que reciben entradas desde el
motor 8, el medidor de flujo 10 y los sensores de presión 11, 12 y
13. Los datos recogidos pueden ser marcados en tiempo cada vez que
se anota un registro. La lógica de tratamiento de datos dentro del
módulo 16 de recogida de datos responde a las entradas para
proporcionar avisos al usuario. En particular, los elementos
electrónicos 16 miden el flujo instantáneo de aire filtrado a través
del tubo 4, y esto se combina con una medición del tiempo durante el
cual ha estado en uso el respirador para determinar el volumen de
aire que ha pasado a través del filtro 6. Esta información puede ser
utilizada para proporcionar una alarma cuando el filtro se aproxima
o alcanza el final de su vida de trabajo. La alarma se hace visual
mediante la luz 14 y audible mediante el zumbador 15.
Los elementos electrónicos 16 vigilan también el
voltaje de la batería 9, y avisan al usuario del fallo inminente de
la batería mediante la luz 14 y el zumbador 15. La batería puede ser
entonces recargada por el cargador 17.
Los datos aportados por los elementos
electrónicos 16 son cargados periódicamente en una base de datos en
un sistema 16 de ordenador a distancia para hacer posible el
almacenamiento y análisis posterior de los datos aportados. La carga
de los datos proporciona un mecanismo para la gestión del
sistema.
El sistema de ordenador a distancia recibe no
sólo datos funcionales del medidor de flujo y los sensores, sino
también datos relativos a acontecimientos de alarma. Un
administrador del sistema introducirá el código de identidad de cada
componente cuando se ensambla cada respirador. Esta información
puede ser marcada con una etiqueta de código de barras en cada
componente. Aquél introducirá también la información medioambiental,
tal como el tipo de contaminante, el grado de contaminación, la
humedad y la temperatura, cada día o de manera regular, según se
requiera. Esta información permite no sólo la vigilancia de la
historia funcional y comportamiento de cada componente, sino que
también proporciona unos medios para predecir modos de fallo. Tal
predicción puede ser utilizada para crear regímenes de servicio y
planes de sustitución de componentes. El administrador asegurará que
los componentes sean cambiados en momentos requeridos, y de que se
incorporen las identidades de los nuevos componentes.
Lo que tiene más importancia es que esta
información se utiliza para calcular el tiempo preciso en el que los
filtros requieran sustitución. Se puede añadir un margen apropiado y
enviarse una señal al administrador del sistema o al usuario cuando
un filtro requiere sustitución.
Aunque la invención ha sido descrita con
referencia a una realización particular, se ha de apreciar que puede
realizarse de otras muchas formas. Por ejemplo, la máscara facial no
es esencial y la invención puede ser aplicada a cualquier otra forma
de respirador. Los componentes no necesitan incorporar códigos de
barras, y se puede adoptar cualquier otro esquema de identificación
conveniente. Además, el sistema de gestión puede también
proporcionar otros avisos, tales como intervalos de mantenimiento o
servicio del motor y el ventilador, y puede proporcionar
recordatorios para cargar datos. En otra variante, la válvula de
demanda 5 puede estar situada en la unidad de bomba, y el filtro
puede estar situado en la salida de la bomba. Se ha de apreciar
también que cualquier tipo apropiado de bomba podría sustituir a la
bomba centrífuga representada.
Las personas expertas en la técnica apreciarán
que se pueden efectuar numerosas variaciones y/o modificaciones en
la invención según está mostrada en las realizaciones concretas sin
apartarse del alcance de la invención, según se ha descrito de
manera general. Por lo tanto, las presentes realizaciones se han de
considerar, a todos los respectos, como ilustrativas y no
limitativas.
Claims (13)
1. Un respirador accionado (1) de purificación de
aire, que comprende:
- una unidad de bomba (2) para suministrar aire ambiente a través de un conducto de aire (4);
- unos medios de descontaminación (6) para filtrar el aire ambiente suministrado; y
- una válvula de demanda (5) que responde a una demanda del usuario para que sea entregado al usuario aire suministrado; caracterizado por
- medios para hacer posible determinar el volumen total de aire impulsado a través de los medios de descontaminación, en el que dichos medios comprenden medios (10, 11, 12, 13) de recogida de datos del flujo.
2. Un respirador según la reivindicación 1, que
comprende además una pieza facial (3) para cubrir al menos la boca o
la nariz de un usuario, en el que la unidad de bomba suministra aire
ambiente a la pieza facial a través del conducto de aire.
3. Un respirador según la reivindicación 2, en el
que la válvula de demanda (5) está asociada con la pieza facial o la
unidad de bomba.
4. Un respirador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que los medios
(10-13) de recogida de datos comprenden un medidor
de flujo (10) para medir el flujo instantáneo de aire dentro del
respirador, y un reloj operable para producir datos que, en relación
con los datos de flujo instantáneo procedentes del medidor de flujo,
hacen posible determinar el volumen de aire acumulado, impulsado a
través de los medios de descontamina-
ción.
ción.
5. Un respirador según la reivindicación 4, en el
que el medidor de flujo de aire está situado en el conducto de aire
(4).
6. Un respirador de aire según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que la determinación del
volumen total de aire impulsado a través de los medios de
descontaminación (6) es realizada en el respirador.
7. Un respirador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que está prevista una alarma
(14, 15) para el usuario cuando los medios de descontaminación se
aproximan al final de su vida útil.
8. Un respirador según la reivindicación 1, que
incluye un acceso de datos para hacer posible que los datos
recogidos por los medios de recogida de datos sean cargados en un
sistema (18) de ordenador distante.
9. Un respirador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que está dispuesto un motor
incorporado en el respirador accionado mediante baterías recargables
(9), siendo medido en el mismo el voltaje de baterías, y una señal
de alarma (14, 15) es enviada al usuario con anterioridad a la
descarga.
10. Un sistema de gestión para vigilar y analizar
datos funcionales procedentes de al menos un respirador accionado de
purificación de aire, en combinación con al menos un respirador de
acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el
sistema de gestión incluye medios (10-13) de
recogida de datos de flujo asociados con el o cada respirador para
hacer posible determinar el volumen total de aire impulsado a través
de los medios des descontaminación (6) del respirador, y un aparato
(16, 18) de tratamiento de datos electrónico en el cual se cargan
para su análisis los datos recogidos por los medios de recogida de
datos de flujo.
11. Un sistema de gestión según la reivindicación
10, en el que el aparato de tratamiento de datos está situado al
menos parcialmente en el o cada respirador con el fin de poder
proporcionar avisos a los usuarios en momentos apropiados.
12. Un sistema de gestión según la reivindicación
10 o la 11, en el que las identidades de respiradores, o de algunas
o la totalidad de sus partes componentes, se incorporan en un
sistema de ordenador distante que contiene al menos parte del
aparato de tratamiento de datos.
13. Un sistema de gestión según la reivindicación
12, en el que están asociadas marcas de identificación con el o cada
respirador, o con alguno o cada uno de los componentes del o de cada
respirador, para facilitar la incorporación de aquellas
identificaciones en una base de datos del sistema de ordenador
distante.
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