ES2954411T3 - Sistema de suministro de gas que incluye un conservador de gas - Google Patents

Sistema de suministro de gas que incluye un conservador de gas Download PDF

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Stephen Krentler
Hans Irr
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Un conservador de oxígeno neumático que suministra un caudal minuto constante a una mascarilla nasal, mascarilla facial o cánula nasal se vuelve liviano mediante el uso de tubos conectados entre el conservador y una fuente de oxígeno como depósito de oxígeno para el suministro a la mascarilla nasal, mascarilla facial. , o cánula nasal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de suministro de gas que incluye un conservador de gas
Antecedentes
Campo de la invención
La presente invención está relacionada con la utilización de conservadores de gas en sistemas de suministro de gas, más en particular, en sistemas de suministro de gas para la inhalación de oxígeno médico u oxígeno de emergencia tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Técnica relacionada
Los conservadores de gas se utilizan con el fin de proporcionar cantidades controladas de gas para su inhalación por parte de las personas. Dos ejemplos de conservadores incluyen aquellos de suministro de oxígeno para la oxigenoterapia de pacientes y de oxígeno para tripulaciones y/o pasajeros de aviones en entornos con poco oxígeno o baja presión a bordo de las aeronaves.
Los conservadores de oxígeno en el mercado de la asistencia sanitaria domiciliaria han mejorado durante muchos años la duración útil de los recipientes de suministro (botellas, depósitos, recipientes, etc.) con respecto a los dispositivos de flujo continuo (reguladores, caudalímetros, vasos dewar de oxígeno líquido, etc.), sin dejar de satisfacer de manera adecuada las necesidades clínicas del paciente de oxígeno. Estos sistemas normalmente sólo proporcionan oxígeno al usuario durante la parte de inhalación de una respiración, de forma óptima en la primera mitad de la inhalación del usuario.
Al principio, la mayoría de los dispositivos eran electrónicos y utilizaban pilas como fuente de energía. Más adelante, los dispositivos neumáticos que utilizan la presión del recipiente de suministro como fuente de energía se convirtieron en los sistemas preferidos debido a que no necesitaban pilas, eran más pequeños y fáciles de utilizar. Ambos tipos permitían al paciente de oxígeno deambular durante períodos de tiempo más largos y/o requerir recargas de suministro de oxígeno menos frecuentes.
La reducción de peso en el sector aeroespacial es un objetivo constante para reducir el consumo de combustible, aumentar la autonomía y mejorar la seguridad. Los sistemas actuales de oxígeno a bordo proporcionan un flujo continuo de oxígeno que limita la duración del suministro, requiere el tamaño máximo que pueda permitir el espacio de almacenamiento del recipiente de suministro independientemente de si se utilizan, lo que en la mayoría de los vuelos no se hace, y puede limitar la autonomía de la aeronave.
Algunos sistemas de demanda para la asistencia sanitaria a domicilio se han probado en el mercado de la aviación comercial con una aceptación y un éxito limitados. La mayoría no eran lo suficientemente duraderos para los rigores del mercado de la aviación comercial o proporcionaban una interfaz inadecuada con el sistema de almacenamiento de la aeronave. El documento US648721 divulga un ejemplo de un dispositivo neumático de conservación de oxígeno.
Por consiguiente, un objetivo de la invención es proporcionar un aparato para regular el flujo de gas con un conservador que no experimente los problemas exhibidos por los métodos y aparatos convencionales de regulación del flujo de gas.
Compendio
Se divulga un sistema neumático de conservación de oxígeno con el fin de suministrar oxígeno para la inhalación que comprende un tubo que está adaptado y configurado para recibir gas desde una fuente de gas, un conservador en comunicación fluida aguas abajo con dicho tubo y un dispositivo de distribución de gas para llevar puesto que comprende una máscara facial, una máscara nasal o una cánula nasal en comunicación fluida aguas abajo con dicho conservador, que está adaptado y configurado para suministrar oxígeno a una persona para su inhalación, comprendiendo el conservador un cuerpo principal en el que se forma: un orificio de ventilación que se abre al exterior del cuerpo principal; una cámara esclava dividida en unas regiones superior e inferior por un diafragma esclavo; una cámara de detección dividida en unas regiones superior e inferior por un diafragma de detección; un pasaje de detección de inhalación que se abre al cuerpo principal en comunicación fluida aguas arriba con la región inferior de la cámara de detección; un pasaje de entrada de la cámara esclava en comunicación fluida entre la entrada del cuerpo principal y la región superior de la cámara esclava; un pasaje de salida de la cámara esclava en comunicación fluida entre la región superior de la cámara esclava y la máscara o cánula nasal; un pasaje de entrada de gas de sincronización en comunicación fluida aguas arriba con la región inferior de la cámara esclava; y un pasaje de salida de gas de sincronización en comunicación fluida entre la región inferior de la cámara esclava, la región superior de la cámara de detección y el orificio de ventilación, donde:
un trayecto de flujo de gas de inhalación comprende dicho pasaje de entrada de la cámara esclava, dicha región superior de la cámara esclava y dicho pasaje de salida de la cámara esclava;
un trayecto de flujo de gas de sincronización comprende dicho pasaje de entrada de gas de sincronización, dicha región inferior de la cámara esclava, dicho pasaje de salida de gas de sincronización y dicho orificio de ventilación;
el diafragma esclavo está precargado en una posición cerrada en la que obstruye la comunicación fluida entre los pasajes de entrada y salida de la cámara esclava y se impide un flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de inhalación;
el diafragma esclavo se mueve desde su posición cerrada hasta su posición abierta cuando una diferencia de presión, Pesclava superior - Pesclava inferior, entre las regiones superior e inferior de la cámara esclava, respectivamente, supera una presión diferencial Pesclava apertura predeterminada;
el diafragma de detección está precargado en una posición cerrada en la que obstruye la comunicación fluida entre los pasajes de entrada y salida de gas de sincronización e impide un flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de sincronización;
el diafragma de detección se mueve desde su posición cerrada hasta su posición abierta cuando una diferencia de presión, Pdetección superior - Pdetección inferior, entre las regiones superior e inferior de la cámara esclava secundaria, respectivamente, supera una presión diferencial Pdetección apertura predeterminada; y
el conservador se adapta y configura de modo que:
cuando los diafragmas esclavo y de detección están en sus posiciones cerradas, la inhalación de una persona que lleva puesta la máscara o cánula nasal provocará que Pdetección superior - P detección inferior supere P detección apertura y mueva el diafragma de detección a su posición abierta, el oxígeno sale por el orificio de ventilación a través de la entrada del cuerpo principal y los pasajes de entrada y salida de gas de sincronización, y se retrasa un flujo de salida de oxígeno del pasaje de salida de gas de inhalación un período de tiempo AT1;
al finalizar AT1, una disminución de la presión en el trayecto de flujo de gas de sincronización provoca que Pesclava superior - Pesclava inferior supere Pesclava apertura y el diafragma esclavo se mueva a su posición abierta y el oxígeno fluya a través del trayecto de flujo de gas de inhalación mientras el diafragma de detección permanece en su posición abierta durante un período de tiempo AT2 ;
al finalizar AT2, P detección superior - P detección inferior cae por debajo de P detección apertura y el diafragma de detección se mueve a su posición cerrada y se impide que el oxígeno fluya a través del trayecto de flujo de gas de sincronización mientras el oxígeno continúa fluyendo a través del trayecto de flujo de gas de inhalación durante un período de tiempo AT3 ;
al finalizar AT3, un aumento de la presión en el trayecto de flujo de gas de sincronización provoca que Pesclava superior - Pesclava inferior caiga por debajo de Pesclava apertura y el diafragma esclavo se mueva a su posición cerrada y se impida el flujo de oxígeno través de los trayectos de flujo de gas de inhalación y sincronización; y
durante AT2 y AT3, un bolo de oxígeno suministrado por el conservador a la máscara o cánula nasal se extrae de un depósito en el tubo.
También se divulga un sistema de suministro de oxígeno que comprende una fuente de oxígeno, un regulador de presión y el sistema neumático de conservación de oxígeno mencionado anteriormente. El regulador de presión está adaptado y configurado para regular una presión de la fuente de oxígeno hasta una presión menor para el suministro al tubo. El tubo incluye un orificio que estrangula un flujo de oxígeno a través de este, que separa el tubo en partes aguas arriba y aguas abajo. Uno o ambos de los pasajes de entrada y salida de gas de inhalación incluye(n) un orificio que estrangula un flujo de oxígeno a través de este. Se dimensiona la parte aguas abajo del tubo y se dimensiona(n) el(los) orificio(s) de los pasajes de entrada y salida de gas de inhalación de manera que se logre un caudal volumétrico por minuto predeterminado de oxígeno hacia el dispositivo de distribución de gas para llevar puesto.
También se divulga un método de utilización del sistema de suministro de oxígeno mencionado anteriormente que comprende los siguientes pasos. Se proporciona el sistema de suministro de oxígeno mencionado anteriormente. Se hace que una persona lleve el dispositivo de distribución de oxígeno.
El sistema neumático de conservación de oxígeno, el sistema de suministro de oxígeno y/o el método de utilización del sistema de suministro de oxígeno pueden incluir uno o más de los siguientes aspectos:
• el conservador comprende además una entrada del cuerpo principal en comunicación fluida entre el tubo y los trayectos de flujo de gas de inhalación y sincronización, de manera que reciba un flujo de oxígeno a través del tubo y de la entrada del cuerpo principal.
• el conservador comprende además una entrada del cuerpo principal en comunicación fluida entre el tubo y el trayecto de flujo de gas de inhalación, y el pasaje de entrada de gas de sincronización está en comunicación fluida aguas abajo con el tubo, de manera que reciba un flujo de oxígeno a través del tubo aunque no desde la entrada del cuerpo principal.
• el dispositivo de distribución de gas para llevar puesto es una máscara facial o máscara nasal que comprende una válvula de inspiración y una válvula de espiración, el conservador está integrado en la máscara facial o máscara nasal, el pasaje de entrada de gas de inhalación está en comunicación fluida con un extremo aguas abajo del tubo y el pasaje de salida de gas de inhalación se abre a un interior de la máscara facial o máscara nasal.
• el dispositivo de distribución de gas para llevar puesto es una cánula nasal y el conservador se dispone en línea con el tubo.
• el conservador se fabrica con material plástico.
• un dispositivo de ajuste por altitud se dispone aguas abajo del orificio del tubo en línea con el tubo, que está adaptado y configurado para aumentar o disminuir un caudal volumétrico por minuto suministrado por el conservador, cuando se produce una disminución o un aumento de la presión ambiental debido a un aumento o una disminución de la altitud, respectivamente.
• el dispositivo de ajuste por altitud comprende una carcasa que tiene una entrada, una salida, al menos una abertura de ventilación en uno de sus extremos que se abre a un exterior de la carcasa y a la atmósfera exterior, y un diafragma de ajuste por altitud que divide un interior de la carcasa en una primera y segunda región, estando la primera región en comunicación fluida con la entrada y salida de la carcasa, estando la segunda región en comunicación fluida con cada uno de la o las aberturas de ventilación, estando precargado el diafragma de ajuste por altitud mediante un resorte hasta una posición de reposo, una disminución de la presión ambiental provocada por un aumento de la altitud provoca que el diafragma se mueva en contra de la precarga del resorte, disminuye el volumen de la segunda región y aumenta del volumen de la primera región y, en consecuencia, aumenta el volumen de la parte aguas abajo del tubo.
• el dispositivo de ajuste por altitud comprende una sección del tubo que tiene una flexibilidad que es mayor que las secciones restantes del tubo, de modo que una disminución de la presión ambiental provocada por un aumento en la altitud, provoque que la sección del tubo que comprende el dispositivo de ajuste por altitud se expanda hacia fuera y aumente el volumen del tubo en la parte aguas abajo.
• el dispositivo de distribución de oxígeno es una máscara y la persona es un pasajero o miembro de la tripulación de una aeronave.
• la persona es un paciente que recibe oxigenoterapia.
• no se forma otra cámara en el cuerpo principal que esté en comunicación fluida con el trayecto de flujo de gas de inhalación.
• no se utiliza electricidad para iniciar un flujo de gas de sincronización a través del trayecto de flujo de gas de sincronización, iniciar un flujo de gas a través del trayecto de flujo de gas de inhalación, mover el diafragma esclavo a su posición abierta o cerrada y/o mover el diafragma de detección a su posición abierta o cerrada.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de la naturaleza y los objetos de la presente invención, se debe hacer referencia a la siguiente descripción detallada, considerada junto con los dibujos adjuntos, en los que elementos similares reciben los mismos números de referencia o unos análogos y donde:
La figura 1 es una visualización del esquema neumático del conservador inventivo.
La figura 2 es una vista en perspectiva de una realización del sistema de conservación de oxígeno inventivo de la invención que incluye una máscara.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una realización del sistema de conservación de oxígeno inventivo de la invención, donde el conservador está integrado en una máscara.
La figura 4 es una vista en perspectiva de una realización del sistema de conservación de oxígeno inventivo de la invención que incluye una cánula nasal.
La figura 5 es una vista en perspectiva de una máscara en la que está integrado el conservador inventivo. La figura 6 es una vista en perspectiva de una realización del conservador inventivo.
La figura 7 es una vista en planta superior del conservador de la figura 6.
La figura 8 es una vista de despiece en perspectiva de arriba a abajo del conservador de la figura 6. La figura 9 es una vista de despiece en perspectiva de abajo a arriba del conservador de la figura 6. La figura 10 es una vista de una sección transversal del conservador de la figura 6 realizada a lo largo de la línea I-I.
La figura 11 es una vista de una sección transversal del conservador de la figura 6 realizada a lo largo de la línea II-II.
La figura 12 es una vista en perspectiva de otra realización del conservador inventivo.
La figura 13 es una vista en planta superior del conservador de la figura 12.
La figura 14 es una vista de despiece en perspectiva de arriba a abajo del conservador de la figura 12. La figura 15 es una vista de despiece en perspectiva de abajo a arriba del conservador de la figura 12. La figura 16 es una vista de una sección transversal del conservador de la figura 12 realizada a lo largo de la línea III-III.
La figura 17 es una vista de una sección transversal del conservador de la figura 12 realizada a lo largo de la línea IV-IV.
La figura 18 es una vista en perspectiva de una realización del sistema de conservación de oxígeno inventivo de la invención que incluye una máscara y un dispositivo de ajuste por altitud.
La figura 19 es una vista en perspectiva de una realización del sistema de conservación de oxígeno inventivo de la invención que incluye una máscara y un dispositivo de ajuste por altitud, donde el conservador está integrado en la máscara.
La figura 20 es una vista en perspectiva de un primer dispositivo de ajuste por altitud inventivo.
La figura 21 es una vista en planta superior del primer dispositivo de ajuste por altitud de la figura 21. La figura 22 es una vista de una sección transversal del primer dispositivo de ajuste por altitud de la figura 21 realizada a lo largo de la línea V-V.
La figura 23 es una vista de una sección transversal de un segundo dispositivo de ajuste por altitud.
Descripción de las realizaciones preferidas
Junto con una fuente de oxígeno, un tubo y un dispositivo de distribución de gas para llevar puesto (una máscara facial, máscara nasal o cánula nasal), el conservador de gas inventivo se utiliza para suministrar un gas a una persona únicamente tras su inhalación. El gas se suministra en un bolo muy rápidamente al detectar el inicio de la inhalación. Para su utilización en oxigenoterapia, el conservador se adapta y configura para su utilización con sistemas de oxígeno criogénico, generadores de oxígeno, tomas de gas oxígeno de pared en residencias, sistemas de oxígeno portátiles y sistemas de oxígeno canalizados a distancia. Con el fin de utilizarlo a bordo de aeronaves, el conservador se adapta y configura de modo que se utilice con generadores de oxígeno (tales como generadores de oxígeno químicos o cerámicos o sistemas de adsorción por oscilación de presión) o botellas de gas comprimido que contienen oxígeno. Una fuente de oxígeno alimenta oxígeno a una presión regulada al tubo. El término "oxígeno" se debería considerar que incluye tanto el oxígeno puro industrial como también el aire enriquecido con oxígeno.
El tubo incluye un orificio en su parte aguas arriba. La parte del tubo aguas abajo del orificio y aguas arriba del conservador sirve como depósito del bolo de oxígeno dosificado por el conservador. Debido a que este depósito (es decir, el tubo) no está integrado en el conservador, el conservador se puede fabricar con un peso más ligero y un tamaño menor. En un aspecto de la invención, se puede ajustar con facilidad el caudal volumétrico por minuto suministrado por el conservador mediante el ajuste del volumen del depósito de tubo. De hecho, el dispositivo de la inventiva utiliza el tubo aguas abajo del orificio como una cámara de depósito primaria para acumular y contener el bolo de oxígeno con el fin de suministrarlo al portador de la máscara o cánula nasal hasta que se active el conservador mediante la respiración de inspiración del portador. Junto con el mecanismo de sincronización neumática del conservador, el diámetro y la longitud interiores del depósito de tubo y la presión de oxígeno regulada suministrada por la fuente determinan el volumen máximo del bolo que puede suministrar el conservador. La sincronización neumática está diseñada para permitir que salga del tubo el volumen de bolo máximo (cámara de depósito primaria).
El conservador de gas inventivo comprende un cuerpo principal que incluye un trayecto de flujo de gas de sincronización y un trayecto de flujo de gas (oxígeno) de inhalación formados en su interior. La finalidad del trayecto de flujo de gas de sincronización es abrir y cerrar de manera neumática el trayecto de flujo de gas de inhalación. Más en particular, el conservador se adapta y configura de modo que, tras un período de tiempo AT1 después de que se active el flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de sincronización, se inicie un flujo de oxígeno a través de un trayecto de flujo de gas de inhalación hacia la máscara o cánula nasal. Tras el paso de un período de tiempo AT2 después de que se active el flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de inhalación, se impide el flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de sincronización, aunque el flujo a través del trayecto de flujo de gas de inhalación continúa. Tras el paso de un período de tiempo AT3 después de que se active el flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de sincronización, se impide el flujo de oxígeno a lo largo del trayecto de flujo de gas de inhalación. Tras el paso de un período de tiempo AT4 después de que se impida el flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de inhalación, la presión en el depósito de tubo alcanza la presión regulada proporcionada por la fuente de oxígeno. Tras el paso de AT3, se puede repetir el ciclo de suministro de oxígeno cuando la persona que lleva la máscara o cánula nasal realiza otra respiración, aunque, si la respiración se realiza antes de la finalización de AT4, el tamaño del bolo de oxígeno suministrado estará prorrateado de acuerdo con la parte parcial de AT4 que haya transcurrido.
Tal como se ilustra mejor en la figura 1, el oxígeno de una fuente de oxígeno se recibe en el tubo 5 a través de una entrada de tubo 3 y un orificio de tubo 1. El volumen encerrado por el tubo 5 aguas abajo del orificio de tubo 1 y aguas arriba del conservador define un depósito de oxígeno. Junto con el conservador se forman la cámara esclava 19 y la cámara de detección 31. Un diafragma esclavo 25 divide la cámara esclava 19 en una región superior 23 y una región inferior 21. De manera similar, un diafragma de detección 37 divide la cámara de detección 31 en una región superior 35 y una región inferior 33.
El tubo 5 suministra oxígeno a la región inferior 21 de la cámara esclava 19 a través de un pasaje de entrada de la cámara esclava 7 , en el que se forma un orificio de entrada de la cámara esclava 16. Como alternativa, el tubo 5 suministra oxígeno a la región inferior 21 de la cámara esclava 19 a través de un pasaje de entrada de la cámara esclava opcional 17. En este caso alternativo, el tubo 5 está provisto de dos luces, una de las cuales suministra oxígeno a la región inferior 21 de la cámara esclava 19 y la otra que suministra oxígeno a la región superior 23 de la cámara esclava 19 a través de la entrada del trayecto de flujo de gas de inhalación 9. En caso contrario, el tubo 5 tiene únicamente una luz que suministra oxígeno tanto al pasaje de entrada de la cámara esclava 7 (que incluye un orificio de entrada de la cámara esclava 16) como a un pasaje de entrada del trayecto de flujo de gas de inhalación 9 (que incluye un orificio de entrada del trayecto de flujo de gas de inhalación 11).
Un flujo de oxígeno, a modo de gas de sincronización, sale de la región inferior 21 de la cámara esclava 19 a través de un orificio de salida de la cámara esclava 29 dispuesto en un pasaje de salida de la cámara esclava 27. Cuando está en su posición cerrada, el diafragma de detección 37 (en su posición cerrada) obstruye el orificio de salida de la cámara esclava 29 e impide que el gas de sincronización salga del orificio 29. Cuando una persona que lleva una máscara 39 inhala, el vacío inducido en los pasajes 41, 51 y la región inferior 33 de la cámara de detección 31 es suficiente para superar la precarga del diafragma de detección 37, en su posición cerrada mediante el resorte 53, y el diafragma de detección 37 se mueve a su posición abierta y deja de obstruir el orificio 29. Es decir, el flujo de gas de sincronización sale de la región superior 35 de la cámara de detección y se ventila fuera del conservador a través de un pasaje de salida de la cámara de detección 43 que tiene un orificio de salida de la cámara de detección 45 dispuesto en su interior. De manera congruente con lo anterior, alguien con conocimiento ordinario de la técnica reconocerá que el trayecto de flujo de gas de sincronización incluye un pasaje de entrada de la cámara esclava 7 (como alternativa al pasaje de entrada de la cámara esclava opcional 17), el orificio de entrada de la cámara esclava 16, la región inferior 21 de la cámara esclava 19, el pasaje de salida de la cámara esclava 27, el orificio de salida de la cámara esclava 29, la región superior 35 de la cámara de detección 31, el pasaje de salida de la cámara de detección 43 y el orificio de salida de la cámara de detección 45.
Cuando está en su posición cerrada, el diafragma esclavo 25 impide un flujo de oxígeno, como gas de inhalación, fuera de la cámara de tubo 5 a través del orificio de salida 11 hacia la región superior 23 de la cámara esclava 19. Cuando está en su posición abierta, el gas de inhalación sale de la región superior 23 hacia el pasaje 47 y al interior de la máscara 39 a través del orificio 49. Aunque la figura 1 ilustra un único pasaje 51 que se comunica de manera fluida con los pasajes 41, 47 en paralelo, el pasaje 51 es opcional. En esta alternativa, tanto el pasaje 41 como el pasaje 47 se comunican de manera fluida por separado con un interior de la máscara o cánula nasal 39 (a partir de ahora en la presente "máscara"). De manera congruente con lo anterior, el experto en la técnica reconocerá que el trayecto de flujo de gas de inhalación incluye el pasaje de entrada del trayecto de flujo de gas de inhalación 9, el orificio de entrada del trayecto de flujo de gas de inhalación 11, la región superior 23 de la cámara esclava 19, el pasaje 47, el orificio 49, el pasaje 51 y la máscara 39.
Durante el funcionamiento, cuando una persona que lleva la máscara 39 inhala, la diferencia de presión a través del diafragma de detección 37 aumenta debido a que se induce un ligero vacío en la región inferior 33 de la cámara de detección 31. Esta mayor diferencia de presión (Pdetección superior - Pdetección inferior) es suficiente para superar la precarga del diafragma de detección 37 en su posición cerrada mediante un resorte 53. Aquellos con conocimiento ordinario de la técnica reconocerán que la precarga (Pdetección apertura) es una función de la configuración y el material de construcción del diafragma de detección 37 y de la precarga aplicada mediante el resorte 53. Como resultado, se permite que el gas (oxígeno) de sincronización salga del pasaje de salida de la cámara esclava 27 a través de la región superior 35 de la cámara de detección 31. El gas de sincronización se ventila a partir de ese momento fuera del conservador a través del pasaje de salida de la cámara de detección 43 y el orificio de salida de la cámara de detección 45.
La iniciación del flujo de gas de sincronización a través del trayecto de flujo de gas de sincronización comienza un temporizador cuya finalización (tras el paso de un período AT1 predeterminado) inicia el flujo de gas (oxígeno) de inhalación a través del trayecto de flujo de gas de inhalación. Tras el paso de AT1, una disminución de la presión en la región inferior 21 de la cámara esclava 19 aumenta el diferencial de presión (Pesclava superior - Pesclava inferior) a través del diafragma esclavo 25 (es decir, la presión en la región superior 23 frente a la presión en la región inferior 21). Este diferencial de presión aumenta debido al flujo de gas de sincronización que sale del conservador a través del pasaje de salida de la cámara de detección 43 no tiene relativamente ninguna restricción, mientras que el flujo de oxígeno a través del orificio de entrada de la cámara esclava 16 está restringido debido a su diámetro hidráulico relativamente pequeño. A medida que finaliza AT1, este aumento del diferencial de presión supera la precarga del diafragma esclavo 25 hacia su posición cerrada. Aquellos con conocimiento ordinario de la técnica sobreentenderá que, debido a la configuración y el material de construcción del diafragma esclavo 25, la precarga del diafragma esclavo hacia su posición cerrada se puede caracterizar por un diferencial de presión (Pesclava apertura) predeterminado. Por tanto, a medida que finaliza AT1, se provoca el movimiento del diafragma esclavo 25 a su posición abierta.
Cuando el diafragma esclavo 25 se mueve a su posición abierta, se inicia el flujo de gas de inhalación (oxígeno) a través del trayecto de flujo de gas de inhalación y comienza el período AT2. Durante este tiempo, la disminución de presión en la región superior 35 de la cámara de detección 31 hace disminuir un diferencial de presión a través del diafragma de detección 37 (Pdetección superior - Pdetección inferior). A medida que finaliza AT2, esta disminución del diferencial de presión disminuye hasta un punto donde deja de ser suficiente para contrarrestar la fuerza de precarga del resorte 53. Como resultado, el diafragma de detección 37 se mueve de vuelta a su posición cerrada y el diafragma de detección 37 obstruye el pasaje de salida de la cámara esclava 27.
Cuando el diafragma de detección 37 se mueve a su posición cerrada, comienza el período AT3, continúa el flujo de gas de inhalación a través del trayecto de flujo de gas de inhalación y se impide el flujo de gas de sincronización a través del trayecto de flujo de gas de sincronización. Durante este período comienza a aumentar la presión en la región inferior 21 de la cámara esclava 19. Esto provoca que disminuya el diferencial de presión (Pesclava superior - P esclava inferior) a través del diafragma esclavo 25 (es decir, la presión en la región superior 23 frente a la presión en la región inferior 21). A medida que finaliza AT3, este diferencial de presión deja de ser suficiente para contrarrestar la fuerza de precarga del diafragma esclavo 25 y el diafragma esclavo 25 se mueve a su posición cerrada. Obviamente, esto impide el flujo de gas de inhalación a través del trayecto de flujo de gas de inhalación y se completa el suministro del bolo de oxígeno.
En cualquier momento tras la finalización de AT3 , se pueden repetir el ciclo de iniciación del flujo de gas de sincronización, la iniciación del flujo de gas de inhalación, la prevención del flujo de gas de sincronización y la prevención del flujo de gas de inhalación, cuando la persona que lleva la máscara 39 realiza otra respiración. Si se realiza una respiración a la finalización AT4 , o el algún momento temporal tras la finalización de AT4 , se suministrará al portador todo el bolo de oxígeno que está previsto suministrar con el conservador. Por otro lado, si se realiza una respiración antes del transcurso de AT4 , aunque la presión en el depósito de tubo puede no haber alcanzado la presión regulada proporcionada por la fuente de oxígeno, se seguirá suministrando un bolo de oxígeno al portador. A pesar de ello, este bolo será más pequeño en comparación con el bolo suministrado cuando se realiza una respiración en, o después de la finalización de, AT4 , debido a que se prorratea frente a la parte de AT4 que transcurre antes de que se realice la respiración.
Tal como se observa a partir del análisis anterior, el conservador permite el suministro de un bolo de oxígeno a demanda del portador al mismo tiempo que impide el suministro de más de un caudal volumétrico por minuto máximo de oxígeno al portador. El caudal por minuto suministrado por el conservador se puede expresar como:
[(bolus vol. delivered during AT2 and AT3) (bolus vol. delivered during AX)]
(AT1 AT2 AT3 AX).
donde AX es el período de tiempo variable que pasa una vez que se impide el flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de inhalación y antes de que se realice posteriormente una respiración. Por tanto, AX depende de cuándo el portador realice una respiración. Se concibe que si el portador realiza una respiración justo cuando la presión del depósito alcanza la presión regulada, AX = AT4 y se suministra la totalidad del bolo de oxígeno previsto. Por el contrario, si el portador realiza la respiración después de que la presión del depósito alcanza la presión regulada, AX > AT4 y se suministra la totalidad del mismo bolo de oxígeno previsto aunque durante un período de tiempo más prolongado. Por el contrario, si el portador realiza la respiración después de que la presión del depósito alcanza la presión regulada, AX < AT4 y se suministra menos de la totalidad del bolo de oxígeno previsto debido a que no se ha "restablecido" la presión del depósito. Aunque estos bolos se suministran a dicho portador con más frecuencia en comparación con un portador que espera hasta que pasa, al menos, AT4 y el denominador en la ecuación anterior es más pequeño, dichos bolos también son más pequeños debido a que están prorrateados de acuerdo con el período de tiempo que pasa antes de que finalice AT4.
Por lo tanto, se puede observar que el portador recibe un mismo caudal volumétrico por minuto independientemente de cuán frecuente se realicen las respiraciones, siempre que el portador no realice una respiración antes de que se restablezca la presión del depósito. Un caudal volumétrico por minuto constante es conveniente ya que satisface no solo a las personas que realizan las respiraciones a un ritmo moderado sino también a las personas que realizan respiraciones más pequeñas y frecuentes. El conservador también impide la pérdida de oxígeno en el caso de que el portador realice respiraciones menos frecuentes que la suma de AT1 + AT2 + AT3 + A T4.
Ahora se describirán realizaciones particulares del dispositivo inventivo haciendo referencia a las figuras 2-22.
Tal como se muestra mejor en la figura 2 , el sistema de suministro de oxígeno incluye el tubo T , un conservador C y un indicador de flujo F opcional. En este caso, el conservador C suministra oxígeno a una máscara nasal M.
Tal como se ilustra mejor en la figura 3 y en una realización diferente, el sistema de suministro de oxígeno incluye el tubo T y un indicador de flujo F utilizados junto con una máscara M. No obstante, al contrario que con el sistema de la figura 2 , el conservador C se integra directamente en la máscara.
Tal como se muestra mejor en la figura 4 y en otra realización más, el sistema de suministro de oxígeno incluye el tubo T , un conservador C y un indicador de flujo F. En este caso, en lugar de alimentar oxígeno a una máscara se alimenta a una cánula nasal.
Tal como se ilustra mejor en la figura 5 , la máscara M integrada incluye una válvula de inspiración V i , a través de la cual el portador de la máscara pues inspirar aire, y una válvula de espiración Ve , a través de la cual se pueden ventilar de la máscara M las exhalaciones del portador de la máscara.
Tal como se muestra mejor en las figuras 6-11 y en la realización donde el conservador no está integrado en una máscara, el conservador incluye una carcasa superior 4 y una carcasa inferior 8 que tienen intercalada una carcasa intermedia 6. Al menos las carcasas 4, 6 del conservador se pueden asegurar entre sí con una pluralidad de tornillos S . No obstante, alguien con conocimiento ordinario de la técnica reconocerá que la invención no se limita a dicha técnica. En su lugar se puede utilizar soldadura por ultrasonidos y/o adhesivos. La carcasa superior 4 incluye una entrada del cuerpo principal 2 y la carcasa inferior 8 incluye una salida del cuerpo principal 10.
Haciendo referencia a las figuras 8-9, se disponen unas juntas tóricas 12, 14 y un diafragma esclavo 18 entre las carcasas superior e intermedia 4, 6. Se inserta un orificio de entrada de la cámara esclava 16 en una cualquiera de una pluralidad de cavidades formadas en la carcasa intermedia 6 que están adaptadas y configuradas para recibir el orificio 16 en una conexión roscada o un ajuste por interferencia a presión. La junta tórica 14, o una junta similar, sirve para proporcionar un sellado hermético frente a gases en la interfaz de las carcasas superior e intermedia 4, 6 del conservador adyacentes a un extremo aguas arriba del orificio 16. El pasaje hueco del orificio 16 está dimensionado para proporcionar un período deseado de tiempo durante el que se permite que el gas de sincronización fluya a través del trayecto de flujo de gas de sincronización. Un orificio 16 más grande permitirá un flujo más rápido del gas de sincronización hacia el conservador y, por tanto, reducir AT2 y AT3. Como resultado, disminuirá el volumen del bolo de gas liberado del tubo de la cámara primaria 5. Obviamente, un orificio 16 más pequeño tendrá el efecto opuesto. De manera opcional, el conservador puede estar provisto de un conjunto de múltiples juntas tóricas o juntas 14 y orificios 16, donde el pasaje hueco de cada orificio 16 tiene un diámetro hidráulico diferente y cada orificio 16 se recibe en una cavidad asociada diferente. De esta manera, el conservador se puede diseñar para suministrar diversos caudales volumétricos por minuto, donde únicamente es necesario rotar la carcasa intermedia 6 con el fin de cambiar el caudal volumétrico por minuto. En lugar de, o además de, un conjunto de múltiples juntas tóricas, juntas 14 y orificios 16, se puede seleccionar uno de entre diversos caudales volumétricos por minuto proporcionando un conjunto de orificios de entrada del tubo que tienen diámetros hidráulicos diferentes.
El diafragma de detección 24 se dispone entre las carcasas intermedia e inferior 6, 8. El diafragma de detección 24 tiene funciones duales. Una parte periférica 28 engrosada proporciona la función de una junta tórica para proporcionar una junta hermética frente a gases entre las carcasas intermedia e inferior 6, 8 del conservador. Una parte intermedia elevada 32 sirve para impedir un flujo de gas de sincronización a través del trayecto de flujo de gas de sincronización al obstruir el orificio de salida de la cámara esclava 68. Una parte intermedia 30 conecta las partes periférica e intermedia 28, 32. Un resorte 36 proporciona la precarga deseada del diafragma de detección 24 hacia su posición cerrada, en la que obstruye el orificio de salida de la cámara esclava 68. La fuerza de precarga del resorte 36 se puede ajustar rotando el tornillo de la tapa 38. El tornillo de la tapa 38 se recibe mediante enroscado, tal como una tuerca y un perno, en una cavidad dimensionada de manera correspondiente formada en la carcasa inferior 8 , con el fin crear una junta hermética frente a gases, y se puede utilizar para ajustar la fuerza de precarga del tornillo 36.
Haciendo referencia a las figuras 10-11, cuando el portador de la máscara o cánula nasal realiza una respiración, un ligero vacío inducido en una región inferior 70 de la cámara de detección (a través de la salida del cuerpo principal 10 y el pasaje de detección de inhalación 72) provoca que la presión diferencial a través del diafragma de detección 24 (P detección superior - Pdetección inferior) supere la precarga proporcionada por el resorte 36 y mueva el diafragma de detección 24 hasta su posición abierta en la que la parte intermedia 32 deja de obstruir el orificio de salida de la cámara esclava 68. Como resultado de la interrupción de la obstrucción, el oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de sincronización deja de estar restringido y comienza el período de tiempo AT1.
Con respecto al trayecto de flujo de gas de sincronización, el oxígeno recibido desde el tubo por la entrada del cuerpo principal 2 se alimenta hacia un extremo aguas arriba de un pasaje de entrada de la cámara esclava 58. Cuando el diafragma de detección está en su posición abierta, el flujo continúa, en orden, a través del orificio de entrada de la cámara esclava 16, el extremo aguas abajo del pasaje de entrada de la cámara esclava 62, el pasaje 64, una región inferior 60 de la cámara esclava, el orificio de salida de la cámara esclava 68, una región superior 72 de la cámara de detección y se ventila fuera del conservador a través del orificio de ventilación 74. Este flujo de gas de sincronización continúa durante los períodos de tiempo AT1 y AT2. Durante el período de tiempo AT1, la presión dentro del trayecto de flujo de gas de sincronización (que incluye la región inferior 60 de la cámara esclava) disminuye. A la finalización del período de tiempo AT1, Pesclava superior - Pesclava inferior supera Pesclava apertura y el diafragma esclavo 18 se mueve a su posición abierta y comienza el período de tiempo AT2.
Con respecto al trayecto de gas de inhalación, durante el período de tiempo AT1, un soporte 66 formado en una superficie de una región superior 54 de la cámara esclava está en contacto con el diafragma esclavo 18 e impide un flujo de oxígeno a través de la región superior 54. Durante los períodos de tiempo AT1 y AT2, el oxígeno se recibe desde el tubo a través del pasaje de entrada de gas de inhalación 52. El flujo continúa a través de una región superior 54 de la cámara esclava y entra en los pasajes 20, 76, 26. Conjuntamente, los pasajes 20, 76, 26 comprenden un pasaje de salida de gas de inhalación. Debido a que el diafragma esclavo 18 se ha movido a su posición abierta, el soporte 66 deja de impedir un flujo de oxígeno a través de la región superior. Durante AT1, la presión en el trayecto de flujo de gas de sincronización disminuye, no obstante, la presión aumenta en la región superior 72 de la cámara de detección.
A la finalización de AT1, la presión en la región superior 72 de la cámara de detección ha disminuido hasta un punto donde Pdetección superior - Pdetección inferior deja de superar la fuerza de precarga del resorte 36 y el diafragma de detección se mueve a su posición cerrada. Es decir, se impide un flujo de oxígeno desde el orificio de salida de la cámara esclava 68 hasta la región superior 72 de la cámara de detección. En consecuencia, se impide un flujo a través del trayecto de flujo de gas de sincronización y su presión (que incluye la región inferior 60 de la cámara esclava) comienza a acumularse durante el período de tiempo AT3.
A la finalización de AT3, debido a la acumulación de presión en la región inferior 60, P esclava superior - P esclava inferior se reduce por debajo de Pesclava apertura; el diafragma esclavo 18 se mueve a su posición cerrada y el contacto entre el soporte 66 y el diafragma esclavo 18 impide un flujo de oxígeno a través de la región superior 54 de la cámara esclava. Tras el paso de AT3 , si el portador de la máscara o cánula nasal realiza una respiración, el ciclo se repite con el inicio de un flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de sincronización y el período de tiempo AT1. Durante AT4, la presión en el depósito de tubo y los trayectos de flujo de gas de inhalación y sincronización se vuelve a acumular hasta la presión regulada proporcionada por la fuente de oxígeno. Antes de que finalice AT4, cualquier respiración realizada por el portador dará como resultado el suministro de un bolo de oxígeno que está prorrateado de acuerdo con el grado de realización de AT4.
El conservador de la realización de las figuras 12-17 es el mismo que el de las figuras 6-11 con unas pocas diferencias. La carcasa inferior 8 no está provista de una salida del cuerpo principal 10. Esto implica que el pasaje de salida de la cámara esclava compuesto por los pasajes 20, 76, 26 y el pasaje de detección de gas de inhalación emergen del propio cuerpo principal. Esta realización particular es útil cuando el conservador está integrado en una máscara y, por tanto, no es necesario que esté conectado a ninguna parte del tubo que conduce a la máscara o cánula nasal.
Con respecto a la descripción de las figuras 6-17 anteriores, cabe destacar que, en lugar de que el cuerpo principal tenga una entrada del cuerpo principal, el oxígeno se puede recibir en los pasajes 52, 58 directamente del tubo.
En el contexto de un sistema basado en un vehículo aeronáutico, la invención también puede incluir un dispositivo (es decir, un dispositivo de ajuste por altitud). En el caso de despresurización de la cabina, a medida que aumenta la altitud disminuye la presión ambiental del aire disponible para que el portador respire a través de la válvula de inspiración de la máscara. Sin un ajuste por altitud, un conservador cuyo caudal volumétrico por minuto de oxígeno es constante dejará de suministrar suficiente oxígeno al portador para compensar la menor cantidad de oxígeno disponible en el aire a presión por debajo de la ambiental. Si dicho conservador de caudal volumétrico por minuto constante se dimensiona de manera que facilite un caudal mínimo a altitudes muy elevadas, el conservador suministrará más del caudal necesario a altitudes relativamente más bajas y, por tanto, se desperdicia oxígeno y se aumenta de manera innecesaria el tamaño y, por tanto, el peso de la fuente de oxígeno.
El dispositivo de ajuste por altitud de la invención actúa para aumentar el caudal volumétrico por minuto de oxígeno suministrado por el conservador durante un aumento de altitud y disminuir el caudal volumétrico por minuto de oxígeno suministrado por el conservador durante una disminución de altitud. En la invención se puede utilizar cualquier ajuste por altitud conocido en el campo de los suministros de oxígeno de emergencia para vehículos aeronáuticos.
Las realizaciones de las figuras 18 y 19 son las mismas que las de las figuras 2 y 3 , exceptuando que se dispone un dispositivo de ajuste por altitud A en línea con el tubo T aguas abajo de cualquier orificio de entrada del tubo T .
A continuación se proponen dos dispositivos de ajuste por altitud que ajustan el caudal volumétrico por minuto de oxígeno suministrado por el conservador por medios mecánicos en lugar de con un dispositivo electromecánico.
De acuerdo con el primer tipo de dispositivo, y tal como se muestra mejor en las figuras 20-22, el dispositivo de ajuste por altitud A1 actúa para aumentar un volumen del depósito de tubo aguas abajo del orificio de entrada del tubo durante un aumento de altitud y disminuir un volumen del depósito durante una disminución de altitud. El dispositivo de ajuste por altitud A1 incluye una carcasa superior UH asegurada a una carcasa inferior LH de forma hermética frente a gases. Los extremos aguas arriba y aguas abajo del dispositivo A1 están conectados de una forma hermética frente a gases con las partes aguas arriba y aguas abajo del tubo T mediante unos adaptadores. El interior del dispositivo A1 está dividido en unas cavidades superior e inferior UC, LC por un diafragma D. El diafragma está precargado hacia la cavidad superior UC por un resorte. Aunque la cavidad superior UC está en comunicación fluida con los adaptadores, la cavidad inferior LC no lo está. La cavidad inferior LC no es hermética frente a gases ya que se forma una pluralidad de aberturas en la carcasa inferior, de modo que se iguale la presión entre la cavidad inferior LC y la atmósfera ambiental fuera del dispositivo. Durante un aumento de altitud, disminuye la presión ambiental mientras que la presión en el interior de la cavidad superior UC se mantiene igual. Como resultado, el diafragma D se mueve hacia abajo para expandir el volumen de la cavidad superior UC. De esta manera, el volumen del depósito de tubo aumenta para aumentar el caudal volumétrico por minuto suministrado por el conservador. Por el contrario, durante una disminución de altitud, aumenta la presión ambiental mientras que la presión en el interior de la cavidad superior UC se mantiene igual. Como resultado, el diafragma D se mueve hacia arriba para disminuir el volumen de la cavidad superior UC. De esta manera, el volumen del depósito de tubo disminuye para disminuir el caudal volumétrico por minuto suministrado por el conservador.
De acuerdo con el segundo tipo de dispositivo, y tal como se muestra mejor en la figura 23, el dispositivo de ajuste por altitud A2 actúa para aumentar la cantidad de oxígeno que pasa a través del orificio de entrada del tubo durante un aumento de altitud y disminuir esa cantidad durante una disminución de altitud. El dispositivo de ajuste por altitud A2 se asegura al tubo T adyacente al orificio de entrada del tubo 80. Un interior del dispositivo de ajuste por altitud A2 encerrado por una carcasa 83 está dividido por una pared rígida 84 y un diafragma flexible 85 en una región superior 86, una región intermedia 87 y una región inferior 88. La región inferior tiene una presión equilibrada con la ambiental por medio de la abertura 89. La región intermedia 87 es hermética frente a gases y se llena con un gas a presión atmosférica. La región superior 86 también es hermética frente a gases (aunque en comunicación fluida con el tubo T) y tiene una presión equilibrada con la presión en el tubo T .
Aunque la figura 23 representa el dispositivo de ajuste por altitud A2 en su posición abierta, un resorte 90 tiene una fuerza de precarga diseñada para empujar un vástago 91 hacia arriba de manera que obstruya un asiento de válvula 92 cuando el dispositivo de ajuste por altitud A2 está a nivel del mar, de manera que impida que el oxígeno de una parte aguas arriba 81 del tubo T fluya a través de la entrada del dispositivo de ajuste por altitud 94 y hacia la región superior 86.
Durante un aumento de altitud, aumenta la diferencia de presión a través del diafragma 85 debido a que, aunque la región intermedia 87 es hermética frente a gases y se llena con un gas a presión atmosférica, la región inferior 88 está a presión por debajo de la ambiental debido al equilibrado de presión facilitado por la abertura 89. La fuerza de precarga del resorte 90 se fija de modo que, por encima de una altitud predeterminada, la diferencia de presión a través del diafragma 85 sea suficiente como para comprimir ligeramente el resorte 90 y bajar el vástago 91. Como resultado, el asiento de válvula 92 deja de estar obstruido por el vástago 91 y se permite el flujo de oxígeno desde una parte aguas arriba 81 del tubo T hasta una parte aguas abajo 82 del tubo T a través de la entrada 94, el orificio secundario 93, la región superior 86 y la salida del dispositivo de ajuste por altitud 95. A medida que aumenta el hueco entre el extremo abierto de la entrada 94 y la cara opuesta del vástago 91, disminuye la resistencia al flujo de oxígeno. La presencia del orificio secundario 93 impide que el oxígeno evite el orificio 80. De esta manera, se permite fluir una mayor cantidad de oxígeno hacia el depósito de tubo aguas abajo de la entrada 80. El caudal volumétrico por minuto de oxígeno suministrado por el conservador se incrementa durante AT2 y AT3 , la presión en la región superior de la cámara esclava disminuirá más lentamente en comparación con el caso donde no se permite un flujo de oxígeno pasado el orificio 93. Debido a que la presión disminuye más lentamente, una mayor cantidad de oxígeno fluye a través del trayecto de gas de inhalación del conservador.
Como alternativa a los dispositivos de ajuste por altitud A1, A2 descritos anteriormente que se muestran en las figuras 20-23, se pueden utilizar otras estructuras mecánicas adaptadas y configuradas para realizar la misma función. Por ejemplo, una parte del tubo se puede fabricar con un material que tenga una dureza relativamente más baja (teniendo, por tanto, inherentemente una mayor flexibilidad que otras partes del tubo) que se expande durante un aumento de altitud y se contrae durante una disminución de altitud. A modo de un ejemplo adicional, en lugar de un diafragma precargado por resorte, se puede utilizar un diafragma o pistón enrollado independiente.
Si bien el sistema inventivo se puede utilizar para cualquier cosa que requiera un flujo controlado de gas suministrado en bolos de forma cíclica, el dispositivo de demanda de gas de la inventiva se utiliza normalmente ya sea por un paciente en tratamiento con gas, tal como la oxigenoterapia con oxígeno, gas enriquecido con oxígeno o aire comprimido, o ya sea por la tripulación o los pasajeros de una aeronave durante condiciones de baja presión y/o oxígeno.
Ya sea utilizado por un paciente para el tratamiento con gas o por la tripulación de una aeronave en ambientes de baja presión y/o oxígeno, en comparación con los dispositivos de demanda de gas convencionales, el dispositivo inventivo tiene varias ventajas.
El dispositivo inventivo reduce el tamaño y/o el peso necesario de un recipiente de suministro de oxígeno (tal como una botella de gas comprimido) y/o aumenta el tiempo de utilización entre las sucesivas recargas o sustituciones del recipiente. La disminución del tamaño y/o del peso es importante en el contexto del tratamiento con gas para los pacientes que pueden experimentar debilidad muscular, falta de tono muscular y/o falta de fortaleza. La disminución del tamaño y/o del peso también se suele traducir en una disminución de los costes para el fabricante, la aseguradora y/o el paciente. Al contrario que en el dispositivo reivindicado divulgado en la solicitud de patente de EE. UU. n.° 15/255.858, presentada el 2 de septiembre de 2016, no es necesario proporcionar una cámara primaria (comparable con el depósito de tubo de la presente invención) dentro del cuerpo principal. Debido a que el depósito de tubo sirve para realizar la función de la cámara primaria del dispositivo de la solicitud ‘858, no es necesario aumentar el volumen ocupado por el cuerpo principal de la presente invención para acomodar el volumen de dicha cámara primaria. Debido a que no es necesario que el volumen del cuerpo principal de la presente invención sea tan grande, no se necesario que el material de construcción del cuerpo principal sea tan pesado.
El tamaño y/o el peso reducidos también son importantes en el contexto aeroespacial. Los sistemas de oxígeno aeroespacial normalmente sólo se utilizan en el raro caso de una despresurización de la cabina en el peor de los casos o para proporcionar primeros auxilios a un pasajero enfermo. En cualquier caso, cada vuelo se debe ocupar del suministro de oxígeno suficiente para hacer frente al peor de los casos. Por consiguiente, el peso de estos sistemas a bordo consume combustible, reduce la carga útil y la autonomía y aumenta los costes de explotación. Los sistemas actuales de oxígeno a bordo proporcionan oxígeno de flujo continuo. El flujo continuo limita la duración del suministro de oxígeno. El flujo continuo también requiere el máximo tamaño del recipiente de suministro en el espacio de almacenamiento. Cuando una aeronave se utiliza con un mismo sistema de flujo continuo tanto en vuelos de corta como de larga distancia, los requisitos de oxígeno para el vuelo de larga distancia prevalecerán. Por tanto, vuelos de larga distancia con un sistema de flujo continuo más voluminoso y/o más pesado que disminuye el consumo de combustible. Si bien los vuelos de corta distancia pueden utilizar un sistema de flujo continuo menos voluminoso y/o menos pesado, un sistema de este tipo limitará la autonomía de la aeronave en un vuelo posterior a menos que el sistema se cambie por un sistema de flujo continuo más voluminoso y/o más pesado. Al utilizar el dispositivo de demanda de gas inventivo se puede reducir el peso. Por consiguiente, se puede aumentar la autonomía de la aeronave y/o la carga útil y disminuir el consumo de combustible. En efecto, en comparación con algunos sistemas convencionales, el dispositivo inventivo puede reducir la cantidad de oxígeno requerida en la aeronave típica hasta en un 75%. La reducción de peso conseguida por el dispositivo inventivo también puede mejorar la seguridad y los costes de mantenimiento, además de permitir la utilización de botellas de gas comprimido en lugar de generadores de oxígeno químicos.
El conservador también se ha diseñado para que esté compuesto por menos componentes y con materiales ligeros, tales como plásticos y normalmente polietileno de alta densidad. Esto simplifica el conservador, lo que da como resultado una mayor fiabilidad y facilidad de fabricación. También reducirá el peso del conservador lo que ahorrará combustible cuando se utilice en el sector aeroespacial. Este peso más ligero también puede ayudar a mantener un buen sellado de la máscara en la cara del portador. Si un conservador es demasiado pesado (tal como los conservadores convencionales) puede tirar de la máscara hacia abajo y crear una fuga entre la cara del usuario y la máscara, lo que provoca de ese modo que falle la característica de detección de inhalación del conservador y no se active por la respiración de inspiración del portador. Muchos dispositivos convencionales se alimentan eléctricamente con una batería y pueden sufrir fallos de alimentación, errores de tensión y generalmente son más pesados debido al peso de la batería. Por el contrario, el dispositivo inventivo funciona de forma neumática y no requiere energía eléctrica ni baterías.
El conservador está diseñado para ser lo suficientemente sensible como para que se active a una presión negativa menor que la presión de apertura de la válvula de inspiración de la máscara aunque menos sensible que dispositivos similares que podrían provocar una falsa activación si se utiliza en una máscara. No obstante, el diseño, cuando se utiliza con una cánula nasal, tiene una buena sensibilidad debido a su proximidad al extremo del usuario de la cánula, al contrario que la mayoría de los sistemas donde el conservador está integrado en un regulador en un cilindro de oxígeno y alejado del usuario, con frecuencia 7 pies.
Muchos dispositivos convencionales incluyen características que se pueden mover libremente dentro del dispositivo y que se pueden ver impactadas por la posición relativa del dispositivo por la fuerza de la gravedad. Por ejemplo, algunos dispositivos convencionales pueden incluir una válvula de retención de tipo esférica destinada a reducir la cantidad de contrapresión creada cuando un impulso de oxígeno sale del dispositivo y fuerza de forma prematura el cierre de un diafragma. Este tipo de válvula es una válvula posicional que sólo funciona correctamente cuando el dispositivo está en una orientación en la que la gravedad mantiene la bola de la válvula de retención alejada de su asiento. Si el dispositivo se invierte, la bola de la válvula de retención caerá a su asiento y ocluirá el paso al diafragma, el dispositivo puede no funcionar ya que la bola de la válvula de retención puede permanecer ocluida si la inspiración del usuario no es lo suficientemente grande como para levantar la bola de su asiento. La cantidad de presión negativa (< -1,00 cm de H2O) creada normalmente por el usuario en una salida de dicho dispositivo probablemente no sería suficiente para levantar la bola de la válvula de retención fuera de su asiento. Por el contrario, el funcionamiento del dispositivo inventivo no depende de cómo se coloque u oriente. Dicho de otro modo, el diafragma principal no se cerrará de forma prematura y el funcionamiento no cambiará si se modifica la posición del dispositivo inventivo.
El diseño inventivo es pequeño y fácil de utilizar y se puede configurar y adaptar a varias modalidades, tales como botellas de gas comprimido de alta presión, sistemas de oxígeno criogénico, generadores de oxígeno, tomas de gas oxígeno de pared de residencias, sistemas de oxígeno portátiles y sistemas de oxígeno canalizados a distancia.
Si bien algunos sistemas convencionales de demanda de gas para la asistencia sanitaria se han probado en el mercado de la aviación comercial con una aceptación y un éxito limitados, la mayoría no eran lo suficientemente duraderos para los rigores del mercado de la aviación comercial o proporcionan una interfaz inadecuada con el sistema de almacenamiento de la aeronave. El dispositivo inventivo se ha diseñado teniendo en cuenta el mercado de la aviación comercial para superar los problemas experimentados por muchos sistemas convencionales, así como para el mercado de la asistencia sanitaria, de forma que se mejoren los sistemas actuales de demanda de gas para el mercado de la asistencia sanitaria.
Los sistemas convencionales de gas comprimido de flujo continuo tienen un tiempo de uso limitado (para la inhalación por parte del usuario) que es función del volumen y la presión de la botella de gas. En pocas palabras, el tiempo de utilización se determina dividiendo la masa de gas en la botella por el caudal. Por el contrario, para la misma masa de gas en la botella de gas, el dispositivo inventivo amplía el tiempo de utilización (para la inhalación por parte del usuario) porque no utiliza un flujo continuo.
Muchos dispositivos convencionales de demanda de gas tienden a ser complicados, no controlan el volumen de gas suministrado a lo largo del tiempo y no proporcionan la curva de flujo de bolo deseada (es decir, un flujo máximo relativamente alto durante una corta duración) que es mejor para la persona que utiliza el dispositivo. Por otro lado, el dispositivo inventivo proporciona la curva de flujo de bolo deseada.
Algunos dispositivos convencionales suministran múltiples pulsos en rápida sucesión creando un patrón de flujo de gas en forma de diente de sierra que depende de la inhalación constante y no controla el flujo en el tiempo. Por el contrario, el dispositivo inventivo suministra un bolo de gas a demanda del usuario (es decir, inhalado por el usuario). Por lo tanto, no suministra otro bolo de gas a menos que el usuario lo demande.
En comparación con muchos dispositivos convencionales, el dispositivo inventivo presenta una mayor fiabilidad, rendimiento y facilidad de uso, y una menor tasa de fallos causados por las interfaces de usuario no controladas y las condiciones de los usuarios del mundo real.
La mayoría de los dispositivos convencionales dependen ya sea de una contrapresión de la línea de suministro de gas o ya sea de una contrapresión en una salida del dispositivo para cerrar un diafragma principal y restablecer su circuito neumático. La dependencia de una contrapresión para cerrar el diafragma principal se debe a que el último orificio aguas arriba de la salida se sitúa aguas abajo de un paso de fluido hacia el diafragma en cuestión. Esta disposición particular dará como resultado una contrapresión variable sobre el diafragma; en consecuencia, causará un suministro no constante de volumen por minuto.
Por el contrario, las características internas del tubo y el conservador trabajan conjuntamente para crear un circuito de sincronización que sea independiente de cualquier contrapresión ejercida sobre el diafragma de detección. El diafragma de detección inventivo se restablece a sí misma en función del circuito de sincronización neumática y la precarga del resorte. Tras el movimiento del diafragma de detección a su posición abierta, se crea una "cámara esclava secundaria" en la región superior de la cámara de detección. Esta cámara esclava secundaria se añade al circuito de sincronización para garantizar que el diafragma principal seguido por el diafragma esclavo no se cierran antes de que se agoten el volumen y la presión del depósito de tubo. Esto es importante para garantizar que cualquier contrapresión en el diafragma de detección no afecte a la sincronización y que el volumen por minuto sea constante en todo el rango común de frecuencias respiratorias.
Un reto constante para la mayoría de los dispositivos neumáticos a demanda convencionales es la capacidad de ser lo suficientemente sensibles para que la persona con respiraciones lentas y poco profundas active el dispositivo sin que el dispositivo sea demasiado sensible a las variaciones de la presión de entrada de gas, lo que hace que el dispositivo realice ciclos de manera automática (emita pulsos de manera automática). Los diseños demasiado complicados agravan este problema de sensibilidad, ya que magnifican la amplitud de cualquier desviación de la presión de la presión regulada especificada.
Por el contrario, el diseño del circuito neumático del conservador inventivo está simplificado, por lo que la amplificación de la sensibilidad a la presión experimentada por muchos dispositivos convencionales se amortigua significativamente en el dispositivo inventivo. El diseño simplificado del circuito neumático también aumenta la facilidad de fabricación, reduce el número de componentes y mejora el rendimiento. Para precisar esta afirmación, la geometría de los componentes que forman la cámara esclava, la cámara de detección y los orificios formados en el cuerpo principal del conservador se diseñan para reducir la cantidad de componentes y el coste de los componentes para la fabricación del dispositivo. Por ejemplo, el dispositivo del documento US 7.089.938 puede utilizar hasta 22 componentes que conforman el circuito neumático, mientras que el dispositivo inventivo puede utilizar tan sólo 15 componentes.
Leyenda
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Si bien se ha descrito la invención junto con formas de realización específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la técnica a la luz de la descripción anterior. Por consiguiente, se pretende abarcar todas dichas alternativas, modificaciones y variaciones dentro del extenso alcance de las reivindicaciones adjuntas. La presente invención puede comprender, consistir o constar, en esencia, adecuadamente de los elementos descritos y se puede poner en práctica en ausencia de un elemento no descrito. Además, si hay lenguaje que haga referencia al orden, tal como primero y segundo, se debe interpretar en un sentido de ejemplo y no en un sentido restrictivo. Por ejemplo, los expertos en la técnica pueden reconocer que determinados pasos se pueden combinar en un único paso.
Las formas singulares "uno", "una", "la" y "el" incluyen los referentes plurales, a menos que el contexto dicte claramente lo contrario.
"Comprende" en una reivindicación es un término transitorio abierto que significa que los elementos de la reivindicación identificados posteriormente son una enumeración no exclusiva, es decir, se puede incluir cualquier otra cosa de forma adicional y permanecer dentro del alcance de "comprende". "Comprende" se define en la presente memoria como algo que abarca necesariamente los términos transitorios más limitados "que consiste esencialmente en" y "que consta de"; por consiguiente, "que comprende" se puede sustituir por "que consiste esencialmente en" o "que consta de" y permanecer dentro del alcance expresamente definido de "que comprende".
"Proporcionar" en una reivindicación se define como el hecho de proporcionar, suministrar, poner a disposición o preparar algo. El paso puede ser realizada por cualquier actor en ausencia de un lenguaje expreso en la reivindicación que indique lo contrario.
Opcional u optativo significa que el evento o las circunstancias descritas posteriormente pueden ocurrir o no. La descripción incluye casos donde el evento o circunstancia se produce y casos donde no se produce.
Los rangos se pueden expresar en la presente memoria como desde aproximadamente un valor particular y/o hasta aproximadamente otro valor particular. Cuando se expresa un rango de este tipo, se debe entender que otra forma de realización es desde el valor particular y/o hasta el otro valor particular, junto con todas las combinaciones dentro del rango.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de suministro de oxígeno que comprende una fuente de oxígeno, un regulador de presión y un sistema neumático de conservación de oxígeno con el fin de suministrar oxígeno para la inhalación que comprende un tubo (5) que está adaptado y configurado para recibir gas desde una fuente de gas, un conservador (C) en comunicación fluida aguas abajo con dicho tubo (5) y un dispositivo de distribución de gas para llevar puesto que comprende una máscara facial (M), una máscara nasal o una cánula nasal en comunicación fluida aguas abajo con dicho conservador, que está adaptado y configurado para suministrar oxígeno a una persona para su inhalación, comprendiendo el conservador un cuerpo principal en el que se forma: un orificio de ventilación (45) que se abre al exterior del cuerpo principal; una cámara esclava (19) dividida en unas regiones superior (23) e inferior (21) por un diafragma esclavo (25); una cámara de detección (31) dividida en unas regiones superior (35) e inferior (33) por un diafragma de detección (37); un pasaje de detección de inhalación que se abre al cuerpo principal en comunicación fluida aguas arriba con la región inferior de la cámara de detección (33); un pasaje de entrada de la cámara esclava (9) en comunicación fluida entre la entrada del cuerpo principal (3) y la región superior de la cámara esclava (23); un pasaje de salida de la cámara esclava (47) en comunicación fluida entre la región superior de la cámara esclava (23) y la máscara o cánula nasal; un pasaje de entrada de gas de sincronización en comunicación fluida aguas arriba con la región inferior de la cámara esclava (21); y un pasaje de salida de gas de sincronización en comunicación fluida entre la región inferior de la cámara esclava (21), la región superior de la cámara de detección (35) y el orificio de ventilación (45), donde:
un trayecto de flujo de gas de inhalación comprende dicho pasaje de entrada de la cámara esclava (9), dicha región superior de la cámara esclava (23) y dicho pasaje de salida de la cámara esclava (47);
un trayecto de flujo de gas de sincronización comprende dicho pasaje de entrada de gas de sincronización, dicha región inferior de la cámara esclava (21), dicho pasaje de salida de gas de sincronización y dicho orificio de ventilación (45);
el diafragma esclavo (25) está precargado en una posición cerrada en la que obstruye la comunicación fluida entre los pasajes de entrada (9) y salida (47) de la cámara esclava y se impide un flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de inhalación;
el diafragma esclavo (25) se mueve desde su posición cerrada hasta su posición abierta cuando una diferencia de presión, Pesclava superior - Pesclava inferior, entre las regiones superior (23) e inferior (21) de la cámara esclava, respectivamente, supera una presión diferencial Pesclava apertura predeterminada;
el diafragma de detección (37) está precargado en una posición cerrada en la que obstruye la comunicación fluida entre los pasajes de entrada y salida de gas de sincronización (?) e impide un flujo de oxígeno a través del trayecto de flujo de gas de sincronización;
el diafragma de detección (37) se mueve desde su posición cerrada hasta su posición abierta cuando una diferencia de presión, Pdetección superior - Pdetección inferior, entre las regiones superior e inferior de la cámara esclava secundaria, respectivamente, supera una presión diferencial Pdetección apertura predeterminada; y
el conservador se adapta y configura de modo que:
cuando los diafragmas esclavo (25) y de detección (37) están en sus posiciones cerradas, la inhalación de una persona que lleva puesta la máscara o cánula nasal provocará que Pdetección superior - Pdetección inferior supere a Pdetección apertura y mueva el diafragma de detección a su posición abierta, el oxígeno sale por el orificio de ventilación (45) a través de la entrada del cuerpo principal (3) y los pasajes de entrada y salida de gas de sincronización, y se retrasa un flujo de salida de oxígeno del pasaje de salida de gas de inhalación un período de tiempo AT1;
al finalizar AT1, una disminución de la presión en el trayecto de flujo de gas de sincronización provoca que Pesclava superior - Pesclava inferior supere a Pesclava apertura y el diafragma esclavo (25) se mueva a su posición abierta y el oxígeno fluya a través del trayecto de flujo de gas de inhalación mientras el diafragma de detección (37) permanece en su posición abierta durante un período de tiempo AT2 ;
al finalizar AT2 , Pdetección superior - Pdetección inferior cae por debajo de Pdetección apertura y el diafragma de detección (37) se mueve a su posición cerrada y se impide que el oxígeno fluya a través del trayecto de flujo de gas de sincronización mientras el oxígeno continúa fluyendo a través del trayecto de flujo de gas de inhalación durante un período de tiempo AT3 ;
al finalizar AT3 , un aumento de la presión en el trayecto de flujo de gas de sincronización provoca que Pesclava superior -Pesclava inferior caiga por debajo de Pesclava apertura y el diafragma esclavo (25) se mueva a su posición cerrada y se impida el flujo de oxígeno través de los trayectos de flujo de gas de inhalación y sincronización; y
durante AT2 y AT3, se extrae un bolo de oxígeno suministrado por el conservador a la máscara o cánula nasal de un depósito en el tubo, donde el regulador de presión está adaptado y configurado para regular una presión de la fuente de oxígeno hasta una presión inferior para el suministro al tubo (5), donde el tubo (5) incluye un orificio que estrangula un flujo de oxígeno a través de este, que separa el tubo en unas partes aguas arriba y aguas abajo, donde uno o ambos de los pasajes de entrada y salida de inhalación incluyen un orificio que estrangula un flujo de oxígeno a través de este y la parte aguas abajo del tubo se dimensiona y el(los) orificio(s) de los pasajes de entrada y salida de gas de inhalación se dimensionan de manera que se logre un caudal volumétrico por minuto predeterminado de oxígeno hacia el dispositivo de distribución de gas para llevar puesto, incluyendo el tubo (5) un orificio de tubo (1) para recibir oxígeno desde la fuente de oxígeno a través de una entrada de tubo (3), un volumen encerrado por el tubo (5), aguas abajo del orificio de tubo (1) y aguas arriba del conservador, que define un depósito de tubo para el oxígeno.
2. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 1, donde el conservador comprende además una entrada principal (2) en comunicación fluida entre el tubo (5) y los trayectos de flujo de gas de inhalación y sincronización, de manera que reciba un flujo de oxígeno a través del tubo (5) y de la entrada del cuerpo principal (2).
3. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 1, donde el conservador comprende además una entrada principal en comunicación fluida entre el tubo (5) y los pasajes de entrada de gas de inhalación y sincronización, y el pasaje de entrada de gas de sincronización está en comunicación fluida aguas abajo con el tubo (5), de manera que reciba un flujo de oxígeno a través del tubo (5) aunque no desde la entrada del cuerpo principal.
4. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 1, donde el dispositivo de distribución de gas para llevar puesto es una máscara facial o máscara nasal que comprende una válvula de inspiración y una válvula de espiración, el conservador está integrado en la máscara facial o máscara nasal, los pasajes de entrada de gas de inhalación y sincronización están en comunicación fluida con un extremo aguas abajo del tubo (5) y el pasaje de salida de gas de inhalación se abre a un interior de la máscara facial o máscara nasal.
5. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 1, donde el dispositivo de distribución de gas para llevar puesto es una cánula nasal y el conservador se dispone en línea con el tubo.
6. El sistema de conservación de oxígeno, donde el conservador se fabrica con un material plástico.
7. El sistema de conservación de oxígeno, que comprende además un dispositivo de ajuste por altitud (A1, A2) dispuesto aguas abajo del orificio del tubo en línea con el tubo, que está adaptado y configurado para mantener el caudal volumétrico por minuto predeterminado constante, cuando disminuye o aumenta la presión ambiental debido a un aumento o una disminución de la altitud, respectivamente.
8. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de ajuste por altitud (A1, A2) dispuesto aguas abajo del orificio del tubo en línea con el tubo (5), que está adaptado y configurado para aumentar o disminuir un caudal volumétrico por minuto suministrado por el conservador, cuando disminuye o aumenta la presión ambiental, respectivamente, debido a un aumento o una disminución de la altitud, respectivamente.
9. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 8, donde el dispositivo de ajuste por altitud comprende una carcasa (UH, LH) que tiene una entrada, una salida, al menos una abertura de ventilación en uno de sus extremos que se abre a un exterior de la carcasa y a la atmósfera exterior, y un diafragma de ajuste por altitud (D) que divide un interior de la carcasa en una primera y segunda región, estando la primera región en comunicación fluida con la entrada y salida de la carcasa, estando la segunda región en comunicación fluida con cada uno de la o las aberturas de ventilación, estando precargado el diafragma de ajuste por altitud mediante un resorte hasta una posición de reposo, una disminución de la presión ambiental provocada por un aumento de la altitud provoca que el diafragma se mueva en contra de la precarga del resorte, disminuye el volumen de la segunda región y aumenta del volumen de la primera región y, en consecuencia, aumenta el volumen de la parte aguas abajo del tubo.
10. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 8, donde el dispositivo de ajuste por altitud comprende una sección del tubo (5) que tiene una flexibilidad que es mayor que las secciones restantes del tubo (5), de modo que una disminución de la presión ambiental provocada por un aumento en la altitud, provoque que la sección del tubo que comprende el dispositivo de ajuste por altitud se expanda hacia fuera y aumente el volumen del tubo en la parte aguas abajo.
11. El sistema de suministro de oxígeno de la reivindicación 1, donde el dispositivo de ajuste por altitud está adaptado y configurado para aumentar una cantidad de oxígeno que fluye hacia el orificio de entrada del tubo durante un aumento de altitud y disminuir una cantidad de oxígeno que fluye hacia el orificio de entrada del tubo durante una disminución de altitud.
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