ES2616237T3 - Mejoras relacionadas con los sistemas de respiración - Google Patents

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Abstract

Aparato (226, 326) para condensar agua de gases respiratorios, que comprende un componente (234, 334) de intercambio de calor que tiene una entrada (228, 328), una salida (230, 330) y una cámara de condensación, siendo la entrada (228, 328) y salida (230,330) conectada a un sistema de respiración, de tal forma que los gases respiratorios son transportados a través de la cámara de condensación, en uso, y una unidad (232, 332) de base adaptada para ayudar a la eliminación del calor de las paredes del componente (234, 334) de intercambio de calor, en donde el componente (234, 334) de intercambio de calor se puede acoplar de forma liberable con la unidad (232, 332) de base, de modo que el componente (234, 334) de intercambio de calor es reemplazable y el componente (234, 334) de intercambio de calor forma un sistema cerrado, con respecto a la unidad (232, 332) de base de modo que ningún contacto entre la unidad (232, 332) de base o cualquier flujo de aire generado por la unidad (232, 332) de base, y los gases respiratorios del sistema de respiración, y en donde la unidad (232, 332) de base comprende un medio de intercambio de calor para transferir calor desde el componente (234, 334) de intercambio de calor y uno o más conductores (270, 274, 370, 374) de calor para acoplar la superficie exterior del componente (234, 334) de intercambio de calor, tomando uno o más conductores (270, 274, 370, 374) de calor la forma de salientes o cavidades (270, 274, 370, 374) para acoplar salientes o cavidades (248, 346) correspondientes del componente (234, 334) de intercambio de calor.

Description

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paredes de los conductos 28 de flujo, a la que el calor de los gases respiratorios se conduce, se incrementa significativamente con respecto a un tubo de respiración convencional, o una cámara de trampa de agua. Por lo tanto, la velocidad a la que se conduce calor a través de las paredes del componente 20 del radiador, al aire ambiente, es significativamente mayor.
Además, la unidad 30 de ventilación hace que el aire fluya a través de los conductos de flujo exteriores definidos entre las paredes de cierre de los conductos 28 de flujo y las bandas de soporte del componente 20 del radiador. Este flujo de aire desde la unidad 30 de ventilación aumenta la velocidad de conducción de calor fuera de las paredes de cierre de los conductos 28 de flujo, haciendo que el aire al que se ha conducido el calor de las paredes de cierre y, por lo tanto, el aire que está a una temperatura elevada con relación al aire ambiente, se reemplace continuamente con aire ambiente a una temperatura más baja.
Por lo tanto, el aparato 10 deshumidificador hace que los gases respiratorios que fluyen a través del componente 20 del radiador se enfríen significativamente, de modo que el vapor de agua se condense en agua dentro del componente 20 del radiador durante el uso. El condensado de agua dentro del componente 20 del radiador fluye hacia abajo por los conductos 28 de flujo, hacia la cámara 40 en la parte inferior del componente 20 del radiador, donde se acumula. Una vez que el nivel de condensado dentro de la parte inferior del componente radiador 20 está por encima de un nivel umbral, la disposición de válvula flotante del componente 20 del radiador permite que el condensado fluya a través de la abertura central hasta el orificio 26 de salida de condensado. El condensado de agua entonces fluye hacia un aparato de recogida apropiado.
Una disposición de recogida de este tipo se muestra esquemáticamente en la figura 13. En esta disposición, la base del componente 20 del radiador incluye una abertura 142 central ampliada y un pico 144 vertical se extiende desde la abertura 142 central que está cerrada por el elemento 27a de sellado cuando el nivel de agua está por debajo del umbral. Dentro de la abertura 142 central y el orificio 26 de salida de condensado, el componente 20 del radiador está provisto además de una disposición de válvula que se abre mediante el acoplamiento de un recipiente 110 de recogida con el orificio 26 de salida de condensado y se cierra retirando el recipiente 110 de recogida.
La disposición de válvula comprende una válvula 120 de pico de pato superior, una válvula 130 de pico de pato superior y un elemento 140 de conexión central. La válvula 130 de pico de pato superior incluye una brida 132 que sobresale hacia fuera que está adaptada para ser acoplada por el extremo superior del recipiente 110 de recogida, en conexión con el orificio 26 de salida de condensado, de modo que la brida 132 que sobresale hacia fuera de la válvula 130 de pico de pato superior es empujada hacia arriba. Esta acción hace que se abra la válvula 130 de pico de pato inferior. Además, esta acción hace que el elemento 140 de conexión central se mueva hacia arriba, haciendo que se abra la válvula 120 de pico de pato superior. Las configuraciones abiertas de las válvulas 120, 130 de pico de pato superior e inferior definen un conducto 142 de salida desde el interior del pico 144 vertical, hacia el orificio 26 de salida de condensado y el recipiente 110 de recogida.
En esta realización, el recipiente 110 de recogida está adaptado para conectarse al orificio 26 de salida de condensado por medio de una conexión de bayoneta. Además, el recipiente 110 de recogida tiene una estructura de fuelle, de tal modo que el recipiente 110 de recogida puede evacuarse sustancialmente antes del uso y expandirse durante el uso cuando el condensado de agua se acumula en el recipiente 110.
En la figura 14 se muestra esquemáticamente una disposición de recogida alternativa. En esta disposición, la base del componente 20 del radiador incluye de nuevo una abertura 152 central ampliada y un pico 154 vertical que se extiende desde la abertura 152 central que está cerrada por el elemento 27a de sellado cuando el nivel de agua está por debajo del umbral. En esta disposición, sin embargo, el orificio 26 de salida de condensado tiene un diámetro reducido y está adaptado para conectarse a un extremo de una longitud de tubo 160 de diámetro pequeño que se usa convencionalmente para suministrar fluidos en aparatos médicos. El tubo 160 de diámetro pequeño está conectado en su otro extremo a una bolsa 170 de recogida, dentro de la cual se recoge condensado de agua. Una abrazadera 180 de tubo está dispuesta en cada extremo del tubo 160 de diámetro pequeño, que permite cerrar el tubo 160 cuando se reemplaza la bolsa 170 de recogida. De lo contrario, el tubo 160 de diámetro pequeño permanece abierto durante el uso. También se proporciona una válvula 162 de pico de pato dentro del extremo del tubo 160 de diámetro pequeño que está conectado a la bolsa 170 de recogida.
Un desarrollo adicional de esta invención consiste en la inclusión de un elemento termoeléctrico, y específicamente un dispositivo Peltier, en la unidad de base del aparato, y la provisión de ambas una cámara de condensación y una cámara de calentamiento aguas abajo en el módulo de intercambio de calor. En esta disposición, el lado frío del elemento termoeléctrico enfría los gases respiratorios en la cámara de condensación y el lado caliente del elemento termoeléctrico calienta los gases respiratorios en la cámara de calentamiento aguas abajo. Este calentamiento de los gases respiratorios antes de salir del módulo de intercambio de calor reduce la probabilidad de que cualquier vapor restante dentro del flujo de gas se condense fuera del flujo de gas dentro de otra parte del sistema de respiración.
A continuación, se describe en detalle una primera realización del aparato de acuerdo con la invención, con referencia a las figuras 15 a 20.
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Las figuras 15 a 20 muestran cada una un aparato de deshumidificación de acuerdo con la invención, que se designa generalmente como 226. El aparato comprende una unidad 232 de base y un cartucho 234 extraíble/reemplazable. El cartucho 234 puede considerarse de otro modo constituir un recipiente de flujo de gas o cámara de flujo.
El cartucho 234 comprende generalmente un elemento hueco de pared fina configurado para definir un hueco interno relleno de gas. El cartucho 234 proporciona una cámara hermética a los gases con la excepción de los orificios 228, 230 y 236. Los orificios 228 y 230 proporcionan orificios de entrada y salida respectivas para el flujo de gas respiratorio dentro y desde el cartucho 234 en uso. El orificio 236 es un orificio de drenaje de líquido, cuyos detalles se describirán a continuación.
Los orificios 228 y 230 están dispuestos en una pared 238 externa común del cartucho 234, cuya pared en uso está dispuesta por lo general para proporcionar una pared superior, o enfrentada hacia arriba, del cartucho 234. Se proporciona una pared 239 inferior opuesta, que constituye la base del cartucho 234 en una orientación de uso como se muestra en las figuras 2 y 3. Los orificios 228 y 230 están provistos de respectivas formaciones 240 de conector vertical, cada una de las cuales toma la forma de una pared anular que depende de la pared 238. Los conectores 240 son de tamaño convencional para encajar estrechamente y de forma segura con los extremos de los tubos 222 y 224 de respiración, como se muestra en la figura 15. Cuando se conecta de esta manera, la cámara interna del cartucho 234 está sellada del aire ambiente y/o cualquier dispositivo externo de modo que el interior del cartucho 234 forme una parte de la trayectoria de flujo cerrada del sistema de respiración mostrado en la figura 15.
El cartucho 234 está formado preferiblemente de un material plástico adecuadamente rígido, por ejemplo, por moldeo por inyección.
El cartucho 234 es generalmente de planta rectangular y tiene una pared 242 frontal sustancialmente continua, que está alejada de la unidad 232 de base cuando el cartucho está montado sobre la misma para su uso.
La pared 244 opuesta (posterior) del cartucho, que mira hacia la unidad 232 de base tiene una serie de ranuras longitudinales o cavidades en su interior. A este respecto, la estructura de pared del cartucho 234 está conformada para proporcionar una pluralidad de salientes 248 de pared que sobresalen desde la pared 244 posterior hacia el volumen interno del cartucho 234. Dichas salientes 248 reducen así o "entran en" el volumen interno del cartucho 234. Las salientes 248 de pared pueden verse desde arriba en la figura 19 a través de los orificios 228, 230.
Los canales de flujo presentan de este modo una gran área de superficie de pared interna al flujo que pasa a través del cartucho para aumentar el área disponible para la transferencia de calor hacia/desde el flujo en uso.
Volviendo ahora a las figuras 16 y 18, se muestran más detalles de la unidad 232 de base que comprende una estructura de disipación de calor que comprende una serie de aletas 252 generalmente planas que dependen de una placa 254 de soporte. Las aletas 252 son generalmente verticales desde la placa de soporte, por lo general perpendicularmente a la misma. Las aletas 252 están espaciadas a lo largo de la placa 254 y generalmente paralelas en alineación de modo que cada aleta 252 está separada de una aleta 252 adyacente por una brecha de aire.
Cada aleta 252 está soportada solamente a lo largo de un borde por la placa 254 de modo que los lados adicionales de la estructura de disipación de calor, que comprenden los bordes alineados de las aletas, están abiertos. Las aletas y la placa de soporte están formadas de metal como una estructura unitaria y pueden formarse unitariamente.
Una unidad 256 de ventilación está montada en el lado posterior de la estructura de disipación de calor. El lado posterior es el lado abierto de la estructura que se opone o se aleja de la placa 254 de soporte. La unidad 256 de ventilación comprende un ventilador 258 dispuesto para rotación dentro de una carcasa 260 de ventilador, mediante la cual la unidad 256 de ventilación está unida a la estructura de disipación de calor. La unidad 256 de ventilación es accionada eléctricamente para accionar el ventilador en rotación en una dirección que aspira el aire ambiente a través de las aletas y expulsa aire al entorno, por lo general en una dirección alejada del aparato 226. En la orientación mostrada en la figura 16, el ventilador 256 gira en sentido antihorario.
Volviendo ahora a las figuras 17 y 20, se muestran vistas respectivas de la unidad 232 de base con y sin el cartucho 234 unido. Una estructura 262 de transferencia de calor está dispuesta entre la estructura de disipación de calor y el cartucho 234. La estructura de transferencia de calor depende de la placa 254 de soporte en una dirección opuesta a la unidad 256 de ventilación.
La estructura 262 de transferencia de calor comprende un elemento de transferencia de calor o bomba 264 de calor, que está dispuesto entre los conductores 266 y 268 térmicos. En esta realización, la bomba 264 de calor es un dispositivo de calentamiento/enfriamiento termoeléctrico, que toma la forma de un dispositivo Peltier. Dicho dispositivo se puede describir de otra manera como una bomba de calor activa de estado sólido. El dispositivo Peltier tiene caras principales opuestas que son conductores en forma de placa y una pluralidad de elementos termoeléctricos entre ellos (no mostrados), que están dispuestos eléctricamente en serie, pero térmicamente en paralelo entre los conductores de placas opuestos. De acuerdo con lo anterior, el suministro de energía eléctrica al dispositivo acciona una diferencia de
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Se ha encontrado que la cantidad de calor generada por el dispositivo Peltier es mayor que la cantidad de energía térmica necesaria para recalentar el flujo de gas por encima de su punto de rocío. De acuerdo con lo anterior, la conexión entre el cuerpo 272 en el lado caliente del dispositivo Peltier y la estructura 232 disipadora de calor permite que se pierda calor en exceso al aire ambiente. Por lo tanto, la estructura disipadora de calor actúa como disipador de calor para el sistema. La tasa de pérdida de calor al aire ambiente es aumentada por el flujo de aire causado por el ventilador 58.
Es una ventaja notable que el interior del cartucho 234 esté cerrado desde la unidad 232 de base de modo que las funciones de transferencia de calor descritas anteriormente se alcancen dentro del cartucho 234, evitando al mismo tiempo la exposición del resto de la unidad 232 de base al flujo de gas respiratorio. Esto permite que el cartucho 234 se proporcione como un componente reemplazable, y por lo general desechable, que puede ser retirado de la unidad 232 de base después de su uso. La unidad 232 de base puede así reutilizarse uniendo un cartucho nuevo a la misma de la manera descrita anteriormente.
El condensado dentro de la parte de condensación del interior del cartucho se acumula en las paredes internas y desciende hasta la pared 239 de base del cartucho bajo la acción de la gravedad. De acuerdo con lo anterior, se proporciona una disposición de recogida de condensado que comunica con el cartucho a través del conector de orificio 236 mostrado en la figura 17. Esta disposición de recogida de condensado puede tener cualquiera de las formas descritas anteriormente, con referencia a las figuras 13 y 14.
La primera realización del aparato, que se describe anteriormente, se construiría con la unidad 232 de base alojada dentro de una carcasa (no mostrada en las figuras). La carcasa incluiría una disposición para acoplar de forma liberable el cartucho 234. En particular, las salientes 270, 274 de la disposición de conductores quedarían expuestas, de modo que el cartucho 234 se pueda acoplar de forma reemplazable con dichas salientes 270, 274. La carcasa también incluiría salidas de flujo para el aire emitido por el ventilador 258 para salir del aparato.
La figura 21 muestra una segunda realización del aparato de deshumidificación de acuerdo con la invención, que se denomina generalmente 326. El aparato 326 es similar a la primera realización descrita anteriormente. Sin embargo, en esta realización, la unidad 332 de base se muestra con una carcasa, que aloja una disposición que es casi idéntica a la unidad 232 de base descrita anteriormente con respecto a la segunda realización 226 y, por lo tanto, incluye un dispositivo de intercambio de calor (dispositivo Peltier), una disposición de conductor asociada, una unidad de ventilador y un disipador de calor asociado.
La diferencia principal entre la unidad 332 de base de la segunda realización y la de la primera realización es que la unidad 332 de base está provista de un número de salientes 374 que están en comunicación con el lado caliente del dispositivo de intercambio de calor (dispositivo Peltier) que es igual al número de salientes 370 que están en comunicación con el lado frío del dispositivo de intercambio de calor (dispositivo Peltier). Estas salientes 370, 374 son visibles en la figura 22.
Como se muestra en la figura 22, la unidad 332 de base incluye una cavidad 333 generalmente rectangular, de profundidad sustancialmente uniforme, en su pared superior para recibir el cartucho 334. Los dos juegos de salientes 370, 374 que están en comunicación con el dispositivo de intercambio de calor (dispositivo Peltier) 370, 374 se proyectan desde aberturas respectivas en el suelo de la cavidad 333, de modo que estas salientes 370, 374 están elevadas dentro de la cavidad 333. La cavidad 333 está dispuesta en un ángulo oblicuo con respecto a la superficie sobre la que descansa la unidad base 332, de modo que el cartucho 334 está dispuesto en un ángulo oblicuo con respecto a la horizontal, en uso, y el agua drena hacia abajo hasta el orificio 336 de drenaje de líquido.
La unidad 332 de base también incluye una serie de aberturas rectangulares paralelas en su pared frontal que sirven como salidas para el flujo de aire generado por el ventilador de la unidad 332 de base.
Como se muestra en las figuras 23 y 24, el cartucho 334 está formado por dos componentes moldeados por inyección, los cuales definen una cámara de flujo que se extiende entre un orificio 328 de entrada y un orificio 330 de salida. Los orificios 328 y 330 de entrada y salida se extienden paralelos a cada uno de otros, desde un extremo de la superficie superior del cartucho 334, de modo que estos orificios se proyecten hacia arriba desde el aparato 326 cuando el cartucho 334 se acopla con la unidad 332 de base. En el otro extremo del cartucho 334, un orificio 336 de drenaje de líquido se extiende en la dirección opuesta a los orificios 328, 330 de entrada y salida, de modo que el orificio 336 de drenaje de líquido se extiende hacia abajo en un extremo de la unidad 332 de base, cuando el cartucho 334 se acopla con la unidad 332 de base.
La pared inferior del cartucho, que es visible en la figura 24, está formada con una pluralidad de cavidades 346 paralelas, lo que a su vez hace que la cámara de flujo incluya una pluralidad de salientes respectivas. Estas cavidades 346 corresponden en número, es decir, ocho, y al número de salientes 370, 374 en la cavidad 333 en la pared superior de la unidad 332 de base, y tienen una forma correspondiente, de modo que estas cavidades 346 reciben las salientes
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