ES3033622T3 - Improved turbine for spirometer - Google Patents

Improved turbine for spirometer

Info

Publication number
ES3033622T3
ES3033622T3 ES21743586T ES21743586T ES3033622T3 ES 3033622 T3 ES3033622 T3 ES 3033622T3 ES 21743586 T ES21743586 T ES 21743586T ES 21743586 T ES21743586 T ES 21743586T ES 3033622 T3 ES3033622 T3 ES 3033622T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
section
blade
rotor
longitudinal axis
final
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES21743586T
Other languages
English (en)
Inventor
Sacco Paolo Boschetti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MIR Medical International Research SpA
Original Assignee
MIR Medical International Research SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MIR Medical International Research SpA filed Critical MIR Medical International Research SpA
Application granted granted Critical
Publication of ES3033622T3 publication Critical patent/ES3033622T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Measuring devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087Measuring breath flow
    • A61B5/09Measuring breath flow using an element rotated by the flow
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Measuring devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087Measuring breath flow
    • A61B5/0873Measuring breath flow using optical means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Measuring devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/097Devices for facilitating collection of breath or for directing breath into or through measuring devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/10Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/04Constructional details of apparatus
    • A61B2560/0406Constructional details of apparatus specially shaped apparatus housings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/04Constructional details of apparatus
    • A61B2560/0462Apparatus with built-in sensors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0233Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

Una turbina (3) para un espirómetro (1) comprende un cuerpo tubular hueco (5) que contiene un rotor (12) móvil alrededor de un eje longitudinal (K) de dicho cuerpo tubular (5) y dos deflectores (11) colocados en una abertura de entrada (7A) y en una abertura de salida (7B) de dicho cuerpo (5), comprendiendo el rotor (12) pequeñas palas (14, 15) enfrentadas entre sí y dispuestas entre dichos deflectores (11), comprendiendo los deflectores un cuerpo anular (25) y un fulcro (21) dispuesto a lo largo de un eje longitudinal de este cuerpo anular (25) coincidente con el eje longitudinal (K) del cuerpo tubular (5), estando dispuestas entre dicho fulcro (21) y dicho cuerpo anular (25) varias palas (22) solidarias con el propio fulcro y con el cuerpo anular, delimitando dichas palas (22) varios sectores (30) para el paso. De aire dirigido hacia el rotor. Cada álabe (22) presenta un desarrollo superficial continuo, definido por varias secciones de superficie curvas y planas, interconectadas entre sí. Dicho álabe tiene una sección plana en su extremo (45) cerca del rotor (12), que dirige la salida de aire del deflector ortogonalmente a un plano que contiene el eje longitudinal (K) del cuerpo tubular, y ortogonalmente a los álabes pequeños (14, 15) de dicho rotor (12). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Turbina mejorada para espirómetro
Campo de la técnica
El objeto de la presente divulgación es una turbina para un espirómetro.
Antecedentes
Como es conocido, un espirómetro es un instrumento médico que se utiliza para medir los volúmenes y flujos de aire pulmonar, así como la función respiratoria de un paciente.
Un elemento importante del espirómetro está compuesto por el medidor para el flujo y el volumen de aire que, entre los diversos tipos que son adecuados para realizar esta función, puede ser una turbina extraíble (que incluye las de tipo “desechable”), utilizada para el análisis respiratorio durante la inhalación y la exhalación. La turbina suele estar compuesta por un cuerpo tubular principal, que puede ser transparente, un rotor con pequeñas palas enfrentadas entre sí, que se encuentra situado centralmente con respecto a este cuerpo y que puede girar alrededor de su eje longitudinal, y dos deflectores, que normalmente son idénticos, dispuestos en, o cerca de, una abertura de admisión y una de salida del cuerpo tubular. El rotor se interpone entre los deflectores.
La turbina está asociada a un asiento provisto en el cuerpo del espirómetro.
Por medio de unos sensores infrarrojos que forman una sola pieza con este cuerpo del espirómetro, se detecta de forma conocida el giro del rotor (o del equipo móvil del espirómetro) y se calcula el flujo de aire que entra por el deflector de “admisión” (es decir, el deflector que se encuentra en la abertura de admisión del cuerpo tubular). A menudo, también se asocia una boquilla a esta abertura.
Mediante procedimientos conocidos, se detecta la funcionalidad pulmonar del paciente a partir del flujo de aire que entra.
Cada deflector suele estar compuesto por un cuerpo anular que se inserta en el cuerpo tubular de la turbina y que se bloquea allí mediante interferencia. Este cuerpo anular forma una sola pieza con una pluralidad de palas que están fijadas a un fulcro central con respecto al cuerpo anular y dispuestas a lo largo del eje longitudinal del deflector (es decir, de su cuerpo anular), coincidiendo con el eje longitudinal del cuerpo tubular de la turbina. Las palas definen una pluralidad de sectores (o aberturas) por donde pasa el aire inhalado o exhalado por el paciente durante una medición espirométrica.
Los deflectores retienen el rotor entre ellos y permiten su giro bajo la acción del flujo de aire generado (inhalado o exhalado) por el paciente.
Dos factores son muy importantes en un espirómetro: la resistencia al flujo de aire o la pérdida de carga a través de la turbina, y el umbral del flujo de aire mínimo medible (que lleva a la parada del rotor).
En particular, la resistencia al flujo de aire se cuantifica como la diferencia de presión media entre la admisión de aire en la turbina (o en la boquilla que puede estar asociada a la misma) y el aire exterior, es decir, la presión ambiental.
En cuanto al umbral de flujo mínimo, este es el valor de flujo que determina la parada del giro del rotor, que es un parámetro fundamental para evaluar la capacidad del rotor para continuar su propio movimiento cuando el flujo de aire admitido en la turbina es igual a un límite inferior predefinido (el umbral de flujo mínimo).
Estos valores están estandarizados por las normas publicadas por las asociaciones neumológicas y por las normas internacionales ISO (Organización Internacional de Normalización), que son de obligado cumplimiento para todos los fabricantes de espirómetros. En particular, según las normas, la resistencia máxima debe ser inferior a 1.5 cm H2O/L/s durante la totalidad del intervalo de medición del flujo. El umbral de flujo mínimo se define mediante normas que exigen que el medidor de flujo del espirómetro (en este caso, la turbina) sea capaz de medir un flujo mínimo (el «umbral») igual a 25 ml/s.
En la definición de los factores mencionados, las características dimensionales de los componentes de la turbina son muy importantes. En particular, las características que afectan directamente los niveles de rendimiento de una turbina son:
- número de sectores del deflector y separación entre ellos;
- curvatura de la superficie;
- geometría de los canales: dimensiones del diámetro en la entrada (deflector) correlacionadas con el diámetro central del rotor;
- geometría del fulcro;
- dimensiones del rotor.
Además, la estructura de las palas del deflector desempeña un papel importante en la definición de los factores mencionados.
Los documentos de la técnica anterior EP0369506A1, US2020/129091A1 y CN210494075U describen detalles del diseño de turbinas, rotores y deflectores para espirómetros.
Sumario
El objetivo de la presente invención es proporcionar una turbina, de acuerdo con la reivindicación 1 adjunta, que permita obtener los mejores niveles de rendimiento del instrumento médico con el que está asociado.
El objetivo de la invención es proporcionar una turbina del tipo mencionado que permita maximizar la dirección del flujo de aire hacia el rotor y, en consecuencia, maximizar así el componente de la fuerza de empuje generada por este flujo sobre el rotor.
Otro objetivo es proporcionar una turbina del tipo mencionado en la que se optimice el efecto del aire sobre el rotor en las condiciones de flujo mínimo medible.
Otro objetivo es proporcionar una turbina del tipo mencionado que resulte sencillo de fabricar y que presente costes reducidos, de manera que permita su uso desechable (o de un solo uso).
Otro objetivo es proporcionar una turbina del tipo mencionado que no se vea afectada por las condiciones ambientales de temperatura, humedad y presión, y que cumpla con los estrictos estándares de precisión prescritos por las asociaciones neumológicas del sector, es decir, ERS/ATS.
Otro objetivo es proporcionar una turbina con un deflector que asegure que se obtenga el umbral mínimo de caudal medible (< 25 mL/s) y que, al mismo tiempo, no suponga un aumento, sino si es posible una reducción, de la resistencia al flujo (las normas ERS y ATS establecen que dicha resistencia debe ser < 1.5 cm H2O/L/s).
Estos y otros objetivos, que resultarán evidentes para las personas expertas en la materia, se logran mediante una turbina según las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de la presente invención, y a título de ejemplo no limitativo, se adjuntan los siguientes dibujos, en los que:
la figura 1 muestra un espirómetro en una vista en perspectiva, provisto de una turbina según la invención; la figura 2 muestra una vista en perspectiva de la turbina de la figura 1 asociada a una boquilla; la figura 3 muestra una vista en perspectiva de la turbina;
la figura 4 muestra una vista en sección transversal longitudinal de la turbina;
la figura 5 muestra una vista en perspectiva explosionada de la turbina;
la figura 6 muestra una vista de la curva representativa del desarrollo de una pala de la turbina (o curva generatriz externa) en su parte más externa, es decir, el desarrollo externo de la pala en el cuerpo anular del deflector proyectado sobre un plano;
la figura 7 muestra una vista de la curva representativa del desarrollo de la pala de la turbina de la figura 6 en el fulcro del deflector (o curva generatriz interna), es decir, proyectada sobre este fulcro;
la figura 8 muestra una vista frontal de las palas de un deflector de la turbina según la invención;
la figura 9 muestra una vista en perspectiva de una pala del deflector de la figura 8; y
las figuras 10 y 11 muestran el desarrollo de los flujos de aire entre los dos deflectores de la turbina.
Descripción detallada
Haciendo referencia a las figuras mencionadas, la figura 1 muestra un espirómetro 1 con un cuerpo 2, al que se asocia una turbina 3, de forma desmontable y de cualquier manera conocida. Se conecta una boquilla 4 a la turbina mediante un acoplamiento por interferencia. Dicha turbina 3 comprende un cuerpo principal 5, que puede ser transparente. El cuerpo 5 es sustancialmente tubular y presenta un orificio pasante 6. Dicho cuerpo tubular 5 comprende una abertura 7A para la admisión de aire y una abertura 7B para la salida de aire, así como las correspondientes partes de admisión 8 y salida 9. Entre dichas partes, se prevé una parte central 10. Las definiciones de admisión y salida de la turbina son intercambiables, ya que, en la fase de exhalación, el aire se desplaza en una dirección mientras que, en la fase de inhalación, por razones obvias, el aire se desplaza en la dirección opuesta.
En las partes de admisión y salida 8 y 9, están dispuestos unos deflectores 11 correspondientes, con una forma idéntica entre sí, mientras que en la parte central 10, está previsto un rotor 12 convencional, que puede girar alrededor de un eje longitudinal K del cuerpo tubular 5. Para este propósito, dicho rotor presenta una forma conocida con pequeñas palas 14 y 15 enfrentadas entre sí, y que sobresalen ortogonalmente desde un buje 16 con proyecciones 17 y 18 enfrentadas entre sí, dispuestas a lo largo del eje K y capaces de girar en los asientos 20 de los fulcros 21 correspondientes de los deflectores 11.
Cada uno de estos deflectores, que están insertados por interferencia en las respectivas partes de admisión o salida 8 y 9 del cuerpo 5 tubular, comprende palas 22 que sobresalen de dicho fulcro 21, situado a lo largo del eje longitudinal del deflector 11, que coincide con el eje longitudinal K del cuerpo tubular 5. Las palas terminan y están fijadas en un cuerpo anular 25 cilíndrico del deflector (con una pared 26 que se encuentra dispuesta paralela al eje K), cuyo cuerpo puede cooperar en la conducción del flujo directamente junto con la pared interna 27 de la sección de admisión o salida 8 y 9 del cuerpo tubular 5.
Las palas 22 son idénticas entre sí y presentan la misma forma, con el fin de evitar irregularidades en el flujo de aire entre los sectores 30 presentes entre dichas palas (los "huecos" entre las palas), con el consiguiente empuje irregular del aire sobre el rotor. Este empuje, por el contrario, se debe mantener, en la medida de lo posible, homogéneo en todo momento de uso de la turbina.
Desde el punto de vista de la circulación del aire a través de los deflectores 11, cada uno de dichos deflectores prevé una superficie pasiva y una superficie activa.
La expresión "superficie activa" se refiere a la superficie de cada pala por la que el aire fluye libremente hacia o desde el rotor 12.
La expresión "superficie pasiva", por otro lado, se refiere a la superficie que se opone a la admisión de aire en el deflector. En la práctica, esta superficie es igual a la suma de todas las superficies que no contribuyen al movimiento del aire dentro de los sectores 30, y que, por lo tanto, no contribuyen al giro del aire que pasa por el deflector, y que asegura el movimiento del rotor 12 (y, en última instancia, el funcionamiento de la turbina y el uso correcto del espirómetro 1). Esta superficie pasiva está representada por el espesor de las partes de admisión finales 35 (con respecto al flujo de aire) de las palas 22 y por el espesor del cuerpo 25.
En consecuencia, la superficie activa del deflector se obtiene mediante la suma de todas las superficies de las palas 22, situadas entre un borde o parte de admisión final 35 y un borde o parte de salida final 36 de dichas palas que, cuando se les suministra aire, generan un movimiento giratorio que contribuye al giro del rotor 12. Cabe destacar que los bordes o partes finales 35 de las palas 22 se encuentran en el interior del cuerpo anular 25 del deflector 11, mientras que las partes de salida finales 36 sobresalen de dicho cuerpo.
Por lo tanto, es fundamental disponer un diseño correcto de la superficie activa de cada pala, es decir, de la superficie que cada pala presenta al flujo de aire, o que recibe dicho flujo, y que dirige la entrada de aire a la turbina.
En este sentido, la superficie activa de cada pala, que recibe el aire inhalado o exhalado por el paciente, está definida por una sucesión de partes adyacentes y consecutivas con una forma espacial variable que va desde la parte de admisión final 35 hasta la parte de salida final 36. La expresión «forma espacial que es variable» significa que las partes que definen la superficie activa presentan diferentes características geométricas; pueden ser superficies planas o curvas (tal como se describirá más adelante) que, en cualquier plano X ortogonal a un plano Z que contiene el eje K (tal como se puede observar en la figura 6, donde el plano 7 es ortogonal a la hoja de dibujo), forman una línea que converge hacia este plano Z. El flujo de aire roza la superficie de la pala y sigue su configuración, de acuerdo con una trayectoria que se corresponde con la curva que se muestra en la figura 6.
Más concretamente, a partir del borde o parte de admisión final 35 (tal como se puede observar en las figuras 6, 7, 9 y 10), cada pala comprende una primera «sección de superficie» 42 (es decir, una primera parte de su superficie) que es plana y recta en sección transversal, como se esquematiza en la figura 6, pero que es inclinada con respecto a la pared (cilíndrica) 26 del cuerpo anular 25 (con generatrices que se encuentran dispuestas espacialmente paralelas al eje longitudinal K del cuerpo tubular 5).
Desde la primera sección de superficie 42 (tal como se puede observar en las figuras 8 y 9) se extiende una segunda sección o parte de la superficie de la pala 43 que es curva (es decir, definida por una superficie curva) y que finaliza en una tercera sección o parte de la superficie de la pala 44 que también es plana (es decir, está definida por una superficie plana), pero más inclinada que la pared 26 del cuerpo anular 25 con respecto a la primera sección de la pala 42. La tercera sección o parte de la superficie finaliza en una cuarta sección o parte de la superficie de la pala 45 que, de acuerdo con la presente invención, también es plana (es decir, está definida por una superficie plana), recta en toda su sección transversal (tal como se esquematiza sustancialmente en la figura 6), se encuentra dispuesta en un plano ortogonal al eje K y con una disposición tal, que desvía el flujo de aire que pasa sobre la misma en una dirección ortogonal al plano Z que contiene el eje longitudinal K del cuerpo tubular 5 (así como el eje de giro del rotor 12). De esta manera, cuando una pequeña pala 14 y 15 del rotor se encuentra en la cuarta sección 45 de una pala 22 del deflector 11, y el aire circula por ella, esta pequeña pala recibe un empuje del aire que sale de la pala 22 en dirección ortogonal a la pala pequeña del rotor 14 o 15. Esta cuarta sección, conocida como "minifalda", tiene el propósito de maximizar el empuje en el rotor del flujo de aire en tránsito, ya que este flujo es ortogonal a la superficie de la pequeña pala.
Cabe señalar que la cuarta sección 45 es ortogonal al plano Z (tal como se puede observar en la figura 6), el término "ortogonal" se refiere a la disposición de la cuarta sección o parte 45 en un plano que forma un ángulo de 90° con respecto a dicho plano Z, que forma un ángulo sustancialmente igual a 90° (es decir, como máximo igual a 90° ± 5°), considerando las tolerancias de construcción habituales asociadas a la fabricación del deflector 11 mediante moldeo de material plástico.
La cuarta sección o minifalda 45 prevé preferentemente una extensión limitada a lo largo de la parte de salida final 36 de la pala del rotor 22, y finaliza a lo largo de dicha parte 36 sin alcanzar el fulcro 21, para no crear una resistencia excesiva al paso del flujo de aire dentro del deflector.
Por lo tanto, el desarrollo de la cuarta sección de superficie de la pala tiene un efecto directo en el umbral de flujo mínimo medible: todas las cuartas secciones 45 de las palas 22 permiten un encaminado más eficiente del flujo hacia el rotor, según un componente que es normal con respecto a las palas pequeñas 14 y 15 del rotor 1, cuyo flujo es responsable del empuje sobre la propia pala pequeña 14 o 15; por lo tanto, este aspecto resulta en un mayor empuje sobre el rotor para la misma carga de aire que se mueve en el deflector, en comparación con una solución en la que las palas del deflector presentan una superficie activa sin sección "final" cerca de la parte de salida final 36, ortogonal al plano Z que contiene el eje del deflector K. Se podrá apreciar que el efecto tiende a reducirse hasta agotarse cuando se aproxima al umbral de flujo mínimo medible.
El uso de la cuarta sección o "minifalda" 45 en la parte de salida final 36 de los deflectores ha permitido obtener una ventaja significativa en lo que se refiere a los niveles de rendimiento de la turbina 3. En particular, se ha observado que, para la misma resistencia al paso del flujo de aire por cada pala, se obtiene un aumento en el componente normal de la velocidad del flujo de manera ortogonal al rotor; esto tiene como resultado un mejor empuje con el mismo gasto energético.
De este modo, la minifalda afecta al aire en tránsito en la turbina 3, creando, para el mismo gasto energético, un componente normal de la velocidad tangencial de este aire que maximiza el empuje en la dirección que incide ortogonalmente sobre cada pequeña pala 14 o 15 del rotor. Esto da lugar a una reducción del umbral de flujo mínimo medible, que es uno de los dos objetivos fundamentales de una turbina concebida para la medición de espirometrías. El resultado es un aumento de los niveles de rendimiento que, para cada valor de carga, son directamente proporcionales a la velocidad tangencial máxima posible en el plano medio del rotor.
La cuarta sección o minifalda 45 se extiende a lo largo de una parte de la parte de salida 36 de la pala, desde el cuerpo anular 25 hacia el fulcro 21, para no aumentar significativamente la resistencia al flujo de aire, permitiendo al mismo tiempo aumentar la velocidad tangencial del propio flujo.
El efecto de la mejora derivada de esta configuración de la cuarta sección o minifalda representa un elemento innovador que supera una desventaja técnica según la cual, un plano ubicado perpendicular al flujo de aire que pasa por el deflector desde la parte de admisión 35 hasta la parte de salida 36 suele generar un gasto energético. La solución de acuerdo con la invención, con relación al hecho de que el plano ortogonal al flujo no recorre todo la longitud del borde de la parte de salida del deflector, sino solo a lo largo de una parte de dicha parte 36, ha permitido, por el contrario, obtener un encaminado óptimo del flujo, evitando así un gasto energético adicional.
La sección o minifalda 45 es, por lo tanto, ortogonal (dentro de las pequeñas tolerancias de ±5° determinadas por los procedimientos de construcción del deflector) al plano Z que contiene el eje longitudinal K del deflector, de modo que desvía el flujo de aire ortogonalmente a dicho eje K y a las palas 14 y 15.
Tal como se ha indicado, cada pala 22 consta de una sucesión de partes o secciones consecutivas y adyacentes. Más en particular, la primera sección de superficie 42 puede formar un ángulo p de entre 0.3° y 1.2°, preferente y ventajosamente de entre 0.5° y 0.1°, con la pared 26 del cuerpo anular que se muestra esquematizado en la figura 7. La sección plana de la superficie (o tercera sección recta) 44 forma un ángulo a con un plano P (ortogonal a los planos Z y X) que contiene la cuarta sección 45, de entre 37° y 41°, preferentemente de entre 39° y 40° (lo que corresponde a un ángulo sustancialmente de entre 53° y 49° y 50° y 51°, respectivamente, entre la extensión de esta sección 44 y la pared 27 del cuerpo anular 25).
Gracias a la forma de cada pala 22 (representada por las curvas generatrices en las figuras 6 y 7), se produce una admisión (o salida) eficiente del aire hacia/desde cada deflector 11. De hecho, desde la parte de admisión final 35 y hasta la parte de salida 36, cada pala está definida por una sucesión de secciones o partes de superficie conectadas entre sí de forma continua, que canalizan y aceleran de manera adecuada la admisión de aire en cada sector 30 del deflector 11: la primera sección de superficie o sección plana 42 prevé la función de canalizar el aire, que se acelera gracias a la combinación entre dicha primera sección de superficie y la segunda sección curva de superficie 43. Las secciones restantes de superficie 44 y 45 hacen que el aire fluya dirigiéndolo directamente hacia el rotor (siguiendo sustancialmente el desarrollo de la curva 6 y fluyendo hacia cada pala 22).
Cabe destacar que la sección de superficie final, o cuarta sección de la pala 45, tiene el propósito de maximizar el empuje del flujo de aire en tránsito hacia el rotor 12, dirigiendo el flujo ortogonalmente con respecto a la pala pequeña que, en un momento dado, se encuentra en la pala 22 correspondiente del deflector.
Gracias a la forma de cada pala 22, se obtiene un efecto directo en la reducción del umbral de flujo mínimo medible: las distintas secciones o partes de la pala 42 a 45 permiten dirigir el flujo de aire hacia el rotor de forma más eficiente que la obtenida con las soluciones de la técnica anterior, consistentes en palas con una superficie con una curvatura continua sin una sección final que está sobre un plano ortogonal con respecto al que contiene el eje longitudinal del deflector (o del fulcro 21); esta forma maximiza el componente normal que es responsable del empuje sobre el rotor. Esto resulta en un mayor empuje para la misma carga.
En condiciones de mínimo flujo de admisión de aire, el uso de la cuarta sección de superficie de la pala 45 permite ejercer un empuje eficiente sobre el rotor 12, lo que tiene como resultado una reducción del umbral de flujo mínimo medible (tal como se indica con las flechas F en las figuras 9, 10 y 11).
Cabe destacar que el desarrollo de la superficie presenta un efecto directo sobre el umbral de flujo mínimo medible: las superficies permiten un encaminado más eficiente del flujo hacia el rotor, maximizando así el componente normal responsable del empuje. Por lo tanto, este aspecto tiene como resultado un mayor empuje para la misma carga. El efecto tiende a reducirse hasta agotarse al aproximarse al umbral de flujo mínimo medible.
La superficie total de cada pala 22 individual se puede describir mediante una ecuación matemática, que se puede subdividir en cuatro secciones, tres de las cuales son planas y una curva.
En particular:
a) la primera sección de superficie 42, la segunda sección 43 y la tercera sección 44 se pueden generalizar mediante una función no lineal de tercer orden de la coordenada z en función de las coordenadas x e y: f (x,y) = cost+ax+by+cx2+dy2+exy+fx3+gy3+hx2+y+ixy2
Los parámetros que describen esta fórmula en el sistema de referencia del dispositivo de acuerdo con la figura son:
cost 21.83
a -1.239
b 4.225
c -0.0396
d 0.224
e -0.032
f 0.001
g 0.0019
h -0.0069
I 0.064
b) la cuarta sección de superficie 45 se define mediante una función lineal de primer orden:
f (x,y) = cost ax b y
donde:
cost 76.679
a 0.959
b 8.737
Se deberá tener en cuenta que los datos proporcionados en las tablas son preferibles entre aquellos que permiten desarrollar e interconectar las cuatro superficies. Sin embargo, estos datos se proporcionan a título indicativo. Se aceptan pequeñas diferencias con respecto a estos valores.
Se ha descrito una forma preferida de la invención. Sin embargo, son posibles otras, que se incluyen en el alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones siguientes.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Turbina (3) para un espirómetro (1) que comprende un cuerpo tubular (5) hueco que contiene un rotor (12) que es móvil alrededor de un eje longitudinal (K) de dicho cuerpo tubular (5) y dos deflectores (11) situados en una abertura de admisión (7A) y en una abertura de salida (7B) de dicho cuerpo (5), comprendiendo el rotor (12) unas pequeñas palas (14, 15) que están enfrentadas entre sí y dispuestas entre dichos deflectores (11), comprendiendo los deflectores un cuerpo anular (25) y un fulcro (21) dispuesto a lo largo de un eje longitudinal de este cuerpo anular (25) que coincide con el eje longitudinal (K) del cuerpo tubular (5), entre dicho fulcro (21) y dicho cuerpo anular (25), estando prevista una pluralidad de palas (22) que forman una sola pieza con el propio fulcro y con el cuerpo anular, delimitando dichas palas (22) una pluralidad de sectores (30) para el paso del aire dirigido hacia el rotor, y presentando una parte final de admisión de aire (35) y una parte final de salida de aire (36), presentando cada pala (22) un desarrollo superficial continuo definido por una pluralidad de secciones adyacentes consecutivas de superficie, que presentan una forma curva y una forma plana, y están interconectadas entre sí, caracterizada por que, en la parte final para la salida del aire (36), cada pala (22) presenta una sección final de superficie (45) que es plana y recta en toda su sección transversal, estando dicha sección plana sobre un plano (P) perpendicular al eje longitudinal (K) de dicho cuerpo tubular (5) y ortogonal a un plano (Z) que contiene dicho eje longitudinal (K), sobresaliendo dicha sección final plana de superficie hacia la pala adyacente, estando dicha sección final de la superficie (45) configurada para dirigir la salida de aire desde el deflector (11) de manera ortogonal a dicho plano (Z) que contiene el eje longitudinal (K) del cuerpo tubular y de manera ortogonal al rotor (12).
2. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada por que las secciones adyacentes consecutivas de cada pala (22) comprenden una única sección definida por una superficie curva (3).
3. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada por que hay cuatro secciones de superficie (42 a 45) adyacentes y consecutivas de cada pala (22).
4. Turbina según la reivindicación 3, caracterizada por que, partiendo de la parte de entrada final (35) de la pala (22) y hasta la parte de salida final (36) de la pala (22), la pala comprende una primera sección de superficie (42) definida por una superficie plana, una segunda sección de superficie (43) definida por una superficie curva, una tercera sección de superficie (44) definida por una superficie plana y una cuarta sección de superficie que define la sección final de la superficie (45) que está sobre un plano, estando la sección de superficie (45) final inclinada con respecto a la tercera sección de superficie (44).
5. Turbina según la reivindicación 4, caracterizada por que la primera sección de superficie (42) forma un ángulo (p) con una pared (26) del cuerpo anular (25) de entre 0.3° y 0.9°, preferentemente de entre 0.5° y 0.7°.
6. Turbina según la reivindicación 4, caracterizada por que la tercera sección de superficie (44) forma un ángulo (a) con respecto al plano (P) que contiene la sección final de la superficie (45) de entre 37° y 41°, preferentemente de entre 39° y 40°.
7. Turbina según la reivindicación 1, caracterizada por que la sección final de la superficie presenta una extensión limitada a lo largo de la parte de salida final (36) del aire de cada pala (22).
8. Turbina según la reivindicación 4, caracterizada por que:
a) la primera sección de superficie (42), la segunda sección de superficie (43) y la tercera sección de superficie (44) se pueden definir mediante una función no lineal de tercer orden de la coordenada z en función de las coordenadas x e y:
f (x,y) = cost+ax+by+cx2+dy2+exy+fx3+gy3+hx2y+ixy2
b) la sección final de superficie (45) se define mediante una función lineal de primer orden,
f (x,y) = cost+ax+by
ES21743586T 2020-07-23 2021-07-08 Improved turbine for spirometer Active ES3033622T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102020000017818A IT202000017818A1 (it) 2020-07-23 2020-07-23 Turbina per spirometro perfezionata
PCT/IB2021/056140 WO2022018555A1 (en) 2020-07-23 2021-07-08 Improved turbine for spirometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3033622T3 true ES3033622T3 (en) 2025-08-06

Family

ID=72709716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES21743586T Active ES3033622T3 (en) 2020-07-23 2021-07-08 Improved turbine for spirometer

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4185199B1 (es)
ES (1) ES3033622T3 (es)
IT (1) IT202000017818A1 (es)
PL (1) PL4185199T3 (es)
WO (1) WO2022018555A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100019340A1 (it) * 2021-07-21 2023-01-21 Mir S R L Medical International Res Turbina per spirometro con diffusori atti a massimizzare la spinta sul rotore dell'aria espirata o inspirata da un paziente

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989406A (en) * 1974-11-26 1976-11-02 Bolt Beranek And Newman, Inc. Method of and apparatus for preventing leading edge shocks and shock-related noise in transonic and supersonic rotor blades and the like
NL8802809A (nl) * 1988-11-15 1990-06-01 Mijnhardt Bv Stromingsmeter voor gassen.
JP3254191B2 (ja) * 1999-04-13 2002-02-04 株式会社フクダ産業 呼吸流量・流速計測装置
JP3222855B2 (ja) * 1999-04-13 2001-10-29 株式会社フクダ産業 呼吸流量・流速計測装置
GB0704426D0 (en) * 2007-03-08 2007-04-18 Rolls Royce Plc Aerofoil members for a turbomachine
US10939849B2 (en) * 2018-10-31 2021-03-09 Monitored Therapeutics, Inc Low flow spirometer turbine
CN210494075U (zh) * 2019-05-24 2020-05-12 康泰医学系统(秦皇岛)股份有限公司 一种肺活量计及其涡轮装置

Also Published As

Publication number Publication date
PL4185199T3 (pl) 2025-07-14
WO2022018555A1 (en) 2022-01-27
EP4185199C0 (en) 2025-03-26
EP4185199B1 (en) 2025-03-26
IT202000017818A1 (it) 2022-01-23
EP4185199A1 (en) 2023-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI84757B (fi) Foer stroemningsmaetning avsett gasens stroemning begraensande och styrande organ.
JP6352469B2 (ja) 手持ち式器具のためのアタッチメント
JP5904693B2 (ja) 流量センサ
ES2743025T3 (es) Dispositivo y método de vigilancia de una oxigenoterapia
ES2679128T3 (es) Borde de fuga de pala de rotor
ES3043389T3 (en) System for breath analysis
JP2017170144A (ja) 手持ち式器具のためのアタッチメント
ES3033622T3 (en) Improved turbine for spirometer
ES2745463T3 (es) Tubo respiratorio para el uso en sistemas de medición de flujo por ultrasonido
ES2669177T3 (es) Válvula de traqueotomía
CN103987315B (zh) 用于呼吸功能的测试的抗菌过滤器和涡轮流量计
JP5206975B2 (ja) エアウェイアダプタ、呼吸気濃度センサ、および呼吸気流量センサ
ES2799401T3 (es) Ventilador
BRPI0212725B1 (pt) método para medir um fluxo de ar
JP6644505B2 (ja) エアウェイアダプタおよび呼吸気流量センサ
ES2951657T3 (es) Dispositivo combinado desechable con filtro antimicrobiano y caudalímetro, para su uso en espirometría
US10939849B2 (en) Low flow spirometer turbine
BR112012033642B1 (pt) Tubo de respiração de espirômetro, membrana composta e uso do tubo
JP3222855B2 (ja) 呼吸流量・流速計測装置
US20090211371A1 (en) Flow measuring device
HK40088030B (en) Improved turbine for spirometer
ES2833032T3 (es) Contador de rueda de turbina
ES2543039T3 (es) Medidor de flujo de turbina de fluido
ES2988735T3 (es) Disposición de tubo de respiración para un dispositivo de diagnóstico de función pulmonar que comprende un elemento de filtro distal
EP3710789A1 (en) Flow measuring apparatus and inhalation apparatus comprising the same