Un traje (1) para enfriar el cuerpo de un portador que comprende:

un primer sustrato sustancialmente impermeable a los gases (2) y un segundo sustrato permeable a los gases (3) sujetos alrededor de periferias de sustratos que forman una cavidad (11) entre los anteriores, en el que la cavidad (11) está adaptada para conectarse a un suministro de gas, de tal manera que el gas circula por el interior de la cavidad (11) y sale de la cavidad (11) a través del segundo sustrato permeable a los gases (3); caracterizado porque al menos uno de los sustratos primero y segundo (2, 3) comprende una pluralidad de protuberancias en relieve (12) sobre una superficie del interior de la cavidad (11), y el segundo sustrato permeable a los gases (3) comprende una pluralidad de protuberancias en relieve (4) sobre la superficie externa a la cavidad (11) y próxima al cuerpo del portador;

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un traje personal para distribución de gas, preferentemente un traje de enfriamiento ventilado. Una realización se dirige a un traje de enfriamiento ventilado para uso por un portador que está revestido con un traje sellado y un sistema de respiración que está diseñado para proteger al portador de riesgos químicos, biológicos u otros riesgos ambientales peligrosos. Además, una función del traje de enfriamiento ventilado de la presente invención es que puede adaptarse para usar aire ambiente filtrado como medio de enfriamiento y ventilación. Otros atributos adicionales deseables del traje son alto poder de enfriamiento, bajo peso, bajo volumen, buena flexibilidad y alta permeabilidad al vapor de agua, todo lo cual contribuye a la comodidad del portador.

Antecedentes de la Invención

Es bien sabido que someter a una persona a periodos prolongados de disipación de calor inadecuada conduce a un aumento de la temperatura corporal (estrés térmico), indicado por efectos indeseables como malestar, aumento de la fatiga, disminución del rendimiento físico e intelectual y, en casos extremos, muerte. Temperaturas centrales del cuerpo superiores a 38°C conducirán, por ejemplo, a un deterioro en la capacidad de toma de decisiones y a un aumento en los tiempos de reacción mientras que temperaturas centrales superiores a 40°C pueden causar daño fisiológico y muerte. El aumento de la temperatura corporal puede proceder de la acumulación de calor de fuentes externas, procesos metabólicos debidos al ejercicio, o una combinación de ambas cosas. El personal, por ejemplo, del cuerpo de bomberos, de operaciones "con materiales peligrosos" como las consistentes en trabajar en misiones de limpieza tóxicas o en general peligrosas, y operaciones en plantas químicas que manejan productos peligrosos son víctimas potenciales de dicho estrés térmico. Este personal normalmente tiene que llevar trajes que están casi totalmente sellados que inhiben gravemente los efectos de enfriamiento que tendrían lugar naturalmente debido al flujo del aire ambiente sobre la piel y la ropa de las personas.

Una medida posible para prevenir la aparición de estrés térmico consiste en insuflar un gas de enfriamiento, normalmente aire, opcionalmente enfriado, sobre el cuerpo de los individuos, lo que produce el enfriamiento del individuo por una combinación de enfriamiento convectivo y evaporativo. Los estudios de los efectos del estrés térmico han demostrado que, para reducir al mínimo dichos efectos, la cantidad media deseable de enfriamiento suministrada a un individuo sometido a un ejercicio moderado es un mínimo de 100 vatios sobre el área del torso. (Ref.: "Techniques for Estimating Ventilation Requirements for Personal Air-cooling Systems", J. W. Kaufman, Naval Aire Warfare Center report NAWCADPAX-99-92TR.)

Se han propuesto varios enfoques para conseguir el "enfriamiento por aire" de los individuos. Por ejemplo, un sistema desvelado en la patente de EE.UU. nº 5.243.706 de Frim y col. es uno de estos enfoques. La construcción del traje desvelada en esta referencia comprende una capa impermeable al aire y una capa de distribución de aire sujetas juntas con una capa separadora de malla corrugada entre ellas. Entre la capa permeable al aire y el cuerpo del portador se coloca una capa separadora de malla adicional. El aire de enfriamiento es suministrado en el espacio entre las capas permeable e impermeable al aire, sale de la capa permeable al aire y se distribuye sobre el cuerpo del portador. Dada la construcción del traje en múltiples capas y la inclusión de la capa separadora corrugada, la flexibilidad, ajuste y comodidad del traje se verían gravemente comprometidos y sería improbable que se cumplieran los criterios de deseabilidad definidos anteriormente. Además, la resistencia relativamente alta de los tejidos de malla al flujo de aire necesita una fuente de aire a alta presión no fácilmente disponible en un sistema portátil (o no fijo). La patente de EE.UU. nº

5.243.706 desvela el preámbulo según la reivindicación 1 y el preámbulo según la reivindicación 41.

La patente de EE.UU. nº 5.564.124 de Elsherif y col. desvela un aparato de ventilación personal que comprende un traje que incluye áreas de material permeable al aire, como espuma de células abiertas, para dirigir el aire a áreas seleccionadas del cuerpo. El sistema comprende también una unidad de soplado alimentada por pilas que, opcionalmente, incluye dispositivos o filtros de calefacción o enfriamiento termoeléctricos. Dadas las pequeñas áreas sobre las cuales se hace circular el aire de enfriamiento con respecto al área total del torso, el poder de enfriamiento del traje desvelado en esta referencia probablemente estará gravemente limitado y no cumplirá los criterios de enfriamiento definidos anteriormente.

La patente de EE.UU. nº 5.970.519 de Weber desvela un traje de enfriamiento para personal médico que comprende una sencilla construcción en dos capas de una capa impermeable al aire y una capa permeable al aire, teniendo ambas un grosor mínimo, que definen una cavidad en la que se insufla el aire. La cavidad no tiene separadores, o material o estructuras intermedios, excepto en las regiones del hombro para impedir que el traje se hunda en esa zona cuando el traje es llevado bajo un delantal pesado como, por ejemplo, en un blindaje radiológico. Un claro inconveniente de dicho sistema es la ausencia de toda capa intermedia para controlar el flujo de aire dentro de la cavidad que da como resultado una distribución de aire desigual. Un inconveniente adicional es la ausencia de un medio para controlar la distribución de aire entre la capa interior permeable al aire y el cuerpo del portador.

La ausencia de dichos mecanismos puede causar un enfriamiento excesivo de algunas áreas del cuerpo del portador, especialmente junto al orificio de entrada de aire, a la vez que no se suministra suficiente enfriamiento en otras áreas. Un objetivo de la presente invención es superar los inconvenientes de los sistemas descritos anteriormente.

Resumen de la Invención

La presente invención está dirigida a un sistema de traje de distribución de gas que puede usarse con trajes sellados como los que se usan en entornos tóxicos o peligrosos, así como en otras aplicaciones en las que el individuo está expuesto a situaciones de alto estrés térmico como los bomberos, las operaciones en salas limpias o las operaciones en quirófanos. En una realización preferida, un sistema de traje de enfriamiento de distribución de gases comprende muy convenientemente un chaleco que suministra aire de enfriamiento sólo al torso, pero también puede ser una chaqueta con mangas, un cobertor con mangas y perneras,

o cualquier otra forma que suministre aire de enfriamiento a áreas específicas del cuerpo. Para una óptima comodidad y eficacia de enfriamiento es deseable que el traje se adecue estrictamente a la forma del cuerpo del portador.

Un objeto de la presente invención es que el gas de enfriamiento puede ser aire ambiente y que el aire puede filtrarse para eliminar componentes no deseables del aire de enfriamiento. El gas de enfriamiento puede pasarse también a través de un intercambiador de calor para reducir la temperatura del gas o a través de un deshumidificador para aumentar adicionalmente su capacidad de enfriamiento. Además, se ha determinado que el enfriamiento más eficaz que usa aire a una temperatura ambiente de aproximadamente 35°C se consigue manteniendo un flujo de aire de aproximadamente 4 a 8 litros/segundo (l/s) sobre el individuo y que el flujo debe confinarse a una capa de no más de aproximadamente 4 mm desde el cuerpo del individuo.

Otro objeto de la invención es proporcionar un alto grado de enfriamiento al portador, además del enfriamiento natural experimentado por el portador, durante un periodo de tiempo extendido. Preferentemente, se proporcionan más de 50 vatios de enfriamiento adicional sobre el torso durante un periodo de al menos tres horas aproximadamente; más preferentemente más de 80 vatios aproximadamente de enfriamiento adicional, y más preferentemente se proporcionan más de 100 vatios aproximadamente de enfriamiento adicional sobre el torso de un portador durante un periodo de al menos tres horas aproximadamente.

Un objeto adicional más de la invención es que mediante el uso de un colector de distribución de gas y una pluralidad de elementos discretos dentro de la cavidad definida por los sustratos que comprende...

1. Un traje (1) para enfriar el cuerpo de un portador que comprende:

un primer sustrato sustancialmente impermeable a los gases (2) y un segundo sustrato permeable a los gases (3) sujetos alrededor de periferias de sustratos que forman una cavidad

(11) entre los anteriores, en el que la cavidad (11) está adaptada para conectarse a un suministro de gas, de tal manera que el gas circula por el interior de la cavidad (11) y sale de la cavidad (11) a través del segundo sustrato permeable a los gases (3); caracterizado porque

al menos uno de los sustratos primero y segundo (2, 3) comprende una pluralidad de protuberancias en relieve (12) sobre una superficie del interior de la cavidad (11), y

el segundo sustrato permeable a los gases (3) comprende una pluralidad de protuberancias en relieve (4) sobre la superficie externa a la cavidad (11) y próxima al cuerpo del portador;

2. El traje según la reivindicación 1 en el que el primer sustrato comprende un laminado. 3. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato comprende un laminado. 4. El traje según la reivindicación 1 en el que los sustratos primero y segundo comprenden un laminado. 5. El traje según la reivindicación 1 en el que los sustratos primero y segundo son permeables al vapor de agua. 6. El traje según la reivindicación 2 en el que los sustratos primero y segundo son laminados permeables al vapor de agua. 7. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato comprende perforaciones. 8. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato comprende una membrana microporosa. 9. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato comprende un material textil tejido. 10. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato comprende un material textil no tejido. 11. El traje según la reivindicación 1 en el que los sustratos primero y segundo tienen un valor de resistencia a la evaporación inferior a 20 m2·Pa·W-1 . 12. El traje según la reivindicación 1 en el que los sustratos primero y segundo tienen un valor de resistencia a la evaporación inferior a 15 m2·Pa·W-1 .

13. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato tiene una permeabilidad al aire de entre 10 y 100 litros/m2/seg a una presión de 100 Pa.

14. El traje según la reivindicación 1 en el que el gas circula sobre el cuerpo del portador a una velocidad de entre 1 y 10 litros/segundo.

15. El traje según la reivindicación 1 en el que el gas circula sobre el cuerpo del portador a una velocidad de entre 4 y 8 litros/segundo.

16. El traje según la reivindicación 1 en el que las protuberancias en relieve tienen la forma de elementos discretos.

17. El traje según la reivindicación 1 en el que las protuberancias en relieve comprenden un polímero termoplástico.

18. El traje según la reivindicación 1 en el que las protuberancias en relieve comprenden un polímero termoendurecible.

19. El traje según la reivindicación 1 en el que las protuberancias en relieve en el segundo sustrato tienen una altura de entre 1 mm y 20 mm.

20. El traje según la reivindicación 1 en el que las protuberancias en relieve en el segundo sustrato tienen una altura de entre 2 mm y 4 mm.

21. El traje según la reivindicación 16 en el que la separación entre los elementos discretos está entre 5 mm y 25 mm.

22. El traje según la reivindicación 20 en el que las protuberancias en relieve son elementos discretos y la separación entre los elementos discretos está entre 5 mm y 25 mm.

23. El traje según la reivindicación 1 en el que las protuberancias en relieve dentro de la cavidad están situadas en el primer sustrato.

24. El traje según la reivindicación 1 en el que las protuberancias en relieve dentro de la cavidad están situadas en el segundo sustrato.

25. El traje según la reivindicación 1 en el que el primer sustrato comprende PTFE.

26. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato comprende PTFE.

27. El traje según la reivindicación 25 en el que el PTFE comprende PTFE expandido.

28. El traje según la reivindicación 26 en el que el PTFE comprende PTFE expandido.

29. El traje según la reivindicación 1 en el que los sustratos primero y segundo son flexibles.

30. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato permeable a los gases es conformable.

31. El traje según la reivindicación 1 en el que un sustrato que comprende una pluralidad de protuberancias en relieve sobre una superficie tiene una fuerza máxima de conformabilidad inferior o igual a 0,03 kg.

32. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato permeable a los gases que comprende una pluralidad de protuberancias en relieve sobre una superficie tiene una fuerza máxima de conformabilidad inferior o igual a 0,03 kg.

33. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato permeable a los gases que comprende una pluralidad de protuberancias en relieve sobre una superficie tiene una fuerza máxima de conformabilidad inferior o igual a 0,02 kg.

34. El traje según la reivindicación 1 en el que el segundo sustrato permeable a los gases que comprende una pluralidad de protuberancias en relieve sobre una superficie tiene una fuerza máxima de conformabilidad inferior o igual a 0,01 kg.

35. El traje según la reivindicación 1 en el que el flujo de gas en dicha cavidad comprende aire ambiente.

36. El traje según la reivindicación 1 en el que el traje no está fijado.

37. El traje según la reivindicación 1 en el que el gas que circula en la cavidad se filtra

o se trata por otros medios para eliminar componentes no deseables. 38. El traje según la reivindicación 1 en el que dicha cavidad comprende un colector de

distribución de gas.

39. El traje según la reivindicación 1 que comprende materiales no inflamables.

40. El traje según la reivindicación 1 que comprende materiales no fundentes.

41. Un sistema para enfriar el cuerpo de un portador que comprende

un traje (1) que comprende un primer sustrato sustancialmente impermeable a los

gases (2) y un segundo sustrato permeable a los gases (3) sujetos alrededor de periferias de sustratos que forman una cavidad (11) entre sí, en el que la cavidad (11) está adaptada para conectarse a un suministro de gas de tal manera que el gas circula en la cavidad (11) y sale de la cavidad (11) a través del segundo sustrato permeable a los gases (3); caracterizado porque

al menos uno de los sustratos primero y segundo (2, 3) comprende una pluralidad de protuberancias en relieve (12) sobre una superficie dentro de la cavidad (11), y

al menos un sustrato adicional interpuesto entre el cuerpo del portador y el segundo sustrato permeable a los gases (3) del traje (1), comprendiendo el al menos un sustrato adicional una pluralidad de protuberancias en relieve sobre la superficie de un sustrato;

42. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional está fijo al traje.

43. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional está fijo al traje de manera desprendible.

44. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional y

el traje están separados.

45. El sistema según la reivindicación 41 en el que el primer sustrato comprende un laminado.

46. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato comprende un laminado.

47. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional comprende un laminado.

48. El sistema según la reivindicación 41 en el que los sustratos primero y segundo comprenden un laminado.

49. El sistema según la reivindicación 41 en el que el primer sustrato es permeable al vapor de agua.

50. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato es permeable al vapor de agua.

51. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato comprende perforaciones.

52. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato comprende una membrana microporosa.

53. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional comprende un material textil tricotado, tejido o no tejido.

54. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional es permeable al vapor de agua.

55. El sistema según la reivindicación 54 en el que el al menos un sustrato adicional es permeable a los gases.

56. El sistema según la reivindicación 55 en el que el al menos un sustrato adicional comprende perforaciones.

57. El sistema según la reivindicación 55 en el que el al menos un sustrato adicional comprende protuberancias en relieve orientadas hacia el cuerpo de un portador.

58. El sistema según la reivindicación 54 en el que el al menos un sustrato adicional comprende protuberancias en relieve orientadas alejándose del cuerpo de un portador.

59. El sistema según la reivindicación 58 en el que el al menos un sustrato adicional es permeable a los gases.

60. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional comprende una prenda interior.

61. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional

comprende una camiseta.

62. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional tiene un valor de resistencia a la evaporación inferior a 20 m2·Pa·W-1 .

63. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional tiene un valor de resistencia a la evaporación inferior a 15m2·Pa·W-1 .

64. El sistema según la reivindicación 55 en el que el al menos un sustrato adicional tiene una permeabilidad al aire de entre 10 y 100 litros/m2/seg a una presión de 100 Pa.

65. El sistema según la reivindicación 41 en el que el flujo de gas sobre el cuerpo del portador está entre 1 y 10 I/seg

66. El sistema según la reivindicación 41 en el que el flujo de gas sobre el cuerpo del portador está entre 4 y 8 I/seg

67. El sistema según la reivindicación 41 en el que las protuberancias en relieve tienen la forma de elementos discretos.

68. El sistema según la reivindicación 41 en el que las protuberancias en relieve comprenden un polímero.

69. El sistema según la reivindicación 41 en el que las protuberancias en relieve comprenden un polímero termoplástico.

70. El sistema según la reivindicación 41 en el que las protuberancias en relieve comprenden un polímero termoendurecible.

71. El sistema según la reivindicación 41 en el que las protuberancias en relieve tienen una altura de entre 1 mm y 20 mm.

72. El sistema según la reivindicación 41 en el que las protuberancias en relieve en el al menos un sustrato adicional tienen una altura de entre 2 mm y 4 mm.

73. El sistema según la reivindicación 41 en el que la separación entre las protuberancias en relieve está entre 5 mm y 25 mm.

74. El sistema según la reivindicación 72 en el que la separación entre las protuberancias en relieve está entre 5 mm y 25 mm.

75. El sistema según la reivindicación 41 en el que el primer sustrato comprende PTFE.

76. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato comprende PTFE.

77. El sistema según la reivindicación 75 en el que el PTFE comprende PTFE expandido.

78. El sistema según la reivindicación 76 en el que el PTFE comprende PTFE expandido.

79. El sistema según la reivindicación 41 en el que los sustratos primero y segundo son

flexibles. 80. El sistema según la reivindicación 41 en el que el al menos un sustrato adicional es conformable. 81. El sistema según la reivindicación 41 en el que un sustrato que comprende una 5 pluralidad de protuberancias en relieve tiene una fuerza máxima de conformabilidad inferior o igual a 0,03 kg.

82. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato permeable a los gases comprende una pluralidad de protuberancias en relieve y tiene una fuerza máxima de conformabilidad inferior o igual a 0,03 kg.

10 83. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato permeable a los gases comprende una pluralidad de protuberancias en relieve y tiene una fuerza máxima de conformabilidad inferior o igual a 0,02 kg.

84. El sistema según la reivindicación 41 en el que el segundo sustrato permeable a los gases comprende una pluralidad de protuberancias en relieve y tiene una fuerza máxima de 15 conformabilidad inferior o igual a 0,01 kg. 85. El sistema según la reivindicación 41 en el que el flujo de gas en dicha cavidad comprende aire ambiente. 86. El sistema según la reivindicación 41 en el que el gas que circula en la cavidad se filtra o se trata por otros medios para eliminar componentes no deseables. 20 87. El sistema según la reivindicación 41 en el que dicha cavidad comprende un

colector de distribución de gas. 88. El sistema según la reivindicación 41 que comprende materiales no inflamables. 89. El sistema según la reivindicación 41 que comprende materiales no fundentes. 90. El sistema según la reivindicación 41 en el que el sistema no está fijado.