Métodos y dispositivos para desplazar la convección del cuerpo y proporcionar una zona de respiración personal controlada.

Un método para desplazar la convección del cuerpo y proporcionar una zona de respiración personal controladaque comprende

- tomar aire de un lugar e introducirlo en un dispositivo de tratamiento de aire

- ajustar la temperatura del aire por calentamiento o enfriamiento de una corriente de aire de suministro ypurificar un flujo de aire en dicho dispositivo ajustando la temperatura antes o después de la filtración usando unoo más filtros HEPA (2)

- descargar la corriente de aire purificado a través de un dispositivo de suministro de aire (6) situado por encimao adyacente a la zona de respiración personal,

como un flujo de aire descendente sustancialmente laminar conuna velocidad determinada por la diferencia en la temperatura del aire entre el aire suministrado y el aireambiente al nivel de la zona de respiración personal, sin requerir una corriente de aire calentado secundariaen el que

- dicha diferencia en la temperatura del aire se mantiene dentro de un intervalo de 0,3 a 1 ºC más frío que el aireambiente al nivel de la zona de respiración personal

Métodos y dispositivos para desplazar la convección del cuerpo y proporcionar una zona de respiración personal controlada 5

Campo de la invención Se ha descubierto que la concentración relativa de partículas y alérgenos en el aire inhalado durante situaciones correspondientes al sueño nocturno generalmente es mayor que en otras situaciones y en otras partes en un dormitorio o sala de estar normal debido a la convección del cuerpo. El cuerpo humano genera corrientes de convección que pasan cerca de la zona de respiración, reforzando y condensando las emisiones de todos los depósitos importantes en la ropa de cama distorsionadas debido a los movimientos en la cama.

Esta invención se refiere en general a métodos y dispositivos para desplazar la convección del cuerpo y reducir la exposición a los contaminantes transportados en el aire dentro de una zona de respiración personal durante situaciones de o correspondientes al sueño nocturno y, en particular, a métodos y dispositivos que utilizan un flujo de aire laminar de temperatura controlada (abreviado TLA en este documento de aquí en adelante) .

Antecedentes Los dispositivos que reducen la exposición a los contaminantes transportados por el aire residencial, tales como alérgenos y contaminantes, son útiles en escenarios residenciales e institucionales. La tecnología de aire limpio es muy eficaz para retirar las partículas transportadas por el aire que pasan por una corriente de aire ambiente a través de filtros de alta eficacia para partículas en aire (HEPA) . Sin embargo, la eficacia de los sistemas de filtración HEPA

depende de la dinámica del flujo de aire del entorno en el que se use el dispositivo. Al mezclar el aire ambiente contaminado con el aire filtrado típicamente disminuye la eficacia final de la filtración HEPA.

Las unidades de limpieza del aire de la habitación, por tanto, no pueden desplazar típicamente la convección del cuerpo y proporcionar una zona de respiración personal controlada.

Se ha informado de diversos dispositivos que proporcionan una zona de respiración personal purificada.

Los documentos WO2008/058538, US6910961 y US2008/0308106 describen salidas de suministro de aire especializadas que pueden situarse para proporcionar aire acondicionado para un entorno de aire limpio personal.

El documento US2008/0307970 describe un dispositivo de tipo collar.

El documento US6916238 describe una campana cerrada de aire limpio que proporciona una zona de respiración personal purificada durante las horas de sueño.

El documento US7037188 describe un sistema de ventilación de la cama que proporciona una zona de respiración personal purificada durante las horas de sueño.

Todos estos dispositivos utilizan soplado por impulsos o forzado para inducir y mantener una corriente de aire 45 filtrado que envuelve un punto de atención. Sin embargo, estos métodos y dispositivos están asociados con corrientes de flujo de aire incómodas, deshidratación y un mal control global de la velocidad de la corriente de aire filtrado. Adicionalmente, incluso cuando la corriente de aire filtrado es sustancialmente laminar, en ocasiones altas velocidades de aire soplado forzado inevitablemente provocan una mezcla turbulenta del aire ambiente contaminado, en ausencia de una campana o recinto cerrado.

La mezcla turbulenta del aire ambiente puede evitarse utilizando la gravedad para inducir un flujo de aire laminar, en lugar de un impulso o fuerza de soplado. El principio del TLA es que un flujo laminar es inducido por una diferencia de temperatura del aire entre el aire que se suministra y el aire ambiente en el punto de atención. Un flujo sustancialmente laminar de aire filtrado más frío, que tiene una mayor densidad que el aire ambiente, desciende 55 lentamente, envolviendo la zona de respiración de una persona que está durmiendo. El principio del TLA proporciona una capacidad sin precedentes de controlar la velocidad del flujo de aire según se mide en el punto de atención. Las partes de o todo el dispositivo de control de la temperatura pueden situarse antes o después del dispositivo de soplado que suministra el flujo de aire laminar. El flujo de aire laminar de temperatura controlada (TLA) está basado en el control de los límites y una orientación unidireccional de una estructura de suministro de aire laminar. Las condiciones de flujo estable se mantienen introduciendo un gradiente de temperatura (límite negativo) entre el aire que se suministra enfriado y el aire ambiente en la zona de respiración humana. El arrastre, incluyendo difusión turbulenta del aire ambiente en la corriente de suministro laminar, está limitado aquí al mínimo. El aire laminar filtrado y enfriado, con mayor densidad que el aire ambiente, desciende lentamente envolviendo la zona de respiración de una persona que está en la cama. Debido a que el flujo de aire es sustancialmente laminar y que se 65 evita el arrastre de aire ambiente, la diferencia en la temperatura del aire se mantiene a lo largo de la trayectoria descendente. Este flujo de desplazamiento dirigido hacia abajo no afectará más allá de los obstáculos físicos en la trayectoria del flujo de aire. Un flujo de chorro libre e isotérmico pierde su momento después de rebotar en obstáculos físicos. En contraste, el aire TLA enfriado retiene su menor temperatura a pesar de las interacciones con los obstáculos físicos. El TLA proporciona por tanto una retirada mejorada de contaminantes de la zona de respiración al nivel del suelo.

Para que sea eficaz para proporcionar una zona de respiración personal controlada, un dispositivo TLA idealmente proporcionará un flujo de aire descendente sustancialmente laminar que tenga velocidad suficiente para desplazar las corriente de convección provocada por el calor corporal. Un cuerpo humano caliente provoca un flujo de aire de convección que tiene una velocidad ascendente por encima de 0, 1 m/s y que tiene un aumento de la temperatura del aire tan grande como 2 ºC por encima del aire ambiente a nivel corporal. Un dispositivo TLA eficaz, por tanto, típicamente proporciona un flujo descendente sustancialmente laminar de aire filtrado con una velocidad > 0, 10 m/s y, en cualquier caso, suficiente para romper las corrientes de convección del cuerpo.

Sin embargo, el exceso de velocidad del aire filtrado, es indeseable. El exceso de velocidad de flujo de aire da lugar

a corrientes de arrastre que son tanto incómodas como deshidratantes. Evitar las corrientes y la deshidratación es fundamental para la satisfacción a largo plazo de los pacientes/usuarios. Las partes desnudas del cuerpo humano son extremadamente sensibles a los movimientos de aire durante una baja actividad o sueño. Adicionalmente, cuanto mayor sea la velocidad de la corriente de aire laminar descendente, mayor dificultad para controlarla y dirigirla al punto de atención sin que se mezcle con el aire ambiente.

En un dispositivo TLA, la velocidad de la corriente de aire descendente está determinada por la diferencia de la temperatura del aire (es decir, diferencias de densidad) entre el aire que se suministra filtrado más frío y el aire ambiente al nivel del punto de atención. Solo se imparte un impulso mínimo a la corriente de aire, suficiente para superar la resistencia en la salida de la boquilla.

El documento US6702662 describe un dispositivo que utiliza TLA para proporcionar una zona de respiración personal. En este dispositivo, el aire filtrado se divide en dos corrientes de aire parciales, una de las cuales está enfriada y la otra calentada. El aire enfriado desciende a una zona de respiración desde una boquilla de suministro de aire de flujo laminar. La corriente de aire parcial calentada proporciona una estratificación térmica controlada de la habitación, asegurando que la corriente de aire enfriada descienda libre de interferencias desde la corriente de aire calentado ascendente. Este dispositivo proporciona aire filtrado simultáneamente a una zona de respiración personal y a toda una habitación.

El requisito de dos corrientes de aire filtrado da lugar a varias desventajas. En primer lugar, el dispositivo es físicamente más voluminoso que un dispositivo que solo tiene una única corriente de aire filtrado. En segundo lugar, se requiere un mayor volumen de flujo de aire para dos corrientes de aire, que está asociado con un mayor requisito de actividad del ventilador o soplante. El ruido generado por un ventilador o soplante es indeseable en un dispositivo de respiración personal adecuado para su uso con pacientes que están durmiendo. En tercer lugar, el uso de este dispositivo puede dar lugar a corrientes no deseadas. Debido a que la corriente de aire parcial enfriada solo puede enfriarse, el... [Seguir leyendo]

1. Un método para desplazar la convección del cuerpo y proporcionar una zona de respiración personal controlada que comprende - tomar aire de un lugar e introducirlo en un dispositivo de tratamiento de aire -ajustar la temperatura del aire por calentamiento o enfriamiento de una corriente de aire de suministro y purificar un flujo de aire en dicho dispositivo ajustando la temperatura antes o después de la filtración usando uno

o más filtros HEPA (2) -descargar la corriente de aire purificado a través de un dispositivo de suministro de aire (6) situado por encima

o adyacente a la zona de respiración personal, como un flujo de aire descendente sustancialmente laminar con una velocidad determinada por la diferencia en la temperatura del aire entre el aire suministrado y el aire ambiente al nivel de la zona de respiración personal, sin requerir una corriente de aire calentado secundaria en el que

-dicha diferencia en la temperatura del aire se mantiene dentro de un intervalo de 0, 3 a 1 ºC más frío que el aire ambiente al nivel de la zona de respiración personal.

2. El método de la reivindicación 1 en el que el dispositivo de suministro de aire está situado a un nivel de aproximadamente 0, 2 a 0, 8 m por encima de la zona de respiración personal.

3. El método de la reivindicación 1 en el que el flujo de aire filtrado a través del dispositivo es menor de 500 m3/h.

4. Un dispositivo de tratamiento de aire para desplazar la convección del cuerpo y proporcionar una zona de respiración personal controlada que comprende

-una o más entradas de aire (1)

-uno o más filtros (2)

-una soplante (3)

-un sistema de ajuste de la temperatura del aire (4) adaptado para proporcionar calentamiento o enfriamiento de

la corriente del aire de suministro

-una boquilla de suministro de aire (6) adaptada para descargar un flujo de aire sustancialmente laminar, y

-una carcasa (7)

en el que

-el dispositivo está adaptado para proporcionar un flujo de aire purificado descendente sustancialmente laminar

que tiene una velocidad determinada por una diferencia en la temperatura del aire entre el aire suministrado y el aire ambiente según se mide al nivel de la zona de respiración personal, y en el que dicha diferencia en la temperatura del aire se mantiene dentro de un intervalo de 0, 3 a 1 ºC más fría que el aire ambiente al nivel de la zona de respiración personal, y no es necesaria una corriente de aire calentado secundaria.

5. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 en el que el sistema de ajuste de la temperatura del aire comprende un enfriador termoeléctrico que usa un módulo de Peltier con una polaridad de tensión reversible.

6. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 en el que el sistema de ajuste de la temperatura del aire

comprende un enfriador termoeléctrico que usa un elemento de Peltier con una polaridad de tensión reversible en 45 comunicación con tuberías térmicas montadas con aletas que distribuyen el efecto de calentamiento/enfriamiento.

7. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 en el que la disipación del exceso de calor generado por el sistema de ajuste de la temperatura se proporciona por transferencia a la carcasa del dispositivo de tratamiento del aire y disipación por convección pasiva y/o radiación.

8. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 caracterizado adicionalmente por que tiene una unidad de ajuste de la temperatura del aire que comprende un sistema para la disipación del exceso de calor seleccionado entre el grupo que consiste en convección, radiación, convección activa y enfriamiento con líquido activo.

9. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 caracterizado adicionalmente por que tiene un sistema de identificación de filtro electrónico.

10. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 en el que la posición del dispositivo de suministro de aire está al nivel de o aproximadamente a 0, 2 a 0, 8 m por encima de la zona de respiración, ya sea en una posición ajustable o fija.

11. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 caracterizado adicionalmente por que tiene medios para la adición de humedad y/o una medicina a la corriente de aire purificado.

12. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 en el que la boquilla de suministro de aire y el uno o más filtros están proporcionados mediante una unidad física.

13. El dispositivo de tratamiento de aire de la reivindicación 4 en el que la comunicación entre el sistema de ajuste de la temperatura del aire y el uno o más filtros es tal que el aire de suministro se enfría o se calienta después de la filtración.