Boquilla para un aparato de respiración.

Una boquilla (1) para un aparato de respiración, comprendiendo dicha boquilla (1) medios (99) de válvula que comprenden un mecanismo (112) de activación de válvula configurado para abrir y cerrar funcionalmente dichos medios (99) de válvula,

y una carcasa (38) de boquilla que comprende;

- una abertura (64) de pieza de respiración de boquilla, para inhalar y exhalar un gas respirable,

- un orificio de entrada (74, 108) para proporcionar gas respirable al interior de dicha carcasa (38) de boquilla, estando dicho orificio de entrada (74, 108) en comunicación con dichos medios (99) de válvula que están configurados para abrir y cerrar funcionalmente dicho orificio de entrada (74, 108),

- un primer orificio de salida (205, 140) para expulsar gas desde dicha carcasa (38) a un canal (96) de flujo de circuito cerrado,

- un segundo orificio de salida (206, 71) para expulsar gas desde dicha carcasa (38) a un entorno ambiente,

- medios (42) de conmutación para dirigir selectivamente dicho gas de expulsión o bien a dicho primer orificio de salida (205, 140) o bien a dicho segundo orificio de salida (206, 71),

caracterizado

porque dichos medios (42) de conmutación están configurados además para ajustar la función de apertura y cierre de dicho mecanismo (112) de activación de válvula.

Boquilla para un aparato de respiración

Campo técnico

La presente invención se refiere a una boquilla para un aparato de respiración y un método para ajustar la boquilla. Específicamente, la boquilla de acuerdo con la presente invención se puede utilizar ventajosamente en un respirador reciclador de circuito cerrado.

Antecedentes de la invención Un aparato de respiración bajo el agua de ciclo cerrado completo (CCUBA, por sus siglas en inglés) , conocido alternativamente como "respirador reciclador de circuito cerrado" o "CCR", ofrece claras ventajas sobre los sistemas de circuito abierto (SCUBA) más comunes, tales como ruido de burbujas reducido, eficiencia sumamente alta de uso de gas y composición optimizada del gas de respiración.

Estas ventajas se derivan del hecho de que el gas de respiración exhalado se recicla, se libera de dióxido de carbono por filtración, se repone con oxígeno y se devuelve al buceador para que lo respire de nuevo. La ausencia de ruido de burbujas y la eficiencia de gas incrementada de un CCR son ambas consecuencia de la función fundamental de reciclar el gas de respiración. La composición optimizada del gas de respiración resulta del hecho de que el sistema de control de oxígeno de un CCR mantiene una presión parcial constante de oxígeno (en lugar de una fracción constante de oxígeno, como ocurre en los SCUBA de circuito abierto convencionales) .

La presión parcial de un gas es una función de la fracción de gas multiplicada por la presión ambiente. A medida que un buceador desciende y aumenta la profundidad, la presión ambiente también aumenta. Por tanto, para una fracción dada de oxígeno, la presión parcial aumenta a medida que aumenta la profundidad. Si la presión parcial de oxígeno supera un cierto umbral (aproximadamente 1, 4 bares) , el riesgo de convulsiones inducidas por hiperoxia y otros síntomas de "toxicidad del oxígeno" se consideran peligrosos para el buceador. Por ejemplo, la profundidad segura máxima a la que un buceador puede respirar una mezcla que contenga 50% de oxígeno es aproximadamente 18 metros. Por otro lado, cuanto menor es la concentración de oxígeno, mayor es la concentración de componentes gaseosos distintos del oxígeno, tales como nitrógeno o helio. Son estos componentes distintos del oxígeno de la mezcla de respiración los que conducen a problemas de la enfermedad descompresiva (DCS, por sus siglas en inglés) , también denominados en inglés "bends" (dolores que obligan a doblar las articulaciones) , que incluyen síntomas que van desde dolor en las articulaciones hasta la parálisis y la muerte. Para maximizar la cantidad de tiempo que se puede permanecer de manera segura a una profundidad dada, los componentes distintos de oxígeno del gas de respiración deben mantenerse en el mínimo; ello significa que el oxígeno se debe mantener en su límite máximo de seguridad en todo momento durante la inmersión.

Por lo tanto, la ventaja del CCR sobre el SCUBA de circuito abierto convencional en términos de composición optimizada del gas de respiración resulta del hecho de que un CCR puede mantener la presión parcial de oxígeno (PO2) máxima de seguridad en todas las profundidades de una inmersión, minimizando de este modo la concentración de componentes gaseosos distintos de oxígeno - lo que lleva a un aumento del tiempo permitido a cualquier profundidad dada y/o a un riesgo de DCS disminuido.

Pero esta ventaja tiene un precio. Mientras que la mezcla de respiración para un buzo con SCUBA de circuito abierto convencional está fijada en base a la composición del gas contenido en la botella de suministro, la mezcla de respiración en un CCR es dinámica. Aunque es esta capacidad de mezcla dinámica la que proporciona al CCR una de sus principales ventajas, un fallo del sistema de control de oxígeno puede ser extremadamente peligroso. Un fallo de funcionamiento que permita que la PO2 llegue a niveles excesivamente altos pone al buzo en riesgo de convulsiones inducidas por hiperoxia, que casi con toda seguridad harán que el buceador se ahogue. Un fallo de funcionamiento que permita que la PO2 llegue a niveles demasiado bajos conducirá a la pérdida de conciencia inducida por hipoxia, haciendo que el buceador se ahogue y/o sufra un grave daño cerebral. Por lo tanto, quizá el aspecto más crítico de cualquier diseño de CCR consiste en la fiabilidad del sistema de control de oxígeno.

La mayoría de los CCR modernos incorporan uno o más sensores electrónicos de oxígeno que miden directamente la PO2 del gas de respiración y, además, tienen un procesador informático a bordo para analizar los datos e informar al usuario sobre el estado del sistema por medio de algún tipo de pantalla de visualización, ya sea digital o analógica

- montada típicamente en la muñeca del usuario y conectada al ordenador a través de un cable eléctrico. Actualmente, en caso de un fallo de este tipo de sistemas de detección y aviso electrónicos es práctica habitual en el buceo con CCR disponer de algún tipo de sistema SCUBA externo de circuito abierto (tradicional) con el cual poder llegar a la superficie. Encontrar esta boquilla de respiración auxiliar en caso de una emergencia o de pánico puede ser fatal si el usuario no es capaz de localizar inmediata y exactamente la boquilla de repuesto, que es un objeto físicamente separado generalmente sujeto con una pinza ya sea a la fuente de gas de emergencia o en algún otro lugar del arnés de soporte vital del usuario. La experiencia y las estadísticas de las compañías de seguros apoyan la afirmación de que la localización y la activación de esta boquilla externa no están garantizadas.

En la patente de EE.UU. nº 5, 127, 398 de Stone, y en la patente de EE.UU. nº 5, 368, 018, se describe solución a este

problema. La solución consistió en diseñar una boquilla combinada que contuviese tanto la funcionalidad del sistema de respiración de circuito abierto como la del sistema de respiración de circuito cerrado, de manera que, en el caso de una emergencia en el sistema de circuito cerrado, el usuario pudiera efectuar un simple cambio en el estado del sistema de boquilla para pasar directamente desde el funcionamiento en circuito cerrado al funcionamiento en circuito abierto, incluso sin tener que quitarse la pieza de boca.

Una función adicional requerida en todos los aparatos de respiración CCR es la capacidad de añadir un gas respirable (es decir, un gas "diluyente") al volumen distensible del CCR cuando ese volumen distensible cae por debajo de la cantidad necesaria para llenar los pulmones del usuario en la inhalación. Existen muchas situaciones en las que se requerirá una acción de este tipo, y es habitual proporcionar un sistema independiente que consta de un regulador de baja presión especial que se conecta de manera ventajosa en un lugar del volumen distensible del CCR (que se conoce como "contrapulmón") y proporciona acceso a un suministro de gas respirable, por lo general procedente de un depósito de alta presión equipado con un regulador de alta presión que en este caso proporciona un flujo de gas al regulador de baja presión, que típicamente se encuentra en el rango de presión de 8 a 12 bares. Este regulador especial de compensación de volumen de baja presión es conocido como "ADV" (siglas inglesas de válvula automática de adición de diluyente) .

En la publicación de patente británica GB 2, 340, 760 A, se describe una boquilla para un CCR que comprende un conmutador para cambiar entre la respiración de circuito abierto y la respiración de circuito cerrado. La boquilla comprende además medios de válvula, de los que se dice que son capaces de funcionar automáticamente y permitir la introducción de gas respirable dentro del sistema desde una fuente separada. La boquilla también comprende medios de válvula accionables de manera manual para la adición de un gas diluyente. En conjunto, se puede decir que la boquilla proporciona una función automática de diluyente, una función manual de diluyente y una válvula de respiración en circuito abierto de emergencia, combinadas en una sola unidad.

Sin embargo, la boquilla que se acaba de describir presenta varios inconvenientes, por ejemplo la sensibilidad del mecanismo de activación para la función automática de diluyente se modifica variando la tara de un resorte. Por tanto, esta no es una solución muy práctica, en especial para un buceador sumergido en el agua.

Existe la necesidad de una boquilla más práctica que proporcione al menos una parte de las ventajas antes mencionadas, y al mismo tiempo elimine o minimice al menos una parte de los inconvenientes mencionados.

Compendio de la invención Los inconvenientes antes mencionados se resuelven,... [Seguir leyendo]

1. Una boquilla (1) para un aparato de respiración, comprendiendo dicha boquilla (1) medios (99) de válvula que comprenden un mecanismo (112) de activación de válvula configurado para abrir y cerrar funcionalmente dichos medios (99) de válvula, y una carcasa (38) de boquilla que comprende;

-una abertura (64) de pieza de respiración de boquilla, para inhalar y exhalar un gas respirable,

-un orificio de entrada (74, 108) para proporcionar gas respirable al interior de dicha carcasa (38) de boquilla, estando dicho orificio de entrada (74, 108) en comunicación con dichos medios (99) de válvula que están configurados para abrir y cerrar funcionalmente dicho orificio de entrada (74, 108) ,

-un primer orificio de salida (205, 140) para expulsar gas desde dicha carcasa (38) a un canal (96) de flujo de

circuito cerrado, -un segundo orificio de salida (206, 71) para expulsar gas desde dicha carcasa (38) a un entorno ambiente, -medios (42) de conmutación para dirigir selectivamente dicho gas de expulsión o bien a dicho primer orificio de salida (205, 140) o bien a dicho segundo orificio de salida (206, 71) , caracterizado porque dichos medios (42) de conmutación están configurados además para ajustar la función de apertura y cierre de dicho mecanismo (112) de activación de válvula.

2. La boquilla según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho ajuste se realiza cuando se dirige selectivamente dicho gas de expulsión o dichos primer o segundo orificios (205, 206) de salida.

3. La boquilla según la reivindicación 2, caracterizada porque dicho mecanismo (122) de activación de válvula está configurado en cooperación de trabajo y para ser activado por un diafragma flexible (48) a una presión umbral.

4. La boquilla según la reivindicación 3, caracterizada porque dicha presión umbral es aproximadament.

2. 40 mbar cuando dichos medios (99) de válvula están configurados para dirigir dicho gas de expulsión a dicho primer orificio

(205) de salida.

5. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 3-4, caracterizada porque dicha presión umbral es aproximadamente 2-10 mbar, preferiblemente 2-6 mbar, cuando dichos medios de válvula están configurados para dirigir dicho gas de expulsión a dicho segundo orificio de salida.

6. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 3-5, caracterizada porque dicho el ajuste de dichos medios de válvula comprende mover dicho mecanismo de activación de válvula y dicho diafragma flexible (48) una distancia relativa uno con respecto a otro.

7. La boquilla según la reivindicación 6, caracterizada porque dicho mecanismo (112) de activación de válvula se ajusta moviendo dicho mecanismo (112) de activación de válvula con respecto a dicho diafragma flexible (48) .

8. La boquilla según la reivindicación 6, caracterizada porque dicho mecanismo (112) de activación de válvula se ajusta moviendo dicho diafragma flexible (48) con respecto a dicho mecanismo (112) de activación de válvula.

9. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 6-8, caracterizada porque dicha distancia relativa se sitúa entre 1-20 mm, preferiblemente 2-10 mm.

10. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 3-9, caracterizada porque dicho diafragma flexible (48) comprende una distancia de flexión (FD) máxima, dentro de la cual dicho diafragma flexible (48) activa dicho mecanismo (112) de activación de válvula.

11. La boquilla según la reivindicación 10, caracterizada porque la distancia de dicho movimiento de dicha al menos una parte de dichos medios (99) de válvula ajustables y dicho diafragma flexible (48) uno con relación a otro no supera dicha distancia de flexión (FD) máxima.

12. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicho ajuste de dicho mecanismo de activación de válvula se realiza al menos en parte moviendo al menos una parte de dichos medios de válvula hacia atrás y hacia adelante a lo largo de una primera dirección (B) utilizando dichos medios (42) de conmutación, cuando se dirige selectivamente dicho gas de expulsión a dichos primer o segundo orificios (205, 206) de salida.

13. La boquilla según la reivindicación 12, caracterizada porque dicha carcasa (38) de boquilla comprende un segmento (59) de circuito abierto con una forma sustancialmente cilíndrica, comprendiendo dicho segmento (59) de circuito abierto un eje longitudinal (A) , en donde dicha primera dirección (B) está alineada con dicho eje longitudinal (A) .

14. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dichos medios (99) de válvula están dispuestos al menos parcialmente dentro de dicha carcasa (38) de boquilla.

15. La boquilla según la reivindicación 14, caracterizada porque dicha carcasa (38) de boquilla comprende una

cámara interna sustancialmente cilíndrica (137) que comprende un primer y un segundo extremos (242, 243) y porque dichos medios (42) de conmutación comprenden un cilindro sustancialmente hueco, al menos parcialmente dispuesto en dicha cámara interna sustancialmente cilíndrica (137) .

16. La boquilla según la reivindicación 15, caracterizada porque dichos medios (99) de válvula están al menos parcialmente dispuestos dentro de dichos medios (42) de conmutación.

17. La boquilla según la reivindicación 16, caracterizada porque dichos medios (42) de válvula se mueven entre una primera y una segunda posiciones con el fin de ajustar dicho mecanismo de activación de válvula.

18. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 15-18, caracterizada porque los medios (42) de conmutación comprenden un primer y un segundo extremos (202, 203) , en donde sólo dicho segundo extremo (203) de dichos medios (42) de conmutación está dispuesto entre dichos primer y segundo extremos (242, 243) de dicha cámara interna cilíndrica (137) .

19. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicho orificio de entrada para proporcionar gas respirable al interior de dicha carcasa es proporcionado a través de dichos medios (42) de conmutación.

20. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dichos medios (42) de conmutación están configurados con al menos un dispositivo sensor (37) , estando configurado dicho dispositivo sensor (37) para detectar la posición de dichos medios (42) de conmutación.

21. La boquilla según la reivindicación 20, caracterizada porque dicho sensor está configurado para estar en comunicación con una unidad de procesamiento, tal como un ordenador, estando dicha unidad de procesamiento en comunicación con un segundo dispositivo sensor.

22. La boquilla según la reivindicación 21, caracterizada porque dicho segundo dispositivo sensor está configurado para detectar el estado del gas respirable.

23. La boquilla según cualquiera de las reivindicacione.

2. 22, caracterizada porque dicha boquilla comprende además una pantalla de visualización en comunicación con dicho sensor, estando configurada dicha pantalla para, durante el uso, indicar un usuario un inminente redireccionamiento de dichos medios (42) de conmutación.

24. La boquilla según cualquiera de las reivindicaciones 1-23, caracterizada porque dichos medios (99) de válvula proporcionan una función de válvula automática de diluyente que puede hacerse funcionar en dicho circuito cerrado y porque que dichos medios (99) de válvula proporcionan una función de regulador de circuito abierto que puede hacerse funcionar en dicho circuito abierto, y porque dichos medios (42) de conmutación están configurados para accionar dichos medios (99) de válvula a fin de conmutar entre dicha función de válvula automática de diluyente y dicha función de regulador de circuito abierto.

25. La boquilla según la reivindicación 24, caracterizada porque dichos medios de válvula son activados por medio de una primera presión umbral cuando dichos medios de conmutación están dirigidos a dicho primer orificio de salida (205, 140) y una segunda presión umbral cuando dichos medios de conmutación están dirigidos a dicho segundo orificio de salida (206, 86) .

26. La boquilla según la reivindicación 25, caracterizada porque dicha presión umbral se modifica mediante el ajuste de dicho mecanismo de activación de válvula por medio de dichos medios (42) de conmutación.

27. La boquilla según la reivindicación 26, caracterizada porque dicho mecanismo de activación de válvula se ajusta por medio de mover dicho mecanismo de activación de válvula una distancia a lo largo de una primera dirección.

28. La boquilla según la reivindicación 27, caracterizada porque dicha carcasa de boquilla comprende además un diafragma flexible en donde dicho mecanismo de activación de válvula está configurado en cooperación de trabajo con dicho diafragma flexible para activar dicha válvula automática de diluyente.

29. Método para ajustar la función de apertura y cierre de un mecanismo de activación de válvula en unos medios

(99) de válvula dispuestos en una boquilla para un aparato de respiración que comprende los pasos de; proporcionar una boquilla, comprendiendo dicha boquilla una carcasa (38) de boquilla que comprende;

-una abertura (64) de pieza de respiración de boquilla, para inhalar y exhalar un gas respirable,

-un orificio de entrada (74, 108) para proporcionar gas respirable al interior de dicha carcasa (38) de boquilla, estando dicho orificio de entrada (74, 108) en comunicación con medios (99) de válvula configurados para abrir y cerrar funcionalmente dicho orificio de entrada (74, 108) ,

-comprendiendo dicha carcasa (48) un primer orificio de salida (205, 140) para expulsar gas desde dicha

carcasa (38) a un canal (96) de flujo de circuito cerrado, -un segundo orificio de salida (206, 86) para expulsar gas desde dicha carcasa (38) a un entorno ambiente, -medios (42) de conmutación para dirigir selectivamente dicho gas de expulsión a dicho primer orificio de salida o a dicho segundo orificio de salida (206, 71) con el fin de conmutar entre un circuito cerrado y un circuito abierto, caracterizado porque dicho ajuste de dicho mecanismo de activación de válvula se realiza mediante conmutación de dichos medios (42) de conmutación entre dichos primer y segundo orificios de salida (205, 206) .