FR2622459A1 - Appareil respiratoire a circuit ferme - Google Patents
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Abstract
Appareil respiratoire à circuit fermé pour fonctionnement en surpression, avec une source de gaz sous pression qui alimente un dispositif auxiliaire relié à un volume de gaz respiratoire comprimable, qui engendre une augmentation de pression dans le circuit respiratoire, ainsi qu'avec un montage de mesure commandant le dispositif auxiliaire et relié à un capteur surveillant le cycle respiratoire. L'invention prévoit une configuration selon laquelle le montage de mesure 28, 29; 40, 41 commande le dispositif auxiliaire 31 en vue d'augmenter la pression dans le circuit respiratoire lorsque, indépendamment du cycle respiratoire, la pression dans le circuit respiratoire tombe en dessous d'une valeur de consigne positive. Application à l'équipement d'appareils respiratoires utilisés en plongée.
Description
Appareil respiratoire à circuit fermé La présente invention concerne un
appareil respiratoire à circuit fermé pour fonctionnement en surpression, avec une source de gaz sous pression qui alimente un dispositif auxiliaire relié à un volume de gaz respiratoire comprimable, dispositif qui engendre une augmentation de pression dans -le circuit respiratoire, ainsi qu'avec un montage de mesure commandant le
dispositif auxiliaire et relié à un capteur surveillant le cycle respiratoire.
Un appareil respiratoire à circuit fermé de ce type est représenté dans la demande- de brevet allemand DE-34 29 345 AI. Un capteur électromécanique relié à un montage de mesure surveille le degré de remplissage du sac respiratoire et doit ainsi distinguer la phase d'inspiration de la phase d'expiration. Le dispositif auxiliaire, qui est réalisé sous la forme d'un ensemble cylindre-piston actionné par la source de gaz sous pression, ne comprime le sac respiratoire que pendant la phase d'inspiration, et il produit dans cette zone dans le circuit respiratoire une surpression qui est supprimée pendant la phase d'expiration. De la sorte, il n'existe pas pendant la phase d'expiration de contre-pression qui pourrait charger additionnellement l'expiration d'une manière défavorable. Toutefois, avec cet appareil respiratoire à circuit fermé connu, il apparait souhaitable de ne pas maintenir la surpression pendant la totalité de la phase d'inspiration, car cela signifie pour le remplissage des fonctions nécessaires une dépense d'énergie supplémentaire inutile. En outre, la détermination de la phase d'inspiration par l'intermédiaire du capteur accouplé au mouvement du sac respiratoire et détectant la position du piston dans le dispositif auxiliaire est difficile, et il n'est en particulier pas garanti qu'une pression positive règne en permanence
dans l'embout de gaz respiratoire.
La présente invention a pour but d'améliorer un appareil du type mentionné en introduction de manière à garantir en permanence une surpression dans le circuit respiratoire, et ce indépendamment de la phase respiratoire. Ce faisant, le dispositif auxiliaire ne doit agir pour augmenter la pression que lorsque cela est nécessaire d'après les rapports de pression dans
le circuit respiratoire.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'il est prévu une configuration du montage de mesure selon laquelle le montage de mesure commande le dispositif auxiliaire en vue d'augmenter la pression dans le circuit respiratoire lorsque, indépendamment du cycle respiratoire, la pression dans le circuit respiratoire tombe en dessous d'une valeur de consigne positive prédéterminée. Cela signifie que la dépense d'énergie supplémentaire pour actionner le dispositif auxiliaire n'est nécessaire que lorsque la pression dans le circuit respiratoire tombe en dessous d'une valeur de consigne positive prédéterminée, 0,1 mbar par exemple, et ce indépendamment du fait que ceci ait lieu dans la phase d'inspiration ou dans la phase d'expiration. L'enclenchement du dispositif auxiliaire pour augmenter la pression dans le circuit respiratoire peut s'avérer inopportun lorsqu'une fuite non réparable apparaît dans le circuit respiratoire. L'action du dispositif auxiliaire peut accélérer l'échappement d'air respiratoire par cette fuite, et dans le cas d'appareils respiratoires à circuit fermé avec une bouteille de réserve d'oxygène comme source de pression, cela engendrerait rapidement une perte d'oxygène. Le porteur de l'appareil pourrait alors dans certaines circonstances être mis en danger, car sa réserve d'oxyègne ne serait par exemple plus suffisante pour la remontée. C'est pourquoi, selon une configuration supplémentaire de l'invention, il peut être prévu que le montage de mesure soit conçu de telle sorte qu'il coupe le dispositif auxiliaire lorsque la pression tombe en dessous d'une valeur de danger prédéterminée située en dessous de la valeur de consigne. L'augmentation de pression supplémentaire cesse ainsi, et l'utilisation de la réserve de gaz respiratoire existarte est améliorée. La déconnexion peut également s'effectuer manuellement, en réglant la valeur
de consigne à la pression atmosphérique.
Une configuration supplémentaire opportune peut consister en ceci que le montage de mesure commande le dispositif auxiliaire pour soutenir la
respiration dans la partie d'inspiration et d'expiration du cycle respiratoire.
De la sorte, non seulement l'inspiration mais aussi l'expiration du porteur de l'appareil sont facilitées, et son travail respiratoire est réduit. Le dispositif auxiliaire agit ainsi opportunément de telle sorte qu'il réduit le volume comprimable de gaz respiratoire pendant la phase d'inspiration et l'augmente pendant la phase d'expiration. Il se produit ainsi dans l'ensemble du cycle respiratoire un soutien du processus respiratoire, et le porteur de l'appareil
peut effectuer des temps de travail plus longs sans être épuisé.
Le capteur peut opportunément être un capteur de pression disposé dans le circuit respiratoire, qui est avantageusement disposé dans l'embout respiratoire du porteur de l'appareil. Par "embout respiratoire",' on définit ici l'espace de remplissage relié à l'embout buccal du masque et situé après la
valve d'inspiration et avant la valve d'expiration.
Mais le capteur peut aussi être configuré d'une autre manière, par.
exemple avantageusement sous la forme d'un capteur d'extension surveillant l'extension de la cage thoracique. Au moins une jauge extensométrique peut alors avantageusement être apposée sur une pièce de fixation à fixer sur le
torse, laquelle pièce est avantageusement réalisée sous la forme d'un corset.
Toutefois, il faut ici faire attention que des mouvements arbitraires lors des tâches accomplies par le porteur de l'appareil ne produisent pas d'artéfacts, qui perturberaient le fonctionnement correct de l'appareil respiratoire à
circuit fermé.
Le volume de réserve comprimable de gaz respiratoire peut avantageusement être configuré dans un sac respiratoire. Ce dernier est un sac à soufflet, qui est fermé par une paroi frontale rigide déplaçable. Le dispositif auxilaire relié à ce sac peut opportunément être un ensemble cylindrepiston à simple action sollicitable au moins d'un côté par une conduite de gaz sous pression, au nioins une valve de commutation se trouvant dans la conduite de gaz sous pression, valve qui raccorde à la conduite de gaz sous pression la chambre cylindrique partielle conformément
à la commande fournie par le montage de mesure.
Si l'on souhaite un soutien de la respiration pendant la phase d'inspiration et la phase d'expiration, les deux chambres cylindriques partielles de l'ensemble cylindre-piston à double action peuvent être raccordées à des conduites de gaz sous pression par l'intermédiaire de valves de commutation commandées alternativement par le montage de mesure. De la sorte, le sac respiratoire est comprimé pendant la phase d'inspiration et dilaté pendant la phase d'expiration, tout en étant toutefois garanti que la pression dans le circuit respiratoire ne tombe pas en dessous d'une valeur de
consigne positive prédéterminée.
Il peut être en outre avantageux que la valve de commutation soit commutée de telle sorte que, lors du dépassement de la valeur de consigne positive prédéterminée dans la chambre cylindrique partielle, la liaison avec la conduite de gaz sous pression est isolée, et- la chambre cylindrique partielle est reliée à une conduite de purge d'air. Afin d'éviter les pertes de gaz respiratoire, cette conduite de purge d'air est opportunément reliée à
l'espace intérieur du sac respiratoire.
Une autre configuration possible du dispositif auxiliaire à simple action consiste à configurer ce dernier sous la forme d'une valve de commande reliée à la source de gaz sous pression qui, -conformément à la commande fournie par le montage de mesure lorsque la pression tombe en dessous de la valeur de consigne positive prédéterminée, branche la source de gaz sous pression pour une alimentation directe dans le circuit respiratoire, en
contournant un réducteur de pression existant.
L'invention va être maintenant décrite plus en détails en référence à des exemples de réalisation d'un appareil respiratoire à circuit fermé, représentés sur le dessin annexé, dans lequel: Figure 1 est une représentation schématique d'un appareil respiratoire à circuit fermé, avec un dispositif auxiliaire à simple action, sans soutien de l'expiration Figure 2 représente un appareil respiratoire à circuit fermé avec dispositif auxiliaire à double action et soutien de l'expiration; et Figure 3 est une vue partielle de la figure 2, représentant une autre
forme de réalisation possible pour le capteur de pression.
L'appareil respiratoire à circuit fermé pour fonctionnement en surpression représenté à la figure 1 contient les éléments constitutifs du circuit respiratoire, représentés dans leur disposition fonctionnelle, sur un bâti porteur avec une enveloppe protectrice externe. Ces éléments sont un embout respiratoire 1, une conduite d'expiration 3, une cartouche régénétratrice 4 fixant le gaz carbonique présent dans l'air expiré, un sac respiratoire 5 et une conduite d'inspiration 2. L'oxygène consommé lors de la respiration est amené au circuit respiratoire après le sac respiratoire 5, à partir d'une bouteille d'oxygène 6 comme source de gaz sous pression, et en passant par une valve de bouteille 7, un réducteur de pression 8, un automate pulmonaire 9, et une conduite tubulaire 10 avec un dispositif de dosage à flux constant 11. Une valve de surpression 12, disposée après la cartouche régénératrice 4, empêche la présence d'une pression excessivement élevée
dans le circuit respiratoire.
Le sac respiratoire 5 consiste en un soufflet 13 qui est fermé par une
paroi frontale rigide déplaçable 14.
Le dispositif auxiliaire en vue d'agir sur la pression dans le sac respiratoire 5 est réalisé sous la forme d'un ensemble cylindre-piston à simple action 15, avec un piston 16 disposé coulissant dans un cylindre 17. Le cylindre 17 est ouvert unilatéralement du côté de raccordement, et le piston coulissant 16 est relié par l'intermédiaire d'une liaison articulée 24 à la paroi
frontale rigide 14 du sac respiratoire 5.
Au-dessus du piston 16 se trouve une chambre cylindrique partielle 18 qui est raccordé à la conduite tubulaire 10 par -l'intermédiaire d'un tronçon
de conduite 21 et d'une conduite de gaz sous pression 19.
La conduite de gaz sous pression 19 contient comme valve de commutation une électrovalve 20, par laquelle la conduite de gaz sous pression 19 peut être fermée et ainsi le tronçon de conduite 21 isolé de la chambre cylindrique partielle 18, la valve de commutation 20 réalisant par l'intermédiaire d'une conduite de purge d'air 22 la liaison entre la chambre
cylindrique partielle 18 et le sac respiratoire 5.
La commande de l'ensemble cylindre-piston 15 s'effectue au moyen d'un montage de- mesure constitué d'un amplificateur 28 et d'un transmetteur 29 -et relié à un dispositif d'affichage 30 pour l'enclenchement du dispositif auxiliaire, montage qui est raccordé par l'intermédiaire d'une ligne de
jonction 26 à un capteur de pression 27 disposé dans l'embout respiratoire 1.
Si le capteur de pression 27 mesure dans l'embout respiratoire 1 une valeur de consigne positive de la pression, c'est-à-dire une pression respiratoire supérieure à 0 et supérieure à la valeur de consigne prédéterminée, l'ensemble cylindre-piston 15 reste alors déconnecté, et la chambre cylindrique partielle 18 reliée au sac respiratoire 5. Ce n'est que lorsque, indépendamment de la phase respiratoire, la pression tombe en dessous de la valeur de consigne de la surpression, par exemple 0,1 mbar -cela ne se produit généralement que dans la zone de la phase d'inspiration-, que l'électrovalve 20 est commutée par l'intermédiaire de l'amplificateur 28 et du transmetteur 29, de sorte que le gaz respiratoire provenant de la bouteille d'oxygène 6 s'écoule par l'intermédiaire de la conduite de gaz sous pression 19 dans la chambre cylindrique partielle 18 et pousse le piston 16 vers l'avant, lequel, par l'intermédiaire de la liaison articulée 24, déplace la paroi frontale 14 du sac respiratoire vers le bas et comprime ainsi le sac
respiratoire 5.
Si la pression dans le circuit respiratoire augmente, le capteur de pression 27 constate alors le dépassement de la valeur de consigne, et le montage de mesure commute, par l'intermédiaire du transmetteur 29, l'électrovalve 20 de telle sorte que la conduite de gaz sous pression 19 est isolée, et la chambre cylindrique partielle 18 purgée d'air dans le sac respiratoire 5, en étant reliée à ce dernier par l'intermédiaire du tronçon de
conduite 21 et de la conduite de purge d'air 22.
La surveillance de la pression à l'aide du capteur de pression 27 dans l'embout respiratoire I garantit l'absence d'apparition d'une pression négative
dans l'embout respiratoire 1, dans toutes les phases de la respiration.
Dans la forme de réalisation selon la figure 2, on utilise un dispositif
auxiliaire qui est configuré en ensemble cylindre-piston à double action 31.
Cet ensemble cylindre-piston 31 contient un piston 32, une chambre cylindrique partielle supérieure 34 et une chambre cylindrique partielle inférieure 35 étant configurées dans le cylindre 33. La chambre cylindrique partielle supérieure 34 est reliée par l'intermédiaire d'un tronçon de conduite 21 à l'électrovalve 20, qui réalise au choix une jonction entre le tronçon de conduite 21 et la conduite de gaz sous pression 19, ou entre le tronçon de
conduite 21 et la conduite de purge d'air 22.
De la même manière, la chambre cylindrique partielle inférieure 35 est reliée par l'intermédiaire d'un tronçon de conduite 36 à une autre valve de commutation 37, qui raccorde au choix le tronçon de conduite 36 à une autre conduite de gaz sous pression 38, ou à une autre conduite de purge d'air 39
débouchant dans le sac respiratoire 5.
Le montage de mesure est constitué dans ce cas également de l'amplificateur 28 et du transmetteur 29 pour la commande de l'électrovalve , ainsi que d'un autre amplificateur 40 conjointement avec un autre transmetteur 41 pour la commande d'une -autre électrovalve 37. Les deux amplificateurs 28, 40 sont en outre reliés conjointement au capteur de pression 27 par l'intermédiaire d'une ligne de jonction 42 venant s'ajouter à
la ligne de jonction 26 et à l'autre ligne de jonction 43.
Le montage de mesure est ici conçu de telle sorte que l'amplificateur 28 est à chaque fois asservi lorsque la pression dans le circuit respiratoire tombe en dessous de la valeur de consigne positive prédéterminée pendant la phase d'inspiration ou la phase d'expiration. Par contre, l'asservissement de l'amplificateur 40 n'a lieu que pendant la phase d'inspiration. Dans la phase d'inspiration, l'électrovalve 20 est commandée de telle sorte que du gaz sous pression provenant de la conduite de gaz sous pression 19 s'écoule par l'intermédiaire du tronçon de conduite 21 dans la chambre cylindrique partielle supérieure 34 de l'ensemble cylindre-piston 31. Par la liaison articulée 24 avec la paroi frontale rigide 14 du sac respiratoire 5, le sac respiratoire 5 est comprimé lors du déplacement vers le bas du piston 32. A cette position de marche, l'autre électrovalve 37 est asservie de telle sorte qu'une liaison existe entre le tronçoiS de conduite 36 et l'autre conduite de purge d'air 39, de sorte que la chambre cylindrique partielle inférieure 35 est
reliée à l'espace intérieur du sac respiratoire 5.
Dans la phase d'expiration, les électrovalves 20, 37 sont inversées. La chambre cylindrique partielle supérieure 34 est ainsi reliée à l'espace intérieur du sac respiratoire 5 par l'intermédiaire du tronçon de conduite 21 et de la conduite de purge d'air 22. Dans le même temps, de l'air sous pression s'écoule par l'intermédiaire de la conduite de gaz sous pression 38, en provenance du tronçon de conduite 36, dans la chambre cylindrique partielle inférieure 35, et déplace le piston 32 vers le haut. La paroi frontale 14 du sac respiratoire 5 reliée au piston 32 est ainsi soulevée, et il se produit ainsi dans le sac respiratoire 5 une diminution de pression favorisant le
processus d'expiration.
Les autres éléments correspondent à la forme de réalisation selon la
figure 1, de sorte qu'on ne reviendra pas sur leur description.
Enfin, la figure 3 représente le remplacement du capteur de pression 27 dans le circuit respiratoire par deux jauges extensométriques 44, 45 montées l'une à la suite de l'autre, qui sont disposées sur une pièce de fixation 46 en forme de baudrier, qui se porte sur la cage thoracique. La sortie des jauges
extensométriques 44, 45 est reliée aux amplificateurs 28, 40 par l'intermé-
diaire de lignes de raccordement 47, 48. Les autres éléments de l'appareil respiratoire à circuit fermé, qui sont disposés comme à la figure 2, ont été
négligés à la figure 3 pour la clarté de la représentation.
Claims (15)
1. Appareil respiratoire à circuit fermé pour fonctionnement en surpression, avec une source de gaz sous pression qui alimente un dispositif auxiliaire relié à un volume de gaz respiratoire comprimable, dispositif qui engendre une augmentation de pression dans le circuit respiratoire, ainsi qu'avec un montage de mesure commandant le dispositif auxiliaire et relié à un capteur surveillant le cycle respiratoire, caractérisé en ce qu'il est prévu une configuration du montage de mesure selon laquelle le montage de mesure (28, 29; 40, 41) commande le dispositif auxiliaire (15; 31) en vue d'augmenter la pression dans le circuit respiratoire lorsque, indépendamment du cycle respiratoire, la pression dans le circuit respiratoire tombe en dessous
d'une valeur de consigne positive.
2. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage de mesure (28, 29; 40, 41) est conçu de telle sorte qu'il coupe le dispositif auxiliaire lorsque la pression tombe en dessous d'une valeur de danger prédéterminée située en dessous de la valeur
de consigne.
3. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage de mesure (28, 29; 40, 41) commande le dispositif auxiliaire (3i) pour soutenir la respiration dans la partie
d'inspiration et d'expiration du cycle respiratoire.
4. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif auxiliaire (31) réduit le volume de réserve comprimable de gaz respiratoire pendant la phase d'inspiration et l'augmente
pendant la phase d'expiration.
5. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est un capteur de pression (27) disposé dans
le circuit respiratoire.
6. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur de pression (27) est disposé dans l'embout
respiratoire (1) du porteur de l'appareil.
7. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est réalisé sous la forme d'un capteur
d'extension (44, 45) surveillant l'extension de la cage thoracique.
8. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur d'extension est configuré sur une pièce de fixation (46) à fixer sur le torse, sous la forme d'au moins une jauge
extensométrique (44,. 45).
9. Appareil respiratoire à circuit ferhné selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce de fixation (46) est réalisée sous la forme d'un corset.
10. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de réserve comprimable de gaz respiratoire
est configuré dans un sac respiratoire (5).
11. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif auxiliaire est un ensemble cylindrepiston (15; 31) sollicitable au moins d'un côté par une conduite de gaz sous pression (19; 38), et en ce qu'au moins une valve de commutation (20; 37) se trouve dans la conduite de gaz sous pression, valve qui raccorde à la conduite de gaz sous pression une chambre cylindrique partielle (18; 34, 35) conformément à
la commande fournie par le montage de mesure (28, 29; 40, 41).
12. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les deux chambres cylindriques partielles (34, 35) de l'ensemble cylindre-piston (31) sont raccordées à la conduite de gaz sous pression (19; 38) par l'intermédiaire de valves de commutation (20, 37)
commandées alternativement par le montage de mesure (28, 29; 40, 41).
13. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la valve de commutation (20) est commutée de telle sorte que, lors du dépassement de la valeur de consigne positive prédéterminée dans la chambre cylindrique partielle (18; 34), la liaison avec la conduite de gaz sous pression (19) est isolée, et la chambre cylindrique
partielle (18; 34) est reliée à une conduite de purge d'air (22).
14. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au moins une conduite de purge d'air (22; 39) est reliée
à l'espace intérieur du sac respiratoire (5).
15. Appareil respiratoire à circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif auxiliaire est une valve de commande reliée à la source de gaz sous pression qui, conformément à la commande fournie par le montage de mesure lorsque la pression tombe en dessous de la valeur de consigne positive prédéterminée, branche la source de gaz sous pression pour une alimentation directe dans le circuit respiratoire, en
contournant un réducteur de pression existant.
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