Brevet FR2137185A1 — publié le 19721229

X w ut présente invention est relative à l''éqúipement' d'étude et de contrôle des laboratoires chargés d'expertiser, selon les normes et les réglementations prévues, les appareils de protection respiratoire soumis par les fabricants; cet équi- pement convient également aux labratoires des fabricants pour la mise au point des prototypes et les révisions de matériels usages . Un tel équipement doit permettre les essais des différents types d'appareils dans des conditions aussi voisines que possibles de celles de leur utilisation, ces types sont notamment les appareils filtrants, les appareils isolants à circuit fermé et à circuit ouvert, à adduction gazeuse, qu'ils soient autonomes ou alimentés par un poste fixe Les essais exécutés doivent renseigner sur la valeur de la puissance respiratoire dissipée lors du port des appareils, le foncfionnement de la soupape d'expiration (instant d'ouverture, étanchéité) et des organes auxiliaires, tels que ceux commandant l'addu.ction d'air ou de gaz dans les appareils La structure à adopter pour un équipement de ce genre repose sur le fait établi que la respiration humaine suit sensiblement une loi sinusoidale;; les dispositifs correspondants réalisés jusqu'ici comportent une tête anatomique gonflable recouverte du masque ou de l'appareil à contrôler, et qui estsoumise à des inspirations et expirations d'air successives dues à une source extérieure d'air comprimé et à un éjecteur d'air Ces dispositifs connus opèrent suivant un processus statique : on fait' varier le débit Q des phases inspiratoires et expiratoires et pour chaque débit, on note la pression P existant dans lq masque ou l'appareil Les courbes pression-débit ont l'allure représentée sur le diagramme de la'figure 1 du dessin ci-annexé, diagramme sur lequel on a représenté, en abscisses le débit Q en m3/heure et en ordonnées la pression en mm d'eau Sur cette figure 1, on a supposé que l'appareil con trelé était un appareil de protection respiratoire à ventilation assistée; les courbes 1 ont été tracées avec le ventilateur en marche et les courbes 2 avec le ventilateur à l'arrêt; les deux courbes légèrement ascendantes sont celles de l'expiration et les courbes à pente prononcée celles de l'inspiration Si à partir des caractéristiques s'tatiques, on trace pour le même appareil les 'cycles théoriques pression'-volume, on obtient les deux courbes tracées en trait co-ntinu ( fig. 2 ( ventilateur à l'arrêt en bas, et ventilateur en marche en haut). Le travail respiratoire est représenté par l'intégrale # pdV évaluée le long des cycles correspondants Les essais exécutés par voie statique sont entachés d'erreurs et aussi de difficultés pratiques d'exécution Les erreurs sont dues au fait que si la respiration humaine suit sensiblement une loi sinusoidale, chaque cycle pression-volume n'est pas pour autant parfaitement sinusoldal; les variations périodiques du volumezinterne du masque, résultant des surpressions et des dépressions successives, font que le cycle réel pression-volume qui est représenté par les courbes en pointillés de la fig. 2, est sensiblement différent du cycle théorique ( courbes tracées en trait continu ) .La valeur du travail respiratoire déduite au cours d'essais à débit constant peut donc être fausse D'autre part, à débit constant, les effets dynamiques de la soupape d'expiration ne peuvent évidemment être décélés Au point de vue pratique, le relevé des caractéristiques statiques pression-débit est long .Pour les appareils autonomes alimentés en air comprimé, la consommation en air estanormalement élevée, et le remplacement des bouteilles est une sujétion pour le manipulateur De plus la méthode statique qui exige le tracé des cycles point par point est laborieusa; cela devient fastidieux pour plusieurs régimes de ventilation La présente invention propose un dispositif qui, agissant par la voie dynamique et permettant un enregistrement continu des cycles, écarte complètement les erreurs et inconVé- nients ci-dessus Elle a pour objet un disp-ositif de contrôle ou d'étude des appareils de protection respiratoire dans lequel un tel appareil placé sur une tête anatomique gonflable est soumis à des inspirations et expirations d'air sudcessiveè dues à une source extérieure, caractérisé en ce que la source est une enceinte déformable entre un flasquet1xe un 'flåsque-mobile, lequel est entraîné parûn moteur lui communiquant au moyen d'une transmission un mouvement alternatif de translation parallèlement à lui-même et de vitesse variant suivant une loi sinusodale D'autres particularités propres à l'invention apparat tront au cours de l'exposé ci-après fait en se référant à la figure 3 du dessin ci-annexé qui montre un exemple non limitatif de réalisation du dispositif selon l'invention Comme représenté sur cette figure, l'enceinte déformable 1 est un soufflet étanche à volume variable fixé d'un côté sur un flasque fixe 17 et de l'autre sur un flasque mobile 2 . Ce flasque mobile et centré est perpendiculaire à l'extrémité d'un bras 3 dont les déplacements sont guidés par des douilles à billes 4 sur un carter 5 . Ce carter repose, ainsi que le flasque fixe 17, sur une semelle 18 A l'intérieur du carter est monté un plateau-manivelle 6 auquel un mouvement de rotation autour de son axe est communiqué par un moteur électrique monophasé à collecteur B et au moyen d'un ensemble réducteur 7; l'entraînement se fait par roue dentée 19-coaxiale au plateau-manivelle 6, et vis hélicoidale 20 Le plateau-manivelle 6 porte un maneton 9 pouvant se déplacer dans la coulisse 10 montée sur le bras 3 et parallèle au flasque 2; le disposition est telle que le bras 3 est dirigé diamétralement par rapport au plateau-manivelle 6 Lorsque le moteur 8 tourne, il est évident que le.maneton 9, animé-d'un mouvement de rotation, entrains le bras 3 et par suite le flasque mobile 2, suivant un mouvement de translation alternatif de nature sinusoldale L'amplitude de ce mouvement sinusoldal est réglable si la position du maneton 9 est réglable radialement sur le plateau-manivelle 6; on pourra en outre assigner toute fréquence désirée à ce mouvement par un régulateur il agissant sur la vitesse du moteur 8 Ainsi la déformation assignée à l'enceinte 1, reliée par un conduit à le tête anatomique 14, au cours du cycle respiratoire est telle que le débit varie suivant une loi sinusoidale durant toute la phase inspiratoire et la phase expiratoire .Le volume maximal d'air pulsé est réglable et permet de fixer à la ventilation les valeurs spécifiées Lb dispositif d'entraînement est conçu, et l'exemple donné nrest pes exclusif, de façon à permettre un réglage précis de l'amplitude et par suite'dru volume d'air pulsé; le régulateur du moteur permet un réglage précis de la fréquence du mouvement sinusoïdal quelles que soient les variations du couple résistant au cours du cycle, ou suivant le régime de ventilation choisi Ce dispositif, prévu pour réaliser une loi de variation sinusoidale du dé-bit d'air, peut également, par une modification simple du système dfentraînement, s'écarter sensiblement de cette loi en vue de figurer un mouvement respiratoire particulier par exemple à phases d'inspiration et d'expiration inégales . Dans le dispositif de la figure 3, un tel résultat peut être atteint en utilisant un système came-galet .Il suffit de faire varier le profil de la came Finalement, le dispositif a l'avantage de pouvoir être aménagé de façon simple pour-produire l'enregistrement des cycles pression-volume des appareils contrés ou étudiés A cet effet, le montage de la figure 3 est complété comme représenté Une crémaillère 12 est montée parallèlement au bras 3 et entre en prise avec un pignon qui commande un potentiomètre linéaire 13; ce potentiomètre est chargé de diriger sur un enregistreur 16 un signal figurant les variations du volume d'air pulsé par ltenceinte 1 . Par ailleurs, et comme connu, une prise de pression dans la tête anatomique 14 est reliée au capteur de pression 15; ce capteur émet un signal figuratif de la pression qui, amplifié, est transmis à l'enregistreur 16 . Le tracé des cycles pression-volume est obtenu directement sur l'enregistreur 16 Le dispositif selon l'invention peut être appliqué au controle de tous appareils respiratoires, tels que masques à gaz, masques pour plongeurs sous-marins et scaphandriers, appareils respiratoires des aviateurs et astronautes etc... REVENDICATIONS 10) Dispositif de contrôle ou d'étude des appareils de protection respiratoire du genre de ceux dans lesquels un tel appareil, placé sur une tête anatomique gonflable, est soumis à des inspirations e-t expirations d'air successves dues à une source extérieure, carac-térisé en ce que la source est une enceinte dé formable entre un flasque fixe et un flasque mobile, lequel est entraîné par un moteur lui communiquant au moyen d'une transmis sion un mouvement alternatif de translation parallèlement à lui même et de vitesse variant suivant une loi sinusoidale. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte déformable est un soufflet étanche. 30) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission est constituée par un plateau-manivelle portant un maneton se déplaçant dans une coulisse parallèle au flasque mobile1 ladite coulisse étant liée audit flasque mobile par un bras rigide. 40.) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé -en- ce que-le plateau-manivelle est constitué d'un plateau circu laire tournant autour de son axe, le bras rigide étant orienté selon une direction diamétrale du plateau et la position du maneton étant réglable radialement sur ledit plateau. 50) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le moteur, muni d'un régulateur pour agir sur la fré .quence du mouvement du flasque mobile, entraîne le plateau par réducteur, vis hélicoidale et roue dentée coaxiale au plateau. 60) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les maneton se déplace dans une coulisse de forme quel conque, 7) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bras rigide porte une crémaillère commandant par pignons un potentiomètre linéaire dirigeant sur un enregistreur un signal représentant les variations du volume d'ai-r pulsé par l'enceinte, tandis que la tête anatomique est reliée à un capteur de pression envoyant à l'enregistreur un signal correspondant à ladite pression, I'enregis.treur assurant ainsi automatiquement le tracé des cycles volume-pression de l'appareil contrôlé ou étudié.