Brevet FR2245399A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne un mélangeur air-gaz, et plus parti culièrement un mélangeur air-oxygène se prêtant å l'emploi dans un respirateur artificiel. Un respirateur artificiel délivre de l'air ou un mélange air-oxygène à un patient, les volumes, pressions et durées étant prédéterminés. Il peut être nécessaire de faire varier dans le temps le quotient airtoxygène du mélange fourni à un patient, selon l'état de ce dernier. Il peut de même etre nécessaire de faire varier le quotient-airÇoxygene pour différents patients. Il va de soi que le quotient air/oxygène doit être maintenu constant, indépendamment de facteurs tels que volume cyclique, débit inspiratoire ou expiratoire, pression ou durée d'un cycle respiratoire. L'invention a pour objet un mélangeur air-gaz se prêtant au mélange d'air et d'oxygène et indépendant de tels facteurs. Le mélangeur air-gaz selon l'invention pour respirateur comporte un robinet de réglage du débit gazeux, avec une tubulure d'admission pour raccordement à une source de gaz sous une pression prédéterminée, une chambre mélangeuse air-gaz en communication avec ladite tubulure d'admission par l'intermédiaire du robinet de réglage du débit gazeux, un orifice d'admission d'air, une tubulure d'échappement et un clapet ouvrant et fermant la tubulure d'échappement, et permettant l'aspiration d'un mélange air-gaz hors de la chambre mélangeuse par une dépression créée dans la tubulure d'échappement. Le robinet de réglage du débit gazeux précité comporte par exemple un boisseau cylindrique avec un orifice d'échappement du gaz et un tube aboutissant à la chambre mélangeuse air-gaz, et un tournant doseur cylindrique, avec une lumière de passage du gaz, pratiquement cunéiforme, disposée de façon étanche dans le boisseau cylindrique et déplaçable par rotation autour de son axe par rapport au boisseau, afin de produire une section- de passage variable, établissant la- com"'unication entre la chambre mélangeuse air-gaz et la tubulure d'admission du gaz. L'orifice d'admission d'air peut être muni d'un filtre à air#, en verre fritté #par exempie. La dépression dans la tubulure d'échappement, à l'extérieur de la chambre mélangeuse air-gaz, est par exemple créée par la dilatation d'un soufflet. Le mélange air-gaz peut ainsi être aspiré de la chambre mélangeuse air-gaz dans le soufflet, par l'intermédiaire du clapet et de la tubulure d'échappement. Inversement, le mélange air-gaz se trouvant désormais dans le soufflet peut tette refoulé dans un circuit d'alimen tation du patient par la contraction dudit soufflet, par l'intermédiaire d'un autre clapet. On voit que la dilatation du soufflet ouvre le clapet situé dans la tubulure d'échappement de la chambre mélangeuse air-gaz, mais ferme le second clapet (situé entre le soufflet et le circuit d'ali mentation du patient).De même, la contraction du soufflet ferme le clapet situe dans la tubulure d'échappement de la chambre mélangeuse, mais ouvre le clapet situé entre le soufflet et le circuit d'alimentation du patient. Le soufflet est logé dans une chambre hermétique, où la production d'une pression, à l'extérieur du soufflet, entrain la contraction de ce dernier. Il est possible de commander la dilatation et la contraction du soufflet par un cycle de volume, pression ou temps, contrlé par un cir cuit fluidique délivrant des signaux à des soupapes ouvrant et fermant les tuj > ulures.dtarr'ivéeetde départ du soufflet et zela chambre du ~ soufflet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est la coupe de la partie supérieure du mélangeur air-gaz; la figure 2 est la vue isométrique d'un tournant doseur cylindrique, également représenté à la figure 1; la figure 3 est la représentation développée de la Lumière usinée dans la paroi du tournant doseur cylindrique de la figure 2; la figure 4 est une coupe suivant l'axe IV-N de la figure 1, avec le soufflet en position; la figure 5 est une coupe suivant l'axe V-V de la figure 1, avec le soufflet en position; et la figure 6 représente le schéma d'un respirateur artificiel comportant un mélangeur air-gaz selon l'invention. Sur la figure 1, le repère 10 désigne un mélangeur air-gaz destiné à un respirateur. Ce mélangeur comporte un robinet de réglage du débit gazeux 12, avec une tubulure d'ädmission du gaz 14 pour le raccordement à une source de gaz sous une pression prédéterminée (non représentée). Le mélangeur comporte en outre une chambre mélangeuse air-gaz 16, en communication avec la tubulure d'admission de gaz 14 par l'intermédiaire du robinet de réglage du débit gazeux 12. -La chambre mélangeuse air-gaz 16 comporte un orifice deadmission de l'air 18 et une tubulure d'échap pement 20. Un clapet 22, prévu pour ltouverture et la fermeture de la tubulure d'échappe#ment 20, permet à une dépression créée dans la tubulure d'échappement 20, à l'extérieur dela chambre mélangeuse air-gaz 16, d'aspirer un mélange air-gaz produit dans cette chambre Le robinet de réglage du débit gazeux 12 comporte un boisseau cylin drique 24 avec un orifice d'échappement du gaz 26 et un tube 28 aboutissant à la chambre mélangeuse air-gaz 16.Il comporte en outre un tournant doseur cylindrique 30, muni d'une lumière 32 de passage du gaz, pratiquement cunéiforme, disposé avec étanchéité dans le boisseau cylindrique 24 et déplaçable par rotation autour de son axe, par rapport au boisseau 24, afin de faire varier la section de passage reliant la chambre mélangeuse air-gaz 16 à la tubulure d'admission du gaz 14. Un bouton 34, fixé sur le tournant doseur 30, permet de régler manuellement la- position de ce dernier pour faire varier la section de passage. Comme le montrent les figures I et 2, le débit du gaz à travers la tubulure d'admission 14, vers ltintérieur du tournant doseur 30, s'effectue à travers la section de passage 32 faisant face au tube 28, entre les positions A et B. Lorsque le gaz ne doit pas être di#rigé dans la chambre mélangeuse air gaz 16, le tournant doseur est amené par rotation dans une position pour laquelle le gaz s'écoule directement du robinet de réglage du débit 12 par son orifice d'échappement du gaz 26. L'orifice d'admission de l'air 18 de la chambre mélangeuse air-gaz 16 est recouvert par un filtre à air 36, comme le montre la figure 1. Ce filtre peut etre en verre fritté, comme précédemment indiqué. Le filtre à air 36 est fixé sur l'orifice d'admission dsair 18 par un goujon vissé sur un arbre 40. Le filtre à air repose sur un rebord et des rayons 44. Le clapet 22, réalisé dans un matériau flexible et reposant sur le rebord 48, est de m#me fixé par un-goujon 46. Le robinet de réglage du débit gazeux 12 et la chambre mélangeuse air-gaz 16 sont représentés sur les figures 4 et 5 dans leur position relative par rapport à un dispositif à soufflet 50. Ce dispositif comporte un soufflet 52 et une chambre hermétique 54 contenant ce dernier. Le volume 56 compris entre le soufflet 52 et la chambre 54 est en communication avec le robinet- -de -réglage du débit gazeux par le tube 58 et la soupape de pression 60. Un signal fluidique transmis par le tube 62 permet de contrôler l'ouverture et la fermeture de la soupape 60. Le volume64 situé à l'intérieur du soufflet 52 est en communication avec la chambre mélangeuse air-gaz 16 par le tube 66 et le clapet 22. La soupape de pression 70 le fait en outre corormuriquer avec la tubulure d'alimentation du patient 68. Un signal fluidique transmis par la tubu lure 72 permet de contrôler l'ouverture et la fermeture de la soupape 70. La tubulure 68 sert au raccordement à un circuit d'alimentation du patient (non représenté). La moitié supérieure de la figure 4 montre que l'alimentation en oxygène, avec commande fluidique, du volume 56 compris entre le soufflet 52 et sa chambre 54 s1effectue par l'orifice 74. En fonctionnement, comme le montre aussi la figure 6, de l'oxygène est introduit sous pression dans le volume 56 compris entre le soufflet 52 et sa chambre 54. L'élévation de pression dans le volume 56 produit la contraction du soufflet 52 (déplacement vers le haut). Pendant l'introduction d'oxygène dans le volume 56, la soupape de pression 60 est fermée par la pression fluidique s'exercant sur elle par la tubulure 62. La contraction du soufflet refoule le mélange air-gaz du volume 64 qu'il contient vers le haut, à travers le tube 66 et dans la tubulure d'alimentation du patient 68 > par -l'intermédiaire de la soupape de pression 70 (cf. figure 5). Pendant l'introduction du mélange air-gaz-dans la tubulure d'alimentation du patient 68, le clapet 22 de la chambre mélangeuse air-gaz 16 est ferme et la soupape de pression 70 ouverte du fait de l'absence de pression fluidique transmise par la tubulure 72, Le fonctionnement précédemment décrit représente un cycle inspiratoire de la respiration du patient, le le mélange air-gaz étant transmis du volume 64 au patient par la tubulure 68. Inversement, le soufflet 52 se dilate sous l'action de son propre poids dans la chambre 54 pendant le cycle expiratoire du patient. Un poids 76 (cf. figure 6) est prévu à la base du soufflet 52 pour faciliter sa dilatation. Pendant ce cycle, l'alimentation en oxygène par orifice 74 est interrompue et le déplacement du soufflet 52 dans le volume 56 dirige du gaz dans le robinet de réglage du débit gazeux 12, par la tubulure 58 et l'orifice d'admission du gaz14 La soupape de pression 60 est ouverte pendant ce cycle, du fait de l'absence de pression fluidique s'exerçant sur elle (cf. figure 4).La figure 5 représente la communication entre la chambre mélangeuse air-gaz 16 et le volume 64 à l'intérieur du soufflet 52; elle montre que la dépression produite dans le soufflet par sa dilatation fait ouvrir le clapet 22 de la chambre mélangeuse air-gaz 16, de sorte que le mélange air-gaz est aspiré dans le soufflet 52. La soupape de pression 70 est fermée pendant ce cycle par la pression fluidique s'exerçant sur elle par la tubulure 72. Sur la figure 6, le repère 78 désigne une soupape d'alimentation en gaz (oxygène) du respirateur par l'orifice 74 et le repère 80 une soupape de régulation du débit. Le losange 82, avec une diagonale en tirets, représente un filtre de bruit. Une manivelle 84 et une table 86, portant des joints 88 qui assurent l1étanchéité par rapport aux parois internes de la chambre 54 du soufflet, font varier la course de dilatation possible du soufflet et permettent un réglage grossier et simple du volume. La commande du volume, de la pression ou du temps est toutefois déterminée par des fonctions de centrale de circuits fluidiques (non représentes), qui ouvrent et ferment les soupapes 601 70 et 80 précédemment décrites. Le dispositif 905 situé près du sommet du soufflet 52, permet de commander des signaux fluidiques. Bien entendu; diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Mélangeur air-gaz pour respirateur artificiel, caractérisé par un dispositif de réglage du débit gazeux comportant une tubulure d'admission du gaz pour le raccordement à une source de gaz sous une pression prédéterminée et pratiquement constante; une chambre mélangeuse air-gaz en communication avec la tubulure d'admission du gaz, par l'intermédiaire du robinet de réglage du débit gazeux, et comportant un orifice d'admission, d'air et une tubulure d'échappement; et un clapet ouvrant et fermant la tubulure d'échappement et permettant à une dépression produite dans cette tubulure, à l'extérieur de la chambre mélangeuse air-gaz, d'aspirer un mélange air-gaz. 2. Mélangeur air-gaz selon revendication 1, caractérisé en ce que le robinet de réglage du débit gazeux comporte un boisseau cylindrique avec un orifice d'échappement du gaz et un tube aboutissant à la chambre mélangeuse air-gaz; un tournant doseur cylindrique, comportant une lumière de passage du gaz pratiquement cunéiforme, disposé avec étan chiite dans le boisseau cylindrique et déplaçable par rotation autour de son axe, par rapport au boisseau, afin de faire varier la section de passage qui établit une communication entre la chambre mélangeuse air-gaz et la tubulure d'admission du gaz. 3. Mélangeur air-gaz selon une des rev#endications jet 2 caractérisé par un filtre à air couvrant l'orifice d'admission d'air. 4. Mélangeur air-gaz selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange air-gaz est aspiré de la chambre mélangeuse vers la tubulure d'échappement, à travers le clapet, par la dilua tation du soufflet, puis refoulé dans un circuit d'alimentation du patient, par l'intermédiaire d'un second clapet, par la contraction dudit soufflet. 5. Mélangeur air-gaz selon revendication 4, caractérisé en ce que le soufflet est disposé dans une chambre hermétique et sa contraction est produite par une pression dans la chambre du soufflet, à l'extérieur de ce dernier. 6. Mélangeur air-gaz selon revendication 5, caractérisé en ce que la dilatation et la contraction du soufflet sont commandées par un cycle de volume, pression ou temps contrôlé par un circuit fluidique qui délivre des signaux à des soupapes ouvrant et fermant des tubulures aboutissant à ou partant du soufflet et de sa chambre.