Brevet FR2267799A1 — publié le 19751114

L'invention a trait à un dispositif d'alimentation en mélange respiratoire, tel qu'un brouillard aérosol ou un air suroiy- géné, du genre comportant entre une source d'air primaire et une tubulure de distribution un mélangeur utilisant la dépression dynamique d'un courant étranglé d'air primaire pour aspirer en proportion déterminée un constituant secondaire, et le disperser dans le courant d'air primaire pour constituer le mélange respiratoire. Pour qu'un mélange respiratoire comme un brouillard aérosol soit efficace au niveau des alvéoles pulmonaires, il faut que la dispersion en particules du constituant secondaire à propriétés thérapeutiques reste stable et homogène jusqu'au contact avec les parois de ces alvéoles. Ceci suppose que les particules aient un diamètre très réduit, de l'ordre de quelques micromètres afin de ne pas mouiller les parois, et soient réparties uniformément dans le courant d'air primaire.Par ailleurs le dosage du constituant secondaire dans l'air primaire doit être régulier et constant, afin que l'apport du principe actif du constituant secondaire au suJet en traitement soit réglé de façon store. Usuellement la pulvérisation et la dispersion du constituant secondaire dans l'air primaire sont obtenues en détendant le courant d'air primaire à travers une buse, la dépression dynamique résultante provoquant une aspiration du constituant secondaire ou liquide contenant un principe actif thérapeutique, et l'énergie cinétique de l'air primaire acquise dans la détente dispersant ce constituant secondaire en particules dans le courant d'air primaire, la fragmentation étant accrue par chocs sur des obstacles convenables.L'efficacité de la dispersion et la régularité de débit du constituant secondaire croissent avec la vitesse du courant d'air au sortir de la buse et avec la dépression résultante. Toutefois la vitesse de circulation du mélange respiratoire dans la tubulure de distribution doit rester limitée pour des raisons évidentes. Aussi les mélangeurs ou pulvérisateurs des dispositifs usuels d'alimentation en mélange respiratoire donnent ils des résultats insuffisants aussi bien en ce qui concerne les dimensions de particules de brouillard, quten ce qui concerne la régularité du dosage du constituant secondaire. Or le demandeur a découvert qu'il était possible d'augmenter considérablement la finesse et la régularité de dispersion des particules de constituant secondaire dans un courant d'air primaire, ainsi que la régularité de la proportion de constituant secondaire dans le mélange respiratoire formé dans le mélangeur d'un dispositif d'alimentation du genre précité, lorsque ce mélangeur comprend, entre un cône convergent d'entrée d'air primaire et un cone divergent de sortie de mélange respiratoire d'axes parallèles, un canal principal réunissant les sommets desdits cônes avec une obliquité par rapport aux axes desdits c8nes et un tube d'aspiration de constituant secondaire calibré, d'axe coplanaire et normal aux axes desdits cônes, faisant saillie dans ledit canal principal jusqu'au voisinage de l'axe de ce canal au débouché dans ledit cône convergent, ledit canal et ledit tube formant un angle obtus. Dans cette disposition l'air primaire est accéléré dans le cône convergent et traverse à grande vitesse le canal principal, y créant une dépression dynamique importante et stable. Cette dépression provoque un débit de constituant secondaire déterminé par la section calibrée du tube d'aspiration. L'obliquité du canal principal par rapport aux axes des cônes corrige la déviation du courant d'air primaire par l'arrivée latérale du constituant secondaire. Le ctne divergent assure le ralentissement du courant de mélange respiratoire et la recompression de ce mélange jusqu'à la pression ambiante. Avantageusement ledit canal principal a une section adaptée à conférer au courant étranglé d'air primaire une vitesse sonique pour un débit prédéterminé, le tube d'aspiration a une section adaptée à régler à une valeur prédéterminée le débit de constituant secondaire en réponse à la dépression dynamique dudit courant d'air primaire à vitesse sonique, l'obliquité dudit canal principal étant adaptée à compenser la déviation du courant d'air primaire sonique par le débit de constituant secondaire. En effet les transitions soniques au niveau du débouché du canal principal dans le c8ne divergent sont de nature à provoquer une dispersion fine et homogène du constituant secondaire dans le courant d'air primaire. En outre les discontinuités de pertes de charge aux transitions soniques améliorent la régularité du débit d'air primaire et stabilisent de ce fait le débit de constituant ainsi que l'angle de déviation du jet au débouché dans le cône divergent qui peut être ainsi compenser exactement par l'obliquité du canal principal. Selon une disposition préférée de l'invention le mélangeur comprend un cône convergent de demi-angle au sommet compris entre 200 et 25t, un cane divergent de demi-angle au sommet compris entre 400 et 500, et un canal principal circulaire de diamètre compris entre 1,1 et 1,2 mm avec une obliquité de 2 à 7 /0. Avantageusement le débit prédéterminé d'air primaire est compris entre 15 et 30 litres par minute. Ce débit correspond en effet aux besoins respiratoires d'un sujet. le constituant secondaire peut être une solution d'un principe actif thérapeutique, dans le cas ou le mélange respiratoire est un brouillard aérosol. Il peut être de l'oxygène apporté à la pression atmosphérique, dans le cas de traitement nécessitant une inhalation d'un mélange enrichi en oxygène. Selon une disposition préférée de l'invention, la tubulure de distribution est terminée par un embout respiratoire équipé d'une première valve d'inspiration mettant en communication unidirectionnelle ladite tubulure de distribution avec ledit embout, et d'une seconde valve d'expiration mettant en communication unidirectionnelle ledit embout avec le milieu ambiant à travers un filtre absorbant amovible. Ainsi le sujet en traitement inspire uniquement le mélange respiratoire arrivant par la tubulure de distribution, tandis qu'il rejette à l'expiration le contenu pulmonaire dans le milieu ambiant, le filtre absorbant retenant l'excès de constituant actif expiré lorsque ce filtre est en place. Avantageusement un humidificateur réchauffeur est interposé sur le trajet de ladite tubulure. La détente de l'air primaire refroidissant le mélange respiratoire et le dessèchant de ce fait, l'humidificateur réchauffeur restitue à ce mélange respiratoire une température et un degré hygrométrique convenable. De façon pratique, cet humidificateur réchauffeur peut être constitué par une vessie souple à demi-pleine d'eau tiède, le mélange respiratoire pénétrant dans la vessie par une première conduite coudée débouchant au-dessus de la surface de l'eau, et sortant de la vessie par une deuxième conduite. Avantageusement la tubulure de distribution comporte un té d'adduction d'un gaz tertiaire avec une branche latérale équipée d'une vanne d'adduction reliée à une source de gaz tertiaire. Il est ainsi possible d'ajouter au mélange respiratoire un gaz tertiaire qui peut être par exemple un stimulant de la resplra- tion. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une coupe d'un mélangeur inclus dans un dispositif d'alimentation en mélange respiratoire selon l'invention la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif d'alimentation en mélange respiratoire selon l'invention. Selon le mode de réalisation choisi et représenté figure 1 le mélangeur représenté par 1 dans son ensemble reçoit l'air primaire venant d'une source par la canalisation 2, tandis que le mélange respiratoire sort par la tubulure de distribution 3. Le mélangeur comprend un corps sensiblement cylindrique 11 avec un logement 12 dans lequel est insérée une buse 13, et une chambre 14 cylindrique dans laquelle débouche la buse 13. Celle-ci est sensiblement cylindrique extérieurement avec un épaulement 131. Sur la tranche terminale de l'épaulement 131 vient s'appuyer, par l'intermédiaire d'un joint 21 l'évasement -22 de la canalisation 2. Un bouchon annulaire 23 vissé dans le corps Il vient serrer l'évasement 22 et le joint 21 sur la tranche terminale de l'épau- lement 131. Dans la buse 13 sont usinés un cône convergent dlen- trée 132, avec un demi-angle au sommet d'environ 220 et un cône divergent de sortie 133 de demi-angle au sommet d'environ 4r , d'axes parallèles. Entre les sommets des cônes 132 et 133 est foré un canal oblique 134, d'un diamètre de 1,15 mm et d'obliquité environ 5 ,0 sur les axes des deux cônes.Un tube d'aspiration de constituant secondaire 132 d'axe coplanaire et normal aux axes des cônes 132 et 133 fait saillie dans le canal 134 jusqu'au voisinage de l'axe de ce canal au débouché dans le cone divergent 133. Ce tube d'aspiration 135 se termine vers la buse 13 par un alésage calibré 135a. La buse 13 est orientée dans le corps 11 par un pion 136, de façon que les passages du tube 135 dans le corps 11 et la buse 13 soient alignés. Par ailleurs le tube 135 plonge dans un flacon 150 retenu contre un joint 154 par un emmanchement du genre baïonnette dans un embout 15 fixé dans le corps 11. Un bouchon épaulé 151 est vissé dans l'embout 15 et est traversé par le tube 135. Ce tube 135 est soudé dans le bouchon 151 après réglage de la hauteur de saillie du tube 135 dans le canal 134, comme il sera expliqué plus loin. La chambre 14 est fermée vers l'aval par un couvercle 16 prolongé par une tétine 161 sur laquelle se monte la tubulure 3. Dans ce couvercle se monte une chicane composée d'un dia pbragme 163 monté à frottement dans le couvercle 16, et un disque 162 maintenu à distance du diaphragme 163 face au débouché du cône divergent 133. La chambre 14 est en communication avec le flaçon 150 par le canal de retour 152 percé à la fois dans le corps Il et l'embout 15, tandis qu'un évent 153 formé de deux canaux orthogonaux percés dans l'embout 15 et le corps Il met en communication le flacon 150 avec l'atmosphère. L'ensemble du dispositif d'alimentation en mélange respiratoire est représenté figure 2. La source d'air primaire alimente le mélangeur 1 par un tube souple 200 fixé à une poignée 201 formée par la conduite 2. Le flacon 150 transparent et gradué contient une solution à pulvériser.Sur la tubulure de distribution 3, en partant du mélangeur 1, se trouvent successivement, un té d'addurtion 31 de gaz tertiaire, avec une vanne 311 sur la branche latérale pour l'introduction éventuelle de gaz tertiaire par le tube 312, puis un humidificateur- réchauffeur 32 constitué par une vessie 321 à demi-pleine d'eau tiède 322, le mélange respiratoire pénétrant dans la vessie 321 par la conduite coudée 323 débouchant au-dessus de la surface de l'eau 322. Â la suite de l'humidificateur réchauffeur 32 se trouve l'embout respiratoire désigné dans son ensemble par 33. Cet embout 33 comporte une valve d'inspiration 331 mettant en communication unidirectionnelle la tubulure 3 avec l'embout buccal 333, grâce au clapet 331a, et une valve d'expiration 332 mettant en communication unidirectionnelle l'embout buccal 333 avec le milieu ambiant, grâce au clapet 332a à travers le filtre absorbant 334. L'embout buccal, relié par des tubes souples aux valves 331 et 332, se termine par une embouchure 333a destinée à prendre place entre les lèvres du sujet. lorsque l'air primaire est admis par la canalisation 2 dans le cane convergent 132 de la buse 13 l'accroissement de vitesse consécutif àla diminution de section provoque une dépression croissante. la vitesse, pour un débit d'air primaire de 20 à 25 litres par minute, débit correspondant au débit d'inspiration maximal d'un sujet, devient largement sonique dans le canal 134, où la dépression est maximale. Le ralentissement dans la cône divergent 133 ramène la pression au débouché dans la chambre 14 au voisinage de la pression atmosphérique.Le constituant secondaire contenu dans le flacon 150 est aspiré à travers le tube 135, du fait de la dépression dynamique régnant dans le canal 134, le débit étant réglé par l'alésage calibré 135a. Au niveau de la saillie du tube d'aspiration 135 au voisinage de l'axe du canal 134 le constituant secondaire est pulvérisé par le jet sonique d'air primaire. Cette pulvérisation est accompagnée d'un bruit caractéristique mis à profit lors du réglage de l'appareil. Avant le réglage le tube 135 peut coulisser dans le bouchon 151. On règle alors la saillie du tube 135 dans le canal 134 jusqu'à apparition du bruit caractéristique, et l'on soude le tube 135 dans cette position dans le bouchon 151. L'impact du constituant secondaire dans le jet sonique dévie le jet de mélange respiratoire formé au débouché du canal 134 dans le c8ne divergent 133.Aussi l'obliquité de ce canal 134 par rapport aux axes des cônes est elle déterminée pour que l'impulsion latérale du constituant secondaire soit compensée par la composante latérale d'impulsion du jet d'air primaire. La présence de particules de dimensions trop grandes, soit supérieures à 4 à 6 micromètres dans la tubulure de distribution 3 est empochée par la chicane formée par le disque 162 et le diaphragme 163. Ces particules n'étant pas en équilibre de mouvement avec le mélange respiratoire à vitesse réduite dans la chambre 14 heurtent le disque 162 et se fragmentent en particules de dimensions plus réduites tandis que l'excès de liquide non fragmenté retourne dans le flacon 150 par le canal 152. Bien que le mélangeur décrit ici ait été mis au point pour la pulvérisation aérosol d'un constituant secondaire liquide dans l'air primaire, il se prête admirablement au mélange en proportions précises d'un constituant secondaire gazeux tel que l'oxygène dans l'air primaire. Ce constituant secondaire gazeux est amené dans une vessie souple qui prend la place du flacon 150. il est évident que dans ce cas les canaux 152 et 153 sont obturés, le maintien à pression atmosphérique -du constituant secondaire étant obtenu par l'intermédiaire de la paroi de la vessie souple. le mélange respiratoire sortant du mélangeur 1 peut recevoir un gaz tertiaire (par exemple de l'anhydride carbonique excitant du système respiratoire) apporté par le tube 312 en ouvrant la vanne 311 du té d'adduction 31. Sur le tube peut etre placé un débit mètre classique. Le mélange respiratoire se trouve refroidi par la détente de l'air primaire dans le mélangeur 1, ce refroidissement s'accompagnant d'un déssèchement. L'humidificateur réchauffeur 32 permet de rétablir une température et un degré hygrométrique convenables. Le mélange respiratoire pénétrant par la conduite coudée 323 vient lècher la surface de l'eau tiède 322 dans la vessie 321. Cette eau tiède est avantageusement à une température voisine de celle du corps humain, pour que la température et le degré hygrométrique du mélange respiratoire soient supportables au mieux. Le jeu des valves 331 et 332 permet l'inspiration par le sujet de mélange respiratoire neuf, tandis que les gaz expirés sont rejetés dans l'atmosphère. Notamment lorsque le mélange respiratoire est un brouillard aérosol, le filtre absorbant 334 arrête les composants actifs du constituant secondaire. Ce filtre absorbant est constitué par exemple par une cartouche contenant du charbon actif, analogue à la cartouche d'un masque à gaz. L'embout respiratoire représenté est un embout buccal dont l'embouchure 333a est saisie entre les lèvres du sujet. Ce pourrait Qtre également un masque respiratoire appliqué sur le nez et la bouche du sujet, le choix de la nature de ltembout respiratoire étant une question d'opportunité. il est évident que l'invention n'est pas limitée aux dispositions décrites et que de nombreuses variantes pourraient etre apportées tant à la disposition du mélangeur qu'à la nature ou la disposition des accessoires de la tubulure de distribution, sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi le réglage de débit d'air primaire est obtenu par des moyens usuels, tels que des vannes à pointeau par exemple, ou par des trous de décharge dans l'atmospbère. Par ce dernier moyen il est possible de suspendre rapidement le débit d'air primaire dans le mélangeurs l'adjonction de tels moyens ne sortirait pas du cadre de l'in- vention. REVENI)ICBTI ONS 1. Dispositif d'alimentation en mélange respiratoire, du genre comportant entre une source d'air primaire et une tubulure de distribution un mélangeur utilisant la dépression dynamique d'un courant étranglé d'air primaire pour aspirer en proportion déterminée et disperser un constituant secondaire, caractérisé en ce que ledit mélangeur comprend entre un c8ne convergent d'entrée d'air primaire et un c8ne divergent de sortie de mélange respiratoire d'axes parallèles, un canal principal réunissant les sommets desdits cônes avec une obliquité par rapport aux axes desdits cônes, et un tube d'aspiration de constituant secondaire calibré, d'axe coplanaire et normal aux axes desdits c8nes, faisant saillie dans ledit canal principal jusqu'au voisinage de l'axe de ce canal au débouché dans ledit cône divergent, ledit canal et ledit tube formant un angle obtus. 2. lispositif-selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit canal principal a une section adaptée à conférer audit courant étranglé d'air primaire une vitesse sonique pour un débit prédéterminé, en ce que ledit tube d'aspiration à une section adaptée à régler à une valeur prédéterminée le débit de constituant secondaire en réponse à la dépression dynamique dudit courant d'air primaire à vitesse sonique, l'obliquité dudit canal principal étant adaptée à compenser la déviation du courant d'air primaire sonique par le débit de constituant secondaire. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mélangeur comprend un cône convergent de demi-angle au sommet compris entre 200 et 250, un cone divergent de demiangle au sommet compris entre 400 et 50*, et un canal principal circulaire de diamètre compris entre 1,1 et 1,2 mm avec une obliquité de 2 à 7 %. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit débit prédéterminé d'air primaire est compris entre 15 et 30 litres par minute. 5. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit constituant secondaire est une solution d'un principe actif thérapeutique. 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit constituant secondaire est de l'oxygène apporté à la pression atmosphérique. 7. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite tubulure de distribution est terminée par un embout respiratoire équipé d'une première valve d'inspiration mettant en communication unidirectionnelle ladite tubulure avec ledit embout, et d'une seconde valve d'expiration mettant en communication unidirectionnelle ledit embout avec le milieu ambiant à travers un filtre absorbant amovible. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un humidificateur réchauffeur est interposé sur le trajet de ladite tubulure de distribution. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit humidificateur réchauffeur est constitué par une vessie souple à demi-pleine d'eau tiède, le mélange respiratoire pénétrant dans la vessie par une première conduite coudée débouchant au-dessus de la surface de l'eau, et sortant de la vessie par une deuxième conduite. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite tubulure de distribution comporte un té d'adduction d'un gaz tertiaire avec une branche latérale équipée d'une vanne d'adduction reliée à une source de gaz tertiaire.