Brevet FR2337549A1 — publié le 19770805

La présente invention concerne un dispositif de réanimation autonome, pour insuffler dans un masque respiratoire au moins un gaz contenu dans au moins une bouteille suivant des cycles successifs de période prédéterminée et pendant une durée prédéterminée au cours de chaque cycle. Dans chaque application, la période des cycles ainsi que le rapport entre la durée d'insufflation et la durée d'expiration (ou rapport cyclique) résultant de prescriptions médicales et doivent être respectées à mieux que 5% près. La période du cycle pouvant varier de 6 s à 1,2 s, et le rapport cyclique pouvant varier entre 1/2 et 1/5, il en résulte que les durées à respecter peuvent varier entre 3 s et 0,24 s, ce qui nécessite, pour respecter la précision rappelée plus haut, de définir les instants de commutation à mieux que 150 ms à 12 ms près. On connait divers types de tels dispositifs. Les uns, essentiellement pneumatiques, peuvent être soit du type à logique pneumatique, soit faire intervenir les techniques dites fluidiques à déviation de jet. D'autres dispositifs sont électriques. Les dispositifs du premier genre comprennent des valves pneumatiques à membrane commandées en haute ou basse pression par l'intermédiaire d'étages logiques pneumatiques et d'organes de temporisation constitués soit par des fuites capacitives, soit par des émetteurs temporisateurs. La chaîne logique de commande a pour temps de reponse total la somme des temps de réponse des élé- ments logiquesitwrquels s'ajoute le temps de propagation du fluide de commande. Ce dernier temps est loin d'être négligeable, car on travaille en général à basse pression et à faible débit dans le but d'obtenir un coefficient d'amplification important. Le temps de réponse de chaque élément étant dans ces conditions d'au moins 30 millisecondes, le temps de retard total est considérable.Il sty ajoute l'inconvénient d'une fiabilité incertaine. Le fonctionnement à haute pression et fort débit entraîne, pour sa part, une consommation de fluide prohibitive, de l'ordre de plusieurs litres par minute. Dans les appareils du type fluidique, les cheminements sont plus courts, mais leur fiabilité exige de hautes pressions, conduisant à des consommations pouvant atteindre et dépasser dix litres par minute, ce qui compromet l'autonomie d'appareils de ce genre. Cette autonomie souhaitée doit encore permettre de faire fonctionner l'appareil sur un véhicule en déplacement, tel qu'une ambulance. Or, la fiabilité des déviations de jet peut être gravement affectée par des variations de température ou par des trépidations. Pour pallier ces inconvénients, on a réalisé des dispositifs électro-mécaniques fonctionnant par moteurs et relais. Mais ces appareils consomment une énergie appréciable, qui peut être de l'ordre de 850 mA sous 12 v, ce qui est difficilement compatible avec l'autonomie souhaitée si l'on veut se tenir dans les limites 'un poids raisonnable. En outre, les éléments électriques précités cuvent provoquer des échauffements et des étincelles, ce qui peut présenter un certain danger en présence des gaz insufflés qui sont souvent des combustibles ou comburants énergiques. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif de réanimation autonome qui ne donne lieu qu'à une très faible consommation de fluide et d'énergie électrique, qui soit d'une excellente fiabilité et qui ne présente aucun des dangers évoqués. Suivant l'invention, le dispositif de réanimation autonome, pour insuffler dans un masque respiratoire au moins un gaz contenu dans au moins une bouteille suivant des cycles de période prédéterminée et pendant une durée prédéterminée au cours de chaque cycle comprend une électro-vanne à trois voies pour mettre sélectivement au cours de chaque cycle le masque en communication avec la bouteille par l'intermédiaire de moyens de détente ou avec l'atmosphère, et des moyens de commande de cette électro-vanne, et il est caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent un multivibrateur électronique pour définir la période des cycles respiratoires, un circuit déphaseur électronique pour définir la durée de mise en relation de la bouteille avec le masque et un étage de puissance relié directement à ltelectro-vanne. En raison du caractère purement électrique des moyens de commande, la seule consommation de fluide gazeux se situe au niveau de l'électro-vanne, dans la mesure où son fonctionnement nécessite une fuitè permanente. Dans ce cas, 1 fuite peut être rendue très faible et même négligeable. D'autre part, s'agissant de moyens électroniques, donc statiques, aucun danger d'échauffement ou d'étincelles n'est à craindre, et la fiabilité est excellente, même en cas de facteurs perturbateurs importants tels que des variations de température ou des trépidations. Suivant une réalisation préférée de l'invention, le multivibrateur comprend deux transistors dont la base de chacun est reliée au collecteur de l'autre par l'intermédiaire d'un condensateur, et une résistance variable est reliez d'une part en parallèle à une borne de chacun de ces condensateurs par l'intermédiaire de bornes, et d'autre part au ple négatif. L'utilisation de semi-conducteurs permet de réduire les tensions électriques mises en jeu, ce qui améliore la sécurité, et la consommation s'en trouve aussi fortement réduite. L'ajustement de la résistance variable permet de modifier à volonté la période des cycles respiratoires, en ménageant une fuite variable sur les condensateurs. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, le circuit déphaseur comprend un transistor monté en émetteur commun, dont la base est reliée a l'une des bornes des condensateurs, en paral lèle avec une résistance variable reliée au pôle négatif, et dont le collecteur est relié à l'étage de puissance qui comprend lui aussi un transistor. Les moyens de commande sont donc entièrement transistorisés, ce qui assure une sécurité optimale, et cette seconde résistance variable, provoquant une fuite sur l'un des condensateurs, permet de modifier le rapport des durées d'apparition des signaux un et "zéro" en sortie du multivibrateur, donc de régler à volonté le rapport cyclique mentionné plus haut. Suivant une réalisation particulière de l'invention, le dispositif est agencé pour insuffler dans le masque deux gaz distincts dans des proportions prédéterminées, et il comprend deux électro-vannes montées en parallèle entre le masque et les bouteilles contenant respectivement les deux gaz, deux multivibrateurs agencés pour fonctionner en synchronisme, deux circuits déphaseurs munis chacun d'une résistance variable ajustable indépendamment, et deux étages de puissance attaquant les électro-vannes. On peut ainsi, en jouant sur les rapports cycliques respectifs des deux multivibrateurs, faire varier à volonté le rapport de proportions des deux gaz insufflés. D'autres particularités de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: la fig. 1 est un schéma électrique du dispositif conforme à l'invention, agencé pour insuffler un gaz unique; la fig. 2 est un schéma électrique d'un dispositif analogique agencé pour insuffler deux gaz dans des proportions prédéterminées. En référence à la figure 1, le dispositif de réanimation comprend une électro-vanne 1 attaquée par des moyens de commande 2 et reliant, par l'intermédiaire d'un détendeur 3, une bouteille de gaz 4 à un masque respiratoire 5 muni d'une soupape de' sécurité 6. Dans l'électro-vanne 1 sont pratiquées deux chambres 7, 8 reliées par un canal 9. Dans le canal 9 est monté avec un jeu important une tige creuse 11 portant à ses deux extrémités respectivement un clapet conique 12 susceptible d'isoler la chambre 7 du canal 9 et un clapet conique 13 susceptible d'isoler la chambre 8 du canal 9, ces deux isolements étant exclusifs l'un de l'autre. Le clapet 13 se prolonge sur sa périphérie par une membrane souple 14 encastrée dans la paroi de la chambre 8 pour la séparer en deux parties Sa et 8b. La tige creuse 11 ne communique avec la partie 8b que par un orifice capillaire 15. L'électro-vanne 1 comprend une voie 16 reliée au détendeur 3 et débouchant dans la chambre 7, une voie 17 reliée au masque 5 et débouchant dans le canal 9, et une voie 18 reliée à l'atmosphère et débouchant dans la partie Sa de la chambre 8. On comprend que, Si du fait de la souplesse de la membrane 14, la tige 11 est déplacée vers la droite de la figure, la voie 18 de mise à l'atmosphère est isolée par le clapet 13, alors que la voie 16 d'entrée est mise en relation par le clapet 12 avec la voie 17 de liaison au masque 5. Inversement, si la tige 11 est déplacée vers la gauche, dans la configuration de la figure 1, la voie d'entrée 16 est isolée par le clapet 12, alors que le clapet 13 met en relation la voie 17 de liaison au masque avec la voie 18 de mise à l'atmosphère. La partie 8b de la chambre 8 communique avec l'atmosphère par un ajutage capillaire 19 de diamètre légèrement supérieur à celui de l'orifice 15, situé vis-à-vis de la tige 11. A l'extérieur de la chambre 8, un noyau magnétique 21, entouré d'une bobine 22 incorporée à l'éiectro-vanne, est disposé vis-à-vis de l'ajutage 19. Il est maintenu par des moyens élastiques non représentés à 1? écart de cet ajutage et il est agencé pour venir obturer l'ajutage quand la bobine 22 est excitée dans des conditions qui seront précisées plus loin. On comprend que, quand la bobine 22 n'est pas excitée, le gaz sortant du détendeur 3 exerce une pression sur le fond de la tige 11 et maintient cette tige appliquée vers la gauche, le gaz passant par l'orifice 15 s'échappant par l'ajutage 19. Quand la bobine 22 est excitée, le noyau 21 vient obturer l'ajutage 19, ce qui fait monter la pression dans la partie 8b de la chambre 8. Cette pression s'exerçant sur la membrane 14 repousse la tige ll vers la droite. On va maintenant décrire en détail les moyens de commande 2 de l'électro-vanne 1. Un multivibrateur 23 comprend de façon connue en soi deux transistors 24, 25 montés en émetteur commun sur un ple positif. La base du transistor 24 est reliée au collecteur du transistor 25 par l'intermédiaire d'un condensateur 26, et la base du transistor 25 est reliée au collecteur du transistor 24 par l'intermédiaire d'un condensateur 27. Les collecteurs respectifs des transistors 24 et 25 sont reliés à un ple négatif par des résistances de charge 28 et 29, et des résistances de fuite 31, 32 relient respectivement les bornes 33, 34 des condensateurs 26, 27 au ple négatif pour former des circuits à retard. Une résistance variable formée d'une résistance fixe 35 et d'une résistance variable 36 relie en parallèle les bornes 33 et 34 au pêle négatif par l'intermédiaire de diodes 37, 38 disposées pour laisser passer le courant des bornes précitées vers le pêle négatif, et constitue ainsi une résistance de fuite supplémentaire ajustable affectant simultanément les deux condensateurs. On comprend que l'ajustement de la résistance variable 36 modifie simultanément les constantes de temps des deux circuits à retard et modifie par conséquent la période du cycle d'impulsions sans modifier le rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport de la durée du signal un à la durée du signal "zero". Le signal de sortie du multivibrateur 23 est prélevé de façon connue sur une borne d'un des condensateurs, soit ici la borne 34, et est appliqué, par l'intermédiaire d'une résistance 39, à un circuit déphaseur 41. Ce circuit déphaseur comprend un transistor 42 monté en émetteur commun sur le ple positif, dont le collecteur est relié au pôle négatif par une résistance de charge 43, et qui est attaqué sur sa base en sortie de la résistance 39, en parallèle avec une résistance variable 44 reliée au pôle négatif par l'intermédiaire d'une résistance fixe 45. On comprend que l'ajustement de la résistance variable 35 modifie la résistance de fuite vue de la borne 34 du condensateur 27, et affecte ainsi de façon différenciée la constante de temps de ce dernier, entraînant ainsi la modification du rapport de cycle. Le signal de sortie du circuit déphaseur 41 est prélevé sur le collecteur du transistor 42 pour attaquer, par l'intermédiaire ce deux diodes de protection 46, 47, la base d'un transistor 48 formant étage de puissance, monté en émetteur commun sur le pôle positif, et dont le collecteur attaque la bobine 22 par l'inter mediaire d'une résistance de charge 49. Une résistance de base 51, reliée au pôle positif, assure la polarisation du transistor 48. Une diode 52 est montée en court-circuit sur la bobine 22 pour écrêter les extra-courants de rupture. En fonctionnement, l'apparition d'un signal "un" émis par le multivibrateur 23, et figuré sur le diagramme schématique 53, provoque l'excitation de la bobine 22 et l'obturation par le noyau 21 de l'ajutage 19. Le clapet 13 se ferme tandis que le clapet 12 s'ouvre pour mettre le masque 5 en communication avec le détendeur 3 pendant tout le temps que subsiste le signal "un". C'est la phase d'insufflation. Inversement, tant que le signal émis par le multivibrateur 23 est au niveau zéro, la bobine 22 n'est pas excitée et î1électro- vanne 1 est dans la configuration représentée (fig. 1), fermant l'arrivée de gaz et mettant le masque 5 en communication avec l'atmosphère. C'est la phase d'expiration. Gracie aux résistances variables décrites, on peut régler avec une très grande précision la période des cycles en fonction du rythme respiratoire prescrit ainsi que le rapport des temps d'insufflation et d'expiration. Cette précision,~ obtenue par voie électrique, est inhérente aux moyens de l'invention. D'autre part, la structure essentiellement statique du dispositif assure une fiabilité excellente, même en présence d'agents perturbateurs pouvant résulter par exemple d'une utilisation sur un véhicule ou à l'extérieur dans des conditions extrêmes de température Enfin, la consommation en fluide gazeux est extrêmement réduite, puisqu'elle ne dépend que de l'ouverture de l'ajutage 19, qui peut être extrêmement faible. Dans l'exemple décrit, cette consommation est d'environ 0,4 litre par minute. Corrélativement, la consommation électrique est également très faible, puisqu'il suffit d'un effort très réduit pour appliquer le noyau 21 sur l'ajutage 19 de très faible section. On sait d'autre part que l'emploi de transistors ne fait intervenir que des courants très faibles dans les circuits de commande. Il en résulte pour le dispositif une très grande autonomie. On va maintenant décrire, en référence à la figure 2, une seconde réalisation de l'invention, où le dispositif est agencé pour insuffler deux gaz dans des proportions prédéterminées. Les gaz sont contenus respectivement dans des bouteilles 104 et 204. Après détente dans des détendeurs 103 et 203, ils sont amenés à des électro-vannes 101 et 201, sensiblement identiques à I'électro-vanne I, dont les voies 117 et 217 sont réunies pour être reliées à un même masque 105. Des bobines 122 et 222 montées sur ces électro-vannes sont actionnées par des moyens de commande respectifs 102 et 202 qui sont, dans leur structure générale, analogues aux moyens de commande 2 décrits plus haut, comprenant notamment chacun un multivibrateur 123, 223, un circuit déphaseur 141, 241 et un étage de puissance 142, 242. Les'multivibrateurs 123, 223 sont agencés de façon connue pour fonctionner en synchronisme, de sorte notamment que les valeurs des résistances variables 136, 236 sont liées, et que les flancs de montée des signaux "un" émis par ces multivibrateurs sont émis en coincidence. Enrevanche, les résistances variables 144, 244 des circuits déphaseurs 141, 241 sont ajustables indépendamment l'une de 11 autre, de sorte que la durée du niveau "un" sur les bobines 122, 222 peut être ajustée à des valeurs indépendantes comme indiqué sur les diagrammes 153, 253. Il en résulte que l'on envoie au masque un mélange gazeux dont les proportions sont définies par le rapport des durées du niveau "un" des signaux respectifs émis par les multivibrateurs. Dans le cas de cette seconde réalisation, il est nécessaire de prévoir, sur les sorties 117, 217 des électro-vannes, des clapets anti-retour 154, 254, pour éviter que, pendant les périodes où un seul gaz est insufflé, ce gaz ne puisse s'échapper par la sortie atmosphérique de l'électro-vanne relative à l'autre gaz. L'expiration du malade s'effectue alors par la soupape 106 du masque 105. Bien entendu, 11 invention ne se limite pas aux exemples décrits et l'on pourrait concevoir de nombreuses variantes qui ne différeraient que par des détails de câblage ou de constitution de l1électro-vanne. On pourrait également concevoir de mélanger un nombre quelconque de gaz. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de réanimation autonome, pour insuffler dans un masque respiratoire au moins un gaz contenu dans au moins une bouteille suivant des cycles successifs de période prédéterminée et pendant une durée prédéterminée au cours de chaque cycle, comprenant une electro-vanne à trois voies pour mettre sélectivement au cours de chaque cycle le masque en relation avec la bouteille par l'intermédiaire de moyens de détente ou avec l'atmos phère, et des moyens de commande de cette électro-vanne, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent un multivibrateur électronique pour définir la période des socles respiratoires, un circuit déphaseur électronique pour définir la durée de mise en relation de la bouteille avec le masque, et un étage électronique de puissance relié directement à la bobine de l'élec- tro-vanne. 2.- Dispositif conforme à la revendication 1, dans lequel le multivibrateur comprend deux transistors dont la base de chacun est reliée au collecteur de l'autre par l'intermédiaire d'un condensateur, caractérisé en ce que ce multivibrateur comprend une résistance variable reliée d'une part en parallèle à une borne de chacun des condensateurs précités par l'intermédiaire de diodes, et d'autre part au pôle négatif. 3.- Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit déphaseur comprend un transistor monté en émetteur commun, dont la base est reliée à l'une des deux bornes précitées des condensateurs en parallèle avec une résistance variable reliée au pôle négatif, et dont le collecteur est relié à l'étage de puissance. 4.- Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étage de puissance est un transistor monté en émetteur commun, dont le collecteur est connecté à la bobine de 1' électro-vanne. 5.- Dispositif conforme à la revendication 1, pour insuffler deux gaz distincts contenus dans deux bouteilles suivant des proportions prédéterminées, caractérisé en ce qu'il comprend deux électro-vannes montées en parallèle entre le masque et les bouteilles, deux multivibrateurs agencés pour fonctionner en synchronisme, deux circuits déphaseurs munis chacun d'une résistance variable ajustable indépendamment, et deux étages de puissance attaquant les électro-vannes.