Brevet FR2466254A2 — publié le 19810410

FR 2466254 A2 19810410 FR 8016072 A 19800717 La présente invention concerne un échangeur d'humi- dité tel que décrit dans le brevet principal. Dans les installations pour la respiration, il faut éliminer tout risque de dessèchement des voies respiratoi- res du patient et de perturbation du bilan thermique de ce dernier. Un tel risque existe notamment lorsque l'air des- tiné à l'inspiration arrive froid au patient, à travers u- ne canule de trachéotomie ou un cathéter intratrachéal. La cavité naso-phar$rngienne, qui assure normalement l'humidi- fication de l'air inspiré et son réchauffement est alors court-circuitée. Pour éviter un dessèchement et un refroidissement des voies respiratoires, il est connu de prévoir un humi- dificateur d'air respiratoire. Le but de cet appareil est d'amener l'air destiné à l'inspiration à une valeur d'hu- midité relative supérieure à 70?/% et à une température sen- siblement égale à celle du corps humain. D'après le principe de leur construction, on divise les humidificateurs d' air respiratoire en appareils qui prélèvent dans une réserve d'eau l'humidité à transférer à l'air d'inspiration et en appareils qui créent un échange d'humidité entre l'air expiré et l'air d'inspiration rela- tivement sec. Dans un humidificateur connu fonctionnant avec une réserve d'eau, l'air respiratoire arrive de l'appareil d' approvisionnement au patient a travers un tuyau flexible ondulé. A l'intérieur de ce tuyau se trouve une conduite souple annelée, reliée par ses raccords à la réserve d' eau. La paroi de cette conduite annelée est imperméable à l'eau, mais laisse passer la vapeur d'eau. L'air respira- toire qui circule dans le tuyau flexible lèche la conduite d'eau. Il s'humidifie en se chargeant de cette vapeur. Dans une forme d'exécution plus élaborée, le tuyau d'ame- née du gaz respiratoire peut être placé dans un sachet d eau suspendu autour du cou de l'utilisateur et monté entre l'appareil respiratoire et ce dernier ou directement entre l'air ambiant et lui. Le tuyau respiratoire, qu'un par- cours sinueux oriente alternativement vers le haut et vers le bas, peut en outre, par des parois de polytétrafluor- 6thylène, former une partie du sachet d'eau. Son entrée peut être reliée, soit directement à l'atmosphère, soit à un!recipient également portatif, qui contient de l'oxygène liquide. Sa sortie aboutit à une canule de trach6otomie ou un cath6ter nasal. Il est pr6cisé que la réserve d'eau est chauff6e par la chaleur du corps du patient (brevet US N0 3 871 373). L'inconvénient de cet humidificateur connu est la réserve d'eau relativement importante, dont la température doit être contrôlée et dont le volume consid6rable à pro- ximit6 du patient représente toujours pour celui-ci un risque d'être mouillé si le sachet fuit. La conduite de gaz respiratoire doit avoir un fort diamètre pour que 1' humidification soit suffisante. De ce fait, l'humidifica- teur devient un appareil encombrant. Le réchauffement de l'air inspiré par la temp6rature du corps du patient à travers la réserve d'eau semble en outre problématique. Un autre humidificateur connu pour appareils de res- piration artificielle, dans lequel l'humidification s'ef- fectue à partie d'une r6serve d'eau, comporte aussi une feuille imperméable à l'eau, mais perm6able à la vapeur, dont une face est en contact avec de l'eau chaude, tandis que son autre face est léchée par le gaz respiratoire a hu- midifier. En donnant à la surface d'évaporation une confi- guration en étoile, on a voulu augmenter la capacit6 d'éva- poration. Pour diminuer encore davantage l'encombrement de l'humidificateur sans réduire la surface, et donc la capa- cité, d'évaporation, la feuille perméable à la vapeur d' eau est constitu6e par les parois de fibres creuses. Ces fibres sont disposées en faisceau, parallèles entre elles, dans un boîtier. Elles sont fixées par leurs faces en bout dans une masse 6tanche, avec un tuyau d 'arrivée et un tutt\au de sortie de l'eau A évaporer, 1 aque ll e va d'unl tilyaul I autre en s'écoulant le long des fibres. Ct luitmidifi tttur d'air respiratoire est, lui aussi, dit-ecttenient tritittitr' d"une réserve d'eau relativement grande. Le réchauffement exige des mesures particulières (brevet allemand NI 2i 30 875 et son brevet d'addition N0 26 17 985). Dans un échangeur d'humidité connu pour appareils respiratoires et d'anesthésie, dans lequel l'humidité con- tenue dans I 'air expiré est séparée de celui-ci et l'eau séparée est évaporée dans l'air inspiré, les canaux d'ex- piration et d'inspiration, orientés en sens inverse l'un de l'autre, ont comme cloison commune une feuille de dif- fusion. L'eau contenue sous forme de vapeur dans l'air ex- piré parvient par diffusion à travers la dite feuille dans l'air inspiré. Pour que la chaleur contenue dans l'air ex- piré ne puisse se perdre dans l'atmosphère, l'échangeur d' humidité peut être muni de moyens d'isolation thermique. Les échangeurs d'humidité de ce type ont de très grandes dimensions. Un transfert suffisant de la vapeur d'eau exige une surface de feuille de diffusion d'une grandeur en proportion dans de longs canaux d'inspiration et d'expiration. Pour que l'air inspiré soit suffisamment réchauffé, les moyens calorifuges doivent isoler efficace- ment les dits canaux de l'atmosphère (demande de brevet allemand NO 25 29 050). L'invention a donc pour objet de faire de l'échan- geur d'humidité selon le brevet principal, un dispositif qui, tout en présentant les mêmes avantages, peut être u- tilisé peu Oint une durée encore plus longue. A cet effet, dans l'échangeur d'humidité selon la présente invention, un humidificateur auxiliaire, alimenté en eau tempérée, est monté en aval du corps échangeur, dans un boîtier commun. Dans une forme d'exécution avantageuse, un corps échangeur contenant un premier faisceau de fibres creuses est suivi, comme humidificateur auxiliaire, d'un second faisceau de fibres creuses soumises à l'action de l'eau, en aval duquel est monté un clapet anti-retour ouvrant sous l'effet de l'air inspiré, et la conduite de l'air expiré a lieu à travers le corps échangeur. Les avantages ainsi obtenus résultent de l'humidifi- cation supplémentaire dont bénéficie l'air inspiré déjà hu- midifié et réchauffé par l'humidité et l'énergie calorifi- que de l'air expiré dans le corps échangeur. L'eau chaude de l'humidificateur auxiliaire assure à la fois le bilan thermique de l'utilisateur et une humidité relative élevée dans l'air inspiré. Il suffit pour cela d'une faible quan- tité d'eau et d'énergie calorifique. L'humidificateur au- xiliaire n'augmente pas beaucoup l'encombrement de l'é- changeur d'humidité. Celui-ci reste d'une construction sim- ple et d'une manipulation facile. Grâce à la pré-humidification dans le corps échan- geur, l'air expiré est débarrassé de son humidité dans une mesure suffisante pour que la présence d'une "cascade" ne soit pas nécessaire dans le circuit de respiration artifi- cielle d'un patient lorsqu'on y incorpore l'échangeur d' humidité selon l'invention. Dans une forme d'exécution préférée, le corps échan- geur comporte pour l'air inspiré un conduit qui s'étend longitudinalement au centre du groupe de fibres creuses garnies de cuivre et/ou d'argent qui constitue le premier faisceau et des orifices dans un boîtier intérieur comme communication avec le second faisceau de fibres creuses, garnies de cuivre et/ou d'argent. L'espace qui entoure les fibres creuses du second faisceau comporte une arrivée d' - eau et une sortie d'eau dans la paroi du bottier commun. Cet agencement a pour avantage une grande simplification de la construction. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, dont l'unique figure est une vue en coupe longitudinal qui représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet échangeur d'humi- dité. Cet appareil comporte dans un bottier commun 1 un corps échangeur 2 logé dans un boitier intérieur 2 et formé d'un premier faisceau 4 de fibres creuses 7 disposées pa- rallèles entre elles et maintenues par des garnitures étan- ches 5 et 6. Un conduit 8 pour l'air inspiré s'étend lon- gitudinalement au centre de ce premier faisceau 4. L'air inspiré 10 entre par ce conduit 8, en sort par son orifice intérieur 9, s'écoule à travers l'espace Il qui entoure les fibres creuses 7, sort du bottier intérieur 3 par des ouvertures 12 ménagées dans la paroi de celui-ci et pénè.* tre dans une chambre collectrice d'entrée 13, au-dessous d'une garniture étanche 14, qui maintient à l'une de leurs extrémités les fibres creuses 7 d'un second faisceau 15. Une autre garniture étanche 16 maintient les dites fibres à leur autre extrémité. De l'eau chaude pénètre par un orifice d'entrée 22 dans l'espace 24 qui entoure les fi- bres du second faisceau et elle en sort par l'orifice 23. Une chambre collectrice de sortie 17, au-dessus de la gar- niture étanche 16, est fermée par un clapet anti-retour 19, qui s'ouvre vers l'opposé de la dite chambre, vers l'inté- rieur d'une tubulure de raccordement 18. L'échangeur d'humidité selon l'invention fonctionne de la manière suivante: L'air inspiré 10 arrive par le conduit 8 et s'écou- le à l'intérieur du premier faisceau 4 de fibres creuses 7. Dans l'espace 11, il lèche les dites fibres 7, puis entre par les ouvertures 12 dans la chambre collectrice d'entrée 13 en amont de la garniture étanche 14. De là, il s'écoule dans les fibres creuses du second faisceau 15 et arrive dans la chambre collectrice de sortie 17 en aval de la gar- niture étanche 16. La pression qui s'établit alors dans cette chambre ouvre le clapet anti-retour 19 et il peut s'écouler dans la tubulure 18 en direction de 1-'utilisa- teur. L'air expiré 20 entre par la tubulure 18, s'écoule dans les fibres creuses 7 du premier faisceau 4 et sort de l'échangeur par une tubulure 21. Au cours de cette circulation d'air se produisent les transferts suivants d'humidité et de chaleur: a) l'air d'inspiration 10 froid et sec se charge dans le premier faisceau 4 de l'humidité et de l'énergie calorifique prélevées à l'air expiré 20 qui vient de le traverser, b) dans le second faisceau 15, l'air d'inspiration 10 reçoit un apport supplémentaire d'humidité et de cha- leur, c) l'utilisateur inspire de l'air 10 chaud et humi- de, d) l'utilisateur expire de l'air 20, qui restitue son humidité et son énergie calorifique au premier fais- ceau 4. On peut utiliser avantageusement une fibre creuse faite à partie d'une membrane de perméation mince, portée par une construction support. L'épaisseur de la membrane est de l'ordre de 1 à-quelques microns; elle se base sur les nécessités de la perméation; celle de la construction support est basée sur les sollicitations mécaniques. - REVENDICATIONS - 1.- Echangeur d'humidité dans des installations pour la respiration, dans lequel les conduite de l'air ex- piré et de l'air inspiré ont une cloison commune, à tra- vers laquelle l'humidité et la chaleur contenues dans 1' air expiré passent dans l'air inspiré, selon la revendica- tion 1 du brevet principal, caractérisé en ce qu'un humidi- ficateur complémentaire alimenté en eau tempérée est monté en aval du corps échangeur (2), dans un boîtier commun (1). 2.- Echangeur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'un corps échangeur (2) contenant un premier faisceau (4) de fibres creuses (7) est suivi, comme humi- dificateur complémentaire, d'un second faisceau (15) de fibres creuses soumises A l'action de l'eau, en aval du- quel est monté un clapet anti-retour (19) ouvrant sous l'effet de l'air inspiré, et en ce que la conduite de 1' air expiré (20) a lieu A travers le corps échangeur (2). 3.- Echangeur selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que le corps échangeur (2) comporte pour l'air inspiré (10) un conduit (8) qui s'étend longitudinalement au centre du groupe de fibres creuses (7) garnies de cui- vre et/ou d'argent qui constitue le premier faisceau (4) et des orifices (12) dans la paroi d'un bottier intérieur (3) comme communication avec le second faisceau (15) de fibres creuses (7) garnies de cuivre et/ou d'argent. 4.- Echangeur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'espace (14) qui entou- re les fibres creuses (7) du second faisceau (15) comporte une arrivée d'eau (22) et une sortie d'eau (23) dans la paroi du bottier commun (1).