Brevet FR2508799A1 — publié le 19830107

La présente invention concerne un appareil de res- piration artificielle destiné à être utilisé dans des cham- bres sous pression, dans lequel les phases d'inspiration et d'expiration sont commandées par une minuterie de pro- cessus en utilisant des éléments pneumatiques. L'utilisation de chambres sous pression à des fins thérapeutiques ou la nécessité d'une assistance médicale dans des caissons sous pression de plongée exigent que les appareils médicaux et donc aussi les respirateurs ar- tificiels puissent fonctionner dans les conditions qui règnent dans ces chambres ou ces caissons Les respira- teurs entièrement pneumatiques connus utilisés dans ces conditions dépendent de la pression ambiante Les paramè- tres réglés à la pression atmosphérique, comme la ventila- tion minute (V) et la fréquence respiratoire, ne sont plus les mêmes à la pression de la chambre La compression et la décompression nécessitent alors des retouches constan- tes du réglage. Un respirateur artificiel connu, destiné notamment aux petits enfants, déclenche les phases d'inspiration et d'expiration à partir d'une minuterie de processus, qui est formée d'éléments pneumatiques et commande le clapet d'expiration La pression du gaz respiratoire qui arrive à l'appareil à travers un filtre est amenée à la pression de service dans un réducteur de pression Cette pression vaut à la fois pour pour la ventilation del patient et pour l'actionnement de la minuterie de processus Le gaz respi- ratoire est amené au patient à travers un régulateur de dé- bit et, après ventilation, il est rejeté dans l'atmosphère à travers le clapet d'expiration commandé par la minuterie de processus Cette dernière est constituée d'éléments lo- giques pneumatiques, formant un circuit à deux chaines re- liées à leur extrémité par un montage bistable Chaque chaîne détermine la durée d'une phase respective Dans chacune est montée une capacité, qui, avec un régulateur fin monté dans l'alimentation en gaz de la chaîne, consti- tue un circuit RC Après chargement de la capacité respec- tive à une pression de commutation égale à 80 % de la pres- sion de service, il se produit, avec la commutation d'une chaîne à l'autre, le passage d'une phase respiratoire à l'autre phase et simultanément la mise à l'échappement de la capacité chargée. Ce respirateur artificiel est impropre à l'utilisa- tion dans des chambres ou caissons sous pression Lorsque la pression augmente dans la chambre, l'alimentation en gaz respiratoire n'est plus siffisante Il faut retoucher constamment le réglage du régulateur de débit En outre, les pressions élevées qui règnent dans la chambre font in- tervenir plus rapidement la commande pour la fréquence res- piratoire Pour celle-ci également, il faut retoucher cons- tamment le réglage (Demande de brevet en R F A DE-OS 28 01 546). L'invention a pour objet de réaliser un respirateur artificiel pour chambres sous pression, dans lequel les paramètres de fonctionnement que sont la ventilation minu- te et la fréquence respiratoire restent constants lorsque la pression ambiante (pression dans la chambre) change, rendant inutile toute modification du réglage. A cet effet, dans le respirateur artificiel selon l'invention, la minuterie de processus, qui commande un robinet principal, en aval duquel est monté un régulateur de rapport de pression connu, fonctionnant suivant le prin- cipe de la double membrane, ainsi que le clapet d'expira- tion, comporte un stabilisateur de fréquence, lequel com- prend, dans un carter, un piston étagé déplaçable contre la force d'un ressort par la pression qui règne dans la chambre et qui forme deux capacités. L'utilisation du régulateur de rapport de pression fonctionnant suivant le principe de la double membrane as- sure au patient, d'une manière techniquement simple et qui a fait ses preuves, une alimentation en gaz respiratoire précise et indépendante de la pression ambiante Le patient reçoit donc la quantité réglée une fois pour toutes de gaz respiratoire, quelle que soit la pression dans la chambre. Il en est de même pour la durée respective des pha- ses d'inspiration et d'expiration et pour la fréquence respiratoire Le stabilisateur de fréquence, avec une construction mécaniquement simple, dont l'essentiel est constitué par un piston étagé qui définit les deux capa- cités, assure une fréquence respiratoire qui reste tou- jours égale, même lorsque la pression ambiante varie. Le problème qui est à la base de l'invention est donc résolu de façon avantageusement simple par la combi- naison du régulateur de rapport de pression et du stabi- lisateur de fréquence Le respirateur artificiel selon 1 ' invention est propre à l'utilisation aussi bien dans les chambres sous pression à usage thérapeutique, comme les chambres à oxygène, que dans les caissons sous pression de plongée. Dans une forme d'exécution avantageuse, la longueur libre du ressort du stabilisateur de fréquence peut être modifiée au moyen d'une vis de réglage montée dans le fond du carter Il peut être prévu aussi une butée réglable, qui limite la course du piston étagé, déterminant les deux capacités selon la grandeur minimale. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1 ' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce respirateur: Fig 1 est une vue fortement schématisée du respi- rateur artificiel selon l'invention placé a l'intérieur d' une chambre sous pression; Fig 2 est une vue en coupe du stabilisateur de fréquence; Fig 3 est une vue fortement schématisée du régula- teur de rapport de pression. Le respirateur artificiel placé à l'intérieur d'une chambre sous pression 1 reçoit le gaz respiratoire d'une source Pituée à l'extérieur de la dite chambre, à-laquelle il est relié par un raccord 2 De ce raccord, le gaz arri- ve à travers un filtre 3, un commutateur principal 4 et un 2508799 r robinet principal 6 actionné par une minuterie de processus , à un régulateur de rapport de pression 7 et, de là, par l'intermédiaire d'un régulateur de débit 9 réglable ma- nuellement, au patient représenté par une capacité élasti- que 10 Près du patient, sur la conduite d'alimentations sont montés un limiteur de pression 11 et un manomètre 12. Le gaz expiré par le patient quitte le respirateur artifi- ciel en 14, après avoir traversé un clapet d'expiration a actionné par la minuterie 5, et il s'écoule dans la chambre de pression 1. La minuterie de processus 2 est reliée à la condui- te d'alimentation en aval du commutateur principal 4, par l'intermédiaire d'un réducteur de pression 15 De la sor- tie de ce dernier$ le gaz respiratoire arrive par une con- duite 16 à un flip-flop 17 et, par l'intermédiaire d'un régulateur fin 18 à deux distributeurs à double membrane 19, 20; il sert de fluide d'actionnement Chacun des dis- tributeurs 19, 20 est relié par une capacité respective A 21 et B 22 d'un stabilisateur de fréquence 23 à une des entrées du montage bistable ou flip-flop 17 Les sorties 26, 27 de ce dernier commandent le robinet principal 6 et le clapet d'expiration 13 et provoquent en même temps une commutation des distributeurs 19, 20. Pendant la phase d'inspiration, la sortie 27 du flip-flop 17 est reliée à la conduite 16 et elle se trou- ve à la pression de service nécessaire pour le fonctionne- ment de la minuterie 5, c'est-à-dire qu'elle émet un si- gnal correspondant à l'état 1 La sortie 26 émet un signal correspondant à l'état 0 De ce fait, le robinet principal est ouvert, tandis que le clapet d'expiration il est fermé. Le distributeur à double membrane 20 est en position de fermeture, dans laquelle il relie la capacité B 22 à son orifice de décharge, lequel débouche dans la chambre sous pression 1 Le distributeur à double membrane 19 est en po- sition d'ouverture et il laisse pénétrer un courant de gaz réglé par le régulateur fin 18 dans la capacité A 21. Pendant le chargement de la capacité A 21, la pression dans cette dernière augmente Lorsqu'elle atteint une pres- sion de commutation égale à 80 % de la surpression de servi- ce, elle Déclenche à l'entrée correspondante du flip-flop 17 le basculement de celui-ci et donc le changement de pha- se respiratoire. Pendant la phase d'expiration, la sortie 27 du flip- flop 17 émet un signal correspondant à l'état 0, tandis - que la sortie 26 émet un signal correspondant à l'état 1. Le processus est le même que pendant la phase d'inspira- tion, c'est-à-dire que la capacité A 21 est reliée à l'o- rifice de décharge du distributeur 19, tandis que la capa- cité B 22 est chargée par le distributeur 20 Lorsque la pression de commutation est atteinte, le flip-flop bascule de nouveau et l'on retourne à la phase d'inspiration. Comme le montre la figure 2, le stabilisateur de fréquence 23 comporte dans un carter 28 un piston étagé 29, qui présente trois diamètres différents La partie supé- rieure 30 du piston 29 délimité entre sa face en bout li- bre et la partie correspondante du carter 28 la capacité A 21, la partie moyenne 31 du piston définit la capacité B 22 et la partie inférieure 32 définit la chambre; 3 Au- dessous du piston 29, le carter 28 définit une chambre de ressort fermée 34, qui, par un raccord 25, communique avec l'atmosphère, à l'extérieur de la chambre sous pression 1. Entre les faces en bout en regard de la chambre 34 et du piston 29 se trouve un ressort 35, dont la force peut être réglée au moyen d'une vis 36 montée dans la paroi en bout de la chambre 34 Une butée réglable 37, dans la chambre ô 1, limite la course du piston 29 La capacité A 21 est reliée par un orifice 38 au flip-flop 17, tandis que la capacité B 22 est reliée par un orifice 39 au flip-flop 17 et au distributeur à double membrane 20, l'orifice 38 des- servant aussi le distributeur 19. Lorsque la pression dans la chambre sous pression 1 correspondant à celle de l'atmosphère ambiante, la partie inférieure 32, de plus grand diamètre, du piston 29 se trouve contre la butée 37 et les capacités A 21 et B 22 ont leur grandeur minimale Elles sont chargées alternati- vement jusqu'à la pression de commutation Le temps néces- saire pour le chargement de la capacité concernée détermi- ne la durée de la phase respiratoire correspondante Le rapport existant entre la section de la partie supérieure et la partie annulaire de la section de la partie moy- enne 31 du piston détermine le rapport entre les durées respectives des phases, rapport que ne modifie par le dé- placement axial du piston 29. Le réglage du régulateur fin 18 donne le temps né- cessaire pour le chargement des capacités A 21 et B 22 et par conséquent la fréquence respiratoire. Afin qu'il ne résulte pas de l'augmentation de la pression dans la chambre 1, pour un même réglage du régu- lateur 18, une diminution des temps de remplissage des ca- pacités A 21 et B 22 et donc une augmentation de la fré- quence respiratoire, la grandeur des capacités A 21 et B 22 est augmentée en proportion par déplacement du pis- ton 29 Ceci est obtenu au moyen de la force axiale exer- cée par la pression qui règne dans la chambre 33 et dans les capacités A 21 et B 22, la dite force déplaçant le piston 2 contre la force du ressort 35. Le régulateur de rapport de pression 7 représenté à la figure 3 comporte dans un carter 40 une grande membra- ne 41 et une petite membrane 42, qui sont reliées l'une à l'autre en leur centre par une tige 43, qui les relie aus- si à un obturateur 44 situé au-dessous de la petite mem- brane 42 Avec son siège 4, cet obturateur 44 forme une soupape Une chambre de pression d'amont 46, qui recouvre l'obturateur 44 reçoit le gaz respiratoire par un raccord 47 Une chambre de pression d'aval 48, entre le siège 45 et la petite membrane 42 est reliée au régulateur de débit 9 L'espace 2 entre les deux membranes 41, 42 est relié par le raccord 8 à l'atmosphère, à l'extérieur de la cham- bre sous pression 1 Une chambre 50, à l'extérieur de la - grande membrane 41, contient un ressort de compression 51 et est reliée par un orifice 52 à l'espace intérieur de la chambre sous pression 1 Lorsque l'alimentation en gaz respiratoire est coupée, l'obturateur 44 est décollé de son siège 45. Le régulateur de rapport de pression 7 assure au patient un volume de gaz respiratoire constant, quelle que soit la pression dans la chambre 1 La quantité de gaz qu'il reçoit, mesurée en litres, est constante, même lorsque la pression dans la chambre 1 change. Lorsque la pression dans la chambre 1 augmente, la différence de surface entre les membranes 41 et 42 provo- que l'ouverture de la soupape 44, 45 et le gaz respira- toire peut entrer avec une pression plus élevée Les con- ditions d'écoulement changent proportionnelement au chan- gement de pression. REVENDICATIONS - 1. Appareil de respiration artificielle destinée, être utilisé dans des chambres sous pression, dans lequel les phases d'inspiration et d'expiration sont commandées par une minuterie de processus en utilisant des éléments pneumatiques, caractérisé en ce que la minuterie de proces- sus ( 5), qui, pour faire circuler le courant de gaz respi- ratoire dans la conduite d'alimentation, commande un robi- net principal ( 6), en aval duquel est monté un régulateur de rapport de pression connu ( 7), fonctionnant suivant le principe de la double membrane, ainsi que le clapet d'expi- ration ( 13), comporte un stabilisateur de fréquence ( 23), lequel comprend, dans un carter ( 28), un piston étagé ( 29) déplaçable contre la force d'un ressort ( 35) par la pres- ' sion qui règne dans la chambre sous pression ( 1), le dit piston définissant avec le carter deux capacités ( 21,22). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur libre du ressort ( 35) du stabilisa- teur de fréquence peut être modifiée au moyen d'une vis de réglage ( 36) montée dans le fond du carter ( 28). 3. Appareil selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'une butée réglable ( 37) limite la course du piston étagé ( 29), déterminant la grandeur minimale des deux capacités ( 21,22).