Brevet FR2534807A1 — publié le 19840427

La présente invention concerne les matériels de ra- nimation tels que les respirateurs artificiels et, plus par- ticulièrement, les matériels de ce type fonctionnant dans des espaces clos sous pression désignés caissons ou chambres hyperbares T,'invention a pour objet un dispositif pour com- mander le débit volumétrique, la fréquence et le rapport de l'inspiration à l'expiration dans des conditions de surpres- sion, avec une totale fiabilité. Les chambres hyperbares sont utilisées pour ranimer des patients dont l'état nécessite des conditions particulières telles que surpression, haute teneur en oxygène, etc, qui recommandent fortement d'éviter les dispositifs électriques ou électroniques, quelles que soient les précautions antidé- flagrantes On préfère donc utiliser des dispositifs entière- ment pneumatiques Mais, dans les conditions de pression des chambres hyperlares,les logiques pneumatiques dérivent de façon incontrôlée et il n'est plus possible d'assurer la stabilité du rapport I/E (de la durée d'inspiration à la durée d'expiration), de la fréquence et du débit volumétri- que pendant la période d'inspiration Le débit volumétrique doit être en effet indépendant de la pression qui peut selon les applications, être de 1 à quelques bar. La présente invention a pour objet un ranimateur pour chambre hyperbare, à commande pneumatique, remarquable notamment en ce qu'il comporte une cellule pneumatique logique, un organe d'alimentation de gaz à pression de valeur absolue constante pour la commande de ladite cellule, dont l'échap- pement est renvoyé à l'extérieur de la chambre hyperbare,le conduit d'échappement comportant une résistance de charge, et une dérivation, branchée entre l'échappement de la cellule et la résistance, et connectée à un organe de commutation sensible à la pression, pour commander le passage du gaz respirable. Il existe différents types de cellules pneumatiques logiques pour assurer la régulation de la fréquence des in- sufflations Dans le ranimateur selon l'invention, la cel- lule peut être d'un quelconque type connu. L'organe de commutation peut être avantageusement un distributeur pneumatique à tiroir ou à piston, dont une pre- mière face est exposée à la pression régnant dans la dériva- tion de l'échappement, la seconde face symétrique du piston étant exposée à la pression régnant à l'extérieur de la cham- bre hyperbare,c'est-à-dire normalement la pression atmosphé- rique, mais qui peut aussi être une autre pression de réfé- rence. Quand un signal est délivré à la sortie de la cel- lule, il règne dans la dérivation une pression supérieure à la pression atmosphérique, du fait de la résistance de charge sur le conduit d'échappement Cette pression est appliquée sur la première face du piston qui se déplace et commande le fonctionnement du ranimateur En l'absence d'un signal de sortie à l'échappement de la cellule, le piston occupe une position de repos. Le distributeur relie une source de gaz respirable sous une pression proportionnelle à la pression régnant dans la chambre à une conduite de distribution du gaz au malade, laquelle conduite est avantageusement munie d'un orifice ré- glable. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins ci-joints, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins, la figure 1 représente un schéma de principe du L respirateur selon l'invention; et, la figure 2 représente un schéma plus détaillé du respirateur de la figure 1. Sur la figure 1, la ranimateur installé dans la cham- bre hyperbare 11 comprend une cellule logique pneumatique 11 déterminant la fréquence de la respiration, et le rapport I/E du temps d'inspiration au temps d'expiration Il existe dif- férents types de telles cellules et le choix n'est pas cri- tique pour la présente invention La cellule 11 est munie à son entrée lia de moyens 12 d'alimentation en gaz à une pression de valeur absolue constante, provenant de 11 inté- rieur ou de l'extérieur de la chambre 10, des moyens étant par ailleurs prévus pour maintenir à l'intérieur de la cham- bre la pression désirée, quil, selon les cas, peut aller de 1 à 5 bar environ La conduite d'échappement 13 à la sortie 11 b de la cellule conduit hors de la chambre 10, à la pres- sion atmosphérique dans les conditions générales Sur la conduite 13, est montée une résistance 14, tel qu'un étrangle- ment Entre la sortie 11 b de la cellule et la résistance 14 est branchée en 15 une dérivation 16 connectée à une entrée de comamnde 18 a d'un distributeur 18 Ce distributeur 18 est relié par une entrée 18 b à une source 19 de gaz respirable sous une pression proportionnelle à la pression régnant dans la chambre Le distributeur 18 est d'autre part relié a 9 L masque respiratoire par une conduite 21 branchée à la sortie 18 c La conduite 21 est avantageusement munie d'un réglage 22 Les organes et conduites d'expiration connus en eux- mêmes ne sont pas représentés O Le dispositif fonctionne de la façon suivante Quand aucun signal a la sortie llb de la cellule, aucune pression, aucun débit, la pression extérieure à la chambre (pression atmosphérique), règne dans les conduites 13 et 16 Quand un signal de pression est délivré à la sortie 1- b de la cellules il règne en amont de la résistance 14 et, par conséquent, dans la conduite 16 jusqu'au distributeur 18, une pression supérieure Le fonctionnement du distributeur 18 est donc commandé par le niveau de pression présent son entrée 18 a. La figure 2 illustre à titre d'exemple nullement limitatif comment peuvent être réalisés le distributeur, la cellule logique 11 et les alimentations 12 en gaz à pression de valeur absolue constante et-19 en gaz respirable sous une pression proportionnelle à la pression régnant dans le cais- son. Le distributeur 18 est un distributeur à une entrée 18 b et deux sorties 18 c, 18 e, dont l'une, inutileest obturées. Il renferme un piston 25 dont la première face 25 a est ex- posée à la pression de commande 18 a La seconde face 25 b est sollicitée par un ressort 26 vers une position (repré- OS) f - sentée) dans laquelle la sortie 18 c est fermée L'extrémité du distributeur 18, correspondant à la seconde face 25 b du- piston, est mise en communication avec la pression atmosphé- rique par une canalisation 27 connectée, d'un côté à un ori- fice de sortie 18 d, et de l'autre à un collecteur 30 en com- munication avec l'extérieur de la chambre 10, c'est-à-dire avec la pression atmosphérique Ce collecteur peut recevoir le rejet des gaz expirés lorsque le ranimateur comporte un dispositif "dgverseur", qui permet l'expiration des gaz à la pression atmosphériqueo En l'absence de pression sur la face 25 a du piston, la sortie llc est fermge par le ressort 26 agissant sur la face 25 b du plstono'Quand une pression est exercée sur la face 25 ap le piston se déplace contre le ressort 26 et dégage la sortie l 18 o Un exemple de cellule logique est représenté sché- matiqueent sur la figure 2 Une cellule pneumatique logique est un dispositif pneumatique al-rienté en continu par du gaz sous pression et founissant en sortie un signal pneur matique discontinu, tout ou rien défini par la fréquence des périodes et le rapport temps de signal/temps d'absence de signal Ces dispositifs de type connu ou résultant de l Vassociation de composants pneumatiques connus, sont es- sentiellement formés de valves biostables associées à des résistances et capacités pneumatiques suivant les lois ré- gissant les oscillateurs pneumatiques O La cellule représentée est constituée par une boîte plate 33 séparée en deux parties 33 a et 33 b par une membrane 31 o L'alimentation en gaz à pres- sion absolue constante est assurée par une conduite 32 dé- bouchant dans la partie 33 b par l Ventrée lia de la cellule. Un tube 35, formant une capacité O traverse la paroi exté- rieure de la partie 33 b et sétend jusqu' la membrane 31 dont le déplacement, sous leffet des pressions régnant dans les parties 33 a et 33 b, et sous l O effet d'un ressort 36, obture ou dégage l'extrémité intérieure du tube 35 Le tube 35 et la partie 33 a sont connectés par une tubulure 38 munie d'une restriction 39 La sortie (échappement) llb de la cellule se trouve sur la partie extérieure du tube 35 Une telle cellule est bien connue et il n'est pas nécessaire de s'étendre sur son fonctionnement qui résulte d'ailleurs clairement de la structure décrite Le tarage du ressort et de la restriction 39 permettent de régler les caractéristiques de la cellule (fréquence et durée des périodes d'ouverture). On a représenté en haut de la figure les moyens d'alimentation en gaz de la cellule et du distributeur. Une source de gaz sous pression 40 fournit du gaz respirable et est alimentée à partir de l'extérieur de la chambre 10 Cette source débite dans une canalisation 41 desservant d'un côté un dispositif 12 d'alimentation en gaz à une pression de valeur absolue constante, et de l'autre un dispositif 19 de gaz respirable sous une pression proportion- nelle à la pression régnant dans la chambre. Le dispositif 12 comporte un détendeur constitué de façon à fermer le passage entre son entrée 12 a et sa sortie 12 b, sur laquelle est branchée l'alimentation 32 de la cel- lule 11, quand la pression dans la chambre de passage 45 est supérieure à la pression absolue choisie pour l'alimentation de la cellule Dans le dôme 46, séparé par la membrane 47, est logé un ressort dont le tarage détermine la pression Ce dôme 46 est étanche et est directement raccordé par une con- duite 49 au collecteur 30 débouchant à l'atmosphère Le fonc- tionnement d'un tel détendeur est bien connu. Le dispositif 19 est aussi du type détendeur, avec une chambre de passage 51, une entrée 19 a et une sortie 19 b, alimentant le distributeur 18 par une canalisation 52 Mais, il comporte une double membrane différentielle 54, 55 délimi- tant une chambre inerte 57 et le dôme 58 Les deux membranes 54, 55 sont connectées par l'entretoise rigide du clapet, et ont des surfaces différentes La chambre 57 qu'elles définis- sent entre elles est reliée au collecteur 30 à la pression atmosphérique de référence par une canalisation 60 Le dôme 58 renferme un ressort de pression 61 et est en commu- nication avec la chambre hyperbare. Un tel dispositif 19 fournit un débit d'insufflation à une pression qui est proportionnelle à la pression de la chambre à une constante près, le rapport des pressions étant égal au rapport des surfaces Si l'on appelle Pu la pression d'utilisation, Pa la pression atmosphérique et Pc la pres- sion de la chambre, R la force du ressort à l'équilibre, et S et S les surfaces des membranes, on a Pu S + Pa (S s) = Pc S + R soit Pu = Pc S + R P s)_ C'est donc le rapport des surfaces qui fixe la proportion- nalité des pressions: pression d'insufflation par rapport à la pression de la chambre La tension du ressort agissant sur l'ensemble des membranes définit la constante. On a ainsi une cellule dont l'alimentation est in- dépendante de la pression dans la chambre, et dont le fonc- tionnement ne sera donc pas perturbé par cette pression, tandis que la pression d'alimentation du patient sera pro- portionnelle à la pression de la chambre, afin d'obtenir un débit volumétrique constant, ce qui est le but recherché. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notam- ment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil respiratoire pneumatique volumétrique pour la réanimation en chambre hyperbare, caractérisé en ce qu'il comporte pour la détermination de la fréquence et du rapport I/E de l'inspiration à l'expiration une cellule pneumatique logique( 11), un organe ( 12) d'alimentation de gaz de commande de la cellule à pression de valeur absolue constante l V échappement ( 11 b) de la cellule étant renvoyé l Iext Srieur de la chambre hyperbarele conduit d'échappe= ment (t 3) comportant une résistance de charge ( 14)D et une dérivation ( 15), branchée entre O échappement de la cellule et la résistance et connectée à un organe de commutation ( 18) sensible & la pression O pour commander le passage du gaz respirableo 2 oAppareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu Vil comporte une source de gaz respirable dont la pression est fournie sous une pression relative proportion- nelle à celle qui règne dans le caisson O la conduite ( 21) dvinsufflation de gaz comportant un robinet ( 22) de réglage de passage. 3 Appareil selon la revendication 10 caractérisé en ce que l'organefl( 8) de commutation sensible la pression est un distributeur à tiroir comportant un piston ( 25) ayant deux faces égales O l'espace formé devant une première face ( 25 a) du piston étant en communication avec la sortie (/lb) de la cellule O et lespace formé devant une seconde face ( 25 b) du piston étant connecté & 1 l e Extérieur de la chambre hyperbare, cette deuxième face étant chargée par un ressort ( 26), le distcributeur étant par ailleurs connecté à la source de gaz respirable ( 19) et ayant une conduite d'insufflation de gazo 4 o Appareil selon une des revendications précédentes O caractérisé en ce que l'organe d O alimentation ( 12) de la cel lule logique est un détendeur dont le ddme ( 46) comportant le ressort de réglage ( 48) est étanche et directement relié à la pression atmosphérique extérieure par un conduit pneu- matique ( 49)o O Appareil selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'organe ( 19) d O alimentation du distri buteur est un détendeur à double membrane différentielle, l'intervalle entre les deux membranes ( 54, 55) étant maintenu sous la pression de référence atmosphérique par un conduit pneumatique ( 60) de liaison à la pression extérieure à la chambre. 6. Appareil selon une des revendications précédente caractérisé en ce que les connexions vers l'extérieur de la chambre hyperbaresont branchées sur un collecteur commun ( 30) débouchant à l'extérieur de la chambre hyperbare.