Brevet FR2597631A1 — publié le 19871023

- l - 2597631 La présente invention est relative à un doseur évaporateur ' de liquide dans un circuit de gaz destiné en particulier aux ensembles médicaux d'anesthésie. Dans tous les dispositifs d'anesthésie, destinés à alimenter en gaz respirable un patient en cours d'opération, se trouve inclus un évaporateur. Le rôle de cet évaporateur est d'ajouter au gaz un dosage réglable de vapeur d'un anesthésique volatil ou de tout autre liquide. Dans la très grande généralité des cas, aujourd'hui, le dosa10 ge s'obtient en dérivant une partie ajustable des gaz, et en lui faisant balayer la surface d'un bac contenant l'anesthésique en phase liquide. Le dosage dépend alors de la vitesse de passage des gaz et de la température ce qui le rend doublement imprécis. D'autre part le remplissage du bac oblige à des manipulations 15 d'un liquide qui est un anesthésique extrêmement puissant. Ces appareils sont munis d'une abaque de correction pour la température du local, parfois pour le débit de gaz, et sont généralement en laiton massif pour éviter que le refroidissement di à l'évaporation ne soit trop rapidement ressenti. L'appareil objet du présent brevet est destiné à procurer un dosage rigoureux indépendant de tous les autres facteurs. Il ne demande pas de manipulations de liquide. Il fonctionne en li- aison avec un mélangeur tels que ceux décrits dans le brevet N 83 IO 421 et son certificat d'addition n 84 05 106 et qui 25 émettent des impulsions caractéristiques du débit, utilisables par ailleurs ou de tout autre équipement de mesure de débit de gaz capable de fournir un signal à chaque passage d'un quantum défini. Succintement l'appareil se compose d'un dispositif retenant 30 la bouteille de liquide et alimentant le clapet d'aspiration, et organisé de telle sorte qu'une légère pression soit maintenue audessus du liquide pour empêcher une évaporation parasite et aider à l'introduction dans 1-a tuyauterie, puis d'une pompe doseuse dont la cdurse est réglable. Cette pompe est actionnée par un petit vérin pneumatique dont l'alimentation provient des impulsions transmises par le mélangeur et caractéristiques du passage de la quantité voulue de gaz. Le liquide est refoulé dans une zone balayée par la totalité du gaz destiné au patient à travers un clapet destiné tant à assurer le fonctionnement cor40 rect de la pompe qu'à provoquer une certaine pulvérisation du liqqide. La zone d'évaporation comporte une partie extérieure - 2 - 2597631 à ailettes d'échange thermique largement dimensionnées et une partie intérieure en chicanes obligeant le gaz à circuler le long de la paroi échangeuse pour effectuer l'évaporation et se termine finalement par une barrière poreuse (inox fritté ou autre) desti5 née à empêcher tout passage d'une goutelette. Dans une version préférentielle de l'appareil, le fonctionnement a lieu selon le schéma de la fig.l. Dans ce schéma on peut suivre le circuit du gaz de puissance, le circuit du gaz provenant du mélangeur, et celui du liquide anesthésique. L' appareil est raccordé au mélangeur de gaz par 3 tuyaux 10 aux arrivées (l)et (2)et (3) lesdites arrivées étant respectivement reliées au gaz sous la pression d'alimentation disponible aux robinets d'arrivée dans les salles d'opération (350 kPa) pour l'entrée (1) et aux impulsions caractéristiques du mélan15 geur ou de l'équipement de mesure et considéré ici sous la forme pneumatique pour les entrées (2) et (3). Rappelons que ces impulsions groupées 2 par 2 définissent un volume caractéristique par exemple ldm3 de mélange gazeux distribué. De l'entrée (1) le gaz à 350 kPa se dirige par une conduite (4) vers une vanne 5 20 voies -2 positions (5) tandis que les autres entrées (2) et (3) sont acheminées respectivement par les conduites (6) & (7) aux extrémités de commande de changement d'état de la vanne (5). La dite vanne est d'un modèle dont le basculement ne demande qu'un effort faible tels que ceux dits "Métal-Métal sans joint". De cette vanne donc, par les tuyayteries (8) & (9), les deux impulsions ainsi régénérées, ainsi que la pression provenant de l'entrée (1) par la conduite (12) sont dirigées dans tous les cas de fonctionnement vers une prise (10) analogue à la prise d'entrée et destinée à alimenter d'autres appareils de dosage par exemple -un humidificateur. La tuyauterie (8) dirige d'autre part une des 30 impulsions vers une seconde vanne 5/2-(11) à commande manuelle qui, dans une première position distribue au vérin (13) de commande de la pompe par la tuyauterie (14) un gaz sous faible pression côté fond tandis que l'impulsion venant de (8) est bloquée. Ce gaz à faible pression, prélevé sur le gaz patient est 35 amené à la vanne par la conduite (15).Dans une deuxième position de la vanne (11) la conduite (8) est mise en communication avec la conduite (14) et alimente ainsi le côté fond du vérin (13), le côté tige dudit vérin étant alimenté directement par la conduite (9). On voit alors- que dans la première position de 40 la vanne 11, le vérin reste immobilisé puisque sa section du : 3 -2597631 côté fond est alimenté avec une pression insuffisante tandis que dans la seconde position le vérin fait un mouvement allerretour étant alimenté normalement alternativement sur ses deux faces. Par ailleurs, dans la seconde position de la vanne, la 5 tuyauterie (15) alimente la conduite (19) qui assure une surpression sur le liquide anesthésique comme il est dit plus loin. Le circuit liquide anesthésique est le suivant. Il est contenu dans une bouteille (17) qui est le conditionnement 10 normal et qui est maintenue par enfoncement de son goulot dans une bague élastique qui assure la tenue et l'étanchéité. Un clapet (18) plonge dans le liquide. La conduite (19) évoquée plus haut amène la pression du gaz destiné au patient de façon à obtenir une surpression légère au-dessus du liquide pour empêcher son évaporation et aider le remplissage du circuit en particulier au moment de la purge. La pompe de dosage (20) est placée au-dessus du clapet (18) et lui est reliée par la conduite (21). Elle est actionnée par le vérin (13) elle refoule le liquide par la conduite (22) jusqu'au clapet 20 de sortie taré pour s'ouvrir vers 300 à 400 kPa. Le liquide anesthésique sortant par le clapet est introduit dans la zone d'évaporation. Le circuit du gaz patient est le suivant. Il arrive par la conduite (23) venant du mélangeur et passe aussitôt dans 25 la zone annulaire o il évapore le liquide provenant du clapet (22) en empruntant l'apport thermique nécessaire à l'ambiance extérieure grâce aux ailettes d'échanges (24) dont elle est munie, puis il traverse la paroi poreuse tubulaire vers l'utilisation par la conduite (16). La fig.2 représente le détail de la tenue de la bouteille, de la pompe (20) et de son vérin (13) de commande. La course dudit vérin (13) et donc celle de la pompe est régulée par une butée arrière (28) commandée par un ensemble vis-écrou (29). Cet ensemble vis-écrou est lui-même commandé par un bou35 ton à affichage (30). Les chiffres apparaissant sur ce bouton à affichage sont donc finalement significatifs de la course sur la pompe (20). Celle-ci fonctionnant à raison d'un coup pour une quantité connue, généralement ldm3, l'affichage indique donc en définitive le dosage du produit anesthésique ou 40 de la vapeur d'eau. On voit également sur ce schéma la bague élastique (31) de retenue de la bouteille qui en assure aussi l 'étanchéité. Il convient de préciser que la plupart des produits anesthésiques sont des hydrocarbures légers halogènés, donc des solvants extrêmement puissants et que le dispositif décrit ci5 dessus nécessite des joints résistants à ces solvants ou, tout au moins, ne présentant pas de gonflement trop important gênant le fonctionnement. Ces qualités sont disponibles aujourd'hui aisément, par exemple le PTFE sous forme de joint à lèvres minces avec ressort de compression, ou le caoutchouc fluocarboné en balOgues "0 ring", ou encore les polyuréthanes moulés, la peau de moulage étant une très bonne barrière. Ceci est valable surtout pour les parties en contact avec le liquide, les vapeurs étant beaucoup moins agressives. Un autre montage de la bouteille de liquide anesthésique 15est représenté sur la fig.3. La bouteille (44) y est utilisée munie de son bouchon, retournée tête en bas et maintenue dans une bague élastique (32), comme dans le cas précédent. Dans cette position, le bouchon est perforé par deux aiguilles creuses (35) (34) qui s'étanchent dans la zone intérieure du bouchon. L'une des deux aiguilles (34) amène la surpression à travers un clapet {35) destiné à interdire tout passage du liquide par ce circuit, et 1 'autre alimentant, à travers le clapet (36) de pompe, la pompe proprement dite. Dans ce circuit, la visualisation du débit effectif sera le dégagement des bulles de pressu25risation dans la bouteille. Il est possible que les liquides que 1 'on ait à évaporer ne soient pas assez volatils pour se suffire de l'apport thermique apporté par les ailettes de 1 'évaporateur. Il est également possible que 1 'on veuille réguler la tempé30rature du gaz destiné au patient. Dans ce cas, il est nécessaire de fournir une énergie thermique, tant pour l'évaporation que pour la régulation. Pour l'évaporation, la fig.4 représente une - solution simple. Le liquide sortant de la pompe par le clapet (37) transite par une zone tubulaire (38) maintenue à une tempé35rature légèrement supérieure à sa température d'ébullition par une résistance électrique (39) et une détection de température (40). On découvre que, dans la très grande généralité des cas, l'apport thermique des vapeurs ainsi généré est insuffisant pour amener le gaz à la température voulue (généralement 37 C). 40La présente invention propose d'utiliser en échangeur thermique LA barrière poreuse prévue pour empêcher le passage des goutelettes, elle présente, en effet, une surface d'échange considérable: celle des grains de métal. Il suffit de la chauffer dans toute sa masse. La fig.5 représente une telle solution. On y voit la barrière poreuse (41) prévue en un matériau magnétique par exemple du nickel fritté, l'équipement de chauffage (42) formé d'une spire de transformateur à très basse tension utilisant le filtre comme noyau secondaire, Une sonde de température (43) à résistance assure la régulation de température du gaz sortant 10" en agissant sur le primaire dudit transformateur. Ce montage se suffit d'un courant à 50 Hz. On peut aussi utiliser une barrière amagnétique chauffée par induction H.F. par une bobine intérieure placée dans la même position que la résistance (39), ladite position intérieure 15 étant destinée à limiter les pertes. Certains composants sont particulièrement adaptés à 1 'utilisation en chauffage par effet Joule, par exemple les modules CTP au titanate de baryum et de strontium dont la résistance varie brusquement à une certaine température; ainsi on trouve une 20 cellule revêtue de résine aux époxydes dont la résistance de 8 Ohms à 25 passe brusquement à 40 Ohms à 125 C donnant ainsi un moyen très simple et très sûr de limitation de la puissance. D'autres éléments de la même technologie CTN ou CTP de très petites dimensions et de résistance importante ont des variations de 25 résistance de l'ordre de 10 à 15% par degré centigrade et constituent ainsi un capteur de température très efficace, très sensible et très bon marché, tant pour la surveillance d'une élévation anormale de température dans la zone de vaporisation que pour la régulation de température du gaz destiné au patient. 6 2597631 REVENDICATIONS 1) Doseur-évaporateur de liquide dans un circuit de gaz caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'asservissement (4 à 12) prenant les signaux d'un organe de mesure de débit de gaz émettant des impulsions caractéristiques à chaque passage 5 du déDit unitaire, une pompe doseuse de liquide (20) actionnée par ledit circuit d'asservissement à raison d'un coup par série d'impulsions, ladite pompe ayant une course réglable, aspirant le liquide dans un réservoir (17) et le forçant à travers un clapet assurant sa pulvérisation dans une zone d'évaporation (16) 10traversée par le gaz destiné à être utilisé ensuite. 2) Doseur-évaporateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réglage de la course du piston de la pompe doseuse est obtenu par l'action d'une vis (29) coopérant avec un écrou (28), limitant ainsi dans un sens la course dudit piston de la15dite pompe. 3) Doseur-évaporateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'énergie thermique nécessaire à l'évaporation est apportée par 1 'ambiance externe et captée par un échangeur à ailettes (24). 4) Doseur-évaporateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'énergie thermique nécessaire à l'évaporation est apportée par une résistance électrique(39) alimentée en courant et diffusant par effet Joule sur une surface d'évaporation (38) placée après le clapet de sortie de pompe. 5) Doseur-évaporateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il régule la température des gaz sortants en utilisant le filtre de sortie (41) en surface d'échange thermique. 6) Doseur-évaporateur selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'apport thermique de réchauffage du filtre est un sys3Otème en boucle d'induction à très basse tension (42) chauffant dans la masse un filtre en matière magnétique (41). 7)Doseur-évaporateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir de liquide est constitué par la bouteille de conditionnement commercial (44) utilisée sans ouverture manuel351e par perforation de son bouchon, par deux aiguilles (34) alors qu'une pièce élastique (32) assure l'étanchéité autour du goulot. 8) Doseur-évaporateur selon la revendication 5 caractérisé. en ce que l'apport thermique de réchauffage du filtre de sortie est un système en boucle d'induction à haute fréquence (39) placé 275 97631 à l'intérieur du filtre échangeur en métal amagnétique. 9) Doseur-évaporateur selon la revendication 4 caractérisé par l'utilisation en résistance de chauffe et en surveillance de température de modules, C.T.P. ou CT.NV. dont la courbe de résistance varie de façon très importante avec la température.