Brevet FR2736271A1 — publié le 19970110

La présente invention concerne un appareil respiratoire destiné à être utilisé sous l'eau, ou dans une atmosphère non-respirable, et comprend un masque à oxygène, un embout buccal ou similaire, un circuit respiratoire équipé d'un accumulateur de gaz volumétriquement variable relié au masque ou à l'embout buccal, et une bouteille doseuse reliée au circuit par l'intermédiaire d'un dispositif de clapet, qui alternativement connecte la bouteille doseuse à une source de gaz respiratoire frais pour remplir la bouteille, et au circuit pour vider la bouteille. Un équipement du type susmentionné est décrit, entre autres, dans les brevets suédois N 7502855-5 et 7612476-7. Dans l'appareil connu, la resoiration se fait dans un circuit respiratoire fermé jusqu'à ce que l'utilisateur ait ventilé un volume donné. Pendant ce même temps, la bouteille doseuse est remplie à partir d'une source de gaz respiratoire. Quand le volume ventilé a atteint la quantité donnée, le gaz respiratoire stocké dans la bouteille est fourni au circuit respiratoire. Le volume excédentaire ainsi généré dans le circuit est alors chassé dans l'environnement. Un nouveau cycle respiratoire commence alors pendant que, simultanément, la bouteille est de nouveau remplie avec le gaz respiratoire. Un inconvénient de l'équipement connu est que le remplacement du gaz respiratoire utilisé par du gaz frais a lieu à ntervalles donnés, ce qui fait que des volumes de gaz comparativement importants doivent être remplacés à chaque fois. Cela signifie que la teneur en oxvygène dans le circuit respiratoire variera de manière importante, et essentiellement selon une fonction donnant un graphique en dents de scie. La teneur en oxygène décroît essentiellement de manière linéaire d'un remplissage à l'autre, alors qu'elle augmente brutalement quand le gaz frais est fourni. Cette importante variation dans la qualité du gaz respiratoire peut devenir un problème, en particulier quand il s'agit d'exécuter un travail exigeant de l'énergie à proximité de la surface. Un autre inconvénient est que ces volumes de gaz comparativement importants qui doivent être remplacés très rapidement à chaque fois entraînent des débits élevés, accompagnés d'un bruit important. Ceci est un problème, entre autres, dans les opérations de déminage, par exemple. De plus, l'apport simultané d'une grande quantité de gaz frais peut induire le risque qu'une partie comparativement importante de ce gaz soit déchargée directement en même temps que le gaz respiratoire utilisé. Le principal objet de la présente invention est de fournir un appareil respiratoire du type mentionné ci- dessus dans lequel, entre autres, les problèmes associés aux variations importantes de la teneur en oxygène et le remplacement de quantités de gaz comparativement importantes à chaque fois ont été éliminés. En réduisant les quantités de gaz, le débit de gaz peut être réduit et de là, l'effet sonore est également réduit. Cet objet est atteint conformément à la présente invention par un appareil respiratoire conforme à ce qui précède, dans lequel le dosage d'une quantité donnée de gaz frais se produit à chaque inspiration et en une proportion appropriée par rapport au volume inhalé. Ce qui est particulièrement caractéristique pour un appareil respiratoire du type décrit dans le premier paragraphe est que, conformément à l'invention, le dispositif de clapet est prévu pour réguler le remplissage et le vidage de la bouteille doseuse en réponse au cycle respiratoire, de façon que le gaz respiratoire frais soit fourni au circuit respiratoire à chaque cycle. Avec un tel appareil, il s'avère que les variations de teneur en oxygène dans le circuit respiratoire seront très petites et que seule une petite quantité de gaz respiratoire frais a besoin d'être fourni à chaque cycle respiratoire. Ceci a pour effet d'éliminer, ou de considérablement réduire, le bruit induit par des débits élevés et de maintenir le gaz chassé à chaque fois à un niveau très bas. Il est préférable que le dispositif de clapet soit prévu pour régler le degré de remplissage de la bouteille doseuse en réponse au volume inhalé. Le volume de gaz frais fourni par rapport à chaque volume respiratoire sera, par conséquent, essentiellement constant. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence à un mode de réalisation proposé à titre d'exemple sur les dessins joints. La Figure 1 illustre schématiquement un appareil respiratoire selon l'invention, équipé d'un nouveau type de dispositif de clapet. La Figure 2 est un diagramme illustrant les relations entre des ordres de grandeur. Sur la Figure 1, un masque à oxygène est désigné sous le numéro 1 et est relié à un circuit respiratoire 2, qui inclut trois clapets antiretour ou de retenue 3, 4, 5 et un absorbeur 6 ayant le pouvoir d'absorber le dioxyde de carbone. Grâce à ces clapets, le gaz respiratoire peut seulement circuler dans le sens des flèches sur les Figures. Un moyen volumétriquement variable sous forme d'un soufflet 7 est également relié au circuit 2. Dans l'exemple illustré, la paroi mobile 18 du soufflet peut bouger entre 0 et 32 degrés. Un réservoir de gaz respiratoire frais est désigné par le numéro 9 et contient généralement un mélange d'oxygène et d'azote. Le gaz respiratoire peut être fourni par l'intermédiaire d'un premier manostat 10, qui abaisse la pression jusqu'à environ 10 bars, un deuxième manostat 11 qui abaisse la pression jusqu'à environ 3 bars, et un dispositif de clapet 12. Le dispositif de clapet 12 illustré comprend un boîtier de clapet cylindrique 13 ayant un orifice d'admission 14, ainsi qu'un orifice d'évacuation 15 pour fournir le gaz respiratoire au circuit 2 par l'intermédiaire d'un tuyau 16, un tuyau 27 étant également fourni pour relier une chambre 28 à l'intérieur du boîtier à une bouteille doseuse 26. Le boîtier 13 renferme un piston 17, qui se déplace en réponse au mouvement de la paroi mobile 18 du soufflet 7, ce mouvement étant transmis au piston par un système de liaison 19 de façon que pour toute réduction de l'angle d'ouverture du soufflet, le piston se déplace à l'intérieur du boîtier d'une quantité correspondante. Comme on peut le voir sur la Figure 1, au-dessous du piston 17, il y a un tiroir 20 agissant conjointement avec le piston par l'intermédiaire d'un ressort 21, le dessous du tiroir définissant la limite supérieure de la chambre 28. Au-dessous du tiroir, il y a des moyens de clapet 22 disposés dans une paroi intermédiaire, transversale, du boîtier de façon à pouvoir être déplacés vers le haut et le bas. L'extrémité supérieure des moyens de clapet 22 est formée de façon à agir conjointement avec une surface d'appui au niveau de l'ouverture d'un alésage 25 dans le tiroir, alors que leur extrémité inférieure est formée pour agir conjointement avec une surface d'appui sur le dessous de la paroi de manière à fermer un passage 24 à travers la paroi, sous l'effet de la pression fournie par le gaz respiratoire frais pénétrant dans le boîtier 13 par le tuyau 23 par l'intermédiaire de l'orifice d'admission 14. Le côté supérieur de la paroi définit la limite inférieure de la chambre 28. L'appareil décrit ci-dessus fonctionne d'une manière qui sera décrite ci-après. En partant du stade opérationnel illustré sur la Figure 1, dans lequel le soufflet 7 est rempli avec du gaz, on suppose que le porteur du masque 1 inspire. Le gaz est alors extrait du soufflet 7, ce qui entraîne un mouvement de sa paroi 18, qui est transmis par l'intermédiaire du système de liaison 19 au piston 17 et déplace ce dernier d'une distance correspondante dans le boîtier 13. Le tiroir 20 se déplace simultanément vers le bas sous l'action du ressort 21 et conjointement avec l'extrémité supérieure des moyens de clapet 22. Ces derniers sont illustrés en une position intermédiaire, pour des raisons de clarté. Après l'inspiration, l'extrémité supérieure des moyens 22 fermera l'alésage 25 percé dans le tiroir, pendant que l'extrémité inférieure des moyens 22 aura, comme illustré, quitté sa surface d'appui et ouvert, de ce fait, le passage 24. Du gaz respiratoire frais peut ainsi pénétrer à l'intérieur de la chambre 28 du boîtier par l'intermédiaire du tuyau 23 et du passage 24, et depuis la chambre dans la bouteille doseuse 26 par l'intermédiaire du tuyau 27. Quand la pression du gaz dans la chambre 28 atteint une valeur donnée, elle l'emporte sur la distorsion du ressort 21 et la pression dans le tuyau 16 agissant sur le côté supérieur du tiroir 20, forçant ainsi le tiroir à se déplacer vers le haut sur la Figure. Les moyens de clapet 22 se déplaceront pour accompagner ce mouvement, entre autres, sous l'effet de la pression agissant sur la surface inférieure du moyen, jusqu'à ce que le passage 24 soit complètement fermé. L'engagement entre l'extrémité supérieure des moyens de clapet et le tiroir cessera par la suite, ouvrant de ce fait le passage 25 formé dans le tiroir du clapet. Le gaz fourni à la bouteille doseuse 26 s'écoulera alors, par l'intermédiaire du tuyau 27, de l'alésage 25 et du tuyau 16 vers le circuit respiratoire 2, et au moment o le porteur de l'appareil expirera, il remplira une fois encore le soufflet 7 à son maximum; ce qui entraînera l'ouverture du clapet 8 et l'évacuation d'autant de gaz respiratoire utilisé que la quantité de gaz frais introduite. Lors de l'inspiration suivante, ce gaz frais sera inspiré en premier, et par conséquent, pratiquement aucun gaz frais ne sera gaspillé. Ce cycle décrit sera répété à chaque nouvelle respiration. Puisque le piston 17 parcourt différentes distances à l'intérieur du boîtier 13, en réponse au volume de l'inhalation, la distorsion du ressort 21, qui doit être surmontée à l'aide de la pression dans la chambre 28 pour déplacer le tiroir 20 et ouvrir une voie de communication entre la bouteille 26 et le circuit respiratoire 2, augmentera proportionnellement à la distance respective. Ceci signifie que l'ordre de grandeur de la pression accumulée dans la bouteille doseuse 26, et donc, la quantité de gaz stockée dans celle-ci, augmente en même temps que le volume de la respiration. On obtient, par conséquent, un ajustement automatique de la quantité de gaz respiratoire frais fourni par rapport au volume de la respiration. Le résultat qui s'ensuit est, entre autres, que la teneur en oxygène dans le circuit respiratoire peut être maintenue à un niveau essentiellement constant, indépendamment du volume de la respiration. La relation entre le volume de la respiration, à savoir ce que l'on appelle le "volume normal", et la pression dans la bouteille doseuse 26 est illustrée sur la Figure 2. Ici, l'angle du soufflet correspondant à chaque volume normal est également illustré. On peut voir sur la Figure qu'un volume normal de 2 litres réduira l'angle du soufflet de 32 à 16 degrés, et se traduira par une augmentation de pression dans la bouteille doseuse qui passera d'une surpression de 1,4 à 2,2 bars. L'appareil illustré est conçu pour un volume normal maximal de 4 litres, dans la mesure o une respiration de 4 litres videra complètement le soufflet, c'est-à-dire que l'angle sera de zéro degré. Le ressort sera alors comprimé de telle manière que la bouteille doseuse 26 doit être remplie jusqu'à une surpression de 3 bars avant que la pression soit suffisante pour surmonter la distorsion du ressort et déplacer le tiroir du clapet 20, de manière à ouvrir l'alésage 25 communiquant avec le circuit respiratoire. Il s'avère donc dans l'utilisation de l'appareil décrit, qu'une quantité donnée de gaz respiratoire frais, déterminée par le volume respiratoire, est fournie au circuit respiratoire à chaque cycle de respiration. Le volume de cette quantité sera comparativement petit, et par conséquent, les problèmes antérieurs relatifs, entre autres, à la génération d'un bruit seront réduits. L'invention a été décrite ci-dessus en référence à un mode de réalisation préféré. Celui-ci peut toutefois être modifié à plusieurs égards en restant dans les limites des revendications. En conséquence, le soufflet 7 peut, par exemple, être remplacé par un autre dispositif à volume variable tel qu'un ballon de respiration ou autre dispositif similaire. La réduction de volume de celui-ci peut être transmise à un piston 17 ou autre, d'une manière autre que par le système de liaison illustré. Le dispositif de clapet 12 peut également être modifié au niveau de différents détails tout en conservant la fonction décrite ci-dessus. De plus, la fonction de l'appareil décrit peut être inversée, c'est-àdire que la bouteille doseuse est remplie pendant l'expiration et vidée pendant l'inspiration. Dans ce cas, le système de liaison 19 peut être disposé, par exemple, de manière à ce que le tiroir de clapet 20 se déplace dans des directions opposées, lors des inspirations et expirations, à celles décrites ci-dessus. Ceci a pour résultat que le dosage sera quelque peu dépendant de la profondeur quand l'appareil sera utilisé sous l'eau. REVENDICATIONS 1. Appareil respiratoire destiné à être utilisé sous l'eau, ou dans une atmosphère non-respirable, et comprenant un masque à oxygène (1), un embout buccal ou similaire, un circuit respiratoire (2) équipé d'un accumulateur de gaz volumétriquement variable (7) relié au masque ou à l'embout buccal, et une bouteille doseuse (26) reliée au circuit (2) par l'intermédiaire d'un dispositif de clapet (12), qui alternativement connecte la bouteille doseuse à une source (9) de gaz respiratoire frais pour remplir la bouteille, et au circuit pour vider la bouteille, caractérisé en ce que le dispositif de clapet (12) est adapté pour réguler le remplissage et le vidage de la bouteille doseuse (26) en réponse au cycle respiratoire, pour que du gaz respiratoire frais soit fourni au circuit respiratoire (2) à chaque cycle respiratoire. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de clapet (12) est prévu pour régler la quantité de remplissage de la bouteille doseuse (26) en réponse au volume respiratoire. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de clapet (12) comprend un tiroir actionné par la pression (20), adapté pour ouvrir une voie de communication (27, 25, 16) entre la bouteille doseuse (26) et le circuit respiratoire (2) à une pression dans la bouteille déterminée par le volume respiratoire. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tiroir de clapet (20) est disposé pour ouvrir ladite voie de communication en étant déplacé par la pression dans la bouteille doseuse (26) s'opposant à la distorsion d'un ressort (21), ladite distorsion augmentant en même temps que le volume respiratoire. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la position du ressort, et de là, la distorsion du ressort qui doit être surmontée par la pression dans la bouteille (26), varie en réponse au mouvement d'une partie (18) de l'accumulateur de gaz volumétriquement variable (9), ledit mouvement étant déterminé par l'inspiration. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bouteille (26) peut être mise en communication avec ladite source (9) de gaz respiratoire par l'intermédiaire d'un passage (24), qui peut être fermé par une partie des moyens de clapet (22). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de clapet (22) sont prévus pour se soulever depuis une surface d'appui du clapet de manière à ouvrir ledit passage (24) suite au mouvement dudit tiroir de clapet (20), ce mouvement étant provoqué par l'inspiration. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de clapet (22) sont adaptés, sur mise en marche par ledit tiroir de clapet (20), pour fermer complètement un alésage (25) percé dans ledit tiroir et fermer ainsi la voie de communication entre la bouteille doseuse (26) et le circuit respiratoire (2).