Brevet FR2750869A1 — publié le 19980116

L'invention concerne un appareil respiratoire en circuit fermé. Les appareils respiratoires en circuit fermé o l'air expiré est régénéré par une substance appropriée, généralement du KO2 (super oxyde de potassium), sont bien connus et se distinguent les uns des autres par les moyens mis en oeuvre pour palier la température très élevée des gaz régénérés par la réaction, fortement exothermique, qui transforme le gaz carbonique en oxygène. Dans son principe de base, un appareil de ce type se compose essentiellement d'un sac respiratoire de 4 à 6 litres dit "faux poumon", raccordé aux voies respiratoires par l'intermédiaire d'une cartouche filtrante contenant le KO2. L'air contenu dans le "faux poumon" est alors respiré en circuit fermé (respiration pendulaire). Les gaz ainsi recyclés sont, côté sujet appauvris en oxygène et enrichis en CO 2, tandis que, après passage sur le KO2, le CO2 est fixé par une réaction qui produit de l'oxygène en remplacement de celui consommé par le sujet. Dans la pratique, une telle configuration de l'appareil présente l'inconvénient majeur de fournir, à l'inspiration, des gaz sortant directement de la cartouche de KO2, alors à une température de plus de C. Pour abaisser la température des gaz inspirés, il est connu de substituer à la respiration pendulaire simple, une respiration o les trajets des gaz inspirés et expirés sont séparés par un jeu de conduits et clapets afin que les gaz chauds se refroidissent en partie dans le "faux poumon", d'o ils seront directement repris à l'inspiration. La température des gaz inspirés est ainsi réduite à 50-60 C, température encore suffisamment élevée pour nécessiter l'usage exclusif d'un embout buccal, qui évite le contact des gaz sur le pourtour externe de la bouche. Pour assurer la première inspiration lors de la prise en bouche, les appareils connus sont équipés d'un dispositif de production de quelques litres d'oxygène pour remplir initialement le "faux poumon". Destinés généralement à l'évacuation d'urgence, ces appareils sont souvent d'un usage unique et leur simplicité est un atout important. L'usage d'un embout buccal et le choix d'une circulation sélective des gaz (respiration non pendulaire) présentent deux inconvénients: les communications verbales sont exclues, et la quantité minimale nécessaire de KO2 est majorée du fait d'un seul passage des gaz à travers la cartouche filtrante par cycle respiratoire. La présente invention remédie à ces inconvénients, en proposant un circuit pendulaire simple compatible avec l'usage d'un masque et ne nécessitant pas d'injection initiale d'oxygène. On y parvient selon l'invention avec un appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé, comprenant un sac respiratoire constituant un faux poumon en communication d'air avec une pièce faciale à appliquer au sujet auquel l'appareil est destiné en sorte que l'air expiré par le sujet soit envoyé au faux poumon et que l'air inspiré par le sujet provienne du faux poumon, cet appareil comprenant une cartouche filtrante contenant une substance apte à transformer en oxygène le gaz carbonique de l'air expiré, cet appareil étant caractérisé en ce que la cartouche filtrante est accompagnée d'un filtre à carbone actif et d'une éponge thermique, en ce que le filtre et l'éponge thermique et la cartouche filtrante sont placés dans cet ordre sur le trajet de l'air expiré entre la pièce faciale et le faux poumon, et dans l'ordre inverse sur le trajet de l'air inspiré. Dans les réalisations préférées, l'appareil de l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ladite substance est ou comprend du super oxyde de potassium. - le filtre au charbon actif est constitué d'une couche de 4 à 6 millimètres d'une mousse poreuse carbonée. - l'éponge thermique est constituée de copeaux métalliques compacts formant une couche poreuse de 10 à 20 millimètres. - le faux poumon est muni d'un moyen d'admission de l'air dans le daux poumon. - ledit moyen d'admission d'air extérieur est un clapet qui est normalement fermé et qui s'ouvre vers l'intérieur du faux poumon lorsque la pression dans le faux poumon est inférieure à la pression extérieure. - lequel ladite pièce faciale est un demi-masque. On décrira ci-après, un mode de réalisation préféré de l'invention en référence à la figure unique du dessin joint qui est une vue de principe de cette réalisation. Un demi-masque (1) raccorde l'appareil respiratoire aux voies respiratoires du sujet. Il débouche successivement sur: * un élément filtrant (2) contenant du charbon actif et destiné à éliminer d'éventuels polluants qui auraient pénétré initialement dans le circuit par l'élément (6) décrit ci-dessous. * un élément (3) dit "éponge thermique" destiné à piéger les calories. Cette "éponge"est avantageusement constituée d'un tampon de copeaux métalliques, présentant une grande surface de contact et une haute capacité thermique. Lorsqu'un gaz chaud traverse l'éponge, un échange thermique s'effectue en rapport avec les capacités thermiques entre le gaz et le métal. Quelques degrés d'élévation de la température de l'éponge suffisent pour absorber près de 80% de la chaleur dans le gaz chaud. A l'expiration, les gaz à 37 C se réchaufferont en sens inverse en traversant l'éponge. * l'élément (4) est une cartouche filtrante contenant 150 à 200 g de KO2 concassé ou pastillé, ainsi qu'il est connu. * l'élément (5) est le "faux poumon", sac souple et étanche pouvant contenir 5 à 6 litres d'air. * l'élément (6) est un clapet s'ouvrant vers l'intérieur du sac, de telle sorte qu'une dépression dans le sac entraine son ouverture et, par là, une entrée d'air ambiant. Tant que le sac contient du gaz et ne se _25 collabe pas durant les mouvements respiratoires, ce clapet reste fermé. L'appareil fonctionne de la façon suivante: A la mise en place initiale de l'appareil, le "faux poumon" (S) est naturellement vide d'air et la première inspiration tente à collaber le sac (5), ce qui ouvre le clapet (6) et fait pénétrer un volume d'air ambiant correspondant au volume de l'inspiration. Si cet air contient des polluants (odeurs, fumées,...), le filtre (2) fixera ces polluants sur le charbon actif. Si cette filtration n'est pas totale au premier cycle respiratoire, le circuit étant fermé par la suite, elle se poursuivra durant les cycles suivants. Ce filtre est donc relativement discret et peut avantageusement être constitué d'une couche de 4 à 6 millimètres de mousse synthétique, poreuse, imprégnée de charbon actif. Suite à la première inspiration, les gaz expirés se sont appauvris en 02 et enrichi en C02. Au cours de leur passage sur le KO2 en (4), le CO2 réagit avec le KO2 pour produire de l'oxygène en remplacement de celui consommé par le sujet. La réaction très exothermique échauffe le KO2, qui s'élève à une température de près de 150 C. La respiration étant pendulaire, les gaz inspirés sortent de la cartouche de KO2 à près de 100 C, mais transfèrent cette chaleur dans l'éponge thermique (3), qui ne s'élève que de quelques degrés au-dessus de sa température moyenne, limitée à 40-45 C. En effet, si l'éponge s'échauffe à l'inspiration, les gaz expirés à 37 C la refroidissent lors de l'expiration. L'oxygène fourni par la réaction sur le KO2 est en réalité en quantité légèrement supérieure à celle consommée par le sujet. De ce fait, le volume courant respiré augmente lentement, et il arrive un moment o le sac "faux poumon" (5) est plein avant la fin de l'expiration. Un clapet s'ouvrant vers l'extérieur est alors nécessaire pour évacuer ce trop plein. Dans la mesure o un appareil utilise un embout buccal, ce clapet est absolument nécessaire. Dans le cas de la présente invention, si l'on utilise un demi- masque, celui-ci fait office de clapet de trop plein dans la mesure o une suppression respiratoire le décolle du visage et assure par là, la fuite de l'excès d'air circulant. L'invention n'exclut cependant pas la possibilité d'insérer un clapet d'échappement, qui peut être éventuellement un moyen mécanique d'ouverture à nouveau du clapet (6), si le "faux poumon" prend un volume excédant une valeur donnée. L'invention n'est pas limitée à cet exemple de réalisation. Revendications 1. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé, comprenant un sac respiratoire constituant un faux poumon (5) en communication d'air avec une pièce faciale (1) à appliquer au sujet auquel l'appareil est destiné en sorte que l'air expiré par le sujet soit envoyé au faux poumon et que l'air inspiré par le sujet provienne du faux poumon, cet appareil comprenant une cartouche filtrante (4) contenant une substance apte à transformer en oxygène le gaz carbonique de l'air expiré, cet appareil étant caractérisé en ce que la cartouche filtrante est accompagnée d'un filtre à carbone actif (2) et d'une éponge thermique (3), en ce que le filtre (2) et l'éponge thermique (3) et la cartouche filtrante (4) sont placés dans cet ordre sur le trajet de l'air expiré et dans l'ordre inverse sur le trajet de l'air inspiré. 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ladite substance est ou comprend du super oxyde de potassium. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le filtre (2) au charbon actif est constitué d'une couche de 4 à 6 millimètres d'une mousse poreuse carbonée. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'éponge thermique (3) est constituée de copeaux métalliques compacts formant une couche poreuse de 10 à 20 millimètres. 5_ Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le faux poumon (5) est muni d'un moyen d'admission (6) de l'air extérieur dans le faux poumon. 6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel ledit moyen d'admission (6) d'air extérieur est un clapet qui est normalement fermé et qui s'ouvre vers l'intérieur du faux poumon lorsque la pression dans le faux poumon est inférieure à la pression extérieure. 7. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce faciale (1) est un demi-masque.