Brevet FR2769233A1 — publié le 19990409

APPAREIL D'OXYGENATION A GENERATEUR FIXE La présente invention concerne les appareils d'oxygénation permettant de fournir temporairement, à une personne, du gaz respiratoire non pollué et à teneur élevée en oxygène. Elle vise notamment à limiter les conséquences pour les piétons de la pollution de l'atmosphère urbaine, qui est source de malaises, de sensations d'étouffement et de difficultés respiratoires. Elle propose dans ce but un appareil d'oxygénation individuelle comportant un générateur fixe de production d'air filtré et enrichi en oxygène à partir de l'atmosphère, une enceinte alimentée par le générateur et destinée à être reliée aux voies respiratoires d'une personne et une unité de commande provoquant l'alimentation de l'enceinte à partir du générateur pendant une durée déterminée en réponse à la mise en oeuvre d'un mécanisqme à prépaiement par exemple par introduction d'une pièce, d'une carte ou d'un jeton. L'utilisation d'un générateur d'oxygène à partir de l'atmosphère (générateur à électrodiffusion ou, mieux, concentrateur par échange sur tamis moléculaire) évite tout à la fois la nécessité d'un rechargement périodique d'une réserve et les risques associés au stockage d'oxygène sous pression. L'enceinte peut notamment être constituée par un couvreface relié à la sortie du générateur, muni d'un clapet d'expiration et d'un clapet d'anti-suffocation, contre lequel la personne qui veut utiliser l'appareil vient plaquer son visage. Le générateur étant à débit continu, un sac souple économiseur est avantageusement interposé sur l'alimentation du couvre-face. Le clapet danti-suffocation permet de fournir un débit d'air supplémentaire au cas où la personne qui utilise l'appareil aspire un débit particuliè rement élevé, dépassant les possibilités du générateur. L'appareil d'oxygènation peut comporter des moyens de sélection actionnables par l'utilisateur, tels qu'un clavier, permettant de choisir le degré d'enrichissement en oxygène souhaité. Ce degré d'enrichissement peut aisément être ajusté lorsque le générateur est du type à échange sur tapis moléculaire, par exemple à absorption sur zéolithes et restitution, du fait que ce type d'appareil utilise deux modules connectés en alternance, l'enrichissement en oxygène peut être réglé simplement, par exemple par modification de la cadence de passage d'un module à l'autre. L'appareil peut comporter un compartiment fermé, en dehors des périodes d'utilisation, par un volet. Ce volet s'ouvre lors de l'introduction d'une pièce, d'un jeton ou d'une carte, ou plus généralement d'un objet portatif, et se referme une fois consommé le temps alloué. Surtout lorsque l'enceinte est constituée par un couvre-face, il est souhaitable qu'elle soit désinfectée et nettoyée automatiquement entre deux utilisations. La désinfection peut être réalisée par projection d'un brouillard de produit antiseptique ou création d'une atmosphère désinfectante, par exemple dès la fermeture du volet. Le générateur fixe comportera en règle générale un filtre ou des filtres amont à travers lesquels s'effectue l'aspiration d'air atmosphérique ; ces filtres seront capables de retenir les poussières, les hydrocarbures et/ou d'autres polluants tels que les oxydes d'azote, CO. Ils peuvent aussi réduire le taux d'humidité. Les filtres peuvent également être prévus pour détruire l'ozone. Le générateur peut, dans certains cas, comporter des moyens, de constitution générale connue, pour diluer l'air enrichi avec de l'air atmosphérique aspiré à travers des moyens de filtrage. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, avantageusement utilisables en combinaison avec les précé dentes mais pouvant l'être indépendamment, apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère à la figure unique qui l'accompagne et qui est un schéma de l'appareil. L'appareil représenté sur la figure peut constituer une cabine du genre des cabines téléphoniques publiques actuelles. Il comprend un compartiment fermé par une porte d'accès et contenant un générateur fixe de production d'air filtré et enrichi. Le générateur montré à titre d'exemple est du type à enrichissement en oxygène par échange sur zéolithes. Il comporte deux modules ou bidons 10a et 10b contenant des lits de zéolithes. Ces deux bidons sont utilisés en alternance, l'un étant régénéré pendant que l'autre est utilisé. Ils sont alimentables en air atmosphérique depuis une entrée 12 généralement munie d'une grille à travers un ou des filtres 14, une soufflante 16 et une électrovanne à quatre voies 18. Cette électrovanne peut prendre deux positions. Dans l'une, où elle est schématisée sur la figure, elle oriente le débit d'air provenant de la soufflante 16 vers le bidon 10a et oriente le débit de gaz riche en azote qui sort du bidon 10b vers un échappement à l'air libre 20. L'air qui entre ou sort à travers l'électrovanne 18 traverse les bidons à partir d'une seconde ouverture 22, reliée à une conduite 24 de fourniture d'air enrichi en oxygène à travers des clapets anti-retour respectifs 26. Un conduit étranglé 28 relie les ouvertures 22 entre elles, pour permettre la régénération, comme on le verra plus loin. La conduite 24 est reliée à un volume respiratoire qui, dans le cas illustré, est constitué par un masque oronasal 30. Pour éviter le vandalisme, ce masque peut être fixé de façon rigide à une cloison 32. Etant donné que la soufflante provoque un débit continu, un sac économiseur 34 sera généralement interposé entre la conduite 24 et le masque muni d'un clapet inspiratoire d'entrée 35. Le masque est muni d'au moins une soupape d'expiration 36. Il est également muni, en général, d'un clapet anti-suffocation 38. Un système de dilution à partir d'air aspiré à travers un filtre 40 peut être prévu. Pour des motifs de sécurité, l'appareil peut comporter un capteur de proximité du visage coupant l'alimentation en air enrichi en oxygène si l'utilisateur s'écarte. Ainsi, on évitera les conséquences de l'allumage d'une flamme, par exemple d'un briquet, dans une atmosphère riche en oxygène. Dans un mode avantageux de réalisation, le couvre-face est contenu dans une enceinte qui est obturée, en dehors des périodes d'utilisation, par un volet coulissant ou basculant 42. Ce volet peut être muni d'un moteur qui l'ouvre automatiquement lors de l'introduction d'une pièce ou d'une carte dans un réceptacle 44. L'ouverture du volet peut alors rendre accessible un clavier 46 permettant à l'utilisateur de faire choix du taux d'enrichissement et de la durée de fonctionnement souhaités. Ce clavier est relié à une unité de contrôle et de commande 48 qui provoque la séquence d'opérations nécessaires. I1 provoque par exemple la mise en route de la soufflante à partir d'une alimentation électrique 50, le chauffage des modules si nécessaire et le fonctionnement alterné de l'électrovanne 18, à une cadence qui fixe le niveau d'enrichissement. Lorsque par exemple lélectro-vanne est dans l'orientation montrée sur la figure, le module 10a fournit de l'air enrichi pendant que le module 10b est régénéré par le débit réduit qui circule suivant les flèches en tirets. Le clavier permettra par exemple de choisir entre un taux d'oxygène de 50 %, 70 ou 90 t dans l'air aspiré. Des moyens sont prévus pour désinfecter l'installation après chaque utilisation. Ils peuvent par exemple comporter un pulvérisateur 52 destiné à projeter un brouillard de désinfectant dans le couvre-face 30 après chaque emploi, lorsque le volet se referme automatiquement. Cette désinfec tion peut également intervenir immédiatement avant ouverture du volet, lors de la mise en marche de l'appareil par introduction d'une pièce ou d'une carte de crédit. L'appareil suivant l'invention est réalisable à partir de composants disponibles dans le commerce. Le générateur peut être constitué en adaptant l'un de ceux couramment disponibles à l'heure actuelle pour les besoins aéronautiques et commercialisés sous l'abréviation OBOGS. Une soufflante prévue pour fournir, à l'entrée du couvre-face 30, une surpression de 1 à 2 mbars est suffisante. Le débit d'oxygène à fournir est faible, de l'ordre de 20 1/mon. L'électrovanne 18 fonctionne à une cadence relativement faible, de l'ordre de quelques secondes. D'autres types de générateurs d'oxygène peuvent être utilisés, utilisant soit des membranes semi-perméables, soit des éléments d'électro-diffusion. Toutefois, les générateurs à concentration par échange sur tamis moléculaire semblent les mieux adaptés à l'application envisagée. L'appareil est susceptible de nombreuses autres variantes encore de réalisation. Les filtres peuvent, suivant l'emplacement où est mis l'appareil, être prévus pour retenir plusieurs ou tous les composants polluants habituellement rencontrés localement (poussières, particules d'hydrocarbures, oxyde d'azote, ...). Les filtres peuvent également être prévus pour ramener l'ozone atmosphérique à l'état d'oxygène. Deux branches d'alimentation en air, utilisées en alternance peuvent être prévues et équipées d'un système de décolmatage par circulation d'air à contrecourant. Le couvre-face représenté sur la figure peut être remplacé par d'autres éléments, tels qu'une coquille transparente ou non, une "bulle" destinée à envelopper très largement la tête et éventuellement créer une ventilation, voire même un compartiment du genre cabine téléphonique cette dernière solution permettrait une ré-utilisation des cabines devenant superflues au fur et à mesure du développement des téléphones portables. Lorsqu'on utilise une cabine sensiblement étanche, il est souhaitable d'y limiter la teneur en oxygène, à une valeur de l'ordre de 30 %, pour des raisons de sécurité, par exemple par coupure de l'enrichissement commandée par un capteur. I1 est également préférable de provoquer une circulation d'air dans la cabine lorsqu'on y prévoit un couvre face ou une coquille enveloppant la face où la concentration d'oxygène est élevée. Dans ce cas on peut prévoir un enrichissement du gaz inspiré allant jusqu'à 80 % environ d'oxygène. Une autre solution encore consiste à constituer le couvre-face par une simple coquille légère, en matière plastique, jetable ou restockable pour désinfection après une seule utilisation. Dans ce cas l'utilisateur prend une telle coquille qui tombe devant lui lorsque l'appareil est mis en service et il l'emboîte dans un embout d'alimentation en air enrichi. Un mécanisme d'éjection automatique peut être prévu pour chasser la coquille vers un récipient de recueil. Un clapet à ouverture forcée par insertion de la coquille peut être prévu dans l'embout. REVENDICATIONS 1. Appareil d'oxygénation permettant de fournir, à une personne, du gaz respiratoire non pollué et à teneur élevée en oxygène, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur fixe de production d'air filtré et enrichi en oxygène à partir de l'atmosphère, une enceinte alimentée par le générateur et destinée à être reliée aux voies respiratoires d'une personne et une unité de commande provoquant l'alimentation de l'enceinte à partir du générateur avec un enrichissement pendant une durée déterminée en réponse à la mise en oeuvre d'un dispositif à prépaiement, par exemple par introduction d'une pièce, d'une carte ou d'un jeton. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'oxygène est un générateur à électrodiffusion ou un concentrateur par échange sur tamis moléculaire (10a,10b). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit générateur comporte un filtre ou des filtres (14) d'entrée de retenue de poussières et de polluants. 4. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'enceinte est constituée par un couvre-face (30) relié au générateur, muni d'un clapet d'inspiration (35), d'un clapet d'expiration (36) et d'un clapet d'antisuffocation (38). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par un sac souple économiseur (34) interposé sur l'alimentation du couvre-face à partir du générateur. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enceinte est contenue dans un compartiment qui est fermé par un volet en dehors des périodes d'utilisation. 7. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caracté risé en ce que l'enceinte est constituée par une coquille transparente ou non, une "bulle" destinée à envelopper très largement la tête ou un compartiment du genre cabine. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par des moyens de désinfection et de nettoyage automatiques entre deux utilisations successives. 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par des moyens pour limiter la teneur en oxygène de l'atmosphère de la cabine à une valeur de l'ordre de 30 %. 10. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par des moyens pour couper l'alimentation d'un couvre-face en air enrichi en oxygène en cas d'écartement du visage de l'utilisateur.