Brevet FR2805468A1 — publié le 20010831

i L'invention concenre un dispositif doseur de gaz destiné à un système d'assistance respiratoire. Des dispositifs doseurs de gaz de ce type sont utilisés pour les systèmes d'assistance respiratoire de façon générale, mais en particulier avec les systèmes d'assistance respiratoire utilisés en anesthésie afin, d'une part, de doser avec certitude les quantités d'oxygène qui sont physiologiquement indispensables au patient et, d'autre part, de fournir de façon ciblée les mélanges gazeux, nécessaires pour une anesthésie, comprenant du N20 (gaz hilarant) et, le cas échéant, des gaz supplémentaires tels que le xénon, ainsi que des produits anesthésiques. Par le document CH 676 203 A5, on connaît ce que l'on appelle une unité d'alimentation en gaz frais, destinée à des appareils d'anesthésie, qui est réglée et surveillée par une unité centrale de commande. Dans ce dispositif connu, on utilise un seul dispositif de mesure commun, pour le courant volumique de toutes les entrées de gaz. L'invention a pour but de fournir un dispositif doseur de gaz perfectionné, destiné à un système d'assistance respiratoire, qui permette un fonctionnement fiable, même en cas de défaillances, et une surveillance des différents éléments de dosage du gaz. Ce but est atteint grâce à un dispositif doseur de gaz destiné à un système d'assistance respiratoire, comprenant: a) une entrée centrale de gaz qui présente au moins trois conduites destinées à différents gaz, et dans lequel b) de l'oxygène est acheminé, par une première conduite équipée d'un premier détecteur de flux gazeux et d'un premier banc de soupapes de dosage de gaz, vers le système d'assistance respiratoire, c) au moins deux autres gaz qui sont acheminés, respectivement par une deuxième et une troisième conduite de gaz équipées d'une soupape de commutation associée et de deuxième et troisième détecteurs de flux gazeux, montés en aval, en passant par un deuxième banc de soupapes de dosage de gaz, commun, monté sur la première conduite de gaz, vers le système d'assistance respiratoire, d) entre l'entrée de gaz et le premier détecteur de flux gazeux, une quatrième conduite de gaz destinée à un dosage d'oxygène de secours, équipée d'un détecteur de flux gazeux associé, est montée en parallèle, sur la première conduite de gaz, en direction du système d'assistance respiratoire, la quatrième conduite de gaz redébouchant, avant le système d'assistance respiratoire, dans la première conduite de gaz, et e) une unité de mesure et de commande qui est reliée, du côté de l'entrée, avec les détecteurs de flux gazeux et, du côté de la sortie, avec les soupapes de commutation et avec les bancs de soupapes de dosage du gaz. Un avantage particulier apporté par l'invention réside dans la présence d'un détecteur de flux gazeux associé à chaque branche correspondant à un type de gaz, avant chaque banc de soupapes de dosage du gaz associé, car il est ainsi possible d'identifier non seulement une défaillance des soupapes de dosage de chaque banc de soupapes, mais également une défaillance des soupapes de commutation destinées aux différents gaz porteurs, en particulier le N20 ou l'AIR. Les détecteurs de flux gazeux utilisés peuvent être conformés soit en détecteurs du courant volumique du gaz, soit en détecteurs de la masse du gaz. Avantageusement, I'unité de mesure et de commande est également reliée à un dispositif doseur de produit anesthésique, raccordé au système d'assistance respiratoire. En outre, une chambre de mélange et de vaporisation est montée dans la première conduite de gaz, avant le système d'assistance respiratoire. Suivant une forme d'exécution, I'unité de mesure et de commande est reliée, du côté de la sortie, à la quatrième conduite de gaz servant au dosage d'oxygène de secours et, par l'intermédiaire d'une soupape de secours commandée électriquement, déconnecte cette quatrième conduite de gaz sur la base des signaux de mesure évalués pour les détecteurs de flux gazeux. Selon une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le système d'assistance respiratoire, en tant qu'élément de transport du gaz, présente un compresseur centrifuge radial. De préférence, les bancs de soupapes de dosage du gaz comprennent chacun plusieurs soupapes numériques, montées en parallèle, avec des diaphragmes d'écoulement intégrés, ce qui permet de régler de façon étagée un courant volumique constant. De plus, pour chaque banc de soupapes, au moins une soupape numérique à diaphragme d'écoulement intégré est conformée en soupape synchronisée et produit des impulsions de courant volumique du gaz, qui sont réglables en tant que valeurs moyennes entre les étages constants de courant volumique du gaz des autres soupapes numériques à diaphragmes d'écoulement intégrés de chaque banc de soupapes de dosage du gaz. La soupape synchronisée présente avantageusement un rapport impulsion/pause maximal de 1: 1. Un exemple d'exécution de l'invention va maintenant être expliqué à l'aide de la figure unique, qui est un schéma de principe d'un dispositif doseur de gaz, selon l'invention, destiné à un système d'assistance respiratoire en anesthésie. Dans l'exemple d'exécution, des gaz tels que l'oxygène (02), le gaz hilarant (N20), et l'air (AIR) sont fournis par l'intermédiaire du bloc central d'entrée de gaz 1. En option, il serait possible d'intégrer d'autres gaz, tels que le xénon, fournis par des branches de circuit pour gaz supplémentaires, non représentées. Une commutation permettant de passer de l'alimentation centrale en gaz, que l'on trouve généralement dans les hôpitaux, à des bouteilles à haute pression peut être intégrée dans le bloc central d'entrée de gaz 1, ainsi que des filtres, des soupapes anti-retour et d'autres composants connus, non représentés. Par une première conduite de gaz comprenant un premier détecteur de flux gazeux 6, de l'oxygène est acheminé vers le premier banc de soupapes de dosage de gaz 4. Le premier banc de soupapes de dosage de gaz 4 est commandé par une unité de mesure et de commande 9. Le flux d'oxygène dosé est mesuré par le premier détecteur de flux gazeux 6. Ce détecteur peut détecter soit le volume de gaz, soit la masse du gaz. Du gaz de la deuxième branche de circuit pour gaz est acheminé vers le deuxième banc de soupapes de dosage de gaz 5, par l'intermédiaire d'une deuxième et d'une troisième conduite de gaz comprenant des soupapes de commutation 2, 3 associées, susceptibles d'être commandées électriquement, et comprenant des deuxième et troisième détecteurs de flux gazeux 7 pour le N20 ou 8 pour l'AIR, montés en aval. Le deuxième banc de soupapes de dosage de gaz 5 et les soupapes de commutation 2, 3, susceptibles d'être commandées électriquement, sont également commandés par l'unité de mesure et de commande 9. Le flux gazeux qui traverse le banc de soupapes de dosage de gaz est mesuré par les deuxième et troisième détecteurs de flux gazeux 7 et 8 et est contrôlé, par l'unité de mesure et de commande 9, par rapport à des valeurs de consigne prédéterminées. On mesure ainsi non seulement le flux gazeux global du mélange gazeux dosé qui traverse le banc de soupapes de dosage de gaz 5, mais également le flux gazeux de chaque gaz. La sortie du deuxième banc de soupapes de dosage de gaz 5 est reliée à la première conduite de gaz au niveau de la sortie du premier banc de soupapes de dosage de gaz 4, de sorte que le mélange gazeux est acheminé vers le système d'assistance respiratoire 11. Il est ainsi possible de détecter un dysfonctionnement dans le deuxième banc de soupapes de dosage de gaz 5, mais également dans les soupapes de commutation 2, 3, lorsque le flux gazeux mesuré ne correspond pas aux valeurs de consignes correspondantes. Les détecteurs de flux gazeux 6, 7, 8, 14 sont, en particulier, des détecteurs de courant volumique du gaz, qui sont équipés, pour effectuer des mesures de chute de pression, proportionnelles au courant volumique du gaz, d'éléments à flux laminaire ou de diaphragmes frittés ou qui sont conformés, en alternative, en anémomètres à résistance électrique. Au moins l'un des détecteurs de flux gazeux 6, 7, 8, 14 peut être conformé en détecteur de la masse du flux gazeux. Au moyen d'une chambre de mélange et de vaporisation non représentée, les pointes de pression dans le flux gazeux dosé peuvent encore être minimisées, par exemple en équipant le dispositif de membranes. Une telle chambre de mélange et de vaporisation optionnelle se trouve, le cas échéant, entre les groupes de soupapes de dosage de gaz 4, 5 et le système d'assistance respiratoire 11. Par l'intermédiaire d'un dispositif électronique de dosage de produit anesthésique 12, de la vapeur saturée de produit anesthésique est introduite dans le système d'assistance respiratoire 11, et s'y mélange avec le gaz mixte constitué d'AIR et d'O2 ou, en alternative, de N20 et d'O2. En alternative, il est possible que le gaz mixte soit acheminé conjointement avec la vapeur de produit anesthésique, par la première conduite de gaz, vers le système d'assistance respiratoire 11. Le dosage d'oxygène de secours 13, réalisé, de préférence, au moyen d'une soupape à pointeau réglable, s'effectue dans une branche de dosage de gaz parallèle, indépendante, avec une quatrième conduite de gaz, celle-ci étant dérivée de la première conduite de gaz entre l'entrée de gaz 1 et le premier détecteur de flux gazeux 6 et débouchant à nouveau dans la première conduite de gaz avant le système d'assistance respiratoire 11. En alternative, il est possible d'utiliser des diaphragmes fixes à la place de la soupape à pointeau. Le dosage d'oxygène de secours 13 peut fonctionner manuellement ou, lorsqu'on constate un écart prédéterminé entre les valeurs de consigne prédéterminées et les valeurs réelles mesurées, pour les flux gazeux, et les concentrations de gaz calculées à partir de ces valeurs, ce dosage peut être activé automatiquement par l'unité de mesure et de commande 9. Le quatrième détecteur de flux gazeux 14, pour l'oxygène, mesure le flux gazeux dans la branche de circuit indépendante, la branche de dosage de secours pour l'oxygène. En fonction du flux gazeux mesuré et des concentrations de gaz calculées, le dispositif de dosage du produit anesthésique 12 est commandé par l'unité de mesure et de commande 9 de telle sorte que, même si l'ensemble du dispositif doseur de gaz tombe en panne, de la vapeur de produit anesthésique puisse continuer à être dosée. La mesure et le contrôle des différents flux gazeux, et le calcul, à partir des valeurs obtenues, de la concentration en oxygène et du flux gazeux global, ainsi que l'interruption du dosage de gaz mixte, en cas de défaillance, peuvent être réalisés, en alternative, avec une deuxième unité de mesure et de commande séparée. On augmente ainsi la sécurité de fonctionnement lorsque, en cas de panne de l'unité de mesure et de commande 9, la deuxième unité de mesure et de commande est encore en mesure de déconnecter le dispositif doseur de gaz. Afin d'éviter la présence de pointes de pression et d'impulsions volumiques, imputables au procédé numérique de dosage qui est utilisé, et également afin de pouvoir utiliser, en option, une chambre de mélange et de vaporisation pour lisser le courant volumique qui en sort, il est procédé de la façon suivante. Les soupapes numériques montées en parallèle des bancs de soupapes de dosage de gaz 4, 5 laissent passer un flux gazeux de base étagé. Les valeurs de consigne entre les étages sont converties au moyen d'une soupape synchronisée supplémentaire, montée en parallèle. A la sortie du dispositif doseur de gaz, en direction du système d'assistance respiratoire 11, on obtient alors un flux gazeux moyen, amplement homogène et lissé, qui peut être réglé en étages de 10 millilitres par minute, par exemple. En raison des segments de temps identiques attribués par la commande, pour le banc de soupapes de dosage de gaz 4 ou pour le banc 5, il est possible de convertir, avec chaque soupape synchronisée, un rapport maximal impulsion/pause de 1:1. Chacun des deux bancs de soupapes de dosage de gaz 4 ou 5 reçoit, tour à tour, un segment de temps de 100 millisecondes, par exemple, pendant lequel une soupape numérique est ouverte ou fermée, ou une impulsion de la soupape synchronisée est commandée. REVENDICATIONS 1. Dispositif doseur de gaz destiné à un système d'assistance respiratoire, comprenant: a) une entrée centrale de gaz (1) qui présente au moins trois conduites destinées à différents gaz, et dans lequel b) de l'oxygène est acheminé, par une première conduite équipée d'un premier détecteur de flux gazeux (6) et d'un premier banc de soupapes de dosage de gaz (4), vers le système d'assistance respiratoire, c) au moins deux autres gaz qui sont acheminés, respectivement par une deuxième et une troisième conduite de gaz équipées d'une soupape de commutation associée (2, 3) et de deuxième et troisième détecteurs de flux gazeux (7, 8), montés en aval, en passant par un deuxième banc de soupapes de dosage de gaz (5), commun, monté sur la première conduite de gaz, vers le système d'assistance respiratoire, d) entre l'entrée de gaz (1) et le premier détecteur de flux gazeux (6), une quatrième conduite de gaz destinée à un dosage d'oxygène de secours (13), équipée d'un détecteur de flux gazeux (14) associé, est montée en parallèle, sur la première conduite de gaz, en direction du système d'assistance respiratoire (11), la quatrième conduite de gaz redébouchant, avant le système d'assistance respiratoire (11), dans la première conduite de gaz, et e) une unité de mesure et de commande (9) qui est reliée, du côté de l'entrée, avec les détecteurs de flux gazeux (6, 7, 8, 14) et, du côté de la sortie, avec les soupapes de commutation (2, 3) et avec les bancs de soupapes de dosage du gaz (4, 5). 2. Dispositif doseur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de mesure et de commande (9) est également reliée à un dispositif doseur de produit anesthésique (12), raccordé au système d'assistance respiratoire (11). 3. Dispositif doseur de gaz selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'une chambre de mélange et de vaporisation est montée dans la première conduite de gaz, avant le système d'assistance respiratoire (11). 4. Dispositif doseur de gaz selon au moins l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que l'unité de mesure et de commande (9), est reliée, du côté de la sortie, à la quatrième conduite de gaz servant au dosage d'oxygène de secours (13) et, par l'intermédiaire d'une soupape de secours commandée électriquement, déconnecte cette quatrième conduite de gaz sur la base des signaux de mesure évalués pour les détecteurs de flux gazeux (6, 7, 8). 5. Dispositif doseur de gaz selon au moins l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dosage d'oxygène de secours (13) est réglé manuellement, par une soupape de secours, celle-ci étant, en particulier, conformée en soupape à pointeau. 6. Dispositif doseur de gaz selon au moins l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système d'assistance respiratoire (11), en tant qu'élément de transport du gaz, présente un compresseur centrifuge radial. 7. Dispositif doseur de gaz selon au moins l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins l'un des détecteurs de flux gazeux (6, 7, 8, 14) est équipé d'un diaphragme fritté ou d'un élément à flux laminaire, afin de réaliser une mesure de chute de pression proportionnelle au courant volumique du gaz, ou est conformé en anémomètre à résistance électrique. 8. Dispositif doseur de gaz selon au moins l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins un des détecteurs de flux gazeux (6, 7, 8, 14) est conformé en détecteur de la masse du gaz. 9. Dispositif doseur de gaz selon au moins l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les bancs de soupapes de dosage du gaz (4, 5) comprennent chacun plusieurs soupapes numériques, montées en parallèle, avec des diaphragmes d'écoulement intégrés, ce qui permet de régler de façon étagée un courant volumique constant. 10. Dispositif doseur de gaz selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour chaque banc de soupapes (4, 5), au moins une soupape numérique à diaphragme d'écoulement intégré est conformée en soupape synchronisée et produit des impulsions de courant volumique du gaz, qui sont réglables en tant que valeurs moyennes entre les étages constants de courant volumique du gaz des autres soupapes numériques à diaphragmes d'écoulement intégrés de chaque banc de soupapes de dosage du gaz (4, 5). 11. Dispositif doseur de gaz selon la revendication 10, caractérisé en ce que la soupape synchronisée présente un rapport impulsion/pause maximal de 1: 1.