Brevet FR2812554A1 — publié le 20020208

i L'invention concerne une chambre d'évaporation permettant le mélange de vapeur d'eau et de gaz respiratoire, comprenant une ouverture d'alimentation destinée au gaz respiratoire, une ouverture d'entrée destinée à la vapeur d'eau et une ouverture de sortie destinée au gaz respiratoire humidifié. Une chambre d'évaporation de ce type est connue par le document DE-GM-93 07 380. Un boîtier de chambre d'évaporation, pourvu de surfaces de déviation destinées à guider le flux de gaz respiratoire, est relié à une chambre d'ébullition qui sert à produire de la vapeur d'eau. La vapeur d'eau parvient dans le boîtier de chambre d'évaporation situé au-dessus et se condense partiellement sur les surfaces de déviation. Le gaz respiratoire est dévié à plusieurs reprises par les surfaces de déviation, à l'intérieur du boîtier de chambre d'évaporation et est ainsi enrichi en vapeur d'eau. La chambre d'évaporation connue présente l'inconvénient que la déviation multiple nécessite un volume constructif relativement important pour obtenir un mélange intime optimal et que la présence de surfaces de déviation fait nettement augmenter la résistance à l'écoulement, ce qui a des répercussions négatives sur une éventuelle activité respiratoire spontanée du patient. En outre, le boîtier de chambre d'évaporation dégage beaucoup de chaleur dans l'atmosphère, étant donné que les surfaces de déviation jouent le rôle d'éléments échangeurs de chaleur. Le dégagement de chaleur réduit la température du gaz respiratoire. Dans un humidificateur de gaz respiratoire connu par le document DE 198 08 590 A1, de la vapeur d'eau surchauffée est introduite dans un système de tuyaux acheminant du gaz respiratoire. Cette vapeur est censée être mélangée à du gaz respiratoire sec et froid provenant d'un appareil d'assistance respiratoire, ce qui fait que de l'air respiratoire physiologiquement humidifié et réchauffé est acheminé vers le patient. L'humidificateur de gaz respiratoire connu repose sur le principe physique selon lequel le dosage de la quantité d'eau est réalisé de façon proportionnelle à l'importance du débit de gaz respiratoire, en intégrant une équation de mélange thermodynamique. Si, par exemple, le dosage de la quantité d'eau est trop faible, ou si le débit de gaz respiratoire introduit est trop fort, la température d'humidification souhaitée n'est pas atteinte. Une mesure de température pratiquée directement en aval de l'humidificateur de gaz respiratoire fournit une valeur représentative pour le bon dosage de la quantité d'eau. Grâce au calcul compensatoire thermodynamique, il est possible de déterminer de quelle valeur il convient d'augmenter le dosage d'eau, afin que la température d'humidification grimpe au niveau de la température de consigne. Lorsque la température d'humidification atteint la température de consigne, la quantité d'eau calculée à I'avance est également évaporée. Il en est de même dans le cas inverse, si la quantité d'eau est trop importante ou si le débit de gaz respiratoire est trop faible. Un bon mélange intime entre le gaz respiratoire sec et froid et la vapeur chaude constitue donc une condition pour que la température, qui est mesurée ponctuellement à l'aide d'un capteur de température, directement en aval de l'humidificateur de gaz respiratoire, corresponde à la température moyenne, dans la section d'écoulement, du gaz respiratoire humidifié et réchauffé. Lorsqu'on introduit un courant de vapeur chaude dans un courant de gaz respiratoire froid et sec, cela ne garantit pas pour autant qu'un bon mélange s'opère. Les deux courant peuvent continuer à s'écouler en parallèle, sans se mélanger, et ceci dépend largement des conditions d'écoulement et des vitesses d'écoulement. Dans le cas d'une assistance respiratoire par intermittence, on se heurte à une difficulté supplémentaire dans la mesure o les conditions d'écoulement ne sont pas constantes, mais varient périodiquement. Pendant l'inspiration, un courant de gaz respiratoire est introduit, tandis que, pendant l'expiration, le courant de gaz respiratoire est pratiquement inexistant. Dans l'humidificateur de gaz respiratoire connu, la vapeur introduite s'accumulerait dans le système de tuyaux, pendant la phase d'expiration, chaufferait fortement l'air et le saturerait. L'invention a pour but de perfectionner une chambre d'évaporation du type connu de telle sorte qu'on obtienne un bon mélange intime, tout en utilisant un volume constructif aussi réduit que possible. Ce but est atteint grâce au fait que la chambre d'évaporation est conformée en corps creux présentant une surface formant paroi intérieure s'étendant de façon sensiblement annulaire, que l'ouverture d'alimentation est prévue sur la face supérieure du corps creux, en un point permettant l'introduction du gaz respiratoire de façon sensiblement tangentielle par rapport à la surface formant paroi intérieure, que l'ouverture de sortie est prévue sur la face inférieure du corps creux et que l'ouverture d'entrée est-prévue entre l'ouverture d'alimentation et l'ouverture de sortie. L'avantage apporté par l'invention consiste essentiellement en ce que l'introduction du gaz respiratoire sec dans la chambre d'évaporation s'effectue tangentiellement par rapport à la surface formant paroi intérieure, à savoir au-dessus de l'ouverture d'entrée de la vapeur d'eau. Le condensat qui se forme éventuellement peut s'écouler par l'ouverture de sortie présente sur la face inférieure. Grâce à l'introduction tangentielle du gaz respiratoire dans la chambre d'évaporation, le gaz respiratoire sec est guidé exactement dans la zone de la paroi intérieure o la vapeur surchauffée s'est accumulée lors de la phase d'expiration. Lorsque le patient expire, le flux de gaz respiratoire est interrompu, ce qui fait que la vapeur surchauffée monte vers le haut. Les surfaces formant paroi intérieure, éventuellement réchauffées et porteuses de condensat, sont rincées, à chaque phase d'inspiration, par le gaz respiratoire qui s'écoule à grande vitesse, ce qui les sèche et les refroidit. La chambre d'évaporation est de forme cylindrique, ce qui confère au gaz respiratoire entrant un mouvement circulaire, censé entraîner un bon mélange intime avec la vapeur d'eau. La chambre d'évaporation peut être conformée en article à jeter et être constituée, par exemple, en polycarbonate ou en polyéthylène. Si la chambre d'évaporation doit être réutilisable et stérilisable, elle peut être constituée, par exemple, en polysulfone. La chambre d'évaporation, pour être nettoyée, peut être placée dans une machine à laver ou être rincée sous un jet d'eau. Les raccords de tuyaux de la chambre d'évaporation possèdent des connecteurs à cônes normalisés qui sont adaptés, en fonction des besoins, à une assistance respiratoire pour adultes ou pour nouveaux-nés. Avantageusement, la chambre d'évaporation est conçue de telle sorte que la vapeur d'eau soit introduite en son centre. Hormis le fait que l'on obtient ainsi un bon mélange intime, ceci présente l'avantage que la surface formant paroi intérieure est directement balayée par le gaz respiratoire et ne se trouve que peu en contact avec la vapeur d'eau surchauffée. Avantageusement, un premier capteur de température est prévu dans un canal d'alimentation situé en amont de l'ouverture d'alimentation et sert à mesurer la température du gaz qui pénètre dans la chambre d'évaporation. Dans ce cas, le premier capteur de température est monté de telle sorte qu'il se trouve sous l'ouverture d'entrée, afin que la mesure de température ne soit pas gênée par la température de la vapeur d'eau. Lorsque le flux de gaz respiratoire est interrompu, par exemple lors de l'expiration, la vapeur d'eau s'accumule d'abord sur la face supérieure de la chambre d'évaporation. Même dans le cas d'une interruption prolongée de l'alimentation en gaz respiratoire, le nuage de vapeur s'étirerait, certes, lentement vers le bas, mais n'atteindrait cependant pas le premier capteur de température. Ceci est important, car il est nécessaire de connaître la température du gaz respiratoire froid qui rentre lorsqu'on effectue le calcul thermodynamique de la température de la vapeur surchauffée qui est requise. Une température d'entrée faussée par la vapeur d'eau aurait pour conséquence que la température de la vapeur surchauffée de l'humidificateur de gaz respiratoire soit réglée à une valeur trop basse. Ceci aurait pour conséquence d'augmenter la quantité d'eau, ce qui entraînerait la formation indésirable de condensat dans le système de tuyaux situé en aval de la chambre d'évaporation. Par conséquent, la chambre d'évaporation est conçue de telle sorte que le premier capteur de température se trouve à la même hauteur que l'ouverture d'entrée de la vapeur d'eau surchauffée, ou sous celle-ci. Le volume de la chambre d'évaporation est calculé de telle sorte que le nuage de vapeur d'eau puisse être contenu à l'intérieur de la chambre d'évaporation, même lorsque I'expiration se prolonge. L'ouverture de sortie de la chambre d'évaporation se trouve sur sa face inférieure, afin que le condensat qui pourrait éventuellement se former puisse s'écouler directement hors de la chambre d'évaporation. Un obturateur d'écoulement est prévu dans la zone de l'ouverture de sortie, pour restreindre le canal d'écoulement. Ceci entraîne la formation, derrière l'obturateur d'écoulement, de ce que l'on appelle une zone d'eau morte, avec un fort tourbillon. Ce tourbillon indésirable entraîne un mélange intime supplémentaire avec la vapeur surchauffée. La résistance à l'écoulement de cet obturateur d'écoulement est sélectionnée de telle sorte que, pour un flux de gaz respiratoire de 60 litres par minute, elle soit inférieure à un millibar. Dans un canal d'évacuation qui fait suite à l'ouverture de sortie se trouve un deuxième capteur de température, qui mesure la température du gaz respiratoire humidifié. Etant donné que le deuxième capteur de température se situe dans une zone o une condensation de vapeur d'eau peut apparaître, il mesurerait une température trop basse, s'il était mouillé par l'eau. Selon l'invention, le deuxième capteur de température est donc protégé par une surface de rebondissement, afin qu'il se trouve à l'ombre de celle-ci, dans une zone dépourvue d'écoulement. Au cours de l'inspiration et de l'expiration, lorsque le gaz respiratoire s'écoule par intermittence, des vitesses d'écoulement très différentes sont enregistrées au niveau du deuxième capteur de température. La variation dans le temps de la température, qui est mesurée par un capteur qui mesure très rapidement et qui est affecté d'une masse très faible, présenterait une composante périodique. La masse réelle du deuxième capteur de température utilisé agit comme un filtre passe-bas temporaire, ce qui fait que la température qu'il indique donne une valeur moyenne de la variation périodique, à condition que les rapports thermiques soient symétriques et répartis de façon équilibrée dans la section d'écoulement. Un exemple d'exécution est représenté sur la figure et va maintenant être expliqué en détail. La figure unique représente, de façon schématique, une chambre d'évaporation 100 selon l'invention, dans laquelle du gaz respiratoire pénètre, suivant la direction de la flèche 2, en s'écoulant dans un canal d'alimentation et en passant par une ouverture d'alimentation 4, dans un corps creux 1. Le gaz respiratoire est dévié sur une surface formant paroi intérieure 5 annulaire et quitte le corps creux 1 par une ouverture de sortie 6, un obturateur d'écoulement 7 et un canal d'évacuation 8. Dans la zone d'un point médian entouré par la surface formant paroi intérieure 5 annulaire se trouve une ouverture d'entrée 9 destinée à la vapeur d'eau surchauffée. Le canal d'alimentation 3 est disposé, par rapport à l'ouverture d'entrée 9, de telle sorte que le gaz respiratoire pénètre tangentiellement dans la chambre d'évaporation , à savoir au- dessus de l'ouverture d'entrée 9. Dans ce cas, la vapeur d'eau s'amasse tout d'abord dans un espace 10 situé dans la zone de l'ouverture d'alimentation 4 et s'y mélange directement avec le courant de gaz respiratoire. Dans le canal d'alimentation 3 se trouve un premier capteur de température 11 destiné à mesurer la température du gaz respiratoire qui pénètre dans le corps creux 1. Dans ce cas, le premier capteur de température 11 est disposé de telle sorte qu'il se trouve sous l'ouverture d'entrée 9 afin que, pendant les périodes o il n'y a pas de gaz respiratoire qui pénètre dans le corps creux 1 comme, par exemple, au cours de la phase expiratoire du patient, il n'y ait pas de vapeur d'eau qui parvienne au niveau du premier capteur de température 11 et qui fausse la mesure de la température. Un deuxième capteur de température 12, mesurant la température du gaz respiratoire humidifié, est- prévu dans le canal d'évacuation 8. Le deuxième capteur de température 12 est monté à l'ombre d'une surface de rebondissement 13, dans une zone dépourvue d'écoulement, et est ainsi protégé des gouttes de condensat. La sortie du gaz respiratoire humidifié, à l'extrémité du canal d'évacuation 8, est représentée par une flèche 14. - -REVENDICATIONS 1. Chambre d'évaporation permettant le mélange de vapeur d'eau et de gaz respiratoire, comprenant une ouverture d'alimentation destinée au gaz respiratoire, une ouverture d'entrée destinée à la vapeur d'eau et une ouverture de sortie destinée au gaz respiratoire humidifié, caractérisée en ce que la chambre d'évaporation est conformée en corps creux (1) présentant une surface formant paroi intérieure (5) s'étendant de façon sensiblement annulaire, en ce que l'ouverture d'alimentation (4) est prévue sur la face supérieure du corps creux (1), en un point permettant l'introduction du gaz respiratoire de façon sensiblement tangentielle par rapport à la surface formant paroi intérieure (5), en ce que l'ouverture de sortie (6) est prévue sur la face inférieure du corps creux (1) et en ce que l'ouverture d'entrée (9) est prévue entre l'ouverture d'alimentation (4) et l'ouverture de sortie (6). 2. Chambre d'évaporation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture d'entrée (9) se trouve dans la zone d'un point médian entouré par la surface formant paroi intérieure (5) annulaire. 3. Chambre d'évaporation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un premier capteur de température (11) est prévu dans un canal d'alimentation (3) situé en amont de l'ouverture d'alimentation (4). 4. Chambre d'évaporation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le premier capteur de température (11) se trouve à la même hauteur que l'ouverture d'entrée (9), ou sous celle-ci. 5. Chambre d'évaporation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un obturateur d'écoulement (7) est prévu dans la zone de I'ouverture de sortie (6). 6. Chambre d'évaporation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'un deuxième capteur de température (12), qui se trouve dans un canal d'évacuation (8) qui fait suite à l'ouverture de sortie (6), est protégé des condensats par une surface de rebondissement (13).