Brevet FR2903909A1 — publié le 20080125

Procédé et dispositif pour la conduite de gaz de mesure et de respiration pour la ventilation Dans les appareils respiratoires modernes, différents gaz sont acheminés dans l'appareil. Ces gaz y sont mis en oeuvre, par exemple pour la ventilation du patient, pour le fonctionnement pneumatique de l'appareil, pour l'analyse des gaz respiratoires, pour la mise à disposition de caractéristiques de sécurité ou pour d'autres fonctions relatives à l'exploitation de l'appareil. Du fait que les gaz de ces appareils fonctionnant avec des gaz comprimés sont des gaz médicaux coûteux, et que ceux-ci ne sont disponible qu'en quantités limitées, par exemple lors d'applications mobiles, une mise en oeuvre aussi économique que possible de ces gaz est opportune. En particulier pour les appareils mobiles, la commande de l'appareil exige souvent une certaine quantité de gaz propulseur qui après l'utilisation pour la commande de l'appareil est mis à l'atmosphère et n'est plus disponible pour une utilisation judicieuse. Lors de l'utilisation de gaz avec des concentrations d'oxygène au-dessus de 21 % en volume, il est judicieux d'éviter un enrichissement de ces gaz dans l'appareil afin de minimaliser le danger d'incendie. Le but de la présente invention est de favoriser une utilisation optimale des gaz propulseurs pour le séchage de gaz. Conformément à l'invention, la solution de ce problème réside dans le fait qu'un bloc de soupape de l'appareil respiratoire permet le passage en permanence dans une première direction d'écoulement, et le passage dans une deuxième direction d'écoulement à partir d'une certaine pression. Selon d'autres variantes de réalisation de la présente invention, on obtient aussi une utilisation optimale des gaz propulseurs pour le séchage de gaz ainsi que pour le refroidissement de composants de l'appareil. En plus de ceci, une construction avantageuse du boîtier de l'appareil pour favoriser un échange de gaz entre l'appareil et un environnement, dans un grand nombre de dispositions d'appareils est exposée ci-après. Le dispositif comprend la combinaison, sur l'appareil, d'une entrée et d'une sortie pour des gaz respiratoires. Un but de cette combinaison est la réduction du nombre des joints d'étanchéité empêchant la pénétration de l'humidité dans l'appareil. Un autre avantage de cette invention est la disposition de la communication de l'air entre l'appareil et son environnement à un emplacement de l'appareil. Ceci permet de protéger, au moyen d'un élément, les voies de communication contre l'obstruction, par exemple par des objets. L'entrée sert à l'aspiration de l'air ambiant à l'aide d'un ou de plusieurs injecteurs (buses venturi), à l'introduction d'air ambiant pour un dispositif d'admission d'air de secours pour la protection du patient, au couplage de filtres spéciaux pour le traitement de l'air ambiant avant l'introduction dans l'appareil et / ou à l'alimentation en gaz respiratoire à partir d'une source de gaz supplémentaire, par exemple à partir d'une soufflante. La sortie sert à l'évacuation de gaz respiratoires en provenance d'un système de sécurité pour la protection du patient contre des pressions surélevées, dangereuses, en provenance de l'appareil, à l'évacuation de gaz mis en oeuvre pour la commande de l'appareil, à l'évacuation de gaz ayant traversé une unité d'analyse de gaz. Les dessins représentent schématiquement des exemples de réalisation de l'invention. Ils montrent : Fig. 1 une représentation en perspective d'un capot de l'appareil respiratoire, Fig. 2 une représentation en perspective mettant en évidence un décalage latéral du capot, Fig. 3 une représentation détaillée de composants de liaison dans la région du capot, Fig. 4 une représentation en coupe transversale partielle d'un appareil respiratoire pour mettre en évidence la conduite de gaz à l'intérieur de l'appareil, Fig. 5 une représentation en coupe partielle d'une soupape de sécurité pour air de secours, Fig. 6 une représentation schématique d'un système de séchage, Fig. 7 une représentation détaillée des composants de la conduite de gaz, et Fig. 8 une vue de dessus en perspective de composants de la conduite de gaz agencés à l'intérieur de l'appareil. Comme on le voit à la figure 1 , on peut utiliser, pour la protection des entrées et sorties, un capot qui peut être fixé au boîtier, par exemple par vissage, enfichage, encliquetage ou autre genre de liaison. En cas de besoin, celui-ci peut être enlevé par l'utilisateur pour atteindre les installations de conduite de gaz installées dessous (changement de filtres etc.). Par la coopération du capot, du boîtier et l'assemblage par encliquetage, les entrée et sorties sont séparées les unes des autres. Dans d'autres formes de réalisation, la séparation des voies d'air peut être aussi réalisée par des cloisons, soit sur le capot, soit sur le boîtier ou sur les deux pièces. L'ouverture de la fente est protégée contre toute obstruction par inadvertance du fait que l'ouverture est suffisamment grande et étendue et que, d'autre part, le capot 1 est décalé (distancé) par rapport au boîtier 4. Ceci est visible à la figure 2. Le capot permet aussi la sortie de liquides infiltrés dans chaque position d'utilisation conforme au but et empêche la pénétration d'humidité (protection contre les projections). La région entrée-sortie combinée est visible, sous le capot, à la figure 3. Lorsque le capot (1) est enlevé, les éléments, déjà mentionnés ci-dessus, sont visibles. En particulier l'élément de raccordement (9), un cône de 32 mm par exemple, qui est relié fixement au canal de respiration pour l'inspiration d'air de secours, l'aspiration de gaz enrichi en oxygène, ainsi qu'en tant que dispositif de détente de surpression, peut être relié à des composants externes. C'est ainsi que peut être également installé un disque filtrant, le matériau filtrant étant inséré dans deux anneaux. Ces anneaux peuvent être insérés dans l'élément de raccordement et forment avec ledit élément de raccordement un dispositif d'étanchéité. Les anneaux sont durs, contrairement au matériau plutôt mou du matériau filtrant, et facilitent, en outre, le remplacement des filtres. Ceux-ci peuvent être des filtres volumineux pour l'aspiration d'air ambiant contaminé. De plus, au moyen de cet élément de raccordement, on peut procéder à la mise en oeuvre de sources de gaz alternatives. Comme sources de gaz, sont envisagées en particulier des soufflantes électriques ou autres, ainsi que des sources qui génèrent du gaz. Ces sources de gaz peuvent être raccordées à l'appareil respiratoire, en particulier à l'aide d'attaches (8). Dans une autre forme de réalisation, ces sources sont reliées à un tuyau ce qui accroît la flexibilité de l'agencement de deux appareils agissant l'un à côté de l'autre. Dans la voie d'air du gaz respiratoire, pour les cas de défaillance de l'appareil, est agencée une soupape combiné sécurité-air de secours. Si l'appareil défaille, le patient peut être ventilé par l'intermédiaire du système de tuyauterie, qui peut être relié indirectement ou directement à la soupape de sécurité et d'air de secours, et inspirer par l'intermédiaire de l'insert (9) quand il y a respiration spontanée. La fonction d'air de secours est assurée par l'intermédiaire d'une membrane et d'un siège de soupape qui, de préférence, sont réalisés en forme de cercles. Lorsqu'une pression dangereuse pour le patient se produit à l'intérieur du système, et / ou si cette pression ne peut pas être réduite par un autre élément, la soupape de sécurité pour l'air de secours assure une élimination d'air du système en fonction des besoins. Ce procédé est réalisé au moyen de deux soupapes qui sont agencées, combinées, sur un bloc de soupapes. Le premier siège de soupape dispose d'une surface étanche estampée sur le bord du bloc de soupape, et est pourvu, de préférence, d'un élément d'étancheite, par exemple en élastomère. Ce bord représente la limite extérieure du siège d'étancheite. A l'état de repos, cette bague d'étancheite est pressée contre le premier siège de soupape. A l'intérieur de cette bague d'étancheite, se trouve le deuxième siège de soupape de la soupape à voie unique qui assume sa fonction en commun avec une membrane de non-retour. Cette membrane est fixée au bloc de soupape au moyen d'un élément de retenue. Quand la pression augmente à l'intérieur du système, la membrane est tout d'abord pressée contre le deuxième siège d'étancheite et assure l'étanchéité du système. Toutefois, quand une certaine limite de pression, qui peut être déterminée par un ressort et sa contrainte réglable, est dépassée dans ce système, le bloc de soupape complet s'éloigne du premier siège et libère une ouverture pour la mise à l'atmosphère ou l'évacuation dans un autre espace où règne une plus faible pression. Un avantage de cet agencement est la grande économie de place. Dans une forme de réalisation préférentielle, la pression surélevée du système est évacuée à l'extérieur par l'intermédiaire de l'élément de raccordement (9) et par une fente (3). Dans la direction opposée, la soupape de non-retour s'ouvre immédiatement sous l'effet d'un flux d'air et libère l'ouverture en cas de ventilation avec de l'air de secours ou de l'aspiration d'un mélange d'air. Pour pouvoir prérégler individuellement chaque appareil, la précontrainte du ressort peut, dans un exemple de réalisation, être réglée au moyen d'une vis qui est agencée à une extrémité du ressort, laquelle vis accroît ou réduit la distance de précontrainte par rotation en agissant sur le pas de l'enroulement. De manière alternative, le parcours de précontrainte peut être aussi réglé au moyen d'un autre élément; cet élément pourrait être aussi, par exemple, un moteur, par exemple un moteur pas à pas qui peut être enclenché par l'intermédiaire de l'appareil. Au moyen des cloisons, déjà mentionnées ci-dessus, deux sorties, séparées l'une de l'autre, peuvent, en plus de ceci, être agencées au-dessous du capot, pour des gaz de mesure et de commande. La sortie pour gaz de mesure est utilisée pour l'évacuation de gaz d'une unité d'analyse. Ceux-ci sont traités au préalable du fait que, pour des buts d'analyses avec une sélection de certains procédés, il est important que des gaz d'essais humidifiés soient séchés avant l'introduction dans l'unité d'analyse. Par le séchage, la teneur en humidité des gaz d'analyse est réduite et, de ce fait, le danger d'un dépassement de la limite inférieure du point de condensation dans l'unité d'analyse est nettement réduit. Un autre but du procédé ici présenté est de sécher dans un appareil respiratoire, au moyen d'un dispositif spécial, du gaz d'essai humidifié avant l'introduction dans une unité d'analyse, pour un processus de mesure de courte ou de longue durée. Le séchage est effectué par l'intermédiaire du gaz de propulsion généré dans l'appareil respiratoire pour la commande dudit appareil respiratoire, ou d'autres gaz, prélevés à l'origine d'une bouteille de gaz comprimé, en relation avec un dispositif de séchage spécial. En général, les gaz utilisés pour la commande de l'appareil respiratoire ne peuvent pas être utilisés ultérieurement pour la respiration et, à l'état actuel de la technique, sont évacué de l'appareil sans autre utilisation ultérieure. Du fait qu'il provient d'une bouteille de gaz comprimé, le flux de gaz soumis aux pertes contient une humidité infime, négligeable ( Un grand avantage de cette invention est que le gaz de respiration aspiré est séché dans la plus grande mesure possible selon un procédé de contrecourant et non pas, comme jusqu'à présent selon l'état de la technique, séché par rapport à l'air ambiant. De manière alternative, le gaz sec peut être aussi conduit dans la même direction que le gaz d'analyse. Le système de séchage consiste en deux canaux d'écoulement de flux concentriques. Par l'intermédiaire de l'un des canaux est conduit le gaz d'analyse, par l'autre, le gaz sec. Le canal d'écoulement de flux intérieur est formé par un tuyau de séchage spécial. Celui-ci comprend une gaine en forme de tuyau en membrane de copolymère qui absorbe spontanément l'humidité en provenance de la phase gazeuse. L'humidité est diffusée à travers la paroi de la membrane, dans la direction du gradient de concentration. A l'intérieur du tuyau de séchage est conduit le premier gaz. Le canal d'écoulement de flux intérieur est complètement entouré par le canal d'écoulement extérieur et permet respectivement la conduite de l'autre gaz, en passant à côté de la membrane, par l'espace annulaire intermédiaire. Le gaz sec coule par l'un des deux canaux d'écoulement de flux et absorbe l'humidité. Le gaz sec humidifié est évacué dans l'environnement, sur le côté extérieur de l'appareil. De plus, le système comprend une utilisation du gaz d'alimentation pour le refroidissement de l'espace intérieur de l'appareil ou d'une partie de l'espace intérieur de l'appareil. Dans ce but, le gaz comprimé est conduit à travers un échangeur thermique (24) après son entrée dans l'appareil ou après être passé par un régulateur de pression interne. Selon le gradient de température, l'énergie thermique est transportée du côté chaud au côté froid de l'échangeur thermique. De préférence, sont à positionner sur le côté opposé au gaz d'alimentation soit des éléments sensibles à la chaleur, soit des éléments produisant une forte chaleur. Dans le premier cas, il est particulièrement conseillé de loger ces éléments sensibles à la chaleur dans un espace séparé du reste de l'appareil pour pouvoir focaliser la puissance réfrigérante sur lesdits éléments sensibles à la chaleur. L'espace séparé du reste de l'appareil désaccouple thermiquement les éléments sensibles à la chaleur du reste de l'appareil et permet d'obtenir une température plus basse comme dans le reste de l'appareil. En cas d'éléments dégageant une forte chaleur, un tel logement dans un espace séparé est également avantageux du fait que le gradient de température entre les éléments et le gaz de refroidissement augmente. Lors de la mise en oeuvre d'un régulateur de pression entre l'entrée de l'appareil et l'échangeur thermique, la détente du gaz provoque un refroidissement supplémentaire du gaz d'alimentation, ce qui, à sont tour, agit positivement sur l'effet de refroidissement. La figure 1 montre une forme de réalisation du capot (1) sur l'appareil. Ici, la fixation est exécutée avec deux vis (2). Entre le capot (1) et le boîtier (4), se forme une fente (3) qui permet l'entrée et la sortie du flux de gaz. Des écarteurs (5) sont utiles lors du montage et servent à maintenir la fente (3) ouverte. La fente peut cependant être aussi intégrée, sous une autre forme de réalisation, directement dans le capot (1). La figure 2 montre le décalage latéral du capot (1) par rapport au boîtier (4) de sorte que l'amenée d'air à la fente (3) demeure assurée même lors de la pose d'une surface plane. De la figure 3 il ressort que deux zones pour l'entrée de gaz (15) et pour la sortie de gaz (6) sont séparées par une cloison pour éviter que le gaz de sortie soit mélangé avec l'air ambiant aspiré. La zone de sortie est à son tour séparée par une cloison (7) pour que la commande de l'appareil ne soit pas perturbée par des gaz de mesure évacués. Le capot est fixé aux attaches (8), par exemple avec des vis. Ce faisant, les attaches (8) peuvent être réalisées, de préférence, en tant que pièces filetées. De manière alternative, des attaches par serrage, par déclic ou par levier sont possibles. Dans la région de l'entré (5), est agencé un insert (9) avec un cône interne de 32 mm. Il est fixé à l'appareil avec les attaches (10). Le gaz est conduit dans la conduite de gaz (12) interne de l'appareil, en passant devant les pattes de limitation (11). L'insert (9), en commun avec les croisillons de délimitation (11), permet la mise en place et la fixation d'un filtre insérable en forme de cône pour le remplissage complet de l'espace intérieur de l'insert (9). Ainsi, l'air ambiant absorbé peut être filtré quand le capot (1) est fermé. De plus, ce dispositif permet un changement facile de l'élément filtrant par l'utilisateur. De plus, le cône de l'insert (9) peut permettre le raccord de composants externes, quand le capot (1) est démonté. La conduite de gaz (12) interne de l'appareil relie, selon la fig. 4, l'ouverture d'aspiration (19) d'un ou de plusieurs injecteurs, qui, de préférence, sont désaccouplés les uns des autres par des soupapes de non-retour, avec une soupape d'air de secours (16) pour l'alimentation du patient respirant spontanément, en cas de défaillance de l'appareil, et avec une soupape de sécurité (16) pour l'élimination de surpression dangereuses pour le patient, en cas de fonctionnement perturbé de l'appareil, ladite soupape étant représentée ici en tant que soupape de sécurité et d'air de secours (16) combinée concentriquement. Conformément à l'invention, le cheminement du gaz entre le raccord (17) du tuyau du patient et l'environnement, en passant par la soupape d'air de secours, la conduite de gaz interne (12), du filtre d'air dans l'insert (9) et par l'ouverture de la fente (3) est agencé à faible résistance pour permettre une inspiration aussi simple que possible en cas d'urgence. En particulier, l'importance de la résistance dans le cheminement du gaz décrite précédemment est calculée de sorte que, pour un flux d'air de secours de 60 l/min., la pression ne baisse que de moins 1 hPa entre l'environnement et le tuyau du patient. Lors d'une respiration normale, le patient est alimenté en flux volumétrique en provenance de l'appareil, par l'intermédiaire de la conduite de gaz (18) du bloc pneumatique. La fig. 5 montre la structure détaillée de la soupape combinée air de secourssécurité. Le bloc de soupapes (26) est agencé, axialement mobile, dans la tige (27) et présente le logement de la première bague d'étancheite (21) qui, lors d'un réglage à zéro, est pressé contre le premier siège étanche (20). De même, l'élément de soupape (26) agit en tant que deuxième siège de soupape (22) qui, en commun avec un élément de retenue (24), maintient la membrane (23) en position. L'élément de soupape (26) est mû par l'intermédiaire du ressort (28). Pour le réglage de son allongement, est utilisée une vis (25). A la figure 6 est représenté schématiquement la structure du système de chauffage. En raison du dispositif d'aspiration (31) , le gaz d'analyse pénètre dans le système (33). Le système consiste en une unité d'analyse (30) avec dispositif de séchage de gaz de mesure (29) connecté en amont. Le gaz d'analyse est conduit à travers le dispositif de séchage et arrive dans l'unité d'analyse. Après avoir traversé le dispositif d'aspiration, le gaz d'analyse est mis à l'environnement sur le côté extérieur de l'appareil, par l'ouverture de sortie (14). Le gaz sec est conduit hors de l'appareil respiratoire (32), de préférence en contre-courant, par l'intermédiaire du dispositif de séchage. La figure 7 montre la structure globale de la conduite de gaz de mesure et respiratoire. On reconnaît en particulier que deux buses venturi sont sélectivement reliées à une chambre de mélange. L'agencement du dispositif de séchage de gaz de mesure ainsi que le positionnement de la soupape d'air de secours sont également exposés. Les buses venturi sont reliées chacune à un filtre aspirateur par l'intermédiaire de soupapes de nonretour. Un raccordement à la source d'oxygène a lieu par l'intermédiaire d'un couplage en série d'un réducteur de pression, d'un régleur de pression ainsi que d'un échangeur thermique. La figure 8 montre une vue de dessus en perspective de composants de l'appareil pour la conduite de gaz respiratoire qui sont agencés sur la surface d'une plaque de base de l'appareil respiratoire. On reconnaît en particulier le positionnement des soupapes utilisées, ainsi que des tubulures d'amenée et d'évacuation du gaz respiratoire. Revendications 1. Dispositif conçu en tant que bloc de soupape, caractérisé en ce que celle-ci permet le passage en permanence dans une première direction d'écoulement de flux, et dans une deuxième direction d'écoulement de flux opposée, à partir d'une pression déterminée. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pression dans la deuxième direction peut être réglée au moyen d'un élément à ressort (28). 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de soupape dispose d'un élément de soupape central (26) qui dispose de deux surfaces d'étancheite. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de soupape central (26) presse la première surface d'étancheite (21) contre un boîtier (20). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force de pression et, de ce fait, la pression par l'intermédiaire de la surface active, peuvent être réglées au moyen d'un élément à ressort (28). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de soupape central (26) forme un deuxième siège d'étancheite (22). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième siège d'étancheite (22) est fermé avec une membrane (23). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (23) est insérée dans l'élément de soupape central (26). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (23) assure l'étanchéité dans la deuxième direction d'écoulement de flux. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de soupape central ferme le deuxième dispositif d'étancheite à une première pression, et ouvre le deuxième dispositif d'étancheite à une deuxième pression relativement plus élevée que la première pression. 11. Procédé pour le séchage de gaz de mesure, caractérisé en ce que le séchage est effectué pour la respiration à l'aide de gaz, en particulier de gaz propulseurs. 12. Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que l'humidité du gaz de mesure est délivrée au gaz propulseur. 13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force motrice est le gradient de concentration de l'humidité dans les deux gaz. 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gaz sont séparés par une membrane semi-perméable. 15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane semi-perméable ne laisse passer l'humidité que dans une direction. 16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz propulseur et le gaz de mesure sont conduits le long de la membrane, dans la même direction. 17. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz propulseur et le gaz de mesure sont conduits le long de la membrane, en direction opposée. 18. Dispositif pour le séchage de gaz de mesure, caractérisé en ce que le gaz de mesure et le gaz sec sont séparés par une membrane semi-perméable. 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que les gaz sont conduits par deux canaux agencés de manière concentrique. 20. Dispositif pour le refroidissement d'un appareil avec raccordement de gaz comprimé, caractérisé en ce que le gaz comprimé refroidi l'intérieur de l'appareil. 21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'appareil est un appareil pour l'amenée de gaz respiratoire. 22. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz comprimé est utilisé au moins partiellement pour le fonctionnement de l'appareil. 23. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des composants de l'appareil générant une forte chaleur et des composants faibles en chaleur et / ou sensibles à la chaleur sont disposés dans des espaces séparés, à l'intérieur de l'appareil. 24. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un échangeur thermique est agencé dans l'appareil. 25. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échangeur thermique est en relation avec l'air de l'appareil et le gaz comprimé. 26. Procédé pour le refroidissement d'appareils électriques avec du gaz comprimé, caractérisé en ce que des composants de l'appareil générant une forte chaleur et des composants faibles en chaleur et / ou même sensibles à la chaleur sont disposés dans des espaces séparés, à l'intérieur de l'appareil. 27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que le refroidissement est concentré sur l'espace plus chaud. 28. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chaleur en provenance de l'appareil est délivrée au gaz comprimé. 29. Appareil pour l'amenée de gaz respiration avec une sortie de gaz et / ou une entrée de gaz, caractérisé en ce que la sortie de gaz et / ou l'entrée de gaz est agencée dans un capot décalé latéralement par rapport au boîtier pour obtenir une fente d'aération pour communiquer avec un environnement, même lorsque l'appareil est couvert latéralement.