Brevet FR2909002A1 — publié le 20080530

L'invention concerne un dispositif mélangeur de gaz pour des appareils d'assistance respiratoire et un procédé de dosage de gaz à usage médical. Les appareils d'assistance respiratoire sont conçus pour fonctionner, selon le domaine d'utilisation, avec différents types de sources de gaz sous pression. Les appareils d'assistance respiratoire stationnaires présents dans les hôpitaux sont habituellement conçus pour être branchés sur une installation centrale d'alimentation en gaz. Si une telle alimentation en gaz n'est pas disponible, on utilise des bouteilles de gaz comprimé. Les appareils d'assistance respiratoire qui sont plus conçus pour être utilisés en mode mobile utilisent un ventilateur qui aspire l'air ambiant et l'envoie directement au patient, en y ajoutant éventuellement de l'oxygène. Un mélangeur de gaz pour appareil d'assistance respiratoire, destiné à être branché sur des sources de gaz sous pression, est connu par le document DE 24 55 751 B. Dans le mélangeur de gaz connu, deux sources de gaz sous pression sont reliées, par deux conduits d'alimentation et des soupapes de dosage associées, à un récipient de stockage. Grâce à un conduit de mélange gazeux, présentant également une soupape de dosage, qui part du récipient de stockage, le mélange gazeux est acheminé depuis le récipient de stockage vers le patient. Afin d'établir un mélange gazeux prédéterminé, la soupape de dosage présente dans l'un des conduits d'alimentation est tout d'abord ouverte jusqu'à ce que la pression de départ régnant dans le récipient de stockage soit montée pour atteindre une première valeur de pression prédéterminée. Puis la soupape de dosage est fermée et la soupape de dosage présente dans le deuxième conduit d'alimentation est ouverte jusqu'à ce qu'une deuxième valeur de pression soit atteinte. Un volume déterminé de mélange gazeux est ensuite prélevé, par la conduite de mélange gazeux, jusqu'à ce que la pression de départ règne à nouveau dans le récipient de stockage. Le mélangeur de gaz connu est utilisable tant qu'il est possible de fournir une pression d'alimentation en gaz sous pression suffisante. Par le document DE 197 08 094 C2, on connaît un dispositif d'assistance respiratoire dans lequel de l'air ambiant est aspiré à l'aide d'un ventilateur, pour alimenter le patient en gaz et est comprimé jusqu'à ce que soit atteinte la pression d'inspiration nécessaire pour l'assistance respiratoire d'un patient. Dans un récipient de stockage, qui reçoit l'air ambiant aspiré, il est possible d'ajouter de l'oxygène, ce qui permet de régler, dans le gaz 2909002 2 respiratoire, différentes concentrations en oxygène. Dans ce dispositif d'assistance respiratoire, il n'est pas prévu de fonctionnement uniquement avec des gaz sous pression provenant d'une installation d'alimentation en gaz sous pression. 5 L'invention a pour but de perfectionner un dispositif du type évoqué de telle sorte qu'un fonctionnement tant stationnaire que mobile soit possible et l'invention a pour but de fournir un procédé de dosage de gaz à usage médical. Ce but est atteint, selon l'invention, grâce à un dispositif destiné à mélanger des gaz pour des appareils d'assistance respiratoire, comprenant un 10 premier conduit d'alimentation et une première soupape de dosage destinée à un premier gaz, un deuxième conduit d'alimentation et une deuxième soupape de dosage destinée à un deuxième gaz, un troisième conduit d'alimentation équipé d'un ventilateur destiné à aspirer de l'air ambiant, un récipient de stockage auquel sont raccordés les conduits d'alimentation, une soupape 15 directionnelle prévue dans le troisième conduit d'alimentation, du côté entrée du récipient de stockage, qui permet une circulation du gaz du ventilateur vers le récipient de stockage et interrompt une circulation du gaz sortant du récipient de stockage pour passer dans le troisième conduit d'alimentation, un conduit de mélange gazeux, partant du récipient de stockage, équipé d'une soupape 20 de dosage de mélange gazeux, un moyen de détection de la pression destiné au récipient de stockage, un dispositif de commande en liaison fonctionnelle avec les soupapes de dosage, le ventilateur et le moyen de détection de la pression, qui est conçu, dans un premier mode de fonctionnement comprenant un dosage du gaz par les soupapes de dosage, pour régler un premier niveau 25 de pression de service dans le récipient de stockage et, dans un deuxième mode de fonctionnement, lors du dosage de gaz par le troisième conduit d'alimentation, pour faire baisser le premier niveau de pression de service à un deuxième niveau de pression de service. L'avantage apporté par l'invention réside essentiellement en ce 30 que, pour le cas d'un fonctionnement en mode stationnaire, des gaz sous pression sont prélevés d'une installation stationnaire d'alimentation en gaz sous pression et sont dosés dans un récipient de stockage, lorsque règne un niveau de pression de service prédéterminé. Ce type de fonctionnement perrnet d'obtenir une grande dynamique de la pression d'assistance 35 respiratoire, étant donné que le volume gazeux requis pour que débute immédiatement l'inspiration peut être directement prélevé du récipient de 2909002 3 stockage. Le volume gazeux provenant du récipient de stockage est disponible sans délai, ce qui permet d'obtenir une qualité d'assistance respiratoire régulière et élevée. Pour le fonctionnement en mode mobile, le niveau de pression de 5 service qui règne dans le récipient de stockage est abaissé à une valeur plus faible, et le gaz d'assistance respiratoire est aspiré dans le milieu ambiant à l'aide d'un ventilateur. Il est en outre possible d'ajouter de l'oxygène à l'air ambiant par l'un des conduits d'alimentation. Il est ainsi possible d'établir des mélanges gazeux présentant des concentrations en oxygène supérieures à 10 21 %. Le niveau de pression de service qui règne dans le récipient de stockage est réglé de telle sorte, lorsque fonctionne le ventilateur, que la pression maximale d'assistance respiratoire puisse être appliquée. Le ventilateur offre la possibilité de prélever dans le milieu ambiant un volume gazeux suffisamment important pour permettre un mouvement respiratoire d'inspiration. 15 Le procédé selon l'invention est caractérisé par les étapes qui consistent à : - introduire un premier gaz et un deuxième gaz provenant de sources de gaz sous pression, à l'aide de soupapes de dosage, dans un récipient de stockage, 20 - prélever un mélange gazeux, par l'intermédiaire d'un conduit de mélange gazeux et d'une soupape de dosage de mélange gazeux, dans le récipient de stockage, - actionner les soupapes de dosage, à l'aide d'un dispositif de commande, de telle sorte que règne un premier niveau de pression de service 25 prédéterminé à l'intérieur du récipient de stockage, - brancher un ventilateur, aspirant l'air ambiant, sur le récipient de stockage, - faire baisser le premier niveau de pression de service à un deuxième niveau de pression de service prédéterminé lorsque le ventilateur 30 introduit de l'air ambiant dans le récipient de stockage. Le récipient de stockage du dispositif mélangeur de gaz selon l'invention est conçu de telle sorte que son volume intérieur soit compris entre 200 ml et 2000 ml. Par l'intermédiaire du dispositif de commande, le niveau de pression de service qui règne dans le récipient de stockage est réglé de telle 35 sorte que le premier niveau de pression de service est d'approximativement 400 mbar et que le deuxième niveau de pression de service est 2909002 4 d'approximativement 50 mbar. Le deuxième niveau de pression de service est dérivé de la pression maximale d'assistance respiratoire requise. Le deuxième niveau de pression de service se situe de préférence dans une plage comprise entre 40 mbar et 100 mbar. 5 Avantageusement, le premier conduit d'alimentation est relié à une source de gaz sous pression. De façon avantageuse, le deuxième conduit d'alimentation est relié à une source d'oxygène. Dans le cas le plus simple, la pression qui règne dans le récipient 10 de stockage est mesurée directement à l'aide d'un capteur de pression. En alternative, il existe la possibilité de dériver indirectement la pression de l'intensité de courant qui est requise pour ouvrir une soupape de dosage de mélange gazeux qui est montée en aval du récipient de stockage. Le courant requis pour l'ouverture dépend de la pression qui règne à l'intérieur du récipient 15 de stockage. Les gaz sous pression qui sont introduits dans le récipient de stockage sont l'oxygène et de l'air sous pression. Cependant, dans le cadre de l'invention, il est également possible d'introduire dans le récipient de stockage, comme gaz sous pression, du gaz hilarant, utilisé pour d'autres applications, par exemple dans le domaine de l'anesthésie. 20 Conformément à l'invention, il est prévu de monter, dans la zone d'une première soupape de dosage dosant de l'air sous pression dans le récipient de stockage, un appareil de surveillance destiné à capter la pression d'alimentation en air sous pression. Lorsque la pression d'alimentation en air sous pression chute en-dessous d'une valeur seuil prédéterminée, le niveau de 25 pression qui règne dans le récipient de stockage est abaissé, par le dispositif de commande, au deuxième niveau de pression de service et le dispositif commute en fonctionnement avec le ventilateur. Ainsi, même en cas de chute de la pression d'alimentation en air sous pression, l'assistance respiratoire du patient est assurée car du gaz 30 d'assistance respiratoire est aspiré dans le milieu ambiant. Dans le cas le plus simple, l'appareil de surveillance est un manomètre, qui détecte la pression d'alimentation du côté entrée de la première soupape de dosage. En alternative, lorsque la première soupape de dosage présente un certain degré d'ouverture, il est possible de mesurer l'écoulement gazeux à travers la 35 première soupape de dosage. S'il est alors constaté que l'écoulement gazeux, par rapport à une certaine superficie de section de la soupape de dosage qui 2909002 5 est caractéristique de la circulation de gaz, se situe en-dessous d'une valeur seuil prédéterminée, cela représente un indice que la pression d'alimentation en air sous pression a chuté. II est prévu, selon l'invention, que les conduits d'alimentation 5 présents à l'intérieur du récipient de stockage s'étendent de telle sorte que leurs ouvertures d'échappement du gaz soient orientées les unes vers les autres, c'est-à-dire débouchent dans ce que l'on appelle une zone de mélange. Le fait que les différents courants gazeux se rencontrent dans la zone de mélange permet un mélange intime intensif des composants gazeux, afin qu'un 10 mélange gazeux homogène soit présent dans le conduit de mélange gazeux. Selon l'invention, il est prévu, comme premier gaz, de l'air sous pression et, en cas de chute de l'alimentation en air sous pression en-dessous d'une valeur de pression seuil prédéterminée, le dispositif de commande effectue une commutation au deuxième niveau de pression de service en 15 faisant fonctionner le ventilateur. Un exemple d'exécution de l'invention est représenté sur le dessin et va maintenant être expliqué plus en détail. La figure unique représente schématiquement un dispositif mélangeur de gaz 1 destiné à au moins deux gaz. Un premier conduit 20 d'alimentation 2 équipé d'une première soupape de dosage 3 est relié à une première source de gaz sous pression 4 destinée à de l'air sous pression et débouche dans un récipient de stockage 5. Depuis une deuxième source de gaz sous pression 6 destinée à de l'oxygène, de l'oxygène est acheminé dans le récipient de stockage 5 par un deuxième conduit d'alimentation 7 équipé 25 d'une deuxième soupape de dosage 8. Un troisième conduit d'alimentation 9 s'étend depuis un ventilateur 10, qui aspire de l'air provenant du milieu ambiant 11, par l'intermédiaire d'un filtre 12, comprend un accouplement à enfichage 14 et une soupape anti-retour 13 pour aboutir dans le récipient de stockage 5. La soupape anti-retour 13 empêche ici le mélange gazeux d'être refoulé hors du 30 récipient de stockage 5. Les conduits d'alimentation 2, 7, 9 sont disposés en étoile à l'intérieur du récipient de stockage 5 de telle sorte que leurs ouvertures d'échappement 15 débouchent dans une zone de mélange 16 afin de garantir un mélange intime immédiat des composants gazeux dans un volume prédéterminé du récipient de stockage 5. 35 Un premier capteur de pression 17 mesure la pression à l'intérieur du récipient de stockage 5 et un détecteur d'oxygène 18 détecte la 2909002 6 concentration en oxygène dans le mélange gazeux. Le mélange gazeux est acheminé vers un patient 21 par l'intermédiaire d'un conduit de mélange gazeux 19 et d'une soupape de dosage de mélange gazeux 20. La soupape de dosage de mélange gazeux 20 est compensée en pression, ce qui fait 5 qu'aucune force résultante ne s'exerce sur la tige poussoir, qui n'est pas représentée en détail. II est en outre prévu une compensation de la pression d'admission, de telle sorte que la soupape de dosage de mélange gazeux 20 se ferme en cas de panne de courant. Un groupe de commutation de sécurité équipé de soupapes antiretour 22, 23 montées en sens inverse l'une par rapport à l'autre, sur le conduit de mélange gazeux 19, limite à une valeur maximale la pression qui règne dans le conduit de mélange gazeux 19 et permet, d'autre part, de prélever directement du gaz dans le milieu ambiant 11 en cas de panne de l'alimentation en gaz. Les soupapes de dosage 3, 8, 20, le ventilateur 10 et les 15 détecteurs 17, 18 sont reliés à un dispositif de commande 30 par des lignes d'acheminement de données 24, 25, 26, 27, 28, 29. Un deuxième capteur de pression 31 permet de capter la pression d'alimentation en air sous pression dans le premier conduit d'alimentation 2 et celle-ci est transmise par la ligne d'acheminement de données 32 au dispositif de commande 30. 20 Le dispositif mélangeur de gaz selon l'invention fonctionne de la façon suivante : Lorsque le système fonctionne avec une installation centrale d'alimentation en gaz, de l'oxygène et de l'air sous pression sont introduits dans le récipient de stockage 5 par l'intermédiaire des soupapes de dosage 3, 25 8. Dans ce cas, on utilise, comme soupapes de dosage 3, 8, des soupapes à régulation de débit permettant de régler un niveau de pression de service prédéterminé à l'intérieur du récipient de stockage 5. Le niveau de pression de service est surveillé par le premier capteur de pression 17. En fonction des volumes d'air et d'oxygène introduits règne dans le 30 récipient de stockage 5 une certaine concentration en oxygène qui est mesurée à l'aide du capteur d'oxygène 18. Lorsque les sources de gaz sous pression 4, 6 fonctionnent, le niveau de la pression de service qui règne dans le récipient de stockage 5 est habituellement de 400 mbar. Le volume du récipient de stockage 5 est de l'ordre de 700 ml. Un volume gazeux suffisamment important 35 est donc disponible pour que commence immédiatement le mouvement respiratoire d'inspiration. 2909002 7 Lorsque le dispositif mélangeur de gaz 1 fonctionne en mode mobile, le niveau de pression de service dans le récipient de stockage 5 est abaissé à 50 mbar et de l'air provenant du milieu ambiant 11 est aspiré à l'aide du ventilateur 10. Dans ce cas, la première soupape de dosage 3 est fermée. 5 S'il est nécessaire, en mode mobile, d'ajouter de l'oxygène, il est possible d'inclure une source d'oxygène sous pression 6 adaptée, grâce à laquelle de l'oxygène pourra être introduit dans le récipient de stockage 5 au moyen de la deuxième soupape de dosage. En cas de fonctionnement avec une installation centrale 10 d'alimentation en air sous pression, le passage au deuxième niveau de pression de service s'effectue lorsqu'on constate une réduction de l'alimentation en air sous pression. A cet effet, le deuxième capteur de pression 31 est monté dans le premier conduit d'alimentation, afin de surveiller la pression d'alimentation. Si le deuxième capteur de pression 31 constate une 15 diminution de la pression d'alimentation, qui passe en-dessous d'une valeur seuil prédéterminée, le niveau de la pression de service qui règne dans le récipient de stockage 5 est abaissé à une valeur d'approximativement 50 mbar et le ventilateur 10 est mis en service pour alimenter le patient en air respiratoire. Le deuxième niveau de pression de service résulte de la pression 20 maximale d'assistance respiratoire requise lors de l'inspiration. Revendications 1. Dispositif destiné à mélanger des gaz pour des appareils d'assistance respiratoire, comprenant : - un premier conduit d'alimentation (2) et une première soupape de dosage (3) destinée à un premier gaz, - un deuxième conduit d'alimentation (7) et une deuxième soupape de dosage (8) destinée à un deuxième gaz, - un troisième conduit d'alimentation (9) équipé d'un ventilateur (10) destiné à aspirer de l'air ambiant, - un récipient de stockage (5) auquel sont raccordés les conduits d'alimentation (2, 7, 9), - une soupape directionnelle (13) prévue dans le troisième conduit d'alimentation, du côté entrée du récipient de stockage (5), qui permet une circulation du gaz du ventilateur (10) vers le récipient de stockage (5) et interrompt une circulation du gaz sortant du récipient de stockage (5) pour passer dans le troisième conduit d'alimentation (9), - un conduit de mélange gazeux (19), partant du récipient de stockage (5), équipé d'une soupape de dosage de mélange gazeux (20), - un moyen de détection de la pression (17) destiné au récipient de stockage (5), - un dispositif de commande (30) en liaison fonctionnelle avec les soupapes de dosage (3, 8, 20), le ventilateur (10) et le moyen de détection de la pression (17), qui est conçu, dans un premier mode de fonctionnement comprenant un dosage du gaz par les soupapes de dosage (3, 8), pour régler un premier niveau de pression de service dans le récipient de stockage (5) et, dans un deuxième mode de fonctionnement, lors du dosage de gaz par le troisième conduit d'alimentation (9), pour faire baisser le premier niveau de pression de service à un deuxième niveau de pression de service. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient de stockage (5) présente un volume compris entre 200 et 2000 millilitres. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 2909002 9 le premier niveau de pression de service est d'approximativement 400 millibars et en ce que le deuxième niveau de pression de service se situe dans une plage comprise entre 40 millibars et 100 millibars. 5 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier conduit d'alimentation (3) est relié à une source de gaz sous pression (4). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en 10 ce que le deuxième conduit d'alimentation (7) est relié à une source d'oxygène (6). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'est prévu, dans la zone de la première soupape de dosage (3), un appareil 15 de surveillance (31) destiné à détecter la pression d'alimentation en air sous pression et en ce qu'en cas de chute de la pression en-dessous d'une valeur seuil prédéterminée, le dispositif de commande (30) est conçu pour effectuer une commutation au deuxième niveau de pression de service en faisant fonctionner le ventilateur. 20 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les conduits d'alimentation (2, 7, 9) présents à l'intérieur du récipient de stockage (5) s'étendent de telle sorte que leurs ouvertures d'échappement du gaz (15) débouchent dans une zone de mélange (16). 25 8. Procédé de mélange de gaz, pour des appareils d'assistance respiratoire, caractérisé par les étapes qui consistent à : - introduire un premier gaz et un deuxième gaz provenant de sources de gaz sous pression (4, 6), à l'aide de soupapes de dosage (3, 8), 30 dans un récipient de stockage (5), - dériver un mélange gazeux, par l'intermédiaire d'un conduit de mélange gazeux (19) et d'une soupape de dosage de mélange gazeux (20), hors du récipient de stockage (5), -actionner les soupapes de dosage (3, 8), à l'aide d'un dispositif de 35 commande (30), de telle sorte que règne un premier niveau de pression de service à l'intérieur du récipient de stockage (5), 2909002 10 - brancher un ventilateur (10), aspirant l'air ambiant, sur le récipient de stockage (5), - faire baisser le premier niveau de pression de service à un deuxième niveau de pression de service lorsque le ventilateur (10) introduit de 5 l'air ambiant dans le récipient de stockage (5). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'est prévu, comme premier gaz, de l'air sous pression et en ce qu'en cas de chute de l'alimentation en air sous pression en-dessous d'une valeur de pression 10 seuil prédéterminée, le dispositif de commande (30) effectue une commutation au deuxième niveau de pression de service en faisant fonctionner le ventilateur.