Brevet FR2946264A1 — publié le 20101210

La présente invention concerne un séparateur d'eau à fonction de protection améliorée. De tels séparateurs d'eau ressortent par exemple des brevets DE 19 901 590 Cl et DE 10 2007 046 533 B3 de la demanderesse. Dans les séparateurs d'eau utilisés jusqu'à présent pour des gaz anesthésiants dans ou pour des appareils d'anesthésie et destinés à la mesure de gaz du patient, on utilise pour la séparation ou la retenue de l'eau, soit exclusivement des membranes en PTFE (polytétrafluoréthylène) perméables aux gaz et imperméables aux liquides, soit en complément d'une membrane en PTFE des éléments filtrants supplémentaires qui sont censés augmenter nettement leur résistance à l'écoulement du gaz en cas de contact avec l'eau et empêcher un passage de l'eau. L'inconvénient des séparateurs d'eau du premier type sans élément filtrant supplémentaire est que des corps étrangers s'accumulent à la surface des membranes en PTFE au cours de la durée d'utilisation, lesdits corps étant transportés par le courant de gaz échantillon et déposés à cet endroit. Ces corps étrangers diminuent l'effet hydrophobe des membranes en PTFE et finissent par provoquer un mouillage ("wetting") des membranes en PTFE et un passage de liquides ou de condensat. Avec les séparateurs d'eau du deuxième type cité (par exemple les séparateurs d'eau de la société Criticare), l'inconvénient est que les éléments filtrants supplémentaires provoquent, de par leur structure, une chute de pression considérable même à l'état sec. La plage de pression disponible pour la mesure de gaz du patient s'en trouve nettement restreinte. Si en cas de défaillance, de l'eau passe à travers les membranes et atteint les éléments filtrants, alors la chute de pression augmente nettement par l'intermédiaire de ces éléments en raison de la structure à pores fins. Cependant, il existe aussi toujours le risque que sous des conditions de pression correspondantes, des liquides arrivent à passer à travers ces éléments filtrants, en particulier avec des différentiels de pression supérieurs à 500 hPa. Il existe donc une demande pour un séparateur d'eau amélioré au niveau des propriétés de produit et satisfaisant les exigences suivantes : Sous l'effet du courant de gaz échantillon aspiré par l'embout du patient, les éléments filtrants utilisés ne doivent provoquer aucune ou peu de modification des résistances à l'écoulement du gaz. En cas de contact avec de l'eau ou avec des liquides contenant de l'eau, les éléments filtrants doivent se sceller de façon permanente et ne plus permettre aucun écoulement de gaz échantillon supplémentaire du patient vers l'appareillage de mesure de gaz, de sorte qu'une pénétration de liquides, et de ce fait un endommagement des capteurs de mesure de gaz connectés, soient empêchés efficacement. Un contact des éléments filtrants avec des liquides doit être indiqué par un changement de couleur, de sorte qu'un utilisateur puisse facilement juger de l'état de ces éléments filtrants ("humide" û "sec"). Les éléments filtrants disposés en plus dans le séparateur d'eau ne doivent avoir aucun effet négatif sur le temps de réaction de système des capteurs de mesure de gaz connectés, par exemple par une mise en boucle des signaux de mesure en cas de changement brusque de la concentration en g az. Les éléments filtrants doivent, dans la mesure du possible, être biocompatibles de sorte que le gaz échantillon ayant circulé à travers les éléments filtrants puisse ensuite être ramené vers le circuit respiratoire/patient. Le but de l'invention est atteint avec un séparateur d'eau avec deux membranes semi-perméables et au moins un réservoir, les membranes présentant une pression de pénétration d'eau supérieure à 750 hPa et étant composées de laminés en PTFE identiques ou différents, dans lequel au moyen des membranes et d'éléments filtrants placés en aval dans la direction d'écoulement du gaz, par l'intermédiaire du matériau et du facteur de forme, le courant de gaz est séparé dans un rapport de 10:90 à 25:75 en une section de gaz de rinçage/purge et une section de gaz d'analyse vers les capteurs et en parallèle aux capteurs. Une première forme d'exécution vise un séparateur d'eau, dans lequel les membranes sont entourées d'un anneau élastomère et dans lequel des parties de boîtier en matière plastique qui renferment les membranes sont reliées ensemble par un processus d'assemblage, de préférence par un processus de soudage laser de matière plastique, de sorte que la liaison d'assemblage produit la compression nécessaire des anneaux élastomères entourant les membranes, avec l'étanchéité nécessaire aux gaz et à l'eau. Une seconde forme d'exécution vise un séparateur d'eau dans lequel les membranes sont entourées d'un bord adhésif de sorte que l'étanchéité à l'eau est assurée par le bord adhésif des membranes et l'étanchéité aux gaz nécessaire est assurée vers l'extérieur par une pièce intermédiaire soudée au laser et portant les éléments filtrants. Avantageusement, ce séparateur d'eau comprend une pièce intermédiaire est prévue, comprenant : -des éléments filtrants autoscellants pour la section d'analyse et la section de rinçage/purge, qui se scellent au contact avec l'eau et présentent en même temps un changement de couleur, les éléments filtrants étant composés de granulés de PE frittés d'une granulométrie de 300 à 400 pm avec un additif superabsorbant de 10 à 20 % en poids et contenant de préférence en plus un colorant soluble dans l'eau, en particulier un colorant alimentaire, de façon particulièrement préférée environ 0,1 % en poids, et -deux connexions avec des dimensions de connexion pour un passage d'analyse et un passage de purge, en particulier d'un diamètre d'environ 4,7 mm et d'un entraxe d'environ 13 mm. Suivant une possibilité, ce séparateur d'eau comprend un dispositif pour éliminer une lentille d'eau qui se forme de préférence devant la membrane de purge, dans lequel le dispositif présente un canal ainsi qu'une partie qui conduit l'eau en entonnoir dans le canal. De plus, ce séparateur d'eau peut comprendre une préchambre en amont du réservoir pour diminuer des artéfacts induits par la pression des voies respiratoires. Suivant une caractéristique, ce séparateur d'eau comprend une face avant du réservoir composée d'un matériau plutôt transparent, en particulier en polypropylène (PP), et une partie arrière colorée de sorte que par une structuration de la face avant du réservoir une rétrodiffusion de la lumière incidente se produit en fonction du niveau de remplissage en vue d'une lisibilité simplifiée du niveau de remplissage. Selon une autre caractéristique, ce séparateur d'eau comprend un passage de maintenance qui est relié directement à un canal étanche aux gaz, intégré dans le boîtier du séparateur d'eau et allant jusqu'au fond du réservoir et par l'intermédiaire duquel le séparateur d'eau peut être vidé à l'aide d'une seringue à embout Luer-Lock. Avantageusement, ce séparateur d'eau comprend une goulotte d'écoulement de sorte que l'eau débitée dans le réservoir s'écoule sur la face arrière du réservoir sans éclabousser l'avant du réservoir. La solution du problème posé a été atteinte par la mise en oeuvre d'éléments filtrants composés d'un comprimé fritté en matière plastique auquel on a ajouté d'abord un polymère superabsorbant (SAP) et un indicateur coloré. Des granulés de PE (polyéthylène) étaient alors frittés, présentant une granulométrie entre 300 et 400 pm (XM-1213, sté Porex), auxquels ont a mélangé des granulés SAP d'une granulométrie Par contre, si de l'eau atteint l'élément filtrant, alors la résistance augmente brutalement et l'élément filtrant se scelle hermétiquement de sorte que même sous un effet prolongé de plus de 24 heures et avec une colonne d'eau supérieure à 8 m correspondant à une pression différentielle de plus de 800 hPa, l'eau ne passe pas et un endommagement des capteurs de gaz connectés, dû à la pénétration de liquides contenant de l'eau, peut ainsi être empêché efficacement. De plus, un colorant de préférence soluble dans l'eau a été ajouté avec un pourcentage en poids d'environ 0,1 %. Ce colorant est présent dans l'élément filtrant sous forme finement diffusée dans de petits pigments de colorant et reste invisible tant que l'élément filtrant n'a pas été humidifié. C'est seulement en cas de contact avec l'eau ou des solutions contenant de l'eau que le colorant se dissout et que l'élément filtrant se colore de façon bien visible. Dans le cas où un patient avec de grandes différences de pression des voies respiratoires inspiratoires û expiratoires serait ventilé (Pdiff = Paw û Ppeep), il s'avère désavantageux avec les séparateurs d'eau connus qu'en fonction du niveau de la pression différentielle Pdiff qui se présente au moment de la commutation de la phase d'inspiration vers la phase d'expiration, des artéfacts apparaissent dans les gradients de concentration en gaz qui sont en particulier visibles sur le gradient de concentration en CO2, c'est-à-dire sur un capnogramme. Ces artéfacts sont créés par le gaz du patient stocké dans le réservoir avec le liquide capté avec une composition qui est le résultat d'une moyenne dans le temps sur plusieurs phases d'inspiration et d'expiration. Pendant la phase d'inspiration, caractérisée par une pression accrue des voies respiratoires, la pression de gaz dans le réservoir augmente d'autant. Au moment de la transition à la phase d'expiration avec une pression plus faible des voies respiratoires, le gaz se dilate en sortant du réservoir et atteint la section d'analyse. Cela occasionne temporairement une perturbation dans le gradient temporel des valeurs mesurées pour les concentrations en gaz déterminées. La grandeur de ces artéfacts augmente avec la différence de pression des voies respiratoires et le volume du réservoir. Selon un aspect supplémentaire du séparateur d'eau, une préchambre supplémentaire est intégrée qui est montée entre le réservoir et l'ouverture de drainage de la membrane d'analyse. Le volume de cette chambre a été choisi de telle sorte qu'il correspond à environ 1/100 du volume de réservoir, pour un volume de préchambre d'environ 0,15 ml et un volume de réservoir d'environ 15 ml. Si les opérations d'équilibrage de pression décrites ci-dessus se produisent maintenant, alors cela empêche efficacement que le gaz sortant du réservoir n'arrive directement dans la section d'analyse. Au lieu de cela, c'est substantiellement seul le gaz stocké dans la préchambre qui atteint la section d'analyse. Dans ce cas, des perturbations sur les gradients de concentration sont empêchées puisque la concentration en gaz dans la préchambre concorde toujours bien avec celles dans la section d'analyse. Un avantage supplémentaire du présent séparateur d'eau vis-à-vis des séparateurs d'eau précédents avec des boîtiers en matières plastiques hautement transparentes, comme par exemple les polycarbonates (PC) ou le PMMA (polyméthylméthacrylate), est la lisibilité désormais améliorée du niveau de remplissage du condensat/de l'eau, la plupart du temps transparent(e), ce qui avait été difficilement possible jusqu'à présent. La lisibilité améliorée est atteinte en ce que le réservoir est composé ou constitué d'une partie avant transparente (polypropylène, PP) et d'une partie arrière sombre, en particulier colorée en bleu foncé, de préférence également en PP. De plus, la face intérieure de la partie avant est munie d'une structure de surface, d'un dépolissage, de sorte que quand le réservoir vide est éclairé par l'avant, selon les conditions d'exploitation typiques, une rétrodiffusion accrue de la lumière incidente et donc une impression visuelle d'aspect blanchâtre/clair est produite. Dans ce cas, la structuration peut s'effectuer de préférence par dépolissage ou par des structures en forme de prisme avec un angle de réfraction de 45°. La rétrodiffusion de la lumière incidente due aux surfaces en matière plastique structurées, placées de façon inclinée par rapport à la direction d'incidence de la lumière, s'effectue par une réflexion totale partielle et dépend du saut d'indice de réfraction au niveau de la surface limite entre la matière plastique (PP, npp = 1,5) et l'air (na;r = 1). Si le réservoir est alors rempli seulement en partie avec du condensat/ de l'eau, alors le saut d'indice de réfraction au niveau de cette surface limite (neau = 1,33) diminue et donc le pourcentage de la lumière rétrodiffusée. Etant donné qu'à travers la partie de réservoir arrière de couleur sombre, ou le support réalisé de façon opaque, il n'est pas non plus possible que la lumière sorte du réservoir directement depuis l'arrière, le niveau de remplissage apparaît alors par un net contraste clair/sombre entre la partie de réservoir remplie (sombre) et la partie de réservoir vide (claire). Un avantage supplémentaire du présent séparateur d'eau résulte par la suite de la comparaison avec les séparateurs d'eau antérieurs : Lorsque le séparateur d'eau antérieur est plein ou un séparateur d'eau partiellement rempli est tenu horizontalement d'une certaine façon, le condensat accumulé dans le réservoir peut s'écouler sur l'ouverture obturée par une membrane de purge. Dû à des forces d'adhésion entre la matière plastique utilisée (PP) et le condensat ou l'eau, une lentille d'eau se forme devant cette ouverture de sorte que cette membrane est fermée de façon étanche aux gaz et reste également fermée en cours de fonctionnement par le sens de l'écoulement du gaz. La conséquence de cette lentille d'eau est alors un bouchage du séparateur d'eau lorsqu'il y a du condensat dans le courant de gaz puisque plus aucun drainage du condensat n'a lieu dans le réservoir ; en effet, celui-ci est assuré uniquement par le courant de gaz sur la membrane de purge. En vue d'une solution supplémentaire de ce problème connu sur les séparateurs d'eau antérieurs, une structure de canal verticale est prévue au-dessous de l'ouverture de membrane de purge et d'une partie comprenant l'ouverture correspondante qui conduit l'eau dans le canal en entonnoir. Le fonctionnement d'un tel dispositif est caractérisé en ce qu'en même temps que la création de la lentille d'eau, la structure de canal est remplie d'eau, par exemple lorsque le séparateur d'eau est complètement rempli d'eau, et ensuite, avec la vidange du séparateur d'eau, l'eau s'écoule dans le canal vers le bas en suivant la force de gravité. Dans ce cas, en raison des forces de cohésion actives, l'eau dans la lentille d'eau est également attirée dans le canal et l'ouverture est ainsi de nouveau libérée. Un mode de réalisation de ce séparateur d'eau est décrit ci-après en référence aux figures ci-annexées dans lesquelles : La figure 1 est une vue en coupe à travers un séparateur d'eau associé à un support avec un module de mesure de gaz connecté. La figure 2 est une vue de détail du séparateur d'eau selon la figure 1 Le séparateur d'eau 1 représenté sur la figure 1 est fixé de façon amovible à un support 8. Le support 8 est relié en aval au module de mesure de gaz 11 par l'intermédiaire de trois passages, c'est-à-dire trois connexions, notamment un passage d'analyse 9, un passage de purge 10 et un passage de maintenance 14. Le module de mesure de gaz 11 présente un ou plusieurs capteurs de gaz 12 pour mesurer le gaz respiratoire à analyser, ainsi qu'une pompe 13 pour débiter le gaz de mesure. Les capteurs de gaz 12 sont par exemple des capteurs optiques infrarouges pour déterminer la concentration en constituants de gaz respiratoire sélectionnés. Le gaz de mesure circule à partir d'un emplacement d'aspiration non représenté dans une conduite de gaz respiratoire du patient à travers une entrée de gaz de mesure 4 dans le séparateur d'eau 1. Au moyen de deux membranes 2 en PTFE semi-perméables, le gaz de mesure est séparé de l'humidité qu'il contient, l'humidité étant captée dans le réservoir 7. Le séparateur d'eau 1 est muni d'une préchambre 5 pour la diminution des artéfacts induits par la pression des voies respiratoires. Une goulotte d'écoulement 6 par exemple d'une largeur de 0,7 mm et d'une longueur de 12,5 mm assure que l'eau débitée dans le réservoir 7 s'écoule sur la face arrière du réservoir, à droite sur la figure, sans éclabousser l'avant du réservoir, à gauche sur la figure 1. L'avant du réservoir ou la face avant 15 du réservoir 7 est réalisé(e) dans un matériau transparent comme le polypropylène. La partie arrière 16 est mise dans une couleur sombre, de préférence en bleu foncé, de sorte que par une surface structurée de la face avant 15, une rétrodiffusion de la lumière incidente se crée en fonction du niveau de remplissage, en vue d'une meilleure lisibilité du niveau de remplissage. Les éléments filtrants 3 se composent de comprimés frittés en matière plastique auxquels on a ajouté en plus un polymère superabsorbant (SAP) et un indicateur coloré. Des granulés de PE (polyéthylène) ont alors été frittés, présentant une granulométrie entre 300 et 400 pm (XM-1213, sté Porex), auxquels ont a mélangé des granulés SAP d'une granulométrie La membrane de purge 20 est l'une des deux membranes 2 de la figure 1 et est placée en amont du passage de purge 10. REVENDICATIONS1. Séparateur d'eau avec deux membranes (2) semi-perméables et au moins un réservoir (7), les membranes (2) présentant une pression de pénétration d'eau supérieure à 750 hPa et étant composées de laminés en PTFE identiques ou différents, dans lequel au moyen des membranes (2) et d'éléments filtrants (3) placés en aval dans la direction d'écoulement du gaz, par l'intermédiaire du matériau et du facteur de forme, le courant de gaz est séparé dans un rapport de 10:90 à 25:75 en une section de gaz de rinçage/purge et une section de gaz d'analyse vers les capteurs (12) et en parallèle aux capteurs (12). 2. Séparateur d'eau selon la revendication 1, dans lequel les membranes (2) sont entourées d'un anneau élastomère et dans lequel des parties de boîtier en matière plastique qui renferment les membranes (2) sont reliées ensemble par un processus d'assemblage, de préférence par un processus de soudage laser de matière plastique, de sorte que la liaison d'assemblage produit la compression nécessaire des anneaux élastomères entourant les membranes (2), avec l'étanchéité nécessaire aux gaz et à l'eau. 3. Séparateur d'eau selon la revendication 1, dans lequel les membranes (2) sont entourées d'un bord adhésif de sorte que l'étanchéité à l'eau est assurée par le bord adhésif des membranes (2) et l'étanchéité aux gaz nécessaire est assurée vers l'extérieur par une pièce intermédiaire soudée au laser et portant les éléments filtrants (3). 4. Séparateur d'eau selon la revendication 2 ou 3, dans lequel une pièce intermédiaire est prévue, comprenant -des éléments filtrants (3) autoscellants pour la section d'analyse et la section de rinçage/purge, qui se scellent au contact avec l'eau et présentent en même temps un changement de couleur, les éléments filtrants (3) étant composés de granulés de PE frittés d'une granulométrie de 300 à 400 pm avec un additif superabsorbant de 10 à 20 % en poids et contenant de préférence en plus un colorant soluble dans l'eau, en particulier un colorant alimentaire, de façon particulièrement préférée environ 0,1 % en poids, et-deux connexions avec des dimensions de connexion pour un passage d'analyse et un passage de purge (9, 10), en particulier d'un diamètre d'environ 4,7 mm et d'un entraxe d'environ 13 mm. 5. Séparateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant un dispositif pour éliminer une lentille d'eau qui se forme de préférence devant la membrane de purge (20), dans lequel le dispositif présente un canal (22) ainsi qu'une partie qui conduit l'eau en entonnoir dans le canal (22). 6. Séparateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une préchambre (5) en amont du réservoir (7) pour diminuer des artéfacts induits par la pression des voies respiratoires. 15 7. Séparateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une face avant (15) du réservoir (7) composée d'un matériau plutôt transparent, en particulier en polypropylène (PP), et une partie arrière (16) colorée de sorte que par une structuration de la face avant (15) du réservoir (7) une rétrodiffusion de la lumière incidente se produit en fonction du 20 niveau de remplissage en vue d'une lisibilité simplifiée du niveau de remplissage. 8. Séparateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un passage de maintenance (14) qui est relié directement à 25 un canal étanche aux gaz, intégré dans le boîtier du séparateur d'eau (1) et allant jusqu'au fond du réservoir et par l'intermédiaire duquel le séparateur d'eau peut être vidé à l'aide d'une seringue à embout Luer-Lock. 9. Séparateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 30 à 8, comprenant une goulotte d'écoulement (6) de sorte que l'eau débitée dans le réservoir (7) s'écoule sur la face arrière du réservoir sans éclabousser l'avant du réservoir. 10