Brevet FR3046549A1 — publié le 20170714

L'invention concerne un dispositif portable ou transportable permettant de produire de l'air appauvri en oxygène ou enrichi en azote, c'est-à-dire contenant moins de 21% en volume d'oxygène, à partir d'air atmosphère, et destiné à l'entraînement des sportifs, et une installation de fourniture d'air appauvri en oxygène comprenant un tel dispositif. L' entrainement des sportifs en altitude, par exemple en montagne, permet, grâce à la moindre quantité d'air (pression réduite) et donc à la moindre quantité d'oxygène, d'augmenter leurs performances sportives du fait d'une production de globules rouges sanguins accrue. Actuellement, un sportif peut soit s'entrainer en fournissant un effort physique en altitude, soit récupérer en altitude de ses efforts, soit combiner entrainement et/ou récupération au niveau de la mer et en altitude. Mais, dans tous les cas, la présence en altitude du sportif est nécessaire, ce qui n'est pas toujours très pratique ou simple à organiser, et engendre forcément des coûts importants de transport, d'hébergement... Afin d'y remédier, il a été proposé de simuler les effets de l'altitude grâce à la mise en place d'une atmosphère appauvrie en oxygène ou enrichie en azote, dite « atmosphère hypoxiée ». Pour ce faire, le sportif doit séjourner dans une pièce ou une sorte de tente dont toute l'atmosphère est hypoxiée ou bien respirer de façon statique et stationnaire une atmosphère hypoxiée Or, si cette manière de procéder permet d'éviter un séjour en montagne, il n'en reste pas moins que sa mise en oeuvre est couteuse et requiert des dispositifs spécifiques plutôt encombrants ou volumineux, en particulier une tente ou une pièce dédiée et oblige le sportif à rester statique dans la pièce à atmosphère hypoxiée ou connecté à un machine de production de ladite atmosphère. Le problème qui se pose est de proposer un dispositif améliorer permettant de produire de l'air appauvri en oxygène ou enrichi en azote, c'est-à-dire contenant moins de 21% en volume d'oxygène, à partir d'air atmosphère, qui soit de taille et d'encombrement réduit, et de coût raisonnable, c'est-à-dire un dispositif qui ne présente pas les inconvénients susmentionnés, et notamment un dispositif mobile que le sportif peut transporter avec lui. 3046549 2 La solution de l'invention repose sur un dispositif portable, i. e. portatif, ou transportable permettant de produire un air appauvri en oxygène ou enrichi en azote à partir d'air atmosphérique, lequel air appauvri en oxygène ( 1 bar) et est ensuite envoyé, via une ou des canalisations 21, vers l'un ou l'autre des adsorbeurs 22, 23 dans lequel il pénètre. L'air y est séparé par mise en contact avec un ou plusieurs lits 25 contenant un ou plusieurs adsorbants sélectif de l'oxygène ou de l'azote, selon le type d'adsorption choisi. En sortie d'adsorbeur 22, 23, on récupère un flux d'un gaz appauvri en oxygène ( 1 bar). Le compresseur 32 est piloté par les moyens de pilotage 5 du dispositif 1. L'air sous pression sortant du compresseur 32 est acheminé, via une ou des canalisations 31, vers le module de perméation 33 dans lequel il pénètre. L'air y est séparé 10 par perméation (en 8) au travers de fibres membranaires agencées en parallèles les uns des autres de sorte de récupérer par exemple du côté rétentat 34, le flux appauvri en oxygène désiré et, du côté perméat 35, un gaz enrichi en oxygène qui peut être rejeté à l'atmosphère via un conduit dédié 37. En sortie du module de perméation (34), on récupère donc le flux d'un gaz appauvri 15 en oxygène ( 1 bar). L'air sous pression sortant du compresseur 41 est acheminé par une (ou des) canalisation 42 vers une chambre de mélange de gaz 46 où il est mélangé avec un gaz riche en azote, à savoir ici de l'azote (i.e. 25 N2 à 100% vol), provenant d'une source d'azote 44, telle une bouteille d'azote, qui est reliée fluidiquement à la chambre de mélange 46, via un conduit d'amenée d'azote 43, lequel peut comprendre une vanne, en particulier une électrovanne pilotée par les moyens de pilotage 5 du dispositif 1. Il est à noter que le gaz riche en azote n'est pas obligatoirement de l'azote pour mais 30 peut être formé d'un mélange gazeux contenant une forte proportion d'azote, de préférence plus de 50% en vol. d'azote, typiquement plus de 80% en vol. d'azote. 3046549 10 Au sein de la chambre de mélange 46, il se produit une dilution de l'air sous pression amené par la canalisation 42 avec de l'azote issu de la source d'azote 44, ce qui engendre un flux d'air enrichi en azote, donc appauvri en oxygène, qui est alors récupéré et acheminé par une ou des canalisations 44 vers le conduit 6 d'acheminement de gaz du 5 dispositif 1 selon l'invention. Là encore, le principe de fonctionnement de ce type de système de mélange est bien connu et ne sera pas détaillé davantage. De façon générale, la solution de la présente invention présente les avantages d'être facilement portable ou transportable, et d'être d'encombrement réduit. 10 Ainsi, l'utilisateur peut respirer directement l'air pauvre en oxygène produit via une interface adaptée l'atmosphère hypoxiée produite, tel un masque respiratoire, ce qui permet d'éviter d'avoir recours à une pièce dédiée ou à un dispositif peu pratique et encombrant du type tente. De plus, l'utilisateur peut se "déplacer" ou être actif tout en suivant son traitement 15 de récupération par hypoxie et évite ainsi son immobilisation complète pendant plusieurs heures. A l'inverse, l'utilisateur peut également utiliser le dispositif 1 selon l'invention pendant ses phases de sommeil, ce qui lui permet d'optimiser son temps de récupération. La présente invention est particulièrement adaptée aux sportifs devant s'entrainer en fournissant un effort physique en altitude, ou récupérer en altitude de ses efforts, ou encore 20 combiner entrainement et/ou récupération au niveau de la mer et en altitude, puisque le dispositif de l'invention permet de reproduire les conditions régnant en altitude, en particulier de mimer les teneurs en oxygène que l'on retrouve à plus de 1000 mètres d'altitude, en particulier en haute altitude, par exemple à 3000 mètres ou plus. 25 REVENDICATIONS1. Dispositif portable ou transportable permettant de produire un air appauvri en oxygène comprenant : - des moyens de réglage (3) permettant de régler ou de sélectionner, directement ou indirectement, une teneur désirée en oxygène inférieure à 21% en volume, - des moyens de production d'air appauvri en oxygène (4) permettant de produire de l'air appauvri en oxygène, - des moyens de pilotage (5) coopérant avec les moyens de réglage (3) et commandant les moyens de production d'air appauvri en oxygène (4) et - des moyens de canalisation (6) permettant de recueillir et convoyer au moins une partie de l'air appauvri en oxygène produit par les moyens de production d'air appauvri en oxygène (4). 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de pression (7) permettant de mesurer la concentration en oxygène de l'air appauvri en oxygène produit par les moyens de production d'air appauvri en oxygène (4). 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'affichage (8) permettant d'afficher la teneur désirée en oxygène et/ou la teneur en oxygène dans l'air appauvri en oxygène produit par les moyens de production d'air appauvri en oxygène (4). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de production d'air appauvri en oxygène (4) comprennent au moins un récipient d'adsorption (22, 23) contenant au moins un matériau adsorbant (25) permettant d'adsorber au moins une partie de l'oxygène contenu dans de l'air d'alimentation alimentant ledit au moins un adsorbeur (22, 23) de préférence les moyens de production d'air appauvri en oxygène comprennent plusieurs récipients d'adsorption (22, 23) agencés en parallèle. 3046549 12 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de production d'air appauvri en oxygène comprennent au moins une membrane (33) de séparation de gaz. 5 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de production d'air appauvri en oxygène comprennent au moins une source d'azote (44) contenant un gaz riche en azote formé d'au moins 50% en volume d'azote, et des moyens mélangeurs (46) permettant de produire un flux de gaz appauvri en oxygène par mélange du gaz riche en azote provenant de la source d'azote (44) avec de l'air ambiant. 10 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réglage (3) permettent de régler ou sélectionner une teneur désirée en oxygène comprise entre 10 et 20% en volume. 15 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de production d'air appauvri en oxygène (4), les moyens de pilotage (5) et les moyens de canalisation (6) sont compris dans un boitier (2). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 20 les moyens de canalisation (6) comprennent au moins un conduit de gaz et/ou au moins une vanne. 10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins un récipient d'adsorption contient un matériau adsorbant de type zéolite, alumine ou charbon 25 actif. 11. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 10, caractérisé en ce qu'au moins un récipient d'adsorption fonctionne en cycle de type PSA ou VSA. 3046549 13 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réglage (3) permettent de régler ou sélectionner une teneur en oxygène donnée ou une altitude donnée correspondant à une teneur en oxygène donnée. 5 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de production d'air appauvri en oxygène (4) comprennent un compresseur d'air (26, 32, 41) permettant de générer un flux d'air à une pression supérieure à 1 atm. 14. Installation de fourniture d'air appauvri en oxygène comprenant un 10 dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, un conduit flexible (9) et une interface patient (10) reliée fluidiquement audit dispositif par ledit conduit flexible (9).