FR2582219A1 - Procede et appareillage pour humidifier des gaz - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET APPAREILLAGE D'HUMIDIFICATION DE GAZ. L'APPAREILLAGE COMPREND UN PREMIER CONDUIT 10 ALIMENTE EN EAU PAR UN DISPOSITIF 1, UN SECOND CONDUIT 5 PAR LEQUEL DES GAZ A HUMIDIFIER SONT CANALISES JUSQU'A UNE PAROI POREUSE SEPARANT LES DEUX CONDUITS 5, 10, CETTE PAROI ETANT PERMEABLE A LA VAPEUR D'EAU MAIS IMPERMEABLE A L'EAU, UN DISPOSITIF 11 POUR CHAUFFER L'EAU, UN DISPOSITIF DE COMMANDE 4 COMPORTANT UN ELEMENT DE CONTROLE DE TEMPERATURE DE GAZ ET UN ELEMENT DE CONTROLE DE DEBIT D'EAU, LES GAZ, NOTAMMENT DES GAZ UTILISES DANS DES TRAITEMENTS MEDICAUX ET OPERATOIRES, ETANT FOURNIS A UN PATIENT APRES HUMIDIFICATION. APPLICATION AUX SERVICES MEDICAUX ET AUX HOPITAUX.

Description

La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour

humidifier des gaz et elle a été mise au point en particulier, bien que non uniquement, pour une application o il faut alimenter en gaz humidifiés un patient dans un hôpital. Un objet de la présente invention est de créer un procédé et un appareillage pour humidifier des gaz de façon

à permettre au moins au public un choix utile.

Selon un aspect de l'invention, celle-ci concerne un procédé d'humidification de gaz, comprenant les étapes consistant à introduire de l'eau dans un premier passage en faisant parvenir l'eau provenant d'une source à une pression positive sensiblement constante dans ledit premier passage, à chauffer ladite eau, à faire passer des gaz dans un second passage en faisant en sorte que de la vapeur d'eau mais pratiquement pas d'eau liquide passe au travers d'une paroi microporeuse commune aux deux passages précités, ladite paroi microporeuse étant perméable à la vapeur d'eau mais pratiquement imperméable à l'eau liquide, la vapeur d'eau passant au travers de la paroi microporeuse étant entraînée dans l'écoulement de gaz de façon à humidifier

lesdits gaz en vue de leur transmission à un point d'utili-

sation, à contrôler la température des gaz humidifiés, à produire des variations de température des gaz humidifiés pour engendrer des variations dans l'alimentation en chaleur de ladite eau afin de maintenir la température des gaz humidifiés dans une plage désirée de températures, à contrôler le débit d'eau dans ledit premier passage, à comparer le débit contrôlé avec un débit désiré, et à faire cesser l'écoulement d'eau et l'échauffement de ladite eau lorsque le débit contrôlé d'eau, la température désirée des gaz humidifiés et l'énergie fournie varient plus qu'une quantité désirée par rapport aux valeurs désirées de débit

de température et d'énergie fournie.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un appareillage d'humidification de gaz, ledit appareillage comprenant un premier passage, un dispositif d'alimentation en eau pour fournir de l'eau dans ledit passage, un second passage par l'intermédiaire duquel des gaz sont amenés sur une paroi microporeuse commune audit premier passage et audit second passage en un point d'utilisation, ladite paroi microporeuse étant perméable à la vapeur d'eau mais pratiquement imperméable à l'eau liquide, un dispositif pour fournir de la chaleur à ladite eau de façon à produire à l'intérieur dudit premier passage une pression de vapeur suffisante pour produire un passage de vapeur d'eau, mais non d'eau liquide, au travers de ladite paroi microporeuse, un dispositif de commande comportant un moyen de contrôle de température servant à contrôler la température desdits gaz à proximité dudit point d'utilisation, un dispositif de contrôle d'écoulement d'eau pour contrôler le débit d'eau passant dans ledit passage intérieur, un moyen pour comparer le débit contrôlé d'eau avec un débit désiré et un moyen pour faire cesser l'écoulement d'eau et l'échauffement de l'eau lorsque le débit contrôlé d'eau ou la température désirée desdits gaz varient de plus d'une valeur désirée, la structure et l'agencement étant tels que, lorsque des gaz passent dans ledit second passage sur la surface de ladite paroi microporeuse, de la vapeur d'eau, mais pratiquement pas d'eau liquide, passe au travers des parois dudit premier passage en étant entraînée dans lesdits gaz passant dans

ledit second passage et sur ladite paroi microporeuse.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip-

tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:

la figure 1 est une vue schématique d'un appareillage confor-

me à l'invention, la figure 2 est une vue schématique à échelle agrandie

d'une valve construite conformément à une partie de l'inven-

tion, la figure 3 est une vue à échelle agrandie d'une partie de la figure 1,

la figure 4 est une autre vue à échelle agrandie d'un dispo-

sitif de terminaison, la figure 5 est une vue d'une partie de la figure 4, la figure 6 est une vue en coupe schématique d'un tuyau d'inspiration dans lequel un tube microporeux est supporté par un moyen séparateur, la figure 7 est une vue en coupe de la structure de la figure 6, et la figure 8 est un schéma de l'appareillage conforme à l'invention, cette figure montrant également un schéma

synoptique du circuit électronique utilisé dans cet appa-

reillage. En référence aux dessins et conformément à la

présente invention, il est créé un appareillage d'humidifica-

tion qui est équipé d'une vessie d'alimentation en eau 1 qui assure l'alimentation d'une chambre d'égouttage 2 montée de façon amovible dans une fente profilée 3 d'un carter 4 contenant une unité de commande qui va être décrite en détail dans la suite. Un tuyau d'inspiration 5 part d'une machine respiratoire, par exemple un ventilateur ( non représenté) d'une construction orthodoxe et des gaz rassent dans le tuyau d'inspiration 5 en provenance du ventilateur pour arriver à une jonction 6 en Y qui est reliée à son tour à un masque ou à un autre dispositif permettant la fourniture des gaz à un patient. Un tuyau d'expiration 7 est relié à la jonction 6 en Y et transmet des gaz expirés à une valve d'exhalation ( non représentée). Les tuyaux 5 et 7 sont de préférence des tubes ondulés flexibles ou analogues qui sont formes d'une matière plastique appropriée, par exemple de polyéthylène.

Il est prévu un élément d'humidification compre-

nant un tube microporeux 10 ayant la propriété d'être perméa-

ble à la vapeur d'eau mais pratiquement imperméable à de l'eau liquide, en étant par exemple constitué de PTFE

( polytetrafluoréthylène) expansé et le tuyau est de préfé-

rence flexible, inerte et hydrophobe. Un tel tube est fabriqué sous la désignation commerciale GORE-TEX et est disponible auprès de W.L. Gore and Associates Inc. Newark Del, USA en différents diamètres compris entre 1 mm et 12 mm de diamètre intérieur. Des structures microporeuses formées de tels tubes sont disponibles et elles sont traversées par

des passages allant de 2,0 micromètres à 3,5 micromètres.

Le tube 10 est profilé en forme de boucle et les extrémités libres sont montées dans un bloc de terminaison 11. Le tube

est alimenté en eau à partir de la vessie 1 par l'inter-

médiaire d'un tube 15, d'une chambre d'égouttage 2 et d'un tube 16 et, pour créer une paroi commune entre l'eau se trouvant dans le tube 10 et les gaz se trouvant dans le tuyau d'inspiration 5, le tube 10 est monté à l'intérieur du tuyau 5. Le tuyau d'inspiration 5 peut avoir tout diamètre et toute longueur appropriés, par exemple un diamètre intérieur de 20 millimètres et une longueur d'environ 600 millimètres. Le tube 10 peut être formé d'une seule longueur ou bien il peut être agencé sous forme d'une hélice ou en faisceau si cela est souhaité de manière à obtenir le débit

désiré de transmission de vapeur. De préférence cependant le-

tube 10 est agencé en forme de boucle comme indiqué sur les figures 1 et 2. La vessie 1 d'alimentation en eau est une vessie flexible suspendue à un niveau approprié, par exemple sur un montant mobile 17 de façon à établir une pression

statique désirée.

Le tube 15 aboutità un orifice 20 placé dans la chambre d'égouttage 2 et l'orifice 20 est dimensionné de façon à débiter des gouttes d'eau dans un espace d'air 37 se trouvant dans la chambre 3, les gouttes tombant au

travers de l'espace d'air 37.

La chambre d'égouttage 2 est représentée de façon

plus détaillée sur la figure 2.

L'eau provenant de l'orifice 20 s'écoule sous la forme d'une série de gouttes et chaque goutte produit un

signal par interruption d'un faisceau de rayonnement infra-

rouge provenant d'un émetteur d'infrarouge 30 et dirigé vers un récepteur d'infrarouge qui constitue u'n détecteur de goutte 31. Les parois 32 délimitant la fente 3 dans le carter sont inclinées de telle sorte que la chambre d'égouttage 2 et les tubes associées 15 et 16 puissent être placés en position et enlevés sans qu'on soit gêné par d'autres parties de l'unité centrale. Cela procure un avantage considérable puisqu'il est possible d'utiliser des ensembles de " tuyauteries stérilisables séparément ou "jetables ", ce qui correspond à des conditions correctes d'hygiène. Il est prévu à l'intérieur du tube 10 un élément de chauffage 25 en forme de boucle, les deux extrémités

libres de la boucle étant chacune serties sur un fil d'inter-

connexion 21 qui est à son tour relié par brasage avec une plaquette à circuit imprimé 23, et ensuite-à l'un de deux conducteurs 22 et, par l'intermédiaire d'un connecteur 24 et d'un câble 26, à l'unité de commande placée dans le

carter 4.

Un fil résistif approprié est utilisé pour l'élément chauffant et, pour réduire les risques de surchauffe, l'élément chauffant est de préférence constitué

d'un matériau à bas point de fusion et, lorsque des varia-

tions de résistance dues à des variations de température du fil chauffant sont utilisées pour fournir une mesure approximative de la température du fil et de l'eau, le matériau utilisé a un coefficient thermique de résistivité facilement mesurable. La puissance fournie à l'élément chauffant peut être assez élevée et des paramètres de fonctionnement appropriés sont par exemple une tension de 24 V et une puissance de 125 W. Le point de fusion du fil de l'élément est de

préférence inférieur au point de fusion de la membrane.

Lorsque la membrane est constituée de GORE-TEX qui a un point de fusion d'environ 350 C, il est approprié d'utiliser pour le fil de l'élément chauffant un matériau constitué par un alliage d'étain et d'argent ayant un point de fusion

d'environ 230 C.

Le fil de l'élément chauffant est de préférence à "extrémités froides", ce résultat étant obtenu par exemple par sertissage, par soudage ou par brasage de l'élément sur des fils 21 de faible résistance, par exemple en cuivre, afin de permettre aux extrémités de fonctionner dans des conditions plus froides que la partie principale du fil

afin de réduire le risque de surchauffe desdites extrémités.

La boîte à bornes 11 et des détails de celle-ci sont

représentés de façon plus détaillée sur les figures 3 à 5.

La boîte à bornes 11 comprend un corps 12. Les extrémités du tube 10 sont de préférence fendues et les deux, ou plus de deux, bandes résultantes 14 sont tournées vers l'extérieur perpendiculairement aux axes longitudinaux du tube et un élément épais 18 est maintenu en place par des rivets 19 dans le bloc 11 pour relier le tube 16 de préférence aux deux extrémités du tube 10, une ouverture étant prévue pour

relier une chambre 27 au passage ménagé dans le tube 10.

Pour maintenir la séparation entre le tuyau 5 et le tube 10, il est prévu des moyens séparateurs qui comprennent de préférence un élément longitudinal sinueux 8, constitué par exemple d'une matière plastique appropriée, comme un homopolymère de polypropylène et, comme on peut le voir sur la figure 7, le séparateur 8 est constitué de deux

sections, chaque section étant pourvue de rainures demi-

circulaires de façon à obtenir, dans la condition d'assem-

blage indiquée sur la figure 7, une ouverture circulaire 9.

Les ouvertures 9 sont disposées sur la ligne sinusoïdale des

éléments 8 de manière qu'elles soient alignées longitudinale-

ment et le tuyau 10 est disposé dans lesdites ouvertures en étant ainsi supporté à intervalles fréquents en relation avec les branches supérieures et inférieures du tube 10, comme on peut le voir sur la figure 6. L'élément sinusoïdal 8 est agencé de façon à comporter des moyens de raccordement, de préférence des goujons 13 prévus dans un élément à intervalles et les trous prévus dans l'autre élément, les goujons 33 s'engageant dans les trous pour permettre aux

deux éléments d'être accrochés l'un avec l'autre avec interpo-

sition du tube microporeux 1 entre eux. De cette manière, du fait que les coudes 34 de l'élément 28 sont appliqués contre le tuyau 5 et que les extrémités 35 sont également montees de cette manière, le tube 10 est supporté séparément

du tuyau 5.

En service, de l'eau chaude est fournie au tube à 80 C par exemple. Il est évidemment indésirable qu'un

tube contenant de l'eau à cette température entre directe-

ment en contact avec la poitrine nue ou une autre partie du corps d'un patient par l'intermédiaire du tuyau 5 qui peut s'appuyer sur lesdites parties du corps. En consequence, cette forme de réalisation de la présente invention élimine ou réduit au minimum le risque d'établissement d'une haute température dans le tube 10 dans une position produisant une transmission de chaleur avec une partie du corps d'un patient par contact direct entre le tube 10 et le tuyau 5 et ensuite le corps du patient. Additionnellement, au moins

dans la forme préférée, on obtient une amélioration consi-

dérable en ce qui concerne la transmission de chaleur par

l'intermédiaire d'un tube microporeux non supporté.

La chambre d'égouttage 2 contient un clapet à bille 33 en matériau ferromagnétique ( par exemple en acier) qui s'applique contre un siège de valve 34 et qui est déplacé sur le côté par rapport à l'écoulement d'eau en étant -écarté du siège par application de courant à un électro-aimant 35 placé à l'intérieur du carter 4 afin de permettre à l'eau de

s'écouler de la chambre d'égouttage 2 jusque dans le tube 16.

Puisque le débit est faible, il suffit d'un petit déplacement entre les positions d'ouverture et de fermeture de la bille 33. La bille est maintenue dans la position de fermeture par gravité et par la pression statique de

1' eau.

La masse d'eau se trouvant dans la chambre d'égouttage 2 est maintenue à un niveau approprié 36 de telle sorte que les gouttes tombent au travers d'un espace d'air 37 depuis l'orifice 20 jusqu'au niveau 36. Ce niveau est maintenu sensiblement automatiquement une fois qu'il a été réglé du fait qu'une augmentation de hauteur du niveau 36 augmente la pression d'air dans le volume 37 et réduit la

force hydrostatique provoquant la formation de gouttes.

Un élément de détection de température d'air 40 ( figures 1 et 4), par exemple ue ou de préférence deux thermistances, est ou sont positionnées de façon amovible dans le tuyau d'inspiration 5 en aval de l'élément chauffant 25. La position réelle dépend du degré de refroidissement désiré pour les gaz. Pour obtenir une humidification appropriée des gaz, il peut être avantageux de chauffer les gaz à une température supérieure à celle qui est désirée

et de permettre un refroidissement jusqu'à 100 % d'hygromé-

trie. L'eau chaude se trouvant dans le tube 10 assure un chauffage des gaz se trouvant dans le tuyau 5 et le chauffage à une température supérieure fait en sorte que les gaz atteignent une température plus élevée que la temperature souhaitable - par exemple 38 C. Les gaz sont ensuite refroidis en passant dans un tube de refroidissement 41 positionné entre le tube 5 et l'élément de détection 40 dans la jonction 6 en Y. La longueur du tube 41 permet un certain

contrôle de l'humidité.

En variante ou en addition, un élément chauffant auxiliaire 42 ( figure 4) est positionné dans ou dans une zone adjacente à la section d'inspiration 43 de la jonction en Y 6 et, pour faciliter la commande de la chaleur et de l'humidité, un élément auxiliaire de détection de température d'air 44 est disposé entre l'élément chauffant principal 25

et l'élément chauffant auxiliaire 42.

Egalement un élément chauffant 45 peut être dispo-

sé dans le tuyau d'expiration 7 afin d'empêcher une conden-

sation et/ou de conditionner les gaz expirés en vue d'un autre traitement dans l'appareil respiratoire et un retour

au patient si cela est souhaité.

En référence maintenant au diagramme de la figure 4, un transformateur est prévu dans un système d'alimentation en courant 50. De préférence des variations de la résistance de l'élément chauffant 25 sous l'effet de variations de température de cet élément sont utilisées pour produire des signaux qui assurent la commande de l'alimentation en courant de l'élément chauffant. Ces signaux et des signaux provenant des dispositifs de détection de température d'air 40, et

éventuellement 44, sont appliqués à un convertisseur analo-

gique-numérique qui est de préférence un dispositif multi-

plexé, et une commande de réglage de température 51 fournit également des signaux au convertisseur analogique-numérique 52. Des signaux provenant du récepteur d'infrarouge, qui constitue le détecteur de gouttes 31, sont appliqués à une interface d'entrée binaire 53 et il est également prévu dans cett interface des commutateurs 54 et 55 remplissant des fonctions de "désactivation" et "d'activation" qui sont actionnées manuellement. Le convertisseur 52 et l'interface 53 sont reliés à un microprocesseur 56 de type 8085 auquel est associée une mémoire 57. Le microprocesseur 56 de type 8085 et un autre microcontrôleur 60 de type 8048 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une connexion de

surveillance mutuelle 58 et d'une interface de données 59.

L'interconnexion 58 permet au microcontrôleur 60 de type 8048 de vérifier le fonctionnement correct du microprocesseur 56 de type 8085 et de permettre au microprocesseur de

vérifier le fonctionnement du microcontrôleur 60. Le micro-

contrôleur 10 commande un dispositif d'affichage 61 concernant

l'utilisation d'eau et un dispositif d'affichage 62 concer-

nant la température de l'air. Le transformateur alimente l'élément chauffant 25 par l'intermédiaire d'un triac principal 62 et d'un triac d'appoint 63. Le détecteur de courant 64, une alarme 65, un détecteur de tension 66 et d'autres équipements d'appoint électronique qui sont réalisés sous la forme d'un élément analogique d'appoint 67 sont reliés aux parties restantes de l'appareillage. Le détecteur de courant 64 et le détecteur de tension 66 permettent de calculer les résistances de l'élément chauffant 25 afin de

fournir une indication des températures dudit élément.

La connexion 52 agit avec l'élément d'appoint analogique 57

pour maintenir un contrôle de la tension fournie par l'ali-

mentation en courant 50.

L'appareillage conforme à l'invention fonctionne

de la manière suivante.

Un opérateur déplace le montant porteur 17 suppor-

tant l'unité de commande dans son carter 4 jusqu'au voisinage d'un patient. L'opérateur règle ensuite l'ensemble de "plomberie" comprenant la vessie d'alimentation en eau 1, qui peut être une vessie d'alimentation intraveineuse normale, le tube 15, la chambre d'égouttage 2, le tube 16 et il assure la liaison de cet équipement avec le tuyau d'inspiration 5 relié à la jonction 6 en Y, qui est reliée à son tour à un masque ou à un autre dispositif d'administration de gaz à un patient. Du fait que le dispositif de détection de température f thermistance) 40 est amovible et que les fils 22 sont reliés aux fils 26 par l'intermédiaire de l'ensemble constitué par la fiche et la prise 24, il est possible de permuter facilement les tubes 5 et 10. Il.est à noter que le système de " plomberie " peut être agencé sous la forme d'une pièce d'équipement nouvellement stérilisée

pour chaque patient, ce qui procure des avantages considé-

rables pour la mise en service rapide de l'équipement.

Lorsque le courant est coupé dans l'unité de commande, l'opérateur fait alors arriver l'eau dans la chambre d'égouttage. Puisque la valve magnétique est fermée, le niveau d'eau dans la chambre 37 monte sous l'effet de l'écoulement goutte à goutte jusqu'à ce que la pression d'air

dans la chambre 37 empêche toute autre formation de gouttes.

L'opérateur enclenche alors l'alimentation en courant de l'unité de commande et il en résulte que la valve magnétique est ouverte et que de l'eau s'écoule dans le tube 10 et est chauffée dans celui-ci jusqu'à une température désirée. Du

fait de la nature de la paroi du tube 10 qui permet le passa-

ge de vapeur d'eau mais non d'eau liquide, de la vapeur d'eau pénètre dans les gaz s'écoulant sur la surface extérieure du tube 10, c'est-à- dire à l'intérieur du tuyau d'inspiration 5. La pression statique de l'eau établit une pression d'eau suffisante pour produire un écoulement d'eau dans le tube 10 et pour empêcher un écoulement de vapeur d'eau en retour dans le tube 16. Les besoins en eau dépendent du passage de la vapeur d'eau, mais non d'eau liquide, au travers de la paroi microporeuse du tube 10 et ce passage de vapeur d'eau dépend de la différence entre la pression de vapeur d'eau régnant dans le tube 10 et la pression de vapeur d'eau régnant dans le tube 5. La pression de vapeur d'eau régnant dans le tube intérieur 10 est commandée par le détecteur de température 40. En conséquence la température

des gaz fournis à un patient est détectée par la thermis-

tance 40 et des quantités contrôlées de chaleur sont fournies par l'élément chauffant à l'eau se trouvant dans le tube 10 sous la commande du microprocesseur 56 et en réponse à des signaux provenant de la hermistance 40. Les signaux sont transmis à partir des détecteurs de température

( et 44 éventuellement prévu) en fonction de la varia-

tion de résistance de l'élément chauffant 25. Les signaux provenant du détecteur de gouttes 31 sont transmis en

même temps que les signaux du convertisseur au micro-

processeur 56 de type 8085 et à leur tour des signaux sont fournis au microprocesseur 56 qui commande la quantité de chaleur fournie à l'élément chauffant 25. On obtient en 61 une indication du nombre de gouttes par minute et le dispositif d'affichage de température d'air 62 reçoit des signaux provenant du microcontrôleur de type 8048 et, en cas

de défaut de fonctionnement, l'alarme 65 est enclenchée.

En outre l'électrovalve 35 est excitée pour maintenir la bille 33 écartée de son siège afin de permettre le passage d'eau dans le tube 10. En cas de défaut de fonctionnement concernant le débit de fourniture d'eau, cette électrovalve

est désexcitée, ce qui provoque sa fermeture. En conse-

quence on obtient un grand avantage concernant la sécurité par le fait qu'il n'est pas possible que de l'eau passe dans l'appareil si du courant électrique n'est pas appliqué au soleénoïde 35 de l'électrovalve en particulier et à l'unité de commande en général, de sorte qu'il n'est pas possible que de l'eau traverse l'appareil sans'que l'unité

de commande soit en fonctionnement.

On va donner dans la suite une description du

programme logiciel qui a été établi pour obtenir un fonction-

nement sûr de l'appareil décrit ci-dessus et pour assurer

une protection contre un mauvais fonctionnement.

A. MICROPROCESSEUR D'APPOINT/SORTIE (60)

Ce processeur remplit trois fonctions principales:

(a) agir comme un dispositif de secours pour la sécurité.

Les deux processeurs du système comportent chacun des détecteurs de température d'air indépendants et chaque processeur est capable d'arrêter l'élément chauffant

indépendamment de l'autre. Le processeur d'appoint détec-

te des anomalies de température en coopération avec le

circuit d'appoint analogique.

(b) Il traite certains des signaux de sortie du système.

(c) Chaque processeur du système vérifie que l'autre est en train de fonctionner correctement par l'intermédiaire

de l'interface de surveillance (58).

PROGRAMME LOGICIEL POUR LE MICROPROCESSEUR D'APPOINT

Contrôle automatique Initialisation Démarrage du type 8085 Enclenchement de la période de surveillance

BOUCLE PRINCIPALE

Doit effectuer:

- une mise à jour des signaux de sortie pour communica-

tions en série - une mise à jour de l'état d'alarme, en fonction d'une entrée de défaut analogique et d'une indication fournie par le processeur logique - un actionnement de solenoide) - un actionnement de sorties de rechange i suivant les instructions données par le processeur de commande - un actionnement d'un simulateur de défaut) - en cas d'urgence ou en cas de défaut d'un processeur associé, passer à une condition de sécurité ** D'autres tâches sont effectuées d'une manière interrompue:

A CHAQUE CROISEMENT DE ZERO DU COURANT ALTERNATIF

Enclencher la minuterie de crête de courant alternatif.

Des crêtes de courant alternatif sont transmises au proces-

seur de commande (56) afin de lui permettre d'obtenir des lectures de tension et de courant en provenance de l'élément chauffant. Réception de données en provenance du processeur logique Réenclenchement de la minuterie de surveillance

INTERRUPTION DE MINUTERIE

Mise à jour des sorties d'alarme Génération d'une impulsion indiquant une crête du courant

alternatif s'il s'est produit une interruption de crête.

Vérification du processeur de commande logique (56) pour voir s'il fonctionne correctement et s'il n'a pas été

récemment réenclenché.

Si le processeur logique ne fonctionne pas: - effectuer toutes les vérifications de sorties - tenter trois fois d'assurer son redémarrage produire une alarme s'il ne redémarre pas Si le processeur logique nécessite des redémarrages fréquents: - vérifier toutes les sorties enclencher l'alarme

B. PROCESSEUR DE COMMANDE/LOGIQUE (56)

Ce processeur a pour tâche primaire de commander et d'effectuer des algorithmes. Il analyse toutes les entrées du

système et contrôle les sorties.

PROGRAMME LOGICIEL POUR LE MICROPROCESSEUR DE COMMANDE

Initialisation Exécution des opérations suivantes - étalonnage - réglage de température à la valeur correcte - affichage de température - affichage de consommation d'eau - détection de conditions de défaut - mesures correctives concernant des défauts - détection d'eau - communication détection d'entrée(s) de fonctions - exercer une action concernant des entrées de fonctions

EXTENSION DE CHACUN DES MODULES PRECITES

Initialisation - régler toutes les sorties dans la condition sûre contrôler les mémoires ROM, RAM, les portes, le système de surveillance effectuer des tests visibles pour l'utilisateur - vérifier le fonctionnement de valves - étalonnage - détection d'entrées de fonctions

ETALONNAGE

Déterminer la fréquence du secteur Déterminer le type de fil de l'élément chauffant Vérifier les températures de référence

REGLER LA TEMPERATURE A LA VALEUR CORRECTE

Effectuer la lecture du bouton de réglage Effectuer la lecture et l'actionnement des thermistances à valeurs moyennes Appliquer l'algorithme marche/arrêt au fil de l'élément chauffant Commander l'élément chauffant d'expiration Commander l'élément chauffant auxiliaire

AFFICHAGE DE TEMPERATURE

Affichage d'une température moyenne mobile

DETECTION D'EAU UTILISEE

Détecter l'apparition d'une goutte

AFFICHAGE DE LA CONSOMMATION D'EAU

Calculer le poids moyen par minute Affichage pour chaque goutte détectéeEnclenchement d'un clignotant lors d'une détection de goutte

DETECTION DE CONDITIONS DE DEFAUTS

Iniati ?iisation Déconnexion Haute température d'air Basse température d'air Panne de détecteur de température Débit d'eau élevé Débit d'eau faible Le triac ne marche pas Le simulateur de défaut est en panne Les références sortent de la plage admissible Les températures réglées sortent de la plage admissible La température de l'eau est élevée La température de l'eau est basse Le temps-de chauffe est trop long Examiner le rapport puissance/eau Défauts dans le système

COMMUNICATION'

Transmission par l'intermédiaire d'une interface standard RS 232 des informations suivantes: - consommation d'eau - température - température réglée - température de fil - puissance moyenne - indication d'état - état d'alarme/erreur

DETECTION D'ENTREES DE FONCTIONS

Annulation Annulation d'alarme pendant 60 secondes à moins qu'une nouvelle alarme se produise Enclencher une récupération dans les conditions décrites Assurer une entrée dans des fonctions spéciales Retour automatique au fonctionnement normal si l'opération de retour n'a pas été faite manuellement Il est souhaitable que des gaz provenant de l'appareil respiratoire et passant dans le tube 5 soient à

une température raisonnablement basse - par exemple 25 C.

Si les gaz sont à une température plus élevée - même aussi élevée que 37 C -, une humidification est possible par réglage de la température désirée de fonctionnement du détecteur 44 à une valeur supérieure, par exemple de 39 C, de façon qu'on puisse obtenir une différence de pression de vapeur d'eau au travers de la paroi microporeuse du tube 10

par chauffage de l'eau passant dans le tube 10 à une tempé-

rature encore plus élevée - par exemple 45 C - puis en refroidissant les gaz dans la partie 41. Avant que les détecteurs 40 aient capté cette température, les gaz se refroidissent jusqu'aux températures d'entrée dans un patient, par exemple 37 C. Dans le cas o il existe un dépassement, alors l'élément chauffant auxiliaire 42 est mis

en service.

La description faite ci-dessus montre qu'on

obtient un humidificateur qui est d'une construction très simple et également d'un emploi très facile et qui ne

nécessite pas beaucoup d'efforts pour sa mise en service.

A cet égard, et en particulier la bonne possibilité de déplacement de l'ensemble de " plomberie ", c'est-à-dire les éléments d'alimentation en eau, permettent une mise en service très rapide de l'appareillage. D'autres avantages de la présente invention,

au moins en ce qui concerne la forme préférée, par comparai-

son à des humidificateurs de l'art antérieur sont les suivants suivants: 1. Grâce à la réduction de volume dans lequel les gaz doivent passer, il est possible dassurer un meilleur contrôle. 2. Grâce à la réduction du volume dans lequel les gaz

doivent passer, les gaz fournis par la machine respira-

toire ( appareil de ventilation) sont fournis au

patient avec moins de retard.

3. Du fait de la réduction du volume d'eau qui doit être chauffé et du fait de la proximité de l'eau chauffée par rapport au patient, il est possible de commander plus rapidement la température, et également de façon plus précise. 4. La commande de l'écoulement d'eau est pratiquement automatique, bien que les besoins du patient en vapeur

d'eau varient.

5. Du fait de la compacité de la partie de l'appareil qui est proche du patient, le détecteur et le tube 10 peuvent être placés aussi bien dans une condition proximale que dans une condition distale par rapport à la

tête du patient.

6. Du fait de la proximité de l'élément humidificateur par rapport au patient, les pertes en chaleur et en eau et une condensation ultérieure dans le système de

distribution sont réduites.

7. La valve de commande d'écoulement d'eau contribue nota-

blement à empêcher l'eau de passer dans le dispositif humidificateur dans des conditions de défauts, ce qui

contribue à empêcher un mauvais fonctionnement dangereux.

8. Un mouvement de la bille dans la valve sur une partie inclinée est avantageux par le fait que cela réduit l'énergie nécessaire pour déplacer la bille et pour la maintenir dans la position d'ouverture. La bille n'a pas besoin d'être complètement soulevée de son- siège. 9. L'affichage de la consommation d'eau permet de mesurer les performances d'humidification à obtenir au moyen

d'un contrôle visuel.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'humidification de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à introduire de l'eau dans un premier passage (10) en faisant parvenir l'eau provenant d'une source à une pression positive sensiblement constante dans ledit premier passage, à chauffer ladite eau, à faire passer des gaz dans un second passage (5) en faisant en sorte que de la vapeur d'eau mais pratiquement pas d'eau liquide passe au travers d'une paroi microporeuse commune aux deux passages précités (5, 10), ladite paroi microporeuse

étant perméable à la vapeur d'eau mais pratiquement imper-

méable à l'eau liquide, la vapeur d'eau passant au travers de la paroi microporeuse étant entraînée dans l'écoulement de gaz de façon à humidifier lesdits gaz en vue de leur transmission à un point d'utilisation, à contrôler la température des gaz humidifiés, à produire des variations de température des gaz humidifiés pour engendrer des variations

dans l'alimentation en chaleur de ladite eau afin de mainte-

nir la température des gaz humidifiés dans une plage désirée de températures, à contrôler le débit d'eau dans ledit premier passage (10), à comparer le débit contrôlé avec un débit désiré, et à faire cesser l'écoulement d'eau et l'échauffement de ladite eau lorsque le débit contrôlé d'eau, la température désirée des gaz humidifiés et l'énergie fournie varient plus qu'une quantité désirée par rapport aux valeurs désirées de débit de température et d'énergie fournie.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à introduire de l'eau dans ledit premier passage (10), ce premier passage étant agencé sous forme d'un tube interne (10) placé à

l'intérieur dudit second passage (5).

3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à chauffer l'eau dans ledit premier passage (10) en faisant passer un courant électrique dans un fil résistant (21)

enfermé dans ledit premier passage (10).

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en

ce qu'il comprend les étapes consistant à utiliser des varia-

tions de la résistance dudit fil résistant (21) pour produire un signal indiquant des variations de la température de l'eau en train d'être chauffée.

5. Appareillage pour humidifier des gazcaractérisé en ce qu'il comprend un premier passage (10), un dispositif d'alimentation en eau (1) pour fournir de l'eau dans ledit passage (10), un second passage (5) par l'intermédiaire duquel des gaz sont amenés sur une paroi microporeuse commune audit premier passage (10) et audit second passage (5) en un

point d'utilisation, ladite paroi microporeuse étant perméa-

ble à la vapeur d'eau mais pratiquement imperméable à l'eau liquide, un dispositif pour fournir de la chaleur à ladite eau de façon à produire à l'intérieur dudit premier passage (10) une pression de vapeur suffisante pour produire un passage de vapeur d'eau, rmais non d'eau liquide, au travers de ladite paroi microporeuse, un dispositif de commande (4) comportant un moyen de contrôle de température servant à contrôler la température desdits gaz à proximité dudit point d'utilisation, un dispositif de contrôle d'écoulement d'eau pour contrôler le débit d'eau passant dans ledit passage intérieur, un moyen pour comparer le débit contrôlé d'eau

avec un débit désiré et un moyen pour faire cesser l'écoule-

ment d'eau et l'échauffement de l'eau lorsque le débit contrôlé d'eau ou la température désirée desdits gaz varient de plus d'une valeur désirée, la structure et l'agencement étant tels que, lorsque des gaz passent dans ledit second passage sur la surface de ladite paroi microporeuse, de la vapeur d'eau, mais pratiquement pas d'eau liquide, passe au travers des parois dudit premier passage (10) en étant entraînée dans lesdits gaz passant dans ledit

second passage et sur ladite paroi microporeuse.

6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier passage (10) est disposé comme un

tube intérieur à l'intérieur dudit second passage (5).

7. APpareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit tube intérieur (10) est disposé en forme de

boucle à l'intérieur dudit second passage (5).

8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu à l'intérieur dudit second passage (5) des moyens séparateurs (8) qui sont agencés pour supporter ledit premier passage (10) d'une manière telle qu'une distance de séparation soit maintenue entre ladite

paroi microporeuse et la paroi dudit second passage (5).

9. Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens séparateurs comprennent au moins un élément sinueux longitudinal (8) comportant des supports placés selon deux lignes longitudinales, ledit premier passage (10) étant placé sur lesdits supports d'une manière telle que ce premier passage (10) soit supporté avec du jeu

par rapport aux parois dudit second passage (5).

10. Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est prévu deux éléments sinueux longitudinaux (8) comportant chacun des rainures demi-circulaires et en ce que lesdits éléments (8) comportent des moyens de jonction pour assurer leur assemblage mutuel, lesdites rainures demi-circulaires étant alignées pour former des ouvertures

(9) dans lesquelles ledit premier passage (10) est supporté.

11. Appareillage selon une quelconque des revendica-

tions 7 à 10, caractérisé en ce que les deux extrémités de la boucle sont fixéesdans un bloc de terminaison (11), au moins une extrémité de la boucle étant divisée en deux ou plusieurs parties, lesdites parties étant fixées mécaniquement sur

ledit bloc de terminaison (11).

12. Appareillage selon une quelconque des revendications

6 à 11, caractérisé en ce que ledit premier passage (10) contient un élément électrique chauffant (21) et en ce qu'il est prévu un moyen de commande de chauffe pour commander l'alimentation en courant dudit élément électrique chauffant (21) d'une manière telle que la quantité de chaleur fournie à l'eau passant dans ledit premier passage (10) soit commandée

par ledit moyen de commande de chauffe.

13. Appareillage selon la revendication 12, caractéri-

sé en ce que ledit élément électrique chauffant (21) est

formé d'un matériau qui fond à basse température.

14. Appareillage selon une quelconque des revendica-

tions 11, 12 ou 13, caractérisé en ce que ledit bloc de terminaison (11) comprend des bornes pour ledit élément électrique chauffant (21), lesdits bornes étant adaptées pour être plus froides en service que la partie principale

de l'élément chauffant (21).

15. Appareillage selon une quelconque des revendica-

tions 12 à 14, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour contrôler la température de l'eau dans ledit premier passage (10), ces moyens comprenant des composants servant à mesurer la variation de résistance dudit élément chauffant (21).

16. Appareillage selon une quelconque des revendica-

tions 5 à 15, caractérisé en ce que ledit moyen assurant la cessation de l'alimentation en eau comprend une valve (35) comportant un conduit (16) dans lequel l'eau doit passer, un siège de valve (34) placé dans ledit conduit (16), un élément obturateur de valve (33) monté de façon à pouvoir se déplacer par rapport audit siège de valve (34) et agencé pour s'appliquer contre le siège (34) pour fermer la valve dans des conditions statiques, ledit élément obturateur

(33) de la valve étant constitué d'un matériau ferromagné-

tique tandis qu'il est prévu un électro-aimant (35) disposé par rapport audit élément obturateur (33) d'une manière telle que, lorsque du courant est fourni audit électro-aimant (35), ledit obturateur (33) se déplace par rapport audit siège de valve (34) pour permettre l'écoulement de l'eau dans ledit

conduit (16).

17. APpareillage selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que ladite valve (33, 34, 35) est disposée dans

une partie inférieure de ladite chambre d'égouttage (2).

18. Appareillage selon une des revendications 16 ou

17, caractérisé en ce que ledit dispositif d'alimentation en eau (1) comprenant ladite valve (33, 34, 35) est associé de façon amovible au reste dudit appareillage afin de

permettre un remplacement commode.

19. Appareillage selon une quelconque des revendica-

tions 5 à 18, caractérisé en ce que ledit moyen de contrôle d'écoulement d'eau comprend un moyen pour compter le nombre de gouttes formées par unité de temps et passant au travers

dudit espace-d'air (37).

20. Appareillage selon une quelconque des revendica-

tions 5 à 19, caractérisé en ce que ladite unité de commande (4) comprend un microprocesseur (56) et un microcontrôleur (60) et en ce que ledit moyen de contrôle de temperature comprend deux dispositifs de détection de températures (40, 44), un desdits dispositifs de détection de températures (40) envoyant des signaux audit microprocesseur (56) tandis que l'autre dispositif de détection de température (44) envoie des signaux audit microcontrôleur (60), ledit microprocesseur (56) et ledit microcontrôleur (60) étant enclenchés lors de la réception d'un signal approprié pour couper l'alimentation en courant dudit élément chauffant (25) indépendamment

de l'autre.

21. Appareillage selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit microcontrôleur (60) et ledit microprocesseur

(56) vérifient chacun que l'autre fonctionne correctement.

22. Appareillage selon la revendication 20 ou la revendication 21, caractérisé en ce que ladite unité de commande (4) comprend des moyens pour détecter une ou plusieurs températures hautes ou basses des gaz, des dispositifs de détection de températures, des dispositifs de

détection de pannes, de débits.élevés ou faibles d'alimenta-

tion en eau, de coupure de courant d'alimentation desdits moyens de chauffage, de sortie de températures de référence ou de réglage par rapport à des gammes définies, de hautes ou basses températures d'eau, de temps excessifs d'échauffement, de rapports incorrects entre le courant et l'alimentation en

eau et de défauts de système.