FR2641976A1

FR2641976A1 - BREATHING APPARATUS WITH CLOSED CIRCUIT OPERATION

Info

Publication number: FR2641976A1
Application number: FR9001030A
Authority: FR
Inventors: Adalbert Pasternack
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1990-07-27
Also published as: AU4863790A; GB8928508D0; DE3901919A1; GB2228684A; ZA90380B

Abstract

Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé, avec une source d'oxygène et avec un sac respiratoire qui est relié à une valve d'alimentation en oxygène commandée par l'activité respiratoire. Selon l'invention, cela est obtenu par le fait que, pour la commande de la valve d'alimentation en oxygène 8, il est prévu un capteur 19 disposé en dehors du circuit de gaz respiratoire 1, 2, 3, permettant à l'utilisateur de l'appareil de ne pas se servir de la force de ses poumons pour le dosage.Breathing apparatus operating in a closed circuit, with an oxygen source and with a breathing bag which is connected to an oxygen supply valve controlled by respiratory activity. According to the invention, this is achieved by the fact that, for the control of the oxygen supply valve 8, there is provided a sensor 19 arranged outside the respiratory gas circuit 1, 2, 3, allowing the user of the device not to use the strength of his lungs for the dosage.

Description

I Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé L'inventionI Breathing apparatus operating in closed circuit The invention

concerne un appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé, avec une source d'oxygène et avec un sac respiratoire qui est relié à une valve d'alimentation en oxygène commandée par l'activité respiratoire. Des valves d'alimentation en oxygène commandées par l'activité relates to a breathing apparatus operating in closed circuit, with an oxygen source and with a breathing bag which is connected to an oxygen supply valve controlled by the respiratory activity. Activity-controlled oxygen supply valves

respiratoire sont par exemple connues par le brevet allemand DE-C 7 29 638. respiratory are for example known from German patent DE-C 7 29 638.

Dans cette forme de réalisation, le sac respiratoire est relié à une valve à membrane, et en présence d'une dépression dans le sac respiratoire, la valve à membrane ferme un dispositif de contact électrique et ouvre la valve d'alimentation en oxygène à l'encontre de l'action d'un ressort, de sorte que de l'oxygène provenant d'une source d'oxygène s'écoule dans le sac respiratoire. Dans la demande de brevet allemand DE-B I 573 124, il est décrit un dispositif d'alimentation en gaz respiratoire avec une valve d'alimentation en oxygène actionnée électriquement, dispositif qui présente un convertisseur de pression qui est sollicité d'une part par la pression d'une source de pression de référence et d'autre part par la pression dans le masque, et qui produit un signal correspondant à la différence de pression mesurée, signal qui commande la valve d'alimentation en oxygène de telle sorte que la quantité d'oxygène délivrée dans le masque est approximativement proportionnelle à la baisse de pression dans le masque par rapport à la pression de référence. De cette manière, la quantité d'alimentation en gaz respiratoire doit être In this embodiment, the breathing bag is connected to a membrane valve, and in the presence of a vacuum in the breathing bag, the membrane valve closes an electrical contact device and opens the oxygen supply valve to the 'against the action of a spring, so that oxygen from an oxygen source flows into the respiratory bag. In German patent application DE-B I 573 124, there is described a respiratory gas supply device with an electrically actuated oxygen supply valve, device which has a pressure converter which is acted on the one hand by the pressure of a reference pressure source and on the other hand by the pressure in the mask, and which produces a signal corresponding to the pressure difference measured, signal which controls the oxygen supply valve so that the amount of oxygen delivered to the mask is approximately proportional to the pressure drop in the mask relative to the reference pressure. In this way, the amount of breathing gas supply must be

adaptée finement aux besoins de l'utilisateur. finely adapted to the user's needs.

L'invention a pour but d'améliorer un appareil du type mentionné en introduction de façon à permettre, sans dépression dans le sac respiratoire et dans les poumons, et ainsi sans sollicitation additionnelle de l'utilisateur de l'appareil, une bonne adaptation de l'apport d'oxygène aux besoins d'oxygène The object of the invention is to improve a device of the type mentioned in the introduction so as to allow, without depression in the respiratory bag and in the lungs, and thus without additional solicitation of the user of the device, a good adaptation of oxygen supply to oxygen requirements

en situation d'activité ou de repos. in a situation of activity or rest.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que, pour la commande de la valve d'alimentation en oxygène, il est prévu un capteur disposé en dehors du circuit de gaz respiratoire. Les- formes de réalisation connues sont commandées par des capteurs de pression qui déterminent directement ou indirectement la pression dans le circuit de gaz respiratoire ou encore dans la conduite de gaz respiratoire, et qui établissent l'apport d'oxygène en fonction de ces valeurs de pression. Dans le présent cas de l'invention, la valve d'alimentation en oxygène est commandée par un capteur indépendant du circuit de gaz respiratoire, et notamment par un capteur de mouvement ou par un capteur de mesure de pression partielle d'oxygène applicable sur la surface de la peau. On peut ainsi réaliser une bonne adaptation aux besoins respectives d'oxygène qui existent en situation d'activité ou en situation de repos de l'utilisateur. En particulier dans le cas de l'utilisation d'un capteur de mouvement qui enregistre les mouvements de la cage thoracique pour commander la valve d'alimentation en oxygène, il peut être opportun de couvrir les besoins de base d'apport d'oxygène par un dispositif de dosage permanent, et de concevoir le capteur de mouvement pour la commande des besoins supplémentaires. Les faibles besoins d'oxygène qui- existent en situation de repos sont alors couverts par le dosage permanent, et seuls les besoins supplémentaires sont commandés par l'intermédiaire du capteur de mouvement, qui enregistre les mouvements de la cage thoracique. La hauteur du dosage permanent est opportunément fixée à environ 0,5 l/mn. Cette valeur correspond à une dilatation minimale de la cage thoracique, qui est généralement difficile à détecter par des capteurs de mouvement. Si une consommation accrue d'oxygène apparaît par suite d'une sollicitation, on peut réaliser une détection opportune à l'aide des mouvements de la cage According to the invention, this object is achieved by the fact that, for the control of the oxygen supply valve, there is provided a sensor arranged outside the respiratory gas circuit. The known embodiments are controlled by pressure sensors which directly or indirectly determine the pressure in the respiratory gas circuit or even in the respiratory gas line, and which establish the supply of oxygen as a function of these values of pressure. In the present case of the invention, the oxygen supply valve is controlled by a sensor independent of the respiratory gas circuit, and in particular by a movement sensor or by a partial oxygen pressure measurement sensor applicable on the skin surface. It is thus possible to achieve a good adaptation to the respective oxygen requirements which exist in a situation of activity or in a situation of rest of the user. Particularly in the case of the use of a motion sensor which records the movements of the rib cage to control the oxygen supply valve, it may be advisable to cover the basic needs of oxygen supply by a permanent dosing device, and to design the motion sensor for controlling additional needs. The low oxygen requirements which exist in a resting situation are then covered by the permanent dosage, and only the additional requirements are controlled via the motion sensor, which records the movements of the rib cage. The height of the permanent dosage is suitably fixed at around 0.5 l / min. This value corresponds to a minimal dilation of the rib cage, which is generally difficult to detect by motion sensors. If increased oxygen consumption occurs as a result of stress, timely detection can be achieved using cage movements

thoracique, au moyen d'un capteur de mouvement correspondant. thoracic, using a corresponding motion sensor.

Ce capteur de mouvement peut avantageusement présenter au moins un extensomètre, et être disposé conjointement avec une ceinture thoracique ou This motion sensor can advantageously have at least one extensometer, and be arranged in conjunction with a chest belt or

encore une ceinture ventrale.another lap belt.

Il apparaît également opportun de produire le signal de commande à partir de plusieurs mouvements de cage thoracique successifs. On peut alors avantageusement prévoir un dispositif pour mémoriser des signaux électriques dérivés du mouvement respiratoire, et former le signal de commande pour l'actionnement de la valve d'alimentation en oxygène à l'aide d'un comparateur à fenêtre, à chaque fois à partir d'un nombre prédéterminé de It also appears appropriate to produce the control signal from several successive rib cage movements. It is then advantageously possible to provide a device for memorizing electrical signals derived from the respiratory movement, and forming the control signal for actuating the oxygen supply valve using a window comparator, each time at from a predetermined number of

signaux du mouvernent respiratoire.signals from the respiratory governor.

Dans une forme de réalisation opportune, le capteur pour l'activité respiratoire peut être relié à un amplificateur qui, par l'intermédiaire d'un transmetteur, est relié à la valve d'alimentation en oxygène disposée dans une conduite de liaison directe entre la source d'oxygène et le sac respiratoire, et qui délivre les impulsions de commande pour l'actionnement In a convenient embodiment, the sensor for respiratory activity can be connected to an amplifier which, via a transmitter, is connected to the oxygen supply valve arranged in a direct connection line between the oxygen source and the respiratory bag, and which delivers the control pulses for actuation

de la valve d'alimentation en oxygène. of the oxygen supply valve.

L'invention va être maintenant décrite en référence à un exemple de The invention will now be described with reference to an example of

réalisation d'un appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé. creation of a closed circuit breathing apparatus.

L'appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé représenté schématiquement sur l'unique figure du dessin annexé contient les éléments constructifs constitutifs du circuit respiratoire, qui sont représentés dans leur agencement fonctionnel, sur un bâti porteur avec une enveloppe protectrice extérieure. Un raccord de gaz respiratoire 1 est relié par l'intermédiaire de clapets antiretour correspondants 2, 3 à une conduite d'inspiration 4 et une conduit d'expiration 5 du circuit respiratoire. Dans la conduite d'expiration 5 se trouve une cartouche régénératrice 6 qui lie le gaz carbonique présent dans l'air expiré. La sortie de la cartouche régénératrice 6 est reliée à un sac respiratoire 7 réalisé sous la forme d'un sac à soufflets, et à la conduite The breathing apparatus operating in closed circuit shown schematically in the single figure of the accompanying drawing contains the constructive elements constituting the respiratory circuit, which are shown in their functional arrangement, on a support frame with an outer protective envelope. A breathing gas connection 1 is connected by means of corresponding non-return valves 2, 3 to an inspiration pipe 4 and an exhalation pipe 5 of the respiratory circuit. In the exhalation line 5 is a regenerative cartridge 6 which binds the carbon dioxide present in the exhaled air. The outlet of the regenerative cartridge 6 is connected to a breathing bag 7 produced in the form of a bellows bag, and to the pipe

d'inspiration 4. On obtient ainsi un circuit fermé. of inspiration 4. We thus obtain a closed circuit.

Dans le sac respiratoire 7, on peut, par l'intermédiaire d'une valve d'alimentation en oxygène 8, alimenter de l'oxygène provenant d'une source d"oxygène 9 et passsant par une conduite de liaison 10. Une valve de bouteille 11 et un réducteur de pression 12 sont disposés à la suite de la source d'oxygène 9 dans la conduite de liaison 10. Une conduite de mesure 14, isolable par une valve 13, permet la liaison avec un manomètre 15 afin de In the respiratory bag 7, it is possible, via an oxygen supply valve 8, to supply oxygen coming from an oxygen source 9 and passing through a connecting pipe 10. A bottle 11 and a pressure reducer 12 are arranged after the oxygen source 9 in the connection pipe 10. A measurement pipe 14, isolable by a valve 13, allows the connection with a pressure gauge 15 in order to

contrôler la pression d'alimentation en oxygène. check the oxygen supply pressure.

La valve d'alimentation en oxygène 8 est, comme représenté, réalisée sous la forme d'une valve électromagnétique, et elle reçoit ses impulsions de commande d'un amplificateur 16 par l'intermédiaire d'un transmetteur 17 qui est relié à un dispositif d'affichage 18 qui rend visible la mise en service de The oxygen supply valve 8 is, as shown, in the form of an electromagnetic valve, and it receives its control pulses from an amplifier 16 via a transmitter 17 which is connected to a device display 18 which makes visible the commissioning of

la valve d'alimentation en oxygène 8. the oxygen supply valve 8.

L'entrée de l'amplificateur 16 est reliée à un capteur de mouvement 19 réalisé sous la forme d'une bande extensométrique. Un tel capteur de mouvement peut aussi, éventuellement, être constitué d'une multiplicité de capteurs individuels, bandes extensométriques en particulier, adéquatement reliés. Il se trouve sur une ceinture thoracique 20 qui, à l'aide d'attaches 21, 22, peut être portée par l'utilisateur de l'appareil à la manière d'une ceinture ventrale. La ceinture thoracique 20 munie du capteur de mouvement 19 doit être portée sur la cage thoracique à une position permettant d'obtenir une amplitude de mouvement maximale, la ceinture thoracique elle-même étant The input of the amplifier 16 is connected to a motion sensor 19 produced in the form of an extensometric strip. Such a motion sensor can also possibly consist of a multiplicity of individual sensors, extensometric bands in particular, suitably connected. It is located on a chest belt 20 which, by means of fasteners 21, 22, can be worn by the user of the device in the manner of a lap belt. The chest belt 20 fitted with the motion sensor 19 must be worn on the chest cage in a position allowing maximum range of motion to be obtained, the chest belt itself being

éventuellement avantageusement réalisée en matériau élastique. optionally advantageously made of elastic material.

Lors de l'utilisation de l'appareil respiratoire à fonctionnement en circulation, le raccord de gaz respiratoire 1 est relié au masque porté par l'utilisateur de l'appareil. La ceinture thoracique 20 se trouve en position When using the circulating breathing apparatus, the breathing gas connector 1 is connected to the mask worn by the user of the apparatus. The chest belt 20 is in position

correspondante autour du poitrail.corresponding around the chest.

Dans la phase d'inspiration, le capteur de mouvement 19 configuré en bande extensométrique connaît une extension, et il délivre par l'intermédiaire d'une ligne de liaison 23 un signal de commande à l'entrée de l'amplificateur 16. Ce dernier commande par l'intermédiaire du transmetteur 17 l'électrovalve 8 pour autoriser temporairement l'apport d'oxygène par la conduite de liaison 10 dans le sac respiratoire 7. Dans la phase d'expiration, l'électrovalve 8 reste fermée. Une impulsion de pression d'oxygène est ainsi In the inspiration phase, the motion sensor 19 configured in the extensometric band has an extension, and it delivers, via a connecting line 23, a control signal to the input of the amplifier 16. The latter control via the transmitter 17 the solenoid valve 8 to temporarily authorize the supply of oxygen through the connecting line 10 in the respiratory bag 7. In the expiration phase, the solenoid valve 8 remains closed. An oxygen pressure pulse is thus

fournie périodiquement, à chaque phase d'inspiration, au sac respiratoire 7. supplied periodically, at each inspiration phase, to the respiratory bag 7.

Pour le dosage, I'utilisateur de l'appareil n'a ainsi pas besoin d'utiliser For dosing, the user of the device does not need to use

la force de ses poumons, attendu que l'apport d'oxygène s'adapte aux besoins. the strength of his lungs, as the oxygen supply adapts to the needs.

Si, en présence d'une sollicitation d'activité importante, il se produit une accélération des phases respiratoires, la succession des impulsions d'oxygène If, in the presence of a significant activity demand, there is an acceleration of the respiratory phases, the succession of oxygen pulses

est elle-aussi accélérée.is also accelerated.

Comme la commande peut être restreinte en présence de faibles mouvements de la cage thoracique au voisinage de la sollicitation de repos, car de faibles dilatations de la cage thoracique sont généralement difficiles à déceler par un capteur de mouvement et peuvent être difficilement distinguées des signaux perturbateurs dûs aux mouvements du corps, on peut, comme on l'a déjà indiqué, prévoir en outre un système de dosage permanent pour une faible consommation d'oxygène. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, ce système peut opportunément contenir une horloge indépendante du capteur de mouvement, laquelle asservit de manière rythmée l'amplificateur 16, à chaque fois indépendamment de la variable d'entrée du capteur de mouvement 19, afin de commander périodiquement l'ouverture de l'électrovalve 8. De la sorte, des impulsions de pression d'oxygène se succèdent à intervalles réguliers indépendamment du mouvement respiratoire et de la dilatation correspondante de la cage thoracique, impulsions qui As the control can be restricted in the presence of small movements of the rib cage in the vicinity of the resting stress, because small dilations of the rib cage are generally difficult to detect by a motion sensor and can be difficult to distinguish from the disturbing signals due to the movements of the body, it is possible, as already indicated, to provide in addition a permanent metering system for a low consumption of oxygen. In the embodiment described here, this system can conveniently contain a clock independent of the motion sensor, which controls the amplifier 16 in a rhythmic manner, each time independently of the input variable of the motion sensor 19, in order to periodically control the opening of the solenoid valve 8. In this way, pulses of oxygen pressure follow one another at regular intervals independently of the respiratory movement and the corresponding dilation of the rib cage, pulses which

assurent le besoin minimal en oxygène, qui est d'environ 0,5 litre par minute. ensure the minimum oxygen requirement, which is around 0.5 liters per minute.

Si la sollicitation augmente, le capteur de mouvement 19 entre en fonction comme variable d'entrée supplémentaire de l'amplificateur 16, et il prolonge adéquatement la durée d'impulsion pour la commande du temps d'ouverture If the stress increases, the motion sensor 19 comes into operation as an additional input variable of the amplifier 16, and it adequately extends the pulse duration for controlling the opening time.

de l'électrovalve 8.of the solenoid valve 8.

26 4 1 9 7 626 4 1 9 7 6

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé, avec une source d'oxygène et avec un sac respiratoire qui est relié à une valve d'alimentation en oxygène commandée par l'activité respiratoire, caractérisé en ce que, pour la commande de la valve d'alimentation en oxygène (8), il est prévu un capteur (19) disposé en dehors du circuit de gaz 1. Breathing apparatus operating in closed circuit, with an oxygen source and with a breathing bag which is connected to an oxygen supply valve controlled by the respiratory activity, characterized in that, for the control of the valve oxygen supply (8), there is a sensor (19) arranged outside the gas circuit

respiratoire (1, 2, 3, 4, 5, 6).respiratory (1, 2, 3, 4, 5, 6).

2. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est un capteur de mouvement (19) qui enregistre les mouvements de la cage thoracique pour 2. Closed circuit breathing apparatus according to claim 1, characterized in that the sensor is a motion sensor (19) which records the movements of the rib cage for

commander la valve d'alimentation en oxygène (8). order the oxygen supply valve (8).

3. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif qui couvre les besoins de base d'apport d'oxygène par un dosage permanent, et en ce que le capteur de mouvement (19) est conçu pour la commande des besoins supplémentaires. 3. Breathing apparatus operating in closed circuit according to claim 2, characterized in that there is provided a device which covers the basic needs of oxygen supply by a permanent dosage, and in that the movement sensor ( 19) is designed for ordering additional requirements.

4. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le capteur (19) présente au moins4. Breathing apparatus operating in closed circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the sensor (19) has at least

un extensomètre combiné avec une ceinture thoracique (20). an extensometer combined with a chest belt (20).

5. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal de commande est 5. Breathing apparatus operating in closed circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the control signal is

produit à partir de plusieurs mouvements de cage thoracique successifs. produced from several successive rib cage movements.

6. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif pour mémoriser des signaux électriques dérivés du mouvement respiratoire, et en ce que le signal de commande pour l'actionnement de la valve d'alimentation en oxygène (8) est formé à l'aide d'un comparateur à fenêtre, à chaque fois à 6. Breathing apparatus operating in closed circuit according to claim 5, characterized in that there is provided a device for storing electrical signals derived from the respiratory movement, and in that the control signal for actuation of the valve d oxygen supply (8) is formed using a window comparator, each time at

partir d'un nombre prédéterminé de signaux de mouvement respiratoire. from a predetermined number of respiratory movement signals.

7. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est un capteur de mesure 7. A closed circuit breathing apparatus according to claim 1, characterized in that the sensor is a measurement sensor.

de pression partielle d'oxygène, applicable sur la surface de la peau. of partial pressure of oxygen, applicable on the surface of the skin.

8. Appareil respiratoire à fonctionnement en circuit fermé selon la revendication 2 ou 7, caractérisé en ce que le capteur (19) pour l'activité respiratoire est relié à un amplificateur (16) qui, par l'intermédiaire d'un transmetteur (17), est relié à la valve d'alimentation en oxygène (8) qui est disposée dans une conduite de liaison directe (10) entre la source d'oxygène 8. Breathing apparatus operating in closed circuit according to claim 2 or 7, characterized in that the sensor (19) for respiratory activity is connected to an amplifier (16) which, via a transmitter (17 ), is connected to the oxygen supply valve (8) which is arranged in a direct connection pipe (10) between the oxygen source

(9) et le sac respiratoire (7).(9) and the respiratory bag (7).