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Description jointe à une demande de
BREVET BELGE déposée par la société dite : THE KENDALL COMPANY ayant pour objet : Perfectionnements à un humidificateur à cartouche pour la pédiatrie
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La présente invention concerne une modification apportée à un appareil thérapeutique d'inhalation destiné à être utilisé avec un appareil de ventilation médical.
Le brevet US-A-3 771 721, concerne la thérapie par inhalation dans la technique médicale du traitement par oxygène ou par un mélange d'oxygène et d'air à contenu en humidité élevé. Plusieurs types d'appareils, incluant des atomiseurs et des humidificateurs, sont conçus pour de tels traitements. En ce qui concerne les atomiseurs et les nébuliseurs, comme ils sont fréquemment appelés, un système connu jusqu'à présent pour la thérapie par inhalation comprend un récipient pour eau pure qui comporte des moyens permettant le fonctionnement du récipient suivant un mode parmi plusieurs.
Le brevet US-A-4 110 419, et le brevet US-A-4 172 105, concernent un appareil humidificateur de type à cartouche qui comprend un module de chauffage séparé muni d'une ouverture cylindrique destinée à recevoir de manière remplaçable des modules d'humidification en cartouches cylindriques jetables. Les cartouches comprennent chacune un corps principal métallique tubulaire conçu pour un ajustement coulissant à l'intérieur d'un dispositif de chauffage à paroi tubulaire complémentaire. Le corps métallique tubulaire comprend des parties d'extrémité supérieure et inférieure en matière plastique rigide avec un tuyau transversal séparé d'alimentation en gaz, la capsule formant un espace d'air fermé au-dessus d'un bain de liquide d'humidification.
Le gaz devant être humidifié est envoyé à l'intérieur d'une chambre creuse formée entre le tuyau d'entrée de gaz qui s'étend axialement dans la cartouche et la paroi radialement espacée du corps principal de la cartouche et de la colonne d'absorption. Le tube d'entrée se termine au-dessus de l'eau. Le contenu de ces brevets est incorporé ici par référence. Le présent appareil consiste en une modification apportée à ces brevets pour procurer un humidificateur à cartouche perfectionné.
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A cet effet la présente invention concerne un circuit d'alimentation en eau agencé pour distribuer de l'eau d'un réservoir à un appareil humidificateur raccordé à un système de ventilation, le système de ventilation engendrant une pression cyclique à l'intérieur de l'humidificateur, et le circuit maintenant un volume d'eau constant à l'intérieur tout en préservant la conformité du réservoir du système. L'appareil comprend un tube détecteur de niveau disposé dans l'appareil humidificateur. Le sommet du tube détecteur de niveau est relié au moyen d'un conduit d'écoulement d'air, dans lequel est disposé un clapet antiretour, à un espace d'air situé au sommet du réservoir de liquide aseptique. L'eau est fournie à l'appareil humidificateur au moyen d'un conduit raccordant le réservoir à la cartouche cylindrique de l'appareil.
Un clapet anti-retour est disposé dans ce conduit.
Bien que ce système puisse être utilisé comme humidificateur aussi bien pour des adultes que pour des enfants, cet appareil sera décrit, à des fins de simplification, comme une modification au brevet US-A-4 110 419 et, plus particulièrement, au brevet US-A-4 172 105, qui fournissent des gaz de respiration pour inhalation chargés en humidité à l'aide d'une grande quantité d'eau, pour un usage pédiatrique. Les éléments de l'appareil qui ne sont pas mentionnés ci-dessus sont identiques à ceux de la structure représentée dans le brevet US-A-4 172 105.
Une forme de réalisation préférée, de l'invention donnée à titre d'exemple uniquement, sera maintenant décrite en détail, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure J est une vue en perspective de l'appareil humidificateur selon une forme de réalisation de l'invention, une fois monté ; la figure 2 est une autre vue en perspective de l'invention, une partie de la structure étant représentée en coupe ; et
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la figure 3 est une vue en coupe transversale plus détaillée du clapet et des éléments de retenue de la structure.
Du fait que la présente demande concerne une modification apportée aux humidificateurs à cartouche de grand volume, jetables et semi-jetables, munis de moyens de stérilisation de cartouches intégrés, tels que présentés et revendiqués dans les brevet US-A-4 172 105 et US-A-4 110 419, seules les parties principales de cet appareil modifié seront décrites en détail.
En référence aux figures 1 et 2, la modification apportée à l'humidificateur et au nébuliseur est globalement désignée par la référence 11. L'ensemble comprend, en combinaison, des moyens de support 12 de la cartouche de chauffage et une cartouche 30 jetable ou semi-jetable, comme le montre la figure 2, incluant un capuchon supérieur 13 du corps, de préférence non-métallique. Les détails du dispositif de chauffage et du module de support de la cartouche sont décrits dans le brevet US-A-4 110 419, et ne seront pas répétés ici.
En outre les moyens de support 12 sont munis d'un dispositif à collier 14 pour supporter avec eux une bouteille 15 d'alimentation en eau, en matériau thermoplastique, préparée de manière appropriée, avec laquelle le présent système est agencé pour fonctionner, telle qu'une bouteille préalablement remplie de manière aseptique, connue sous le nom de"Concha" (Marque déposée), de préférence le modèle "Concha 1500" (1500ml) commercialisée par Respiratory Care Inc., Arlington Heights, Illinois, Etats-Unis. La bouteille est munie d'opercules perçables 24 et 25 pour recevoir des organes de perçages 32 et 53, de la manière représentée sur la figure 2. Le capuchon 13 est muni d'un orifice de distribution de gaz 21.
Un tube flexible 22 est représenté partiellement, raccordé à l'orifice de distribution de gaz 21, et est agencé pour distribuer le gaz traité au patient. Des moyens formant réservoir, sous forme d'une bouteille d'eau
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liquide, représentée sur les dessins, sont de préférence constitués de l'unité"Concha"mentionnée plus haut, disposée en position verticale à côté des moyens de support 12. L'unité est un récipient cacheté d'eau aseptique jetable, en matière plastique. Le récipient comprend une chambre principale'23, représentée sur les dessins munie d'opercules perçables 24 et 25 et de tubes de raccordement 26 et 27.
La caractéristique principale de la présente invention réside dans le procédé de raccordement de la bouteille 15 avec la cartouche humidificatrice 30, et dans les éléments conçus pour contrôler le niveau de l'eau dans la cartouche humidificatrice 30.
Le tube 26 est raccordé au fond de la bouteille 15 par le raccord 25 comportant l'organe de perçage 32.
L'autre extrémité du tube 25 est raccordée au fond de la cartouche humidificatrice 30 par le raccord 34. Le tube 27 est raccordé au sommet de la bouteille par le raccord 24 sur lequel est fixé un organe de perçage 53. L'autre extrémité du tube 27 est raccordée par le raccord 38 au tube détecteur de niveau 31 disposé dans la cartouche humidifiatrice 30.
La figure 3 est une vue en coupe des clapets anti-retour 28 et 29 des figures 1 et 2. Les clapets consistant en un disque élastomère 39 qui se déplace entre les positions 54 et 60. Lorsque le disque occupe la position 54, de l'eau peut s'écouler dans le conduit 26 et de l'air peut s'écouler par le conduit 27. Lorsque le disque occupe la position 60, le clapet est fermé et l'eau ne peut s'écouler par le conduit 26 ni l'air par le conduit 27.
Pendant le fonctionnement du système, les clapets anti-retour 28 et 29 commandent l'écoulement d'eau du réservoir 15 dans la cartouche humidificatrice 30, ainsi que l'écoulement d'air à partir de l'espace d'air 40 vers le tube détecteur de niveau 31. De nouveau en référence à la figure 1, des pattes d'attache 50 sont mises en place sur les tubes 26 et 27. L'appareil comprend un interrupteur marche-arrêt 51 et
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un organe de réglage 52.
Lors du fonctionnement du système, 1 lorsque la cartouche humidificatrice vient d'être raccordée, de l'eau s'écoulera par gravité de la bouteille 15 vers la cartouche humidificatrice 30, via les raccords 25 et 34. L'eau s'élèvera dans la cartouche humidificatrice 30 et interrompra finalement l'alimentation en air vers le tube détecteur de niveau 31.
L'eau continuera à s'élever dans le tube détecteur de niveau 31 pour engendrer une dépression dans l'espace d'air 40 de la bouteille. A l'équilibre, le niveau dans le tube détecteur 31 sera égal au niveau dans la bouteille 15. La dépression dans la bouteille sera égale à la pression hydrostatique équivalent à la différence des niveaux entre l'eau contenue dans la bouteille et l'eau contenue dans la cartouche humidificatrice 30. Lors d'une utilisation pour des applications à écoulement continu, non cyclique, l'évaporation provoquera une chute du niveau de l'eau dans la cartouche humidificatrice 30, ce qui exposera le fond du tube détecteur de niveau 31 à l'air. Une partie de l'eau contenue dans le tube capteur sera vidée et remplacée par de l'air provenant de l'intérieur de la cartouche humidificatrice 30.
Ceci engendrera un déséquilibre, de sorte que de l'eau s'écoulera de la bouteille 22, par le raccord 25, le tube 26 et le raccord 24, dans la cartouche humidificatrice 30. Le cycle se répètera tant que de l'eau contenue dans la cartouche humidificatrice sera consommée, et un niveau d'eau constant sera maintenu.
Pendant la phase d'inspiration d'un cycle d'appareil de ventilation, la pression dans la cartouche humidificatrice 30 augmentera par rapport à celle du réservoir 15 et, si le niveau d'eau dans la cartouche 30 est situé au-dessus du niveau de contrôle, l'eau sera acheminée à force dans le conduit 27 et le clapet anti-retour 28 s'ouvrira. Si le niveau d'eau dans la cartouche 30 est situé audessous du niveau de contrôle, de l'air se déplacera à tra-
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vers le conduit 27 pour entrer dans le réservoir 15. L'eau acheminée à force dans le conduit 26 provoquera la fermeture de la soupape d'arrêt 29 pendant la phase d'expiration du cycle, et la pression dans la cartouche humidificatrice 30 diminuera sensiblement par rapport à celle du réservoir 15.
Ceci provoquera la fermeture du clapet 28 et l'ouverture du clapet 29 ainsi que le déplacement de l'eau du réservoir 15 vers la cartouche 30 par le conduit 26. Le système essaiera constamment d'atteindre l'équilibre. La pression dans le réservoir 15 augmentera jusqu'à ce que l'alimentation en air soit interrompue, puis diminuera jusqu'à ce que l'alimentation en air soit rétablie. Le clapet 29 situé dans le conduit 26 empêche l'eau d'être refoulée dans la bouteille pendant l'inspiration, et permet à l'eau de s'écouler pendant l'expiration. Le clapet 28 situé dans le conduit 27 empêche la pression dans le réservoir 15 d'être libérée pendant l'expiration, mais permet également à l'air ou à l'excès d'eau d'être acheminée à force dans le conduit 27 pendant l'inspiration.
Un autre fait est que le niveau d'eau est maintenu sensiblement constant et que la conformité (dilatation et contraction du réservoir) est sensiblement réduite.
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Description attached to a request for
BELGIAN PATENT filed by the company known as: THE KENDALL COMPANY having for object: Improvements to a cartridge humidifier for pediatrics
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The present invention relates to a modification to a therapeutic inhalation device for use with a medical ventilation device.
The patent US Pat. No. 3,771,721 relates to inhalation therapy in the medical technique of treatment with oxygen or with a mixture of oxygen and air with a high moisture content. Several types of devices, including atomizers and humidifiers, are designed for such treatments. With regard to atomizers and nebulizers, as they are frequently called, a system hitherto known for inhalation therapy comprises a container for pure water which comprises means allowing the operation of the container according to one of several modes.
US-A-4,110,419, and US-A-4,172,105, relate to a cartridge type humidifier apparatus which includes a separate heating module having a cylindrical opening for receiving modules replaceable humidification in disposable cylindrical cartridges. The cartridges each include a tubular metallic main body designed for sliding fit within a heater with a complementary tubular wall. The tubular metal body includes upper and lower end portions of rigid plastic with a separate transverse gas supply pipe, the capsule forming a closed air space above a bath of humidifying liquid.
The gas to be humidified is sent inside a hollow chamber formed between the gas inlet pipe which extends axially in the cartridge and the radially spaced wall of the main body of the cartridge and of the column. absorption. The inlet tube ends above the water. The content of these patents is incorporated herein by reference. The present device consists of a modification to these patents to provide an improved cartridge humidifier.
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To this end, the present invention relates to a water supply circuit arranged to distribute water from a reservoir to a humidifying device connected to a ventilation system, the ventilation system generating a cyclic pressure inside the humidifier, and the circuit maintaining a constant volume of water inside while preserving the conformity of the system tank. The apparatus includes a level sensor tube disposed in the humidifier apparatus. The top of the level detector tube is connected by means of an air flow duct, in which a non-return valve is arranged, to an air space situated at the top of the aseptic liquid tank. Water is supplied to the humidifying device by means of a pipe connecting the reservoir to the cylindrical cartridge of the device.
A check valve is disposed in this conduit.
Although this system can be used as a humidifier for both adults and children, this device will be described, for simplicity, as an amendment to US-A-4 110 419 and, more particularly, to US patent -A-4,172,105, which provide breathing gases for inhalation charged with moisture using a large amount of water, for pediatric use. The elements of the apparatus which are not mentioned above are identical to those of the structure shown in patent US-A-4,172,105.
A preferred embodiment, of the invention given by way of example only, will now be described in detail, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure J is a perspective view of the humidifying apparatus in one form. realization of the invention, once mounted; Figure 2 is another perspective view of the invention, part of the structure being shown in section; and
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Figure 3 is a more detailed cross-sectional view of the valve and the retaining elements of the structure.
Due to the fact that the present application relates to a modification made to large-volume cartridge humidifiers, disposable and semi-disposable, provided with integrated cartridge sterilization means, as presented and claimed in patents US-A-4 172 105 and US -A-4 110 419, only the main parts of this modified device will be described in detail.
With reference to FIGS. 1 and 2, the modification made to the humidifier and the nebulizer is generally designated by the reference 11. The assembly comprises, in combination, support means 12 for the heating cartridge and a disposable cartridge or semi-disposable, as shown in Figure 2, including an upper cap 13 of the body, preferably non-metallic. The details of the heater and the cartridge support module are described in US-A-4 110 419, and will not be repeated here.
In addition, the support means 12 are provided with a collar device 14 for supporting with them a water supply bottle 15, of thermoplastic material, suitably prepared, with which the present system is arranged to operate, such that a bottle previously filled aseptically, known as "Concha" (registered trademark), preferably the model "Concha 1500" (1500ml) sold by Respiratory Care Inc., Arlington Heights, Illinois, United States. The bottle is provided with pierceable lids 24 and 25 to receive piercing members 32 and 53, as shown in FIG. 2. The cap 13 is provided with a gas distribution orifice 21.
A flexible tube 22 is shown partially, connected to the gas distribution orifice 21, and is arranged to distribute the treated gas to the patient. Means forming a reservoir, in the form of a water bottle
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liquid, shown in the drawings, preferably consist of the "Concha" unit mentioned above, arranged in a vertical position next to the support means 12. The unit is a sealed container of disposable aseptic water, made of plastic . The container comprises a main chamber 23, shown in the drawings, provided with pierceable lids 24 and 25 and connection tubes 26 and 27.
The main feature of the present invention resides in the method of connecting the bottle 15 with the humidifying cartridge 30, and in the elements designed to control the level of water in the humidifying cartridge 30.
The tube 26 is connected to the bottom of the bottle 15 by the connector 25 comprising the piercing member 32.
The other end of the tube 25 is connected to the bottom of the humidifying cartridge 30 by the connector 34. The tube 27 is connected to the top of the bottle by the connector 24 on which is fixed a piercing member 53. The other end of the tube 27 is connected by the connector 38 to the level detector tube 31 disposed in the humidifier cartridge 30.
Figure 3 is a sectional view of the check valves 28 and 29 of Figures 1 and 2. The valves consisting of an elastomeric disc 39 which moves between positions 54 and 60. When the disc occupies position 54, l water can flow through line 26 and air can flow through line 27. When the disc occupies position 60, the valve is closed and water cannot flow through line 26 nor air through duct 27.
During the operation of the system, the non-return valves 28 and 29 control the flow of water from the reservoir 15 into the humidifying cartridge 30, as well as the flow of air from the air space 40 to the level detector tube 31. Again with reference to FIG. 1, attachment tabs 50 are placed on the tubes 26 and 27. The apparatus comprises an on-off switch 51 and
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an adjusting member 52.
During operation of the system, 1 when the humidifying cartridge has just been connected, water will flow by gravity from the bottle 15 to the humidifying cartridge 30, via the connections 25 and 34. The water will rise in the humidifying cartridge 30 and will finally interrupt the air supply to the level detector tube 31.
The water will continue to rise in the level detector tube 31 to generate a vacuum in the air space 40 of the bottle. At equilibrium, the level in the detector tube 31 will be equal to the level in the bottle 15. The vacuum in the bottle will be equal to the hydrostatic pressure equivalent to the difference of the levels between the water contained in the bottle and the water contained in the humidifier cartridge 30. When used for continuous, non-cyclic flow applications, evaporation will cause the water level in the humidifier cartridge 30 to drop, exposing the bottom of the level sensor tube 31 in the air. Part of the water contained in the sensor tube will be emptied and replaced by air coming from inside the humidifying cartridge 30.
This will cause an imbalance, so that water will flow from the bottle 22, through the fitting 25, the tube 26 and the fitting 24, into the humidifying cartridge 30. The cycle will repeat itself as long as the water is contained in the humidifying cartridge will be consumed, and a constant water level will be maintained.
During the inspiration phase of a ventilation device cycle, the pressure in the humidifying cartridge 30 will increase relative to that of the reservoir 15 and, if the water level in the cartridge 30 is located above the level water, will be forced into the conduit 27 and the check valve 28 will open. If the water level in the cartridge 30 is below the control level, air will move through
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towards the conduit 27 to enter the reservoir 15. The water forced into the conduit 26 will cause the shut-off valve 29 to close during the expiration phase of the cycle, and the pressure in the humidifying cartridge 30 will decrease appreciably relative to that of the reservoir 15.
This will cause the valve 28 to close and the valve 29 to open as well as the displacement of water from the reservoir 15 to the cartridge 30 through the conduit 26. The system will constantly try to reach equilibrium. The pressure in the reservoir 15 will increase until the air supply is interrupted, then decrease until the air supply is restored. The valve 29 located in the conduit 26 prevents water from being pumped into the bottle during inspiration, and allows the water to flow during expiration. The valve 28 located in the conduit 27 prevents pressure in the reservoir 15 from being released during expiration, but also allows air or excess water to be forced into the conduit 27 during inspiration.
Another fact is that the water level is kept substantially constant and that compliance (expansion and contraction of the tank) is significantly reduced.