CA2468813C - Procede et dispositif de protection des passagers d'un aeronef contre l'hypoxie - Google Patents
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Abstract
Pour protéger les passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine, on alimente les masques respiratoires en oxygène avec un débit qui est une fonction croissante de l'altitude cabine à travers un étranglement et un sac économiseur et on provoque une ré-inhalation d'une première fraction seulement des gaz expirés en recueillant cette première fraction dans un sac souple de ré-inhalation, dont le volume à l'état gonflé est au moins égal au volume mort de l'ensemble voies respiratoires -masque et qui communique avec le masque. Un dispositif de protection comprend une centrale d'alimentation (46) fournissant un débit réglable aux masques (10) reliés à la conduite générale par l'intermédiaire du sac économiseur (16). Le sac de ré-inhalation (28) retarde la ré-inhalation et ne stocke qu'une fraction initiale des gaz expirés à chaque exhalation. La centrale comporte des moyens de régulation en fonction de la pression ambiante pour limiter le débit d'oxygène additionnel amené aux masques à une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence de ré-inhalation.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROTECTION DES PASSAGERS
D'UN AERONEF CONTRE L'HYPOXIE
L'invention concerne les systèmes destinés à protéger les passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à haute altitude en leur fournissant l'oxygène nécessaire à la survie.
Le principe utilisé dans la plupart des systèmes actuels est illustré en figure 1. L'aéronef emporte une source d'oxygène (bouteille d'oxygène ou générateur chimique, dit "chandelle", ou générateur embarqué d'air sous pression très enrichi en oxygène) qui alimente une ou des conduites générales. Il est prévu, pour chaque emplacement destiné à être occupé par un passager, au moins un masque oro-nasal 10 relié à la conduite générale 12 par un trajet d'alimentation comportant un clapet d'inspiration 14 anti-retour, un sac économiseur souple 16, un tube raccord 18 muni d'un étranglement 20 de limitation de débit et un robinet non représenté qui s'ouvre lorsque le passager tire sur le masque pour l'appliquer contre son visage. Le masque comporte de plus un clapet d'expiration 22 et une soupape inspiratoire additionnelle 24 tarée pour être légèrement résistante. Cette soupape 24 permet, si le débit d'oxygène admis à partir du sac est inférieur à la demande inspiratoire instantanée du porteur du masque, d'inhaler une quantité additionnelle d'air extérieur.
Le sac économiseur souple permet d'adapter le débit continu provenant de la source au cycle respiratoire du porteur: ce sac économiseur 16 stocke l'oxygène fourni pendant la phase expiratoire du cycle. Il a généralement un volume compris entre 500 ml et 1000 ml lorsqu'il est gonflé. Le volume d'oxygène ainsi stocké est disponible pendant l'inhalation suivante et complète la quantité d'oxygène qui continue à être fournie à travers l'étranglement 20.
Le débit continu fourni par la source d'oxygène est habituellement exprimé en volume ramené aux conditions normales de température et de pression, dites NTPD, par minute.
D'UN AERONEF CONTRE L'HYPOXIE
L'invention concerne les systèmes destinés à protéger les passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à haute altitude en leur fournissant l'oxygène nécessaire à la survie.
Le principe utilisé dans la plupart des systèmes actuels est illustré en figure 1. L'aéronef emporte une source d'oxygène (bouteille d'oxygène ou générateur chimique, dit "chandelle", ou générateur embarqué d'air sous pression très enrichi en oxygène) qui alimente une ou des conduites générales. Il est prévu, pour chaque emplacement destiné à être occupé par un passager, au moins un masque oro-nasal 10 relié à la conduite générale 12 par un trajet d'alimentation comportant un clapet d'inspiration 14 anti-retour, un sac économiseur souple 16, un tube raccord 18 muni d'un étranglement 20 de limitation de débit et un robinet non représenté qui s'ouvre lorsque le passager tire sur le masque pour l'appliquer contre son visage. Le masque comporte de plus un clapet d'expiration 22 et une soupape inspiratoire additionnelle 24 tarée pour être légèrement résistante. Cette soupape 24 permet, si le débit d'oxygène admis à partir du sac est inférieur à la demande inspiratoire instantanée du porteur du masque, d'inhaler une quantité additionnelle d'air extérieur.
Le sac économiseur souple permet d'adapter le débit continu provenant de la source au cycle respiratoire du porteur: ce sac économiseur 16 stocke l'oxygène fourni pendant la phase expiratoire du cycle. Il a généralement un volume compris entre 500 ml et 1000 ml lorsqu'il est gonflé. Le volume d'oxygène ainsi stocké est disponible pendant l'inhalation suivante et complète la quantité d'oxygène qui continue à être fournie à travers l'étranglement 20.
Le débit continu fourni par la source d'oxygène est habituellement exprimé en volume ramené aux conditions normales de température et de pression, dites NTPD, par minute.
2 Le règlement FAR 25 1443 c actuel amène à donner, à la centrale de commande qui fixe le débit fourni au masque par réglage de pression en amont de l'étranglement alimentant les masques, un fonctionnement tel que le débit total d'oxygène NTPD fourni à chaque passager varie :
- de 3, 8 à 0,75 litres par minute de 40 000 à 18 500 pieds (de 12 200 à
5600 mètres environ) , - de 0,75 litre par minute à 0 de 18 500 à 10 000 pieds (de 5600 à 3050 mètres) .
Ce type de fonctionnement conduit à une loi de variation du débit en fonction de l'altitude qui présente une discontinuité à 18 500 pieds. Cette discontinuité apparaît sur la figure 2 qui montre une courbe type de variation donnant les minima en fonction de l'altitude de vol.
Dans un dispositif classique à sac économiseur, on utilise seulement 0,3-0,6 litre NTPD par minute d'oxygène effectivement pour les besoins du métabolisme du porteur, suivant qu'il est calme ou stressé. La majeure partie de l'oxygène fourni est donc restitué au milieu ambiant avec les gaz expirés.
La partie réellement nécessaire de l'oxygène administré est de l'ordre de 15%
à haute altitude et de moins de 30% à altitude plus basse.
La présente invention vise notamment à fournir un procédé et un dispositif permettant d'augmenter considérablement la partie de l'oxygène admis au masque qui est effectivement utilisée et donc de diminuer corrélativement le débit d'oxygène à fournir par la source. En corollaire, l'invention vise à permettre de réduire la masse et le volume des sources d'oxygène. S'il s'agit d'une réserve d'oxygène, on peut réduire la masse d'oxygène embarquée, à valeur donnée du temps maximum de maintien de l'avion après dépressurisation à des altitudes exigeant la fourniture d'oxygène aux passagers. S'il s'agit d'un générateur embarqué d'air très enrichi en oxygène (habituellement à plus de 90%), la capacité de débit d'oxygène et donc le poids peuvent être réduits. Ou, alternativement, on pourra tolérer des durées de maintien plus élevées de l'avion en vol aux altitudes pour lesquelles
- de 3, 8 à 0,75 litres par minute de 40 000 à 18 500 pieds (de 12 200 à
5600 mètres environ) , - de 0,75 litre par minute à 0 de 18 500 à 10 000 pieds (de 5600 à 3050 mètres) .
Ce type de fonctionnement conduit à une loi de variation du débit en fonction de l'altitude qui présente une discontinuité à 18 500 pieds. Cette discontinuité apparaît sur la figure 2 qui montre une courbe type de variation donnant les minima en fonction de l'altitude de vol.
Dans un dispositif classique à sac économiseur, on utilise seulement 0,3-0,6 litre NTPD par minute d'oxygène effectivement pour les besoins du métabolisme du porteur, suivant qu'il est calme ou stressé. La majeure partie de l'oxygène fourni est donc restitué au milieu ambiant avec les gaz expirés.
La partie réellement nécessaire de l'oxygène administré est de l'ordre de 15%
à haute altitude et de moins de 30% à altitude plus basse.
La présente invention vise notamment à fournir un procédé et un dispositif permettant d'augmenter considérablement la partie de l'oxygène admis au masque qui est effectivement utilisée et donc de diminuer corrélativement le débit d'oxygène à fournir par la source. En corollaire, l'invention vise à permettre de réduire la masse et le volume des sources d'oxygène. S'il s'agit d'une réserve d'oxygène, on peut réduire la masse d'oxygène embarquée, à valeur donnée du temps maximum de maintien de l'avion après dépressurisation à des altitudes exigeant la fourniture d'oxygène aux passagers. S'il s'agit d'un générateur embarqué d'air très enrichi en oxygène (habituellement à plus de 90%), la capacité de débit d'oxygène et donc le poids peuvent être réduits. Ou, alternativement, on pourra tolérer des durées de maintien plus élevées de l'avion en vol aux altitudes pour lesquelles
3 la consommation de carburant est réduite, mais où la fourniture d'oxygène est nécessaire.
On a déjà proposé un système dont chaque masque est muni, en plus du sac économiseur, d'un sac de ré-inhalation (brevet FR 2 557 463) et dont la centrale de commande réduit le débit d'oxygène au delà d'une altitude déterminée, typiquement 12 000 mètres. Le but recherché par l'addition de ce sac souple de ré-inhalation ou rebreathing était d'amener le porteur à
inhaler un mélange ayant une teneur accrue en gaz carbonique qui augmente la ventilation pulmonaire, cela afin de permettre d'utiliser le masque passager à des altitudes cabine accrues, dépassant 12 700 m, sans pressurisation de l'oxygène. Le sac supplémentaire stocke du gaz expiré riche en gaz carbonique et le restitue au masque lors de l'inspiration suivante. Le sac économiseur reste classique dans ses caractéristiques et le débit d'oxygène est inchangé jusqu'à 12 000 mètres. Il s'est de plus avéré que les taux de C02 nécessaires à une excitation suffisante du risque respiratoire provoquaient des troubles physiologiques.
Pour arriver au résultat recherché, l'invention fournit un procédé et un dispositif permettant de récupérer une partie de l'oxygène rejeté au cours de l'expiration en vue de le ré-inhaler à l'inspiration suivante, en évitant d'augmenter de façon excessive la teneur des gaz inhalés en dioxyde de carbone, c'est à dire en limitant l'hypercapnie à un taux ne provoquant pas de trouble physiologique même après une durée importante. Il a été constaté que, pour assurer la protection des passagers contre un dysfonctionnement majeur du système de conditionnement de l'atmosphère de la cabine, conduisant à
une dépressurisation rapide, l'hypercapnie inspiratoire ne doit pas dépasser 2 kPa en moyenne sur l'ensemble du volume de gaz qui participe aux échanges gazeux alvéolaires ( volume alvéolaire). On désigne par "volume alvéolaire" la partie du volume de gaz inspiré qui arrive effectivement aux zones d'échanges gazeux alvéolaires, par opposition au volume mort qui reste dans les voies aériennes supérieures et dans les conduits gazeux externes au sujet et qui, par définition, ne participe pas aux échanges gazeux.
On a déjà proposé un système dont chaque masque est muni, en plus du sac économiseur, d'un sac de ré-inhalation (brevet FR 2 557 463) et dont la centrale de commande réduit le débit d'oxygène au delà d'une altitude déterminée, typiquement 12 000 mètres. Le but recherché par l'addition de ce sac souple de ré-inhalation ou rebreathing était d'amener le porteur à
inhaler un mélange ayant une teneur accrue en gaz carbonique qui augmente la ventilation pulmonaire, cela afin de permettre d'utiliser le masque passager à des altitudes cabine accrues, dépassant 12 700 m, sans pressurisation de l'oxygène. Le sac supplémentaire stocke du gaz expiré riche en gaz carbonique et le restitue au masque lors de l'inspiration suivante. Le sac économiseur reste classique dans ses caractéristiques et le débit d'oxygène est inchangé jusqu'à 12 000 mètres. Il s'est de plus avéré que les taux de C02 nécessaires à une excitation suffisante du risque respiratoire provoquaient des troubles physiologiques.
Pour arriver au résultat recherché, l'invention fournit un procédé et un dispositif permettant de récupérer une partie de l'oxygène rejeté au cours de l'expiration en vue de le ré-inhaler à l'inspiration suivante, en évitant d'augmenter de façon excessive la teneur des gaz inhalés en dioxyde de carbone, c'est à dire en limitant l'hypercapnie à un taux ne provoquant pas de trouble physiologique même après une durée importante. Il a été constaté que, pour assurer la protection des passagers contre un dysfonctionnement majeur du système de conditionnement de l'atmosphère de la cabine, conduisant à
une dépressurisation rapide, l'hypercapnie inspiratoire ne doit pas dépasser 2 kPa en moyenne sur l'ensemble du volume de gaz qui participe aux échanges gazeux alvéolaires ( volume alvéolaire). On désigne par "volume alvéolaire" la partie du volume de gaz inspiré qui arrive effectivement aux zones d'échanges gazeux alvéolaires, par opposition au volume mort qui reste dans les voies aériennes supérieures et dans les conduits gazeux externes au sujet et qui, par définition, ne participe pas aux échanges gazeux.
4 L'invention propose en conséquence un procédé de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à
haute altitude, suivant lequel, pour les altitudes cabine supérieures à un niveau déterminé ( par exemple 3000 mètres ou 10 000 pieds), on alimente les masques respiratoires en oxygène avec un débit qui est une fonction croissante de l'altitude cabine, à travers un étranglement de limitation de débit et un sac économiseur et on provoque une ré-inhalation d'une première fraction seulement des gaz expirés en recueillant cette première fraction dans un sac souple de ré-inhalation, dont le volume à l'état gonflé est au moins égal au volume mort de l'ensemble voies respiratoires - masque, en communication avec le masque. Le gaz ré-inhalé a une teneur en oxygène qui reste très supérieure à celle de l'atmosphère.
Corrélativement on réduit le débit d'oxygène fourni par la source par rapport aux valeurs habituelles actuellement, mentionnées ci-dessus, par exemple en agissant sur la pression d'alimentation fournie par la source et/
ou sur la section droite de l'étranglement qui constitue un col sonique donnant au débit qui le traverse une valeur qui ne dépend que de la section de passage et/ou de la pression amont.
Pour une utilisation optimale on peut retarder la ré-inhalation à partir du sac jusqu'à absorption de la majeure partie au moins de l'oxygène contenu dans le sac économiseur, par exemple en retardant l'ouverture d'une communication entre le sac de ré-inhalation et le masque au cours de l'inhalation. Ce résultat peut être obtenu en plaçant, entre le sac et le masque, un clapet taré pour ne s'ouvrir que lorsque la dépression créée par l'inspiration dépâsse un seuil qui n'est atteint qu'une fois le sac économiseur vidé, mais qui n'est pas encore suffisante pour qu'il y ait aspiration depuis l'atmosphère ambiante.
La valeur de 3000 mètres est fondée sur les règles FAR au jour du dépôt de la présente demande mais est susceptible de varier pour respecter les règlements.
Lorsque l'invention est mise en ceuvre dans un système fournissant de l'air très enrichi et non pas de l'oxygène pur, la capacité du sac économiseur, et le volume optimal du sac de ré-inhalation sont à réduire et le débit qui alimente le masque doit être accru en conséquence.
haute altitude, suivant lequel, pour les altitudes cabine supérieures à un niveau déterminé ( par exemple 3000 mètres ou 10 000 pieds), on alimente les masques respiratoires en oxygène avec un débit qui est une fonction croissante de l'altitude cabine, à travers un étranglement de limitation de débit et un sac économiseur et on provoque une ré-inhalation d'une première fraction seulement des gaz expirés en recueillant cette première fraction dans un sac souple de ré-inhalation, dont le volume à l'état gonflé est au moins égal au volume mort de l'ensemble voies respiratoires - masque, en communication avec le masque. Le gaz ré-inhalé a une teneur en oxygène qui reste très supérieure à celle de l'atmosphère.
Corrélativement on réduit le débit d'oxygène fourni par la source par rapport aux valeurs habituelles actuellement, mentionnées ci-dessus, par exemple en agissant sur la pression d'alimentation fournie par la source et/
ou sur la section droite de l'étranglement qui constitue un col sonique donnant au débit qui le traverse une valeur qui ne dépend que de la section de passage et/ou de la pression amont.
Pour une utilisation optimale on peut retarder la ré-inhalation à partir du sac jusqu'à absorption de la majeure partie au moins de l'oxygène contenu dans le sac économiseur, par exemple en retardant l'ouverture d'une communication entre le sac de ré-inhalation et le masque au cours de l'inhalation. Ce résultat peut être obtenu en plaçant, entre le sac et le masque, un clapet taré pour ne s'ouvrir que lorsque la dépression créée par l'inspiration dépâsse un seuil qui n'est atteint qu'une fois le sac économiseur vidé, mais qui n'est pas encore suffisante pour qu'il y ait aspiration depuis l'atmosphère ambiante.
La valeur de 3000 mètres est fondée sur les règles FAR au jour du dépôt de la présente demande mais est susceptible de varier pour respecter les règlements.
Lorsque l'invention est mise en ceuvre dans un système fournissant de l'air très enrichi et non pas de l'oxygène pur, la capacité du sac économiseur, et le volume optimal du sac de ré-inhalation sont à réduire et le débit qui alimente le masque doit être accru en conséquence.
5 L'invention peut également être mise en uvre sur un aéronef où
l'oxygène nécessaire à un ou plusieurs passagers est fournie par un générateur chimique dit chandelle dont la loi de variation de fourniture de débit d'oxygène en fonction du temps, à partir du déclenchement, est fixée et non modifiable. Dans ce cas on alimente encore les masques respiratoires en oxygène provenant du générateur chimique à travers un sac économiseur et on provoque une ré-inhalation d'une première fraction seulement des gaz expirés en recueillant cette première fraction dans un sac souple de ré-inhalation, dont le volume à l'état gonflé est au moins égal au volume mort de l'ensemble voies respiratoires - masque, en communication avec le masque, le dit générateur chimique étant prévu pour, à partir de l'instant où il est mis en service, fournir un débit qui décroît en fonction du temps suivant une loi déterminée en fonction du profil de descente nominal de l'aéronef de son altitude de croisière nominale et qui est une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence du sac de ré-inhalation. La loi de variation de débit est par exemple déterminée à l'avance par le choix de la forme de la chandelle.
L'invention propose également un dispositif de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à
haute altitude, comprenant :
- une centrale d'alimentation fournissant, en fonctionnement, un débit continu réglable à une conduite générale, à partir d'une source d'oxygène pur ou d'air très enrichi sous pression, - des masques respiratoires sans régulateur à la demande reliés à la conduite générale, généralement par l'intermédiaire d'un étranglement, et par l'intermédiaire d'un sac économiseur,
l'oxygène nécessaire à un ou plusieurs passagers est fournie par un générateur chimique dit chandelle dont la loi de variation de fourniture de débit d'oxygène en fonction du temps, à partir du déclenchement, est fixée et non modifiable. Dans ce cas on alimente encore les masques respiratoires en oxygène provenant du générateur chimique à travers un sac économiseur et on provoque une ré-inhalation d'une première fraction seulement des gaz expirés en recueillant cette première fraction dans un sac souple de ré-inhalation, dont le volume à l'état gonflé est au moins égal au volume mort de l'ensemble voies respiratoires - masque, en communication avec le masque, le dit générateur chimique étant prévu pour, à partir de l'instant où il est mis en service, fournir un débit qui décroît en fonction du temps suivant une loi déterminée en fonction du profil de descente nominal de l'aéronef de son altitude de croisière nominale et qui est une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence du sac de ré-inhalation. La loi de variation de débit est par exemple déterminée à l'avance par le choix de la forme de la chandelle.
L'invention propose également un dispositif de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à
haute altitude, comprenant :
- une centrale d'alimentation fournissant, en fonctionnement, un débit continu réglable à une conduite générale, à partir d'une source d'oxygène pur ou d'air très enrichi sous pression, - des masques respiratoires sans régulateur à la demande reliés à la conduite générale, généralement par l'intermédiaire d'un étranglement, et par l'intermédiaire d'un sac économiseur,
6 - et un sac souple de ré-inhalation relié au masque par des moyens établissant une entrée libre des gaz depuis le masque et retardant la ré-inhalation lors de l'inspiration, de volume tel qu'il ne stocke qu'une fraction initiale des gaz expirés à chaque exhalation, - la dite centrale comportant des moyens de régulation du débit (typiquement par réglage de la pression) dans la conduite en fonction de la pression ambiante à laquelle sont soumis les porteurs de masque, pour limiter le débit d'oxygène additionnel amené aux masques à une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence de ré-inhalation ; le débit peut être augmenté jusqu'à permettre l'inhalation d'oxygène pratiquement pur au-dessus d'une altitude déterminée.
Par "oxygène pratiquement pur" il faut entendre du gaz dont la teneur volumique en oxygène est celle fournie par la source. Pour respecter les règlements FAR, un débit d'oxygène non dilué (sauf par de la vapeur d'eau) correspondant à la totalité des besoins des passagers doit être fourni dès 40 000 pieds, c'est à dire 12 200 mètres.
Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à
la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
- la figure 1, déjà mentionnée, est un schéma représentatif des masques respiratoires pour passagers utilisés à l'heure actuelle sur les avions de transport ;
- la figure 2 est une courbe représentant le débit d'oxygène supplémentaire à
fournir aux passagers en fonction de l'altitude, conformément aux normes FAR ;
- la figure 3 est un schéma montrant la variation en fonction du temps, du volume inspiré ou expiré au cours d'un cycle respiratoire type; et - les figures 4 à 8 montrent des modes particuliers de réalisation.
Pour arriver au résultat recherché, l'invention utilise le résultat d'une analyse du cycle respiratoire qui montre que les gaz expirés ont une pression
Par "oxygène pratiquement pur" il faut entendre du gaz dont la teneur volumique en oxygène est celle fournie par la source. Pour respecter les règlements FAR, un débit d'oxygène non dilué (sauf par de la vapeur d'eau) correspondant à la totalité des besoins des passagers doit être fourni dès 40 000 pieds, c'est à dire 12 200 mètres.
Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à
la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
- la figure 1, déjà mentionnée, est un schéma représentatif des masques respiratoires pour passagers utilisés à l'heure actuelle sur les avions de transport ;
- la figure 2 est une courbe représentant le débit d'oxygène supplémentaire à
fournir aux passagers en fonction de l'altitude, conformément aux normes FAR ;
- la figure 3 est un schéma montrant la variation en fonction du temps, du volume inspiré ou expiré au cours d'un cycle respiratoire type; et - les figures 4 à 8 montrent des modes particuliers de réalisation.
Pour arriver au résultat recherché, l'invention utilise le résultat d'une analyse du cycle respiratoire qui montre que les gaz expirés ont une pression
7 partielle variable en dioxyde de carbone. Pour mieux faire apparaître des éléments essentiels, on donnera maintenant un bref rappel de physiologie respiratoire et une analyse de ses conséquences.
Les voies respiratoires de l'étre humain comportent des alvéoles pulmonaires, les conduits alvéolaires, les bronches, la trachée artère et les voies aériennes supérieures. Seules les alvéoles et la partie terminale des conduits alvéolaires participent aux échanges gazeux. La partie du volume inspiré qui, en fin d'aspiration, reste dans les autres parties des voies respiratoires, est simplement rejetée à l'extérieur sans modification de sa composition, au début de l'expiration suivante. Toute cette partie qui ne participe pas aux échanges gazeux est dénommée "volume mort" Vp. On désigne par volume alvéolaire VA le volume de gaz qui participe à ces échanges. Le volume total inspiré VT = VD + VA.
Avec une approximation qui est suffisante pour exposer les mécanismes mis en oeuvre par l'invention, on peut considérer que l'expiration comporte successivement l'expulsion du "volume mort" dépourvu de C02, d'une phase transitoire, puis d'une phase d'expiration du volume alvéolaire.
On peut représenter la concentration en C02 en fonction de l'évolution du volume restitué lors de l'expiration comme ayant une partie finale, dite "pseudo-plato-alvéolaire" représentable par une droite de pente légèrement positive. Pour un sujet adulte au repos, le volume expiré par minute est compris entre 6 et
Les voies respiratoires de l'étre humain comportent des alvéoles pulmonaires, les conduits alvéolaires, les bronches, la trachée artère et les voies aériennes supérieures. Seules les alvéoles et la partie terminale des conduits alvéolaires participent aux échanges gazeux. La partie du volume inspiré qui, en fin d'aspiration, reste dans les autres parties des voies respiratoires, est simplement rejetée à l'extérieur sans modification de sa composition, au début de l'expiration suivante. Toute cette partie qui ne participe pas aux échanges gazeux est dénommée "volume mort" Vp. On désigne par volume alvéolaire VA le volume de gaz qui participe à ces échanges. Le volume total inspiré VT = VD + VA.
Avec une approximation qui est suffisante pour exposer les mécanismes mis en oeuvre par l'invention, on peut considérer que l'expiration comporte successivement l'expulsion du "volume mort" dépourvu de C02, d'une phase transitoire, puis d'une phase d'expiration du volume alvéolaire.
On peut représenter la concentration en C02 en fonction de l'évolution du volume restitué lors de l'expiration comme ayant une partie finale, dite "pseudo-plato-alvéolaire" représentable par une droite de pente légèrement positive. Pour un sujet adulte au repos, le volume expiré par minute est compris entre 6 et
8 litres, la fréquence ventilatoire est d'environ 12 par minute, le volume total ventilé VT est de 0,5 à 0,7 dm3 et le "volume mort" VD est d'environ 0,15 à
0,18 dm3 lorsque le sujet porte un masque oro-nasal. Le début du pseudo-plateau alvéolaire correspond à une pression partielle de C02 de 5 kPa et la fin à environ 6 kPa.
L'invention utilise l'existence du volume VD p ur permettre la réinspiration d'une fraction du volume expiré qui n'est pas enrichie ou n'est que faiblement enrichie en C02. Lorsqu'on souhaite ne pas dépasser une pression partielle de 2 kPa dans les gaz admis dans les alvéoles pulmonaires, l'hypercapnie reste légère. La fréquence de ventilation est simplement légèrement augmentée par l'excitation provoquée par le gaz carbonique. On arrive, en l'absence d'hypoxie, à Ve = 10 à 12 dm3, à f = 15 / min et à Vt =
0,8 dm3. S'il existe un faible degré d'hypoxie, VT n'est pratiquement pas modifié tandis que VE et f sont légèrement augmentés.
Comme il a déjà été indiqué, l'invention utilise le fait qu'une hypercapnie correspondant à une pression partielle de moyenne de 2 kPa au cours de l'inspiration est acceptable. Elle a en général à tenir compte du fait que le porteur du masque peut être un enfant, pour lesquels les valeurs ci-dessus ne sont plus valables, ou un porteur anxieux. Mais un principe de base de l'invention reste constitué par la récupération de la première partie 'de l'expiration, exempte de C02 ou à faible teneur en C02.
II résulte des travaux effectués que la quantité de C02 rejetée à chaque cycle ventilatoire est comprise entre 13 et 21 cm3 pour un sujet adulte au repos. On en déduit que la quantité maximale de CO2 ré-inhalée, en respectant une pression partielle maximale de CO2 de 2 kPa, est de 16 à
cm3.
Si les 400 premiers cm3 d'un cycle respiratoire sont ré-inhalés au cours de l'inspiration suivante, le volume de C02 ré-inhalé est d'environ 14 cm3. Ce volume peut être encore réduit si des mesures sont prises pour ne réadmettre 20 les gaz provenant de l'expiration précédente qu'au cours de la dernière fraction de l'inspiration, qui est justement celle qui va rester dans le volume mort.
On peut dans ce cas envisager de porter le volume ré-inhalé jusqu'à 500 cm3 sans dépasser la pression partielle maximale de 2 kPa dans le volume alvéolaire.
Et, dans ce cas, l'apport d'oxygène nécessaire au porteur du masque peut être réduit sensiblement au 3I8e de la quantité nécessaire en l'absence de ré-inhalation.
D'autres travaux ont permis de déterminer les conditions à remplir dans le cas d'un sujet fortement anxieux ou d'un enfant ; dans ce dernier cas, la valeur VT du cycle respiratoire est nettement inférieure à 400 cm3. Cette contrainte est cependant atténuée si des moyens sont prévus pour retarder la ré-inhalation jusqu'à épuisement du contenu du sac économiseur.
0,18 dm3 lorsque le sujet porte un masque oro-nasal. Le début du pseudo-plateau alvéolaire correspond à une pression partielle de C02 de 5 kPa et la fin à environ 6 kPa.
L'invention utilise l'existence du volume VD p ur permettre la réinspiration d'une fraction du volume expiré qui n'est pas enrichie ou n'est que faiblement enrichie en C02. Lorsqu'on souhaite ne pas dépasser une pression partielle de 2 kPa dans les gaz admis dans les alvéoles pulmonaires, l'hypercapnie reste légère. La fréquence de ventilation est simplement légèrement augmentée par l'excitation provoquée par le gaz carbonique. On arrive, en l'absence d'hypoxie, à Ve = 10 à 12 dm3, à f = 15 / min et à Vt =
0,8 dm3. S'il existe un faible degré d'hypoxie, VT n'est pratiquement pas modifié tandis que VE et f sont légèrement augmentés.
Comme il a déjà été indiqué, l'invention utilise le fait qu'une hypercapnie correspondant à une pression partielle de moyenne de 2 kPa au cours de l'inspiration est acceptable. Elle a en général à tenir compte du fait que le porteur du masque peut être un enfant, pour lesquels les valeurs ci-dessus ne sont plus valables, ou un porteur anxieux. Mais un principe de base de l'invention reste constitué par la récupération de la première partie 'de l'expiration, exempte de C02 ou à faible teneur en C02.
II résulte des travaux effectués que la quantité de C02 rejetée à chaque cycle ventilatoire est comprise entre 13 et 21 cm3 pour un sujet adulte au repos. On en déduit que la quantité maximale de CO2 ré-inhalée, en respectant une pression partielle maximale de CO2 de 2 kPa, est de 16 à
cm3.
Si les 400 premiers cm3 d'un cycle respiratoire sont ré-inhalés au cours de l'inspiration suivante, le volume de C02 ré-inhalé est d'environ 14 cm3. Ce volume peut être encore réduit si des mesures sont prises pour ne réadmettre 20 les gaz provenant de l'expiration précédente qu'au cours de la dernière fraction de l'inspiration, qui est justement celle qui va rester dans le volume mort.
On peut dans ce cas envisager de porter le volume ré-inhalé jusqu'à 500 cm3 sans dépasser la pression partielle maximale de 2 kPa dans le volume alvéolaire.
Et, dans ce cas, l'apport d'oxygène nécessaire au porteur du masque peut être réduit sensiblement au 3I8e de la quantité nécessaire en l'absence de ré-inhalation.
D'autres travaux ont permis de déterminer les conditions à remplir dans le cas d'un sujet fortement anxieux ou d'un enfant ; dans ce dernier cas, la valeur VT du cycle respiratoire est nettement inférieure à 400 cm3. Cette contrainte est cependant atténuée si des moyens sont prévus pour retarder la ré-inhalation jusqu'à épuisement du contenu du sac économiseur.
9 On peut notamment rechercher un fonctionnement du genre illustré en figure 3. Au cours de la première phase inspiratoire, pendant la durée t1, le porteur du masque inspire l'oxygène provenant du sac économiseur et l'oxygène frais qui continue à arriver. La durée t1 s'achève lorsque la pression dans le masque retombe pratiquement à la pression ambiante. A partir de ce moment, et pendant une durée t2, l'inspiration se fait à partir du sac de ré-inhalation.
Au début de l'expiration, le gaz à forte teneur en oxygène et à faible teneur en gaz carbonique est stocké dans le sac d.e ré-inhalation pendant une durée t3. La durée t3 peut être ajustée par différents moyens, comme le choix du volume du sac de ré-inhalation et également par ajustement de la résistance à l'ouverture du clapet d'expiration vers l'atmosphère. Souvent le réglage de ces paramètres conduira à interrompre le transfert de gaz vers le sac de ré-inhalation dès que la pression est d'environ 3 hPa. Après remplissage du masque, et pendant une durée t4, l'expiration se fait vers l'atmosphère.
On décrira maintenant, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation de l'invention.
Dans le cas illustré en figure 4, le sac économiseur 16 et le sac souple de ré-inhalation 28 sont séparés. Le sac économiseur 16 débouche dans le masque par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 14 n'opposant pratiquement pas de résistance à l'inspiration. La soupape 22 d'expiration vers l'atmosphère est munie de moyens de rappel élastiques destinés à retarder l'évacuation vers l'atmosphère, afin de permettre le remplissage du sac de ré-inhalation 28, c'est-à-dire à retarder, jusqu'à la fin de la durée t3, l'échappement à
l'atmosphère.
Le sac de ré-inhalation 28 débouche dans le masque 10. Dans une réalisation simple, il débouche directement. Il est cependant préférable de disposer, entre le sac de ré-inhalation 28 et le masque, des moyens permettant :
- de stocker la première fraction du gaz expiré (période t3), ce qui implique de ne pas opposer de résistance au remplissage, - de retarder le transfert au masque de gaz stocké dans le sac de ré-inhalation jusqu'à la période finale de l'inspiration (période t2).
5 Pour cela, les moyens de communication entre le sac 28 et le masque peuvent être constitués par une soupape double 30 du genre représenté en figure 5. La soupape comprend un clapet d'expiration 32 muni d'un ressort de rappel 34 n'exerçant qu'une force très faible, juste suffisante pour maintenir le clapet d'expiration fermée au repos. Ainsi l'expiration vers le sac 28, suivant le
Au début de l'expiration, le gaz à forte teneur en oxygène et à faible teneur en gaz carbonique est stocké dans le sac d.e ré-inhalation pendant une durée t3. La durée t3 peut être ajustée par différents moyens, comme le choix du volume du sac de ré-inhalation et également par ajustement de la résistance à l'ouverture du clapet d'expiration vers l'atmosphère. Souvent le réglage de ces paramètres conduira à interrompre le transfert de gaz vers le sac de ré-inhalation dès que la pression est d'environ 3 hPa. Après remplissage du masque, et pendant une durée t4, l'expiration se fait vers l'atmosphère.
On décrira maintenant, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation de l'invention.
Dans le cas illustré en figure 4, le sac économiseur 16 et le sac souple de ré-inhalation 28 sont séparés. Le sac économiseur 16 débouche dans le masque par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 14 n'opposant pratiquement pas de résistance à l'inspiration. La soupape 22 d'expiration vers l'atmosphère est munie de moyens de rappel élastiques destinés à retarder l'évacuation vers l'atmosphère, afin de permettre le remplissage du sac de ré-inhalation 28, c'est-à-dire à retarder, jusqu'à la fin de la durée t3, l'échappement à
l'atmosphère.
Le sac de ré-inhalation 28 débouche dans le masque 10. Dans une réalisation simple, il débouche directement. Il est cependant préférable de disposer, entre le sac de ré-inhalation 28 et le masque, des moyens permettant :
- de stocker la première fraction du gaz expiré (période t3), ce qui implique de ne pas opposer de résistance au remplissage, - de retarder le transfert au masque de gaz stocké dans le sac de ré-inhalation jusqu'à la période finale de l'inspiration (période t2).
5 Pour cela, les moyens de communication entre le sac 28 et le masque peuvent être constitués par une soupape double 30 du genre représenté en figure 5. La soupape comprend un clapet d'expiration 32 muni d'un ressort de rappel 34 n'exerçant qu'une force très faible, juste suffisante pour maintenir le clapet d'expiration fermée au repos. Ainsi l'expiration vers le sac 28, suivant le
10 trajet indiqué par la flèche f s'effectue dès le début de l'expiration. Un clapet 36 d'inspiration à partir du sac est au contraire sollicité vers la fermeture par un ressort 38 retardant l'inspiration jusqu'à l'apparition d'une dépression dans le masque.
Une telle constitution atténue le problème de l'utilisation du masque par des enfants ; du fait de leur faible volume total V-r, ils inspireront essentiellement de l'oxygène arrivant par le sac économiseur.
Dans la variante de réalisation montrée schématiquement en figure 6, les deux sacs sont reliés l'un à l'autre, ce qui, entre autres avantages, a celui de faciliter le stockage.
Dans le cas illustré sur la figure 7, les deux sacs sont définis dans une même enveloppe externe inextensible 40 et par une membrane souple 42 de séparation. L'enceinte 40 peut être rigide mais, pour des besoins de stockage, elle sera généralement souple. Dans le cas de la figure 7, le sac ré-inhalation ne peut se remplir que si le sac économiseur a été vidé au cours de la partie précédente de l'inhalation. Cette disposition, utilisée seule ou avec un des moyens du genre illustré en figure 5, permet d'adapter de façon inhérente le fonctionnement aux volumes ventilés faibles, et notamment au cas de la protection des enfants.
Une disposition fonctionnellement équivalente à celle de la figure 7 consiste à placer le sac économiseur dans le sac de ré-inhalation, dont la paroi externe constitue alors l'équivalent de l'enceinte ou enveloppe 40. Une
Une telle constitution atténue le problème de l'utilisation du masque par des enfants ; du fait de leur faible volume total V-r, ils inspireront essentiellement de l'oxygène arrivant par le sac économiseur.
Dans la variante de réalisation montrée schématiquement en figure 6, les deux sacs sont reliés l'un à l'autre, ce qui, entre autres avantages, a celui de faciliter le stockage.
Dans le cas illustré sur la figure 7, les deux sacs sont définis dans une même enveloppe externe inextensible 40 et par une membrane souple 42 de séparation. L'enceinte 40 peut être rigide mais, pour des besoins de stockage, elle sera généralement souple. Dans le cas de la figure 7, le sac ré-inhalation ne peut se remplir que si le sac économiseur a été vidé au cours de la partie précédente de l'inhalation. Cette disposition, utilisée seule ou avec un des moyens du genre illustré en figure 5, permet d'adapter de façon inhérente le fonctionnement aux volumes ventilés faibles, et notamment au cas de la protection des enfants.
Une disposition fonctionnellement équivalente à celle de la figure 7 consiste à placer le sac économiseur dans le sac de ré-inhalation, dont la paroi externe constitue alors l'équivalent de l'enceinte ou enveloppe 40. Une
11 autre disposition encore consiste à disposer le sac de ré-inhalation dans le sac économiseur.
Enfin, un autre cas encore consiste à lier fonctionnellement et structurellement les sacs 16 et 28, comme schématisé sur la figure 8. Cette solution est toutefois moins avantageuse, du point de vue de la ré-inhalation de gaz chargé en C02, que les précédentes. En effet, c'est d'abord le contenu du sac de ré-inhalation qui est inspiré. Mais cet inconvénient n'existe que lorsque le volume ventilé est le volume nominal, du fait que le sac de ré-inhalation ne peut se vider que lorsque le sac économiseur a été vidé. La figure 8 montre schématiquement une telle réalisation. Un clapet anti-retour est interposé entre le sac économiseur 16 et le sac de ré-inhalation 28.
Des études complémentaires ont permis de déterminer des valeurs proches de l'optimum du point de vue de la consommation d'oxygène, mais tenant compte de la nécessité de ne pas dépasser une pression partielle de C02 d'environ 2 hPa.
Le tableau ci-après montre la consommation d'oxygène requise pour différents volumes du sac de ré-inhalation (la valeur 0 correspondant à
l'absence de sac).
Volume du sac (cm3) 0 400 500 600 750 Débit d'oxygène additionnel (Umn) NTPD
40 000 ft(12 200 m) 3,000 1,932 1,656 1,380 0,966 35 000 ft(11 500 m) 2,658 1,691 1,450 1,208 0,846 30 000 ft (9 140 m) 2,194 1,396 1,197 0,997 0,698 000 ft(6 090 m) 0,970 0,617 0,529 0,441 0,309 18 500 ft (5 635 m) 0,744 0,473 0,406 0,338 0,237 On constate qu'un sac de ré-inhalation de 500 cm3 permet d'abaisser le débit d'oxygène requis à la moitié de sa valeur actuelle à la plupart des
Enfin, un autre cas encore consiste à lier fonctionnellement et structurellement les sacs 16 et 28, comme schématisé sur la figure 8. Cette solution est toutefois moins avantageuse, du point de vue de la ré-inhalation de gaz chargé en C02, que les précédentes. En effet, c'est d'abord le contenu du sac de ré-inhalation qui est inspiré. Mais cet inconvénient n'existe que lorsque le volume ventilé est le volume nominal, du fait que le sac de ré-inhalation ne peut se vider que lorsque le sac économiseur a été vidé. La figure 8 montre schématiquement une telle réalisation. Un clapet anti-retour est interposé entre le sac économiseur 16 et le sac de ré-inhalation 28.
Des études complémentaires ont permis de déterminer des valeurs proches de l'optimum du point de vue de la consommation d'oxygène, mais tenant compte de la nécessité de ne pas dépasser une pression partielle de C02 d'environ 2 hPa.
Le tableau ci-après montre la consommation d'oxygène requise pour différents volumes du sac de ré-inhalation (la valeur 0 correspondant à
l'absence de sac).
Volume du sac (cm3) 0 400 500 600 750 Débit d'oxygène additionnel (Umn) NTPD
40 000 ft(12 200 m) 3,000 1,932 1,656 1,380 0,966 35 000 ft(11 500 m) 2,658 1,691 1,450 1,208 0,846 30 000 ft (9 140 m) 2,194 1,396 1,197 0,997 0,698 000 ft(6 090 m) 0,970 0,617 0,529 0,441 0,309 18 500 ft (5 635 m) 0,744 0,473 0,406 0,338 0,237 On constate qu'un sac de ré-inhalation de 500 cm3 permet d'abaisser le débit d'oxygène requis à la moitié de sa valeur actuelle à la plupart des
12 altitudes. En augmentant le volume du sac, on peut encore réduire le débit d'oxygène requis. Un volume de 600 cm3 est encore acceptable. Au-delà, il existe un risque d'instabilité pour les ventilations faibles, et notamment pour les enfants. Au surplus, une valeur de 750 cm3 serait de plus hors normes pour les altitudes inférieures à 5 600 m environ.
Dans la pratique, on sera amené à utiliser un volume de sac de ré-inhalation, à l'état rempli, compris entre 400 et 600 cm3. Corrélativement, le volume du sac économiseur sera réduit. En général, on adoptera un sac économiseur et un sac de ré-inhalation tels que la somme de leurs volumes, à
l'état gonflé, soit du même ordre de grandeur que le double du volume du sac économiseur actuel, c'est-à-dire de 1 000 à 1 600 cm3 .
En général un avion de transport de passagers est équipé d'une installation, ou de plusieurs installations affectées chacune à une portion de la cabine, ayant une source d'oxygène 48 (bouteille d'oxygène ou générateurs embarqués). Une centrale de distribution 46 alimente les canalisations 50 destinées à alimenter les masques (figure 4). La centrale 46 est généralement prévue pour alimenter les canalisations 50 sous une pression variable en fonction de l'altitude, soit par paliers, soit de façon progressive. Le réglage de débit s'effectue indirectement par contrôle de la pression d'oxygène admis dans les canalisations 50. Le débit est avantageusement réglé de façon à
fournir un débit d'oxygène additionnel au moins égal à celui nécessaire, tel que défini dans le tableau ci-dessus.
L'échelonnement des étapes lors de la mise en oeuvre en cas de dépressurisation doit respecter les règlements. En cas de début de dépressurisation, la centrale 46 est commandée, automatiquement en réponse à la détection de la dépressurisation par des capteurs ou si nécessaire manuellement, de façon à alimenter les canalisations. Si l'avion est à une altitude telle qu'il ne serait pas possible d'alimenter les passagers avec un débit suffisant d'oxygène additionnel pendant tout le temps nécessaire pour arriver à un aéroport de déroutement, l'équipage réduit progressivement l'altitude jusqu'à une valeur qui est compatible à la fois avec la sécurité
des
Dans la pratique, on sera amené à utiliser un volume de sac de ré-inhalation, à l'état rempli, compris entre 400 et 600 cm3. Corrélativement, le volume du sac économiseur sera réduit. En général, on adoptera un sac économiseur et un sac de ré-inhalation tels que la somme de leurs volumes, à
l'état gonflé, soit du même ordre de grandeur que le double du volume du sac économiseur actuel, c'est-à-dire de 1 000 à 1 600 cm3 .
En général un avion de transport de passagers est équipé d'une installation, ou de plusieurs installations affectées chacune à une portion de la cabine, ayant une source d'oxygène 48 (bouteille d'oxygène ou générateurs embarqués). Une centrale de distribution 46 alimente les canalisations 50 destinées à alimenter les masques (figure 4). La centrale 46 est généralement prévue pour alimenter les canalisations 50 sous une pression variable en fonction de l'altitude, soit par paliers, soit de façon progressive. Le réglage de débit s'effectue indirectement par contrôle de la pression d'oxygène admis dans les canalisations 50. Le débit est avantageusement réglé de façon à
fournir un débit d'oxygène additionnel au moins égal à celui nécessaire, tel que défini dans le tableau ci-dessus.
L'échelonnement des étapes lors de la mise en oeuvre en cas de dépressurisation doit respecter les règlements. En cas de début de dépressurisation, la centrale 46 est commandée, automatiquement en réponse à la détection de la dépressurisation par des capteurs ou si nécessaire manuellement, de façon à alimenter les canalisations. Si l'avion est à une altitude telle qu'il ne serait pas possible d'alimenter les passagers avec un débit suffisant d'oxygène additionnel pendant tout le temps nécessaire pour arriver à un aéroport de déroutement, l'équipage réduit progressivement l'altitude jusqu'à une valeur qui est compatible à la fois avec la sécurité
des
13 passagers et avec la consommation de carburant. L'avion sera souvent amené à une altitude inférieure ou égale à 35 000 pieds ou 11 500 mètres, qui correspond à une consommation d'oxygène additionnelle réduite de 15% par rapport à 40 000 pieds environ, selon un profil de descente dans le temps qui est affectée à l'avion.
Sur certains avions, utilisés sur des routes où la durée maximale de séjour à une altitude exigeant la fourniture d'oxygène lors du déroutement vers un aéroport de secours ne dépasse pas une trentaine de minutes, la source d'oxygène peut être constituée par un ou des générateurs chimiques alimentant chacune un ou quelques masques. Dans ce cas on ne peut pas contrôler à volonté le débit d'oxygène fourni. Une fois le générateur déclenché, il fournit un débit dont l'évolution dans le temps a été fixé à la fabrication.
Cette évolution est déterminée pour décroître suivant une loi déterminée en fonction du profil de descente de l'avion de son altitude nominale de croisière à l'altitude à laquelle il est maintenu lors du déroutement. En cas de mise en oeuvre de l'invention, les générateurs chimiques sont prévus de façon que la loi de variation du débit en fonction du temps tienne compte de l'économie sur le volume d'oxygène additionnel requis que permet la ré-inhalation. Il s'en suit que les générateurs chimiques embarqués présenteront une capacité de fourniture d'oxygène nettement inférieure à celle requise en l'absence de ré-inhalation.
Sur certains avions, utilisés sur des routes où la durée maximale de séjour à une altitude exigeant la fourniture d'oxygène lors du déroutement vers un aéroport de secours ne dépasse pas une trentaine de minutes, la source d'oxygène peut être constituée par un ou des générateurs chimiques alimentant chacune un ou quelques masques. Dans ce cas on ne peut pas contrôler à volonté le débit d'oxygène fourni. Une fois le générateur déclenché, il fournit un débit dont l'évolution dans le temps a été fixé à la fabrication.
Cette évolution est déterminée pour décroître suivant une loi déterminée en fonction du profil de descente de l'avion de son altitude nominale de croisière à l'altitude à laquelle il est maintenu lors du déroutement. En cas de mise en oeuvre de l'invention, les générateurs chimiques sont prévus de façon que la loi de variation du débit en fonction du temps tienne compte de l'économie sur le volume d'oxygène additionnel requis que permet la ré-inhalation. Il s'en suit que les générateurs chimiques embarqués présenteront une capacité de fourniture d'oxygène nettement inférieure à celle requise en l'absence de ré-inhalation.
Claims (12)
1. Procédé de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine passagers dudit aéronef à haute altitude, suivant lequel, au moins pour les altitudes cabine supérieures à une altitude prédéterminée, on alimente au moins un masque respiratoire d'un passager dudit aéronef en oxygène avec un débit qui est une fonction croissante de l'altitude cabine à travers un étranglement de limitation de débit et un sac économiseur, on recueille une fraction initiale des gaz expirés par ledit passager dans un sac souple de ré-inhalation en communication sélective avec ledit masque, et on permet l'inhalation par ledit passager de l'oxygène à travers ledit sac économiseur en empêchant la re-inhalation de gaz expirés depuis ledit sac de re-inhalation, et, lorsqu'au moins une majeure partie de l'oxygène contenu dans ledit sac économiseur est inhalé, on provoque la ré-inhalation par le passager d'au moins une partie de ladite fraction initiale, dont le volume correspond sensiblement au volume mort, sensiblement sans CO2, des voies respiratoires depuis le sac de ré-inhalation.
2. Procédé de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine passagers dudit aéronef à haute altitude, suivant lequel, on alimente en continu au moins un masque respiratoire d'un passager dudit aéronef en oxygène provenant d'un générateur chimique à travers un sac économiseur, on recueille une première fraction initiale des gaz expirés par ledit passager dans un sac souple de ré-inhalation, en communication sélective avec le masque, le dit générateur chimique étant prévu pour, à partir de l'instant où il est mis en service, fournir un débit décroissant d'oxygène en fonction du temps suivant une loi déterminée en fonction du profil de descente nominal de l'aéronef de son altitude de croisière nominale et qui est une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence du sac de ré-inhalation, on permet l'inhalation par ledit passager de l'oxygène à travers ledit sac économiseur en empêchant la re-inhalation de gaz expirés depuis ledit sac de re-inhalation, et, lorsqu'au moins une majeure partie de l'oxygène contenu dans ledit sac économiseur est inhalé, on provoque la ré-inhalation par le passager d'au moins une partie de ladite fraction initiale, dont le volume correspond sensiblement au volume mort, sensiblement sans CO2, des voies respiratoires du passager, depuis le sac de ré-inhalation.
3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, de plus, l'on retarde l'ouverture d'une communication entre le sac de ré-inhalation et le masque, après le début d'une inhalation par le passager portant ledit masque.
4. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite altitude prédéterminée est 4570 mètres.
5. Dispositif de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine passagers dudit aéronef à haute altitude, comprenant:
une centrale d'alimentation fournissant, en fonctionnement, un débit continu réglable à une conduite générale, à partir d'une source d'oxygène pur ou d'air très enrichi en oxygène et sous pression;
des masques respiratoires sans régulateur à la demande, chacun pour un passager, et relié à la conduite générale par l'intermédiaire d'un sac économiseur souple respectif; et un sac souple de ré-inhalation respectif relié à chacun desdits masques par des moyens de communication permettant une entrée libre de gaz expirés depuis le masque dans ledit sac de ré-inhalation correspondant, qui est d'un volume tel à l'état gonflé qu'il stocke une fraction initiale des gaz expirés à
chaque exhalation du passager portant ledit masque, ladite centrale comportant des moyens de régulation du débit d'oxygène additionnel fourni à
ladite conduite en fonction de la pression ambiante à laquelle sont soumis les porteurs de masque, pour limiter le débit d'oxygène additionnel amené aux masques à une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence de ré-inhalation, ladite fraction initiale correspond sensiblement au volume mort, sensiblement sans C02, des voies respiratoires du passager, et le dispositif comprend des moyens permettant l'inspiration par ledit passager d'oxygène provenant dudit sac économiseur alors que lesdits moyens de communication dudit sac de ré-inhalation au masque, empêchent l'inhalation de gaz provenant dudit sac de ré-inhalation et, lorsqu'au moins une majeure partie de l'oxygène contenu dans le sac économiseur est inhalé, provoquent la ré-inhalation par ledit passager d'au moins une partie de ladite fraction initiale, depuis le sac de ré-inhalation.
une centrale d'alimentation fournissant, en fonctionnement, un débit continu réglable à une conduite générale, à partir d'une source d'oxygène pur ou d'air très enrichi en oxygène et sous pression;
des masques respiratoires sans régulateur à la demande, chacun pour un passager, et relié à la conduite générale par l'intermédiaire d'un sac économiseur souple respectif; et un sac souple de ré-inhalation respectif relié à chacun desdits masques par des moyens de communication permettant une entrée libre de gaz expirés depuis le masque dans ledit sac de ré-inhalation correspondant, qui est d'un volume tel à l'état gonflé qu'il stocke une fraction initiale des gaz expirés à
chaque exhalation du passager portant ledit masque, ladite centrale comportant des moyens de régulation du débit d'oxygène additionnel fourni à
ladite conduite en fonction de la pression ambiante à laquelle sont soumis les porteurs de masque, pour limiter le débit d'oxygène additionnel amené aux masques à une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence de ré-inhalation, ladite fraction initiale correspond sensiblement au volume mort, sensiblement sans C02, des voies respiratoires du passager, et le dispositif comprend des moyens permettant l'inspiration par ledit passager d'oxygène provenant dudit sac économiseur alors que lesdits moyens de communication dudit sac de ré-inhalation au masque, empêchent l'inhalation de gaz provenant dudit sac de ré-inhalation et, lorsqu'au moins une majeure partie de l'oxygène contenu dans le sac économiseur est inhalé, provoquent la ré-inhalation par ledit passager d'au moins une partie de ladite fraction initiale, depuis le sac de ré-inhalation.
6. Le dispositif suivant la revendication 5, dans lequel ladite centrale comporte des moyens de régulation du débit par commande de la pression d'oxygène dans la conduite, chaque masque étant relié à la conduite par l'intermédiaire d'un étranglement respectif.
7. Le dispositif suivant la revendication 5 ou 6, dans lequel le sac de ré-inhalation a un volume compris entre 400 et 600 cm3 à l'état gonflé.
8. Le dispositif suivant la revendication 7, dans lequel le sac économiseur et le sac dé ré-inhalation d'un même masque ont un volume total compris entre 1000 et 1600 cm3 à l'état gonflé.
9. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le sac économiseur débouche dans le masque par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour et le masque est équipé d'une soupape d'expiration vers l'atmosphère munie de moyens de rappel élastiques retardant l'évacuation depuis le masque vers l'atmosphère.
10. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel le sac économiseur et le sac souple de ré-inhalation sont séparés et reliés indépendamment au masque.
11. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel lesdits moyens de communication entre le sac de ré-inhalation et le masque comprennent une soupape double ayant un clapet d'expiration, muni d'un ressort de maintien du clapet d'expiration fermé au repos, et un clapet d'inspiration à partir du sac de ré-inhalation sollicité à la fermeture par un autre ressort retardant l'inspiration jusqu'à apparition d'une dépression donnée dans le masque.
12. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel les deux sacs sont définis, dans une même enveloppe externe inextensible, par une membrane souple de séparation.
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