Procédé pour fournir de l'oxygène respirable et appareil pour sa mise en oeuvre
La présente invention a pour objet un procédé pour fournir de l'oxygène respirable et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Les médecins prescrivent de plus en plus l'exercice physique aux personnes âgées pour favoriser la circulation du sang et la pénétration de l'oxygène et pour normaliser la pression sanguine et les pulsations.
Dans de nombreux cas, ces prescriptions ne sont pas suivies parce que le patient est à court de souffle, se fatigue facilement et ressent des douleurs et d'autres malaises. En inhalant un air enrichi d'oxygène dans ces cas, ces malaises peuvent être fortement réduits ou éliminés, permettant au patient de continuer ses exercices et éventuellement de reprendre les activités d'une vie normale. Cela constitue un point important du traitement médical des affections pulmonaires et cardiaques.
Malheureusement, les installations actuelles pour l'oxygénothérapie médicale sont des installations fixes ou des installations si lourdes qu'elles sont pratiquement immobiles. Par conséquent, cette thérapeutique, si elle est ouverte à tous, est limitée à des locaux spéciaux d'une clinique ou d'un hôpital équipé à cet effet. La place nécessaire pour les exercices physiques est insuffisante pour un patient limité à de tels locaux.
En outre, une thérapeutique à domicile est exclue parce qu'on ne dispose pas d'une source d'atmosphère enrichie d'oxygène. De plus, quand de l'oxygène est nécessaire pour des patients maintenus au lit, chez eux ou dans un hôpital, les installations connues d'oxygénothérapie médicale sont peu pratiques par suite de leur volume et de leur complexité.
Un but de la présente invention est de fournir un procédé et un appareil d'oxygénothérapie médicale plus faciles à employer que les procédés et appareils actuels, l'appareil devant être facile à transporter pour permettre au patient de pratiquer les exercices nécessaires, et pratique à utiliser auprès des lits des patients.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'on charge un récipient d'emmagasinage isolé thermiquement avec de l'oxygène liquéfié à une pression supérieure à la pression atmosphérique, on retire l'oxygène liquide sous pression du récipient, on chauffe et on vaporise l'oxygène liquide, et on conduit l'oxygène vaporisé à un dispositif respiratoire.
L'appareil objet de l'invention, pour la mise en oeuvre de ce procédé, est caractérisé en ce qu'il comprend un premier récipient d'emmagasinage thermi que ment isolé à double paroi comportant un passage d'accès, un second récipient d'emmagasinage thermiquement isolé à double paroi comportant un passage d'accès, chacun de ces passages étant fermé par un bouchon, et des moyens pour connecter le second récipient au premier, le premier récipient comprenant un conduit de transfert de liquide s'étendant à travers le bouchon et le passage d'accès dans l'espace d'emmagasinage de ce récipient et se terminant près du fond de celui-ci, ce conduit comportant à son extrémité externe une première unité à soupape pour commander l'écoulement du liquide, et un conduit de vaporisation de liquide connecté audit conduit de transfert à travers le bouchon,
le second récipient comprenant un conduit de transfert de liquide s'étendant à travers le bouchon et le passage d'accès dans l'espace d'emmagasinage du second récipient et se terminant près du fond de celui-ci, ce conduit comportant à son extrémité externe une seconde unité à soupape pour commander l'écoulement du liquide, un conduit de vaporisation de liquide connecté audit conduit de transfert à travers le bouchon, le passage d'accès du second récipient étant défini par un tube à double paroi s'étendant en partie seulement dans l'espace d'emmagasinage du second récipient et coaxialement avec le conduit de transfert de liquide,
les extrémités supérieures des parois interne et externe du tube à double paroi étant connectées de façon étanche aux gaz aux parois interne et externe respectivement du second récipient tandis que les extrémités inférieures des parois dudit tube sont scellées l'une à l'autre de façon étanche aux gaz, la partie inférieure du tube à double paroi étant pourvue d'un prolongement tubulaire connectant un tube d'échappement de vapeur disposé dans l'espace de vapeur du second récipient avec le passage d'accès du second récipient, les moyens pour connecter le premier récipient au second comprenant la première et la seconde unité à soupape,
la première unité à soupape comprenant des montants de guidage coopérant avec des ouvertures dans un bâti de guidage de la seconde unité à soupape pour fixer celle-ci à la première unité quand le second récipient est placé en position inversée sur le premier récipient.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention et une variante.
La fig. 1 est une vue en perspective de cette forme d'exécution;
la fig. 2 est une coupe d'une première partie de cette forme d'exécution;
la fig. 3 est une coupe d'une variante correspondant à la fig. 2, et
la fig. 4 est une coupe d'une seconde partie de cette forme d'exécution.
L'appareil qui va être décrit est destiné à fournir de l'oxygène pour constituer une atmosphère respirable, à un débit réglable à partir d'une source compacte et facile à manier. Cet appareil comprend une source primaire d'oxygène qui peut être utilisée pour le traitement au chevet d'un patient, une source secondaire qui est remplie d'oxygène à partir de la source primaire et qui peut être utilisée pour la thérapeutique ambulante, et des moyens de connexion pour effectuer le transfert de l'oxygène de la source primaire à la source secondaire.
La source primaire comprend un premier récipient à double paroi pour recevoir et emmagasiner de l'oxygène à l'état liquide et pour fournir ce dernier à l'état gazeux afin de constituer une atmosphère respirable, à des débits commandés selon les besoins.
La source secondaire comprend un second récipient à double paroi, plus petit et facile à transporter, pour recevoir l'oxygène sous forme liquide de la source primaire et l'emmagasiner afin de pouvoir fournir de l'oxygène à l'état gazeux à des débits commandés selon les besoins. Les moyens de connexion comprennent deux sections, la première connectée à la source primaire et la seconde à la source secondaire, de façon que la source secondaire puisse être rapidement adaptée à la source primaire. L'usage des moyens de connexion permet de remplir la source secondaire portative sans manier des raccords froids et sans nécessiter des tuyauteries de transfert peu commodes. Les moyens de connexion réduisent aussi la formation de gel et les pertes d'oxygène.
Les sources primaire et secondaire utilisent des moyens d'échappement de la vapeur dans la communication gazeuse relativement aux premier et second espace d'emmagasinage des récipients pour maintenir la pression dans ces espaces au-dessous des niveaux maximums autorisés, évitant ainsi l'établissement d'une pression dangereuse dans les récipients.
Chaque source utilise aussi des moyens de vaporisation de l'oxygène liquide pour transformer cet oxygène liquide en une atmosphère respirable, et des moyens d'alimentation de cette atmosphère connectés aux moyens de vaporisation respectifs et en communication avec ces derniers. En outre, la source primaire peut comprendre des moyens pour maintenir l'oxygène liquide dans le premier récipient à des niveaux de pression de fonctionnement déterminés.
La source secondaire comprend des moyens pour commander le transfert du liquide dans le second récipient.
L'appareil comprend (fig. 1) une source primaire d'oxygène A, une source secondaire d'oxygène B et des moyens de connexion C. Il comprend aussi un tableau de commande D et un coffret de protection E que le patient peut utiliser pour porter la source secondaire B sur ses épaules quand il se déplace.
La source primaire d'oxygène A (fig. 2) comprend un récipient d'emmagasinage 10 comportant une chemise externe 12 espacée d'un vase interne 14 pour former un espace d'isolation 16 pouvant être évacué, entre les surfaces interne et externe respectivement de la chemise externe et du vase interne. Le vase interne 14 est suspendu dans la chemise 12 par un mince tube 18 faiblement conducteur de la chaleur qui définit un passage d'accès 20 conduisant à l'intérieur du vase 14. L'espace d'isolation 16 peut être vidé par un tube de scellage 22 et contient de préférence un isolant opacifié pour la protection contre le passage vers l'intérieur de la chaleur ambiante.
On peut utiliser d'autres matériaux isolants, mais les isolants opacifiés sont les plus efficaces connus jusqu'ici. Un absorbant moléculaire 24 contenu dans une ampoule 26 est utilisé pour maintenir le vide dans l'espace 16 en absorbant les traces de gaz résiduel restant après que cet espace a été vidé par le tube 22 par des procédés mécaniques. Un disque de rupture 28 placé dans la chemise externe 12 empêche l'établissement d'une pression dangereuse dans l'espace d'isolation 16 si le récipient 10 présentait une fuite.
Des moyens sont utilisés à la partie supérieure du passage d'accès 20 pour sceller de manière étanche aux gaz l'intérieur du vase 14 par rapport à l'atmosphère environnante, ces moyens comprenant un bouchon 30 (fig. 2) ou un bouchon 30 et un capuchon 32 (fig. 3). Un tube 34 de transfert de fluide, des moyens de vaporisation 36 pour liquide et une première section Ct des moyens de connexion
C sont connectés au bouchon 30.
La source primaire A est de préférence remplie d'oxygène liquide sous pression et saturé, à travers les moyens de connexion C. Pour les applications thérapeutiques, il est préférable que la pression de l'oxygène liquide soit suffisante pour fournir de l'oxygène gazeux sous une pression manométrique d'environ 3, 5 kg/cm2. L'oxygène liquide est transféré par la section C1 et le tube 34 dans le fond du vase interne 14. Des thermistors 40 et 42 pour détecter le niveau du liquide sont connectés dans un circuit de commande non représenté et indiquent le niveau du liquide dans le récipient 10. Ce circuit de commande peut être agencé de façon à commander le remplissage de la source primaire A automatiquement à partir d'une source non représentée d'oxygène liquide.
Quand l'oxygène est fourni au patient, il est essentiel que seul de l'oxygène liquide soit retiré de la source primaire A à travers le tube 34 pour empê- cher une augmentation des impuretés à base d'hydrocarbures que l'on rencontre même dans l'oxygène de la plus haute pureté. Si des vapeurs sont entraînées, la concentration des impuretés à haut point d'ébullition dans le liquide restant augmenterait et pourrait affecter défavorablement l'oxygène utilisé comme atmosphère respiratoire. En outre, la présence d'hydrocarbures dans le liquide pourrait produire un risque de combustion.
En ne retirant que de l'oxygène liquide, la pureté du liquide restant est toujours maintenue à un haut niveau car l'oxygène liquide saturé et la vapeur de la source primaire A sont maintenus à une pureté pratiquement uniforme et constante.
Quand la source primaire A est utilisée pour envoyer l'oxygène directement au patient, le liquide saturé sous pression est retiré à travers le tube de transfert 34 dans les moyens de vaporisation 36.
L'oxigène gazeux provenant des moyens de vaporisation 36 est conduit à travers une soupape manuelle 44 à un dispositif respiratoire tel qu'un masque d'oxygène.
Les moyens de vaporisation 36 comprennent un serpentin chauffé par l'air qui s'étend à partir du bouchon 30 vers le bas en direction du fond de la source primaire A et qui est enroulé ensuite vers le haut autour de la chemise 12 jusqu'à la soupape 44.
La longueur des moyens de vaporisation 36 doit être suffisante pour vaporiser complètement et surchauffer de manière adéquate l'oxygène retiré pour en faire une atmosphère respirable. Cette longueur dépend de facteurs tels que la quantité maximum qui doit être retirée à chaque instant et la température de l'atmosphère environnante avec laquelle l'oxygène dans le serpentin est en relation d'échange thermique. Une hotte 46 est disposée autour des moyens de vaporisation 36 de manière que ces derniers ne puissent être heurtés ni touchés, mais aussi de manière qu'une quantité d'air suffisante circule autour du serpentin pour vaporiser et surchauffer l'oxygène qu'il contient.
Un godet 48 recueille l'humidité condensée du serpentin.
La source primaire A peut être remplie d'oxygène liquide à la pression atmosphérique qui est alors pressuré de façon que l'oxygène liquide soit saturé à la pression de travail désirée. La variante de la fig. 3 est conçue à cet effet. Le capuchon 32 peut être retiré et de l'oxygène liquide est versé dans l'intérieur du vase 14. La source primaire A peut être aussi remplie avec de l'oxygène liquide non pressurisé à travers la section C1 des moyens de connexion, comme dans la forme d'exécution de la fig. 2, sans retirer le capuchon 32. Dans chaque cas, des moyens de pressurisation 50 du vase interne (fig. 3), conjointement à un détendeur 52 comportant un interrupteur de pression 54, permettent d'établir une pression dans le vase interne et de maintenir cette pression à une valeur déterminée.
La saturation de l'oxygène liquide peut être maintenue, dans cette variante, par les moyens de pressuirisation 50 qui comprennent un corps de chauffe 56 à résistance enfermé dans un tube 58. L'interrupteur de pression 54, une soupape d'échappement 60 et un disque de rupture 62 sont montés sur le capuchon 32 de manière à communiquer avec l'intérieur du vase. L'interrupteur de pression 54 est normalement ouvert quand la pression du liquide emmagasiné correspond à une valeur déterminée et se ferme quand la pression du liquide tombe au-dessous de cette valeur. La fermeture de l'interrupteur 54 produit un courant dans un conducteur 64 pour faire fonctionner le corps de chauffe 56. Un interrupteur thermique 66 de sécurité est monté dans le circuit de pressurisation afin d'empêcher que le corps de chauffe 56 ne surchauffe l'intérieur du vase 14.
Si le niveau du liquide est trop bas, le corps de chauffe 56 entre en fonction avant que le vase soit rempli, l'interrupteur de sécurité 66 est chauffé et rompt le circuit de pressurisation avant que l'appareil ne soit endommagé.
Une variante des moyens de vaporisation du liquide 36 de la fig. 2 est représentée à la fig. 3.
Quand la source primaire A (fig. 3) est utilisée pour fournir de l'oxygène directement à un patient, le liquide pressurisé est transféré à travers le tube 34 dans les moyens de vaporisation 36. De l'oxygène gazeux provenant desdits moyens 36 est conduit à travers la soupape manuelle 44 qui comprend un compteur rotatif 68 et qui commande l'écoulement de l'oxygène à un dispositif respiratoire tel qu'un masque d'oxygène. Les moyens de vaporisation 36 comprennent un tube 70 contenant un corps de chauffe électrique 72 et présentant des rainures hélicoïdales externes 74 pour le passage du liquide et de la vapeur. Les rainures 74 du tube 72 peuvent être formées dans une matière thermiquement conductrice telle que du laiton ou de l'aluminium.
Des interrupteurs thermiques 76 et 78 commandent le corps de chauffe 72 pour maintenir une température déterminée dans l'oxygène gazeux quittant les moyens de vaporisation 36. L'interrupteur 78 est disposé à proximité du corps de chauffe 72 pour assurer une meilleure commande de la température quand la vapeur est rapidement réduite, évitant ainsi un chauffage excessif de la vapeur comme cela pourrait se produire si on utilisait seulement l'interrupteur 76.
Un tube 80 qui connecte les moyens de vaporisation 36 au tube de transfert 34 est maintenu en alignement au moyen d'une vis alésée 82. L'alésage de la vis 82 forme un espace de gaz mort qui comporte un jeu d'air empêchant le capuchon 32 de geler. La tête de la vis 82 est jointe au tube 70 des moyens de vaporisation 36.
Dans les deux constructions décrites de la source primaire A (fig. 2 et 3), les moyens de vaporisation 36 sont interchangeables et le circuit de pressuirisation de liquide de la fig. 3 pourrait être utilisé aussi avec la construction de la fig. 2. La construction de la fig. 2 est plus facile à manier, mais il existe évidemment des situations dans lesquelles la variante de la fig. 3 est préférable. Par exemple, si l'oxygène liquide n'est pas disponible sous une forme saturée et pressurisée, le circuit de pressurisation de la fig. 3 est nécessaire.
La source secondaire B (fig. 4) comprend une enveloppe protectrice 88 et un récipient d'emmagasinage 90 comportant une chemise externe 92 espacée d'un vase interne 94 pour définir un espace d'isolation 96 pouvant être évacué entre les surfaces interne et externe respectivement de la chemise et du vase. La chemise externe 92 comporte des nervures 98 pour lui donner une plus grande résistance. La base interne 94 est supportée dans la chemise 92 par un tube à double paroi 100 de faible conductivité thermique qui définit un passage d'accès 102 vers l'intérieur du vase. L'espace annulaire 104 entre les tubes concentriques formant le tube 100 est en communication avec l'espace d'isolation 96. Ce dernier est évacué à travers un tube de scellage 106 et contient de préférence un isolant opacifié pour la protection contre le passage vers l'intérieur de la chaleur ambiante.
Un adsorbant moléculaire 108 est contenu dans une ampoule 110 et maintient le vide dans l'espace 96. Un disque de rupture 112 placé dans la chemise externe 92 empêche l'établissement d'une pression dangereuse dans l'espace 96 qui pourrait se produire si le récipient 90 présentait une fuite.
Des moyens sont utilisés à proximité de la partie supérieure du passage 102 pour sceller de façon étanche aux gaz le vase interne 94 relativement à l'atmosphère environnante, ces moyens comprenant un bouchon 114 et un capuchon 116. Un tube de transfert de fluide 118, des moyens de vaporisation de liquide 120, un détendeur 122 et une section C2 des moyens de connexion C sont connectés au capuchon 116.
Quand la source secondaire B est utilisée pour fournir de l'oxygène directement à un patient, ce dernier ouvre une soupape 130 commandant l'écoulement, de sorte que le liquide pressurisé est transféré à travers le tube 118 dans le capuchon 116 et les moyens de vaporisation 120 qui comprennent un serpentin chauffé par l'air ambiant conduisant à un dispositif respiratoire tel qu'un masque d'oxygène.
La soupape 130 comprend un cadran non représenté pour permettre au patient de régler correctement l'écoulement d'oxygène gazeux.
Pour remplir la source secondaire, le récipient 90 est inversé dans la position représentée à la fig. 4 et placé sur la partie supérieure de la source primaire, les sections C1 et C2 des moyens de connexion étant jointes l'une à l'autre comme on le verra plus loin. Quand ces sections sont jointes, l'oxygène liquide pressurisé provenant du vase 14 de la source primaire A s'écoule automatiquement à travers le tube de transfert 34, les moyens de connexion C et le tube de transfert 118 dans le vase 94. Pendant le remplissage de la source secondaire B, la vapeur s'échappe du vase 94 pour maintenir dans ce dernier une pression de fonctionnement déterminée.
Cette vapeur passe à travers un tube d'échappement 124, un tube 126 qui relie le tube 124 au tube 100 et le passage d'accès 102 et rejoint l'atmosphère à travers le capuchon 116 et les raccords fixés aux moyens de connexion C. Un disque de rupture 128 est connecté au capuchon 116 pour éviter l'endommagement du vase 94 en cas de pression excessive.
Quand le remplissage débute, une petite quantité de liquide peut s'écouler dans les moyens de vaporisation 120, mais comme la soupape de commande 130 connectée à ces moyens n'est pas ouverte, la pression qui s'établit dans lesdits moyens de vaporisation 120 met rapidement fin à cet écoulement.
Pendant le remplissage, le liquide tombe vers l'extrémité du vase interne 94 opposée à la sortie du tube de-transfert 118. Lorsque le liquide tombe, un écran 132 connecté au tube 126 protège un thermistor 134 de détection du niveau du liquide. Quand ce niveau s'élève, une partie du liquide passe dans l'écran 132 à travers des trous non représentés que présente cet écran. Au contact du liquide, le thermistor 134 met au repos une soupape à solénoïde dans les moyens de connexion C pour arrêter l'échappement de la vapeur à partir du vase 94, permettant ainsi à la pression de la vapeur de s'établir à un niveau suffisant pour empêcher qu'une plus grande quantité de liquide soit transférée dans le vase 94.
Quand la source secondaire B est retirée de la partie supérieure de la source A, quand le processus de remplissage décrit cesse, le récipient 90 est inversé par rapport à la position représentée à la fig. 4.
Dans cette position inversée, comme dans la position de remplissage, le tube d'échappement 124 est toujours disposé dans l'espace de vapeur du vase interne 94. Cela évite que du liquide s'échappe à travers la conduite d'échappement la plus importante, car la source secondaire est destinée à être portée par un patient qui se déplace et est relativement petite (environ 725 g de liquide disponible). Etant donné cette faible dimension de la source secondaire, toute perte de liquide doit être évitée. En outre, en ce qui concerne la sécurité, il serait très désavantageux que du liquide s'échappe pendant qu'un patient utilise la source par suite du danger qu'il courrait d'inhaler un produit gelé.
La section C1 des moyens de connexion C est connectée à la partie supérieure du bouchon 30 (fig. 2) ou du capuchon 32 (fig. 3) de la source primaire. Cette section C1 comprend une unité 138 à deux soupapes connectée aux conduits 38 et 39.
L'unité 138 comprend deux logements de soupape 140 et 142 contenant chacun une soupape, 144, 146 respectivement, et un bâti de guidage 148. Ces deux soupapes sont identiques et seule la soupape 144 sera décrite maintenant. Notons qu'à la fig. 3 le logement 142 est disposé derrière le logement 140 et n'est pas visible. La soupape 144 est constituée par un ajustage fileté et un berceau à écrou qui supporte une tige de soupape 154 à tête. La soupape 144 est disposée dans le logement 140 de manière que lorsque la tige 154 s'écarte d'un siège de soupape mobile 156 à ressort, l'intérieur du logement 140 soit relié au conduit 38, la tige commandant ainsi l'écoulement du fluide.
Quand la source primaire A est utilisée pour remplir la source secondaire B avec de l'oxygène liquide, le liquide est transféré à travers le tube de transfert 34, autour de la tige de soupape 154 et à travers le siège de soupape 156 dans la seconde section C2 des moyens de connexion fixée à la source secondaire B. Si la source primaire est utilisée pour fournir de l'oxygène gazeux, comme décrit précédemment, la partie supérieure du tube de transfert 34 est scellée vis-à-vis de l'atmosphère par contact entre la tige 154 et le siège 156. On voit facilement que la source primaire A peut être utilisée simultanément comme source d'oxygène gazeux et comme source d'alimentation d'oxygène liquide pour la source secondaire B.
Le logement 142 (fig. 2) de soupape constitue une partie du dispositif d'échappement de la source secondaire B et, comme tel, n'est utilisé que lorsque les sources A et B sont connectées pour le transfert du liquide. Pendant le remplissage de la source secondaire B, la vapeur s'échappe à travers le logement 142, la soupape 146, une soupape à solénoide 158, une soupape d'échappement 160 et un diffuseur de gaz 162. Le fonctionnement de cette section des moyens de connexion sera décrit plus loin.
La section C2 des moyens de connexion est connectée à la partie supérieure du capuchon 116 de la source secondaire B (fig. 4). Cette section C2 comprend une unité 164 à deux soupapes comprenant des logements de soupape 166 et 168, qui sont fixés à des raccords filetés 170 et 172, une extrémité de chacun de ces raccords étant connectée au capuchon 116. Un bâti de guidage 174 est connecté au raccord 170. Le logement 166 est construit de façon qu'une soupape à ressort 176 qu'il contient assure la communication à l'intérieur du logement quand elle se déplace depuis un siège de soupape 178 dans le logement 166. Le logement 168 est construit de la même façon.
Le logement 168 constitue une partie du dispositif d'échappement de la source secondaire et n'est seulement utilisé que lorsque les sources A et B sont connectées en vue du transfert du liquide. Pendant le remplissage de la source secondaire, la vapeur s'échappe du vase 94 à travers le tube d'échappement 124, le passage d'accès 102 et l'intérieur du capuchon 116 dans le logement de soupape 168 et dans la soupape 146 de la section C1 fixée à la source primaire A. Le fonctionnement de la section
C2 sera décrit plus loin.
Pour placer la source secondaire B sur la partie supérieure de la source primaire A pour le transfert du liquide, la source secondaire est inversée dans la position représentée à la fig; 4 et la section C2 des moyens de connexion est posée sur la section C1.
En mettant ces deux sections en contact, des montants de guidage 180 du bâti de guidage 148 (fig. 2 et 3) de la section C1 passent à travers des ouvertures 182 du bâti de guidage 174 (fig. 4) de la section C2.
Deux leviers 184 à double fourche, représentés partiellement seulement, sont fixés pour tourner sur le bâti de guidage 148 par des boulons 186 (fig. 2) et engagent des boulons 188 (fig. 4) sur le bâti 174 quand les deux sections sont correctement placées, afin de les maintenir étroitement l'une contre l'autre.
En mettant ces deux sections en place, les logements de soupape 166 et 168 s'accouplent aux logements de soupape 140 et 142, respectivement, et quand ces sections sont serrées l'une contre l'autre, les pièces mobiles des soupapes sont déplacées de leur siège pour permettre le transfert du fluide entre elles.
Une fois les deux sources connectées, le liquide dans la source primaire est libre de s'écouler dans la source secondaire. Par suite de la différence de pression entre les récipients 10 et 90, le liquide commence immédiatement à s'écouler dans le récipient 90. Cependant, la pression dans ce dernier s'établit presque immédiatement à un niveau où cette différence cesse. Pour contrarier cette tendance à l'égalisation, la soupape d'échappement 160 (fig. 2) est réglée pour s'ouvrir à cette même basse pression, par exemple 0,7Ks/cm2, au-dessous de la pression de fonctionnement du récipient 10, et l'excès de vapeur provenant du récipient 90 peut s'échapper à travers les moyens de connexion dans l'atmosphère.
Tant que le niveau du liquide dans le récipient 90 est au-dessous du thermistor 134, la soupape à solénoïde 158 reste ouverte et permet à l'excès de vapeur de s'échapper à travers la soupape 160. Cependant, quand le niveau du liquide atteint le thermistor 134, la soupape 15 & est fermée de sorte que la pression dans le récipient 90 s'établit à une valeur pour laquelle le transfert de liquide est terminé. Quand cela s'est produit, les deux sources peuvent être déconnectées.
I1 faut noter que, pendant le remplissage, les vapeurs passant à travers la soupape d'échappement 160 sont diffusées dans l'atmosphère par le diffuseur 162. Cette diffusion est très utile car elle évite une augmentation dangereuse de la concentration d'oxygène autour de l'appareil et supprime toute anxiété qui pourrait être causée au patient. Un autre avantage de ce processus de remplissage est que le dispositif d'échappement de la vapeur est rattaché à la source primaire A. Cela permet de fixer la soupape à solénoïde 158, la soupape d'échappement 160 et le diffuseur 162 à la source primaire fixe A et de réduire ainsi le poids et la dimension de la source secondaire portative B.
Method for supplying breathable oxygen and apparatus for its implementation
The present invention relates to a method for providing breathable oxygen and to an apparatus for carrying out this method.
Doctors increasingly prescribe exercise for the elderly to promote blood flow and oxygen penetration, and to normalize blood pressure and heartbeat.
In many cases, these prescriptions are not followed because the patient is short of breath, gets tired easily, and experiences pain and other discomfort. By inhaling oxygen enriched air in these cases, these discomforts can be greatly reduced or eliminated, allowing the patient to continue exercising and possibly resuming activities of a normal life. This is an important point in the medical treatment of lung and heart ailments.
Unfortunately, the current installations for medical oxygen therapy are fixed installations or installations so heavy that they are practically immobile. Consequently, this therapy, if it is open to all, is limited to special premises of a clinic or hospital equipped for this purpose. The space required for physical exercises is insufficient for a patient limited to such premises.
In addition, home therapy is excluded because there is no source of oxygen enriched atmosphere. In addition, when oxygen is required for patients kept in bed, at home or in a hospital, known medical oxygen therapy facilities are impractical due to their size and complexity.
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for medical oxygen therapy which is easier to employ than current methods and apparatus, the apparatus having to be easy to carry to enable the patient to practice the necessary exercises, and convenient to carry. use near patient beds.
The method forming the object of the present invention is characterized in that a thermally insulated storage vessel is charged with liquefied oxygen at a pressure above atmospheric pressure, the liquid oxygen is withdrawn under pressure from the vessel. , the liquid oxygen is heated and vaporized, and the vaporized oxygen is conducted to a breathing device.
The apparatus object of the invention, for the implementation of this method, is characterized in that it comprises a first double-walled thermally insulated storage container comprising an access passage, a second double-walled storage container. A double-walled thermally insulated storage facility comprising an access passage, each of these passages being closed by a plug, and means for connecting the second container to the first, the first container comprising a liquid transfer conduit extending through the stopper and the access passage in the storage space of this container and terminating near the bottom thereof, this conduit comprising at its outer end a first valve unit for controlling the flow of the liquid, and a liquid vaporization duct connected to said transfer duct through the plug,
the second container comprising a liquid transfer conduit extending through the cap and the access passage into the storage space of the second container and terminating near the bottom thereof, this conduit comprising at its end externally a second valve unit for controlling the flow of liquid, a liquid vaporization conduit connected to said transfer conduit through the plug, the access passage of the second container being defined by a double-walled tube extending in part only in the storage space of the second container and coaxially with the liquid transfer duct,
the upper ends of the inner and outer walls of the double-walled tube being gas-tightly connected to the inner and outer walls respectively of the second container while the lower ends of the walls of said tube are sealed to each other in a leaktight manner to gases, the lower part of the double-walled tube being provided with a tubular extension connecting a vapor exhaust tube disposed in the vapor space of the second container with the access passage of the second container, the means for connecting the first container to the second comprising the first and the second valve unit,
the first valve unit comprising guide posts cooperating with openings in a guide frame of the second valve unit for securing the latter to the first unit when the second container is placed in the inverted position on the first container.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus which is the subject of the invention and a variant.
Fig. 1 is a perspective view of this embodiment;
fig. 2 is a section of a first part of this embodiment;
fig. 3 is a section of a variant corresponding to FIG. 2, and
fig. 4 is a section of a second part of this embodiment.
The apparatus which will be described is intended to supply oxygen to constitute a breathable atmosphere, at an adjustable rate from a compact and easy to handle source. This apparatus includes a primary source of oxygen which can be used for treatment at the bedside, a secondary source which is filled with oxygen from the primary source and which can be used for ambulatory therapy, and connection means for effecting the transfer of oxygen from the primary source to the secondary source.
The primary source comprises a first double-walled container for receiving and storing oxygen in the liquid state and for supplying the latter in the gaseous state in order to constitute a breathable atmosphere, at flow rates controlled as needed.
The secondary source includes a second, smaller, easier to transport, double-walled container for receiving liquid oxygen from the primary source and storing it so that it can deliver gaseous oxygen at high flow rates. ordered as needed. The connection means comprise two sections, the first connected to the primary source and the second to the secondary source, so that the secondary source can be quickly adapted to the primary source. The use of the connection means makes it possible to fill the portable secondary source without handling cold fittings and without requiring inconvenient transfer piping. The connection means also reduce gel formation and oxygen loss.
The primary and secondary sources use means for exhausting the vapor into the gas communication relative to the first and second container storage spaces to maintain the pressure in these spaces below the maximum allowable levels, thus avoiding the establishment of '' dangerous pressure in the containers.
Each source also uses liquid oxygen vaporization means to transform this liquid oxygen into a breathable atmosphere, and supply means for this atmosphere connected to the respective vaporization means and in communication with the latter. Further, the primary source may include means for maintaining liquid oxygen in the first vessel at determined operating pressure levels.
The secondary source comprises means for controlling the transfer of the liquid into the second container.
The apparatus comprises (fig. 1) a primary source of oxygen A, a secondary source of oxygen B and connection means C. It also comprises a control panel D and a protective box E that the patient can use. to carry the secondary source B on his shoulders when he moves.
The primary source of oxygen A (Fig. 2) comprises a storage vessel 10 having an outer jacket 12 spaced from an inner vessel 14 to form a ventable isolation space 16 between the inner and outer surfaces, respectively. of the outer jacket and the inner vessel. The internal vessel 14 is suspended in the jacket 12 by a thin tube 18 which is a weak conductor of heat which defines an access passage 20 leading to the interior of the vessel 14. The insulation space 16 can be emptied by a tube. seal 22 and preferably contains an opacified insulation for protection against the inward passage of ambient heat.
Other insulating materials can be used, but opacified insulators are the most effective so far known. A molecular absorbent 24 contained in an ampoule 26 is used to maintain the vacuum in space 16 by absorbing traces of residual gas remaining after this space has been emptied through tube 22 by mechanical means. A rupture disc 28 placed in the outer jacket 12 prevents the build-up of dangerous pressure in the insulation space 16 if the container 10 should leak.
Means are used at the top of the access passage 20 for gas-tight sealing the interior of the vessel 14 from the surrounding atmosphere, these means comprising a plug 30 (fig. 2) or a plug 30. and a cap 32 (Fig. 3). A fluid transfer tube 34, vaporization means 36 for liquid and a first section Ct of the connection means
C are connected to plug 30.
The primary source A is preferably filled with pressurized and saturated liquid oxygen, through the connection means C. For therapeutic applications, it is preferable that the pressure of the liquid oxygen is sufficient to supply gaseous oxygen. under a gauge pressure of about 3.5 kg / cm2. Liquid oxygen is transferred through section C1 and tube 34 into the bottom of internal vessel 14. Thermistors 40 and 42 for detecting the level of the liquid are connected in a control circuit not shown and indicate the level of liquid in the vessel. receptacle 10. This control circuit can be arranged so as to control the filling of the primary source A automatically from a not shown source of liquid oxygen.
When oxygen is supplied to the patient, it is essential that only liquid oxygen be withdrawn from primary source A through tube 34 to prevent an increase in the hydrocarbon impurities that are encountered even. in the highest purity oxygen. If vapors are entrained, the concentration of high boiling impurities in the remaining liquid would increase and could adversely affect the oxygen used as the respiratory atmosphere. In addition, the presence of hydrocarbons in the liquid could create a risk of combustion.
By removing only liquid oxygen, the purity of the remaining liquid is always maintained at a high level because the saturated liquid oxygen and the vapor from the primary source A are maintained at a substantially uniform and constant purity.
When primary source A is used to deliver oxygen directly to the patient, saturated liquid under pressure is withdrawn through transfer tube 34 into vaporizer means 36.
The oxygen gas from the vaporization means 36 is led through a manual valve 44 to a breathing device such as an oxygen mask.
The vaporization means 36 comprise an air-heated coil which extends from the plug 30 downwards towards the bottom of the primary source A and which is then wound upwards around the jacket 12 until the valve 44.
The length of the vaporization means 36 should be sufficient to completely vaporize and adequately superheat the oxygen withdrawn to make it a breathable atmosphere. This length depends on factors such as the maximum amount that must be withdrawn at any time and the temperature of the surrounding atmosphere with which the oxygen in the coil is in a heat exchange relationship. A hood 46 is arranged around the vaporization means 36 so that the latter cannot be struck or touched, but also so that a sufficient amount of air circulates around the coil to vaporize and superheat the oxygen it contains. .
A well 48 collects the condensed moisture from the coil.
The primary source A can be filled with liquid oxygen at atmospheric pressure which is then pressured so that the liquid oxygen is saturated at the desired working pressure. The variant of FIG. 3 is designed for this purpose. The cap 32 can be removed and liquid oxygen is poured into the interior of the vessel 14. The primary source A can also be filled with unpressurized liquid oxygen through the section C1 of the connection means, as in the embodiment of FIG. 2, without removing the cap 32. In each case, means 50 for pressurizing the internal vessel (fig. 3), together with a pressure reducing valve 52 comprising a pressure switch 54, make it possible to establish a pressure in the internal vessel and to maintain this pressure at a determined value.
The saturation of liquid oxygen can be maintained, in this variant, by the pressurizing means 50 which comprise a resistance heating body 56 enclosed in a tube 58. The pressure switch 54, an exhaust valve 60 and a rupture disc 62 are mounted on the cap 32 so as to communicate with the interior of the vessel. The pressure switch 54 is normally open when the pressure of the stored liquid corresponds to a determined value and closes when the pressure of the liquid falls below this value. Closing the switch 54 produces a current in a conductor 64 to operate the heater 56. A thermal safety switch 66 is mounted in the pressurization circuit to prevent the heater 56 from overheating. inside the vase 14.
If the liquid level is too low, the heating body 56 comes into operation before the vessel is filled, the safety switch 66 is heated and breaks the pressurization circuit before the device is damaged.
A variant of the liquid vaporization means 36 of FIG. 2 is shown in FIG. 3.
When the primary source A (Fig. 3) is used to deliver oxygen directly to a patient, the pressurized liquid is transferred through the tube 34 into the vaporization means 36. Gaseous oxygen from said means 36 is transferred. conducted through manual valve 44 which includes a rotary counter 68 and which controls the flow of oxygen to a breathing device such as an oxygen mask. The vaporization means 36 comprise a tube 70 containing an electric heating body 72 and having external helical grooves 74 for the passage of liquid and vapor. The grooves 74 of the tube 72 can be formed from a thermally conductive material such as brass or aluminum.
Thermal switches 76 and 78 control the heating body 72 to maintain a determined temperature in the gaseous oxygen leaving the vaporization means 36. The switch 78 is placed near the heating body 72 to provide better temperature control. when the steam is rapidly reduced, thus avoiding excessive heating of the steam as might occur if only switch 76 were used.
A tube 80 which connects the vaporization means 36 to the transfer tube 34 is kept in alignment by means of a reamed screw 82. The bore of the screw 82 forms a dead gas space which has a clearance of air preventing the flow. cap 32 to freeze. The head of the screw 82 is joined to the tube 70 of the vaporization means 36.
In the two constructions described for the primary source A (FIGS. 2 and 3), the vaporization means 36 are interchangeable and the liquid pressuirization circuit of FIG. 3 could also be used with the construction of FIG. 2. The construction of FIG. 2 is easier to handle, but there are obviously situations in which the variant of FIG. 3 is preferable. For example, if liquid oxygen is not available in a saturated and pressurized form, the pressurization circuit of fig. 3 is required.
The secondary source B (Fig. 4) includes a protective casing 88 and a storage vessel 90 having an outer jacket 92 spaced from an inner vessel 94 to define a ventable isolation space 96 between the inner and outer surfaces. the shirt and the vase respectively. The outer jacket 92 has ribs 98 to give it greater strength. The inner base 94 is supported in the jacket 92 by a double-walled tube 100 of low thermal conductivity which defines an access passage 102 to the interior of the vessel. The annular space 104 between the concentric tubes forming the tube 100 is in communication with the insulation space 96. The latter is evacuated through a sealing tube 106 and preferably contains an opacified insulation for protection against passage. inside from ambient heat.
A molecular adsorbent 108 is contained in an ampoule 110 and maintains a vacuum in space 96. A rupture disc 112 placed in the outer jacket 92 prevents the build-up of dangerous pressure in space 96 which could occur if the container 90 was leaking.
Means are used near the top of passage 102 for gas-tight sealing the internal vessel 94 relative to the surrounding atmosphere, such means comprising a plug 114 and a cap 116. A fluid transfer tube 118, liquid vaporization means 120, a regulator 122 and a section C2 of the connection means C are connected to the cap 116.
When the secondary source B is used to deliver oxygen directly to a patient, the patient opens a valve 130 controlling the flow so that the pressurized liquid is transferred through the tube 118 into the cap 116 and the means for vaporization 120 which include a coil heated by ambient air leading to a breathing device such as an oxygen mask.
Valve 130 includes a dial, not shown, to enable the patient to properly adjust the flow of oxygen gas.
To fill the secondary source, the container 90 is inverted in the position shown in FIG. 4 and placed on the upper part of the primary source, the sections C1 and C2 of the connection means being joined to each other as will be seen below. When these sections are joined, pressurized liquid oxygen from vessel 14 of primary source A automatically flows through transfer tube 34, connection means C, and transfer tube 118 into vessel 94. During flow filling of the secondary source B, the vapor escapes from the vessel 94 to maintain a determined operating pressure in the latter.
This vapor passes through an exhaust tube 124, a tube 126 which connects the tube 124 to the tube 100 and the access passage 102 and joins the atmosphere through the cap 116 and the fittings attached to the connection means C. A rupture disc 128 is connected to the cap 116 to prevent damage to the vessel 94 from excessive pressure.
When the filling begins, a small quantity of liquid can flow into the vaporization means 120, but since the control valve 130 connected to these means is not open, the pressure which builds up in said vaporization means 120 quickly ends this flow.
During filling, the liquid falls to the end of the inner vessel 94 opposite the exit of the transfer tube 118. As the liquid falls, a screen 132 connected to the tube 126 protects a thermistor 134 for sensing the level of the liquid. When this level rises, part of the liquid passes into the screen 132 through holes not shown in this screen. Upon contact with the liquid, the thermistor 134 quiesces a solenoid valve in the connection means C to stop the escape of vapor from the vessel 94, thereby allowing the vapor pressure to build up to a level sufficient to prevent more liquid from being transferred to vessel 94.
When the secondary source B is withdrawn from the upper part of the source A, when the described filling process ceases, the container 90 is inverted from the position shown in FIG. 4.
In this inverted position, as in the filling position, the exhaust tube 124 is still disposed in the vapor space of the internal vessel 94. This prevents liquid from escaping through the larger exhaust line. because the secondary source is intended to be carried by a moving patient and is relatively small (approximately 725g of fluid available). Given this small size of the secondary source, any loss of liquid must be avoided. Further, from a safety point of view, it would be very disadvantageous for liquid to escape while a patient is using the source due to the danger of inhaling a frozen product.
The section C1 of the connection means C is connected to the upper part of the plug 30 (fig. 2) or the cap 32 (fig. 3) of the primary source. This section C1 comprises a two-valve unit 138 connected to conduits 38 and 39.
Unit 138 includes two valve housings 140 and 142 each containing a valve, 144, 146 respectively, and a guide frame 148. These two valves are identical and only valve 144 will now be described. Note that in fig. 3 the housing 142 is disposed behind the housing 140 and is not visible. Valve 144 consists of a threaded fitting and a nut cradle which supports a valve stem 154 with a head. Valve 144 is disposed in housing 140 such that when stem 154 moves away from a spring loaded movable valve seat 156, the interior of housing 140 is connected to conduit 38, thereby controlling the flow of the valve. fluid.
When the primary source A is used to fill the secondary source B with liquid oxygen, the liquid is transferred through the transfer tube 34, around the valve stem 154 and through the valve seat 156 in the second. section C2 of the connection means attached to the secondary source B. If the primary source is used to supply gaseous oxygen, as previously described, the upper part of the transfer tube 34 is sealed against the atmosphere by contact between the rod 154 and the seat 156. It is easily seen that the primary source A can be used simultaneously as a source of gaseous oxygen and as a supply source of liquid oxygen for the secondary source B.
The valve housing 142 (Fig. 2) forms part of the secondary source B exhaust system and, as such, is only used when sources A and B are connected for liquid transfer. While filling the secondary source B, steam escapes through housing 142, valve 146, solenoid valve 158, exhaust valve 160, and gas diffuser 162. Operation of this section means connection will be described later.
The section C2 of the connection means is connected to the upper part of the cap 116 of the secondary source B (fig. 4). This section C2 comprises a two-valve unit 164 comprising valve housings 166 and 168, which are attached to threaded fittings 170 and 172, one end of each of these fittings being connected to the cap 116. A guide frame 174 is connected. to fitting 170. Housing 166 is constructed such that a spring valve 176 therein communicates within the housing as it moves from a valve seat 178 into housing 166. Housing 168 is built the same way.
Housing 168 forms part of the secondary source exhaust system and is only used when sources A and B are connected for liquid transfer. While filling the secondary source, vapor escapes from vessel 94 through exhaust tube 124, access passage 102, and the interior of cap 116 into valve housing 168 and into valve 146 of. section C1 attached to the primary source A. Operation of the section
C2 will be described later.
To place the secondary source B on the upper part of the primary source A for transferring the liquid, the secondary source is inverted in the position shown in fig; 4 and section C2 of the connection means is placed on section C1.
By bringing these two sections into contact, guide posts 180 of guide frame 148 (Fig. 2 and 3) of section C1 pass through openings 182 of guide frame 174 (Fig. 4) of section C2.
Two double fork levers 184, shown only partially, are secured to rotate on guide frame 148 by bolts 186 (fig. 2) and engage bolts 188 (fig. 4) on frame 174 when the two sections are properly. placed, in order to keep them tightly against each other.
By putting these two sections in place, the valve housings 166 and 168 mate with the valve housings 140 and 142, respectively, and when these sections are clamped together, the moving parts of the valves are displaced. their seat to allow the transfer of fluid between them.
Once the two sources are connected, the liquid in the primary source is free to flow into the secondary source. As a result of the pressure difference between containers 10 and 90, liquid immediately begins to flow into container 90. However, the pressure in the latter almost immediately builds up to a level where this difference ceases. To counteract this tendency to equalize, the exhaust valve 160 (fig. 2) is set to open at this same low pressure, for example 0.7Ks / cm2, below the operating pressure of the vessel. 10, and excess vapor from vessel 90 may escape through the connection means into the atmosphere.
As long as the level of liquid in vessel 90 is below thermistor 134, solenoid valve 158 remains open and allows excess vapor to escape through valve 160. However, when the level of liquid reaches thermistor 134, valve 15 & is closed so that the pressure in vessel 90 builds up to a value at which liquid transfer is complete. When this has happened, both sources can be disconnected.
It should be noted that, during filling, the vapors passing through the exhaust valve 160 are diffused into the atmosphere by the diffuser 162. This diffusion is very useful because it avoids a dangerous increase in the concentration of oxygen around. the device and removes any anxiety that may be caused to the patient. Another advantage of this filling process is that the vapor exhaust device is attached to the primary source A. This allows the solenoid valve 158, the exhaust valve 160 and the diffuser 162 to be attached to the primary source. fixed A and thus reduce the weight and size of the portable secondary source B.