FR2749657A1 - Dispositif portable et procede de controle de gaz delivre par un circuit d'alimentation sous pression - Google Patents
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Abstract
Le secteur technique de l'invention est le domaine de la réalisation des appareils portables de mesure de concentration de certains gaz dilués dans d'autres. Le dispositif portable de contrôle de la composition d'un gaz délivré sous pression par un circuit d'alimentation suivant l'invention, comporte: un embout (4) cylindrique creux ouvert sur l'air ambiant à une de ses extrémités et solidaire à son autre extrémité d'un raccord (2) permettant sa connexion sur ledit circuit d'alimentation; un circuit de pompage (10) communiquant et aspirant par une de ses extrémités (14), latéralement dans une partie cylindrique (19) de l'embout (4); au moins un moyen de mesure (7) situé sur ledit circuit de pompage (10) et apte à déterminer le taux d'au moins un gaz partiel recherché dans le gaz prélevé dans ledit embout (4); un moyen d'information (12) de la valeur du taux de gaz partiel ainsi mesuré et une unité centrale (15) contrôlant et pilotant des éléments dudit dispositif.
Description
Dispositif portable et procédé de contrôle de gaz
délivré par un circuit d'alimentation sous pression
La présente invention a pour objet un dispositif portable et un procédé de contrôle d'un gaz délivré par un circuit d'alimentation sous pression.
délivré par un circuit d'alimentation sous pression
La présente invention a pour objet un dispositif portable et un procédé de contrôle d'un gaz délivré par un circuit d'alimentation sous pression.
Le secteur technique de l'invention est le domaine de la réalisation des appareils portables de mesure de concentration de certains gaz dilués dans d'autres.
Une des applications principales de l'invention est l'analyse et le contrôle d'une manière fiable, immédiate et sur place du type de gaz effectivement délivré aux prises d'alimentation situées dans les pièces d'un bâtiment hospitalier tel qu'une salle d'opérations.
En effet, dans un milieu hospitalier, les réserves de stockage des divers gaz utilisés dans toutes les pièces telles que les salles d'opérations mais également dans les chambres des malades et des opérés, sont situées dans des salles techniques indépendantes et séparées du reste de l'hôpital pour des raisons de sécurité et de facilités d'accès pour les remplacer quand elles sont vides ; en effet, ces stockages sont en général sous forme de bouteilles qui sont renouvelées régulièrement quand leur contenu a été bien sûr consommé : l'alimentation en gaz à partir de ces réserves dans le reste du bâtiment hospitalier est alors effectuée par des canalisations jusqu'à des connecteurs spécifiques situés dans les pièces d'utilisation.
Si au niveau des connecteurs finaux de distribution, les repérages du type de gaz considéré sont correctement indiqués puisqu'en plus d'une indication lisible du gaz considéré, chaque type de connecteur est différent des autres et spécifique d'un gaz donné : il n'y donc normalement pas de possibilité d'erreur lors du branchement d'un appareil.
Par contre, il y a un peu plus de risques au niveau des stockages de bouteilles d'alimentation en amont, bien que là aussi des signes visuels et des connecteurs spécifiques doivent éviter des risques d'inversion ; par contre, dans l'ensemble du réseau de tuyauterie circulant dans le bâtiment hospitalier, du fait par exemple de travaux pouvant intervenir dans certaines pièces de celui-ci, des erreurs de raccordement peuvent intervenir lors des passages de cloisons ou de modifications desdits circuits, par des inversions de raccordement entre deux circuits : même si des précautions sont prises, certains accidents en salle d'opérations ont montré qu'un tel risque pouvait exister. De plus, même s'il n'y a pas d'inversion de circuits, de stockage ou de raccordement, ce peut être le gaz lui-même en stock qui peut ne pas correspondre, au moins en pourcentage des gaz partiels voulus, à ce qui peut être attendu malgré les contrôles des fournisseurs de ce gaz.
Aussi, depuis peu, les gaz sont également considérés dans les milieux hospitaliers comme des médicaments dont le pharmacien hospitalier a alors la responsabilité. I1 lui appartient de vérifier, avant chaque distribution d'un gaz donné à un malade ou un opéré que le gaz corresponde bien à la prescription voulue, tel que de l'oxygène pur, ou du protoxyde d'azote N20 pur pour des besoins anesthésistes, ou un mélange à 50 % de chacun des gaz précédents, ou simplement de l'air comprimé reconstitué et/ou purifié, à 20,9 % d'oxygène.
A ce jour, les seules possibilités de contrôle à la distribution de tels gaz aux prises de connexion, consistent en des prises d'échantillons dans des ballons gonflables qui sont ensuite amenés à une unité de contrôle centralisée dans un laboratoire pour analyses.
Une telle façon de procéder est assez longue et fastidieuse pour le pharmacien, et parfois impossible lorsqu'il y a urgence à intervenir sur un malade ou un opéré en lui fournissant un gaz donné, ce qui ne permet pas de prendre le temps d'une telle vérification : les inversions de gaz à un quelconque niveau des circuits pouvant exister, cela peut conduire à des accidents graves.
Le problème posé est donc de pouvoir contrôler la composition d'un gaz ainsi délivré sous pression par un circuit d'alimentation, grâce à un dispositif portable qu'un pharmacien ou toute autre personne responsable dans le milieu hospitalier, peut tenir dans sa poche et brancher facilement sur toute prise de distribution du gaz qu'il veut pouvoir contrôler pour obtenir immédiatement la mesure de contrôle dudit gaz et vérifier avec une bonne fiabilité si ce n'est une bonne précision que celui-ci correspond bien à l'indication du gaz qui doit effectivement être délivré par ladite prise.
Une solution au problème posé est un dispositif portable de contrôle de la composition d'un gaz délivré sous pression par un circuit d'alimentation, ledit dispositif comportant
- un embout cylindrique creux ouvert sur l'air ambiant à une de ses extrémités et solidaire à son autre extrémité d'un raccord permettant sa connexion sur ledit circuit d'alimentation,
- un circuit de pompage communiquant et aspirant par une de ses extrémités, latéralement dans une partie cylindrique de l'embout,
- au moins un moyen de mesure situé sur ledit circuit de pompage et apte à déterminer le taux d'au moins un gaz partiel recherché dans le gaz prélevé dans ledit embout tel qu'un mini spectrophotomètre infrarouge pour la mesure du taux de protoxyde d'azote N20 ou une pile à combustible pour la mesure du taux d'oxygène, dans le gaz prélevé dans l'embout, ou autre moyen suivant le gaz partiel recherché,
- un moyen d'information de la valeur du taux de gaz partiel ainsi mesuré et une unité centrale contrôlant et pilotant au moins le circuit de pompage et les moyens de mesure et d'information dudit dispositif.
- un embout cylindrique creux ouvert sur l'air ambiant à une de ses extrémités et solidaire à son autre extrémité d'un raccord permettant sa connexion sur ledit circuit d'alimentation,
- un circuit de pompage communiquant et aspirant par une de ses extrémités, latéralement dans une partie cylindrique de l'embout,
- au moins un moyen de mesure situé sur ledit circuit de pompage et apte à déterminer le taux d'au moins un gaz partiel recherché dans le gaz prélevé dans ledit embout tel qu'un mini spectrophotomètre infrarouge pour la mesure du taux de protoxyde d'azote N20 ou une pile à combustible pour la mesure du taux d'oxygène, dans le gaz prélevé dans l'embout, ou autre moyen suivant le gaz partiel recherché,
- un moyen d'information de la valeur du taux de gaz partiel ainsi mesuré et une unité centrale contrôlant et pilotant au moins le circuit de pompage et les moyens de mesure et d'information dudit dispositif.
Dans un mode préférentiel de réalisation, ledit raccord est spécifique au gaz à contrôler et est démontable et interchangeable par rapport au reste du dispositif, ce qui permet d'utiliser un même dispositif de contrôle pour différents gaz tels que les quatre indiqués précédemment, qui sont principalement ceux utilisés dans les milieux hospitaliers.
L'embout cylindrique creux, le circuit de pompage et un des moyens de mesure tels qu'indiqués ci-dessus, peuvent être du type de ceux décrits dans la demande de brevet précédente déjà déposée par la
Société S.E.R.E.S. le 12 août 1993 et publiée le 17 février 1995 sous le numéro FR 2.709.000 : cette demande de brevet décrit en effet un procédé et dispositif de mesure de taux de gaz partiel exhalé dans l'haleine pour permettre d'avoir un dispositif portable et fiable tel que peut l'être également le dispositif de la présente invention.
Société S.E.R.E.S. le 12 août 1993 et publiée le 17 février 1995 sous le numéro FR 2.709.000 : cette demande de brevet décrit en effet un procédé et dispositif de mesure de taux de gaz partiel exhalé dans l'haleine pour permettre d'avoir un dispositif portable et fiable tel que peut l'être également le dispositif de la présente invention.
Dans l'exemple décrit ci-après d'un mode de réalisation particulier, on reprend du reste certaines parties de la description de l'exemple de cette précédente invention à laquelle on pourra donc se référer.
L'objectif de la présente invention est également atteint en considérant qu'il peut s'agir d'une application d'un tel dispositif de mesure déjà connu, de taux de gaz partiel dans un gaz donné, qui, dans l'application antérieure évoquée ci-dessus, était l'haleine d'une personne, à savoir comprenant un embout cylindrique creux doté d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, un moyen de pompage permettant l'extraction d'une partie dudit gaz dans l'embout et un moyen de mesure dudit taux de gaz partiel contenu dans le gaz situé dans ledit embout et commandé par une unité centrale reliée aux différents composants dudit dispositif, associée en particulier à une horloge et à tout système d'affichage et de bouton de contrôle ; lequel dispositif de mesure est, suivant la présente invention, utilisé dans un dispositif portable de contrôle de la composition d'un gaz délivré sous pression par un circuit d'alimentation et qui comprend un raccord solidaire de l'orifice d'entrée dudit embout et compatible avec un connecteur spécifique dudit gaz à contrôler et situé sur ledit circuit d'alimentation.
Grâce à un tel dispositif ou tout autre suivant la présente invention, il est alors possible de procéder au contrôle de la composition d'un gaz délivré sous pression par un circuit d'alimentation, tel que
- on raccorde une extrémité dudit embout cylindrique creux et ouvert à son autre extrémité sur l'air ambiant à un connecteur de distribution dudit circuit d'alimentation par un raccord compatible avec celui-ci,
- on ouvre l'arrivée dudit gaz audit connecteur raccordé, lequel gaz traverse alors ledit embout et s'échappe dans l'air ambiant,
- on prélève par un circuit de pompage aspirant dans une partie cylindrique de l'embout, un échantillonnage du gaz qui le traverse et que l'on fait passer dans un moyen de mesure apte à déterminer le taux d'au moins un gaz partiel recherché dans le gaz alimenté par ledit connecteur, tels que ceux cités précédemment pour le protoxyde d'azote et l'oxygène,
- on effectue ladite mesure en arrêtant de préférence le prélèvement par pompage et on compare le résultat du taux mesuré, soit par un affichage de ladite mesure que le pharmacien peut alors interpréter, soit par comparaison, grâce à un microprocesseur de l'unité centrale, avec des valeurs standard définies et stockées en mémoire pour déclencher, en plus de l'affichage, toute alarme attirant ainsi d'autant plus l'attention de l'opérateur, ladite comparaison étant effectuée avec la valeur du taux du gaz partiel recherchée que l'on devrait avoir dans ledit circuit d'alimentation.
- on raccorde une extrémité dudit embout cylindrique creux et ouvert à son autre extrémité sur l'air ambiant à un connecteur de distribution dudit circuit d'alimentation par un raccord compatible avec celui-ci,
- on ouvre l'arrivée dudit gaz audit connecteur raccordé, lequel gaz traverse alors ledit embout et s'échappe dans l'air ambiant,
- on prélève par un circuit de pompage aspirant dans une partie cylindrique de l'embout, un échantillonnage du gaz qui le traverse et que l'on fait passer dans un moyen de mesure apte à déterminer le taux d'au moins un gaz partiel recherché dans le gaz alimenté par ledit connecteur, tels que ceux cités précédemment pour le protoxyde d'azote et l'oxygène,
- on effectue ladite mesure en arrêtant de préférence le prélèvement par pompage et on compare le résultat du taux mesuré, soit par un affichage de ladite mesure que le pharmacien peut alors interpréter, soit par comparaison, grâce à un microprocesseur de l'unité centrale, avec des valeurs standard définies et stockées en mémoire pour déclencher, en plus de l'affichage, toute alarme attirant ainsi d'autant plus l'attention de l'opérateur, ladite comparaison étant effectuée avec la valeur du taux du gaz partiel recherchée que l'on devrait avoir dans ledit circuit d'alimentation.
Dans un mode préférentiel de réalisation, avant l'ouverture de l'arrivée du gaz à contrôler dans l'embout, on procède à une mesure de taux du gaz partiel recherché dans l'air ambiant, situé et aspiré alors dans l'embout et on mémorise la valeur de ce taux comme étant la référence d'un zéro d'étalonnage pour la ou les mesures réalisées après cette mise en mémoire, du taux de ce gaz partiel contenu ensuite dans le gaz à contrôler, fourni par ledit circuit d'alimentation.
Le résultat est un nouveau dispositif portable et un nouveau procédé de contrôle d'un gaz délivré par un circuit d'alimentation sous pression répondant aux objectifs définis ci-dessus et au problème posé.
En effet, il permet à tout opérateur d'avoir un dispositif d'assez faibles dimensions qu'il peut donc porter dans sa poche puisqu'alimentable par des piles, ou qui peut même éventuellement être aussi branché au secteur. La présente invention permet de bien répondre au problème posé et de plus, par ses caractéristiques à la fois techniques et de procédé spécifiques, d'obtenir des mesures à quelques pour-cent, soit de l'ordre de 200 ppm de pression partielle, ce qui est bien suffisant pour lever tout doute éventuel entre deux types de gaz donnés et en vérifier meme éventuellement la bonne composition, et cela avec une bonne répétitivité et stabilité, tout en utilisant un détecteur de mesure grossière à grande échelle ; l'utilisation de tels détecteurs peu encombrants permet ainsi de réaliser un dispositif de petite dimension qui est portable et que l'on peut mettre dans une poche.
En effet, suivant le procédé décrit ci-dessus, on obtient d'une part un effet de loupe sur une partie de l'échelle de mesure, et d'autre part, un auto-calibrage au moins avant chaque branchement et corrigeant tout défaut d'instabilité ; il peut se passer un temps assez court, soit même de l'ordre de quelques secondes, même si ce n'est pas nécessaire en l'espèce, entre les mesures du ou des taux de référence dans de l'air ambiant, avant l'ouverture du gaz au connecteur où est branché le dispositif suivant l'invention, et la ou les mesures dans ledit gaz à contrôler, une fois le dispositif ainsi connecté : ceci permet de corriger à chaque fois les variations de réponse dues à des dérives, ou du bruit de fond, tel que cela est le cas quand on utilise pour mesurer et contrôler par exemple le taux du protoxyde d'azote N20, un détecteur à infrarouge grand public, qui est effectivement très instable.
Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent donc de se garantir contre cette instabilité et de pouvoir choisir par exemple, pour le protoxyde d'azote N20, un tel capteur de mesure de type à infrarouge dont le rayonnement traverse une cellule qui peut être assez longue et donc à travers une épaisseur de gaz importante, dont on peut augmenter artificiellement l'épaisseur par de multiples réflexions sur les parois, augmentant ainsi la sensibilité du capteur.
De plus, grâce à des dispositions particulières et caractéristiques de l'embout lui-même et de la disposition des différents éléments les uns par rapport aux autres, tel que décrit ci-après, l'ensemble du dispositif donne des résultats comparables à ceux des appareils encombrants et coûteux, situés à poste fixe, pour des analyses en laboratoire, donc non en temps réel, ce qui est pourtant nécessaire dans l'application principale de 1 invention évoquée ci-dessus en milieu hospitalier.
On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, mais ceux cités ci-dessus sont déjà suffisants pour en démontrer la nouveauté et l'intérêt. La description et la figure ci-après représentent un exemple de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif : d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention, en particulier pour des applications à d'autres domaines que l'hospitalier, soit pour toute mesure de taux de tout gaz composant un gaz alimenté sous pression par un circuit de distribution.
La figure unique jointe est une vue schématique d'un dispositif suivant l'invention, dont l'embout est représenté en coupe.
Le dispositif de contrôle pour la mesure du taux du gaz partiel que l'on veut vérifier, comprend d'une manière connue, un embout 4 cylindrique creux, doté d'un orifice d'entrée 20 et d'un orifice de sortie 18, un moyen de pompage 10 permettant l'extraction d'une partie du gaz passant dans cet embout 4, et un moyen de mesure 7 dudit taux de gaz partiel dans ladite partie du gaz extrait ; l'ensemble est contrôlé et commandé par toute unité centrale 15 reliée aux différents composants dudit dispositif, associée en particulier à une horloge, à tout système d'affichage et de bouton de contrôle 12 et un moyen d'alimentation électrique non représenté, tel que des piles, une batterie, un chargeur ou transformateur pouvant être relié à une prise de courant, etc...
Ledit embout 1 suivant l'invention et tel que représenté, comporte une première partie cylindrique 21 du même diamètre que l'orifice d'entrée 20 et une deuxième partie 19 où le gaz se détend, de même diamètre que l'orifice de sortie 18 et plus large que celui de la première partie 21 ; l'orifice de prélèvement 14 du gaz par le moyen de pompage 10 étant situé latéralement dans cette deuxième partie plus large 19 et communiquant avec l'enceinte 7 d'un moyen de mesure du taux d'un gaz partiel. En fait, ledit embout 4 a pour objectif de limiter le débit et la pression du gaz distribué par la prise 1 du circuit d'alimentation et qui peut être murale et qui est normalisée suivant le gaz donné ; cedit embout 4 pourrait être aussi un simple tube capillaire ou, dans un mode particulier de réalisation tel que celui décrit ci-après, une buse sonique.
L'entrée des gaz dont on veut contrôler le taux d'un gaz partiel donné, tel que ceux cités ci-dessus (à savoir par exemple de l'oxygène qui peut être, soit à 20,9 %, comparable à celui dans l'air normal ambiant, 50 % quand il s'agit d'un mélange 50 % / 50 % avec du protoxyde d'azote ou 100 % pour de l'oxygène pur, ou quand il s'agit du protoxyde d'azote, soit dans le mélange 50 % / 50 % évoqué ci-dessus avec l'oxygène, soit du protoxyde d'azote pur à 100 %), dans le dispositif de 1 invention, se fait par l'intermédiaire du raccord 2 de cet embout 4 : celui-ci doit être interchangeable suivant le type de gaz distribué par la prise 1, et donc déconnectable de l'ensemble du reste de l'appareil incorporant les autres éléments du dispositif suivant l'invention.
Soit c'est le seul raccord 2 qui est séparable de l'embout 4 qui peut alors rester fixe sur le dispositif, soit c'est l'ensemble raccord 2 et embout 4 qui peut être démontable d'un porte-embout 5 solidaire des autres éléments du dispositif, et situé latéralement par rapport à ceux-ci pour permettre l'évacuation directe du gaz 18 dans l'air ambiant ; en ce cas, ledit embout comporte une fente de guidage à son extrémité située du côté de l'orifice de sortie 20 et lequel porte-embout 5 comporte un détrompeur coopérant avec ladite fente pour positionner l'embout par rapport au porte-embout. Ledit détrompeur impose ainsi une position de l'embout 4, tel qu'il y ait connexion étanche entre les orifices 4 de l'embout et celui de l'entrée correspondante située dans ce porteembout : la matière de celui-ci est suffisamment souple pour assurer lesdites étanchéités, nécessaires à la fiabilité du dispositif.
De plus, pour améliorer la prise d'échantillons dans ledit embout nécessaire au fonctionnement du dispositif, ledit embout 4 comporte une restriction 16 située entre ces deux parties 21, 19 de diamètre différent pour constituer une buse sonique assurant alors une pression et un débit constants dans la chambre 19, lequel débit doit être supérieur à celui de la micropompe 10, quelle que soit la pression en amont dans la partie cylindrique 21 alimentée par la prise 1 à travers le raccord normalisé 2 ceci permet d'assurer une quantité d'échantillonnage prélevé par la micropompe 10 également constante.
Ledit moyen de mesure de taux de gaz partiel pour le protoxyde d'azote par exemple, peut être un système optique composé d'une cuve de mesure cylindrique 7 recevant l'air prélevé et traversé par un rayonnement infrarouge depuis une de ses extrémités où est située la source du rayonnement 6 vers l'autre extrémité où est situé un détecteur infrarouge 8 correspondant.
La partie photométrique se compose d'une source infrarouge 6 spéciale obtenue par exemple, soit par dépôt de sels de platine sur alumine, soit par un micro-filament recouvert de silice : de telles sources permettent d'émettre des radiations de longueurs d'ondes comprises entre 2 et 12 microns. Pour obtenir une émission de lumière à ces longueurs d'ondes avec de telles sources décrites plus en détail ciaprès, il n'est pas nécessaire de les chauffer à haute température, ce qui garantit une durée de vie de plusieurs années.
Cette source infrarouge 6 est montée dans un réceptacle 13 qui est une pièce spéciale, polie et dorée, qui sert de commutateur et réfléchit la lumière : sa forme géométrique est définie pour que la lumière qui en sort soit incohérente et qu'il y ait des réflexions sur les parois de la cuve 7 qui sont alors aussi réfléchissantes.
Cette cuve de mesure qui, pour être réfléchissante, peut être alors également polie et dorée, est fermée, à son extrémité correspondant à l'emplacement de la source infrarouge 6, par une fenêtre en matériau transparent dans le domaine de la longueur d'ondes utilisé. A l'autre extrémité de cette cuve de mesure 7, la fenêtre dite de sortie, est un filtre interférentiel à couche mince qui ne laisse passer que les radiations dans la longueur d'ondes utile correspondant à celles du gaz partiel dont on veut mesurer le taux, de tels capteurs photométriques utilisent en effet le principe bien connu de l'absorption de la lumière infrarouge par le gaz qu'elle traverse et ainsi, plus un certain gaz partiel est en concentration élevée dans une épaisseur volume donnée, plus cette absorption sera importante.
Immédiatement après ladite fenêtre de sortie définie ci-dessus, un détecteur d'infrarouge 8, de type pyroélectrique, est monté sur un concentrateur de lumière ; le rayonnement infrarouge, émis par ladite source 6 et traversant l'ensemble de la cuve de mesure cylindrique 7 dans le sens de sa longueur, peut être modulé également par un disque entraîné par un micro-moteur situé entre le réceptacle 13 de la source infrarouge 6 et la fenêtre d'entrée de ladite cuve 7, lesquels disque et micro-moteur n'étant pas représentés sur la figure unique ci-jointe.
Un tel système, comme déjà indiqué précédemment, est très instable, mais le procédé suivant l'invention permet de faire des mesures très précises, répétitives et fiables, même avec un tel détecteur infrarouge type grand public. En effet il ne peut se passer que quelques secondes entre les mesures d'intensité I et Io correspondant à un taux d'absorption de l'infrarouge, soit respectivement pour I au taux du gaz partiel que l'on veut mesurer, et pour Io au taux du même gaz partiel situé dans l'air ambiant précédemment mesuré, servant de référence et mis en mémoire et contrôlé à intervalles réguliers très courts, qui peuvent être justement de quelques secondes avant la connexion du dispositif sur le circuit d'alimentation: ce temps, qui peut donc être très court entre les deux mesures, de référence et de comparaison pour obtenir le résultat recherché, permet de corriger à chaque fois les variations de réponse dues à des dérives ou à du bruit de fond.
De plus, électroniquement, grâce à une unité centrale de commande de contrôle, de mémoire et de calcul 15 reliant les différents éléments du dispositif, et associée en particulier à la mémoire dans laquelle est stockée la dernière mesure de référence Ios la valeur I que l'on mesure du gaz partiel tel que N20 dans celui fourni par la prise d'alimentation 1, permet de calculer la concentration de ce gaz partiel, en appliquant la loi de BEER LAMBERT qui est
log. = - K.C.l
T
lo
Dans cette formule, K est une constante caractéristique du gaz tel que N20, correspondant à un coefficient d'extinction moléculaire, l est la longueur de la cuve 7 et C est la concentration en gaz partiel. La mesure de I permet alors une mesure absolue de C puisque Io est calculé sur l'air ambiant automatiquement et avant connexion. La seule erreur que l'on puisse commettre peut provenir d'une variation de réponse du détecteur 8, entre le moment où l'on a mesuré ou contrôlé le Io de référence et celui où l'on mesure I : il est donc très important de mesurer et contrôler en fait Io à des intervalles très courts, et de prendre sa valeur juste quelques secondes avant la connexion 1, 2.
log. = - K.C.l
T
lo
Dans cette formule, K est une constante caractéristique du gaz tel que N20, correspondant à un coefficient d'extinction moléculaire, l est la longueur de la cuve 7 et C est la concentration en gaz partiel. La mesure de I permet alors une mesure absolue de C puisque Io est calculé sur l'air ambiant automatiquement et avant connexion. La seule erreur que l'on puisse commettre peut provenir d'une variation de réponse du détecteur 8, entre le moment où l'on a mesuré ou contrôlé le Io de référence et celui où l'on mesure I : il est donc très important de mesurer et contrôler en fait Io à des intervalles très courts, et de prendre sa valeur juste quelques secondes avant la connexion 1, 2.
La source infrarouge 6 peut être de deux types, tels que
- soit une source obtenue par un dépôt d'un mélange platine / palladium ou platine seulement sur un support en silice ou alumine par chauffage à une température adaptée telle qu'une centaine de degrés, on obtient une émission correspondant à la fréquence recherchée pour le protoxyde d'azote par exemple
- soit une source constituée d'un micro-filament de platine recouvert de silice: l'intérêt de ce type de filament est sa très faible inertie thermique qui permet une modulation de la lumiere remise à une fréquence de 1 à 500 hertz. Les détecteurs infrarouges nécessitant un signal modulé, une telle source évite l'emploi de modulateurs mécaniques, tels que ceux précédemment cités comportant un disque entraîné par un micro-moteur, ou de choppers qui sont chers, fragiles et volumineux. Ce type de source infrarouge peut être fabriqué par des procédés connus dans la micro-électronique permettant ainsi la production de quantités importantes à un faible coût.
- soit une source obtenue par un dépôt d'un mélange platine / palladium ou platine seulement sur un support en silice ou alumine par chauffage à une température adaptée telle qu'une centaine de degrés, on obtient une émission correspondant à la fréquence recherchée pour le protoxyde d'azote par exemple
- soit une source constituée d'un micro-filament de platine recouvert de silice: l'intérêt de ce type de filament est sa très faible inertie thermique qui permet une modulation de la lumiere remise à une fréquence de 1 à 500 hertz. Les détecteurs infrarouges nécessitant un signal modulé, une telle source évite l'emploi de modulateurs mécaniques, tels que ceux précédemment cités comportant un disque entraîné par un micro-moteur, ou de choppers qui sont chers, fragiles et volumineux. Ce type de source infrarouge peut être fabriqué par des procédés connus dans la micro-électronique permettant ainsi la production de quantités importantes à un faible coût.
L'unité centrale 15 pilote et contrôle l'ensemble des éléments composant le dispositif et les séquences du procédé de l'invention et fait les corrections nécessaires pour obtenir la mesure avec la fiabilité voulue. En particulier, cette dite unité centrale assure les fonctions suivantes
- la régulation de la température de la cuve 7, car il est préférable de maintenir la température de celle-ci au-dessous de 400 afin d'éviter des condensations de vapeur d'eau qui fausseraient le résultat
- le pilotage des différentes étapes du procédé suivant l'invention telles que définies précédemment et complétées ci-après
- la correction automatique de la valeur de référence Io mise en mémoire suivant le procédé de l'invention
- la mémorisation préalable et définie une fois pour toutes des taux de seuil ou de pourcentage normaux des gaz partiels que l'on veut rechercher ; on peut alors par exemple, par comparaison au taux mesuré ensuite après correction, déclencher un système d'alarme complémentaire à l'affichage 12 ci-après, si la différence dépasse une valeur donnée
- la commande du moyen de pompage 10
- la prise de mesure du gaz partiel recherché dans le gaz prélevé dans l'embout 4, et qui, outre le protoxyde d'azote suivant le moyen de mesure 7 décrit en détail ci-dessus, peut être aussi l'oxygène par un autre moyen de mesure 9 situé en série après le moyen précédent, et qui peut être une pile à combustible de tout type connu pour de telles mesures du taux d'oxygène
- l'affichage 12 de la concentration du ou des gaz ainsi contrôlés en pourcentage par exemple, et l'indication de tout défaut éventuel de fonctionnement, tel que sur le même dispositif d'affichage 12 ou par un moyen d'alarme de type sonore situé sur le boîtier 3, lequel boîtier incorporant l'ensemble du dispositif et comportant également différents boutons de mise en route ou d'arrêt.
- la régulation de la température de la cuve 7, car il est préférable de maintenir la température de celle-ci au-dessous de 400 afin d'éviter des condensations de vapeur d'eau qui fausseraient le résultat
- le pilotage des différentes étapes du procédé suivant l'invention telles que définies précédemment et complétées ci-après
- la correction automatique de la valeur de référence Io mise en mémoire suivant le procédé de l'invention
- la mémorisation préalable et définie une fois pour toutes des taux de seuil ou de pourcentage normaux des gaz partiels que l'on veut rechercher ; on peut alors par exemple, par comparaison au taux mesuré ensuite après correction, déclencher un système d'alarme complémentaire à l'affichage 12 ci-après, si la différence dépasse une valeur donnée
- la commande du moyen de pompage 10
- la prise de mesure du gaz partiel recherché dans le gaz prélevé dans l'embout 4, et qui, outre le protoxyde d'azote suivant le moyen de mesure 7 décrit en détail ci-dessus, peut être aussi l'oxygène par un autre moyen de mesure 9 situé en série après le moyen précédent, et qui peut être une pile à combustible de tout type connu pour de telles mesures du taux d'oxygène
- l'affichage 12 de la concentration du ou des gaz ainsi contrôlés en pourcentage par exemple, et l'indication de tout défaut éventuel de fonctionnement, tel que sur le même dispositif d'affichage 12 ou par un moyen d'alarme de type sonore situé sur le boîtier 3, lequel boîtier incorporant l'ensemble du dispositif et comportant également différents boutons de mise en route ou d'arrêt.
Par ailleurs, le moyen de pompage 10 est situé en aval des moyens de mesure 7 et 9, aspire dans ledit embout 4 par ledit orifice 14, de préférence circulaire, de prise d'échantillon, et à travers l'enceinte du moyen de mesure 7 ; quand il est arrêté, il ferme toute circulation d'air dans le circuit de mesure : ledit moyen de pompage 10, qui est une micro-pompe, sert ainsi à la fois de clapet et de système d'échantillonnage.
Suivant le procédé de l'invention, quand on veut lancer une mesure en démarrant le dispositif suivant 1 invention, le moyen de pompage 10 fait alors circuler dans la cuve 7 de l'air ambiant avant la connexion 1, 2 permettant de faire le zéro de référence tel que défini précédemment, ce qui permet un auto-étalonnage de l'appareil qui est alors prêt à la mesure en moins d'une minute. Cette valeur de référence, dite zéro d'étalonnage, obtenue avec l'air ambiant, est mise en mémoire avant la connexion ; le gaz 17 après ladite connexion traverse l'embout 4, qui est de préférence de même axe cylindrique entre son orifice d'entrée 20 et son orifice de sortie 18, et est rejeté directement de celuici sans traverser le reste de l'appareil.
Ce n'est qu'après un certain temps très court prédéfini où on est sûr d'un équilibre de pression entre l'arrivée 17 et la sortie 18, qu'une très faible quantité de gaz est prélevée et introduite dans la cuve de mesure 7 par ledit moyen de pompage 10 au niveau de la partie large 19 de l'embout 4 par l'orifice 14. Le moyen de pompage 10, tel qu'une petite micro-turbine de prélèvement, aspire ainsi une faible quantité de gaz mais dont le volume est tel qu'il renouvelle au moins entièrement celui qui était présent à l'intérieur de la cuve de mesure 7 avant le début de la connexion 1, 2 ; on fait ainsi circuler le gaz dans l'enceinte du moyen de mesure 7 pendant une durée donnée, au moins supérieure au temps de renouvellement du gaz dans l'ensemble du circuit de pompage et on arrête le moyen de pompage 10.
On effectue à ce moment la mesure du ou des taux de gaz partiel recherchés dans le gaz se trouvant dans le ou les moyens de mesure 7, 9 et, par comparaison à la ou aux mesures de référence mises en mémorise, on affiche le résultat pendant une durée suffisante pour être prise en compte visuellement ; un réarmement automatique par balayage de l'air ambiant après déconnexion 1, 2, comme indiqué précédemment, peut s'effectuer alors pour rendre le dispositif disponible pour une analyse suivante.
Celle-ci peut être réalisée, soit pour un même type de gaz, sans changement du raccord normalisé 2, ou si l'on veut utiliser le même dispositif pour contrôler un gaz différent fourni par une autre prise murale 1, il suffit de changer ledit raccord normalisé pour l'adapter à cette nouvelle prise normalisée, soit par changement seulement du raccord, soit par changement de l'ensemble embout 4 et raccord 2 ; il y a en fait un modèle de détrompeur ou raccord normalisé 2 par mélange ou gaz, soit dans l'exemple cité ci-dessus du milieu hospitalier, en général quatre au total ; il peut y en avoir cependant davantage puisque, pour l'anesthésie, outre le protoxyde d'azote, il peut être utilisé des gaz tels que l'halothane ou l'isoflurane, pour lesquels le moyen de mesure 7 du dispositif suivant l'invention doit être alors bien sûr adapté.
Claims (10)
1. Dispositif portable de contrôle de la composition d'un gaz délivré sous pression par un circuit d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte
- un embout (4) cylindrique creux ouvert sur l'air ambiant à une de ses extrémités et solidaire à son autre extrémité d'un raccord (2) permettant sa connexion sur ledit circuit d'alimentation,
- un circuit de pompage (10) communiquant et aspirant par une de ses extrémités (14), latéralement dans une partie cylindrique (19) de l'embout (4),
- au moins un moyen de mesure (7) situé sur ledit circuit de pompage (10) et apte à déterminer le taux d'au moins un gaz partiel recherché dans le gaz prélevé dans ledit embout (4),
- un moyen d'information (12) de la valeur du taux de gaz partiel ainsi mesuré et une unité centrale (15) contrôlant et pilotant au moins le circuit de pompage (10) et les moyens de mesure (7) et d'information (12) dudit dispositif.
2. Dispositif portable de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le raccord (2) est spécifique du gaz à contrôler et démontable et interchangeable par rapport au reste du dispositif.
3. Dispositif portable de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de pompage comporte une micro-turbine (10) située en aval des moyens de mesure (7).
4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un desdits moyens de mesure (7) est un système optique qui comporte au moins une cuve cylindrique recevant le gaz prélevé dans l'embout (4), traversée par un rayonnement infrarouge depuis une de ses extrémités où est située une source infrarouge (6) vers un détecteur correspondant (8) situé à son autre extrémité.
5. Dispositif portable de contrôle suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de mesure (7) est un mini spectrophotomètre infrarouge pour la mesure du taux de protoxyde d'azote N20 dans le gaz prélevé dans l'embout (4).
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'un desdits moyens de mesure (9) est une pile à combustible pour la mesure du taux d'oxygène dans le gaz prélevé dans l'embout (4).
7. Dispositif portable de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit embout (4) comporte une première partie cylindrique (21) de même diamètre que son orifice d'entrée (20) et une deuxième partie cylindrique (19) de même diamètre que l'orifice de sortie (18) et plus large que celui de la première partie et séparé par un limitateur de débit (16) constitué par un orifice calibré constituant une restriction, ledit orifice d'aspiration (14) du circuit de pompage (10) étant situé dans la deuxième partie cylindrique (19) de diamètre le plus large de l'embout (4).
8. Procédé de contrôle de la composition d'un gaz délivré sous pression par un circuit d'alimentation, caractérisé en ce que
- on raccorde une extrémité d'un embout (4) cylindrique creux et ouvert à son autre extrémité sur l'air ambiant à un connecteur (1) de distribution dudit circuit d'alimentation par un raccord (2) compatible avec celui-ci,
- on ouvre l'arrivée dudit gaz audit connecteur (1) raccordé, lequel gaz traverse alors ledit embout (4) et s'échappe dans l'air ambiant,
- on prélève par un circuit de pompage (10) aspirant dans une partie cylindrique de l'embout (4), un échantillonnage du gaz qui le traverse et que l'on fait passer dans un moyen de mesure (7) apte à déterminer le taux d'au moins un gaz partiel recherché dans le gaz alimenté par ledit connecteur (1),
- on effectue ladite mesure et on compare le résultat du taux mesuré avec la valeur du taux du gaz partiel recherchée que l'on devrait avoir dans ledit circuit d'alimentation.
9. Procédé de contrôle de la composition d'un gaz suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'avant l'ouverture de l'arrivée du gaz à contrôler dans l'embout (4), on procède à une mesure de taux du gaz partiel recherché dans l'air ambiant, situé et aspiré alors dans l'embout (4) et on mémorise la valeur de ce taux comme étant la référence d'un zéro d'étalonnage pour la mesure du taux de ce gaz partiel contenu ensuite dans le gaz à contrôler, fourni par ledit circuit d'alimentation.
10. Application d'un dispositif de mesure de taux de gaz partiel dans un gaz donné, comprenant un embout (4) cylindrique creux doté d'un orifice d'entrée (20) et d'un orifice de sortie (18), un moyen de pompage (10) permettant l'extraction d'une partie dudit gaz dans l'embout (4) et un moyen de mesure (7) dudit taux de gaz partiel contenu dans le gaz situé dans ledit embout (4), et commandé par une unité centrale (15) reliée aux différents composants dudit dispositif, associée en particulier à une horloge et à tout système d'affichage et de boutons de contrôle (12), caractérisé en ce qu'il est utilisé dans un dispositif portable de contrôle de la composition d'un gaz délivré sous pression par un circuit d'alimentation et qui comprend un raccord (2) solidaire de l'orifice d'entrée (20) dudit embout (4) et compatible avec un connecteur (1) spécifique dudit gaz à contrôler et situé sur ledit circuit d'alimentation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9607317A FR2749657B1 (fr) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Dispositif portable et procede de controle de gaz delivre par un circuit d'alimentation sous pression |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9607317A FR2749657B1 (fr) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Dispositif portable et procede de controle de gaz delivre par un circuit d'alimentation sous pression |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2749657A1 true FR2749657A1 (fr) | 1997-12-12 |
| FR2749657B1 FR2749657B1 (fr) | 1998-09-11 |
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ID=9493000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9607317A Expired - Lifetime FR2749657B1 (fr) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Dispositif portable et procede de controle de gaz delivre par un circuit d'alimentation sous pression |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2749657B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2941530A1 (fr) * | 2009-01-28 | 2010-07-30 | S Seres Environnement Sa | Appareil ethylometre portable |
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| FR2709000A1 (fr) * | 1993-08-12 | 1995-02-17 | Seres Ste Etud Real Equip Spec | Procédé et dispositif de mesure de taux de gaz partiel exhalé dans l'haleine. |
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|---|---|
| FR2749657B1 (fr) | 1998-09-11 |
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