FR3016795A1

FR3016795A1 - Appareil d'assistance respiratoire avec micro-soufflante a roue double

Info

Publication number: FR3016795A1
Application number: FR1450694A
Authority: FR
Inventors: Hadrien Guiducci; Clara Fishman; Pierre-Emmanuel Dubois
Original assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Current assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2015-07-31

Abstract

L'invention porte sur un appareil d'assistance respiratoire (20) comprenant une micro-soufflante (1) équipée d'un moteur électrique (2) entrainant en rotation un arbre (3) portant une roue à ailettes (4), ladite roue à ailettes (4) comprenant une première face (4a) et une deuxième face (4b), caractérisé en ce que la première face (4a) et la deuxième face (4b) de la roue à ailettes (4) portent des ailettes (5). Les ailettes (5) sont agencées radialement sur chacune des première et deuxième faces (4a, 4b) de la roue à ailettes (4) et ont une forme incurvée. Par ailleurs, les ailettes (4) situées sur la première face (4a) de la roue à ailettes (4) sont agencées de manière symétrique ou asymétrique aux ailettes situées sur la deuxième face (4b) de la roue à ailettes (4). L'appareil d'assistance respiratoire est de type à pression continue (CPAP) ou du type à deux niveaux de pression (BiPAP).

Description

L'invention porte sur un appareil d'assistance respiratoire équipé d'une micro- soufflante équipée d'une roue à ailettes double portée par un arbre mis en rotation par un moteur électrique, permettant de traiter les pathologies respiratoires de tout type. Afin d'assister certains patients dans leur fonction respiratoire, on utilise des appareils d'assistance respiratoire délivrant un gaz respiratoire à débit non nul et/ou à une pression supérieure à la pression atmosphérique (> 1 atm). L'air envoyé au patient peut être additionné d'oxygène supplémentaire, notamment lorsque le patient doit recevoir, dans le cadre de son traitement, une proportion d'oxygène supérieure à 21% en volume. Pour ce faire, certains appareils d'assistance respiratoire mettent en oeuvre une micro- soufflante, aussi appelée « soufflante » ou « turbine », servant à aspirer l'air ambiant et à le délivrer à une pression donnée aux patients. Les documents EP-A-2165078, EP-A-2102504 et WO-A-2012/139681 décrivent des micro-soufflantes de ce type et des appareils d'assistance respiratoire équipés de telles micro-soufflantes. L'aspiration de l'air par la micro-soufflante se fait grâce à une ou plusieurs roues à ailettes agencées sur un arbre rotatif entraîné en rotation par un moteur électrique. Utiliser deux roues à ailettes, identiques ou non, disposées en parallèle sur un même arbre, comme proposé par les documents US-A-2008/304986 ou WO-A-2013/020167, au lieu d'une seule roue présente notamment les avantages de permettre un meilleur refroidissement de la micro-soufflante, puisque l'une des roue est dédiée à cette fonction, et par ailleurs de diminuer la vitesse de rotation de l'arbre par rapport à une roue unique, à performances d'aspiration égales, et donc augmenter la durée de vie de la micro-soufflante ou de pouvoir utiliser un moteur d'entrainement de l'arbre plus compact et/ou moins puissant. A l'inverse, utiliser deux roues au lieu d'une seule au sein d'une telle micro-soufflante présente les inconvénients de conduire à un temps de montage plus important, une complexification de la micro-soufflante et un encombrement plus important. Au vu de cela, le problème qui se pose est proposer un appareil de ventilation médical utilisable pour assister des patients dans leur fonction respiratoire dont la fiabilité et la durée de vie de la micro-soufflante centrifuge soient augmentée et ce, sans rencontrer les problèmes et inconvénients susmentionnés.

La solution de l'invention est alors un appareil d'assistance respiratoire comprenant une micro-soufflante équipée d'un moteur électrique entrainant en rotation un arbre portant une roue à ailettes, ladite roue à ailettes comprenant une première face et une deuxième face, caractérisé en ce que la première face et la deuxième face de la roue à ailettes portent des ailettes, encore appelées pales. Selon le cas, un appareil d'assistance respiratoire selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - il comprend une unique entrée d'air ou deux entrées d'air. De préférence, il comprend une entrée d'air située de côté du moteur de la micro-soufflante de manière à ce que le flux d'air entrant par cette entrée opère un balayage gazeux dudit moteur avant d'entrer dans le compartiment interne de la volute, via l'entrée inférieure d'air. Optionnellement, une partie de ce flux d'air ayant balayé le moteur de la micro-soufflante peut également pénétrer dans le compartiment interne, via l'entrée supérieure d'air. - la roue à ailettes est agencée dans le compartiment interne d'une volute, de préférence une volute comportant deux demi-volutes fixées l'une à l'autre. - le compartiment interne comprend une entrée supérieure d'air et une entrée inférieure d'air par lesquelles entrées de l'air aspiré par la roue à ailettes, lors de ses rotations, pénètre dans le compartiment interne de la volute. - la volute est surmontée d'un pavillon. - il comprend un conduit de sortie unique d'air issu de la micro-soufflante, c'est-à-dire d'air aspiré par les ailettes situées sur les deux faces de la roue à ailettes. - les ailettes sont agencées radialement sur chacune des première et deuxième faces de la roue à ailettes. - les ailettes ont une forme incurvée. - les ailettes sont formées de parois rigides se projetant verticalement à la surface des faces supérieure et inférieure de la roue à ailettes. - les ailettes situées sur la première face de la roue à ailettes sont agencées de manière symétrique aux ailettes situées sur la deuxième face de la roue à ailettes. - les ailettes situées sur la première face de la roue à ailettes sont agencées de manière asymétrique aux ailettes situées sur la deuxième face de la roue à ailettes. - les ailettes situées sur la première face de la roue à ailettes ont les mêmes formes et les mêmes dimensions que les ailettes situées sur la deuxième face de la roue à ailettes. - les ailettes situées sur la première face de la roue à ailettes ont des formes et des dimensions différentes des ailettes situées sur la deuxième face de la roue à ailettes. - la roue à ailettes est formée d'un matériau polymère, en particulier du plastique. - la roue à ailettes est fabriquée par injection-soufflage. - les ailettes sont formées d'une seule pièce avec la face sur laquelle elles sont portées. - la roue à ailettes est creuse de manière à la rendre plus légère et à réduire son inertie. - les ailettes d'une même face ont des formes et des dimensions différentes les unes des autres. - les ailettes ont approximativement des formes de triangles dont les sommets sont situés plus proches du centre de la roue à ailettes portant l'axe AA que du bord périphérique de ladite roue. - l'appareil d'assistance respiratoire est de type CPAP (i.e. à pression continue) ou BiPAP (i.e. à deux niveaux de pression).

L'appareil d'assistance respiratoire selon l'invention est destiné à traiter des pathologies respiratoires de tout type, en particulier apnée du sommeil, broncho-pneumopathie chronique obstructive ou BPCO, troubles liés à l'obésité... chez des patients humains, adultes et/ou enfants. L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante faite en références aux Figures annexées parmi lesquelles : - la Figure lA schématise un appareil de ventilation artificielle, vu en coupe longitudinale, comprenant une micro-soufflante munie d'une roue à ailettes, à double entrée d'air selon la présente invention, - la Figure 1B schématise un appareil de ventilation artificielle, vu en coupe longitudinale, comprenant une micro-soufflante munie d'une roue à ailettes, à entrée d'air unique selon la présente invention, - les Figures 2 à 4 illustrent un premier mode de réalisation de la roue à ailettes d'un appareil de ventilation artificielle selon la présente invention, - les Figures 5 et 6 illustrent un deuxième mode de réalisation de la roue à ailettes d'un appareil de ventilation artificielle selon la présente invention, - la Figure 7 est un schéma, en vue de dessus, de la roue à ailettes agencée dans la volute de la micro-soufflante, - la Figure 8 est une vue latérale (en coupe) de la volute avec la roue à ailettes, - la Figure 9 est un schéma en vue latérale d'une micro-soufflante selon l'invention correspondant au mode de réalisation de la Figure 1B, et - la Figure 10 est un mode de réalisation avec roulements prévus de part et d'autre de la roue à ailettes. Les Figures lA et 1B schématisent une vue partielle d'un appareil de ventilation artificielle 20 selon la présente invention équipé d'une micro-soufflante 1 à moteur électrique 2 entrainant en rotation un arbre 3 rotatif, lorsque le moteur 2 est alimenté en courant électrique, c'est-à-dire durant son fonctionnement. L'appareil de ventilation artificielle 20 est de type classique, c'est-à-dire à pression continue ou CPAP, ou du type à deux niveaux de pression ou BiPAP. Les appareils ou ventilateurs médicaux de ce type sont parfaitement connus de l'homme du métier. L'alimentation du moteur 2 en courant électrique se fait aussi de manière classique au moyen d'une connectique adaptée, par exemple de connecteurs, de prises, de fils ou de câbles électriques... permettant le raccordement de l'appareil au réseau électrique. L'arbre rotatif 3 porte une roue à ailettes 4 qui est elle-même mise en rotation par l'arbre rotatif 3, pendant le fonctionnement du moteur 2. Le sens de rotation est donné par la flèche F sur Figure 7. Comme détaillé en Figure 8, la roue à ailettes 4 est comprise dans le compartiment interne 19 d'une volute 9 formée de deux sous-parties, à savoir une demi-volute inférieure 9b et une demi-volute supérieure 9b, qui délimitent un espace interne, à savoir le compartiment interne 19. Un joint d'étanchéité ou analogue permet d'assurer une étanchéité gazeuse entre les demi-volutes inférieure 9b et supérieure 9b. Le compartiment interne 19 comprend quant à lui une entrée supérieure 22 et une entrée inférieure 23 située de part et d'autre de la roue à ailettes 4, comme illustré en Figure 8 notamment. Par ailleurs, la roue à ailettes 4 comprend une première face 4a, encore appelée face supérieure ou face avant, et une deuxième face 4b, encore appelée face inférieure ou face arrière, opposées l'une à l'autre, comme illustré sur les Figures 2 à 6 et 8 notamment, la deuxième face 4b étant située du côté du moteur 2. Conformément à la présente invention, la première face 4a et la deuxième face 4b de la roue à ailettes 4 équipant l'appareil 20 portent des ailettes 5, encore appelées pâles, comme montré en Figure 8 notamment. En fait, au lieu d'avoir deux roues simples positionnées en parallèle sur le même arbre 3 au sein de la micro-soufflante 1 comme dans certains appareils connus, on met en oeuvre, selon la présente invention, une seule roue 4 munie d'ailettes 5 sur ses deux faces opposées 4a, 4b, encore appelée roue à double entrée ou roue double, qui agit comme deux roues simples agencées en parallèles. En effet, avec une telle roue 4 unique munie d'ailettes 5 sur ses deux faces opposées 4a, 4b, on obtient les avantages des micro- soufflantes à deux roues parallèles mais pas leurs inconvénients, puisque la roue double 4 équipant la micro-soufflante 1 selon la présente invention permet une grande simplicité de montage, un meilleur contrôle des jeux, ne complexifie pas le montage et n'augmente pas l'encombrement de l'ensemble.

De plus, utiliser une telle roue 4 munie d'ailettes 5 sur ses deux faces opposées 4a, 4b présente des avantages supplémentaires, notamment de permettre d'équilibrer les forces qui sont exercées axialement sur l'arbre 3 par les pressions générées et donc d'augmenter la durée de vie des roulements 14, lorsqu'il y en a, comme illustré en Figure 10, ainsi que de diminuer la vitesse nécessaire du moteur 2, donc d'augmenter la durée de vie des éventuels roulements 14 et de la micro-soufflante 1. L'alimentation en air (ou en air enrichi en oxygène) des deux faces 4a, 4b de la roue à ailettes 4 se fait via une ou des entrées d'air dédiées, à savoir une entrée unique 13 dans le mode de réalisation de la Figure 1B ou deux entrées 7, 8 distinctes dans le mode de réalisation de la Figure 1A. Plus précisément, lorsque deux entrées d'air 7, 8 sont prévues comme illustré en Figure 1A, celles-ci comprennent une première entrée d'air 7 située du côté de l'entrée supérieure 22 de la volute 9 en regard de la première face 4a de la roue à ailettes 4 et une deuxième entrée d'air 8 située du côté du moteur 2. L'air qui entre via la deuxième entrée d'air 8 entre ensuite dans la volute 9 par l'entrée inférieure 23 de la volute 9 située en regard de la deuxième face 4b de la roue à ailettes 4. Dans ce cas, la première entrée d'air 7 est par exemple agencée au sein du pavillon 15, de préférence en son centre, surmontant la volute 9 au sein de laquelle est agencée la roue à ailettes 4. L'air ambiant entre donc dans le compartiment 19 par le pavillon 15 et l'entrée supérieure 22 de la volute 9 en étant aspiré par la roue à ailettes 4 mise en rotation par le moteur 2. Par ailleurs, la deuxième entrée d'air 8 est située du côté du moteur 2 et communique fluidiquement avec l'extérieur de l'appareil 20. L'air aspiré est ensuite acheminé par un passage ou conduit 17 d'air aménagé autour du moteur 2 de la micro-soufflante 1, lequel passage ou conduit 17 permet de refroidir le moteur 2 avec l'air aspiré qui y chemine. L'air entre ensuite dans le compartiment 19 interne de la volute 9, via l'entrée inférieure 23, et en étant aspiré par les pâles de la deuxième face 4b de la roue à ailettes 4. En d'autres termes, l'air qui entre par la deuxième entrée 8 en étant aspiré par la deuxième face 4b de la roue à ailettes 4, qui est mise en rotation par le moteur 2, et ensuite convoyé et guidé par le passage ou conduit 17 le long de la surface externe du moteur 2, ce qui permet de le refroidir par échange de calories, avant d'entrée en partie basse de volute 9, via l'entrée inférieure 23. De l'air ambiant pénètre donc dans le compartiment 19 interne de la volute 9 à la fois par le haut, c'est-à-dire via le pavillon 15 et l'entrée supérieure 22 de la volute 9, et par le bas, c'est-à-dire via l'entrée supérieure 22.

Par ailleurs, lorsque qu'une seule entrée d'air 13 est prévue, comme illustré en Figures 1B et 9, celle-ci est préférentiellement agencée de la même manière ou de façon similaire à la deuxième entrée 8 du mode de réalisation de la Figure lA de sorte de balayer et refroidir le moteur 2 et entrer via l'entrée inférieure 23 de la volute, comme expliqué ci-avant.

Toutefois, dans ce cas, l'air aspiré entrant par l'unique entrée 13 est d'abord acheminé par le conduit 17 au contact du moteur 2, puis le flux d'air se divise en deux flux secondaires, l'un étant aspiré par la deuxième face 4b de la roue à ailettes 4, pendant sa rotation, alors que l'autre chemine dans un espacement 16 aménagé autour de la volute 9 et y pénètre par son orifice supérieur 22 en étant aspiré par la première face 4a de la roue à ailettes 4, pendant ses rotations, comme schématisé en Figure 1B. Les flux d'air ont été schématisés par des flèches 24 sur les Figures 1B et 9. Dans ces deux modes de réalisation, de l'air est donc aspiré par les ailettes 5 situées sur les deux faces 4a, 4b de la roue 4 à ailettes, avant d'être expulsé vers le patient par un conduit de sortie d'air unique 21. La Figure 7 permet de bien comprendre l'agencement de la roue à ailettes 4 dans la volute 9 au sein de laquelle est aménagée le conduit de sortie d'air unique 21 par lequel l'air aspiré est expulsé. Selon le mode de réalisation choisi, c'est-à-dire à une ou deux entrées d'air, on peut prévoir d'agencer des roulements 14 de part et d'autre de la roue à ailettes 4, comme montré sur la Figure 10, au sein desquels l'arbre 3 portant la roue 4 est mis en rotation par le moteur 2. En effet, mettre en oeuvre des roulements 14 peut être avantageux car un tel mode de réalisation ne comporte pas de porte à faux. En outre, comme visible sur les Figures 2 et 5, les ailettes 5 sont agencées radialement sur chacune des première et deuxième faces 4a, 4b de la roue à ailettes 4 et présentent une forme incurvée. Plus précisément, les ailettes 5 d'une même face 4a, 4b ont des formes et des dimensions différentes les unes des autres, par exemple certaines sont plus longues et hautes que d'autres. Cependant, les ailettes 5 ont, de préférence, approximativement des formes de triangles dont les sommets 10 sont situés à proximité du centre 12 de la roue 4 par lequel passe l'axe AA et l'arbre 3, c'est-à-dire qu'elles sont plus proches du centre 12 de la roue à ailettes 4 que de son bord périphérique 11.

Selon le mode de réalisation choisi, les ailettes 4 situées sur la première face 4a de la roue à ailettes 4 peuvent être agencées de manière symétrique aux ailettes 5 situées sur la deuxième face 4b comme illustré sur les Figures 2 à 4, ou alors de manière asymétrique comme illustré sur les Figures 5 et 6. De même, selon le mode de réalisation choisi, les ailettes 4 situées sur la première face 4a de la roue à ailettes 4 peuvent avoir les mêmes formes et/ou les mêmes dimensions que celles situées sur la deuxième face 4b de la roue à ailettes 4, ou alors des formes et/ou des dimensions différentes. Par ailleurs, la roue à ailettes 4 est préférentiellement formée d'un matériau polymère, tel du plastique. Elle peut être fabriquée d'une seule pièce ou deux pièces ou plus assemblées les unes aux autres, par exemple par collage. Avantageusement, les ailettes 5 sont formées d'une seule pièce avec la face 4a, 4b qui les portent. Préférentiellement, la roue à ailettes 4 est fabriquée par injection-soufflage. Pour diminuer son poids et son inertie, la roue à ailettes 4 peut être creuse. La roue à ailettes 4 comprend en outre un passage 6 central traversé par son axe AA, et dans lequel vient se positionner l'arbre 3 d'entrainement rotatif mû par le moteur 2 de la micro-soufflante 1. Le passage 6 central traverse la roue à ailettes 4 et découche sur chacune des faces 4a, 4b de la roue 4 au niveau de protubérances 18 faisant saillie et se projetant en éloignement par rapport à la surface desdites faces 4a, 4b de la roue 4. Par ailleurs, de manière classique, l'appareil 20 de ventilation de l'invention comprend en outre un ou plusieurs organes de commande, par exemple des buttons, des touches ou analogues (non schématisés), permettant de commander le démarrage ou l'arrêt de la micro-soufflante 1, ainsi qu'un afficheur ou analogue (non schématisé) permettant d'afficher des informations visuelles destinées à l'utilisateur, par exemple des LEDs, un écran tactile, un écran à cristaux liquides ou autre.

L'appareil 20 de ventilation comporte aussi des moyens de raccordement, tel un raccord de sortie, permettant de le connecter à une source de courant électrique, tel le secteur, et une ligne ou un passage de gaz alimenté par le débit de flux délivré par la micro-soufflante 1 et provenant de la sortie unique d'air 21, lequel passage ou ligne est relié à un conduit de gaz, telle une canalisation souple, apte à véhiculer le gaz jusqu'à un masque ou analogue alimentant un patient. L'appareil de l'invention peut être utilisé pour traiter des pathologies respiratoires de tout type, en particulier apnée du sommeil, broncho-pneumopathie chronique obstructive ou BPCO, troubles liés à l'obésité...

Claims

REVENDICATIONS1. Appareil d'assistance respiratoire (20) comprenant une micro-soufflante (1) équipée d'un moteur électrique (2) entrainant en rotation un arbre (3) portant une roue à ailettes (4), ladite roue à ailettes (4) comprenant une première face (4a) et une deuxième face (4b), caractérisé en ce que la première face (4a) et la deuxième face (4b) de la roue à ailettes (4) portent des ailettes (5).
2. Appareil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les ailettes (5) sont agencées radialement sur chacune des première et deuxième faces (4a, 4b) de la roue à ailettes (4) et ont une forme incurvée.
3. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ailettes (4) situées sur la première face (4a) de la roue à ailettes (4) sont agencées de manière symétrique aux ailettes situées sur la deuxième face (4b) de la roue à ailettes (4).
4. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les ailettes (5) situées sur la première face (4a) de la roue à ailettes (4) sont agencées de manière asymétrique aux ailettes situées sur la deuxième face (4b) de la roue à ailettes (4).
5. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ailettes (5) situées sur la première face (4a) de la roue à ailettes (4) ont les mêmes formes et les mêmes dimensions que les ailettes situées sur la deuxième face (4b) de la roue à ailettes (4).
6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ailettes (5) situées sur la première face (4a) de la roue à ailettes (4) ont des formes et des dimensions différentes des ailettes situées sur la deuxième face (4b) de la roue à ailettes (4).
7. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la roue à ailettes (4) est formée d'un matériau polymère, de préférence par injection-soufflage.
8. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ailettes (5) sont formées d'une seule pièce avec la face (4a, 4b) sur laquelle elles sont portées.
9. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la roue à ailettes (4) est creuse.
10. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ailettes (5) d'une même face (4a, 4b) ont des formes et des dimensions différentes les unes des 10 autres.
11. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ailettes (5) ont approximativement des formes de triangles dont les sommets (10) sont situés plus proches du centre (12) de la roue à ailettes (4) portant l'axe (AA) que du bord 15 périphérique (11) de ladite roue (4).
12. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une unique (13) ou deux (7, 8) entrées d'air. 20
13. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la roue à ailettes (4) est agencée dans le compartiment interne (19) d'une volute (9), de préférence le compartiment interne (19) comprend une entrée supérieure (22) d'air et une entrée inférieure (23) d'air. 25
14. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de sortie d'air (21).
15. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil d'assistance respiratoire est de type à pression continue (CPAP) ou du type à deux 30 niveaux de pression (BiPAP).