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Patent 2468813 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2468813
(54) English Title: METHOD AND DEVICE FOR PROTECTING PASSENGERS OF AN AIRCRAFT AGAINST HYPOXIA
(54) French Title: PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROTECTION DES PASSAGERS D'UN AERONEF CONTRE L'HYPOXIE
Status: Expired
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • A62B 7/00 (2006.01)
  • A62B 7/14 (2006.01)
(72) Inventors :
  • FARIN, ERIC (France)
  • BARDEL, MICHEL (France)
  • BLOCH, NICOLAS (France)
(73) Owners :
  • ZODIAC AEROTECHNICS (France)
(71) Applicants :
  • INTERTECHNIQUE (France)
(74) Agent: LAVERY, DE BILLY, LLP
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2010-03-02
(86) PCT Filing Date: 2002-11-04
(87) Open to Public Inspection: 2003-06-05
Examination requested: 2007-09-19
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2002/003769
(87) International Publication Number: WO2003/045501
(85) National Entry: 2004-05-27

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
01/15371 France 2001-11-28

Abstracts

English Abstract

The invention concerns a method for protecting passengers of an aircraft against the effects of depressurization, which consists in supplying respirators with oxygen at a flow rate which is an increasing function of the cabin pressure altitude through a restriction and an economiser bag and in producing re-inhalation of only a first fraction of the expired gases by collecting said first fraction in a flexible bag for re-inhalation, whereof the volume when it is inflated is not less than a clearance in the respiratory tract-mask assembly and which communicates with the mask. The invention also concerns a protective device comprising a central supply unit (46) providing an adjustable flow rate to the masks (10) connected to the general duct via the economiser bag (16). The re-inhalation bag (28) delays re-inhalation and only stores an initial fraction of the gases expired at each inhalation. The central supply unit comprises means for regulating ambient pressure to limit the additional oxygen flow rate supplied to the masks to only a fraction of the flow rate which would be required in the absence of re-inhalation.


French Abstract




Pour protéger les passagers d'un aéronef contre les effets d'une
dépressurisation de la cabine, on alimente les masques respiratoires en
oxygène avec un débit qui est une fonction croissante de l'altitude cabine à
travers un étranglement et un sac économiseur et on provoque une ré-inhalation
d'une première fraction seulement des gaz expirés en recueillant cette
première fraction dans un sac souple de ré-inhalation, dont le volume à l'état
gonflé est au moins égal au volume mort de l'ensemble voies respiratoires -
masque et qui communique avec le masque. Un dispositif de protection comprend
une centrale d'alimentation (46) fournissant un débit réglable aux masques
(10) reliés à la conduite générale par l'intermédiaire du sac économiseur
(16). Le sac de ré-inhalation (28) retarde la ré-inhalation et ne stocke
qu'une fraction initiale des gaz expirés à chaque exhalation. La centrale
comporte des moyens de régulation en fonction de la pression ambiante pour
limiter le débit d'oxygène additionnel amené aux masques à une fraction
seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence de ré-inhalation.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.



14
REVENDICATIONS

1. Procédé de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une
dépressurisation de la cabine passagers dudit aéronef à haute altitude,
suivant
lequel, au moins pour les altitudes cabine supérieures à une altitude
prédéterminée,
on alimente au moins un masque respiratoire d'un passager dudit
aéronef en oxygène avec un débit qui est une fonction croissante de l'altitude

cabine à travers un étranglement de limitation de débit et un sac économiseur,
on recueille une fraction initiale des gaz expirés par ledit passager dans
un sac souple de ré-inhalation en communication sélective avec ledit masque,
et
on permet l'inhalation par ledit passager de l'oxygène à travers ledit sac
économiseur en empêchant la re-inhalation de gaz expirés depuis ledit sac de
re-inhalation, et, lorsqu'au moins une majeure partie de l'oxygène contenu
dans
ledit sac économiseur est inhalé, on provoque la ré-inhalation par le passager

d'au moins une partie de ladite fraction initiale, dont le volume correspond
sensiblement au volume mort, sensiblement sans CO2, des voies respiratoires
depuis le sac de ré-inhalation.

2. Procédé de protection des passagers d'un aéronef contre les effets d'une
dépressurisation de la cabine passagers dudit aéronef à haute altitude,
suivant
lequel,
on alimente en continu au moins un masque respiratoire d'un passager
dudit aéronef en oxygène provenant d'un générateur chimique à travers un sac
économiseur,
on recueille une première fraction initiale des gaz expirés par ledit
passager dans un sac souple de ré-inhalation, en communication sélective
avec le masque, le dit générateur chimique étant prévu pour, à partir de
l'instant
où il est mis en service, fournir un débit décroissant d'oxygène en fonction
du
temps suivant une loi déterminée en fonction du profil de descente nominal de
l'aéronef de son altitude de croisière nominale et qui est une fraction
seulement
du débit qui serait nécessaire en l'absence du sac de ré-inhalation,



15

on permet l'inhalation par ledit passager de l'oxygène à travers ledit sac
économiseur en empêchant la re-inhalation de gaz expirés depuis ledit sac de
re-inhalation, et, lorsqu'au moins une majeure partie de l'oxygène contenu
dans
ledit sac économiseur est inhalé, on provoque la ré-inhalation par le passager

d'au moins une partie de ladite fraction initiale, dont le volume correspond
sensiblement au volume mort, sensiblement sans CO2, des voies respiratoires
du passager, depuis le sac de ré-inhalation.

3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, de plus, l'on
retarde
l'ouverture d'une communication entre le sac de ré-inhalation et le masque,
après le début d'une inhalation par le passager portant ledit masque.

4. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel
ladite altitude prédéterminée est 4570 mètres.

5. Dispositif de protection des passagers d'un aéronef contre les effets
d'une dépressurisation de la cabine passagers dudit aéronef à haute altitude,
comprenant:
une centrale d'alimentation fournissant, en fonctionnement, un débit
continu réglable à une conduite générale, à partir d'une source d'oxygène pur
ou d'air très enrichi en oxygène et sous pression;
des masques respiratoires sans régulateur à la demande, chacun pour
un passager, et relié à la conduite générale par l'intermédiaire d'un sac
économiseur souple respectif; et
un sac souple de ré-inhalation respectif relié à chacun desdits masques
par des moyens de communication permettant une entrée libre de gaz expirés
depuis le masque dans ledit sac de ré-inhalation correspondant, qui est d'un
volume tel à l'état gonflé qu'il stocke une fraction initiale des gaz expirés
à
chaque exhalation du passager portant ledit masque, ladite centrale
comportant des moyens de régulation du débit d'oxygène additionnel fourni à
ladite conduite en fonction de la pression ambiante à laquelle sont soumis les

porteurs de masque, pour limiter le débit d'oxygène additionnel amené aux
masques à une fraction seulement du débit qui serait nécessaire en l'absence



16

de ré-inhalation, ladite fraction initiale correspond sensiblement au volume
mort,
sensiblement sans C02, des voies respiratoires du passager, et le dispositif
comprend des moyens permettant l'inspiration par ledit passager d'oxygène
provenant dudit sac économiseur alors que lesdits moyens de communication
dudit sac de ré-inhalation au masque, empêchent l'inhalation de gaz provenant
dudit sac de ré-inhalation et, lorsqu'au moins une majeure partie de l'oxygène

contenu dans le sac économiseur est inhalé, provoquent la ré-inhalation par
ledit passager d'au moins une partie de ladite fraction initiale, depuis le
sac de
ré-inhalation.


6. Le dispositif suivant la revendication 5, dans lequel ladite centrale
comporte des moyens de régulation du débit par commande de la pression
d'oxygène dans la conduite, chaque masque étant relié à la conduite par
l'intermédiaire d'un étranglement respectif.


7. Le dispositif suivant la revendication 5 ou 6, dans lequel le sac de ré-
inhalation a un volume compris entre 400 et 600 cm3 à l'état gonflé.


8. Le dispositif suivant la revendication 7, dans lequel le sac économiseur
et le sac dé ré-inhalation d'un même masque ont un volume total compris entre
1000 et 1600 cm3 à l'état gonflé.


9. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans
lequel le sac économiseur débouche dans le masque par l'intermédiaire d'un
clapet anti-retour et le masque est équipé d'une soupape d'expiration vers
l'atmosphère munie de moyens de rappel élastiques retardant l'évacuation
depuis le masque vers l'atmosphère.


10. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans
lequel le sac économiseur et le sac souple de ré-inhalation sont séparés et
reliés indépendamment au masque.


17
11. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans
lequel lesdits moyens de communication entre le sac de ré-inhalation et le
masque comprennent une soupape double ayant un clapet d'expiration, muni
d'un ressort de maintien du clapet d'expiration fermé au repos, et un clapet
d'inspiration à partir du sac de ré-inhalation sollicité à la fermeture par un
autre
ressort retardant l'inspiration jusqu'à apparition d'une dépression donnée
dans
le masque.

12. Le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans
lequel les deux sacs sont définis, dans une même enveloppe externe
inextensible, par une membrane souple de séparation.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.



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PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROTECTION DES PASSAGERS
D'UN AERONEF CONTRE L'HYPOXIE

L'invention concerne les systèmes destinés à protéger les passagers
d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à haute
altitude en leur fournissant l'oxygène nécessaire à la survie.
Le principe utilisé dans la plupart des systèmes actuels est illustré en
figure 1. L'aéronef emporte une source d'oxygène (bouteille d'oxygène ou
générateur chimique, dit "chandelle", ou générateur embarqué d'air sous
pression très enrichi en oxygène) qui alimente une ou des conduites
générales. Il est prévu, pour chaque emplacement destiné à être occupé par
un passager, au moins un masque oro-nasal 10 relié à la conduite générale 12
par un trajet d'alimentation comportant un clapet d'inspiration 14 anti-
retour, un
sac économiseur souple 16, un tube raccord 18 muni d'un étranglement 20 de
limitation de débit et un robinet non représenté qui s'ouvre lorsque le
passager
tire sur le masque pour l'appliquer contre son visage. Le masque comporte de
plus un clapet d'expiration 22 et une soupape inspiratoire additionnelle 24
tarée pour être légèrement résistante. Cette soupape 24 permet, si le débit
d'oxygène admis à partir du sac est inférieur à la demande inspiratoire
instantanée du porteur du masque, d'inhaler une quantité additionnelle d'air
extérieur.
Le sac économiseur souple permet d'adapter le débit continu provenant
de la source au cycle respiratoire du porteur: ce sac économiseur 16 stocke
l'oxygène fourni pendant la phase expiratoire du cycle. Il a généralement un
volume compris entre 500 ml et 1000 ml lorsqu'il est gonflé. Le volume
d'oxygène ainsi stocké est disponible pendant l'inhalation suivante et
complète
la quantité d'oxygène qui continue à être fournie à travers l'étranglement 20.
Le débit continu fourni par la source d'oxygène est habituellement
exprimé en volume ramené aux conditions normales de température et de
pression, dites NTPD, par minute.


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Le règlement FAR 25 1443 c actuel amène à donner, à la centrale de
commande qui fixe le débit fourni au masque par réglage de pression en
amont de l'étranglement alimentant les masques, un fonctionnement tel que le
débit total d'oxygène NTPD fourni à chaque passager varie :
- de 3, 8 à 0,75 litres par minute de 40 000 à 18 500 pieds (de 12 200 à
5600 mètres environ) ,
- de 0,75 litre par minute à 0 de 18 500 à 10 000 pieds (de 5600 à 3050
mètres) .
Ce type de fonctionnement conduit à une loi de variation du débit en
fonction de l'altitude qui présente une discontinuité à 18 500 pieds. Cette
discontinuité apparaît sur la figure 2 qui montre une courbe type de variation
donnant les minima en fonction de l'altitude de vol.
Dans un dispositif classique à sac économiseur, on utilise seulement
0,3-0,6 litre NTPD par minute d'oxygène effectivement pour les besoins du
métabolisme du porteur, suivant qu'il est calme ou stressé. La majeure partie
de l'oxygène fourni est donc restitué au milieu ambiant avec les gaz expirés.
La partie réellement nécessaire de l'oxygène administré est de l'ordre de 15%
à haute altitude et de moins de 30% à altitude plus basse.
La présente invention vise notamment à fournir un procédé et un
dispositif permettant d'augmenter considérablement la partie de l'oxygène
admis au masque qui est effectivement utilisée et donc de diminuer
corrélativement le débit d'oxygène à fournir par la source. En corollaire,
l'invention vise à permettre de réduire la masse et le volume des sources
d'oxygène. S'il s'agit d'une réserve d'oxygène, on peut réduire la masse
d'oxygène embarquée, à valeur donnée du temps maximum de maintien de
l'avion après dépressurisation à des altitudes exigeant la fourniture
d'oxygène
aux passagers. S'il s'agit d'un générateur embarqué d'air très enrichi en
oxygène (habituellement à plus de 90%), la capacité de débit d'oxygène et
donc le poids peuvent être réduits. Ou, alternativement, on pourra tolérer des
durées de maintien plus élevées de l'avion en vol aux altitudes pour
lesquelles


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la consommation de carburant est réduite, mais où la fourniture d'oxygène est
nécessaire.
On a déjà proposé un système dont chaque masque est muni, en plus
du sac économiseur, d'un sac de ré-inhalation (brevet FR 2 557 463) et dont la
centrale de commande réduit le débit d'oxygène au delà d'une altitude
déterminée, typiquement 12 000 mètres. Le but recherché par l'addition de ce
sac souple de ré-inhalation ou rebreathing était d'amener le porteur à
inhaler un mélange ayant une teneur accrue en gaz carbonique qui augmente
la ventilation pulmonaire, cela afin de permettre d'utiliser le masque
passager
à des altitudes cabine accrues, dépassant 12 700 m, sans pressurisation de
l'oxygène. Le sac supplémentaire stocke du gaz expiré riche en gaz
carbonique et le restitue au masque lors de l'inspiration suivante. Le sac
économiseur reste classique dans ses caractéristiques et le débit d'oxygène
est inchangé jusqu'à 12 000 mètres. Il s'est de plus avéré que les taux de
C02 nécessaires à une excitation suffisante du risque respiratoire
provoquaient des troubles physiologiques.
Pour arriver au résultat recherché, l'invention fournit un procédé et un
dispositif permettant de récupérer une partie de l'oxygène rejeté au cours de
l'expiration en vue de le ré-inhaler à l'inspiration suivante, en évitant
d'augmenter de façon excessive la teneur des gaz inhalés en dioxyde de
carbone, c'est à dire en limitant l'hypercapnie à un taux ne provoquant pas de
trouble physiologique même après une durée importante. Il a été constaté que,
pour assurer la protection des passagers contre un dysfonctionnement majeur
du système de conditionnement de l'atmosphère de la cabine, conduisant à
une dépressurisation rapide, l'hypercapnie inspiratoire ne doit pas dépasser 2
kPa en moyenne sur l'ensemble du volume de gaz qui participe aux échanges
gazeux alvéolaires ( volume alvéolaire). On désigne par "volume alvéolaire" la
partie du volume de gaz inspiré qui arrive effectivement aux zones d'échanges
gazeux alvéolaires, par opposition au volume mort qui reste dans les voies
aériennes supérieures et dans les conduits gazeux externes au sujet et qui,
par définition, ne participe pas aux échanges gazeux.


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L'invention propose en conséquence un procédé de protection des
passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à
haute altitude, suivant lequel, pour les altitudes cabine supérieures à un
niveau déterminé ( par exemple 3000 mètres ou 10 000 pieds), on alimente
les masques respiratoires en oxygène avec un débit qui est une fonction
croissante de l'altitude cabine, à travers un étranglement de limitation de
débit
et un sac économiseur et on provoque une ré-inhalation d'une première
fraction seulement des gaz expirés en recueillant cette première fraction dans
un sac souple de ré-inhalation, dont le volume à l'état gonflé est au moins
égal au volume mort de l'ensemble voies respiratoires - masque, en
communication avec le masque. Le gaz ré-inhalé a une teneur en oxygène qui
reste très supérieure à celle de l'atmosphère.
Corrélativement on réduit le débit d'oxygène fourni par la source par
rapport aux valeurs habituelles actuellement, mentionnées ci-dessus, par
exemple en agissant sur la pression d'alimentation fournie par la source et/
ou
sur la section droite de l'étranglement qui constitue un col sonique donnant
au
débit qui le traverse une valeur qui ne dépend que de la section de passage
et/ou de la pression amont.
Pour une utilisation optimale on peut retarder la ré-inhalation à partir du
sac jusqu'à absorption de la majeure partie au moins de l'oxygène contenu
dans le sac économiseur, par exemple en retardant l'ouverture d'une
communication entre le sac de ré-inhalation et le masque au cours de
l'inhalation. Ce résultat peut être obtenu en plaçant, entre le sac et le
masque,
un clapet taré pour ne s'ouvrir que lorsque la dépression créée par
l'inspiration
dépâsse un seuil qui n'est atteint qu'une fois le sac économiseur vidé, mais
qui
n'est pas encore suffisante pour qu'il y ait aspiration depuis l'atmosphère
ambiante.
La valeur de 3000 mètres est fondée sur les règles FAR au jour du
dépôt de la présente demande mais est susceptible de varier pour respecter
les règlements.


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Lorsque l'invention est mise en ceuvre dans un système fournissant de
l'air très enrichi et non pas de l'oxygène pur, la capacité du sac
économiseur,
et le volume optimal du sac de ré-inhalation sont à réduire et le débit qui
alimente le masque doit être accru en conséquence.
5 L'invention peut également être mise en uvre sur un aéronef où
l'oxygène nécessaire à un ou plusieurs passagers est fournie par un
générateur chimique dit chandelle dont la loi de variation de fourniture
de
débit d'oxygène en fonction du temps, à partir du déclenchement, est fixée et
non modifiable. Dans ce cas on alimente encore les masques respiratoires en
oxygène provenant du générateur chimique à travers un sac économiseur et
on provoque une ré-inhalation d'une première fraction seulement des gaz
expirés en recueillant cette première fraction dans un sac souple de ré-
inhalation, dont le volume à l'état gonflé est au moins égal au volume mort de
l'ensemble voies respiratoires - masque, en communication avec le masque,
le dit générateur chimique étant prévu pour, à partir de l'instant où il est
mis en
service, fournir un débit qui décroît en fonction du temps suivant une loi
déterminée en fonction du profil de descente nominal de l'aéronef de son
altitude de croisière nominale et qui est une fraction seulement du débit qui
serait nécessaire en l'absence du sac de ré-inhalation. La loi de variation de
débit est par exemple déterminée à l'avance par le choix de la forme de la
chandelle.
L'invention propose également un dispositif de protection des
passagers d'un aéronef contre les effets d'une dépressurisation de la cabine à
haute altitude, comprenant :
- une centrale d'alimentation fournissant, en fonctionnement, un débit
continu réglable à une conduite générale, à partir d'une source d'oxygène
pur ou d'air très enrichi sous pression,
- des masques respiratoires sans régulateur à la demande reliés à la
conduite générale, généralement par l'intermédiaire d'un étranglement, et
par l'intermédiaire d'un sac économiseur,


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- et un sac souple de ré-inhalation relié au masque par des moyens
établissant une entrée libre des gaz depuis le masque et retardant la ré-
inhalation lors de l'inspiration, de volume tel qu'il ne stocke qu'une
fraction
initiale des gaz expirés à chaque exhalation,
- la dite centrale comportant des moyens de régulation du débit (typiquement
par réglage de la pression) dans la conduite en fonction de la pression
ambiante à laquelle sont soumis les porteurs de masque, pour limiter le
débit d'oxygène additionnel amené aux masques à une fraction seulement
du débit qui serait nécessaire en l'absence de ré-inhalation ; le débit peut
être augmenté jusqu'à permettre l'inhalation d'oxygène pratiquement pur
au-dessus d'une altitude déterminée.
Par "oxygène pratiquement pur" il faut entendre du gaz dont la teneur
volumique en oxygène est celle fournie par la source. Pour respecter les
règlements FAR, un débit d'oxygène non dilué (sauf par de la vapeur d'eau)
correspondant à la totalité des besoins des passagers doit être fourni dès
40 000 pieds, c'est à dire 12 200 mètres.
Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à
la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution de
l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se
réfère
aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
- la figure 1, déjà mentionnée, est un schéma représentatif des masques
respiratoires pour passagers utilisés à l'heure actuelle sur les avions de
transport ;
- la figure 2 est une courbe représentant le débit d'oxygène supplémentaire à
fournir aux passagers en fonction de l'altitude, conformément aux normes
FAR ;
- la figure 3 est un schéma montrant la variation en fonction du temps, du
volume inspiré ou expiré au cours d'un cycle respiratoire type; et
- les figures 4 à 8 montrent des modes particuliers de réalisation.
Pour arriver au résultat recherché, l'invention utilise le résultat d'une
analyse du cycle respiratoire qui montre que les gaz expirés ont une pression


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partielle variable en dioxyde de carbone. Pour mieux faire apparaître des
éléments essentiels, on donnera maintenant un bref rappel de physiologie
respiratoire et une analyse de ses conséquences.
Les voies respiratoires de l'étre humain comportent des alvéoles
pulmonaires, les conduits alvéolaires, les bronches, la trachée artère et les
voies aériennes supérieures. Seules les alvéoles et la partie terminale des
conduits alvéolaires participent aux échanges gazeux. La partie du volume
inspiré qui, en fin d'aspiration, reste dans les autres parties des voies
respiratoires, est simplement rejetée à l'extérieur sans modification de sa
composition, au début de l'expiration suivante. Toute cette partie qui ne
participe pas aux échanges gazeux est dénommée "volume mort" Vp. On
désigne par volume alvéolaire VA le volume de gaz qui participe à ces
échanges. Le volume total inspiré VT = VD + VA.
Avec une approximation qui est suffisante pour exposer les
mécanismes mis en oeuvre par l'invention, on peut considérer que l'expiration
comporte successivement l'expulsion du "volume mort" dépourvu de C02,
d'une phase transitoire, puis d'une phase d'expiration du volume alvéolaire.
On
peut représenter la concentration en C02 en fonction de l'évolution du volume
restitué lors de l'expiration comme ayant une partie finale, dite "pseudo-
plato-
alvéolaire" représentable par une droite de pente légèrement positive. Pour un
sujet adulte au repos, le volume expiré par minute est compris entre 6 et
8 litres, la fréquence ventilatoire est d'environ 12 par minute, le volume
total
ventilé VT est de 0,5 à 0,7 dm3 et le "volume mort" VD est d'environ 0,15 à
0,18 dm3 lorsque le sujet porte un masque oro-nasal. Le début du pseudo-
plateau alvéolaire correspond à une pression partielle de C02 de 5 kPa et la
fin à environ 6 kPa.
L'invention utilise l'existence du volume VD p ur permettre la
réinspiration d'une fraction du volume expiré qui n'est pas enrichie ou n'est
que
faiblement enrichie en C02. Lorsqu'on souhaite ne pas dépasser une pression
partielle de 2 kPa dans les gaz admis dans les alvéoles pulmonaires,
l'hypercapnie reste légère. La fréquence de ventilation est simplement


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légèrement augmentée par l'excitation provoquée par le gaz carbonique. On
arrive, en l'absence d'hypoxie, à Ve = 10 à 12 dm3, à f = 15 / min et à Vt =
0,8 dm3. S'il existe un faible degré d'hypoxie, VT n'est pratiquement pas
modifié tandis que VE et f sont légèrement augmentés.
Comme il a déjà été indiqué, l'invention utilise le fait qu'une hypercapnie
correspondant à une pression partielle de moyenne de 2 kPa au cours de
l'inspiration est acceptable. Elle a en général à tenir compte du fait que le
porteur du masque peut être un enfant, pour lesquels les valeurs ci-dessus ne
sont plus valables, ou un porteur anxieux. Mais un principe de base de
l'invention reste constitué par la récupération de la première partie 'de
l'expiration, exempte de C02 ou à faible teneur en C02.
II résulte des travaux effectués que la quantité de C02 rejetée à chaque
cycle ventilatoire est comprise entre 13 et 21 cm3 pour un sujet adulte au
repos. On en déduit que la quantité maximale de CO2 ré-inhalée, en
respectant une pression partielle maximale de CO2 de 2 kPa, est de 16 à
cm3.
Si les 400 premiers cm3 d'un cycle respiratoire sont ré-inhalés au cours
de l'inspiration suivante, le volume de C02 ré-inhalé est d'environ 14 cm3. Ce
volume peut être encore réduit si des mesures sont prises pour ne réadmettre
20 les gaz provenant de l'expiration précédente qu'au cours de la dernière
fraction
de l'inspiration, qui est justement celle qui va rester dans le volume mort.
On
peut dans ce cas envisager de porter le volume ré-inhalé jusqu'à 500 cm3 sans
dépasser la pression partielle maximale de 2 kPa dans le volume alvéolaire.
Et, dans ce cas, l'apport d'oxygène nécessaire au porteur du masque peut être
réduit sensiblement au 3I8e de la quantité nécessaire en l'absence de ré-
inhalation.
D'autres travaux ont permis de déterminer les conditions à remplir dans
le cas d'un sujet fortement anxieux ou d'un enfant ; dans ce dernier cas, la
valeur VT du cycle respiratoire est nettement inférieure à 400 cm3. Cette
contrainte est cependant atténuée si des moyens sont prévus pour retarder la
ré-inhalation jusqu'à épuisement du contenu du sac économiseur.


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On peut notamment rechercher un fonctionnement du genre illustré en
figure 3. Au cours de la première phase inspiratoire, pendant la durée t1, le
porteur du masque inspire l'oxygène provenant du sac économiseur et
l'oxygène frais qui continue à arriver. La durée t1 s'achève lorsque la
pression
dans le masque retombe pratiquement à la pression ambiante. A partir de ce
moment, et pendant une durée t2, l'inspiration se fait à partir du sac de ré-
inhalation.
Au début de l'expiration, le gaz à forte teneur en oxygène et à faible
teneur en gaz carbonique est stocké dans le sac d.e ré-inhalation pendant une
durée t3. La durée t3 peut être ajustée par différents moyens, comme le choix
du volume du sac de ré-inhalation et également par ajustement de la
résistance à l'ouverture du clapet d'expiration vers l'atmosphère. Souvent le
réglage de ces paramètres conduira à interrompre le transfert de gaz vers le
sac de ré-inhalation dès que la pression est d'environ 3 hPa. Après
remplissage du masque, et pendant une durée t4, l'expiration se fait vers
l'atmosphère.
On décrira maintenant, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes
de réalisation de l'invention.
Dans le cas illustré en figure 4, le sac économiseur 16 et le sac souple
de ré-inhalation 28 sont séparés. Le sac économiseur 16 débouche dans le
masque par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 14 n'opposant pratiquement
pas de résistance à l'inspiration. La soupape 22 d'expiration vers
l'atmosphère
est munie de moyens de rappel élastiques destinés à retarder l'évacuation
vers l'atmosphère, afin de permettre le remplissage du sac de ré-inhalation
28,
c'est-à-dire à retarder, jusqu'à la fin de la durée t3, l'échappement à
l'atmosphère.
Le sac de ré-inhalation 28 débouche dans le masque 10. Dans une
réalisation simple, il débouche directement. Il est cependant préférable de
disposer, entre le sac de ré-inhalation 28 et le masque, des moyens
permettant :


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- de stocker la première fraction du gaz expiré (période t3), ce qui implique
de ne pas opposer de résistance au remplissage,
- de retarder le transfert au masque de gaz stocké dans le sac de ré-
inhalation jusqu'à la période finale de l'inspiration (période t2).
5 Pour cela, les moyens de communication entre le sac 28 et le masque
peuvent être constitués par une soupape double 30 du genre représenté en
figure 5. La soupape comprend un clapet d'expiration 32 muni d'un ressort de
rappel 34 n'exerçant qu'une force très faible, juste suffisante pour maintenir
le
clapet d'expiration fermée au repos. Ainsi l'expiration vers le sac 28,
suivant le
10 trajet indiqué par la flèche f s'effectue dès le début de l'expiration. Un
clapet 36
d'inspiration à partir du sac est au contraire sollicité vers la fermeture par
un
ressort 38 retardant l'inspiration jusqu'à l'apparition d'une dépression dans
le
masque.
Une telle constitution atténue le problème de l'utilisation du masque par
des enfants ; du fait de leur faible volume total V-r, ils inspireront
essentiellement de l'oxygène arrivant par le sac économiseur.
Dans la variante de réalisation montrée schématiquement en figure 6,
les deux sacs sont reliés l'un à l'autre, ce qui, entre autres avantages, a
celui
de faciliter le stockage.
Dans le cas illustré sur la figure 7, les deux sacs sont définis dans une
même enveloppe externe inextensible 40 et par une membrane souple 42 de
séparation. L'enceinte 40 peut être rigide mais, pour des besoins de stockage,
elle sera généralement souple. Dans le cas de la figure 7, le sac ré-
inhalation
ne peut se remplir que si le sac économiseur a été vidé au cours de la partie
précédente de l'inhalation. Cette disposition, utilisée seule ou avec un des
moyens du genre illustré en figure 5, permet d'adapter de façon inhérente le
fonctionnement aux volumes ventilés faibles, et notamment au cas de la
protection des enfants.
Une disposition fonctionnellement équivalente à celle de la figure 7
consiste à placer le sac économiseur dans le sac de ré-inhalation, dont la
paroi externe constitue alors l'équivalent de l'enceinte ou enveloppe 40. Une


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autre disposition encore consiste à disposer le sac de ré-inhalation dans le
sac
économiseur.
Enfin, un autre cas encore consiste à lier fonctionnellement et
structurellement les sacs 16 et 28, comme schématisé sur la figure 8. Cette
solution est toutefois moins avantageuse, du point de vue de la ré-inhalation
de gaz chargé en C02, que les précédentes. En effet, c'est d'abord le contenu
du sac de ré-inhalation qui est inspiré. Mais cet inconvénient n'existe que
lorsque le volume ventilé est le volume nominal, du fait que le sac de ré-
inhalation ne peut se vider que lorsque le sac économiseur a été vidé. La
figure 8 montre schématiquement une telle réalisation. Un clapet anti-retour
44
est interposé entre le sac économiseur 16 et le sac de ré-inhalation 28.
Des études complémentaires ont permis de déterminer des valeurs
proches de l'optimum du point de vue de la consommation d'oxygène, mais
tenant compte de la nécessité de ne pas dépasser une pression partielle de
C02 d'environ 2 hPa.
Le tableau ci-après montre la consommation d'oxygène requise pour
différents volumes du sac de ré-inhalation (la valeur 0 correspondant à
l'absence de sac).

Volume du sac
(cm3) 0 400 500 600 750
Débit d'oxygène
additionnel (Umn) NTPD
40 000 ft(12 200 m) 3,000 1,932 1,656 1,380 0,966
35 000 ft(11 500 m) 2,658 1,691 1,450 1,208 0,846
30 000 ft (9 140 m) 2,194 1,396 1,197 0,997 0,698
000 ft(6 090 m) 0,970 0,617 0,529 0,441 0,309
18 500 ft (5 635 m) 0,744 0,473 0,406 0,338 0,237
On constate qu'un sac de ré-inhalation de 500 cm3 permet d'abaisser le
débit d'oxygène requis à la moitié de sa valeur actuelle à la plupart des


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altitudes. En augmentant le volume du sac, on peut encore réduire le débit
d'oxygène requis. Un volume de 600 cm3 est encore acceptable. Au-delà, il
existe un risque d'instabilité pour les ventilations faibles, et notamment
pour
les enfants. Au surplus, une valeur de 750 cm3 serait de plus hors normes
pour les altitudes inférieures à 5 600 m environ.
Dans la pratique, on sera amené à utiliser un volume de sac de ré-
inhalation, à l'état rempli, compris entre 400 et 600 cm3. Corrélativement, le
volume du sac économiseur sera réduit. En général, on adoptera un sac
économiseur et un sac de ré-inhalation tels que la somme de leurs volumes, à
l'état gonflé, soit du même ordre de grandeur que le double du volume du sac
économiseur actuel, c'est-à-dire de 1 000 à 1 600 cm3 .
En général un avion de transport de passagers est équipé d'une
installation, ou de plusieurs installations affectées chacune à une portion de
la
cabine, ayant une source d'oxygène 48 (bouteille d'oxygène ou générateurs
embarqués). Une centrale de distribution 46 alimente les canalisations 50
destinées à alimenter les masques (figure 4). La centrale 46 est généralement
prévue pour alimenter les canalisations 50 sous une pression variable en
fonction de l'altitude, soit par paliers, soit de façon progressive. Le
réglage de
débit s'effectue indirectement par contrôle de la pression d'oxygène admis
dans les canalisations 50. Le débit est avantageusement réglé de façon à
fournir un débit d'oxygène additionnel au moins égal à celui nécessaire, tel
que
défini dans le tableau ci-dessus.
L'échelonnement des étapes lors de la mise en oeuvre en cas de
dépressurisation doit respecter les règlements. En cas de début de
dépressurisation, la centrale 46 est commandée, automatiquement en réponse
à la détection de la dépressurisation par des capteurs ou si nécessaire
manuellement, de façon à alimenter les canalisations. Si l'avion est à une
altitude telle qu'il ne serait pas possible d'alimenter les passagers avec un
débit suffisant d'oxygène additionnel pendant tout le temps nécessaire pour
arriver à un aéroport de déroutement, l'équipage réduit progressivement
l'altitude jusqu'à une valeur qui est compatible à la fois avec la sécurité
des


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passagers et avec la consommation de carburant. L'avion sera souvent
amené à une altitude inférieure ou égale à 35 000 pieds ou 11 500 mètres, qui
correspond à une consommation d'oxygène additionnelle réduite de 15% par
rapport à 40 000 pieds environ, selon un profil de descente dans le temps qui
est affectée à l'avion.
Sur certains avions, utilisés sur des routes où la durée maximale de
séjour à une altitude exigeant la fourniture d'oxygène lors du déroutement
vers
un aéroport de secours ne dépasse pas une trentaine de minutes, la source
d'oxygène peut être constituée par un ou des générateurs chimiques
alimentant chacune un ou quelques masques. Dans ce cas on ne peut pas
contrôler à volonté le débit d'oxygène fourni. Une fois le générateur
déclenché,
il fournit un débit dont l'évolution dans le temps a été fixé à la
fabrication.
Cette évolution est déterminée pour décroître suivant une loi déterminée en
fonction du profil de descente de l'avion de son altitude nominale de
croisière
à l'altitude à laquelle il est maintenu lors du déroutement. En cas de mise en
oeuvre de l'invention, les générateurs chimiques sont prévus de façon que la
loi de variation du débit en fonction du temps tienne compte de l'économie sur
le volume d'oxygène additionnel requis que permet la ré-inhalation. Il s'en
suit
que les générateurs chimiques embarqués présenteront une capacité de
fourniture d'oxygène nettement inférieure à celle requise en l'absence de ré-
inhalation.


Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2010-03-02
(86) PCT Filing Date 2002-11-04
(87) PCT Publication Date 2003-06-05
(85) National Entry 2004-05-27
Examination Requested 2007-09-19
(45) Issued 2010-03-02
Expired 2022-11-04

Abandonment History

Abandonment Date Reason Reinstatement Date
2005-11-04 FAILURE TO PAY APPLICATION MAINTENANCE FEE 2005-11-15
2009-11-04 FAILURE TO PAY APPLICATION MAINTENANCE FEE 2009-12-23

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Application Fee $400.00 2004-05-27
Registration of a document - section 124 $100.00 2004-06-14
Maintenance Fee - Application - New Act 2 2004-11-04 $100.00 2004-10-22
Reinstatement: Failure to Pay Application Maintenance Fees $200.00 2005-11-15
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2005-11-04 $100.00 2005-11-15
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2006-11-06 $100.00 2006-09-19
Request for Examination $800.00 2007-09-19
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2007-11-05 $200.00 2007-10-02
Maintenance Fee - Application - New Act 6 2008-11-04 $200.00 2008-09-22
Final Fee $300.00 2009-12-09
Reinstatement: Failure to Pay Application Maintenance Fees $200.00 2009-12-23
Maintenance Fee - Application - New Act 7 2009-11-04 $200.00 2009-12-23
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2010-11-04 $200.00 2010-10-14
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2011-11-04 $200.00 2011-10-19
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2012-11-05 $250.00 2012-10-25
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2013-11-04 $250.00 2013-10-16
Maintenance Fee - Patent - New Act 12 2014-11-04 $250.00 2014-10-20
Registration of a document - section 124 $100.00 2014-10-21
Maintenance Fee - Patent - New Act 13 2015-11-04 $250.00 2015-11-04
Maintenance Fee - Patent - New Act 14 2016-11-04 $250.00 2016-10-17
Maintenance Fee - Patent - New Act 15 2017-11-06 $450.00 2017-10-23
Maintenance Fee - Patent - New Act 16 2018-11-05 $450.00 2018-10-19
Maintenance Fee - Patent - New Act 17 2019-11-04 $450.00 2019-10-22
Maintenance Fee - Patent - New Act 18 2020-11-04 $450.00 2019-10-22
Owners on Record

Note: Records showing the ownership history in alphabetical order.

Current Owners on Record
ZODIAC AEROTECHNICS
Past Owners on Record
BARDEL, MICHEL
BLOCH, NICOLAS
FARIN, ERIC
INTERTECHNIQUE
Past Owners that do not appear in the "Owners on Record" listing will appear in other documentation within the application.
Documents

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Abstract 2004-05-27 2 95
Claims 2004-05-27 3 119
Drawings 2004-05-27 2 39
Description 2004-05-27 13 680
Representative Drawing 2004-05-27 1 8
Cover Page 2004-08-02 1 48
Description 2009-02-25 13 690
Claims 2009-02-25 4 157
Representative Drawing 2010-02-02 1 9
Cover Page 2010-02-02 1 50
Fees 2009-12-23 1 201
Fees 2008-09-22 1 48
PCT 2004-05-27 3 114
Assignment 2004-05-27 4 111
Assignment 2004-06-14 3 85
Fees 2004-10-22 1 37
Fees 2005-11-15 1 42
Fees 2006-09-19 1 45
Prosecution-Amendment 2007-09-19 1 33
Fees 2007-10-02 1 51
Prosecution-Amendment 2008-04-08 1 33
Prosecution-Amendment 2008-09-02 2 88
Prosecution-Amendment 2009-02-25 13 574
Correspondence 2009-12-09 1 36
Fees 2010-10-14 1 41
Assignment 2014-10-21 4 137
Maintenance Fee Payment 2015-11-04 1 35