FR2646781A1

FR2646781A1 - Breathing device and assembly, in particular for unbreathable atmosphere, in particular for contaminated environment

Info

Publication number: FR2646781A1
Application number: FR8906283A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1990-11-16
Anticipated expiration: 2009-05-12
Also published as: FR2646781B1

Abstract

The invention relates to a breathing assembly and device. The assembly comprises a breathing device and integral and leaktight closing, the breathing device comprising a mouth/nose mask 3 connected to a purifying cartridge 5 for eliminating carbon dioxide from the expired gases, and valves 6, 6' controlling the circulation of the gases in the mask on inhalation and expiration, the breathing device having a gas inlet E connecting the mouth/nose mask with the environment in which the mask is placed, and a gas outlet S allowing release of expired and purified gases into this atmosphere, the breathing device being arranged such that the said atmosphere is the internal volume of the clothing, the said inlet being arranged to communicate with the top part of the clothing and the said outlet being arranged to direct the gases towards the bottom part of the clothing. Application to breathing in an unbreathable environment, in particular a contaminated environment.

Description

L'invention concerne un dispositif et un ensemble respiratoires, notamment pour ambiance irrespirable, en particulier pour milieu contaminé. The invention relates to a respiratory device and assembly, in particular for an unbreathable atmosphere, in particular for a contaminated environment.

Lorsque l'on désire pénétrer dans un milieu contaminé irrespirable, il est connu de revêtir l'intervenant d'un habit étanche et de lui adjoindre un dispositif respiratoire autonome. When one wishes to enter a contaminated unbreathable environment, it is known to put on the worker in a waterproof suit and to add an autonomous breathing device.

Pour de longues autonomies, ce circuit respiratoire est un circuit fermé. Un tel circuit fermé consiste essentiellement en un sac respiratoire dit "faux poumon" d'un volume au moins égal à la capacité pulmonaire de l'utilisateur, soit généralement 6 litres et dans lequel s'effectuent des échanges respiratoires. Des moyens d'injection d'oxygène et d'épuration du CO2 maintiennent les gaz respirés dans ce circuit clos sous des conditions physiologiques convenables. For long periods of autonomy, this respiratory circuit is a closed circuit. Such a closed circuit essentially consists of a so-called “false lung” respiratory bag with a volume at least equal to the user's lung capacity, that is to say generally 6 liters and in which respiratory exchanges take place. Means for injecting oxygen and purifying the CO2 keep the gases breathed in this closed circuit under suitable physiological conditions.

Pour être parfait, L'oxygène fourni doit correspondre à celui consommé, or la consommation en 2 d'un individu dépend du travail qu'il fournit et cette consommation peut varier d'un facteur 10 : au repos, la consommation d'O2 peut n'être que de 0,5 Nl/mn alors que sous travail important elle atteindra 5 Ni/mn. To be perfect, the oxygen supplied must correspond to that consumed, but the consumption in 2 of an individual depends on the work he provides and this consumption can vary by a factor of 10: at rest, the consumption of O2 can only be 0.5 Nl / min while under heavy work it will reach 5 Ni / min.

Pour répondre à cette exigence, il existe 3 méthodes
1 - Effectuer une mesure continue du taux d' 2 et commander à partir de cette mesure la fourniture d' 2 pour maintenir le taux des gaz respirés au voisinage de 21 %.To meet this requirement, there are 3 methods
1 - Carry out a continuous measurement of the rate of 2 and order from this measurement the supply of 2 to maintain the rate of breathed gases in the vicinity of 21%.

Ce procédé complexe est réservé aux systèmes de hautes performances. This complex process is reserved for high performance systems.

2 - Mettre initialement le circuit sous 02 pur et déclencher l'apport d'O2 lorsque, suite à une consommation, le sac se collabe en fin d'inspiration. 2 - Initially put the circuit under pure 02 and trigger the supply of O2 when, following consumption, the bag collabs at the end of inspiration.

Ce procédé couramment utilisé est simple mais nécessite un fonctionnement sous 02 pur, ce qui représente quelques inconvénients d'ordre physiologiques et de sécurité contre l'incendie. This commonly used process is simple but requires operation under pure 02, which represents some physiological and fire safety disadvantages.

3 - Fournir de 1' 2 en continu et en excès. Dans ces conditions, compte tenu de la faible valeur du volume général du circuit (6 litres), ce débit constant doit être pratiquement égal à la consommation maximum instantanée. 3 - Provide 1 '2 continuously and in excess. In these conditions, taking into account the low value of the general volume of the circuit (6 liters), this constant flow must be practically equal to the maximum instantaneous consumption.

Le système tend vers 1' 2 pur et est peu économique. The system tends towards 1 '2 pure and is not very economical.

Enfin, dans tous ces cas, il existe un problème thermique dû au fait que la chaleur métabolique normalement évacuée dans les gaz expirés chauds n'est pas éliminée, tandis que l'absorption du CO2 par procédé chimique (chaux sodée) rajoute des calories au circuit. Les gaz respirés montent très rapidement en température au point de rendre ces appareils impraticables en longue autonomie. Finally, in all these cases, there is a thermal problem due to the fact that the metabolic heat normally evacuated in the hot exhaled gases is not eliminated, while the absorption of CO2 by chemical process (soda lime) adds calories to the circuit. The breathed gases rise very quickly in temperature to the point of making these devices impractical in long autonomy.

On évite les inconvénients rappelés ci-dessus en utilisant un ensemble respiratoire qui comprend un dispositif respiratoire et un vêtement intégral et étanche, le dispositif respiratoire comprenant un masque oro-nasal relié à une cartouche épuratrice pour l'élimination du gaz carbonique des gaz d'expiration et des clapets commandant la circulation des gaz dans le masque à l'inspiration et à l'expiration, cet ensemble étant caractérisé par le fait que le dispositif respiratoire présente une entrée de gaz faisant communiquer le masque oro-nasal avec le milieu dans lequel est placé le masque et une sortie de gaz permettant le dégagement des gaz expirés et épurés dans ce milieu et par le fait que le dispositif respiratoire est disposé en sorte que ledit milieu soit le volume interne du vêtement, ladite entrée étant disposée pour communiquer avec la partie haute du vêtement et ladite sortie étant disposée pour diriger les gaz vers la partie basse du vêtement. The drawbacks mentioned above are avoided by using a respiratory assembly which comprises a respiratory device and an integral and waterproof garment, the respiratory device comprising an oro-nasal mask connected to a purifying cartridge for the removal of carbon dioxide from the gases. expiration and valves controlling the circulation of gases in the mask on inspiration and on expiration, this assembly being characterized by the fact that the respiratory device has a gas inlet making the oro-nasal mask communicate with the medium in which is placed the mask and a gas outlet allowing the release of exhaled and purified gases in this medium and by the fact that the respiratory device is arranged so that said medium is the internal volume of the garment, said inlet being arranged to communicate with the upper part of the garment and said outlet being arranged to direct the gases towards the lower part of the garment.

La présente invention, en incluant l'ensemble du vêtement étanche de protection dans le circuit fermé de respiration, aboutit à un ensemble très simple où la respiration s'effectue sous un taux d'O2 peu élevé et avec une température des gaz respirés proche de la température ambiante. The present invention, by including all of the waterproof protective clothing in the closed breathing circuit, results in a very simple assembly where the breathing takes place under a low O2 rate and with a temperature of the breathed gases close to Room temperature.

"Intégral" signifie que le vêtement recouvre la totalité du corps. "Integral" means that the garment covers the entire body.

Généralement un tel vêtement, en soi connu, comporte autour de la tête une partie totalement ou partiellement rigide.Generally such a garment, known per se, comprises around the head a totally or partially rigid part.

On notera qu'une partie des caractéristiques de l'ensemble de l'invention concerne le dispositif respiratoire, lequel peut d'ailleurs être commercialisé seul, par exemple pour des utilisateurs qui auraient déjà le vêtement ou qui pourraient se le procurer autrement. It will be noted that part of the characteristics of the assembly of the invention relates to the respiratory device, which can moreover be sold alone, for example for users who already have the garment or who could obtain it otherwise.

Il est donc conforme à l'invention de revendiquer aussi bien l'ensemble respiratoire que le seul dispositif respiratoire. It is therefore in accordance with the invention to claim both the respiratory assembly and the single respiratory device.

On décrira ci-après un exemple de réalisation de l'invention en référence à la figure unique du dessin joint, la description et la figure faisant apparaître d'autres particularités de l'invention. An exemplary embodiment of the invention will be described below with reference to the single figure of the accompanying drawing, the description and the figure showing other particular features of the invention.

La figure est une vue schématique d'un utilisateur équipé du dispositif de l'invention. The figure is a schematic view of a user equipped with the device of the invention.

L'utilisateur 1 est revêtu d'un vêtement souple 2 étanche et intégral comportant, au niveau de la tête, une partie transparente rigide. The user 1 is coated with a flexible, waterproof and integral garment 2 comprising, at the level of the head, a rigid transparent part.

La surface corporelle est d'environ 2 m2 et tout centimètre de jeu entre l'habit et le corps représente 20 litres d'air inclus dans l'habit. The body surface is approximately 2 m2 and every centimeter of play between the coat and the body represents 20 liters of air included in the coat.

L'expérience montre que dans de telles conditions, tout individu qui s'habille de la sorte inclut au moins 30 litres d'air dans son vêtement. Le vêtement étant étanche, ce volume d'air s'y maintient.Experience shows that under such conditions, everyone who dresses like this includes at least 30 liters of air in their clothing. The garment being waterproof, this volume of air is maintained there.

Si le scaphandrier, dans ces conditions respirait l'air du vêtement, celuici s'appauvrirait rapidement en 2 et s'enrichirait en CO2. If the diver, under these conditions breathed the air of the garment, it would quickly become 2 and become enriched in CO2.

L'invention prévoit alors d'équiper, préalablement à l'habillage, le scaphandrier d'un dispositif respiratoire consistant en un masque oronasal 3 relié par un conduit souple 4 à une cartouche 5 contenant un absorbant du CO2 (chaux sodée). Le dispositif comporte, de façon en soi connue, des clapets 6,6' qui règlent l'admission et l'évacuation des gaz dans le masque à l'inspiration et à l'expiration de façon à créer un sens unique de circulation, en empêchant l'inspiration des gaz expirés et en dirigeant les gaz expirés vers la cartouche. The invention then provides to equip, before dressing, the diver with a respiratory device consisting of an oronasal mask 3 connected by a flexible conduit 4 to a cartridge 5 containing an absorbent of CO2 (soda lime). The device comprises, in a manner known per se, valves 6,6 'which regulate the admission and evacuation of gases into the mask on inspiration and on expiration so as to create a single direction of circulation, in preventing inhalation of exhaled gases and directing exhaled gases towards the cartridge.

Selon l'invention, le dispositif présente une entrée d'air E permettant l'entrée dans le masque de l'air ambiant contenu en partie haute du vêtement et une sortie S permettant de dégager vers la partie basse du vêtement les gaz d'expiration épurés. According to the invention, the device has an air inlet E allowing the entry into the mask of the ambient air contained in the upper part of the garment and an outlet S allowing the exhalation gases to be released towards the lower part of the garment refined.

Les clapets 6 et 6' s'ouvrent et se ferment en opposition en sorte qu'à l'inspiration seul l'air présent dans la partie haute du vêtement pénètre dans le masque et qu'à l'expiration les gaz expirés passent exclusivement vers la cartouche. The valves 6 and 6 'open and close in opposition so that on inspiration only the air present in the upper part of the garment enters the mask and on exhalation the exhaled gases pass exclusively to the cartridge.

I1 n'est pas nécessaire de décrire en détail les clapets 6 et 6' car ils sont bien connus de l'homme du métier, se trouvant habituellement présents dans les circuits fermés respiratoires et la présente invention ne revendique pas une contruction particulière de clapets inspiratoire et expiratoire. I1 is not necessary to describe in detail the valves 6 and 6 'because they are well known to those skilled in the art, usually found in closed respiratory circuits and the present invention does not claim a particular contruction of inspiratory valves and expiratory.

Les gaz expirés chauds devront remonter le long du vêtement vers la partie haute pour être ré-inspirés. Durant ce parcours, la paroi du vêtement
participe à l'évacuation vers l'extérieur de la chaleur véhiculée par ces gaz.The hot exhaled gases will have to go up along the garment towards the upper part to be re-inspired. During this journey, the wall of the garment
participates in the evacuation towards the outside of the heat conveyed by these gases.

Tel que décrit jusqu'à présent, le CO2 est éliminé mais il convient d'assurer un apport d' 2 pour compenser celui consommé. As described so far, the CO2 is eliminated but it is advisable to provide a supply of 2 to compensate for that consumed.

Compte-tenu du volume général d'au moins 30 litres du système, une première méthode très simple consiste à inclure dès le début une certaine quantité d' 2 pur correspondant à la consommation moyenne du porteur pour l'autonomie prévue. Given the general volume of at least 30 liters of the system, a very simple first method consists in including from the start a certain amount of pure 2 corresponding to the average consumption of the wearer for the expected autonomy.

Par exemple, pour une autonomie de 30 minutes, la consommation moyenne est de 1 Nl/mn (les consommations élevées de l'ordre de 5 Nl/mn ne se soutiennent que quelques minutes). For example, for an autonomy of 30 minutes, the average consumption is 1 Nl / min (high consumptions of the order of 5 Nl / min only last a few minutes).

En incluant 30 N1 d'O2 dans le vêtement, celui-ci se détend pour n'augmenter de volume que de 1,5 cm en moyenne, ce qui est négligeable. By including 30 N1 of O2 in the garment, it relaxes to increase in volume only 1.5 cm on average, which is negligible.

Le taux général d'O2 s'élève à 60 % pour s'appauvrir lentement et pour atteindre à nouveau 21 % après 30 minutes de respiration.The general rate of O2 rises to 60% to slowly deplete and to reach 21% again after 30 minutes of breathing.

Ainsi, parce que le volume général est important du fait de l'exploitation du volant d'air inclu dans le vêtement, cette version est particulièrement simple. Elle est cependant limitée aux autonomies inférieures ou égale à 30 minutes sinon le volume d' 2 inclu initialement deviendrait excessif. So, because the general volume is important due to the use of the air wheel included in the garment, this version is particularly simple. It is however limited to the autonomy of less than or equal to 30 minutes otherwise the volume of 2 initially included would become excessive.

Pour des autonomies supérieures, l'invention prévoit alors de répartir la fourniture dlO2 dans le temps en incluant par exemple dans le scaphandre une petite charge d' 2 comprimée 7 équipée d'un régulateur de débit fournissant par exemple 1 Nl/mn d' 2 pur. For greater autonomy, the invention then provides for distributing the supply dlO2 over time by including, for example, in the spacesuit a small charge of 2 compressed 7 equipped with a flow regulator providing for example 1 Nl / min of 2 pure.

Dans ces conditions, pour une charge de travail faible, le taux d'O2 qui est initialement de 21 % de l'air inclus, croît lentement vu excès d'Q2 fourni. Cet excès se trouve stocké dans les 30 litres d'air permettant ainsi de répondre à d'éventuelles charges de travail important. Under these conditions, for a low workload, the O2 level which is initially 21% of the air included, increases slowly due to the excess of Q2 supplied. This excess is stored in the 30 liters of air, thus making it possible to respond to possible heavy workloads.

En d'autres termes, le grand volume de l'ensemble amortit les fluctuations du taux d' 2 dans le scaphandre qui peut alors être alimenté sous cette forme simple. In other words, the large volume of the assembly dampens the fluctuations in the rate of 2 in the spacesuit which can then be fed in this simple form.

L'invention prévoit enfin l'utilisation éventuelle de super oxyde tel que le KO2 comme réactif chimique pour l'absorption du CO2. L'on sait que dans ces conditions, I'absorption du CO2 dégage de 1' 2 dans une proportion similaire aux échanges physiologiques. Le léger excès d' 2 généralement constaté avec le KO2 est ici parfaitement amorti par le grand volume d'air inclus dans le circuit, et améliore l'efficacité de cette technique récente. The invention finally provides for the possible use of super oxide such as KO2 as a chemical reagent for absorbing CO2. It is known that under these conditions, the absorption of CO 2 gives off 2 in a proportion similar to physiological exchanges. The slight excess of 2 generally observed with the KO2 is here perfectly absorbed by the large volume of air included in the circuit, and improves the efficiency of this recent technique.

Claims

1. Respiratory assembly which comprises a respiratory device and an integral and waterproof garment (2), the respiratory device comprising an oro-nasal mask connected to a purifying cartridge (5) for the elimination of carbon dioxide from the exhalation gases and valves (6,6 ') controlling the circulation of gases in the mask on inspiration and on expiration, this assembly being characterized by the fact that the respiratory device has a gas inlet (E) causing the mask to communicate nasal with the medium in which the mask is placed and a gas outlet (S) allowing the release of exhaled and purified gases in this medium and by the fact that the respiratory device is arranged so that said medium is the internal volume of the garment , said inlet being arranged to communicate with the upper part of the garment and said outlet being arranged to direct the gases towards the lower part of the garment.

2. Assembly according to claim 1, characterized in that said purifying cartridge (5) is located inside the garment.

3. Assembly according to claim 2, characterized in that the oro-nasal mask and said cartridge are worn by the user inside the garment.

4. Assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises means (7) for introducing oxygen into the garment.

5. An assembly according to claim 4, characterized in that these means comprise a cylinder of pressurized oxygen.

6. Assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises peroxides capable of supplying oxygen to the ambient medium by chemical reaction with the carbon dioxide of the exhalation gases.

7. Respiratory device comprising an oro-nasal mask connected to a purifying cartridge (5) for the elimination of carbon dioxide from the exhalation gases and valves (6,6 ') controlling the circulation of gases in the mask inspiration and expiration, this set being characterized in that the respiratory device has a gas inlet (E) communicating the oro-nasal mask with the medium in which the mask is placed and a gas outlet (S) allowing the release of exhaled and purified gases in this medium.