Conditionnement des gaz, manodétendeurs, débitmètres et mélangeurs de sécurité

Caractéristiques des gaz

Les principales propriétés et caractéristiques des gaz sont les suivantes :

•  gaz asphyxiants*, inertes* et non inertes
•  gaz combustible ou inflammable*
•  gaz comburant ou oxydant*
•  gaz toxique* (ne concerne pas les gaz à usage médical*)
•  gaz corrosif* (ne concerne pas les gaz à usage médical*)
•  gaz cryogénique*
•  gaz liquéfié*
•  gaz sous pression*

I/ Conditionnement et stockage des gaz utilisés en anesthésie

– Caractéristiques physiques des gaz et anesthésiques volatils

 PREMIERE CATEGORIE DE PRODUITS

Peuvent être conservés à l’état liquide dans des flacons normaux

Peuvent être évaporés facilement dans les conditions du bloc dans des dispositifs adaptés et être utilisés sous forme gazeuse

DEUXIEME CATEGORIE DE PRODUITS

Gazeux à température ambiante et P atmosphérique et utilisés sous forme de gaz

T° Critique sut à T° ambiante donc peuvent être liquéfies

Peuvent être conservés à température ambiante

• Soit à l’état gazeux
• Soit à l’état liquide à des pressions élevées car P vapeur saturante élevées

TROISIEME CATEGORIE DE PRODUITS

Ne peuvent exister à l’état liquide à température ambiante

Sont utilisés à P atmosphérique à l’état gazeux

Sont stockées

• Soit sous forme gazeuse à T° ambiante
• Soit sous forme liquide à de très basses températures (évaporateur)

Différentes formes de stockage :

Sous forme gazeuse comprimée

• Air
• Oxygène
• Azote

Sous forme liquide et utilisé sous forme de gaz

• Conservés à température ambiante
  • Halogénés
  • Protoxyde d’azote
  • Dioxyde de carbone
• Conservés à très basse température
  • Oxygène
  • Azote

II/ Stockage en phase gazeuse

Stockage de l’oxygène médicinal (1):

Bouteilles en forme de cylindre se terminant en ogive dans la partie supérieure

• Bouteille en acier = poids important
• Bouteilles en matériaux composites : plus légères
• Bouteilles avec ou sans détendeur débit litre

Différents volumes :

• B5= 5litres soit 1 m3 de gaz
• B20 = 20 litres = 4 m3 de gaz
• B50 = 50 litres = 10 m3 de gaz

Pression de remplissage = 200 bars

Bouteilles isolées ou bouteilles regroupées en cadres (réserve ++)

Les bouteilles portent gravées sur la partie supérieure de l’ogive:

• Poids à vide
• Volume en eau : 5, 20, 50
• Pression d’essai
• N° identification bouteille
• Date de ré-épreuve (tous les 5ans)

Couleur spécifique :

• Bouteille peinte en blanc = couleur conventionnelle caractérisant l’O²
• Pas de vis spécifique pour visser le détendeur
• O² est un médicament=
  • N° de lot
  • Notice explicative
  • Date de péremption

Stockage de l’air médical

Obtenu

• Soit par compression d’air ambiant filtré /déshumidifié (21 %O²)
• Soit par reconstitution à partir d’azote et d’oxygène (22% O²)

Stockage sous forme gazeuse à 200 bars dans des bouteilles identiques à celles d’O² mais

• De couleur différentes : cylindre peint en noir (couleur spécifique de l’azote : gaz prédominant et bande blanche autour de l’ogive matérialisant la présence d’O².
• Pas de vis différent de celui de l’O² (détrempage)

III/ Stockage en phase liquide

Stockage de l’oxygène (1):

Fonctionnement d’un évaporateur:

• L’oxygène ne peut être maintenu sous une forme liquide que si sa température est inférieur à sa T° critique = 6119 °C.
• L’évaporateur à pour fonction de maintenir la T° inférieure à -119°C
  • Refroidissement du liquide par évaporation constante (chaleur latente de vaporisation)
  • Ce refroidissement tend à limiter l’évaporation
  • Pression de gaz au dessus du liquide = 15 bars donc inférieure ) la P vapeur saturante donc évaporation en permanence
  • Réchauffage du gaz dont la pression est ramenée à 8 bars
  • Le rendement optimal est obtenu lorsque la consommation de l’établissement est égale à la quantité de gaz à évaporer pour maintenir la température dans l’évaporateur.

 Stockage de l’azote:

Azote obtenu par fractionnement de l’air liquéfié par distillation

Utilisations en milieu hospitalier:

• Sous forme liquide : cryothérapie, conservation de tissus
• Sous forme gazeuse : production d’air reconstitué
• Sous forme gazeuse comme gaz moteurs (scies chirurgicales)

Stockage de l’azote liquide :

• Soit dans un évaporateur : principe identique à l’O²
• Soit sous en bonbonnes cryogéniques: récipients à doubles paroi isolante permettant par évaporation de maintenir la température bassede l’Azote

Stockage de l’azote:

Azote obtenu par fractionnement de l’air liquéfié par distillation

Utilisations en milieu hospitalier:

• Sous forme liquide : cryothérapie, conservation de tissus
• Sous forme gazeuse : production d’air reconstitué
• Sous forme gazeuse comme gaz moteurs (scies chirurgicales)

Stockage de l’azote liquide :

• Soit dans un évaporateur : principe identique à l’O²
• Soit sous en bonbonnes cryogéniques: récipients à doubles paroi isolante permettant par évaporation de maintenir la température bassede l’Azote

Remplissage des obus de protoxyde d’azote

• l’élévation de la T° au dessus de 36,5°C = T critique du protoxyde d’azote entraîne une évaporation totale brutale du liquide et donc une augmentation brutale de pression
• pour limite les risque liés à ce phénomène:
  • bouteilles conçues pour résister à de fortes pressions
  • bouteilles ne sont que partiellement remplies
  • rapport de remplissage RR : poids du N2O dans l’obus (gaz + liquide) divisé par le poids de l’eau
  • ce rapport est compris entre 0,67 et 0,73 selon les conditions climatiques d’utilisation des bouteilles

Détermination de la réserve de protoxyde d’azote dans un obus

• la loi des gaz parfait ne s’applique pas au protoxyde d’azote stocké sous forme liquide avec équilibre entre la phase liquide et la phase gazeuse. La pression de gaz tend vers la pression de vapeur saturante et n’est donc pas dépendante de la quantité de liquide présente dans l’obus
• l’évaluation du niveau de liquide dans l’obus ne peut se faire que par pesée : quantité = pesée totale – poids de l’obus (mentionné sur l’obus)

Stockage des halogénés:

Compte tenu de leurs propriétés physico-chimiques et de leurs tensions de vapeur saturante faibles les halogénés peuvent être stockés dans des conditionnements standards.

Flacons normaux mais désormais munis de détrompeurs de remplissage pour éviter toute erreur de remplissage d’une cuve d’évaporation

Distribution des gaz utilisés en anesthésie

GENERALITES

La distribution des gaz se fait

• soit à partir de bouteilles isolées
• soit à partir d’un réseau de distribution

 Elle nécessite :

• d’abaisser la pression d’utilisation en utilisant des unités de détente
• d’utiliser des dispositifs permettant de fixer et de mesurer les débits de gaz = débilitres

DISTRIBUTION A PARTIR D’UNE BOUTEILLE ISOLEE

Circuit de distribution est alors très court ou inexistant

Deux types de bouteilles

• Bouteilles munies d’un détendeur et d’un débilitre intégrés
• Bouteilles avec pas de vis :
  • nécessité de visser une unité de détente adaptée (pas de vis spécifique)
    • détendeurs à pression finales préréglée avec manomètre (P bouteille)
    • détendeurs à pression finale réglable avec manomètre (P bouteille)
    • Blocs manodétendeurs- débitmètres.

DISTRIBUTION A PARTIR D’UN RESEAU

A/ La centrale de stockage

Soit un ou plusieurs évaporateurs

Soit des bouteilles indépendantes installées sur une rampe

Présence d’un premier étage de détente qui amène la pression à 8 bars = pression du réseau primaire.

B/ Réseau primaire

Réseau compris entre la centrale et l’entrée des services de soins

Canalisations en cuivre de diamètre suffisant et pression 8 bars pour assurer le débit

Réseau bouclé (double alimentation)

C/ Unités de détente

En général situé à l’entrée des services de soins ils ont pour rôle de maintenir la pression d’alimentation en gaz

• De manière à maintenir des pression compatibles avec le fonctionnement des respirateurs
• De manière à limiter les risques d’éclatement des canalisations et flexibles
• De manière à assurer la stabilité du fonctionnement des débitmètres

Constitués d’un chambre de détente limitée par une membrane dont la tension est maintenu et réglée par un ressort.

Pression du gaz dans le réseau secondaire

D/ Les prises murales

Constituent l’extrémité des réseaux

Sont munies

• D’un système de double clapet qui ferme automatiquement la canalisation par le jeu de la pression
• D’un filtre à particules

Branchement sur ces prises par l’intermédiaire de raccords males

munis de griffes et d’un tube qui ouvre les clapets

Prises et raccords males sont spécifiques d’un gaz: se différencient

• Par le diamètre du tube de raccordement
• Par le nombre et la taille des encoches sur le pourtour de la prise

LES DEBITMETRES

Fonction

• Régler et maintenir le débit d’un gaz cad le volume de gaz délivré par unité de temps
• Attention : le débit est exprimé en volume de gaz par minute à une pression de 760 mm Hg et à une température de 20°C.

Principes de bases

• Le fonctionnement de ces appareils est basé sur les principes suivants :
  • Le débit du gaz est conditionné par son passage au travers d’un tube ou d’un orifice calibré
  • Le débit du gaz au travers de l’orifice est proportionnel à la vitesse du flux
  • La vitesse du flux dépend:
    • De la différence de pression de chaque côté de l’orifice ou du tube
    • Du diamètre de l’orifice ou du tube
    • De la densité du gaz dans le cas d’un orifice
    • De la viscosité du gaz dans le cas d’un tube

A/ Débitmètre à orifice fixe : ex du débitmètre Gauthier

Admission au travers d’un orifice fixe (a) du gaz dont la pression d’admission est réglée grâce à la molette d

Le gaz sortant de a frappe un volte (b) situé à l’extrémité d’un axe pivotant dont la rotation entraîne la mise sous tension d’un ressort taré

Le déplacement angulaire de l’axe et donc de l’aiguille qui le termine est proportionnel au débit

Lecture directe au niveau de la pointe sur les graduations

Caractéristiques de ce type de débitmètre:

Spécifique d’un gaz donné car le débit au travers de l’orifice dépend de la densité du gaz

Ce type de débitmètre existe pour plusieurs gaz : O², air et pour différentes plages de débits 0- 6 litres; 0- 15 litres

Ce type de débitmètre est étalonné pour une sortie du gaz à l’air libre (P atmosphérique)

• Si une résistance est placée en aval (aérosol) le débit de gaz pourra être différent de ce qui est indiqué.

– Précautions d’utilisation:

L’arrêt d’écoulement du gaz dans ce type de débitmètre par obturation de l’embout conduit

• À une chute à 0 de l’aiguille
• oÀ une élévation de P dans le débitmètre jusqu’à 3 à 4 bar avec un risque de projection de la vitre du boitier.

 B/ Débitmètre à orifice variable : ex du rotamètre (très utilisé en anesthésie)

Description:

• Tube conique transparent connecté à l’arrivée de gaz dans sa partie inférieure et dont le diamètre intérieur augmente progressivement vers le haut du tube
• Contient une bobine dont le bord supérieur présente des rainures obliques

Fonctionnement :

• En l’absence de tout flux gazeux la bobine repose sur la partie inférieure du tube
• En présence d’un flux gazeux
  • La bobine s’élève dans le tube
  • La bobine tourne sur elle-même minimisant les forces de frottement
  • La bobine se stabilise dans le tube = état d’équilibre résultant
    • Du poids de la bobine
    • De la différence de pression de part et d’autre de la bobine au travers de l’espace annulaire
• La niveau de stabilisation de la bobine dépend de l’importance du flux en raison de la variation de l’espace annulaire en fonction de la position de la bobine: de ce fait graduation du tube en débits

Aspects pratiques de l’utilisation des rotamètres

• Respecter la verticalité des tubes (poids de la bobine)
• N’utiliser que pour le gaz correspondant
• Ne pas utiliser si bobine bloquée
• Lire le débit au niveau de la partie supérieure de la bobine

Différentes types de rotamètres

• Rotamètres à bille
• Rotamètres adaptés à de faibles débits (pédiatrie)
• Rotamètres avec forme complexe du tube avec étalement des graduations pour les faibles débits.

LES DEBITMETRES- MELANGEURS

Généralités

• Dispositifs qui permettent à la fois de régler les débits et d’effectuer des mélanges de plusieurs gaz.
• Utilisés en anesthésie

Pour réaliser des mélanges d’air enrichi en oxygène

Pour réaliser des mélanges d’oxygène et de protoxyde d’azote

• Sont en général positionné sur les appareils d’anesthésie entre l’arrivée des gaz et l’évaporateur de gaz halogéné
• Sont de plusieurs types

1- Débitmètre à chambre:

principe

• Arrivée des 3 gaz: O² , air, N²O au travers de 3 filtres (1,2 et 3) avec clapets empêchant le retour des gaz.
• Sélection de gaz (air ou proto)
• Régulation de pression = chambre avec soupapes d’admission se déplaçant latéralement en fonction des pressions
  • Égalisation des pression
  • Arrêt d’approvisionnement en N²O si chute de pression d’O²
• Admission des gaz dans deux chambres différentes A(air ou proto) et B(O²)
  • Sélection de la proportion des gaz A et B à l’aide d’un répartiteur
  • Pièce cylindrique percée de trous de même diamètre tournant sur elle-même
  • Proportion de chaque gaz fonction du nombre de trous respectifs en regard des chambres A et B
• Réglage minimum : 20 % d’O² minimum pour des raisons de sécurité.
• Mélange du gaz après le répartiteur puis acheminé vers le malade
• La précision du mélange dépend du nombre de trous présents au niveau du répartiteur ( 20 trous = paliers de 5%, 100 = paliers de 1%)

2- Débitmètre à rotamètres :

principe

Fonctionnement basé sur l’utilisation de rotamètres

Comportent en général:

• 2 rotamètres pour l’O² de 0,& à 2 litres/min et de 2,5 à 15 litres/min
• 1 rotamètre pour l’air
• 2 rotamètres pour le protoxyde d’azote de 0,05 à & l/min et de &?25 à 10 l/min.

Se règlent par l’intermédiaire de boutons (1,2 et 3) de manière à ce que le débit total soit égal à la somme des différents débita affichés au niveau du rotamètres.

• Un système de sécurité empêche l’arrivée de N²O si la teneur en 0² est inférieurs à 21 %

LES EVAPORATEURS DE GAZ HALOGENES (Norme NFS 90-117)

Généralités

Dispositifs qui permettent l’évaporation des liquides d’halogénés et leur passage en phase gazeuse

Permettent d’obtenir un mélange gazeux comportant une concentration molaire constante d’halogéné.

Sont spécifiques d’un halogéné donné

Existent de plusieurs types

Premier type d’évaporateur

 Commutateur »on-off» permettant un fonctionnement en 2 modes

• Absence d’évaporation de gaz halogéné (shunt de la cuve)
• Evaporation et inhalation de gaz par le patient: « on »

 Fonctionnement :

• Arrivée de gaz sur la soupape à étranglement (4) qui permet de régler le niveau de pression en amont
• Passage partiel de gaz par l’orifice
• Ce gaz exerce une pression (fonction du réglage) sur le liquide entraînant la remontée de liquide par la buse (6)
• Remontée de liquide fonction de la pression exercée
• Vaporisation instantanée de l’halogéné à l’extrémité de la buse dans le torrent gazeux
• Entraînement du mélange vers le patient

 Caractéristiques:

• Peu sensible aux variations de température
• Concentrations en halogénés très dépendante des débits d’utilisation du respirateur
• Spécifique d’un halogéné en raison de différence de densité et de viscosité des halogénés

Deuxième type d’évaporateur

 Commutateur »on-off» permettant un fonctionnement en 2 modes

• Absence d’évaporation de gaz halogéné (shunt de la cuve)
• Evaporation et inhalation de gaz par le patient: « on »

 Fonctionnement :

• Passage direct d’une partie du gaz provenant du ventilateur par le cône (7) de bypass de la chambre d’ évaporation: réglage de la fraction de gaz pénétrant dans la cuve
• Passage du reste du gaz dans la cuve d’évaporation contenant l’halogéné liquide ou le gaz se charge d’halogéné
• Présence d’un tissu absorbant ou d’une mèche qui augmente la surface d’évaporation et permet de restaure très rapidement la P de vapeur saturante.
• Mélange des deux flux gazeux au-delà des cônes (6) et (7)
• Les flux de gaz entre les deux voies
  • Conditionnent la teneur du mélange final en halogéné
  • Dépend de l’ouverture respective des cônes (6) et (7), la cône (6) étant réglable par une molette

 Caractéristiques:

• Peu sensible au débit de gaz car la proportionnalité reste préservée
• Très sensible à la T° qui conditionne la P de vapeur saturante
  • Cuve thermostatée
  • Cône (7) qui par dilatation /rétraction compense les effets de la chaleur
• Spécifique d’un halogéné du fait des différences de P saturante

PRECAUTIONS D’UTILISATION DES GAZS ECURITE

Risques associés à l’utilisation des gaz médicaux

Ces risques existent pour le patient et pour l’utilisateur

• Risques liés à la pression d’utilisation
  • Existent sur le réseau de distribution: flexibles
  • Existent au niveau des stockages sur bouteilles : pression de 200 bars
• Risques liés à la nature des gaz
  • Gaz asphyxiants : azote, protoxyde d’azote
  • Gaz comburants: oxygène, protoxyde d’azote
• Risques liés à une rupture d’approvisionnement
• Risques liés à des erreurs d’utilisation des gaz

Risques associés à l’utilisation des gaz médicaux

Risques liés à une anomalie d’approvisionnement

• Arrêt d’approvisionnement en gaz au niveau d’un réseau fixe:
• Stockage vide
• Fermeture accidentelle de vanne de sectionnement
• Section de canalisation
• Fuites importantes
• Colmatage du filtre d’une prise
• Mauvais fonctionnement d’une unité de détente

Approvisionnement quantitativement incorrect

• Mauvais réglage ou utilisation d’un débitmètre

 Anomalie qualitative d’approvisionnement (mauvais gaz)

• Inversion de tuyaux lors de travaux
• Inversion de prises murales ou sur bras
• Mauvaise qualité du gaz délivré à la prise (impuretés)

Approvisionnement quantitativement incorrect

• Mauvais réglage ou utilisation d’un débitmètre

 Anomalie qualitative d’approvisionnement (mauvais gaz)

• Inversion de tuyaux lors de travaux
• Inversion de prises murales ou sur bras
• Mauvaise qualité du gaz délivré à la prise (impuretés)