Brevet FR2046819A1 — publié le 19710312

La présente invention concerne un appareil respirateur utilisant Un circuit logique à amplificateur à fluide pour contrôler ou aider la respiration. Dans la demande de brevet N° 715„344 des E«U»A.c un système 5 de respiration contrôlé par amplificateur à fluide est décrit qui utilise un amplificateur à fluide pour actionner une vanne pour Ouvrir et fermer pour communiquer une source d'un fluides tel que lTair et/ou l'oxygène aux poumons d'une personne. Dans cette demande N° 715.344 un amplificateur â fluide est utilisé pour appliquer 10 une pression de fonctionnement pour ouvrir ou fermer la valve pour le cycle complet de respiration bien qu'étant aussi utilisé pour reconnaître le paramètre permettant à la valve à se déplacer pendant la transition de l'inspiration à 1'expiration et de l'expiration à l'inspiration. Il a été découvert qu'on peut obtenir un contrôle 15 plus satisfaisant pour améliorer la précision en fournissant des amplificateurs à fluide séparés pour accomplir la commutation, c'est-à-dire, en fournissant un amplificateur OU/NI pour commuter de l'expiration à l'inspiration et un amplificateur OU inhibiteur pour commuter de l'inspiration à l'expiration. Il est des fois dé-20 sirable ou nécessaire de contrôler la durée de temps de la pause entre l'expiration et l'inspiration, et par conséquent„ cette invention fournit des moyens couplés à l'un des amplificateurs à flux de, capteurs pour gouverner ces caractéristiques d'expiration. Par temps d'expiration on entend le temps qui s'écoule entre l'expira-25 tion et l'inspiration ou la période entre des respirations. Un objet principal de l'invention est de fournir un respirateur amélioré commandé par amplificateur à fluide. Selon la présente invention, un amplificateur flip-flop est utilisé pour commander une valve commutatrice adaptée à diriger 30 du fluide sous près ion dans îles poumons du patient et un amplificateur OU à fluide inhibiteur pour commander la commutation de l'amplificateur flip-flop â fluide pour le régime d'expiration et un amplificateur OU/NI à fluide pour la commutation, de l'amplificateur flip-flop par le régime de l'inspiration du cycle de respiration. 35 Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention un moyen de synchronisation qui commade l'amplificateur de commutation à fluide est prévu pour contrôler la durée de l'expiration du cycle de la respiration. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront 40 mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va sni- 70 21983 2 2046819 vre deun exemple de réalisation et ea se référant aux dessins annexés dans lesquels g La Figure 1,. est mie illustration schématique de 1 ' invention. La Figure 2 est mis illiistration de 1 " invention y compris 5 le moyen de synchronisation„ La Figure 3 s est une vue de côté partiellement en coupe montrant les détails de la valve de corroiande de 11 inspiration . Référence est faite maintenant à la Figure 1 « ou 11 invention peut être mieux comprise en. considérant que celle-ci est 10 faite de deux circuits (1)le circuit de circulation pour conduire de l'air ou de 1'oxygène aux poumons du patient et pour décharger 1'air expiré des poumons du patient et (2) le circuit logique d'amplification à fluide pour effectuer la commutation des régimes d1inspiration et é'expiration du cycle de respiration. X5 Tel que représenté sur la Figure I, l'air ou l'oxygène d'une source généralement représentée par la référence numérique 10, est alimenté vers la valve 12, de commutation d'inspiration normalement fermée au moyen de la conduite 14. Une valve de commande de circulation 16, appropriée pour régler le circulation peut être. 20 utilisée si désiré. Pendant le cycle d'inspiration, le fluide pénétrant la valve d'aspiration 12, actionnée précédemment vers la position ouverte, est dirigée aux conduites 18 et 20, d'où il est dirigée aux poumons du patient représentés schémaiiquement par la référence numérique 22. Il est normal d'inclure un éjecteur 24 25 qui sert à augmenter le volume d'air livré au patient. L*éjecteur ne faisant pas partie de 1'invention, celui-ci est omis de celle-ci, La valve d'expiration 26, normalement ouverte précédemment actionné vers sa position fermée (c'est-à-dire fermée à l'atmosphère ambiante)est disposée dans la conduite 20, entre 1'éjecteur et 30 les poumons du patient » Lorsque dans le cycle d'expiration la valve d'inspiration 12, est mise dans la position "hors service" et la valve d'expiration 26 est déplacée automatiquement vers la position ouverte pour décharger le fluide sortant des poumons du patient dans 1'atmosphère. ~ 35 Un vaporisateur ou pulvérisation généralement représenté par 27j. peut être utilisé si nécessaire et il est commandé par le fluide de la conduite 20, en amont de l'éjecteur 24. Un vaporisateur approprié peut être du type décrit dans le brevet des E.U.A. H° 3.3?9„194= Il faut noter que le vaporisateur dans ce cas fonctionne ne seulement.,: lorsque la valve 12 { est dans la position " en 70 21983 3 2046819 Donc, il ne fonctionne que pendant le cycle d'aspiration et il est mis hors de service pendant le cycle d'expiration, assurant ainsi qu'aucun médicament n'est perdu lorsque le patient expulse l'air. 5 Référence est faite maintenant au circuit logique qui sert à capter certains paramètres pour commuter les valves d'inspiration et d'expiration dans le temps pour définir le rapport expiration-inspiration. Le circuit logique pour commander la commutation des valves d'inspiration et d'expiration comporte fondamentalement 10 trois amplificateurs à fluide, l'amplificateur à fluide pour la commande de l'expiration 32, et l'amplificateur à fluide pour la commande de l'inspiration 34. De préférence, l'amplificateur à fluide 30, est du type flip-flop, là ou la circulation du courant de puissance n'a pa:s de préférence, par l'un ou l'autre des ca-15 naux de sortie et qui nécessite Tin moyen quelconque, tel que la pression ou la circulation aux orifices de commande pour effectuer la commutation. L'amplificateur à fluide 32, est du type OU et l'amplificateur à fluide 34, est du type OU/NI. On sait que les amplificateurs à fluide des types OU et NI sont définis par 20 le fait que le courant de puissance reste à un canal de sortie jusqu'à ce qu'un signal (une pression positive dans le cas d'un OU et une pression négative dans le cas d'un NI) le force à commuter. Le courant de puissance vers les trois amplificateurs est branché à la source 10, par -la conduite d'alimentation 36, et les 25 conduites 38, 40 et 42. Puisque la pression dans la conduite d'alimentation est généralement plus élevée que nécessaire pour entraîner les amplificateurs à fluide, celle-ci peut être réduite. Pour l'amplificateur à fluide 34, le réducteur 37 sert à; réduire 2 la pression à environ 0,15 kg/cm . Le réducteur 39, est disposé 30 dans la conduite 36, en aval de la conduite 38 et sert à réduire 2 la pression d'alimentation à environ lkg/cm . Comme on peut vouloir contrôler la pression de commutation, la valve de contrôle de la pression 43, fonctionnant de préférence entre 0,2 et 1,2kg/ 2 cm , est placée en amont des conduites 40 et 42. 35 La conduite de captage 44,branchée de préférence à l'em bouchure du respirateur ou appareil respiratoire, bien qu'elle puisse être branchée n'importe ou, selon les conditions des poumons est branchée pour contrôler l'orifice 46, de l'amplificateur à fluide 32, et indirectement pour contrôler l'orifice 48, de l'am-40 plificateur à fluide 34. Tel que fut susmentionné, l'amplificateur 70 21983 4 2046819 à fluide 34, est du type OU/NI et commute à tin signal de pression négative ou presque négative. Il a été découvert que ce dispositif avec des portes OU/NI de polarisation, augmente la sensibilité par ticulièrement dans les régimes de pression négative. En regardant le fonctionnement du circuit logique, pendant le cycle de l'inspiration, lorsqu'un faible effort d'inspiration est fait, le volume d'air dans la conduite 44 est réduit à une pression négative. Cette perte de pression dégonfle la valve 50, qui normalement ferme l'orifice 52, provoquant une perte de pression dans l'orifice de contrôle 48, augmentant la chute de pression à travers le diviseur, et dévie ainsi la sortie de l'amplificateur à fluide 34, du canal de sortie 56, vers le canal de sortie 54. Une pression constante, mise en évidence par la conduite 55, reliant la région d'intêraction, augmente la sensibilité de commutation. Puisque le canal de sortie 54, est branché à l'ori fice de contrôle 60, de l'amplificateur à fluide flip-flop 30, par la conduite 58, le courant de la buse de puissance dans la conduite 40, est dévié du canal de sortie 62, vers le canal de sortie 64. Ce courant est alors divisé de façon qu'une partie soit admise à la valve 12, par la conduite 68, pour effectuer l'ouverture de celle-ci et l'autre partie est admise à la valve d'expiration par la conduite 69, dégonflant le ballon 75,: en le siêgant contre son siège 71 et empêchant la fuite d'air vers l'atmosphère à travers les orifices de purge 73. Donc, le fluide venant de la conduite principale d'alimentation circulera sans restriction vers l'embouchure. Lorsqu'une certaine pression est atteinte dans les poumons, cette pression est captée par la conduite 44, à l'orifice 46, forçant le courant de puissance à être dévié du canal de sortie 70, au canal de sortie 72, d'où il est dirigé par la conduite 76, â l'orifice de contrôle 74, de l'amplificateur flip-flop 30. Ceci force le courant de sortie dans le canal de sortie 64, a être dévié vers le canal 62, pour être déchargé dans l'atmosphère. La réduction de la pression dans les conduites 64 et 68, permettra à la valve d'inspiration 12 normalement formée à se fermer et à la valve d'inspiration 26, normalement ouverte à s'ouvrir, ainsi le courant expulsé des poumons du patient passera à travers la valve d'expiration et sera rejeté dans 1'atmosphère. Référence est faite maintenant à la Figure 2, sur laquelle les mêmes pièces ou parties ont les mêmes références numéri- 70 21983 2046819 ques que sur la Figure I» En plus du circuit de circulation et du circuit logique à fluide la Figure 2S comporte un circuit(3) c'est-à-dire le circuit de synchronisation. coïïiprenant 1 "aiaplificateur ù fluide 33 1 ' interrupteur â contre-pression 35 laamplificateur à 5 fluide 37 et le saêcanissts de syndbE'oaisation gaaërs.lssisnt illustré par la référence numérique 82.Le fonctionnement du circuit de circulation et du circuit logique à fluide est le même sur la Figure 13 et le fonctionnant du circuit de synchronisâtion. commence si à casse de 1'augmentation de pression dans la conduite 44 le courant de sor-10 tie de 1'amplificateur 30 est dévie du canal 64 au canal 62. Tel que susmentionné, le mécanisme de synchronisation se&t à contrôler l'espace de temps pris a partir du moment de l'achèvement par le patient de .11 expiration jusqu'au mettent de l'inspiration suivante». Donc3 la pause entre les respirations est dëter-15 minée par ce mécanisme de synchronisation « Sur la Figure 2 , le courant dans le canal 62t n'est pas déchargé dans l'atmosphère ambiante mais le signal est transmis à l'amplificateur à fluide 31, qui reçoit 1'alimentation en puissance constante par la conduite 72a reliée à la conduite 38, en aval du réducteur fixe 37. L'am-20 plificateur à fluide 31, est une porte OU typique et le courant du courant de puissance est normalement fixé au canal de sortie 76a_. L'admission de pression dans l'orifice de contrôle 79 sert à commuter le" courant de puissance au canal de sortie 79, ou à son tour il est admis à 1 "orifice de contrôle de l'ssipiificateur à 25 fluide 137, par l'a conduite 80» Ceci sert à mettre eft mouvement le mécanisme de synchronisation indiqué généralement par la référence numérique S2, en déviait le courant de puissance venant de la conduite 84, qui est branchée à la conduite 36, par le réducteur fixe 86, du canal de sortie 88, au canal de sortie 90. L'amplifica-30 teur à fluide 137 tout comme 1'amplificateur à fluide 33f est du type 011 dont le courant de puissance se fixe au canal de sortie 88, et s'échappe dans 1'atmosphère jusqu'à ce que le signal dévie le courant de pression au canal de sortie 90. La conduite 92, branchée au canal de sortie 90, conduit le fluide dans l'élément 35 de synchronisation 49. Cet élément 49, comporte un conteneur cylindrique définissant une paire de chambres séparées par la paroi 98, se prolongeant â travers le diamètre intérieur et une membrane 94, se prolongeant aussi â travers le diamètre et qui est adpatëe â rendre étanche l'orifice 95, formé dans la paroi 98- L'élément 40 51 de synchronisation est de construction semblable et comporte 70 21983 6 2046819 10 une membrane 110? coopérant avec l'orifice- 112, formée dans la paroi 111» Le réducteur variable 100 est. shuntë â travers l'orifice 96p et -interconnecte les deu-s chambres â volume des éléments de synchronisation 49 et Svia les conduites 104 et 106» Lorsque la pression est admise dans la- conduite 92f- âu fait qu'il J a xmins de résistance à pénétrer dans l'élément, de synchronisation 49, que dans le réducteur variable 100c elle pénétrera d'abord dans Ieélément de synchronisation 49. aussitôt que la pression s'accumu le derrière la membrane 94f elle se déplace vers, le bas.contre l'o rifice 96o A ce moment, le courant dans la conduite 92 sera dévié à travers le réducteur variable 100t par la conduite 106. Le courant sera alors admis dans les éléments de synchronisation 49 et 51, par la conduite 108° Lorsque ces éléments sont remplis, la pression agissant sur la membrane 110, la déplace contre l'ori-25 fice 112, bloquant la conduite 118, branchée à l'interrupteur â contre-pression 35. Cet interrupteur 35, qui est aussi un amplificateur à fluide, sert a commuter le courant de puissance dans la conduite 114 du canal de sortie 116, au canal de sortie 124. Lorsque l'orifice 112, n'est pas bloquée, le courant passant normale™ 20 aient par la canal de sortie 114 permettra aussi l'écoulement à travers l'orifice de contrôle 119, par la conduite 118, l'élément de synchronisation 51, l'orifice 112 et la purge 113. Ainsi, lorsque l'orifice 112, est bloquée, une partie de l'écoulement de 1'in terrupteur à contre-pression 35# entrera le passage 120, et à 25 travers le réducteur 122, de la conduite 114, provoquant une pression différentielle entre le diviseur de l'amplificateur à fluide et forçant le courant de puissance à être dévié vers le canal de sortie 124. Le courant de puissance est alors retransmis à l'amplificateur à fluide flip-flop 30, par la conduite 126, et l'ori-30 fice de contrôle 127. Ceci sert â commuter le fluide et le courant de puissance 41, du canal "62, au canal 64., pour répéter le cycle d8inspiration., L'espace de temps nécessaire à 'l'interrupteur 35 pour recevoir un signal, sera déterminé par le volume des chambres 130 et 140, en plus au réducteur variable 100 qui est régla-35 ble pour changer le temps de retard. La valve 12 d'inspiration nor malement fermée peut être du type montré sur la Figure 3, qui comporte une bobine de valve 190 placée dans l'alésage central 192, formé dans le logament 194. Cette bobine de valve 190 porte à chaque extrémité des éléments de soupapes soulevantes 196 et 40 198, chacun ayant une extension 2D0 et 262, respectivement en ma 70 21983 7 2046819 tériau flexible fixé à la paroi de l'alésage 192. Les passages 204 au centre de la bobine 190 communiquent la conduite 14 (Figure 1) avec l'atmosphère ambiante par les passages 206, 204., 208, les orifices 207 et 209, et la purge 211. La pression agissant sur 5 l'élément 196 force la bobine 190 dans une direction vers le bas, en siègant l'élément 196 contre le siège 210, et en éloignant l'élément 198 du siège 212. Ceci permet au courant de retour dans la conduite 20 (Figuré 1) â' s'échapper dans l'atmosphère par le passage 214, l'espace annulaire 216 et le passage 218. 10 Pour ouvrir la vanne 12, la pression de contrôle dans la conduite 6-8 "'"('Figure 1) est admise dans la chambre 220, par l'orifice 222 et agit à travers la surface supérieure de la membrane 224. Ceci force la membrane 224 vers lé haut pour siéger contre l'orifice 209, bloquant le courant dans le passage 204, et permet-.15 tant ainsi une accumulation de pression entre les orifices 207 et 209. Cette pression agit sur la face inférieure de l'élément 198 forçant la bobine 190, vers le haut en forçant l'élément 198 à rester contre le siège 212 et déplaçant l'élément 196 enl/ëloi-gnat du siège 210. La position vers le haut de la bobine 190 20 communique la conduite 14 avec la conduite 20, pour le passage 206, l'espace annulaire 216 et le passage 214. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple limitatif sans sortir 25 du cadre de l'invention. 30 35 70 21983 8 2046819 REVENDICATIONS 1. Respirateur commandé par fluide, ayant une source d'un fluide pour remplir les poumons, d'un malade comprenant une vanne normalement fermée pour arrêter la circulation du fluide, et une vanne normalement ouverte pour relier les poumons à l'atmosphère et des moyens pour ouvrir la vanne normalement fermée, et fermer la vanne normalement ouverte en synchronisation, le respirateur étant caractérisé par le fait que ces moyens comportent un premier amplificateur à fluide ayant un canal de sortie pour diriger une pression de mise en mouvement vers la vanne normalement fermée et normalement ouverte pour en effectuer respectivement l'ouverture et la fermeture, un deuxième amplificateur à fluide ayant un canal de sortie relié à un orifice de contrôle du premier amplificateur à fluide, un troisième amplificateur à .fluide ayant un canal de sortie relié à un autee orifice de contrôle dudit premier amplificateur à fluide, et des moyens sensibles à la respiration du malade pour contrôler le deuxième et le troisième amplificateur par quoi ledit premier amplificateur ouvre et ferme par intermittence la vanne normalement fermée et la vanne normalement ouverte. 2. Respirateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qiiun éjecteur est placé entre la vanne normalement ouverte et la vanne normalement fermée. 3. Respirateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un vaporisateur est disposé en aval de la vanne normalement ouverte. 4. Respirateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des moyens réglables pour régler la circulation de fluide admis aux poumons du malade sont disposés en amont de cet éjecteur. 5. Respirateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens réglables sont prévus pour régler le niveau de pression nécessaire pour commuter la circulation d'un canal de sortie à l'autre canal de sortie du premier amplificateur à fluide, ces moyens étant disposés à proximité du courant de puissance du premier amplificateur à fluide. 6. Respirateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le premier amplificateur à fluide est du genre flip-flop de façon que le courant de puissance n'a pas de préférence pour l'un ou l'autre des canaux de sortie. 7. Respirateur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les troisième et deuxième ampli 70 21983 9 2046819 ficateurs sont du type ou le fluide du courant de puissance est normalement dirigé vers un canal de sortie préféré. 8. Respirateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'un élément du type ballon est , malade 5 prévu ayant son intérieur expose à la pression dans les poumons â,\x/ pour fermer un orifice en communication avec l'orifice de contrôle dudit troisième amplificateur à fluide. 9. Respirateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les moyens sont prévus pour syn- 10 chroniser le retard entre l'expiration et l'inspirâtion« 10. Respirateur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le moyen de synchronisation comporte line chambre à volume et un limiteur, un moyen pour relië par fluide la chambre et le limiteur en relation parallèle de façon que le fluide circule à 15 travers le limiteur après quoi la chambre est remplie, et un moyen capteur de la contrepression sensible à la condition lorsque le fluide circule à travers le limiteur pour actionner le premier amplificateur à fluide. 11. Respirateur selon la revendication 9, caractérisé par le 20 fait que le moyen capteur comporte un amplificateur à fluide de contre-pression. 12. Respirateur selon la revendication 11, caractérisé par le fait qù'un amplificateur à fluide supplémentaire est prévu ayant l'un de ses canaux de sortie branché à la chambre à volume et au •25 limiteur. 13. Respirateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé par le fait que le moyen, de synchronisation comporte une deuxième chambre à volume, et que le limiteur shunte par fluide, la première chambre et se décharge dans la deuxième cham- 30 bre et que le moyen capteur de contre-pression est sensible à celle-ci, lorsque la deuxième chambre se remplie avec du fluide pour mettre eh mouvement le premier amplificateur à fluide. 14. Respirateur selon la revendication 13,caractérisé par le fait que les chambres à volume comportent une section de volume 35 variable et un membre flexible coopérant avec un orifice pour fermer celui-ci, lorsque le volume atteint une valeur déterminée. 15. Respirateur selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'un cinquième amplificateur â fluide est prévu ayant un orifice de contrôle relié â un canal de sortie du premier amplifica- 40 téur à fluide et un canal de sortie relié â l'orifice de contrôle 70 21983 10 2046819 de 1 ' amplificateur suppiëiaenfcaire.