Brevet FR2306678A1 — publié le 19761105

La présente invention concerne le domaine de la technique médicale et a en particulier pour objet un appareil pour la respiration artificielle, fonctionnant à partir d'une source de gaz comprimé et comportant un dispositif pneumatique fonctionnel, un panneau de commande et un dispositif pour le raccordement aux voies respiratoires du malade. Les appareils pneumatiques connus pour la ventilation artificielle des poumons sont réalisés, au point de vue construction, avec des éléments pneumatiques fonctionnant en relais, tels que des éléments à bille, à membrane et à jet. Des appareils de ce type sont décrits dans la demande de brevet français n0 43941 du 28 décembre 1965 pour un "Système cyclique destiné à un respirateur" breveté aux Etats-Unis, le brevet NO 3446207, ainsi que le brevet des Etats-Unis no 3598116 avec priorité aux Etats-Unis du t7 juin 1969, et dans le brevet français no 2046819 avec priorité aux Etats-Unis du 17 juin 1969 selon les demandes de brevet n0 834005 et n0 834004. Les appareils connus réalisés avec utilisation d'éléments à jet sont particulièrement sensibles aux variations de la pression d'alimentation dans le circuit pneumatique et à la résistance des voies respiratoires du patient, ce qui perturbe le maintien du régime de fonctionnement et complique la commande du respirateur. Les respirateurs artificiels connus utilisant des éléments à membrane fonctionnant en relais ne permettent pas de régler progressivement le rapport des durées de l'inspiration et de l'expiration sans influencer la fréquence établie des cycles respiratoires, ils ne sont pas assez stables et ne procurent pas la précision voulue des paramètres de respiration établis. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients indiqués des appareils connus. L'invention vise donc un respirateur artificiel permettant, lors de son fonctionnement en régime cyclique, Re diviser le temps du cycle complet en périodes dont la durée peut être réglée progressivement et indépendemment de la durée du cycle entier. Pour résoudre ce problème, le respirateur artificiel actionné à partir d'une source de gaz comprimé et comportant un dispositif fonctionnel, des éléments logiques pneumatiques, des étrangleurs, une vanne et des soupapes de séaurité, est caractérisé, selon l'invention, en ce que le dispositif fonctionnel de l'appareil est réalisé avec des éléments pneumatiques à action continue et comporte un élément comparateur raccordé à un régulateur de la valeur du seuil de fonctionnement de l'élément comparateur et à un relais pneumatique de sortie (à une soupape), et un ensemble de remplissage et vidange en dents de scie des chambres pneumatiques, raccordé à la ligne d'alimentation pneumatique et à l'élément comparateur, l'entrée d'alimentation du relais (de la soupape) étant reliée à la ligne d'alimentation pneumatique à travers une vanne de réglage de la ventilation en fonction du temps (minuterie), tandis que la sortie du relais (de la soupape)est relié à un dispositif de raccordement aux voies respiratoires du malaxe. Cette solution est réalisée grâce au fait qu'un répéteur à décalage relié à un étrangleur réglable assure une croissance proportionnelle au temps de la pression dans les chambres des éléments pneumatiques, ainsi que grace à l'utilisation de l'effet "duto-verrouillage" du signal de sortie du relais pneumatique, qui assure cette croissance de la pression jusqu'à la valeur de son seuil supérieur de fonctionnement et raccorde à travers une soupape la ligne de remplissage des chambres pneumatiques directement à l'atmosphère jusqu'à ce que la pression dans les chambres pneumatiques devienne égale au seuil inférieur de fonctionnement du relais, c'est-à-dire en réalisant le remplissage et la vidange se traduisant par une variation en dents de scie de la pression dans les chambres pneumatiques. L'avantage de l'invention proposée réside dans le fait qu'elle permet de concentrer dans un appareil portable des possibilitésfonctionnelles étendues, améliorant l'efficacité de la respiration artificielle dans des conditions variées de la pratique médicale. Selon la présente invention, l'appareil pour la respiration artificielle se distingue aussi en ce que l'ensemble mentionné de remplissage et vidange des chambres pneumatiques comporte un relais et une soupape normalement fermée, chacun desquels possède une entrée, une sortie et une entrée de commande ; le relais possède une contrepression assurant la séparation de l'entrée et de la sortie du relais en l'absence d'un signal à l'entrée commandée du relais ; l'entrée du relais est raccordée directement à la source d'alimentation pneumatique, la sortie du relais est raccordée à l'entrée commandée de la soupape raccordée par sa sortie à l'atmosphère, tandis que l'entrée commandée du relais, l'entrée de la soupape et la sortie de l'ensemble de remplissage et vidange de la chambre de l'élément comparateur sont raccordées à ladite source à travers un étrangleur réglable et entre elles de telle manière qu'à l'entrée commandée du relais et dans la chambre de l'élément comparateur la pression du gaz croisse progressivement jusqu'à la valeur du seuil supérieur de fonctionnement du relais, et lorsque cette valeur est atteinte, le gaz de l'entrée de commande du relais et de 4chambre de l'élément comparateur s'échappe rapidement à l'atmosphère à travers la soupape, en réalisant ainsi le remplissage en dents de scie de la chambre de l'élément comparateur, et après la réduction de la pression par la soupape l'entrée commandée du relais et la chambre de l'élément comparateur commencent de nouveau à se remplir d'une portion de gaz venant de la source d'alimentation. L'avantage de cette solution constructive réside dans la possibilité de réaliser dans l'appareil un réglage progressif dans de larges limites du rapport entre les durées d'inspiration et d'expiration sans influencer la fréquence établie des cycles de respiration. En outre, l'invention assure une valeur constante du rapport r-igl-é entre les durées d'inspiration et d'expiration et de la respiration commandée en fonction du temps lorsque la fréquence des cycles de respiration varie. Encore un avantage de l'invention proposée réside dans la haute stabilité et la précision des paramètres établis de la respiration permettant de doter le respirateur d'échelles portant les chiffres traduisant les paramètres de la respiration: de la fréquence, du rapport entre les durées d'inspiration et d'expiration et de la respiration commandée en fonction de temps, sans avoir recours à des instruments de mesure lors du fonctionnement. Un autre avantage est aussi la possibilité de réaliser l'amenée ininterrompue et réglable du gaz qu malaxe en réglant le courant de gaz avec le même régulateur qu'au cours du fonctionnement cyclique du respirateur. Enfin, selon encore une variante, le respirateur est caractérisé en ce que dans la ligne de remplissage de l'entrée commandée du relais sont intercalés un étrangleur réglable, un tumbler pneumatique et un répéteur à décalage possédant une entrée, une sortie et une tuyère raccordée d'un côté à l'atmosphère, et une membrane préchargée pour l'obturation progressive de la tuyère de l'autre côté ; la sortie du répéteur à décalage est raccordée à l'entrée de commande du relais et à la chambre de l'élément comparateur, de telle manière que l'obsuration de la tuyère du répéteur à décalage entrasse l'apparition, à sa sortie, d'un jet de gaz possédant la même vitesse que celle du gaz arrivant à l'entrée du répéteur, mais dont la pression en diffère d'une valeur de décalage constante assignée, ce qui crée sur l'étrangleur une chute de pression constante et assure dans l'entrée commandée du relais et dans la chambre de l'élément comparateur une croissance de pression proportionnelle au temps. Un autre avantage de l'appareil, selon l'invention, réside dans la possibilité de ne pas avoir recours à un étallonnage individuel des échelles lors de la fabrication des respirateurs, et dans la possibilité d'obtenir des caractéristiques-étalons temporelles du respirateur utilisant des étrangleurs à caractéristiques propres différentes. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés qui représentent - la figure t, le schéma synoptique du respirateur proposé ; - la figure 2, le schéma synoptique du dispositif fonctionnel du respirateur ; - la figure 3, le schéma de principe de l'ensemble de remplissage et vidange en dents de scie des chambres pneumatiques;; L'appareil comporte un dispositif fonctionnel 1 (figure 1) un panneau de commande 2 avec un organe ou tumbler 3 d'enclenchement du processus d'insufflation ininterrompu du gaz au patient, un étrangleur 4, une vanne 5, un régulateur 6, pour le réglage, respectivement, de la fréquence de respiration, de la valeur de la ventilation en fonction du temps, du rapport entre les durées d'inspiration et d'expiration, et avec un bouton 7 d'enclenchement d'un injecteur. Au dispositif fonctionnel 1 est relié un dispositif 8 de raccordement aux voies respiratoires du malade. Le dispositif 8 comporte z un injecteur 9 une soupape de sûreté de pression 10, une soupape anti-retour 11 et un masque 12. Le dispositif fonctionnel (figure 2) comporte un élément comparateur 13, un régulateur 14 de la valeur du seuil de fonctionnement de l'élément comparateur 13, une vanne 5, un relais pneumatique de sortie15 et un ensemble 16 de remplissage et vidange en dents de scie des chambres pneumatiques. L'ensemble 16 (figure 3) comporte un étrangleur 17, l'étrangleur réglable 4, un répéteur à décalage 18, l'organe d'enclenchement pneumatique 3, un relais pneumatique 19 et une soupape commandée 20. Le respirateur fonctionne de la-façon suivante. Lorsqu'une pression d'alimentation (1,4 kgf/cm2) est appliquée à l'appareil, elle est amenée directement à l'élément comparateur 13, à l'ensemble 16 de remplissage et vidange des chambres pneumatiques et, à travers la vanne 5, arrive au relais de sortie 15. Le régulateur 14 assure l'apparition, à la sortie de l'élément comparateur 13, d'un signal pneumatique unitaire qui est appliqué à l'entrée commandée du relais pneumatique 15 branché en régime de répétition, et crée à la sortie de ce relais un cet de gaz continu, qui est amené au dispositif 8 pour le raccordement aux voies respiratoires du malade. Ainsi, lorsque la pression d'alimentation est amenée au respirateur, le relais pneumatique de sortie 15 est enclenché et l'insufflation du gaz au malade commence (inspiration active).Simultanément avec l'arrivée de la pression d'alimentation au respirateur, débute le fonctionnement de l'ensemble 16 de remplissage et vidange en dents de scie des chambres pneumatiques, qui est raccordé par sa sortie à la chambre de mesure de l'élément comparateur 13. Lors du déclenchement de l'organe 3, la pression dans la chambre de mesure de l'élément comparateur 13 croît en fonction du temps, et dès que cette pression croissante atteint la valeur du seuil de fonctionnement de l'élément comparateur 13, à la sortie de ce dernier apparat un signal zéro qui déclenche le relais pneumatique de sortie 15 ; le flux de gaz à la sortie du relais cesse et l'expiration passive commence. la durée de l'inspiration active et de l'expiration passive, ainsi que la commutation de l'inspiration à l'expiration, est déterminée par le fonctionnement de l'ensemble 16 de remplissage et vidange des chambres pneumatiques. la surpression d'alimentation (1,4 kgf/cm2) est appliquée à l'ensemble 16 ; dans celui-ci, la pression d'alimentation est appliquée directement à la tuyère d'alimentation du relais pneumatique 19, tandis qu'à la chambre de commande de ce relais, à la tuyère de la soupape commandée 20 et à la sortie de l'ensemble 16 raccordée à la chambre de mesure de l'élément comparateur 13 la pression d'alimentation est amenée à travers les éléments suivants reliés en série l'étrangleur non réglable 17, l'étrangleur réglable 4, l'organe d'enclenchement pneumatique 3 et le répéteur à décalage 18, dont la sortie est raccordée à l'entrée de l'étrangleur réglable 4, et l'entrée, à la sortie de cet étrangleur. La sortie du relais pneumatique 19 est raccordée à la chambre de commande de la soupape 20 ; lorsqu'un signal pneumatique unitaire est envoyé dans cette chambre, la tuyère d'entrée de la soupape 20 communique avec l'atmosphère. Le relais pneumatique 19 est branché en régime de répétition et possède une contre-pression assurant un seuil de fonctionnement plus élevé de ce relais en comparaison de celui de l'élément comparateur 13. La présence d'une contre-pression dans le relais pneumatique 19fait qu'au début du fonctionnement du schéma il y a à la sortie du relais 19 un signal zéro qui interdit la communication de la tuyère de la soupape commandée 20 avec l'atmosphère. Ainsi, on assure la croissance de la pression dans la chambre de mesure de l'élément comparateur 13 et dans la chambre de commande du relais 19. Une fois que la pression dans la chambre de mesure de l'élément comparateur 13 a atteint la valeur du seuil de fonctionnement de cet élément, que le signal de sortie de l'élément comparateur 13 a déclenché le relais pneumatique 15, et que l'expiration passive a commencé, la pression dans la chambre de commande du relais 19 continue de croître jusqu'à la valeur du seuil supérieur de fonctionnement du relais 19. Lorsque cette pression croissante devient égale à la valeur du seuil de fonctionnement du relais 19 à la sortie de ce dernier apparaît un signal pneumatique unitaire enclenchant la soupape commandée 20, qui laisse alors s'échapper le gaz des chambres remplies de l'élément comparateur 13 et du relais 19. La présence, dans l'ensemble 16 de remplissage et vidange des chambres pneumatiques, de l'étrangleur non réglable 17, de l'étrangleur réglable 4 et du répéteur à décalage 18, assure la croissance linéaire de la pression du gaz en fonction du temps dans la chambre de mesure de l'élément comparateur 13 et dans la chambre de commande du relais 19. La vidange des chambres remplies de l'élément comparateur 13 et du relais 19 est réalisée à l'aide du relais 19 et de la soupape commandée 20, dont la chambre de tuyère est mise en communication avec l'atmosphère. La pression différentielle de fonctionnement du relais 19 assure l'autoverrouillage du signal de sortie, qui ne varie pas jusqu'à ce que la pression dans les chambres à remplissage de l'élément comparateur 13 et du relais 19 devienne égale au seuil de fonctionnement bas du relais 19 (lorsque la contre-pression du relais 19 est réglée pour une valeur proche de la pression différentielle de fonctionnement du relais 19, il se produit un échappement rapide du gaz des chambres à remplissage jusqu'à la valeur de la pression atmosphérique), c'est-à-dire que l'ensemble 16 réalise un remplissage et une vidange en dents de scie des chambres pneumatiques des éléments 13 et 19. Lorsque les chambres remplies sont déchargées jusqu'à une valeur de pression égale au seuil inférieur de fonctionnement du relais 19, l'élément comparateur 13 et le relais 19 reviennent à l'état initial, l'expiration cesse et le cycle recommence. Le rapport entre les durées de l'inspiration et de l'expiration est déterminé par le rapport entre les valeurs des seuils de fonctionnement de l'élément comparateur 13 et du relais 19 et ne dépend pas de la fréquence des cycles. La fréquence des cycles est réglée par l'étrangleur 4, dont la commande est sortie sur le panneau de commande 2. Le rapport entre les durées de l'inspiration et de l'expiration est réglé par l'organe de réglage 6 du régulateur 14 sorti sur le panneau de commande 2 et servant à établir le rapport nécessaire entre les durées de l'inspiration et l'expiration dans chaque cas carrez. L'amenée ininterrompue du gaz au malade est réalisée dans le respirateur en enclenchant 11 organe 3. Bans ce cas, la croissance de la pression dans la chambre de mesure de l'élément comparateur 13 et dans la chambre de commande du relais 19 n'a pas lieu, et à la sortie du relais pneumatique 15 il y a un flux de gaz continu. La flux de gaz s'échappant du relais de sortie est amené au dispositif 8 de raccordement aux voies respiratoires du malaxe. Le flux de gaz contamment insufflé au malage est réglé par la même vanne 1 que le fonctionnement cyclique de l'appareil. Pour la ventilation artificielle des poumons avec un mélange air-oxygène, on met le bouton 7 de l'injecteur 9 en position Mélange. La vanne 5, qui règle la ventilation (la valeur du volume insufflé), est insérée dans la ligne d'alimentation du relais de sortie 15. Ceci assure le fonctionnement fiable et stable de la soupape anti-retour 1, car dans ce cas, au moment de l'expiration passive, la pression existant dans la ligne pneumatique entre la soupape anti-retour Il et le relais de sortie 15 est déchargée directement dans l'atmosphère par les ouvertures du relais 15 qui communiquent avec l'atmosphère. la présence dans l'appareil d'un répéteur à décalage en tant qu'élément indépendant réglant la fréquence des cycles permet d'éviter le réglage individuel da fréquence des cycles et l'étalonnage individuel des échelles, et d'obtenir des caractéristiques-étalons temporelles de l'appareil lorsqu' on utilise des étrangleurs à différentes caractéristiques propres. En qualité de régulateur 14 de la valeur du seuil de fonctionnement de l'élément comparateur 13, ainsi que pour la création d'une contre-pression dans le relais 19; on peut utiliser des schémas universellement connus de dispositifs diviseurs pneumatiques réalisés avec des étrangleurs et de dispositifs pneumatiques de consignation de la pression. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Respirateur artificiel actionné à partir d'une source de gaz comprimé et comportant un dispositif fonctionnel, des déments logiques pneumatiques, des étrangleurs, une vanne et des soupapes de sécurité, caractérisé en ce que le dispositif fonctionnel du respirateur est réalisé avec des éléments pneumatiques à fonctionnement continu et comporte un élément comparateur relié à un régulateur de la valeur du seuil de fonctionnement de l'élément comparateur et à un relais pneumatique de sortie, et un ensemble de remplissage et vidange en dents de scie des chambres pneumatiques, raccordé à la ligne d'alimentation pneumatique et à l'élément comparateur, l'entrée d'alimentation du relais étant raccordée à la ligne d'alimentation pneumatique à travers une vanne de réglage de la ventilation en fonction du temps, tandis que la sortie du relais est raccordée à un dispositif de raccordement aux voies respiratoires du malade . 2. Respirateur artificiel suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble de remplissage et vidange des chambres pneumatiques comporte un relais et une soupape normalement fermée, chacun desquels possède une entrée, une sortie et une entrée commandée, ledit relais possédant une contre-pression qui assure l'isolement de l'entrée du relais par rapport à sa sortie en itahsencH un signal à son entrée commandée, ladite entrée du relais étant raccordée directement à la source d'alimentation pneumatique, ladite sortie du relais étant raccordée à l'entrée commandée de la soupape reliée par sa sortie à l'atmosphère, tandis que ladite entrée commandée du relais, l'entrée de la soupape et la sortie de l'ensemble de remplissage et vidange de la chambre de ltélément comparateur sont raccordées à cette source à travers un étrangleur réglable et sont raccordées en outre entre elles de telle manière que la pression du gaz à l'entrée commandée du relais et dans la chambre de l'élément comparateur croisse progressivement jusqu'à la valeur du seuil supérieur de fonctionnement du relais, valeur à laquelle le gaz à partir de l'entrée commandée du relais et de la chambre de l'élément comparateur s'échappe rapidement à l'atmosphère par la soupape, en effectuant ainsi une variation en dents de scie de la pression de la chambre de l'élément comparateur, et après la réduction de la pression à l'aide de ladite soupape, l'entrée commandée du relais et la chambre de l'élément comparateur recommencent à se remplir d'une nouvelle portion de gaz provenant de la source d'alimentation. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la ligne de remplissage de l'entrée commandée du relais sont intercalés un étrangleur réglable, un organe d'enclenchement pneumatique et un répéteur à décalage possédant une entrée, une sortie et une tuyère reliée d'un côté à l'atmosphère, et une membrane préchargée pour 11 obturation progressive de la tuyère de l'autre côté, la sortie du répéteur à décalagdétant raccordée à l'entrée commandée du relais et à la chambre de l'élément comparateur de telle manière que l'obturation de la tuyère du répéteur à décalage entrain l'apparition, à sa sortie, d'un flux de gaz possédant la méme vitesse que le flux de gaz à l'entrée du répéteur, mais une pression différant de celle de ce dernier d'une valeur de décalage constante prédéterminée, ce qui crée une chute de pression constante à l'étrangleur et provoque à l'entrée commandée du relais et dans la chambre de l'élément comparateur une croissance de pression qui est proportionnelle au temps.