Brevet FR2345130A1 — publié le 19771021

La présente invention a pour objet un appareil de rééducation respiratoire. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des appareils médicaux. On connaît des procédés destinés a rééduquer les personnes atteintes de déficiences respiratoires en les entraînant, au cours de plusieurs séances de rééducation, à respirer dans un appareil qui mesure un ou plusieurs paramètres respiratoires et sur lequel sont affichées des valeurs témoin de ces mêmes paramètres que le patient doit s'efforcer d'atteindre au cours de chacun des cycles respiratoires Les appareils utilisés à ce jour pour effectuer cet entraînement étaient des appareils dérivés des spiromètres qui sont utilisés pour mesurer la capacité respiratoire. Notamment on a utilisé des appareils comportant un capteur de débit, un transducteur piézoélectrique du débit en tension et un intégrateur qui fournit une mesure du volume inspiré ou expiré au cours de chacun des cycles respiratoires et une mesure totale du débit au cours de chaque séance. Ces appareils permettent d'obtenir un enregistrement des courbes de débit ou de débit-volume au cours de chaque cycle et de comparer celles-ci a une courbe témoin. Mais il stagit d'appareils comportant des circuits relativement complexes et onéreux L'objectif de la présente invention est de procurer des appareils de rééducation respiratoire perfectionnés et d'une conception telle que leur réalisation soit plus simple que celle des appareils connus. Un appareil selon l'invention comporte, de façon connue, un embout respiratoire et un appareil de mesure, connecté audit embout, qui affiche le volume expiré ou inspiré au cours de chaque cycle respiratoire. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un appareil de rééducation qui comporte, en outre, des moyens pour afficher un volume témoin réglable et des; moyens pour comparer audit volume témoin le volume mesuré au cours de chaque cycle respiratoire. Dans un mode de réalisation préférentiel, un appareil selon l'in vention comporte, en combinaison - un compteur volumétrique, du type compteur à gaz, sur lequel est branché ledit embout; - un disque perforé, monté sur l'un des axes tournants du dispositif d'affichage dudit compteur volumétrique; - une source lumineuse et un récepteur photo-électrique placés de part et d'autre dudit disque perforé; - un-compteur d'impulsions qui compte les impulsions qui sont émises par ledit récepteur photo-électrique lors du passage de chacune des perforations entre celui-ci et la source lumineuse et qui est équipé d'un cadran d'affichage numérique du volume expiré; - un dispositif électronique de comparaison continue du volume enregistré par le compteur d'impulsions audit volume témoin;; - et des circuits électronique pour remettre le compteur d'impulsions à zéro au début de chaque expiration. Ces circuits électroniques de remise à zéro du compteur comportent un dispositif de temporisation réglable qui n'autorise la remise à zéro que si l'expiration a cessé pendant une durée supérieure à la durée de temporisation. L'embout respiratoire est équipé d'un frein réglable qui est composé d'un disque, percé d'un orifice calibré, qui est maintenu appliqué sur un siège par un ressort et d'une vis de tarage creuse permettant de régler la compression dudit ressort. L'embout respiratoire comporte, de préférence, un masque respiratoire, d'un type connu, qui coiffe le nez et la bouche et qui est équipé d'un tube d'inspiration d'un mélange gazeux, par exemple d'un mélange d'air et d'oxygène. Le masque respiratoire d'un appareil de rééducation selon l'invention comporte, en outre, un embout de soufflage qui est placé dans la bouche du patient et qui est relié par un tube à l'entrée du compteur volumétrique. Un appareil selon l'invention comporte, en outre, un indicateur lumineux et/ou un indicateur sonore commandés par le comparateur dès que le volume témoin affiché a été atteint au cours d'un cycle. L'invention a pour résultat un nouvel appareil de rééducation respiratoire facile à construire et peu onéreux. Contrairement aux appareils connus qui mesurent un débit et qui intègrent celui-ci pour obtenir une mesure du volume, un appareil selon l'invention mesure directement le volume au moyen d'un compteur à gaz. Il permet d'obtenir ainsi une mesure du volume précise et grâce à un compteur d'impulsions et à des circuits électroniques très simples, d'obtenir un affichage numérique du volume expiré au cours de chaque cycle et une comparaison à un volume témoin affiché. La remise à zéro électronique du compteur d'impulsions peut être aisément temporisée afin d'éviter des erreurs de mesure dans le cas où le patient expire de façon saccadée. De plus, les circuits électroniques de remise à zéro permettent d'effectuer la remise à zéro du compteur d'impulsions seulement au début de l'expiration suivante de sorte que l'affichage du volume expiré au cours de chaque cycle dure plus longtemps. Le dispositif de freinage selon l'invention permet d'augmenter la eontre-pression à l'expiration d'une quantité constante, qui est déterminée uniquement par le ressort de tarage et qui est indépendante du débit instantané. L'orifice calibré percé à travers le disque du dispositif de freinage permet la décompression totale des voies respiratoires entre chaque cycle. L'utilisation d'un dispositif de freinage permet d'augmenter de façon réglable le travail demandé au patient au cours de chaque séance et de mesurer celui-ci de façon très simple en faisant le produit du volume expiré par la pression mesurée. La description suivante se réfère aux dessins annexes qui représentent un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention, sans aucun caractère limitatif. La figure 1 est un schéma synoptique d'un appareil de rééducation respiratoire selon l'invention. La figure 2 est une coupe longitudinale d'un dispositif de freinage. La figure 3 est une vue d'un masque respiratoire pour un appareil selon l'invention. La figure 4 est un schéma des circuits électroniques d'un appareil selon l'invention. La figure 1 représente un patient portant un masque respiratoire 2, muni d'un conduit d'aspiration 3, qui lui permet d'aspirer un mélange gazeux, par exemple un mélange d'air et d'oxygène et d'un embout buccal 4, connecté par un conduit d'expiration 4a sur l'entrée d'un Compteur volumé- trique 6, par exemple d'un compteur à gaz, cette connexion ayant lieu à travers un dispositif de freinage 5. On rappelle qu'un compteur à gaz est composé d'une membrane déformable qui délimite deux compartiments dont la capacité est bien déterminée et d'un jeu de clapets qui orientent l'air dans l'un des deux compartiments jusqu a ce qu'il soit plein puis dans l'autre et ainsi de suite. A chaque fin de course de la membrane correspond un volume de gaz bien détermine. Les mouvements de la membrane sont transmis par des bielles à une roue à rochet 6a qui entraîne un axe 7 sur lequel est monté le barillet portant les rouleaux 7a d'affichage décimal du volume qui a traversé le compteur. On monte sur l'axe 7 un disque 8 portant des perforations 9 régulièrement réparties sur une circonférence. D'un côté du disque est disposé une source lumineuse 10 et de l'autre côté un récepteur photo-électrique Il de sorte que le passage de chaque perforation entre la source et le recepteur donne naissance à un signal électrique. Celui-ci est mis en forme d'impulsions par un circuit de mise en forme 12. Les impulsions émises par le circuit 12, qui correspondent à un volume donné, sont envoyées sur une douille 13 permettant de brancher une fiche de sortie pour transmettre éventuellement les impulsions à un enregistreur ou à tout autre appareil de traitement des informations, par exemple un débitmètre. Elles sont également envoyées sur un compteur d'impulsions binaire 14 qui est associé à undécodeur binaire-décimal 15 et à un cadran d'affichage numérique 16. L'appareil comporte un dispositif 17 d'affichage d'une valeur de consigne qui correspond au volume témoin que le patient 1 doit s'entraîner à atteindre au cours de chacun des cycles respiratoires pendant toute la durée d'une séance de rééducation. Un comparateur électronique 18 compare constamment la mesure enregistrée par le compteur 14 à la valeur témoin affichée dans le dispositif 17 et déclenche un indicateur sonore et/ou lumineux 19 lorsque la valeur affichée est atteinte au cours d'un cycle. Les impulsions émises par le circuit 12 sont également envoyées sur un dispositif temporisateur 20 qui commande par la ligne 21 la remise à zéro du compteur 14 au début de chaque cycle respiratoire dans la mesure où la durée d'interruption de l'expiration a dépassé une valeur déterminée dite durée de latence, ceci afin d'éviter une remise à zéro prématurée dans le cas d'un patient qui expire par saccades. La durée de latence est réglable, par exemple, entre une seconde et cinq secondes. La figure 2 représente un mode de réalisation préférentiel du dispositif de freinage 5 placé sur le conduit d'expiration 4a. Ce dispositif se compose d'un disque 22 formant une soupape. Ce disque est percé d'un orifice de fuite 23, de faible diamètre. il est maintenu appliqué sur un épaulement 24 formant un siège par un ressort 25. Un bouchon fileté 26, percé de part en part d'un alésage 27, permet aux gaz de circuler suivant les flèches F et d'entrer dans le compteur G. Le vissage relatif du bouchon sur le corps du dispositif de freinage permet de régler la compression du ressort 25 et la pression à laquelle s'ouvre la soupape 22. L'orifice calibré 23 permet de décomprimer les gaz contenus dans le conduit 4a et dans les voies respiratoires lorsque l'expiration a cessé et que la soupape 22 s'est refermée. Par rapport à un frein constitué par un simple diaphragme perforé, le frein 5 présente l'avantage de permettre d'ajouter une contre-pression totalement indépendante du débit instantané. La contre-pression obtenue ne dépend que de la compression du ressort 25 et on peut donc la régler avec une très bonne précision ce qui est important pour un appareil de rééducation. Un appareil Sa, par exemple un manomètre, permet de mesurer la contre-pression pour en déduire le travail respiratoire du patient au cours de chaque cycle. La figure 3 représente une vue à plus grande échelle d'un masque respiratoire utilisé en combinaison avec un appareil de rééducation selon l'invention. On retrouve sur cette figure le masque 2, le conduit d'aspiration 3 et le conduit d'expiration 4a de la figure 1. Le masque 2 est un masque d'un type connu, muni d'un conduit d'aspiration 3 qui comporte, par exemple, une buse 28 connectée par un tube 29 sur une bouteille d'oxygène 30. La buse 28 est placée au centre d'une pièce 31 percée d'un canal convergent de sorte que le jet d'oxygène aspire de l'air et que le patient respire un mélange d'air et d'oxygène. On ajoute à ce masque un embout buccal 4, qui traverse le masque sur lequel est branchée une conduite souple 4a reliant l'embout au compteur à gaz 6 de sorte que le patient aspire par le nez un mélange qui peut être enrichi en un gaz et expire par la bouche vers l'appareil de rééducation. La figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation des circuits électroniques d'un appareil selon l'invention. Les parties homologues à celles de la figure 1 sont désignées par les mêmes repères. On retrouve sur ce schéma le disque perforé 8 monté sur l'axe 7, la source lumineuse 10 constituée par une diode électroluminescente et le récepteur photo-électrique Il constitué par un photo-transistor. La diode 10 et le photo-transistor il sont placés en regard l'un de l'autre, de part et d'autre des perforations 9 portées par le disque 8. La sortie du transistor il est connectée sur le circuit 12 de mise en forme des impulsions composé d'une porte NAND 33 et de deux portes NAND 34a et 34b. La sortie du circuit 12 est connectée sur deux compteurs d'impulsions 14a et 14b montés en cascade. Chacun des compteurs est connecté sur un décodeur 15a, 15b qui est lui-même connecté sur un cadran d'affichage numérique 16a, 16b qui affiche constamment les unités et les dizaines correspondant au nombre d'impulsions enregistrées par les compteurs 36a et 36b. Le cadran 15b affiche, par exemple, des litres et le cadran 15a affiche des décilitres. Cet ensemble de compteurs, de décodeurs et de dispositif d'affichage numérique à deux décades est bien connu des techniciens et il n'est pas nécessaire d'en donner une description plus détaillée. Un appareil selon l'invention comporte, en outre, deux cadrans 17a et 17b sur lequel on affiche une valeur de consigne représentant le volume témoin que le patient doit s'entraîner à expirer au cours de chacun des cycles respiratoires, tout au long d'une séance de rééducation. On affiche sur le compteur 17a des décilitres et sur le compteur 17b des litres, par exemples 2,3 litres dans le cas de la figure. L'appareil comporte deux comparateurs 18a et 18b. Le comparateur 18a compare le nombre d'impulsions enregistré par le compteur 14a au nombre affiché sur le cadran 17a. Le comparateur 18b compare le nombre d'impulsions mesuré par le compteur 14b au nombre affiché sur le cadran 17b. Les comparaisons sont faites en code binaire, c'est pourquoi les liaisons sont représentées sur le schéma par quatre fils représentant les quatre bits du code. Un tel dispositif de comptage à présélection avec comparaison à un nombre affiché est également bien connu des techniciens. Le compteur 18b comporte deux sorties qui correspondent l'une à l'égalité, l'autre à un nombre d'impulsions supérieur au nombre affiché. Ces deux sorties sont connectées sur une porte NOR 35 dont la sortie commande le dispositif indicateur de dépassement 19. Le circuit 19 comporte une lampe 36 qui est connectée sur la sortie d'un transistor 37 monté en interrupteur. La base du transistor 37 est connectée par l'intermédiaire d'un inverseur 38 sur la sortie de la porte 35. Le circuit 19 comporte, en outre, un ronfleur 39 qui est connecté par l'intermédiaire d'un oscillateur 40 sur la sortie de la porte 35. L'oscillateur 40 est composé, par exemple, de deux portes NOR 40a, 40b séparées par un condensateur 40c. La sortie du circuit de mise en forme 12 est connectée, en outre, par l'intermédiaire d'une porte NAND 41, montée en série avec un condensateur 42, sur un circuit de temporisation réarmable 20. Celui-ci est composé d'une première porte NOR 43, d'une diode 44 et d'un multivibrateur monostable réarmable composé de deux portes NOR 45, 46 séparées par un condensateur 47. Une résistance variable 48 permet de faire varier la durée séparant deux impulsions successives au delà de laquelle le multivibrateur 20 bascule. Cette durée est réglée par exemple entre une seconde et cinq secondes.La sortie du circuit 19 est connectée par la ligne 21 sur les bornes de remise à zéro des deux compteurs 14a et 14b, par l'intermédiaire d'une porte NAND 49 dont la deuxième entrée est connectée sur un circuit intégrateur 50 composé d'une résistance et d'un condensateur, de sorte que la remise à zéro n intervient qu'au début de la prochaine expiration. Le fonctionnement est le suivant. Au début d'une séance de rééducation, on affiche sur les cadrans 17a et 17b une valeur de consigne, par exemple 2,3 litres, qui est le volume témoin que le patient doit attendre ou dépasser au cours de chaque cycle respiratoire. On règle la durée de latence au moyen de la résistance variable 48, par exemple on choisit une durée de 1,2 seconde. Au début de chaque expiration, à la condition que la dernière impulsion ait eu lieu depuis plus de 1,2 seconde, les compteurs 14a et 14b sont remis à zéro et ils enregistrent les impulsions engendrées par le passage des perforations 9 entre la diode 10 et le photo-transistor 11, chacune de ces impulsions correspondant à un volume déterminé. Le volume expiré au cours du cycle s inscrit continuellement sur les cadrans 16a et 16b. Les comparateurs 18a et 18b comparent continuellement à la valeur de consigne et dès que cette valeur est atteinte, l'indicateur lumineux 36 s'allume et le ronfleur 39 se met à fonctionner jusqu'à la remise à zéro des compteurs qui intervient au début de l'expiration suivante. Le circuit de temporisation 20 évite une remise à zéro prématurée des: compteurs 14a et 14b dans le cas où ltexpiration du patient est saccadée On a représenté schématiquement les circuits d'alimentation électrique de l'appareil qui comportent un transformateur 51 muni de deux enroulements secondaires 52a et 52b qui alimentent en tension continue régulée l'un, les circuits électroniques et l'autre, le ronfleur 39 et la lampe 36. Le primaire du transformateur 51 est alimenté à partir du secteur à travers le contact d'une minuterie 53 que l'on règle au début d'une séance de telle sorte qu'elle arrête automatiquement l'appareil lorsque la séance a atteint une durée déterminée. La figure 4 représente, en outre, une fiche 13 connectée sur un potentiomètre 13a qui permet de brancher sur l'appareil tout autre appareil indicateur ou enregistreur fonctionnant à partir des impulsions# déli vrées par le circuit 12. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers élé- ments constitutifs de 11 appareil qui vient d'être décrit à titre d'exemple, pourront être remplacés par des éléments équivalents. R E V E N D I-C A T I O N S 1 - Appareil de rééducation respiratoire comportant un embout respiratoire et un appareil de mesure, connecté audit embout, qui affiche le volume expiré ou inspiré au cours de chaque cycle respiratoire, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre - des moyens pour afficher un volume témoin réglable; - et des moyens pour comparer audit volume témoin le volume mesuré au cours de chaque cycle respiratoire. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu il comporte, en combinaison - un compteur volumétrique du type compteur à gaz, sur lequel est bran ché ledit embout; - un disque perforé monté sur l'un des axes tournants du dispositif d'affichage dudit compteur volumétrique; - une source lumineuse et un récepteur photo-électrique placés de part et d'autre dudit disque perforé; - un compteur d'impulsions qui compte les impulsions qui sont émises par ledit récepteur photo-électrique lors du passage de chacune des perfo rations entre celui-ci et la source lumineuse et qui est équipé d'un cadran d'affichage numérique du volume expiré; - un dispositif électronique de comparaison continue du volume enregis tré par le compteur d'impulsions audit volume témoin;; - et des circuits électroniques pour remettre le compteur d'impulsions à zéro au début de chaque expiration. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les circuits électroniques de remise à zéro du compteur comportent un dispositif de temporisation réglable qui n'autorise la remise à zéro que si l'expira- tion a cessé pendant une durée supérieure à la durée de temporisation. 4 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'embout respiratoire est équipé d'un frein réglable qui est composé d'un disque, percé d'un orifice calibré, qui est maintenu appli qué sur un siège par un ressort et d'une vis de tarage creuse permettant de régler la compression dudit ressort. 5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications I à 4, dont ltembout respiratoire comporte un masque respiratoire qui coiffe le nez et la bouche et qui est équipé d'un tube d'inspiration d'un mélange gazeux, caractérisé en ce que ledit masque comporte, en outre, un embout de soufflage, qui est placé dans la bouche du patient et qui est relié par un tube à l'entrée du compteur volumétrique dudit appareil de rééducation. 6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un indicateur lumineux et/ou un indicateur sonore commandés par ledit comparateur dès que le volume témoin affiché a été atteint au cours d'un cycle respiratoire. 7 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une minuterie, intercalée dans les circuits d'ali mentation électrique de l'appareil,qui arrête automatiquement celui-ci lorsque la séance de rééducation a atteint la durée affichée sur la minuterie. 8 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits cir cuits électroniques de remise à zéro des compteurs sont composés d'un multivibrateur monostable réarmable dont l'entrée est connectée à la sortie d'un circuit de mise en forme des impulsions émises par ledit récepteur photo-électrique et dont la sortie est connectée sur les bornes de remise à zéro desdits compteurs d'impulsions. 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la sortie dudit monostable réarmable est connectée sur les bornes de remise à zéro des compteurs d'impulsions par l'intermédiaire d'une porte élec tronique de colncidence qui autorise la remise à zéro lors de la pre mière impulsion de chaque expiration. 10 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé#en ce qu'il comporte un appareil de mesure de la surpression créée par ledit dispositif de freinage permettant de déterminer le travail respiratoire.