Brevet FR2437840A1 — publié le 19800430

La présente invention a pour objet un ventilateur de poumon automatique du type assurant une ventilation de pression intermittente positive, que l'on utilise en anesthésie. Différents types de ventilateurs de poumons pour anesthésie sont déjà connus, mais ces ventilateurs de poumons conventionnels souffrent de l'inconvénient courant d'exiger le branchement à un réseau électrique ou à des piles ou à des accumulateurs afin de fournir le courant d'alimentation nécessaire aux divers systèmes d'alarme, en particulier à l'alarme indiquant la pression minimale et maximale, l'alarme indiquant le manque de pression pneumatique, à l'alarme de contrôle de la fréquence respiratoire et rapport d'injection/expiration et autres. Un autre inconvénient des ventilateurs de poumons traditionnels réside en ce qu'ils nécessitent un debranchement du patient en fonction du type de circuit d'anesthésie exigé. Un objet de l'invention est de fournir un ventilateur de poumon automatique qui englobe les avantages mais évite les inconvénients des ventilateurs de poumons conventionnels. Un autre objet de l'invention est de fournir un ventilateur de poumon qui permette, à tout instant souhaité du traitement d'anesthesie, un passage rapide d'un système de ventilation mécanique a un système manuel ou d'un circuit ouvert à un circuit ferme ou semi-fermé sans qu il ne soit nécessaire de changer les tuyaux allant au patient. Un autre objet de l'invention est de fournir un ventilateur de poumon ainsi construit qui permette un démontage rapide du circuit du patient pour la stérilisation en autoclave nécessaire. Le ventilateur de type à pression intermittente et positive automatique, conformément à l'invention, peut être raccordé à une source de fluide sous pression et comprend un groupe de commande électrique ou électronique commandant les-circuits d'alarme ainsi que les sections pour l'injection mécanique; pour l'expiration et pour l'absorption de C02 formant, d'une façon globale, le circuit du patient et est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un module de commande et un module secondaire, ce module de commande comportant un moyen pour utiliser le fluide sous pression comme moteur pour la section injection mécanique et pour engendrer de l'énergie électrique pour le groupe de commande électrique ou électronique, le module secondaire comportant ce circuit du- patient. Les nouvelles caractéristiques qui sont considérées comme typiques de l'invention sont stipulées dans les revendications figurant en annexe. Cependant, le ventilateur de poumon amélioré lui-même, tant en ce qui concerne sa construction que son mode de fonctionnement, ainsi que les caractéristiques supplémentaires et avantages, sera mieux compris après étude de la description détaillée suivante d'une variante préférée en se référant au schéma d'accompagnement. En se référant au schéma, le ventilateur de poumon comprend essentiellement un module de commande 1 et un module secondaire 2 que l'on peut débrancher du module de commande 1 pour sa stérilisation complète en autoclave et/ou pour son remplacement rapide par un autre module équivalent, si besoin était. Le module de commande 1 comprend un réservoir 3 pour un fluide sous pression (désigne par la suite sous l'appellation "air comprimé") branché à un réseau d'alimentation en air 4 conventionnellement alimenté par une pluralité de bouteilles d'air comprimé ou par une source centrale, non représentées. Un stabilisateur de pression et régulateurSa plateau d'inspiration finale 5 conventionnel est prévu sur le réseau 4. Quatre conduits 6,7,8 et 9 sont raccordés au réservoir 3 est la fonction de ces conduits est d'amener l'air comprimé respectivement au générateur pour la production de courant electrique, aux moyens d'alarme electro-acoustique ou optique, et au moyen de logique pneumatique pour commander le rapport injection/expiration (I/E) et la fréquence respiratoire. Le conduit 6, par un régulateur de débit 10, fournit l'air comprimé à une petite turbine à air 11 commandant un générateur de courant basse tension 12 alimentant un groupe de commande électronique 13, non décrit ici puisqu'il est réalisable différemment par un spécialiste en la matière. Pour la compréhension de l'invention il est ici spécifié que le groupe de commande 13 comprend un indicateur électrique de pression dynamique 14, un circuit électrique 15 équipé d'un voyant lumineux indiquant l'alimentation correcte en air comprimé et d'une alarme acoustique indiquant le manque d'alimentation en air comprimé. Est également raccordé au groupe de commande 13 un transducteur de pression 16 pour actionner une alarme acoustique réglable de la pression d'injection qui fonctionne si le tuyau allant au patient est débranché. Ce transducteur 16 est équipé d'un adaptateur adéquat pour remise à zéro pour déconnecter le signal d'alarme pendant un temps présélectionné, de préférence pendant 15 secondes, et pour remettre ce signal d'alarme en circuit si la respiration mécanique n'est pas normalement rétablie. L'alarme est commandée par un piston pneumatique 17, contrebalancé par un ressort calibré 17', positionne le long du conduit 7. La tige du piston 17, si la pression dans le réservoir 3 est inférieure à la valeur de calibrage du ressort 17', ouvre un micro-rupteur 18 qui, par les circuits électroniques du groupe de commande 13, actionne l'alarme. Le conduit 8 fournit l'air comprimé, par un robinet d'arrêt à commande manuelle 19, à une logique pneumatique 20 et par un régulateur de débit 21, à un variateur de rapport I/E, généralement indiqué par 22. Le conduit 23, sortant de la logique 20, commande l'ouverture et la fermeture d'une valve pneumatique 24 normalement fermée contrôlant la fréquence respiratoire. La valve 24 est placée le long du conduit 9 entre le réservoir 3 et un variateur de fréquence respiratoire 25 et cette même valve est également branchée, par un régulateur de débit 26, à un couple de pistons pneumatiques 27 et 28, normalement maintenus hors service par des ressorts 27' et 28'. Les tiges de ces pistons 27 et 28 sont chacune pourvues d'un prolongement 27 et 28 dépassant à travers une cloison 29 délimitant le module de commande du module secondaire séparable 2. Le variateur de rapport I/E 22 comprend un moteur électrique 30 alimenté par le générateur 12 avec interposition d'un potentiomètre 31 réglable manuellement par des engrenages 32, 33 actionnés par une tige 34 avec un bouton 35. Le moteur 30 fait tourner un élément à came 36 commandant, par un détecteur pneumatique 36' et avec une vitesse présélectionnée dépendant de la vitesse du moteur 30, l'ouverture et la fermeture alternées de la valve 24 et le mouvement des pistons 27 et 28. Le bouton 35, par la tige 34, régle le potentiomètre 31 ainsi que le débit de sortie d'air comprimé du module de commande 1, selon la fréquence respiratoire imposée par le variateur 25. Le module secondaire 2 est délimité d'un côté par la paroi 29 et sur les autres côtés par des parois 29' et il contient le circuit du patient formé par une section injection 37, par une section expiration 38 et par une section absorption de C02 39, ces sections étant délimitées par des lignes en pointillées et le module secondaire 2 étant séparable, par tout mqen approprie (non représenté), du module de commande 1 pour sa stérilisation complète en autoclave après enlèvement éventuel de la section 39. La section injection 37 comprend un vérin 40 comprenant une membrane 41 collaborant avec un élément mobile en forme de disque 42 dont le déplacement vertical est commandé par un variateur mécanique de déplacement 43 réglable au moyen d'un bouton 44. La membrane 41 divise le vérin 40 en une chambre inférieure de moteur 45 et en une chambre supérieure de service 46, la chambre inférieure 45 étant raccordable, au moyen d'un accoplement de type rapide non représenté, à la partie finale d'un conduit de refoulement 25' du variateur 25 et, au moyen d'un conduit 47, à l'entrée d'une valve pneumatique normalement ouverte 48 pour la décharge cyclique d'air comprimé à l'atmosphère depuis la chambre 45 pendant la phase d'injection. Comme on le voit sur le schéma, la tige 48' de la valve 48 est alignée avec le prolongement 28" du piston pneumatique 28. La chambre supérieure 46 du vérin 40 communique, par un conduit aspiration-refoulement 49,avec un ensemblE de valve 50 qui peut être raccordé, par un joint 51, un b-allon 52 pour la récupération de l'anesthésique. L'ensemble de valve 50 est branche à un conduit d'anesthésique 53 est est muni d'un régulateur de débit 54 et d'une sortie de décharge à l'atmosphère 55. Une valve unidirectionnelle 56 est également prévue le long du conduit 49 pour l'admission d'air complémentaire provenant de l'environnement et, de ce même conduit 49, on dérive un piquage 57, ce conduit 57 débouchant dans un tuyau d'injection 58 qui peut être raccorde à un patient P avec interposition d'un limiteur d'injection à pression réglable 59. La section expiration 38 comprend un tuyau d'expiration 60, venant du patient P et débouchant dans un sélecteur de circuit d'anesthésique 61 communiquant, par un conduit 62, avec l'entrée d'une valve cyclique normalement ouverte 63, dont la sortie communique, par un conduit 64, avec le même sélecteur 61, ce dernier pouvant être commandé d'une première à une seconde position commutée au moyen d'une prolongation 19', dépassant de la cloison 29, faisant partie du robinet d'arrêt 19.A la première position commutée (robinet d'arrêt 19 ouvert), le débit expiratoire venant du patient P est en communication avec l'entrée de la valve cyclique 63 et la sortie de cette valve communique avec un conduit 65 débouchant dans un filtre de chaux sodée 66 alors qu'à la seconde position commutée, la sortie de la valve 63 est en communication directe. avec l'atmosphère par une ouverture 67 prévue dans le même sélecteur 61. Le conduit 62 est relié, par un conduit 62', au transducteur de pression 16 et la tige 63' de la valve 63 est alignée avec le prolongement 27 du piston pneumatique 27. Le filtre 66, formant la section d'absorption de C02 39 est relié à l'ensemble de valve 50 par un conduit 68. En service, pendant la ventilation automatique, la valve 19 est ouverte et l'air comprimé provenant du réseau d'alimentation en air 4 est amené au réservoir 3 et de ce dernier, il est amené aux conduits 6,7,8 et 9. Par le conduit 6, l'air fait tourner la turbine ll et le générateur associé 12 de façon à alimenter le groupe de commande 13 en courant basse tension. Le groupe de commande 13 alimente en continu le moteur 30 dont la vitesse est commandée par le potentiomètre 31 commandé manuellement par le bouton 35. On doit signaler que le même bouton 35 règle également le débit de sortie d'air comprimé de la valve 25 suivant la fréquence respiratoire. La valve 25 est alimentée en air comprimé fourni par le réservoir 3 par interposition de la valve 24 normalement fermée. Par le conduit 8, l'air comprimé est également amené à la logique 20 d'ou l'air est simultanément amené à la valve 24 et aux pistons 27 et 28 avec un débit intermittent dicte par le rapport I/E preselectionne, avantageusement compris entre les valeurs 1/1, 1/2 et 1/3, commandé manuellement par un moyen non représenté. En raison de la commande cyclique de la logique 20,-par le conduit 23, l'air comprimé ouvre la valve 24 de façon à laisser l'air venir du réservoir 3 pour le refouler au variateur 25 et de ce dernier passer, avec une fréquence imposée par la même logique 20, dans la chambre 46 pour porter la membrane 41 au volume courant commandé par le variateur mécanique 43 commande par le bouton 44. Simultanément, les deux pistons 27 et 28, au moyen des prolongements correspondants 27".et 28", dépassant de la cloison 29, ferment les valves normalement ouvertes 63 et 48. Le déplacement vers le haut de la membrane 41 entraîne l'injection du mélange anesthésique dans le patient P via les conduits 49, 57, valve 59 et tuyau 58. Pendant la phase d'expiration suivante, la logique 20 permet la fermeture de la valve 24 et l'inversion des pistons 27 et 28 en position hors service et donc l'ouverture des valves 63 et 48 commandées par ces pistons. La membrane 41, par simple gravité due au poids de l'élément mobile en forme de disque 43 descend en prenant comme hypothèse la position représentée sur le schéma et une nouvelle charge de mélange anesthésique, éventuellement additionnée d'air aspire de l'environnement par la valve 56, est amenée dans la chambre 46. Selon les besoins, le débit expiratoire peut être recyclé par la section absorption de C02 39 ou déchargé à l'atmosphère. Dans le premier cas, recyclage, le débit expiratoire passe par les éléments, 60,61,62,63,64,65,66,68,50 (avec addition possible de mélange anesthésique), 57,59 et 58. Dans le second cas, le débit expiratoire est déchargé à l'atmosphère en passant par les éléments 60,61,62,63,64, et 67. Il est important de signaler qu'une chute de pression éventuelle est immédiatement détectée, par le conduit 62', par le transducteur de pression 16 qui actionne l'alarme comme cela est indiqué ci-dessus. Si l'un des éléments du ventilateur de poumon se coince, le patient P est immédiatement mis sous respiration spontanée par les éléments 56,57,59,58 avec expiration via les éléments 60,61 > 62,63,64 et 67 ou via les éléments 65,66, 68,50,57 .... suivant la position commutée du sélecteur 61 au moment du coincement. En service avec ventilation manuelle, par exemple au début du traitement anesthésique, le module de commande 1 est seulement inclus pour la production de courant à alimenter au groupe de commande 13 pour le fonctionnement des alarmes. La valve 19 est fermée manuellement et la logique 20 et toutes les pièces associées 24,25,27 et 28 sont exclues. En pompant le ballon 52, l'injection s'effectue via les éléments 50,57,59 et 58 et un masque, non represent(, alors que l'expiration s'effectue via les éléments 60,61,62,63,64 et 67, naturellement après avoir commuté le sélecteur 61 en position pour décharge à l'atmosphère. Une ventilation simple et directe est possible en débranchant le ballon 32 et en le raccordant au masque. En bref, le sélecteur 61 permet, sans changement de la disposition des tuyaux au patient, le passage rapide de la ventilation mécanique à la ventilation manuelle ou d'un circuit ouvert à un circuit fermé ou semi-fermé. La disposition particulière du filtre 66 permet, durant le fonctionnement avec circuit fermé, d'utiliser les mêmes valves d'inspiration et expiration du ventilateur de poumon et la structure particulière du module secondaire 2 permet un détachement facile et rapide du module de commande 1 de façon à le stériliser en autoclave ou de façon à le remplacer. Sans autre analyse, ce qui précède doit révéler si complètement l'essentiel de la présente invention que d'autres peuvent, par les connaissances courantes, l'adapter aisément à diverses applications sans omettre des caractéristiques qui constituent les caractéristiques essentielles des aspects génériques et spécifiques de contribution à la technique et, par conséquent, ces adaptations doivent s'entendre et s'entendent comme comprises dans la signification et plage d'équivalence des revendications. Ce qui est revendiqué comme nouveau et souhaité être protégé par des lettres patentes est stipulé dans les revendications jointes en annexe : L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus quà ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. R E V E N D I C A T I O N S 1) Un ventilateur de poumon automatique du type assurant une ventilation de pression intermittente positive à utiliser en anesthésie, que l'on peut raccorder à une source de fluide sous pression et comportant un groupe de commande électrique ou électronique pour commander les circuits d'alarme, ainsi que les sections pour l'injection mecaanique, pour l'expiration et pour l'absorption de C02 formant, dans leur ensemble, le circuit du patient, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un module de commande et un module secondaire, ce module de commande comportant un moyen pour utiliser le fluide sous pression comme moteur de la section d'injection mécanique et de production d'énergie électrique pour le groupe de commande électrique ou électronique, ce module secondaire comportant le circuit du patient. 2) Un ventilateur de poumon conforme à la revendication 1, ou le module de commande comprend un réservoir relié à une source et des conduits dérivés de ce réservoir pour amener le fluide sous pression au générateur pour la production de courant électrique et au moyen de contrôle du rapport injection/expiration et la fréquence expiratoire. 3) Un ventilateur de poumon conforme à la revendication 2, où ce générateur comprend une turbine commandant un générateur electrique relié au groupe de commande. 4) Un ventilateur de poumon conforme à la revendication 2, ou le moyen de régulation comprend un moteur électrique alimenté par le moyen de'générateur et associe à une logique commandée par le fluide sous pression. 5) Un ventilateur de poumon conforme à la revendication 1, où la section expiration comprend un sélecteur pour les circuits d'anesthésique et une valve de cycle, le sélecteur étant commutable d'une première à une seconde position commutée, et vice versa dans la première position commutée, le débit expiratoire est en communication avec l'ventrée de la valve de cycle et la sortie de la valve est en communication avec la section d'absorption de CO2 et dans la seconde position commutee, la sortie de la valve de cycle est en communication directe avec l'atmosphère par une ouverture prévue sur le même sélecteur. 6) Un ventilateur de poumon suivant revendication 5, dans/lequel la valve de cycle est une valve pneumatique normalement ouverte.