Brevet FR2520909A1 — publié le 19830805

Simulate ç oumon La présente invention a pour objet un appareil mécanique reproduisant de manière simplifiée un poumon, Cet appareil est destiné à l'évaluation des caractéristiques et au contrôle des paramètres de respirateurs artificiels. On connatt des appareils de simulation qui permettent de pratiquer des tests ou des contrôles sur des ventilateurs artificiels, constitué par un soufflet gonflable è ltencontre d'une force élastique d'intensité ajustable qui permet due simuler la compliance du poumon et raccordé au respirateur, à tester au moyen de résistances calibrées qui représentent, selon le calibre choisi, la résistance qu'offrent au passage de l'air, la trachée artère et les bronches. Ces appareils présentant certaines limites d'emploi notamment lorsqu'il s'agit d'évaluer un respirateur ronctionnant en assistance de manière intermittente, il est proposé un appareil è la fois plus précis et simplifié qui permet d'âtre utilisé comme poumon d'essai dans tous les cas d'utilisation du respirateur. A cet effet, l'invention a donc pour objet un simulateur de poumon, constitué par un soufflet relié à une plaque fixe solidaire d'une armature de soutien et à une plaque mobile, le soufflet comportant des conduits d'arrivée et de sortie d'air lui permettant d'être gonflé et dégonflé, la plaque mobile s'écartant de la plaque fixe lorsque l'air pénètre dans le soufflet et se rapprochant de cette plaque fixe lorsque l'air est évacué, et un mécanisme réglable de rappel éiastique de la plaque mobile vers la plaque fixe simulant les réactions élastiques du poumon. Selon l'une des caractéristiques principales de l'invention, la plaque mobile susdite est située parallèlement à ladite plaque fixe tandis que ledit mécanisme de rappel,, est constitue par un dispositif ressort comportant au moins une lame de flexic)n interchangeable, de raideur ajustable sur lequel s'appuie la plaque mobile susdite, qui est réglable en position par rapport à ladite plaque fixe. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif ressort à lame est appuyé sur une butée réglable par rapport à la plaque fixe, tendis que la plaque mobile porte par appui simple sur la partie médiane de ladite lame du dispositif à ressort; la variation de raideur du ressort est obtenue par déplacement des deux éléments d'appui de ladite lame située symétriquement l'un de l'autre part rapport au point d'appui médian susdit. De manière préférée, le dispositif à lame comporte deux lames superposées, la butée susdite étant appuyée sur la partie médiane de la lame inférieure, les deux éléments d'appui susdits constituant deux entretoises de maintien de l'écartement des lames. Par ailleurs, ledit dispositif ressort est monté à coulissegent sur l'armature de soutien et les conduits d'arrivée et de sortie d'air comportent des diaphragmes interchangeables de restriction de leur section interne. Enfin, pour une application de l'invention à l'évaluation et au contrôle d'un respirateur en fonctionnement d'assistance d'une ventilàtion spontanée, l'ensemble mobile est enfermé dans une enceinte étanche raccordée d'une part à l'enceinte étanche enfermant un simulateur de l'autre poumon et d'autre part, i un respirateur moteur. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple indicatif et non limitatif, qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique d'un simulateur de poumon selon l'invention, - La figure 2 illustre par un scnéma l'asservissement pneusatiqué de deux simulateurs selon l'invention dams le cas du contrôle d'un respirateur fotlctionnant en assistance d'une ventilation spontanée. En se reportant tout d'abord à 0a figure 1, on voit un soufflet 1 solidaire d'une plaque fixe 2 et d'une plaque mobile 3 située sous la plaque 2. Cette plaque mobile 3 repose, au moyen d'une pointe 4 pour former appui simple, sur un dispositif ressort 5 constitué par deux lames 6 et 7 de flexion. Chacune de ces lames prend appui sur deux butées 8 et 9, disposées symétriquement par rapport B. la zone centrale du dispositif 5 dans laquelle s'appuie la pointe 4, et dont l'écartement est réglable au moyen d'un système vis-écrou 10 dont une partie lOa de la vis est d'un pas à droite et l'autre lOb, d'un pas à gauche pour manoeuvrer synétriquement les butées 8 et 9. La lame inférieure 7 du dispositif 5 repose sur une butée réglable 11, par sa partie médiane. On peut régler la distance séparant cette butée 11 de sa plaque fixe 2. La butée 11 est, pour ce faire, constituée par une vis coopérant avec un trou taraudé d'une structure fixe de soutien 12 solidaire de la plaque 2. On voit donc que le dispositif 5 peut être plus ou moins rapproché de la plaque 2 et sera guidé à coulissement dans la structure de soutien 12. Enfin, la chambre intérieure du soufflet 1 est connectée au travers de la plaque 2 à un conduit 13, d'arrivée et de sortie d'air permettant de gonfler ou dégonfler le simulateur. Ce conduit 13 comporte un premier tronçon 13a représentant la trachée artère et un second tronçon 13b simulant une bronche.La seconde bronche 13c est esquissée sur la figure et est connectée à un simulateur non représenté de l'autre poumon. Chacun de ces tronçons 13a, 13b, comporte un diaphragme 14e, 14b de restriction de sa section tinté rieure qui simule la résistance au passage de l'air qu'offrent ces bronche et trachée au passage de l'air chez un patient donné. Chacun de ces diaphragmes est interchangeable afin d'adapter la simulation à un cas donné. On voit de ce qui précède, qu'en éloignant l'une de l'autre les butées 8 et 9 on augmente la souplesse du dispositif de ressort 5 et qu'en les rapprocnant, on en augmente la raideur. Le système de réglage 10 permet donc de simuler la compliance du poumon.En outre, on peut, en changeant l'une ou les deux lame par une lame de caractéristiques élastiques différentes passer d'une plage de réglage à une autre et ainsi augmenter les possibilités d'ajuster les caractéristiques du simulateur. En éloignant ou rapprochant la butée 11 de la plaque 2, on règle le volume de réserveexpiratoire du poumon à simuler. Ainsi, d'une manière simple, on simule une situation pulmonaire donnée (notamment pathologique) et l'on peut évaluer les performances d'un respirateur branché sur le conduit 13 puisque l'on connatt précisément les caractéristiques du récepteur. Ce n'est pas sortir du cadre de l'invention en imaginant une structure simplifiée du simulateur dans laquelle une seule lame est mise en oeuvre, la lame inférieure étant remplacée par un support rigide indéformable: On peut également prévoir une version de l'appareil selon l'inven- tion dans laquelle la plaque mobile est située au-dessus de la plaque fixe et maintenue par rapport à cette dernière au moyen d'un dispositif de réglage et de compensation de l'effet de la pesanteur. Sur la figure 2, on a représenté deux simulateurs 20 et 30 selon l'invention, chacun d'eux étant enfermé dans une enceinte étanche 21 et 31. Ces enceintes sont reliées par un conduit 22, 32 et 33 à un respirateur moteur non représenté. On réalise ainsi un asservissement pneumatique des deux simulateurs. Le respirateur-moteur constitue le moteur d'une respiration spontanée d'un patient dont les poumons sont simulés par 20 et 30. En 13, est branché un respirateur d'assistance à tester dans ce type d'utilisation c'est-à-dire venant en aide ou suppléer une respiration spontanée déficiente ou risquant de s'interrompre. Dans ce cas, chacun des simulateurs 20 et 30 sera réglé indépendamment l'un de l'autre en fonction de la différence constatée chez le patient entre les deux poumons. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine du matériel de contrôle des appareils médicaux ou vétérinaire, et dans le domaine de l'enseignement et la recherche de la pathophysiologie respiratoire. R E V E N D I C A T I O N S 1. Simulateur de poumon, constitué par un soufflet (1) relié à une plaque (2) fixe solidaire d'une armature de soutien (12) et à une plaque mobile (3), le soufflet comportant des conduits (13) d'arrivée et de sortie d'air lul permettant d'être gonflé et dégonflé, la plaque mobile (3) s'écartant de la plaque fixe (2) lorsque l'air pénètre dans le soufflet et se rapprochant de cette plaque fixe (2) lorsque l'air est évacué, et un mécanisme (5) réglable de rappel élastique de la plaque mobile (3) vers la plaque fixe (1) simulant les réactions élastiques du poumon, caractérisé en ce que la plaque mobile (3) susdite est située parallèlement à ladite plaque (2) fixe tandis que ledit mécanisme de rappel (5) est constitué par un dispositif ressort comportant au moins une lame (6) de flexion interchangeable, de raideur ajustable sur lequel s'appuie la plaque mobile (3) susdite, qui est réglable en position par rapport à ladite plaque fixe (2). 2. Simulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif ressort (5) à lame est appuyé sur une butée réglable (11) par rapport à la plaque (2) fixe, en ce que la plaque mobile (3) porte par appui simple sur la partie médiane de la lame (6)du dispositif à ressort (5) et en ce que la variation de raideur du ressort est obtenue par déplacement de deux éléments d'appui (8, 9) de ladite lame (6) située symétriquement l'un de l'autre par rapport au point d'appui médian susdit. 3. Simulateur de poumon selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à lame (5) comporte deux lames superposées (6, 7), la butée (11) susdite étant appuyée sur la partie médiane de la lame inférieure (7), les deux éléments (8, 9) d'appui susdits constituant deux entretoises de maintien de l'écar- tenent des lames (6, 7). 4. Simulateur selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif à ressort (5) est monté à coulissement sur l'armature de soutien(l2). 5. Simulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits (13) d'arrivée et de sortie d'air comportent des diaphragmes (14a, 14b) interchangeables de restriction de leur section interne. 6. Simulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble mobile (1, 3, 5) est enfermé dans une enceinte étanche (21) raccordée d'une part à l-'enceinte étanche (31) enfermant un simulateur (3C) de l'autre poumon et d'autre part à un respirateur moteur.