Brevet FR2542204A1 — publié le 19840914

"RESPIRATEUR ARTIFICIEL A RESPIRATION A HAUTE FREQUENCE" L'invention a pour objet un respirateur artificiel assurant une respiration à haute fréquence grâce à une com- mande comportant une valve à haute fréquence intercalée dans une conduite de gaz respiratoire qui relie la source de gaz respiratoire à la canule trachéale et qui est munie d'un embout à injection, un dispositif d'humidification et un dispositif de chauffage du gaz respiratoire intercalé dans la conduite de gaz respiratoire. Un problème important de la respiration artificiel- le à haute fréquence (HFJV) réside dans la maîtrise de l'hu- midification et de la température du gaz respiratoire Le mélange gazeux envoyé au patient se compose de deux courants partiels, le gaz respiratoire insufflé sous une haute pres- sion préalable, par une buse ou canule (respiration artifi- cielle à injection) et un gaz additionnel induit par un ef- fet d'injecteur Dans la respiration artificielle à haute fréquence, il se produit des impulsions de pression de gaz dans le courant des gaz respiratoires. Un appareil d'assistance respiratoire ou de respi- ration artificielle déjà connu, appliqué à l'homme, comprend une tuyère de petit diamètre qui est disposée parallèlement à l'axe d'une canule trachéale Le gaz respiratoire est en- voyé à cette tuyère sous pression par l'intermédiaire d'un appareil de commande Le courant dirigé dans la canule tra- chéale gonfle les poumons Dans la région de l'embout de la tuyère, il est prévu dans la paroi de la canule trachéale, latéralement à cet embout, un tube d'arrivée d'humidité. L'humidité est aspirée à partir de ce tube d'arrivée par l'effet d'injecteur du courant de gaz respiratoire L'humi- dité peut être acheminée sous la forme d'eau pulvérisée, d'air humide ou de vapeur (demande de brevet allemand DE- OS 2 603 063) Dans ce cas, l'eau pulvérisée refroidit le corps du patient dans une mesure indésirable en absorbant une quantité de chaleur correspondant à sa chaleur de vapo- risation L'humidité de l'air humide est réduite par le courant de gaz respiratoire, de sorte qu'on ne peut pas atteindre les taux d'humidité élevés qu'on souhaiterait. Si l'on introduit directement de la vapeur d'eau dans la canule trachéale, la température de la vapeur entraîne des risques élevés. Dans un respirateur à respiration à haute fréquen- ce déjà connu, une source de gaz respiratoire constituée par un mélangeur oxygène-air est reliée à une conduite de gaz respiratoire par l'intermédiaire d'un premier échangeur de chaleur, d'une électro-valve et d'un deuxième échangeur de chaleur muni d'un embout à injection L'embout à injec- tion est disposé dans une canule trachéale Une pompe do- seuse est raccordée à la conduite de gaz respiratoire, par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour, en un point compris entre l'électro-valve et le deuxième échangeur de chaleur. Cette pompe refoule un débit prédéterminé d'eau liquide dans la conduite de gaz respiratoire L'électro-valve est pilotée à haute fréquence par une commande. Elle transmet à l'embout à injection, à partir de la source de gaz respiratoire, des impulsions de gaz res- piratoire sous des pressions allant jusqu'à 3,5 bars Sur son trajet, ce gaz respiratoire est préchauffé dans le pre- mier échangeur de chaleur, additionné de la quantité d'eau nécessaire en aval de l'électro-valve et, ensuite, chauf- fé dans le deuxième échangeur de chaleur jusqu'à la vapori- sation de l'eau ajoutée Après sa sortie de l'embout à in- jection, le gaz respiratoire doit posséder la température du corps et être saturé d'humidité (Respiratory Care, No- vembre 1982, Vol, 27, No 11, pages 1386 à 1391) Toutefois, ce résultat ne peut pas être obtenu avec la vaporisation de l'eau ajoutée au gaz respiratoire sous pression dans le deuxième échangeur de chaleur parce que, en raison des con- ditions d'équilibre, si le préchauffage porte le gaz à la température normale, le gaz respiratoire ne contient après la détente qu'une trop faible quantité d'humidité, tandis que, si le préchauffage porte le gaz à une température plus élevée, l'humidité s'élève certes dans la mesure dési- rée mais, en même temps, la température s'élève à un degré inacceptable En outre, en raison de la présence des cavi- tés du deuxième échangeur de chaleur, il se forme un volu- me tampon qui nivelle les impulsions de gaz respiratoire à haute fréquence produites par l'électro-valve et, de cet- te façon, modifie leurs effets dans une mesure indésirable. Le but de l'invention est de créer un respirateur à respiration à haute fréquence, équipé d'un dispositif d'humidification du gaz respiratoire, en aval duquel ce gaz parvient au patient dans un état détendu, à une températu- re de 370 C, à un taux d'humidité relativement-élevé et sans altération notable de l'acuité des impulsions de gaz res- piratoire. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le dispositif d'humidification est un générateur de vapeur auquel de l'eau est acheminée et qui est raccor- dé, par l'intermédiaire d'une conduite de vapeur, à la con- duite de gaz respiratoire, en un point de cette dernière qui est compris entre le dispositif de chauffage du gaz respiratoire et l'embout à injection, et le dispositif de commande commande le générateur de vapeur en fonction du fonctionnement de la valve à haute fréquence. Dans la réalisation de l'invention, il est possible de donner diverses configurations au générateur de vapeur. Ce dispositif peut comprendre un serpentin de vaporisation de petit diamètre, chauffé, et une pompe doseuse raccordée par l'intermédiaire d'une conduite d'eau, qui achemine l'eau, cette pompe étant commandée par le dispositif de commande d'une façon coordonnée avec la valve à haute fréquence, ou encore ce générateur de vapeur peut comprendre un réservoir à pression auquel l'eau est acheminée et une valve tout ou rien raccordée à ce réservoir, cette valve étant commandée par le dispositif de commande en fonction du fonctionnement de la valve à haute fréquence. Les avantages apportés par l'invention consistent en particulier dans la possibilité d'obtenir un taux d'hu- midité relative élevé après la détente, à la température désirée, qui est la température interne du patient, de 370 C, au moyen de vapeur d'eau injectée dans la conduite de gaz respiratoire et qui possède au moins la pression régnant dans cette conduite et une température élevée en conséquen- ce Etant donné que, dans ce mode opératoire, la majeure partie de l'énergie qui doit être introduite pour l'humidi- fication et l'échauffement du gaz respiratoire est apportée par la vapeur d'eau, il suffit-d'une faible puissance addi- tionnelle de chauffage du gaz respiratoire pour porter le mélange gazeux à cette température de 370 C Ceci permet de donner au dispositif de chauffage du gaz respiratoire une configuration géométrique possédant un faible volume inté- rieur et une faible résistance à l'écoulement, de sorte que les impulsions de gaz respiratoire ne sont atténuées que dans une faible mesure La brièveté du temps de séjour des quantités de mélange gazeux représentées par les impulsions élémentaires dans la conduite de gaz respiratoire évite la recondensation Une éventuelle condensation partielle ré- chauffe le mélange suffisamment pour qu'après la détente, on dispose d'une quantité d'énergie suffisante pour assu- rer la revaporisation de la faible quantité de gouttelettes. Des exemples de réalisation de l'invention sont re- présentés aux dessins annexés et décrits ci-après avec plus de détails Ces dessins sont des représentations schémati- ques qui diffèrent l'une de l'autre par les générateurs de vapeur. Figure 1 représente la partie haute pression d'un respirateur dans lequel la production de vapeur d'eau s'ef- fectue dans un serpentin de vaporisation; et Figure 2 représente la partie haute pression d'un respirateur dans lequel la production de vapeur d'eau s'ef- fectue dans un réservoir à pression. Le respirateur est composé de la partie à haute pression du gaz respiratoire qui est représentée sur le des- sin et de la partie de gaz additionnel, non représentée, raccordée à l'embout d'injection ( 5)(partie de branchement sur le patient). Le gaz respiratoire sous haute pression est intro- duit dans la conduite de gaz respiratoire ( 2), au point ( 1), en provenance d'une source de gaz respiratoire et il tra- verse ensuite une valve à haute fréquence ( 3), un disposi- tif ( 4) de chauffage du gaz respiratoire et l'embout d'in- jection ( 5) Là, il est détendu et soufflé en ( 6) vers le patient. La commande de la valve à haute fréquence ( 3) est assurée par le dispositif de commande ( 7). Entre le dispositif de chauffage du gaz respiratoi- re ( 4) et l'embout d'injection ( 5), est raccordée en ( 8) à la conduite de gaz respiratoire ( 2) une conduite de vapeur ( 9) par laquelle la vapeur d'eau produite dans le généra- teur de vapeur est insufflée, d'une façon commandée par le dispositif de commande ( 7) en fonction du fonctionnement de la valve à haute fréquence ( 3). La figure 1 montre un générateur de vapeur, qui est composé d'un serpentin de vaporisation ( 10) de petit dia- mètre, formé d'un tube métallique possédant un diamètre in- térieur compris entre 0,3 mm et 1,5 mm, chauffé extérieure- ment de la façon habituelle, et d'une pompe doseuse ( 12). L'eau à vaporiser est introduite en ( 11) et refoulée dans le serpentin de vaporisation ( 10), au moyen d'une conduite d'eau ( 13), par la pompe doseuse ( 12) pilotée par le dispo- sitif de commande ( 7), elle est vaporisée dans ce serpen- tin et insufflée sous la forme de vapeur d'eau dans la con- duite de gaz respiratoire ( 2), par la conduite de vapeur ( 9) Là, elle se mélange au gaz respiratoire qui a été chauffé dans le dispositif ( 4) de chauffage du gaz respi- ratoire. La figure 2 montre un générateur de vapeur, qui est composé d'un réservoir à pression ( 14), auquel l'eau est acheminée en ( 11) et d'une valve ( 11) travaillant en tout ou rien, raccordée à ce réservoir Dans le réservoir à pression ( 14), est produite en continu de la vapeur d'eau, qui est ensuite insufflée dans la conduite de gaz respira- toire ( 2) par l'intermédiaire de la conduite de vapeur ( 9), par la valve ( 15) tout ou rien commandée par le dispositif de commande ( 7) en fonction du fonctionnement de la valve à haute fréquence ( 3). La vapeur d'eau produite dans les générateurs de vapeur, qui est insufflée dans la conduite de gaz respira- toire ( 2) avec la pression du gaz respiratoire qui règne dans cette conduite possède, par exemple, une température de 1600 C, qui est adaptée à la pression régnant dans la conduite de gaz respiratoire ( 2) Elle contient alors une quantité d'eau, qui donne le taux élevé désiré d'humidité relative après la détente du mélange contenant de la vapeur en aval de l'embout d'injection ( 5), et à une température de 370 C La température du mélange, qui s'établit avec le gaz respiratoire fourni et la vapeur d'eau, n'est que lé- gèrement inférieure à la valeur de 370 C qu'on souhaite ob- tenir en aval Le dispositif ( 4) de chauffage du gaz respi- ratoire n'a donc à fournir qu'une faible puissance thermi- que pour atteindre cette température La brièveté du temps de séjour du mélange gazeux dans la conduite de gaz respi- ratoire ( 2) ne permet pas la recondensation gênante de l'eau. REVENDICATIONS - 1 Respirateur artificiel à respiration à haute fréquence obtenue par une commande comportant une valve à haute fréquence intercalée dans une conduite de gaz respi- ratoire qui relie une source de gaz respiratoire à une ca- nule trachéale et qui est munie d'un embout d'injection, un dispositif d'humidification et un dispositif de chauffa- ge du gaz respiratoire, intercalé dans la conduite de gaz respiratoire, caractérisé en ce que le dispositif d'humidi- fication est un générateur de vapeur auquel de l'eau est acheminée (en 11) et qui est raccordé, par l'intermédiaire d'une conduite de vapeur ( 9), à la conduite de gaz respira- toire ( 2), en un point de cette dernière qui est compris entre le dispositif ( 4) de chauffage du gaz respiratoire et l'embout d'injection ( 5), et en ce que le dispositif de commande ( 7) commande le générateur de vapeur en fonc- tion du fonctionnement de la valve à haute fréquence ( 3). 2 Respirateur artificiel à respiration à haute fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de vapeur comprend un serpentin de vaporisa- tion ( 10) de petit diamètre chauffé, et une pompe doseuse ( 12) raccordée par l'intermédiaire d'une conduite d'eau ( 13), et à laquelle l'eau est acheminée, cette pompe étant commandée par le dispositif de commande ( 7) en fonction du fonctionnement de la valve à haute fréquence ( 3). 3 Respirateur artificiel à respiration à haute fréquence selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri- sé en ce que le serpentin de vaporisation ( 10) est un tube métallique de diamètre intérieur compris entre 0,3 mm et 1,5 mm. 4 Respirateur artificiel à respiration à haute fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de vapeur comprend un réservoir à pression- ( 14) auquel l'eau est acheminée et une valve tout ou rien ( 15) raccordée à ce réservoir, cette valve étant commandée par le dispositif de commande ( 7) en fonction du fonction- nement de la valve à haute fréquence ( 3).