Brevet FR2573311A1 — publié le 19860523

La présente invention concerne un appareil de ven- tilation artificielle pourvu d'un dispositif d'assistance inspiratoire volumétrique. Les appareils de ventilation artificielle modernes utilisent des modes ventilatoires dans lesquels un patient respire d'une manière intermittente ou continue de façon spontanée. Avec de tels appareils, lorsque le patient ins- pire spontanément dans le circuit de l'appareil, un disposi- tif détecte la baisse de pression apparaissant au début de l'inspiration, ou "appel", et provoque la mise en pression du circuit à un niveau supérieur de quelques millibars au niveau initial, afin d'aider le transfert du gaz insufflé vers les poumons. Ce niveau de pression est prédéterminé par le prescripteur de la ventilation. Lorsque le patient a reçu un volume de gaz tel que l'élévation de la pression intra- pulmonaire soit égale à l'élévation de la pression du cir- cuit, la résistance qu'il oppose alors au débit de gaz pro- voque une interruption de la phase inspiratoire et le retour de la pression du circuit à son niveau initial. L'intérêt d'une telle technique est évident pour un patient ayant des performances inspiratoires faibles puis- qu'il est démontré que, sur-le plan hémodynamique, la ven- tilation spontanée est préférable h la ventilation contrôlée en pression positive intermittente, puisque la pression intrapulmonaire obtenue dans le premier cas est notablement plus basse que dans le second. Toutefois cette technique présente un inconvénient important à savoir que l'assistance inspiratoire induit, pour le patient, un confort qui ne l'incite pas à l'effort. Une telle situation rend, par con- 3n séquent, le sevrage difficile et conduit à la nécessité d'effectuer des réglages fréquents du seuil de pression d'assistance. La présente invention vise à remédier h ces inconvé- nients en procurant un dispositif d'assistance inspiratoire volumétrique de conception particulièrement simple et qui permet de réaliser une assistance nécessaire et suffisante pour obtenir des volumes courants spontanés égaux ou supé- rieurs h un seuil prédéterminé par le prescripteur. A cet effet cet appareil de ventilation artificielle pourvu d'un dispositif d'assistance inspiratoire volumétri- que comprenant une valve demande branchée entre une source d'alimentation en gaz sous pression et une canalisation reliée h un patient, le débit de gaz à travers cette valve demande étant proportionnel à l'écart entre la pression régnant effectivement dans une chambre de référence de la valve demande et celle régnant dans une canalisation reliée au patient, et des moyens de commande du débit du gaz reliés d'une part à la chambre de référence de la valve demande et d'autre part à lacanalisation d'expiration reliée au pa- tient, pour provoquer le passage, à travers la valve deman- de, d'un débit de gaz proportionnel à la baisse de pression ou "appel" apparaissant au début d'une inspiration, est caractérisé en ce qu'il comprend un capteur du débit d'ins- piration, un organe de réglage du volume courant spontané minimal, un calculateur relié au capteur de débit d'inspira- tion et à l'organe de réglage du volume courant spontané minimal, et un générateur de pression croissante relié à la chambre de référence de la valve demande, de manière que le calculateur commande la mise en service du générateur de pression croissante en calculant le volume courant inspiré à partir de la mesure fournie par le capteur de débit d'inspi- ration et en comparant cette valeur du volume courant ins- piré avec la valeur affichée au moyen de l'organe de régla- ge du volume courant spontané minimal. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la prOsente invention,en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est un schéma synoptique d'un appareil de ventilation artificielle pourvu d'un dispositif d'assis- tance inspiratoire volumétrique suivant l'invention. La figure 2 est un diagramme illustrant la variation de la pression et du débit au cours des phases d'inspiration et d'expiration d'un cycle respiratoire complet. L'appareil de ventilation artificielle suivant l'in- vention qui est représenté sur la figure 1, comporte une valve demande 1 alimentée en gaz respirable sous pression à partir d'une source de gaz 2. Une telle valve demande est un organe bien connu en -soi qui est en fait un générateur de débit de gaz dont la commande est constituée par un système de détection de baisse de pression par rapport h une pres- sion d'équilibre et dont le débit de sortie est proportion- nel à cette baisse de pression. La sortie de cette valve demande 1 communique avec une canalisation d'inspiration 3, reliée à un patient devant bénéficier de l'assistance inspi- ratoire, et ce par l'intermédiaire d'un capteur de débit d'inspiration 4 et d'un clapet anti-retour 5. La valve de- mande 1 comporte par ailleurs une chambre de référence la - qui est reliée, par une conduite de prise de pression 6, à l'intérieur d'un soufflet d'une soupape d'expiration 7 bran- chée sur une canalisation d'expiration et reliée au patient. Ce circuit permet d'assurer la première commande de la valve demande 1 provoquant un débit de sortie de la valve demande 1 proportionnel à la baisse de la pression dans le circuit par rapport à une pression d'équilibre réglable obtenue par des moyens décrits plus loin. Suivant l'invention la valve demande 1 comporte également une seconde commande de débit qui est constituée par un, système d'augmentation de pression par rapport à la même pression d'équilibre'que celle indiquée précédemment, le débit résultant de cette seconde commande étant propor- tionnel à l'augmentation de la pression. Cette seconde com- mande de pression est réalisée au moyen d'un générateur de pression croissante comprenant une électrovanne 9 reliée d'une part à la source d'alimentation en gaz 2, par l'inter- médiaire d'un premier étranglement lIn, et d'autre part à la chambre de référence la de la valve commande 1 par l'inter- médiaire d'une capacité ll,d'un deuxième étranglement 12 et d'un venturi d'assistance 13. Ce venturi 13 débouche lui-même dans l'extrémité amont d' un autre venturi 14 pro- duisant la pression d'équilibre ou pression positive de fin d'expiration PEEP en abrdgé. Cette pression d'équilibre PEEP 25733'f 1 peut être rdglée au moyen d'un étranglement variable 15 branché sur une canalisation d'alimentation du venturi 14, laquelle est reliée à la source d'alimentation en gaz 2. L'électrovanne 9 est connectée à un calculateur 16 qui est relié d'une part au capteur de débit d'inspiration 4 et d'autre part à un organe 17, tel qu'un potentiomètre, de réglage du volume courant spontané minimal. Avec l'appareil suivant l'invention, le patient sollicite tout d'abord la commande "baisse de pression" de la valve demande 1 pour obtenir le débit nécessaire à la constitution d'un volume courant, tandis que le dispositif d'assistance qui a été prévu suivant l'invention, utilise la commande "augmentation de pression", pour achever, par un débit complémentaire, le transfert de gaz nécessaire à l'ob- tention du volume prédéterminé. Le capteur de débit 5 four- nit au calculateur 16 un signal correspondant au volume de gaz délivré au patient.Le calculateur 16 effectue alors le calcul en temps réel du volume délivré et il commande la mise en service de l'assistance inspiratoire. L'organe de commande ou potentiomètre 17 détermine, pour le calculateur 16, le seuil minimal de volume courant devant être réalisé par le patient. Le générateur de pression croissante cons- titué par l'ensemble des organes 9-13 crée, sur l'ordre du calculateur 16, une augmentation progressive de pression, par rapport à la pression d'équilibre PEEP, cette pression étant appliquée dans-la chambre de référence la de la valve demande 1 pour induire le débit d'assistance à- l'inspira- tion. Le fonctionnement détaillé de l'appareil qui vient d'être décrit est le suivant: Au début d'un cycle d'inspiration I (voir le dia- gramme de la figure 2), le patient provoque, à l'instant t correspondant au début de l'inspiration, un appel dans le circuit 3, 4, 5 de liaison à la valve demande 1, appel qui se traduit par une baisse de la pression P par rapport à la pression d'équilibre PEEP. Cette baisse de pression jusqu'à la valeur Po commande l'ouverture de la valve demande 1 qui laisse alors passer, vers le patient, un débit Q croissant à =57331 partir de n h l'instant to. La perception de ce débit par le capteur " initialise le cycle inspiratoire pour le calcula- tour]6. Celui-ci donne l'ordre au génnrateur de pression 9-13 de fonctionner et de créer une seconde commande pro- gressive de la valve demande 1, tendant 5 augmenter pronres- sivement le débit imposA au patient. Cet ordre se traduit par l'ouverture de l'e] ectrovanne 9 si bien que le venturi d'assistance 13 est alimenté 5 travers cette électrovanne o l'étranglement ln,]a capacité 11 et l'étranglement 12. in L'ouverture de la vanne 9 et le début de la mise en service de l'assistance respiratoire ont lieu h l'instant tl o est détecté le débit d'inspiration Ol correspondant au seuil d'ouverture du dispositif d'assistance. Par ailleurs, en temps réel, le calculateur 16 in- tègre le débit 0 allant au patient et qui est mesure par le capteur 4. Lorsque le volume résultant de cette intégration atteint la valeur du seuil prédéterminé, qui est réglée au moyen de l'organe de réglage du volume courant spontané minimal 17, le calculateur 16 annule l'ordre d'excitation de l'électrovanne 9, de manibre à provoquer la fermeture de celle-ci, ce qui interrompt la commande du générateur de pression. De ce fait la seconde commande de la valve demande I est annulée, ce qui entraîne la suppression de l'assis- tance inspiratoire.. ln temps maximal d'application de l'assistance res- piratoire, c'est-i-dire de la seconde commande de la valve demande 1, est défini par le calculateur 16 en fonction du seuil de volume courant minimal prédéterminé par le pres- cripteur, c'est-%-dire du réglage de l'organe 17, tenant n compte des débits admissibles par le patient et du r4sultat obtenu lors du premier cycle. Apres expiration du patient (phase E du cycle) un nouveau cycle respiratoire commence et une nouvelle inspi- ration est effectu4e. Toutefois au cours de ce deuxième cycle le calculateur intervient pour retarder quelque peu l'application de l'assistance respiratoire. Ce retard a t correspond i une fraction du temps d'application calculé h partir de l'instant tl correspondant 9 la dtection de l'inspiration. Comme on peut]e voir sur la figure 2 la pression de commande Pc de la valve demande 1 qui est in- diquée par la courbe en tirets sur le diagramme A de la fi- gure 2, commence à croître h partir d'un instant tla décalé d'un intervalle de temps At par rapport à l'instant tl. De ce fait la mise en service du générateur de pression 9-13, c'est-à-dire l'ouverture de l'électrovanne 9 sont retardées de l'intervalle de temps At par rapport à l'instant tl de détection de l'inspiration. A la fin du deuxième cycle res- piratoire le calculateur 16 vérifie que le volume inspiré par le patient est encore égal ou supérieur au seuil prédé- terminé par l'organe de réglage 17. Dans ce cas lors du troisième cycle respiratoire, l'application de l'assistance respiratoire, c'est-à-dire la mise en service du générateur de pression 9-13 est retardée d'une valeur Àt' qui est su- périeure au retard a.t introduit lors du deuxibme cycle précédent. Dans le cas contraire, si le volume inspiré est inférieur au seuil prédéterminé, le retard t est alors diminué au cours du troisième cycle. Ainsi de cycle en cycle le retard est modifié jusqu'à ce que soit atteinte la valeur tqui assure l'assistance inspiratoire minimale permettant d'obtenir l'insufflation du volume courant prédéterminé. REVENDTCATIONS 1.- Appareil de ventilation artificielle pourvu d'un dispositif d'assistance inspiratoire Volumétrique com- prenant une valve demande branchée entre une source d'ali- mentation en gaz sous pression et une canalisation reliée à un patient, le débit de gaz à travers cette valve demande étant proportionnel à l'écart entre la pression régnant effectivement dans une chambre de référence de la valvet demande et celle régnant dans une canalisation reliée au patient>et des moyens de commande du débit du gaz reliés d'une part à la chambre de référence de la valve demande et d'autre part à une canalisation d'expiration reliée au pa- tient, pour provoquer le passage, à travers la valve deman- de, d'un débit de gaz proportionnel à la baisse de pression ou "appel" apparaissant au début d'une inspiration, caracté- risé en ce qu'il comprend un capteur (4) du débit d'inspira- tion, un organe (17) de réglage du volume courant spontané minimal, un calculateur (16) relié au capteur de débit d'inspiration (4) et à l'organe (17) de réglage du volume 2n courant spontané minimal, et un générateur de pression croissante (9-13) relié à la chambre de référence (la) de la valve demande (1), de manière que le calculateur (16) com- mande la mise en service du générateur de pression crois- sante (9-13) en calculant 1e volume courant inspiré à partir de la mesure fournie par le capteur (4) de débit -d'inspira- tion et en comparant cette valeur au volume courant inspi- réavec la valeur affichée au moyen de l'organe (17) de ré- glage du volume courant spontané minimal. 2.- Appareil suivant la revendication 1 caractérisé 3fl en ce que le générateur de pression croissante (9-13) com- prend une électrovanne (9) reliée à la sortie du calculateur (16), cette électrovanne (9) étant branchée entre la source d'alimentation en gaz sous pression (2) et un venturi d'as- sistance (13) débouchant dans la chambre de référence (la) de la valve demande (1). - 3.- Appareil suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le venturi d'assistance (13) débouche en amont d'un autre venturi (14) de détermination de la pression 257331t positive de -fin d'expiration luimême raccordé à la chambre de référence (la) de la valve demande (1), ce dernier ven- turi (14) étant relié h la source d'alimentation en gaz sous pression (2) par l'intermédiaire d'un étranglement réglable (15). 4.- Appareil suivant l'une quelconque des reven- dications 2 et 3 caractérise en ce que l'électrovanne (9) est branchée entre un étranglement (10) relié à la source d'alimentation en gaz sous pression (2) et une capacité (11) et un autre étranglement (12 reliés à l'amont du venturi d'assistance (13). 5.- Appareil suivant l'une quelconque des reven- dicatiohs précédentes caractérisé en ce que le calculateur (16) émet le signal de commande du générateur de pression croissante (9-13) un certain temps à t après l'instant tl de détection de l'inspiration, cet intervalle de temps à t étant rendu variable d'un cycle à l'autre, par le caleula- teur (16), jusqu'à ce que le volume courant inspiré, calculé à partir de la valeur du débit d'inspiration fournie par le capteur (4), soit égal au volume courant spontané minimal désiré et qui dépend du réglage de l'organe (17).