Brevet FR2573658A1 — publié le 19860530

La présente invention concerne un dispositif associé à un ventilateur et permettant d'obtenir une pression expiratoire positive. La pression expiratoire positive est une technique utilisée pour lutter contre le collapsus alvéolaire en ventilation artificielle et elle est employée aussi bien en ventilation mécanique qu'en ventilation spontanée. On connaît actuellement des dispositifs permettant d'obtenir une telle pression expiratoire positive. Certains de ces dispositifs fonctionnant en frein expiratoire, comportent des moyens permettant de réduire le calibre du circuit expiratoire, ce qui limite ainsi le débit gazeux et entraîne par conséquent un surcroît de pression intra-thoracique. Un autre dispositif connu dit 9 colonne d'eau, consiste à faire expirer le patient par l'intermédiaire d'un tuyau dont l'extrémité plonge dans un récipient contenant de l'eau. L'expiration est ainsi possible tant que la pression intra-thoracique est supérieure à la hauteur dont le tuyau plonge dans l'eau. Un autre dispositif connu comporte une soupape introduite dans le circuit expiratoire et qui est tarde à l'aide d'un ressort ou d'une pression auxiliaire obtenue par un ensemble injecteur-venturi. Cette soupape crée un plateau de pression expiratoire constant jusqu'# la fin de ltexpi- ration, le niveau de ce plateau étant réglé par le ressort ou la pression de refoulement du venturi. Tous ces dispositifs connus présentent un certain nombre d'inconvénients et notamment celui d'exercer leur action pendant la totalité de l'expiration et de créer par conséquent une gêne expiratoire surtout en début d'expiration, et celui de nécessiter des réglages manuels ne permettant pas un contrôle de cette fonction par le ventilateur. Un autre dispositif connu qui tente de pallier ces inconvénients, comporte une vanne pilotée électriquement de manière h moduler 1' ouverture du circuit expiratoire, au moyen de cette vanne, en fonction de l'information stelivref par un capteur de pression. Toutefois cette solution exige l'emploi d'une vanne spéciale coûteuse et nécessitant un temps de réponse rapide. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif de conception particulièrement simple et permettant d'obtenir, avec une très grande pjrécision, une pression expiratoire positive correspondant à une valeur de consigne# affichée électriquement. A cet effet ce dispositif associé à un ventilateur pour obtenir une pression expiratoire positive comportant, dans le circuit expiratoire, une vanne commandée électriquement et comportant un clapet mobile disposé en regard d'un siège interposé entre un orifice d'entrée des gaz expirés et un orifice de sortie dans l'atmosphère, un capteur de pression pour relever en permanence la pression d'expiration et un circuit de commande électrique de la vanne auquel est connecté le capteur de pression, est caractérisé en ce que la vanne est constituée par une soupape normalement ouverte et dont le clapet peut être sollicité en direction de son siège, avec une force variable, par le noyau mobile d'un électroaimant, et en ce que le circuit de commande électrique comprend un comparateur à deux entrées auxquelles sont respectivement appliqués le signal de sortie du capteur de pression, représentant la valeur de la pression expiratoire, et un signal de consigne correspondant h la pression expiratoire désirée, la sortie de ce comparateur, h laquelle apparaît un signal d'erreur, étant-connectde à un circuit de commande de l'êlectroaimant qui délivre h sa sortie un si- gnal d'alimentation de l'électroaimant qui est fonction du signal d'erreur délivre par le comparateur dès que la pression expiratoire devient inférieure à la pression expiratoire désirée. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexe qui est un schéma électrique d'un dispositif permettant d'obtenir une pression expiratoire positive. Le dispositif représenté sur le dessin comprend une vanne 1 constituée par une soupape normalement ouverte et à laquelle est raccordé un tuyau 2 dans lequ-el expire un patient. La vanne 1 comprend un corps creux 3 pourvu d'un orifice 4 d'entrée des gaz expirés, auquel est raccordé le tuyau 2, et d'un orifice 5 de sortie des gaz dans latmos- phère. Le corps 3 contient également un clapet mobile constitué par une membrane déformable 6 qui délimite, dans le corps 3, deux chambres inférieure et supérieure. Dans la chambre inférieure du corps 3 débouchent l'orifice d'entrée 4 et l'orifice de sortie dans l'atmosphère 5, ce dernier étant prolongé, à l'intérieur du corps 3, par un conduit se terminant par un singe 7 disposé en regard de la membrane 6 et à distance de celle-ci en position normale d'ouverture de la vanne 1.Dans la chambre supérieure du corps 3 est logé un noyau mobile 8 d'un électroaimant 9 fixé sur la partie supérieure du corps 3-. Le noyau 8 est en appui sur la partie centrale de la membrane 6 et il est mobile suivant une direction perpendiculaire au plan de cette membrane 6. Le noyau 8 est ainsi disposé de manière à exercer, sur la membrane 6, une force F proportionnelle au courant d'alimentation de l'électroaimant 9. En position de repos la vanne 1 est normalement ouverte et les gaz expirés s'écoulent à travers celle-ci de l'orifice d'entrée 4 à l'orifice 5 de sortie dans l'atmosphàre. Le dispositif suivant l'invention comporte également un capteur de pression ln qui est relié à l'intérieur de la vanne 1, du côté de l'orifice d'entrée 4, pour détecter, à tout instant, la pression d'expiration Pex qui varie naturellement au cours d'un cycle d'expiration. Ce capteur de pression ln émet h sa sortie un signal électrique P repré sentant la pression d'expiration Pex. Ce capteur r 1 est connecté à un circuit de commande ll qui comporte un comparateur 12 à deux entrées et un circuit 13 d'alimentation de l'électroaimant 9.Le comparateur 12 reçoit à son entrée nbgative le signal P correspondant h la pression d1 expira- tion mesurée et à son entrée positive un siqnal de consigne Ve correspondant à la pression expiratoire positive que l'on désire obtenir. Le comparateur 12 délivre ainsi à sa sortie un signal d'erreur e = Vc - P qui est appliqué au circuit 13 de commande d'alimentation de l'électroaimant 9, lequel assure la mise en forme (amplification, intégration, dérivation etc) de ce signal et la transformation tension-courant afin de délivrer à sa sortie un signal C de commande de l'électroaimant 9. 1 Pour expliquer le fonctionnement du dispositif suivant l'invention, on considérera le cas simple o l'asservissement est uniquement proportionnel. Dans ce cas le circuit 11 délivre à sa sortie un signal de commande C de la forme c : k (Vc - P), k étant une constante. Au début de la phase d'expiration, la pression d'expiration Pex est supérieure à la pression d'expiration positive désirée, c'est-à-dire que l'on a P > Vc si bien que le signal d'erreur émis par le comparateur 12 est négatif. Le circuit 13 délivre alors un signal C = n, l'électroaimant 9 n1 est pas alimenté et le noyau 8 n'exerce aucune force sur la membrane 6. Le patient peut alors expirer librement à la pression atmosphérique. Dès que la pression d'expiration devient inférieure à la pression expiratoire positive désirée, c'est-à-dire dès que P devient inférieur à Vc, le signal e devient positif et le circuit 13 délivre alors un signal de commande C proportionnel au signal d'erreur e, clest-à-dire que l'on a C = k (Vc-P). L'êlectroaîmant 9 est alors alimenté et il exerce sur la membrane 6, par l'intermédiaire de son noyau mobile 8,une force r qui tend à plaquer cette membrane 6 sur son siège 7. il en rzsulte que le débit de gaz expiré diminue, par suite de la réduction du passage entre la mem brane 6 et le siège 7, t et par consquent que la pression d'expiration Pex augmente. Le signal C et la force r vont alors diminuer, ce qui aura pour conséquence de permettre à la pression Pex de décroître, ce qui entrain une augment au tion de la force F et ainsi de suite. On voit donc, d'après ce qui précède, que le dispositif a tendance à se stabiliser lorsque P = Vc, c'est-à-dire que lorsque la pression d'expiration du patient Pex est égale à la pression expiratoire positive désirée. L'asservissement proportionnel qui a été utilisé à titre d'exemple non limitatif dans le dispositif décrit ci-dessus, peut être avantageusement remplacé, dans la pratique, par un asservissement du type PID. On voit donc que, pour obtenir la valeur de pression expiratoire positive voulue, il suffit d'appliquer, à l'entrée positive du comparateur 12, un signal de tension de consigne Vc ayant la valeur adéquate. Le dispositif suivant l'invention permet en outre de fermer le circuit expiratoire pendant la phase d'insufflation. il suffit en effet d'appliquer à l'électroaimant 9, durant cette phase, un signal de commande C suffisamment important pour maintenir la membrane 6 plaquée sur son siège 7 par le noyau mobile 8 quelle que soit la pression régnant dans le tuyau d'expiration 2 durant cette phase. REVENDICATION Dispositif associé à un ventilateur pour obtenir une pression expiratoire positive comportant, dans le circuit expiratoire, une vanne commande électriquement et comportant un clapet mobile disposé en regard d'un siège interposé entre un orifice d'entrée des gaz expirés et un orifice de sortie dans l'atmosphère, un capteur de pression pour relever en permanence la pression d'expiration et un circuit de commande électrique de la vanne auquel est connecté le capteur de pression, earactsrisé en ce que la vanne (1) est constituée par une soupape normalement ouverte et dont le clapet mobile (6) peut être sollicité en direction de son siège (7), avec une force variable (r), par le noyau mobile (8), d'un électroaimant (9), et en ce que le circuit de commande électrique (11) comprend un comparateur (12) à deux entres auxquelles sont respectivement appliqués le signal de sortie (P) du capteur de pression (10), représentant la valeur de la pression expiratoire (Pex), et un signal de consigne (Vc) correspondant à la pression expiratoire désirée, la sortie de ce comparateur (12) , à laquelle apparaît un signal d'erreur (e), étant connectée à un circuit (13) de commande de l'électroaimant (9) qui délivre à sa sortie un signal (c) d'alimentation de l'électroaimant (9) qui est fonction du signal d'erreur délivré par le comparateur (12) dès que la pression expiratoire (Pex) devient inférieure à la pression expiratoire désirée.