Brevet FR2596279A1 — publié le 19871002

La présente invention concerne un nppareii de ven dilation artificielle pour l'assistance inspiratoire voiu- trique d'un patient. Les appareils de ventilation artificieiie modernes, tels que par exemple celui décrit dans le brevet GB-2054 387, 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 inspire spontanément dans le circuit de l'appareil, un dispositif détecte la baisse de pression apparaissant au de l'inspiration, ou "appel", et provoque la mise en pression du circuit à un niveau supérieur de quelques millibars su niveau initial, afin d'aider le transfert du gaz insuffi vers les poumons.Ce niveau de pression est prédéterminé par le prescripteur de le ventilation. Lorsque le patient s recu un volume de qaz tel que l'élévation de la pression intrapulmonaire soit égale à l'élévation de la pression du circuit, la résistance qu'il oppose alors au débit de naz voque une interruption de la phase inspiratoire.On assure ainsi au patient, par une commande de débit, un débit de nez d'inspiration correspondant à une pression d'équilibre ou pression positive de fin d'expiration PEEP en détectant la baisse de pression du flux de gaz vers le patient du fait de l'inspiration et en augmentant le débit,de ce flux de qaz proportionnellement à la baisse de pression détectée par rapport h cette pression d'équilibre PEEP. Un tel appareil comprend une source d'alimentation en gaz sous pression, une canalisation d'inspiration reliée au patient et, une valve demande branchée entre la source d'alimentation et la canalisation d'inspiration. Cette valve demande constitue un moyen de commande du débit de qaz distribué vers le patient du fait qu'elle comprend une chambre de r4férence reliée d'une part à une canaiisation d'expi ration reliée au patient et d'autre part , la sortie d'un venturi relié par son entrée à une canalisation d' alimen- tation la reliant à la source d'alimentation en gaz afin de commander la valve demande pour qu'elle envoie vers le oa- tient le qaz à la pression d'énuillbre PEEP. L'intérèt d'un tel appareil est évident pour un patient ayant des performances inspiratoires insuffisantes. puisqu'il est démontré que, sur le pian hémodynamique, un ventilation spontanée prédéterminée est préférable h une ventilation contrôlée en pression positive intermittente, puisque la pression intrapuimonaire obtenue dans le premier cas est notablement plus basse que dans le second.Toutefois cette technique présente un inconvénient important h savoir oue l'assistance inspiratoire induit, pour le patient, un confort qui ne l'incite pas 9 l'effort. Par ailleurs, les variations de caractéristiques mécaniques du poumon du patient se traduisent par des variations importantes du vol une corant respiré. tinte telle situation rend, par conséquent, le sevrage difficile et conduit à la nécessité d'effectuer des régalages fréauents du seuil de pression d'assistance. La présente invention vise à remédier à ces inconvé- nients en proposant un appareil de ce type dans lequel on assure par une seconde commande de pression le transfert vers le patient d'un débit complémentaire de gaz pour atteindre un seuil, prédéterminé par le prescripteur de i'es- sistance respiratoire, d'un volume courant minimal de gaz effectivement inspiré correspondant h l'intégration du débit pendant une durée d'inspiration t et on interrompt ce trsns- fert lorsque la valeur de seuil prédéterminée est atteinte. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend également un générateur de pression croissante pour le transfert d'un débit complémentaire de aaz , ce générateur comprenant une vanne proportionnelle reliée par son entrée b la source d'alimentation en gaz et débouchant dans i'extrémité amont du venturi , l'enroulement de commande de cette vanne proportionnellé étant relié h un calculateur au quel est relié le capteur du débit de gaz délivré su patient, qui effectue le calcul en temps réel du volume de gaz délivré au patient et commande la vanne proportionnelle h laquelle il est relié. L'appareil suivant l'invention d'une conception psrticulièrement simple, permet de réaliser une assistance nécessaire et suffisante pour obtenir des volumes courants spntanés égaux ou supérieurs h un seuil prédéterminé par le prescripteur. L'appareil est conçu de telle façon que la patient interrompt, si nécessaire, le cycle respiratoire, mais sans provoquer des variations importantes de pression dans son circuit de ventilation artificielle d'assistance. On décrira ci-après, titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en rssf4- rence 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, en fonction du temps. L'appareil de ventilation artificielle suivant itin- vention ainsi qu'il est représenté sur la figure ], 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 constitue par un systbme de détection de baisse de pression par rap- port h une pression d'équilibre PEEP (pression positive de fin d'expiration), par exemple du fait de l'inspiration du patient, et dont le débit de sortie est proportionnel à cette baisse de pression. La sortie de cette valve demp.ne ] communique avec une canalisation d'inspiration 3, reliée à un patient devant bénéficier de l'assistance inspiratoire, et ce par l'intermédiaire d'un capteur de débit d'nspir.a- tion 4 et d'un ciapet anti-retour 5. La valve demande 1 comporte par ailleurs une chambre de référence in qui est reliée, par une conduite de prise de pression 6, , i'int4- rieur d'un soufflet d'une soupape d'expiration 7 branchée sur une canalisation d'expiration R et reliée au patient.Ce circuit constitue une 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 la pression d'équilibre PEEP. La valeur de cette pression PEEP est réglable par des moyens décrits plus loin. Suivant l'invention la valve demande I comporte également une seconde commande de pression qui est constituée par un système d'augmentation de pression dans ia canalisation 3 par rapport à la pression d'équilibre PP men- tionnée précédemment. Cette seconde commande de pression est constituée par un générateur de pression croissante comprenant une électrovanne proportionnelle 9 c'est-à-dire qui laisse passer un débit proportionnel à l'amplitude de son courant d'excitation. Cette électrovanne proportionnelle 9 est reliée d'une part à la source d'alimentation en qaz 2 et d'autre part à la chambre de référence le de la valve commande 3, par l'intermédiaire d'un venturi 13 d'assistance.Ce venturi 13 débouche lui-mème dans l'extrémité amont d' un autre venturi 14 produisant la pression d'equi- libre PEEP. La valeur de cette pression d'équilibre PEEP peut être réglée au moyen d'un étranglement variable 35 branché sur une canalisation d'alimentation du venturi 14, laquelle est reliée à la source d'alimentation en gaz 2. L'enroulement de commande 10 de l'électrovanne pro portionnelie 9 est connecté à un calculateur 16 If; oui est relié d'une part au capteur de débit d'inspiration 4 et d'autre part à un organe 17, tel qu'un potentiombtre, de réglage du volume courant spontané minimal que reçoit le patient par la canalisation d'inspiration 3. Avec l'appareil suivant i'invention, le patient sollicite tout d'abord la premibre commande de la valve demande ] pour obtenir le débit nécessaire à la reconstitution de la pression PEEP et ensuite la seconde commande c'est-à-dire le dispositif d'assistance prévu suivant i'invention, constituant la commande d'augmentation de pression, pour achever, par un débit complémentaire, le transfert d'un débit de gaz nécessaire à l'obtention du volume prdê- terminé par le prescripteur de l'assistance respiratoire pour constituer un seuil de volume courant minimal de gaz envoyé au patient.Le capteur de débit 4 fournit nu cilcu lateur 16 un signai correspondant au volume de gaz délivré au patient .Le calculateur 16 effectue alors le caicui en temps réel du volume à délivrer et il commande la mise en service de l'assistance respiratoire, c'est-à-dire de la seconde commande. L'organe ou potentiomttre 37 fixe au calculateur 16 le seuil minimal de volume courant.Le. géné rateur de pression croissante constitué par l'électrovanne proportionnelle 9 crée, sur l'ordre du calculateur 16, une augmentation progressive de pression, par rapport ' la pression d'équilibre PEEP, appliquée dans la chambre de rzfé- rence le de la valve demande 1 pour réaliser le débit cffectif à l'inspiration envoyé au patient. Le fonctionnement détaillé de l'appareil qui vient d'être décrit est le suivant: DU début d'un cycle d'inspiration T (voir le diagramme de la figure 2), le patient provoque, à l'instant to 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 (diagramme A du haut de la figure) par rapport à la pression d'équilibre PEEP. Cette baisse de pression jusqu'à la valeur Po commande l'ouverture de la valve demande 3 qui laisse alors passer, vers le patient, un débit Q tdisgramme B du bas de la fi gure) croissant à partir de n à l'instant to.La perception de ce débit par le capteur 4 initialise le cycle inspiratoire pour le calculateur 16. Ceiui-ci donne l'ordre au générateur de pression-de fonctionner et de crier la seconde commande de pression, progressive, de la valve demande 3, tendant à augmenter progressivement le débit impose au patient.Cet ordre se traduit par l'ouverture progressive de l'éiectrovanne proportionnelle 9: Le venturi 3 d'assistance est alors aliments à travers cette électrovanne proportionnelle avec un débit progressivement croissant pro portionnei au degré d'ouverture de l'électrovanne à qui est lui-même proportionnel à l'intensité du courant d'excitation commandé, à chaque cycle, par le calculateur 16, pour être fourni à l'enroulement de commande in de l'électrovanne 9. L'ouverture de i'lectrovanne proportionnel le 9, donc le débit de la mise en service de l'assistance resni- rstoire a lieu h l'instant t] ou est détecté l'envoi vers le patient d'un débit d'inspiration Q] correspondant au seuil d'ouverture du dispositif d'assistance constitué par l'élec- trovanne proportionnelle 9. Par ailleurs. en temps réel, le calculateur 16 intigre le débit O allant au patient et qui est mesuré par le capteur 4 pour déterminer le volume courant effectivement inspiré par le patient à chaque cycle. Le calculateur 16 compare le volume courant inspiré su seuil prédéterminé, qui est réglée su moyen de l'organe 17 de réglage du volume courant spontané minimal, et il ajuste, cycle par cycle, au moyen d'une commande proportionnelle sur l'électrovanne proportionnelle 9, le niveau de pression d'assistance.Lors des premiers cycles le calculateur 16 définit une assistance réduite qu'il augmente ensuite par incréments de faible valeur (queiques millibars) si le volume courant inspiré reste inférieur au seuil déterminé, ceci jusqu'a obtention du résultat souhaité. Si le volume courant inspire devisent supérieur au seuil désiré, le calculateur 16 réduit progressivement la commande sur l'électrovanne 9 et donc ie niveau de pression d'sssistance.A la fin le calculateur !4 provoque la fermeture de itélectrovanne,ce qui interrompt la commande du générateur de pression à l'instant t. fle ce fait la seconde commande de la valve demande 3 est annulée, ce qui entraîne la suppression de l'assistance inspiratoire et la baisse de la pression dans le circuit 1-4-5-3 vers la valeur PEEP, pendant le cycle d'expiration E. PEVENDICATIONS 1.- Appareil de ventilation artificielle paur i'assistance inspiratoire volumétrique d'un patient, comprenant une source (2) d'alimentation en gaz sous pression, une canalisation d'inspiration (3) reliée au patient,'jn capteur de débit de gaz (4) branché dans cette canalisation d'inspirat ion, et une valve demande (1) branchée entre la source d'alimentation (2) et la canalisation d'inspiration !ss5, cette valve demande (1) constituant un moyen de commande du débit de gaz distribué vers le patient du fait qu'elle com- prend une chambre de référence (la) reliée d'une part à une canalisation d'expiration (8) reliée au patient et d'autre part A la sortie d'un venturi (14) relié par son entrée à une canalisation d'alimentation la reliant à la source alimentation en gaz (2) afin de commander la valve demande (1) pour qu'elle envoie vers le patient le gaz à une pression d'équilibre ou pression positie de fin d'expiration PEEP, caractérisé en ce qu'il comprend également un o4né- rateur de pression croissante pour le transfert d'un d bit complémentaire de gaz, ce génzrateur comprenant une vanne proportionnelle (9) reliée par son entrée à la source 'a- iimentation en gaz (2) et débouchant dans l'extrémité amont du venturi (14), l'enroulement de commande de cette vanne proportionnelle (9) étant relié à un calculateur (16 au quel est relié le canteur (4! du débit de gaz delivré au patient, qui effectue le calcul en temps réel du volume de gaz délivré au patient et commande la vanne proportionnelle (9) à laquelle il est relié. 2.- Appareil suivant le revendication 1 caractérisé en ce que le calculateur (16) est pourvu d'un organe '1') tel qu'un potentiomètre prédéterminant le seuil du volume courant minimal de gaz décidé par le prescripteur de l'as- sistance respiratoire.