Brevet FR2597202A1 — publié le 19871016

Procédé et dispositif de signalisation d'incidents dans le fonctionnement d'un respirateur L'invention se rapporte tout d'abord à un procédé de signalisation d'incidents dans le fonctionnement d'un respirateur à source d'énergie unique constituée par la source de gaz respiratoire sous pression du respirateur, lequel permet d'appliquer une pression d'insufflation pulsatoire à un patient auquel il est raccordé. Actuellement, les respirateurs à double source d'énergie 10 (électrique et pneumatique), principalement utilisés dans les hôpitaux, possèdent un système d'alarme pour signaler les incidents liés soit directement au fonctionnement du respirateur, soit à des perturbations physiologiques du patient qui empêchent celui-ci de recevoir la ventilation fournie par le respirateur. Ce système d'alarme, le plus souvent actionné par un spiromètre placé sur le circuit de ventilation du patient, est électronique, le respirateur étant actionné électriquement et/ou pneumatiquement. Par contre, les respirateurs d'urgence à source d'énergie unique, utilisés à bord des ambulances, ne possèdent pas jusqu'ici 20 de système d'alarme. La raison réside en ceci que, pour ce type de respirateur, il est très important que le système d'alarme soit entièrement pneumatique. La présente invention a pour but de résoudre ce problème, grâce à un procédé qui consiste essentiellement à comparer à une 25 valeur de seuil réglable la pression d'insufflation pulsatoire fournie par le respirateur au patient et à déclencher une alarme si l'écart entre la valeur maximale de cette pression et ledit seuil dépasse une quantité prédéterminée, soit par excès, soit par défaut. Tous les incidents de fonctionnement qui se traduisent par 30 un cycle d'insufflation présentant un maximum de pression trop élevé ou trop faible peuvent ainsi être détectés et signalés. Le procédé permet donc de surveiller le bon fonctionnement du respirateur et de son circuit de raccordement au patient, ainsi que la bonne administration du gaz respiratoire à ce dernier. Plus particulièrement, on peut créer un signal pneumatique formé d'impulsions qui coincident avec les périodes o la pression d'insufflation est supérieure audit seuil et détecter l'apparition d'un écart excessif entre la valeur maximale de cette pression et le seuil précité en observant l'écart entre la durée desdites impulsions et une durée normale prédéterminée, de valeur réglable. Dans une forme de réalisation préférée, on crée, à partir dudit signal formé d'impulsions, deux signaux pneumatiques distincts en faisant subir à celui-ci une intégration de deux manières différentes, suivant deux constantes de temps respectives 10 choisies de façon qu'une opération de coincidence logique entre ces deux signaux fournisse un résultat qui indique si la durée desdites impulsions est normale, trop grande ou trop petite. Les constantes de temps d'intégration sont avantageusement telles que l'un des deux signaux résultants reste d'un côté déterminé d'une valeur de 15 seuil logique seulement lorsque la durée des impulsions est normale ou trop grande et reste de l'autre côté si cette durée est trop petite, et que l'autre signal est respectivement soit dudit c5té déterminé soit dudit autre c5té de ce seuil logique lorsque la durée des impulsions est soit normale, soit trop petite, tandis 20 qu'il franchit alternativement ce seuil lorsque la durée des impulsions est trop grande. L'invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé défini ci-dessus. Ce dispositif, associé à un respirateur à source d'énergie unique constituée par 25 la source de gaz respiratoire sous pression du respirateur, auquel est annexé un dispositif de raccordement à un patient, est entièrement composé d'éléments à fonctionnement pneumatique et comporte un comparateur à seuil réglable, relié au dispositif de raccordement au patient et suivi d'un amplificateur dont le signal 30 de sortie prend un premier niveau logique binaire durant le temps o la pression d'insufflation au dispositif de raccordement est supérieure audit seuil, et prend l'autre niveau logique binaire dans le cas contraire, et un circuit de traitement de ce signal de sortie, qui détecte la durée des intervalles de temps o ce dernier 35 est au premier niveau et déclenche une alarme si cette durée est trop grande ou trop petite par rapport à une valeur normale prédéterminée. De préférence, ce circuit de traitement comprend deux intégrateurs dont les entrées reçoivent en commun ledit signal de sortie et dont les sorties sont reliées aux entrées d'une porte logique attaquant un dispositif d'alarme, les intégrateurs étant conçus et réglés pour que la sortie de la porte logique soit à un niveau binaire - continûment ou par intermittence causant le déclenchement du dispositif d'alarme lorsque la durée desdits intervalles de temps est trop grande ou trop petite, et à l'autre niveau binaire, correspondant à l'inhibition du dispositif d'alarme, lorsque cette durée est normale. Entre ladite porte logique et le dispositif d'alarme peut être interposée une deuxième porte logique comportant une entrée 15 d'activation reliée à la source de pression et une entrée d'inhibition reliée à la sortie de la première porte logique, ce qui permet de déclencher le dispositif d'alarme en cas de baisse de pression excessive de ladite source. Par ailleurs, l'amplificateur qui suit le comparateur peut 20 recevoir une pression d'alimentation pulsatoire synchronisée avec les bouffées d'insufflation délivrées par le respirateur, afin de détecter toute perte de synchronisation entre la ventilation effective du patient et la cadence imposée par le respirateur. Avantageusement, à la sortie de l'amplificateur est 25 connecté un voyant pneumatique, qui, par ses clignotements, témoigne qualitativement du bon fonctionnement du respirateur et, quantitativement, permet le réglage initial du seuil du comparateur de pression, puis le contrôle de ce réglage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 représente schématiquement un dispositif selon 1 'invention de surveillance d'un respirateur à source d'énergie 35 unique. La figure 2 montre la forme de différents signaux pneumatiques qui apparaissent dans le dispositif de la figure 1. Sur la figure 1 ont été esquissés les principaux éléments d'un respirateur 100 utilisant une seule source d'énergie, constituée par une bouteille d'oxygène comprimé 2 qui fournit l'oxygène nécessaire à la ventilation respiratoire d'un patient 3. Le respirateur 100 comprend un générateur respiratoire 4 qui, alimenté en oxygène à partir de la bouteille 2 via un filtre 5 et une vanne marchearrêt 6 et piloté par une base de temps 7, 10 envoie des bouffées d'insufflation d'oxygène ou de mélange airoxygène,à la cadence de la base de temps 7, au patient 3 auquel il est relié par un tuyau 8 terminé par un masque 9 appliqué sur le visage du patient (une sonde trachéale avec ballonnet d'étanchéité gonflable peut également être utilisée pour le raccordement au 15 patient). Le masque 9 est également relié à un dispositif d'expiration 10 permettant de fixer une pression expiratoire positive (PEP) supérieure à la pression atmosphérique. La commutation des flux gazeux d'inhalation et d'expiration est assurée par des valves 11, 12. Un bouton 13 permet de régler le volume de gaz d'inhalation débité par minute, et un autre bouton 14 permet de choisir entre l'oxygène pur et un mélange air-oxygène. La base de temps 7 reçoit de l'oxygène comprimé via un détendeur 15. Elle comporte un bouton 16 de réglage de la fréquence de pilotage du générateur respiratoire 4. La pression du gaz délivré au patient 3 est mesurée à l'aide d'un manomètre 17 relié au masque 9 par un petit tube auxiliaire 18, via un filtre anti-bactérien 19. En un point B relié à la sortie de ce dernier est donc disponible une pression égale à la pression régnant dans le masque 9 du patient. C'est à partir des 30 paramètres de cette pression, variant à la cadence de la base de temps 7, qu'est effectuée la détection d'éventuels défauts de, fonctionnement du respirateur 1, y compris ses éléments de laison au patient. On a représenté sur la figure 2A le signal de pilotage issu 35 de la base de temps 7 et disponible en un point A relié à la sortie / de celle-ci. Ce signal détermine les cycles respiratoires successifs, composés d'une phase d'insufflation ti et d'une phase d'expiration te. A ce signal pneumatique correspond le signal disponible au point B, qui représente la pression variable 5 relevée dans le masque 9 du patient. La forme de ce signal dépend de la présence éventuelle d'anomalies de fonctionnement et de leur nature. Le diagramme de la figure 2 illustre l'influence de deux sortes de défaut: dans le cas I existe un défaut causant une baisse anormale de pression et, dans le cas II, un défaut causant 10 une surpression anormale, tandis que le cas III correspond à un fonctionnement normal de l'appareil en liaison avec le patient. Ces différents cas sont distingués à l'aide d'un comparateur 20, qui reçoit le signal de pression du point B et compare son amplitude maximale à un seuil de pression P. réglable à l'aide d'un bouton 20a. Le comparateur 20 délivre des impulsions de pression durant les intervalles de temps o la pression au point B est supérieure au seuil Ps. Ces impulsions sont normalisées dans un amplificateur 21 qui délivre à sa sortie C des impulsions de même durée, mais de hauteur constante (voir figure 2C). On remarquera que l'amplificateur 21 est alimenté non pas par une pression de valeur constante, mais par le signal pneumatique issu de la base de temps 7 et prélevé au point A. Ainsi, ledit amplificateur n'est validé que durant les périodes d'insufflation ti, de sorte que tout défaut éventuel de synchronisme entre les signaux des points A et B se manifeste dans la forme du signal à la sortie C de l'amplificateur 21 et peut être de ce fait détecté. Un voyant pneumatique 22 est connecté au point C. Ce voyant clignote, en fonctionnement, et permet de contrôler l'existence du 30 signal pulsatoire en ce point et d'apprécier sa forme, plus q précisément son rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport des temps o il est au niveau haut (1) et o il est au niveau bas (O). Cette information aide l'opérateur lors du réglage de la valeur de seuil Ps du comparateur 20: les durées pendant lesquelles le voyant 22 indique que le signal du point C est au niveau haut ne doivent être ni trop longues, ni trop courtes. En pratique, elles doivent être de l'ordre de t = 0,2 seconde, la valeur exacte dépendant n du patient particulier secouru et de son état. Le signal du point C est par ailleurs appliqué à un circuit de traitement par intégration, qui modifie sa forme de deux manières différentes, d'o résultent deux signaux distincts, lesquels sont appliqués aux entrées D et E d'un circuit logique pneumatique 23. Il s'agit d'une porte qui est conçue de façon que seule la presence simultanée d'un signal en D au niveau O et d'un 10 signal en E au niveau 1 fasse apparaître un signal au niveau 1 à sa sortie F. Une première voie d'intégration, reliant les points C et D, comprend une restriction 24. Il en résulte au point D (voir figure 2D) un signal assimilable à un signal de niveau O dans les cas I et 15 III (impulsions courtes et moyennes au point C) et, dans le cas II (impulsions longues), un signal franchissant alternativement le niveau de séparation des zones O et 1. Une seconde voie d'intégration comprend un clapet anti-retour 25 interposé entre les points C et E et n'autorisant 20 l'écoulement que de C vers E, et une restriction 26 de fuite à l'atmosphère, reliée au point E. Le signal résultant en ce dernier point (voir figure 2E) se situe entièrement dans la zone O si l'on est dans le cas I et entièrement dans la zone 1 si l'on est dans le cas II ou III. En conséquence, le signal qui apparaît à la sortie F de la porte 23 (voir figure 2F) est au niveau O dans le cas I, au niveau 1 dans le cas III et alternativement aux niveaux O et 1 dans le cas II. Ce signal est appliqué à la première entrée d'un circuit logique 27 (semblable au circuit 23) dont la seconde entrée est 30 reliée à un point H d'o elle reçoit la pression d'alimentation appliquée à l'entrée de la base de temps 7, et qui délivre à sa sortie G un signal inverse du signal au point F (voir figure 2G), lequel excite un dispositif d'alarme sonore 28 lorsqu'il est au niveau 1. Le dispositif décrit, conçu pour détecter les modifications de la courbe de ventilation (pression au point B), signale ainsi, par le déclenchement d'une alarme sonore - continue ou discontinue -, les différentes anomalies qui peuvent survenir dans l'utilisation du respirateur, qu'elles proviennent du circuit de raccordement au patient ou du respirateur lui-même. Une double surveillance est donc assurée par ce dispositif: A) Surveillance du circuit de raccordement au patient: 1/ Une alarme sonore continue (cas I, correspondant à 10 une baisse des maximums de ladite courbe de pression) peut signaler: le débranchement du tuyau 8;. l'écrasement ou l'obturation de ce tuyau en amont de la valve 11; 15. une fuite au niveau du ballonnet de la sonde trachéale utilisée pour le raccordement au patient; une diminution anormale de la valeur de la pression minimale PEP. 2/ Une alarme sonore discontinue (cas II, correspondant 20 à une hausse des maximums de la courbe de pression) peut signaler: À une obturation de la sonde trachéale;. une augmentation anormale de la valeur de la pression minimale PEP; un encombrement des voies respiratoires du patient. 25 B) Surveillance du bon fonctionnement du respirateur: 1/ une alarme sonore continue (cas I) peut signaler:. une baisse de la pression d'alimentation en gaz respiratoire; À un défaut de la base de temps 7; 30. une obturation du filtre 19; une fuite ou un débranchement du tube 18 de relevé de pression: un défaut du système d'alarme (absence de pression au point F). 2/ Une alarme sonore discontinue (cas II) peut signaler: un défaut de la base de temps 7; un défaut du dispositif de purge dont est muni le tuyau 8, empêchant la phase expiratoire. Revendications 1. Procédé de signalisation d'incidents dans le fonctionnement d'un respirateur à source d'énergie unique constituée par la source de gaz respiratoire sous pression du respirateur, lequel permet d'appliquer une pression d'insufflation pulsatoire à un patient auquel il est raccordé, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste essentiellement à comparer à une valeur de seuil (Ps) réglable ladite pression d'insufflation pulsatoire et à déclencher une 10 alarme si l'écart entre la valeur maximale de cette pression et ledit seuil dépasse une quantité prédéterminée, soit par excès, soit par défaut. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on crée un signal pneumatique formé d'impulsions qui 15 coincident avec les périodes o la pression d'insufflation est supérieure audit seuil (Ps) et que l'on détecte l'apparition d'un écart excessif entre la valeur maximale de cette pression et le seuil en observant l'écart entre la durée desdites impulsions et une durée normale (tn) prédéterminée, de valeur réglable. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, à partir dudit signal formé d'impulsions, on crée deux signaux pneumatiques distincts en faisant subir à celui-ci une intégration de deux manières différentes, suivant deux constantes de temps respectives choisies de façon qu'une opération de coincidence logique entre ces deux signaux fournisse un résultat qui indique si la durée desdites impulsions est normale, trop grande ou trop petite. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les constantes de temps d'intégration sont telles que l'un 30 des deux signaux résultants reste d'un côté déterminé (1) d'une valeur de seuil logique seulement lorsque la durée des impulsions est normale ou trop grande et reste de l'autre côté (0) si cette durée est trop petite, et que l'autre signal est respectivement soit dudit côté déterminé (1) soit dudit autre côté (0) de ce seuil 35 logique lorsque la durée des impulsions est soit normale, soit trop petite, tandis qu'il franchit alternativement ce seuil lorsque la durée des impulsions est trop grande. 5. Dispositif de signalisation d'incidents dans le fonctionnement d'un respirateur à source d'énergie unique constituée par la source de gaz respiratoire sous pression du respirateur, auquel est annexé un dispositif de raccordement à un patient, caractérisé par le fait qu'il est entièrement composé d'éléments à fonctionnement pneumatique et comporte un comparateur (20) à seuil 10 (Ps) réglable, relié au dispositif (9) de raccordement au patient et suivi d'un amplificateur (21) dont le signal de sortie prend un premier niveau logique binaire (1) durant le temps o la pression d'insufflation au dispositif de raccordement (9) est supérieure audit seuil (Ps), et prend l'autre niveau logique binaire (0) dans le cas contraire, et un circuit de traitement (24, , 26) de ce signal de sortie, qui détecte la durée des intervalles de temps o ce dernier est au premier niveau (1) et déclenche une alarme si cette durée est trop grande ou trop petite par rapport à une valeur normale prédéterminée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le circuit de traitement comprend deux intégrateurs (24; , 26) dont les entrées reçoivent en commun ledit signal de sortie et dont les sorties sont reliées aux entrées (D, E) d'une porte logique (23) attaquant un dispositif d'alarme (28), les intégrateurs étant conçus et réglés pour que la sortie (F) de la porte logique (23) soit à un niveau binaire (0) continûment ou par intermittence - causant le déclenchement du dispositif d'alarme (28) lorsque la durée desdits intervalles de temps est trop grande ou trop petite, et à l'autre niveau binaire (1), correspondant à 30 l'inhibition du dispositif d'alarme, lorsque cette durée est normale. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'entre ladite porte logique (23) et le dispositif d'alarme (28) est interposée une deuxième porte logique (27) comportant une 35 entrée d'activation reliée (en H) à la source de pression et une entrée d'inhibition reliée à la sortie (F) de la première porte logique (23). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'amplificateur (21) qui suit le 5 comparateur (20) reçoit une pression d'alimentation pulsatoire synchronisée avec les bouffées d'insufflation délivrées par le respirateur. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait qu'à la sortie de l'amplificateur (21) 10 est connecté un voyant pneumatique (22).