Brevet FR2632530A1 — publié le 19891215

I:, Appareil respiratoire à courses inspiratoires multiples La présente invention concerne un appareil respiratoire avec une unité de pompage de gaz respiratoire à débit volumique variable, avec une conduite d'alimentation en gaz respiratoire, et avec un système respiratoire contenant une branche d'inspiration, une branche d'expiration et des valves asservissables montées dans ces branches. Un tel appareil respiratoire peut fonctionner sans réinspiration avec un système respiratoire semi-ouvert, et avec réinspiration avec un système respiratoire semi-fermé ou fermé. Dans les appareils respiratoires connus avec possibilité de réinspiration (en font partie entre autres les systèmes respiratoires semi-fermés et fermés), une partie du gaz d'expiration, voire la totalité du gaz d'expiration, est renvoyée dans le système respiratoire, et à nouveau amenée au patient par l'unité de pompage de gaz respiratoire lors des courses de respiration suivantes, après avoir été épurée du CO2 expiré et enrichie de gaz frais -et, en cas de réalisation d'une anesthésie, du produit anesthésique nécessaire. On obtient un système respiratoire semiouvert, par exemple, si le flux de gaz frais est réglé à une valeur supérieure ou égale au volume respiratoire apporté par minute. Dans ce cas, le patient reçoit uniquement du gaz respiratoire frais; le gaz respiratoire utilisé s'échappe par l'intermédiaire de la valve d'évacuation. L'unité de pompage de gaz respiratoire aspire pendant une course de respiration le gaz respiratoire dans la branche d'expiration, et le vide dans la branche d'inspiration. A cet effet, l'unité de pompage est généralement dotée d'un débit volumique variable, au moyen par exemple d'un soufflet ou d'un piston mobile dans un cylindre. Un appareil respiratoire de ce type est décrit dans la demande de brevet allemand DE-34 34 908. La valeur du volume unitaire nécessaire pour la phase d'inspiration est ici déterminée par le débit volumique du soufflet ou de l'ensemble cylindre-piston. Pour des adultes, les volumes unitaires types sont compris entre 0,5 à 1,5 1, jusqu'à 2 I dans des cas extrêmes, tandis que pour des prématurés et des nouveaux-nés, ces volumes unitaires sont au plus de quelques dizaines de mi. Si donc on veut assurer également la respiration de petits enfants ou de prématurés ou encore de nouveaux-nés avec un appareil respiratoire qui est conçu pour la respiration d'adultes, la possibilité d'obtenir une respiration à volumne constant est limitée, du fait de.la mauvaise précision de dosage à de faibles volumes unitaires, qui est elle-même due au fait que le débit volumique de l'unité de pompage est important, car destiné à des adultes. Cependant l'obtention d'un volume constant pendant la respiration de petits enfants est une nécessité absolue, du fait de la faible capacité de leurs poumons. En outre, la présence d'un volume unitaire important, allant jusqu'à environ 2 1'l, contribue à nécessiter une accom- modation des appareils tellement élevée qu'elle met en question la possibilité d'un dosage à volume constant de faibles volumes unitaires. Un autre inconvénient sensible de l'appareil respiratoire connu est son encombrement important, qui est dû aux volumes unitaires importants offerts, qui sont pourtant inutiles pour la respiration de petits-enfants. De même la possibilité d'équiper l'appareil respiratoire, pour la respiration de petits enfants et de prématurés, de dispositifs spéciaux pour une respiration avec de faibles volumes unitaires, à l'aide par exemple de petits soufflets ou d'ensembles cylindre-piston de petite taille correspondante, n'apporte pas d'amélioration, car lors du remplacement des unités de pompage, il faut également modifier les échelles correspondantes. De plus, ce procédé s'accompagne de coûts supplémentaires, car il faut stocker des ensembles cylindre-piston ou des soufflets de différentes tailles. La présente invention a pour but d'améliorer un appareil respiratoire du type mentionné en introduction de façon que, avec un encombrement minimal, une seule et même unité de pompage permette d'obtenir tant de petits volumes unitaires que des volumes unitaires importants. Selon l'invention, ce but est, pour un appareil respiratoire du type mentionné en introduction, atteint par le fait que l'unité de pompage de gaz respiratoire accomplit, pour la réalisation d'une phase d'inspiration, au moins deux courses complètes successives de remplissage et de vidage. L'invention permet d'obtenir que, pour la réalisation d'une inspiration, l'unité de pompage accomplisse plusieurs phases d'inspiration partielles, qui se succèdent pour former une phase d'inspiration globale. Le volume unitaire nécessaire pour l'inspiration est divisé en plusieurs volumes partiels. Le débit volumique modifiable, d'un soufflet par exemple, peut ainsi être de multiples fois plus petit que le volume unitaire utilisé à chaque respiration. Il est ainsi possible de réduire suffisamment le dimensionnement de l'unité de pompage pour que, pour la respiration de petits enfants avec un volume unitaire de 0,3 I par exemple, un seul remplissage et vidage dans la branche d'inspi- ration soit suffisant, tahdis que la même unité de pompage accomplit, pour la respiration d'adultes, trois phases d'inspiration partielles, afin de produire le volume unitaire nécessaire de 0,9 I pendant l'inspiration. Lors-.de la respiration de petits enfants, la faible accommodation de l'appareil, obtenue grâce au faible débit volumique, est d'un grand avantage, de sorte que la précision de dosage d'une respiration à volume constant est accrue. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'unité de commande pilote tant une valve d'alimentation disposée dans la conduite d'alimentation et la valve d'expiration que l'unité de pompage de gaz respiratoire, de telle sorte que, pour la réalisation d'une inspiration, l'unité de pompage, la valve d'expiration étant fermée, prélève de manière répétée une charge de remplissage de la conduite d'alimentation et vide cette charge dans la branche d'inspiration lors de phases d'inspiration partielles, la valve d'alimentation étant ouverte pendant les phases de remplissage et fermée pendant les phases de vidage, et que, pour la réalisation d'une expiration, la valve d'expiration et la valve d'alimentation sont ouvertes. Une telle commutation de la valve d'alimentation et de la valve d'expiration assure que, pendant les phases d'inspiration partielles, du gaz respiratoire ne s'échappe pas hors de la branche d'expiration, ou ne soit pas ramené dans la conduite d'alimentation en gaz respiratoire. Selon une caractéristique supplémentaire, l'unité de commande pilote tant une valve d'alimentation, disposée parallèlement à un clapet antiretour d'alimentation dans la conduite d'alimentation, et la valve d'expiration que l'unité de pompage de gaz respiratoire, de telle sorte que, pour la réalisation d'une inspiration, -l'unité de pompage, la valve d'expiration et la valve d'alimentation étant fermées, prélève de manière répétée une charge de remplissage au moins de la conduite d'alimentation et vide cette charge dans la branche d'inspiration lors de phases d'inspiration partielles, et que, pour la réalisation d'une expiration, la valve d'expiration et la valve d'alimentation sont ouvertes. Cette autre possibilité de commutation de l'unité de pompage, de la valve d'alimentation et de la valve d'expiration permet, par -la disposition d'un clapet antiretour d'alimentation en parallèle avec la valve d'alimentation, d'éviter un asservissement séparé de la valve d'alimentation pendant les différentes phases d'inspiration partielles, attendu que le remplis- sage à partir de la conduite d'alimentation s'effectue par le clapet antiretour d'alimentation qui s'ouvre. La valve d'alimentation n'est donc ouverte que pendant l'expiration. Il est opportun de munir la branche d'expiration d'une valve d'échappement asservissable, qui n'est ouverte que pendant la phase d'expiration. En présence de quantités importantes de gaz frais passant par la conduite d'alimentation et de volumes respiratoires unitaires faibles, l'excédent peut être évacué dans l'environnement pendant l'expiration. Afin d'obtenir la souplesse nécessaire en ce qui concerne la valeur des volumes unitaires, il est avantageux de pouvoir prédéterminer, à l'aide de l'unité de commande, le nombre des phases d'inspiration partielles; il sera alors même possible de régler, d'une manière simple, des volumes unitaires différents au cours d'une respiration continue. Il est en outre avantageux de raccorder à la conduite d'alimentation un réservoir de gaz, qui est rempli cycliquement du gaz expiré épuré, et à partir duquel l'unité de pompage peut prélever une quantité partielle, pour la vider dans la branche d'inspiration. Ceci est particulièrement opportun lorsqu'une faible quantité de gaz respiratoire frais, est fournie par l'intermédiaire de la conduite d'alimentation dans le circuit respiratoire, voire en l'absence complète de fourniture de gaz frais. L'exposé qui suit décrit plus en détails un exemple de réalisation de l'invention qui est représenté à l'aide du dessin schématique annexé. L'appareil respiratoire représenté sur l'unique figure du dessin annexé possède un système respiratoire 1, qui est divisé en une branche d'inspiration 2 et une branche d'expiration 3. Le gaz respiratoire est mis en circulation par une unité de pompage de gaz respiratoire 4 représentée symboliquement, à débit volumique variable au moyen d'un soufflet 5. Le sens de circulation dans le système respiratoire 1 est déterminé par un clapet antiretour d'inspiration 6 et un clapet antiretour d'expiration 7. Le sens d'écoulement est indiqué par les flèches d'écoulement 8. Dans la branche d'inspiration 2 débouche une conduite 9 d'alimentation en gaz respiratoire, munie d'un clapet antiretour d'alimentation 10. Un réservoir de gaz 11, sous la forme d'un ballon élastique, est raccordé à la conduite 9 d'alimentation en gaz respiratoire, en amont, dans le sens d'écoulement, du clapet antiretour d'alimentation 10. En outre, un absorbeur de CO2 12 est incorporé dans la branche d'inspiration 2 entre l'unité de pompage de gaz respiratoire 4 et le raccordement de la conduite d'alimentation 9. Parallèlement au clapet antiretour d'alimentation 10 se trouve une valve d'alimentation asservissable 13. La branche d'inspiration 2 et la branche d'expiration 3 alimentent en gaz respiratoire un patient représenté par des poumons symboliques 14. En amont, dans le sens d'écoulement, du clapet antiretour d'expiration 7 se trouve une valve d'expiration asservissable 15, et en aval de ce clapet 7 se trouve une valve d'échappement également asservissable 16, qui réalise la liaison avec l'environnement 20. Une unité de commande 17 sert à l'actionnement des valves asservissables 13, 15, 16. Les ordres de commande nécessaires peuvent être transmis à l'unité de commande 17 par l'intermédiaire d'une unité d'introduction de données 18. Pour réaliser une course d'inspiration, l'unité de commande 17 fait d'abord accomplir à l'unité de pompage de gaz respiratoire 4 une course d'aspiration, par laquelle le soufflet 5 aspire, à partir de la branche d'expiration 3 et de la conduite d'alimentation 9 et/ou du réservoir de gaz 11, la quantité de gaz respiratoire correspondant à son volume unitaire. La valve d'alimentation 13, la valve d'expiration 15 et la valve d'échappement 16 sont fermées. Une fois que le volume unitaire du soufflet 5 est rempli, l'unité de pompage 4 est commutée par l'unité de commande 17 de telle sorte que le soufflet 5 refoule dans les poumons 14 du patient, en passant par la branche d'inspiration 2, le volume unitaire qu'il a aspiré. Selon le réglage des données introduites à l'unité d'introduction de données 18, l'unité de commande 17 fait accomplir à l'unité de pompage de gaz respiratoire 4 plusieurs courses de pompage successives (représentées par la flèche 19), qui constituent des phases d'inspiration partielles-qui forment conjointement une phase d'inspiration complète. Lors de ces phases partielles, du. gaz respiratoire est à nouveau aspiré à partir de la conduite 9 d'alimentation en gaz respiratoire et du réservoir de gaz 11, et refoulé dans la branche d'inspiration 2. Lorsque l'inspiration est terminée et que le volume correspondant a été introduit dans les poumons 14 du patient, les différentes valves 13, 15, 16 sont ouvertes, en commençant toutefois - par la valve d'expiration 15, de sorte qu'un équilibre de pression s'établit dans le système respiratoire 1, à la suite duquel tant le soufflet 5 que le réservoir de gaz 11 sont r.emplis partiellement de gaz expiré, tandis que l'excédent est- évacué dans l'environnement 20 par l'intermédiaire de la valve d'échappement 16. Une fois la phase d'expiration terminée, l'accomplissement des phases d'inspiration partielles recommence à nouveau, et, en cas de besoin, la phase d'inspiration peut maintenant être constituée d'un nombre différent de phases partielles. Le gaz expiré qui reste dans le système respiratoire 1 pendant la phase d'expiration est, au cours de son transport, épuré du CO2 qu'il contient par l'absorbeur de CO2 12. L'oxygène consommé et, en cas de réalisation d'une anesthésie, le produit anesthésique consommé sont amenés conjointement dans le système respiratoire 1 par l'intermédiaire de la conduite 9 d'alimentation en gaz respiratoire. Selon une autre variante non représentée, le clapet -. iretour d'alimenta:tion 10 est omis, de sorte que la seule liaison possible entre la conduite d'alimentation 9 et la branche d'inspiration 2 est celle qui est réalisée par l'intermédiaire de la valve d'alimentation 13. Dans cette forme de réalisation, il faut que la valve d'alimentation 13 soit ouverte pendant le processus de remplissage du soufflet 5, et fermée pendant le processus de vidage dans la branche d'inspiration 2. L'asservissement correspondant est réalisé par l'unité de commande 17. Les autres valves (15. 16) sont asservies de la même manière que décrit plus haut. REVENDICATIONS 1. Appareil respiratoire avec une unité de pompage de gaz respiratoire à débit volumique variable, avec une conduite d'alimentation en gaz respiratoire, et avec un système respiratoire contenant une branche d'inspiration, une branche d'expiration et des valves asservissables montées dans ces branches, caractérisé en ce que l'unité de pompage de gaz respiratoire (4) accomplit, pour la réalisation d'une phase d'inspiration, au moins deux courses complètes successives de remplissage et de vidage. 2. Appareil respiratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande (17) pilote tant une valve d'alimentation (13) disposée dans la conduite d'alimentation (9) et la valve d'expiration (15) que l'unité de pompage de gaz respiratoire (4), de telle sorte que, pour la réalisation d'une inspiration, l'unité de pompage (4), la valve d'expiration (15) étant fermée, prélève de manière répétée une charge de remplissage de la conduite d'alimentation (9) et vide cette charge dans la branche d'inspiration (2) lors de phases d'inspiration partielles, la valve d'alimentation (13) etant ouverte pendant la phase de remplissage et fermée pendant les phases de vidage, et que, pour la réalisation d'une expiration, la valve d'expiration (15) et la valve d'alimentation (13) sont ouvertes. 3. Appareil respiratoire selon la revendication 1, caractérisé- en ce que l'unité de commande (17) pilote tant une valve d'alimentation (13), disposée parallèlement à un clapet antiretour d'alimentation (10) dans la conduite d'alimentation (9), et la valve d'expiration (15) que l'unité de pompage de gaz respiratoire (4), de telle sorte que, pour la réalisation d'une inspiration, l'unité de pompage (4), la valve d'expiration (15) et la valve d'alimentation (13) étant fermées, prélève de manière répétée une charge de remplissag au moins de la conduite d'alimentation (9) et vide cette charge dans la branche d'inspiration (2) lors de phases d'inspiration partielles, et que, pour la réalisation d'une expiration, la valve d'expiration (15) et la valve d'alimen- tation (13) sont ouvertes. 4. Appareil respiratoire selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la branche d'expiration (3) possède une valve d'échappement asservissable (16), qui n'est ouverte vers l'environnement (20) que pendant la phase d'ex?:ration. - 35. Appareil respiratoire selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que le nombre de phases d'inspiration partielles servant au remplissage et au vidage de l'unité de pompage (4), et la commande correspondante des valves (13, 15, 16) à l'unité de commande (17) , peuvent être prédéterminés par une unité d'introduction de données (18). 6. Appareil respiratoire selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'un réservoir de gaz (11) est raccordé à la conduite d'alimentation (9), à partir duquel peut être partiellement prélevée la charge de remplissage, et dans lequel, pendant la phase d'expiration. peut être renvoyée une partie du gaz respiratoire.