Brevet FR2714837A1 — publié le 19950713

La présente invention concerne un appareil d'assis- tance à la ventilation d'un patient. L'invention concerne plus particulièrement un appareil d'aide à la ventilation d'un patient qui respire par des cycles successifs dont chacun comporte une phase inspiratoire et une phase expiratoire, du type comportant notamment un mode d'assistance inspiratoire volumétrique au cours duquel l'appareil fournit au patient, durant la phase inspiratoire, un débit de gaz sous une pression égale à une valeur de consigne et qui comporte: - une source de gaz sous pression dont un orifice de sortie fournit un débit de gaz sous pression destiné à être transmis aux voies aériennes supérieures du patient; - un circuit de transmission comportant une conduite principale d'inspiration reliée à l'orifice de sortie de la source de gaz sous pression et à un masque, notamment du type facial, destiné à être porté par le patient, et comportant une conduite secondaire d'expira- tion reliée au masque et à un orifice d'évacuation; - une valve de régulation du débit qui est interpo- sée dans la conduite principale et qui est commandée par un circuit de commande de l'appareil en fonction notam- ment des valeurs du débit et de la pression du gaz dans la conduite principale d'inspiration mesurées en aval de la valve de régulation; et une vanne expiratoire interposée dans la conduite secondaire d'expiration dont l'ouverture est commandée par le circuit de commande de l'appareil, notamment lors de la phase expiratoire de chaque cycle de respiration du patient en mode d'assistance respiratoire volumétri- que. Un exemple d'un tel type d'appareil est illustré dans le document FR-A-2.624.744. Lorsqu'il est utilisé en mode d'assistance inspira- toire la totalité du débit de gaz sous pression, notam- ment d'air sous pression, est transmise au masque porté par le patient durant chaque phase inspiratoire, la vanne d'expiration étant fermée. Lors de chaque phase expiratoire, la vanne d'expi- ration est ouverte et l'orifice d'entrée du masque auquel est reliée la conduite principale est ainsi mise à l'air libre ambiant de manière que le patient puisse expirer librement l'air inspiré lors de la phase inspiratoire précédente. Lors de cette phase expiratoire, la valve de régulation du débit a pour fonction d'interrompre le débit dans la conduite principale d'inspiration en dérivant par exemple le flux d'air sous pression produit par la source vers l'extérieur de l'appareil. La valve de régulation du débit doit ainsi permet- tre d'avoir une pression relative à l'entrée du masque qui est proche de zéro lors de la phase expiratoire. La détection de la phase inspiratoire du patient est assurée par le circuit de commande lorsque la pression mesurée dans la conduite principale est supé- rieure à une valeur de consigne ou lorsque le débit de cette conduite devient inférieur à une valeur de seuil de consigne. En phase expiratoire, la conception classique des valves de régulation est telle qu'il subsiste un débit important dans la conduite principale qui circule a travers le capteur de débit, qui est par exemple du type différentiel, et qui est évacué par la conduite secon- daire d'expiration avec le flux expiratoire fourni par le patient. Ce débit résiduel important dans la conduite principale pendant la phase expiratoire empêche la mesure efficace du débit dans la conduite principale qui doit permettre de détecter le début de la phase inspiratoire suivante au début de laquelle le patient provoque une demande importante d'air à inspirer. En effet, et bien que la valve de régulation provoque la dérivation du flux sous pression d'air à l'extérieur du circuit de ventilation du patient, un débit résiduel trop important circule dans le capteur de débit dont la sensibilité est alors insuffisante pour détecter avec précision le passage en phase inspiratoire du patient. Cet inconvénient est encore plus marqué lorsqu'il est fait appel, comme source de gaz sous pression, à une turbine à régime de rotation sensiblement constant qui permet par ailleurs d'obtenir une montée très rapide en pression au début de chaque phase inspiratoire. L'invention a pour but de proposer un appareil d'aide à la ventilation du type mentionné précédemment qui remédie aux inconvénients qui viennent d'être mentionnnés. Dans ce but, l'invention propose un appareil caractérisé en ce que la valve de régulation de débit comporte des moyens pour maintenir un débit résiduel sous pression réduite dans la conduite principale d'inspira- tion lors de chaque phase expiratoire, et en ce que le masque comporte au moins une ouie de mise en communica- tion de l'intérieur du masque avec l'air ambiant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la valeur du débit résiduel est sensiblement égale au débit de fuite du masque à travers l'ouie; - la valve de régulation du débit comporte un corps de valve qui délimite une chambre de régulation reliée à un orifice d'alimentation en gaz sous pression, à un orifice de refoulement du gaz sous pression dans la conduite principale d'inspiration et à un orifice de mise à l'air libre commandé par un clapet principal normale- ment fermé et dont l'ouverture est commandée par un organe de commande des déplacements du clapet pour faire varier la section de passage de l'orifice de mise à l'air libre, et en ce qu'elle comporte un clapet secondaire dont les déplacements sont liés & ceux du clapet secon- daire et qui, en position d'ouverture maximale du clapet principal, obture partiellement l'orifice de refoulement de la valve pour déterminer ladite valeur du débit résiduel sous pression réduite; - les clapets principal et secondaire sont portés par une tige commune de commande reliée à un électroai- mant d'actionnement dont l'alimention électrique est commandée par le circuit de commande de l'appareil; - la vanne d'expiration est une vanne normalement fermée dont l'ouverture est commandée par le circuit de commande de l'appareil; - la vanne d'expiration est une vanne à commande pneumatique dont la source d'énergie est constituée par ladite source de gaz sous pression; - la conduite secondaire d'expiration est branchée en dérivation sur la conduite principale d'inspiration en aval des moyens de mesure du débit; - la source de gaz sous pression est une turbine à débit constant; - la valeur du débit dans la conduite principale est mesurée par un capteur différentiel; - la valeur de la pression du débit résiduel est inférieure à 4 mbars et est de préférence égale à 1 mbar. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront à la lecture de la description détail- lée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue schématique illustrant la conception d'un appareil conforme aux enseignements de l'invention et qui est illustré en phase inspiratoire; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 sur laquelle l'appareil est illustré en phase expiratoire; - la figure 3 est une vue schématique en section d'un exemple de réalisation d'une valve de régulation de débit illustrée dans une position qu'elle occupe en phase inspiratoire; et - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 sur laquelle la valve est illustrée dans une position qu'elle occupe en phase expiratoire. L'appareil illustré sur les figures i et 2 comporte une turbine 10 qui produit un débit d'air sous pression, la turbine étant par exemple à régime de rotation sensiblement constant. L'orifice de sortie 12 de la turbine 10 est relié à une conduite principale d'inspiration 14 avec interpo- sition d'une valve de régulation de débit 16. La conduite principale 14 est reliée à l'entrée 18 d'un masque facial 19 porté par un patient 20 et qui comporte une série d'ouies 22, également appelée ouies "anti-rebreathing". Un capteur différentiel 24 de mesure du débit et de la pression dans la conduite d'inspiration 14 est interposé dans cette dernière en aval de la valve de régulation de débit 16. Le capteur 24, d'une conception classique, transmet des signaux représentatifs des valeurs de la pression et du débit mesurées à un circuit électronique de commande 26 de l'appareil. L'appareil comporte également une conduite princi- pale d'expiration 28 qui est branchée en dérivation sur la conduite principale 14 en aval de la valve 16 et à proximité de l'entrée 18 du masque 19. Une vanne à commande pneumatique 30 est interposée dans la conduite secondaire d'expiration 28. Dans l'exemple illustré sur les figures, la vanne est du type à commande pneumatique par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation en air sous pression 32 qui est reliée en permanence à la turbine 10 et qui gonfle un ballon d'obturation 33. La vanne 30 est commandée par une électrovalve 34 interposée dans la canalisation d'alimentation 32 en amont de la vanne 30 et dont la commande est assurée par le circuit de commande 26. Le circuit de commande 26 assure également le pilotage de la valve 16 de régulation de débit dont la conception selon l'invention est la suivante. La valve 16 comporte un corps de valve 36 qui délimite une chambre de régulation 38 dans laquelle débouche un orifice d'alimentation 40 relié à la sortie 12 de la turbine 10. La chambre 38 dans laquelle est disposée une chicane fixe 42 est reliée à la conduite principale 14 par son orifice de refoulement 44. La valve 16 comporte un électroaimant 46 dont l'alimentation est commandée par le circuit 26 et qui agit sur un élément de valve mobile 48 monté coulissant dans le corps 36 et qui porte un clapet principal 50 et un clapet secondaire 52 solidaires d'une tige de commande 54 reliée au noyau mobile (non représenté) de l'élec- troaimant. Le clapet 50 a pour fonction d'obturer de manière totale ou partielle un orifice 56 d'évacuation formé au fond de la chambre 38 et qui communique avec l'air libre ambiant. Le clapet secondaire 52 a pour fonction, en phase expiratoire, de maintenir une section de passage réduite entre la chambre 38 et l'orifice de refoulement 44, de manière à assurer un débit résiduel faible à pression réduite dans la canalisation principale d'inspiration 14. A cet effet, le clapet secondaire 52 situé en amont de l'orifice 44 maintient un jeu radial "j" avec son siège 60 formé sur la chicane 40, tandis que le clapet principal 50 occupe alors sa position maximale d'ouvertu- re. La régulation de la pression de sortie au moyen de la valve 16 est réalisée par le circuit de commande 26 qui asservit la valeur de consigne à la fuite résultant de l'ouverture du clapet principal 50. L'accroissement de l'ouverture du clapet principal 50 par rapport à son siège 56 provoque une fuite plus importante et donc une chute de la pression dans la conduite principale 14. En phase expiratoire et en position fermée du clapet principal 50 de la valve de régulation de débit 16, le débit résiduel fourni par la turbine 10 au patient est de l'ordre d'une dizaine de millilitres par seconde et assure une pression résiduelle proche de zéro, de l'ordre de 1 mbar. La stabilité du clapet secondaire 52 en phase expiratoire est assurée grâce à la présence des ouies 20 du masque qui autorisent un débit de fuite du masque sensiblement égal au débit résiduel. Les ouies 22 permettent également de supprimer le pic de débit au début de la phase inspiratoire, ce qui permet de réduire le barotraumatisme dans le cas de traitements de patients souffrant de pathologies obstruc- tives des voies aériennes. REVENDICATIONS 1. Appareil d'aide à la ventilation d'un patient qui respire par des cycles successifs dont chacun comporte une phase inspiratoire et une phase expiratoire, du type comportant notamment un mode d'assistance inspiratoire (AI) volumétrique au cours duquel l'appareil fournit au patient, durant la phase inspiratoire, un débit de gaz sous une pression égale à une valeur de consigne déterminée et qui comporte: - une source (10) de gaz sous pression dont un orifice de sortie (12) fournit un débit de gaz sous pression destiné à être transmis aux voies aériennes supérieures du patient; - un circuit de transmission comportant une conduite principale d'inspiration (14) reliée à l'orifice de sortie (12) de la source de gaz sous pression et à un masque (19), notamment du type facial, destiné à être porté par le patient (20), et comportant une conduite secondaire d'expiration (28) reliée au masque (19) et à un orifice d'évacuation; - une valve de régulation du débit (16) qui est interposée dans la conduite principale (14) et qui est commandée par un circuit de commande (26) de l'appareil en fonction notamment des valeurs du débit et de la pression du gaz dans la conduite principale mesurées en aval de la valve de régulation (16); et - une vanne expiratoire (30) interposée dans la conduite secondaire d'expiration (28) dont l'ouverture est commandée par le circuit de commande (26) de l'appa- reil, notamment lors de la phase expiratoire de chaque cycle de respiration du patient en mode d'assistance respiratoire volumétrique; caractérisé en ce que la valve de régulation (16) comporte des moyens (52) pour maintenir un débit résiduel sous pression réduite dans la conduite principale d'inspiration (14) lors de chaque phase expiratoire, et en ce que le masque (19) comporte au moins une ouie (22) de mise en communication de l'intérieur du masque (19) avec l'air ambiant. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du débit résiduel est sensiblement égale au débit de fuite du masque (19) à travers ladite ouie (22). 3. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la valve de régulation (16) du débit comporte un corps de valve (36) qui délimite une chambre de régulation (38) reliée à un orifice (40) d'alimentation en gaz sous pression, à un orifice de refoulement (44,60) du gaz sous pression dans la conduite principale d'inspiration (14) et à un orifice (56) de mise à l'air libre commandé par un clapet principal (50) normalement fermé et dont l'ouverture est commandée par un organe de commande des déplacements du clapet (50) pour faire varier la section de passage de l'orifice de mise à l'air libre (56), et en ce qu'elle comporte un clapet secondaire (52) dont les déplacements sont liés à ceux du clapet principal (50) et qui, en position d'ouverture maximale du clapet principal (50), obture partiellement l'orifice de refoulement (44) de la valve (16) pour déterminer ladite valeur du débit résiduel sous pression réduite. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les clapets principal (50) et secondaire (52) sont portés par une tige commune de commande (54) reliée à un électroaimant (46) d'actionnement dont l'alimention électrique est commandée par le circuit de commande (26) de l'appareil. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la vanne d'expiration (30) est une vanne normalement fermée dont l'ouverture est commandée par le circuit de commande de l'appareil (26). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vanne d'expiration (30) est une vanne à commande pneumatique dont la source d'énergie est constituée par ladite source de gaz sous pression (10). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la conduite secondaire d'expiration (28) est branchée en dérivation sur la conduite principale d'inspiration (14) en aval des moyens (24) de mesure du débit. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la source de gaz sous pression (10) est une turbine à débit constant. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la valeur du débit dans la conduite principale est mesurée par un capteur différentiel (24). 10. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la valeur de la pression du débit résiduel est inférieure à 4 mbars et est de préférence sensiblement égale & 1 mbar.