Brevet FR2727023A1 — publié le 19960524

La présente invention est relative à un appareillage d'aide à la respiration. Les techniques actuelles d'aide à la respiration sont multiples, et varient selon les besoins du patient. Dans certains cas, le patient respire à peu près normalement, et a seulement besoin de respirer un air enrichi en oxygène. L'appareillage peut comprendre alors des "lunettes respiratoires", c'est-à-dire un dispositif formé d'une monture de lunette sur laquelle sont fixés des petits tubes qui débouchent à l'intérieur des narines et sont reliés à une source d'oxygène débitant en continu. Cet oxygène se mélange à l'air inspiré dans la narine. Il s'agit d'un appareillage simple et peu coûteux, relativement facile à porter. Dans d'autres cas, il convient d'apporter une assistance au système musculaire qui commande la respiration. L'appareillage peut comprendre alors un masque relié à une source d'air sous une pression relative de l'ordre de 25 mbar au maximum, cette source étant équipée d'une vanne qui commande l'envoi de l'air pressurisé dans le système pulmonaire du patient pendant la phase d'inspiration. Pendant la phase d'expiration, une autre vanne relie le système pulmonaire à l'atmosphère, la vanne à air pressurisé étant alors fermée. Si le système musculaire, tout en étant insuffisant, est cependant actif, des capteurs détectent les phases d'inspiration et d'expiration et commandent les vannes en conséquence. Si le système musculaire est momentanément ou définitivement inerte, un organe de commande actionnera les vannes à une cadence fixée par le médecin. Si l'insuffisance musculaire s'ajoute à une insuffisance d'oxygénation, on pourra prévoir un dispositif pour mélanger de l'oxygène à l'air comprimé pendant au moins une partie de la phase d'inspiration. Parfois, il est nécessaire, au cours d'un processus d'aide à la respiration, de maintenir, même pendant la phase d'expiration, une certaine surpression à l'intérieur du système pulmonaire pour maintenir les alvéoles pulmonaires dans un état de plus grande ouverture. L'air sortant des poumons du patient lors de l'expiration devra alors, par exemple, être envoyé dans une enceinte maintenue sous ladite surpression, dite pression expiratoire positive, en abrégé P.E.P. Depuis plusieurs années, on a tendance à préférer les soins à domicile aux traitements en milieu hospitalier lorsque cela est possible, et beaucoup d'insuffisances respiratoires peuvent être soignées de cette façon. Il existe donc un besoin croissant d'appareillages autonomes, légers et peu encombrants pour fournir l'oxygène et/ou l'air comprimé au patient souffrant d'une insuffisance respiratoire et soigné à domicile. En ce qui concerne l'air pressurisé, on pourrait penser à utiliser un simple ventilateur débitant de l'air aux conditions convenables, par exemple 170 litres/minute sous une pression relative de 200 mbars. L'expérience montre que de tels ventilateurs ont une inertie telle qu'ils ne conviennent pas pour fournir de façon satisfaisante un débit pulsé à une fréquence correspondant à un cycle respiratoire. I1 est préférable d'utiliser la disposition mise au point pour les hôpitaux, dans laquelle de l'air, fourni sous une pression de l'ordre de 3,5 bar, traverse une électrovanne commandée à une fréquence respiratoire et est envoyé dans un venturi o il entraine le débit désiré d'air atmosphérique vers l'utilisateur, à la pression convenable. Pour adapter cette disposition à une utilisation à domicile ou dans un service hospitalier qui se trouve dépourvu d'un réseau d'air comprimé, il suffit de prévoir un compresseur capable de fournir de l'air à environ 3,5 bar. De tels compresseurs existent dans le commerce. En ce qui concerne l'oxygène, en l'absence d'un réseau de distribution d'oxygène, l'utilisation de bouteilles de gaz comprimé se révèle peu pratique, mais on dispose depuis quelques années de "concentrateurs". Dans de tels appareils, de l'air sous une pression de 2 bar minimum environ est envoyé dans une colonne remplie d'un matériau dit "tamis moléculaire" qui fixe l'azote et laisse passer de l'oxygène à faible teneur en azote, qui est fourni sous une pression de l'ordre de 300 à 400 mbars au maximum. Le tamis moléculaire chargé d'azote libère celui- ci lorsqu'il est ramené à la pression atmosphérique, ce qui le régénère pour un nouvel usage. Les concentrateurs comprennent donc au moins deux colonnes de tamis moléculaire, dont une est en fonctionnement et une autre en régénération. La permutation des colonnes a lieu après 15 à secondes en général. Pour éviter la complication d'avoir deux compresseurs distincts, dans une installation pour des soins à domicile, on pourrait penser à utiliser un compresseur unique débitant sous 3,5 bars environ, pour alimenter les deux dispositifs. L'expérience a montré qu'on ne pouvait pas obtenir ainsi des résultats satisfaisants: le réseau sous pression de 3,5 bars subit deux types de perturbations: les unes résultant de l'émission pulsée d'air pressurisé à une fréquence respiratoire variable, de l'ordre de 7 à 12 fois par minute, les autres résultant des commutations des colonnes du concentrateur, à une fréquence qui est par exemple de quatre commutations par minute. Les interférences entre ces deux types de perturbations sont telles qu'il est impossible d'obtenir une stabilité convenable de la pression de l'air pressurisé, à moins de prévoir des réservoirs- tampons d'un encombrement inacceptable. Les variations de pression de l'air pressurisé sont ressenties de façon très désagréable, et peuvent être dangereuses. Par contre, les variations de la pression d'alimentation du concentrateur ont peu de répercussion sur le débit de sortie et n'ont pas de conséquences fâcheuses. La présente invention a pour but de résoudre ce problème et de fournir un appareillage d'aide à 1a respiration qui soit autonome et d'utilisation facile, et qui permette d'alimenter dans des proportions variables à volonté un patient en air pressurisé et en oxygène, tout en assurant une stabilité acceptable de la pression de l'air pressurisé. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un appareillage d'aide à la respiration comprenant: a) des moyens pour fournir de l'air pressurisé à un patient, et comportant: - un venturi qui peut être alimenté en air sous pression élevée pour entraîner de l'air à pression atmosphérique dans un premier conduit relié au système pulmonaire du patient, - une première vanne placée sur l'alimentation du venturi pour interrompre l'alimentation dudit venturi pendant les périodes d'expiration, - une deuxième vanne pour relier le système pulmonaire à l'atmosphère pendant les périodes d'expiration. b) des moyens pour fournir de l'oxygène au patient, et comportant: - un concentrateur, qui peut être alimenté en air sous pression élevée pour produire de l'oxygène, ce concentrateur comprenant au moins deux colonnes à tamis moléculaire fonctionnent en alternance, l'un absorbant l'azote pendant que l'autre se régénère, - un deuxième conduit, reliant une sortie du concentrateur audit premier conduit, et équipé d'une vanne empêchant le passage d'oxygène vers le patient pendant au moins les périodes d'expiration; et - un compresseur apte à fournir de l'oxygène à pression élevée au venturi et/ou au concentrateur, cet appareil présentant pour particularité que - le compresseur est du type à au moins deux cylindres pourvus de pistons et fonctionnant en parallèle, les sorties des deux cylindres étant indépendante l'une de l'autre et reliées à un ensemble de canalisations qui comprennent une première canalisation qui permet de relier la sortie d'un premier cylindre au venturi, une deuxième canalisation qui permet de relier la sortie d'un deuxième cylindre au concentrateur, et des moyens permettant de relier entre elles la première et la deuxième canalisations, et en outre des clapets anti-retour sont disposés sur lesdits moyens pour empêcher une, surpression dans la deuxième canalisation d'atteindre la première canalisation. De cette façon, la nécessaire indépendance des circuits peut être assurée pour toute répartition. Par "pression élevée", on entend ici une pression relative d'au moins 2 bars. Suivant une réalisation particulièrement simple et économique, la deuxième canalisation est reliée en permanence au concentrateur, et il est prévu, sur la première canalisation, une vanne à trois voies qui permet d'envoyer l'air comprimé produit dans le premier cylindre soit vers le venturi, soit vers le concentrateur. Dans ce cas, l'appareillage ne comporte, outre les première et deuxième canalisations, qu'une canalisation de raccordement, et une vanne à trois voies sur la première canalisation, et il peut fonctionner suivant deux modes: - assistance respiratoire avec air pressurisé et suroxygéné, - assistance respiratoire par air suroxygéné seulement. Dans le premier mode, on peut toujours mettre le concentrateur hors circuit si l'oxygène n'est pas nécessaire. Suivant une réalisation un peu plus perfectionnée, il est prévu, sur la première canalisation, entre ladite vanne et le venturi, un déversoir qui permet de dériver une partie de l'air comprimé envoyé vers le venturi pour le diriger vers le concentrateur. Cette réalisation permet de moduler à volonté le rapport air pressurisé/oxygène. Dans tous les cas, il est possible d'améliorer encore la constance des débits et pression de l'air pressurisé en prévoyant qu'un réservoirtampon, de faible volume, est relié à la première canalisation. Suivant une réalisation intéressante, le concentrateur comporte une sortie qui permet de le relier à un appareil d'aide à la respiration fonctionnant sans air pressurisé. L'avantage de cette disposition est de permettre, en cas de besoin, un passage très rapide d'une respiration "naturelle en air suroxygéné, à une respiration assistée par air pulsé. L'invention va maintenant être décrite à l'aide d'un exemple pratique, illustré à l'aide de la figure unique qui est un schéma d'un appareillage d'assistance respiratoire conforme à l'invention. L'appareillage décrit à titre d'exemple comprend, d'une part, un "respirateur" 1, qui est dérivé d'un appareil analogue destiné à l'usage hospitalier, et commercialisé par la demanderesse sous le nom de "ARM 25", et d'un module d'alimentation 2, qui comporte les particularités spécifiques de l'invention. Le respirateur 1 comprend deux parties, dont la première est destinée à l'insufflation d'air pulsé dans le système respiratoire du patient P. Cette première partie comprend une entrée A, reliée à la source d'air comprimé qui sera décrite plus loin. Un pressostat 3 permet de contrôler la pression d'entrée et un détendeur 4 permet de stabiliser celle-ci à une valeur d'environ 3 bars. Un robinet d'aide inspiratoire 5 permet d'abaisser la pression établie par le détendeur 4 jusqu'à une valeur réglable, choisie en fonction des besoins. Une électrovanne 6 permet d'interrompre et de rétablir à volonté le débit, de façon à constituer un régime pulsé. Un venturi 7 comprend une buse axiale 8, alimentée en air comprimé provenant de l'électrovanne 6, et une entrée d'air secondaire filtré 9, qui est entrainé par l'air sortant de la buse 8, quand celle-ci est alimentée. Le venturi 7 se prolonge par un conduit 10, pourvu d'un clapet anti-retour 11, et d'un capteur de débit à fil chauffant 12. On a représenté en 13 et 14 un manomètre et un capteur de pression, branchés sur le conduit 10, en aval du clapet anti-retour 11. Le conduit 10 débouche dans le corps d'un masque en communication permanente avec le système respiratoire i du patient. Le corps de masque comporte un orifice expiratoire 15, relié à l'air libre, et pourvu d'une vanne 16, disposée pour interrompre sa communication avec le corps de vanne en dehors des périodes expiratoires. Tous les éléments de cette première partie du respirateur, de l'électrovanne 6 à la vanne 16, sont décrits dans le brevet antérieur US-A-5.000.173. La seconde partie du respirateur, nettement plus simple, est destinée à introduire un supplément d'oxygène, (qui peut être un autre gaz de traitement) dans le système respiratoire 1 du patient. I1 comprend une entrée B, reliée à une source d'oxygène de l'appareillage qui sera décrit plus loin, et un robinet 21 de dosage de l'oxygène en fonction des besoins. Une électrovanne 22 est intercalée sur un conduit 23 qui relie le robinet 21 au conduit 10, là o il rejoint le corps de masque, de façon à envoyer de l'oxygène dans le système respiratoire 1 du patient. L'électrovanne 22 permet de synchroniser les envois d'oxygène et les envois d'air pressurisé. La partie inférieure de la figure jointe est occupée par le module d'alimentation 2, qu'on va maintenant décrire de façon plus détaillée. L'élément moteur du module 2 est un compresseur 30, comportant deux cylindres pourvus de pistons et fonctionnant en parallèle. Le compresseur a donc deux sorties 31, 32 distinctes. La première sortie 31 est reliée, par un conduit 32, à une vanne à trois voies 33. Une des sorties de la vanne 33 est reliée à une conduite 34, elle-même reliée à un "déverseur" 35, dont le fonctionnement sera expliqué plus loin, et dont une sortie est reliée par une conduite 36 à la sortie "air comprimé" du module, laquelle est confondue avec l'entrée A de la première partie du respirateur. La pression à la première sortie 31 du compresseur est d'environ 3,5 bars, elle se conserve à peu près intégralement jusqu'à la sortie A. La deuxième sortie 32 du compresseur est disposée de façon à envoyer de l'air comprimé, sous une pression d'environ 3,5 bars sensiblement égale à celle qui règne à la première sortie 31, dans un concentrateur 40, du type comprenant deux colonnes à tamis moléculaire fonctionnant en alternance. Un clapet anti-retour 41 est intercalé entre la sortie 32 et le concentrateur 40, de façon à empêcher un refoulement d'air depuis le concentrateur vers le compresseur, en particulier lors du changement de colonne. La vanne à trois voies 33 a une deuxième sortie, qui est également reliée à l'entrée du concentrateur 40. Cette deuxième sortie comporte, elle aussi, un clapet anti-retour 42, qui protège, de même manière, la sortie 31 du compresseur contre le retour d'air sous pression provenant du concentrateur 40, lorsque la vanne à trois voies 33 est dans la position o la sortie 31 est reliée à ce concentrateur. L'entrée du concentrateur 40 est également reliée à une autre sortie du déverseur 35, grâce à laquelle il est possible de n'envoyer vers la sortie A qu'une partie de l'air qui est passé par la vanne à trois voies 33 et la conduite 34. L'excès d'air est alors envoyé au concentrateur 40. Le déverseur 35 est, lui aussi, protégé par un clapet anti-retour 43, disposé de la même façon que les clapets anti-retour 41 et 42. Une petite capacité tampon 44, branchée sur la conduite 36, apporte un complément de stabilisation à la pression à la sortie A. Le concentrateur 40 comporte une sortie B, qui est confondue avec l'entrée de la deuxième partie du respirateur 1. Il comporte une troisième sortie C, qui n'est pas en usage lorsque le respirateur fonctionne, mais qui peut être utilisée pour une assistance respiratoire ne comportant pas l'utilisation d'air pulsé. A titre indicatif, le compresseur est fourni par la Société Thomas. Les sorties 31 et 32 délivrent chacune 18 Nlitres par minute, sous 3,5 bars (350 kPa). L'invention permet donc de disposer d'un appareil pratiquement autonome, c'est-à-dire qui n'a pas besoin d'être relié à des réseaux d'air comprimé ou d'oxygène. Il suffit de se brancher sur une source d'énergie convenable pour le moteur du compresseur, par exemple un réseau électrique. L'appareil présente une grande souplesse, puisqu'il permet, par simple commutation de la vanne 33 notamment, de procéder soit à une assistance respiratoire avec air comprimé pulsé, cet air comprimé pouvant contenir des proportions réglables d'oxygène, ou encore une assistance respiratoire moins poussée, par simple addition d'oxygène, à l'air inspiré naturellement. L'appareillage est peu encombrant, et de manipulation simple. REVENDICATIONS 1. Appareillage d'aide à la respiration comprenant: a) des moyens pour fournir de l'air pressurisé à un patient, et comportant: - un venturi (7) qui peut être alimenté en air sous pression élevée pour entraîner de l'air à pression atmosphérique dans un premier conduit (10) relié au système pulmonaire du patient, - une première vanne (6) placée sur l'alimentation du venturi pour interrompre l'alimentation dudit venturi pendant les périodes d'expiration, - une deuxième vanne (16) pour relier le système pulmonaire à l'atmosphère pendant les périodes d'expiration. b) des moyens pour fournir de l'oxygène au patient, et comportant: - un concentrateur (40), qui peut être alimenté en air sous pression élevée pour produire de l'oxygène, ce concentrateur comprenant au moins deux colonnes à tamis moléculaire fonctionnent en alternance, l'un absorbant l'azote pendant que l'autre se régénère, - un deuxième conduit (23), reliant une sortie du concentrateur audit premier conduit (10), et équipé d'une vanne (22) empêchant le passage d'oxygène vers le patient pendant au moins les périodes d'expiration; et - un compresseur (30) apte à fournir de l'oxygène à pression élevée au venturi et/ou au concentrateur, caractérisé en ce que: - le compresseur (30) est du type à au moins deux cylindres pourvus de pistons et fonctionnant en parallèle, les sorties (31, 32) des deux cylindres étant indépendantes l'une de l'autre et reliées à un ensemble de canalisations qui comprennent une première canalisation (34) qui permet de relier la sortie (31) d'un premier cylindre au venturi, une deuxième canalisation qui permet de relier la sortie (32) d'un deuxième cylindre au concentrateur, et des moyens (33) permettant de relier entre elles la première et la deuxième canalisations, et en ce que des clapets anti- retour (41, 42, 43) sont disposés sur lesdits moyens pour empêcher une surpression dans la deuxième canalisation d'atteindre la première canalisation. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième canalisation est reliée en permanence au concentrateur, et en ce qu'il est prévu, sur la première canalisation, une vanne à trois voies (33) qui permet d'envoyer l'air comprimé produit dans le premier cylindre soit vers le venturi, soit vers le concentrateur. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur la première canalisation, entre ladite vanne et le venturi, un déverseur (35) qui permet de dériver une partie de l'air comprimé envoyé vers le venturi pour le diriger vers le concentrateur. 4. Appareillage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un réservoir-tampon (44) relié à la première canalisation. 5. Appareillage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le concentrateur comporte une sortie (6) qui permet de le relier à un appareil d'aide à la respiration fonctionnant sans air pressurisé.