Brevet FR2732607A1 — publié le 19961011

L'invention concerne un appareil d'assistance respiratoire. L'invention concerne plus particulièrement un appareil d'assistance respiratoire de type volumétrique, du type comportant une enceinte à volume variable munie d'une paroi mobile dont les déplacement sont commandés pour fournir à un patient des gaz respirables, au travers d'un bloc-soupapes et d'un circuit inspiratoire, pendant une phase inspiratoire et pour interrompre cette fourniture pendant une phase expiratoire. On connaît actuellement de nombreux types d'appareils d'assistance respiratoire, également appelés respirateurs, qui présentent de telles caractéristiques. En effet, les respirateurs de type volumétrique sont des appareils qui permettent de contrôler aisément le volume des gaz insufflés au patient ainsi que la fréquence du cycle respiratoire. De plus, de tels respirateurs s'adaptent assez bien aux contraintes imposées à un respirateur de type portable et autonome car ils sont assez simples à mettre en oeuvre et faibles consommateurs d'énergie. Toutefois, les appareils volumétriques présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir fournir en début de cycle inspiratoire un débit de gaz à pression élevée suffisamment important. En effet, les respirateurs volumétriques utilisent généralement comme enceinte à volume variable soit un soufflet soit un piston se déplaçant dans un cylindre. Dans les deux cas, en début de phase inspiratoire, la paroi mobile de l'enceinte à volume variable est immobile. Le début de la phase inspiratoire correspond alors à la mise en mouvement de cette paroi mobile. Du fait de l'inertie des pièces qui limite l'accé lération de la paroi mobile, et du fait de la faible variation relative de volume de l'enceinte au début de la course de la paroi mobile, l'augmentation de pression à l'intérieur de l'enceinte à volume variable est tout d'abord très lente. Il s'en suit pour le patient qu'au début de la phase inspiratoire, alors que son besoin en air est le plus important, le respirateur impose un délai pendant lequel le volume de gaz insufflé est faible. Pendant ce délai, le patient peut avoir l'impression désagréable de "manquer d'air". Par ailleurs, et ce notamment dans le cas des appareils portables ou destinés à être utilisés à domicile, les respirateurs sont exposées à de multiples sources de pollution extérieure soit sous la forme de poussières soit sous la forme de bactéries, qui peuvent contaminer les parties de l'appareil en contact avec les gaz insufflés au patient. Or, la conception actuelle des appareils d'assistance respiratoire tend à rendre le nettoyage et la stérilisation difficiles, voire même impossibles, du fait notamment de l'accroissement du nombre de vannes de commande et du nombre de capteurs de pression et de débit installés dans les appareils. L'invention a donc pour but de proposer un appareil d'assistance respiratoire volumétrique apportant une solution à ces problèmes. Dans ce but, l'invention propose un appareil d'assistance respiratoire du type vu précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour établir dans l'enceinte à volume variable une pression initiale prédéterminée, avant le début de la phase inspiratoire du patient, afin de fournir au patient un débit important de gaz respirables dès le début de la phase inspiratoire. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - il est prévu une vanne inspiratoire commandée qui est agencée entre l'enceinte à volume variable et le circuit inspiratoire, qui est ouverte pendant la phase inspiratoire et fermée pendant la phase expiratoire, et en ce que la paroi mobile de l'enceinte à volume variable est déplacée d'une course pré-inspiratoire, avant le début de la phase inspiratoire, de manière à établir la pression initiale prédéterminée dans l'enceinte - la valeur de la pression initiale prédéterminée est réglable et est fonction de la course pré-inspiratoire de la paroi mobile - la vanne inspiratoire est une vanne à commande pneumatique et en ce que la pression de commande est fournie par une source de pression auxiliaire - la vanne inspiratoire est une vanne ballon intégrée dans le bloc-soupapes - la vanne inspiratoire comporte un corps tubulaire dont la surface cylindrique externe filetée est vissée dans le bloc-soupapes et comporte une gorge annulaire circonférentielle agencée en regard d'au moins un orifice de distribution de pression de commande du bloc-soupapes, la vanne ballon comporte une traverse agencée diamétralement à l'intérieur du corps tubulaire et munie d'un canal interne qui débouche dans la gorge annulaire et un ballon souple, fixé sur la traverse de manière étanche autour d'un trou relié au canal interne, est gonflé par la pression de commande contre un siège pour obturer la passage des gaz et dégonflé pour libérer ce passage - le bloc-soupapes comporte une entrée d'air munie d'un clapet anti-retour pour l'admission de l'air à l'intérieur de l'enceinte à volume variable - le bloc-soupapes comporte un capteur d'oxygène pour déterminer la teneur en oxygène des gaz présents à l'intérieur de l'enceinte à volume variable ;; - le bloc-soupapes comporte une vanne commandée d'admission d'oxygène qui permet de réguler le taux d'oxygène à l'intérieur de l'enceinte à volume variable - le bloc-soupapes comporte un circuit de transfert des gaz expirés qui comporte une vanne d'obturation commandée et de moyens d'analyse du flux de ses gaz expirés - la vanne d'obturation du circuit de transfert des gaz expirés est une vanne ballon commandée pneumatiquement - la pression de commande de la vanne d'obturation est prélevée dans le circuit inspiratoire - le corps du bloc-soupapes est monté dans des glissières du bâti de l'appareil de manière a être démontable pour permettre son nettoyage et sa stérilisation - l'enceinte à volume variable est un soufflet ;; - le soufflet est agencé contre une face arrière du bloc-soupapes qui en constitue une paroi fixe, et en ce que le soufflet est démontable avec le bloc-soupapes pour permettre son nettoyage et sa stérilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil d'assistance respiratoire selon l'invention - la figure 2 est une vue plus détaillée de la face avant d'un bloc-soupapes conforme aux enseignements de l'invention ; - les figures 3, 4 et 5 sont des vues en section d'un tel bloc-soupapes suivant les lignes 3-3, 4-4, 5-5 et de la figure 2 respectivement ; - La figure 6 est une vue en section longitudinale, selon la ligne 6-6 de la figure 7, et à plus grande échelle d'une vanne inspiratoire commandée conforme aux enseignements de l'invention ;; - La figure 7 est une vue en coupe transversale selon la ligne 7-7 de la figure 6 ; On a représenté sur la figure 1 de manière schématique un respirateur volumétrique 10 muni d'un soufflet 12 qui est fixé sur la face arrière 14 d'un bloc-soupapes 16 et dont une paroi mobile 18 est animée d'un mouvement de translation alternée sous l'action d'un dispositif d'entraînement 20. Le dispositif d'entraînement 20 est contrôlé par des moyens de commande 22 selon des consignes imposées par l'utilisateur au moyen d'un panneau de commande 24 situé sur la face avant 26 du respirateur 10. Le bloc-soupapes 16 constitue une partie de la face avant 26 mais, conformément aux enseignements de l'invention, il est monté sur des glissières verticales 28 d'axes Al qui en permettent un démontage aisé. Le bloc-soupapes 16 comporte notamment une entrée d'air 30 et une sortie d'air 32 sur laquelle est branché un circuit inspiratoire 34 à l'extrémité libre duquel est relié un masque 36 destiné a être appliqué contre le visage du patient. Comme on peut le voir sur la figure 2, le biocsoupapes 16 comporte des tubulures de prise de pression 35, 37 qui sont reliées respectivement à l'entrée 30 et à la sortie 32 d'air et qui débouchent dans la face arrière 14 du bloc-soupapes 16. Des tubulures 35, 37 sont prévues pour être reliées par des tuyaux de raccordement (non représentés) à des capteurs de pression des moyens de commande 22. Conformément aux enseignements de l'invention, la sortie d'air 32 du bloc-soupapes 16 est équipée d'une vanne inspiratoire 40 commandée pneumatiquement qui est représentée sur les figures 6 et 7. La vanne inspiratoire 40 comporte un corps tubulaire 42 d'axe A2 dont la surface cylindrique externe 44 est filetée. La vanne inspiratoire 40 est ainsi vissée dans la sortie d'air 32, depuis la face avant 46 du bloc-soupapes 16. Elle est en butée contre le fond 48 de la sortie d'air 32 qui est percé d'un orifice 50 de communication avec l'intérieur du soufflet 12. La vanne inspiratoire 40 est munie d'une traverse diamétrale 52 qui est agencée transversalement à l'intérieur du corps tubulaire 42. La traverse diamétrale 52 est percée d'un canal interne 54 qui débouche à chacune de ses extrémités dans une gorge circulaire 56 aménagée dans la surface cylindrique externe 44 du corps tubulaire 42. La traverse diamétrale 52 est munie en son centre d'un plot 58 dirigé selon l'axe A2 du corps tubulaire 42 et qui est percé d'un trou 60 qui débouche dans le canal interne 54. Sur le plot 58 est agencé un ballon 62 dont le volume intérieur est relié de manière étanche au canal interne 54 par le trou 60. La gorge circulaire 56 du corps tubulaire 42 de la vanne inspiratoire 40 est agencée en regard d'une gorge circulaire 66 agencée dans la paroi cylindrique interne 68 de la sortie d'air 32 dans laquelle débouche une extrémité d'une canalisation d'alimentation en pression de commande 70. La seconde extrémité de la canalisation d'alimentation 70 débouche dans la face arrière 14 du bloc-soupapes 16. Lorsqu'une pression de commande est envoyée dans la canalisation d'alimentation 70, elle est transmise par l'intermédiaire des gorges circulaires 66, 56 au canal interne 54 de la traverse diamétrale 52 jusqu'au volume interne du ballon 62. Le ballon 62 est ainsi gonflé et est plaqué contre le fond 48 de la sortie d'air 32 de manière à en obturer l'orifice 50, ce qui empêche tout passage de gaz au travers de la sortie 32. Lorsque la canalisation d'alimentation 70 ne fournit plus de pression de commande, le ballon 32 se dégonfle et libère le passage des gaz. Lors de la phase expiratoire du patient, il est nécessaire que la sortie d'air 32 soit fermée. En effet, durant la phase expiratoire, le soufflet 12 augmente de volume et aspire de l'air frais par l'entrée de gaz 30, mais il ne doit pas aspirer des gaz dans le circuit inspiratoire 34 au travers de la sortie d'air 32. A cet effet, une pression de commande est envoyée dans la canalisation d'alimentation 70 de manière à fermer la vanne inspiratoire 40. Conformément aux enseignement de l'invention, lorsque le soufflet 12 a atteint son volume interne maximal et avant le début de la phase inspiratoire suivante, la paroi mobile 18 du soufflet 12 est actionnée de manière à diminuer le volume interne du soufflet 12 afin de comprimer les gaz qui s'y trouvent puisque ceuxci ne peuvent s'échapper ni par l'entrée 30 qui est munie d'un clapet anti-retour, ni par la sortie 32 qui est fermée par la vanne inspiratoire 40. Ainsi, lorsque les moyens de commande 22 du respirateur 10 déclenchent une nouvelle phase inspiratoire, ils déclenchent simultanément la remise en action du dispositif d'entraînement 20 dans le sens qui tend à diminuer le volume interne du soufflet 12 et l'ouverture de la vanne inspiratoire 40 par l'annulation de la pression de commande dans la canalisation d'alimentation 70. De la sorte, la surpression qui régnait à l'intérieur du soufflet, avant le début de la phase inspiratoire, est directement transmise au patient et le soufflet 12 qui diminue de volume permet de poursuivre la fourniture de gaz respirables au patient pendant le reste de la phase inspiratoire. La valeur de la surpression pré-inspiratoire est réglable et dépend de la course pré-inspiratoire de la paroi mobile 18 du soufflet 12. La pression de commande de la vanne inspiratoire 40 peut-être obtenue de différentes façons (non représentées). En effet, le débit de gaz nécessaire pour commander une vanne ballon est très faible et il sera possible d'utiliser par exemple un accumulateur de pression alimenté par le soufflet 12 ou une source de pression auxiliaire telle qu'une mini-turbine. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 5, le bloc-soupapes 16 selon l'invention comporte également un emplacement 72 pour un capteur d'oxygène (non représenté) qui permet de connaître à tout instant la teneur en oxygène des gaz présents à l'intérieur du soufflet 12. En associant ce capteur d'oxygène à une vanne commandée et à une alimentation externe en oxygène sous pression, il est possible d'enrichir en oxygène le mélange gazeux insufflé au patient en ayant un contrôle très précis du taux d'oxygène puisqu'il sera directement mesuré par le capteur, et non le résultat d'une simple estimation calculée en fonction d'un volume d'oxygène injecté. Le bloc-soupapes 16 selon l'invention est également équipé d'un circuit expiratoire pour l'évacuation vers l'atmosphère des gaz expirés par le patient. Selon l'état de la technique (non représenté), l'air expiré par le patient est rejeté directement dans l'atmosphère au travers d'un clapet anti-retour agencé sur le masque 36 qui permet l'expulsion des gaz expirés tout en interdisant l'inhalation directe de l'air environnant. Afin de mieux contrôler le débit des gaz expiratoires il a été proposé d'interposer, à proximité du masque 36 une vanne expiratoire externe 74 commandée pneumatiquement comme cela a été représenté sur la figure 1. La vanne expiratoire externe 74 possède une structure similaire à celle de la vanne inspiratoire 40 décrite plus haut et est commandée pour être ouverte pendant l'expiration et fermée pendant l'inspiration. A cet effet, la vanne expiratoire externe 74 est munie d'un ballon (non représenté) dont la pression est commandée grâce à un tuyau 76 de pression de commande qui est branché sur une sortie 78 de pression de commande agencée dans le bloc-soupapes 16. La sortie 78 de prise de pression est reliée par un canal d'alimentation 79 à la face arrière 14 du blocsoupapes 16 sur lequel est branché un tuyau (non représenté) de raccordement à une source de commande (non représentée). La pression de commande de la vanne expiratoire externe 74 pourra être prélevée directement dans le soufflet 12 ou, comme pour la vanne inspiratoire 40, elle pourra provenir d'un accumulateur de pression ou d'une mini-turbine. Dans tous les cas, il sera possible de prévoir une vanne proportionnelle interposée entre la source auxiliaire de pression et la vanne expiratoire 74 pour permettre une régulation fine de la pression régnant à l'intérieur du ballon de la vanne expiratoire 74. Ainsi, on pourra imposer au patient d'expirer sous une pression constante positive, également appelée PEEP, puisqu'il devra lutter contre la pression régulée régnant dans le ballon de la vanne expiratoire qui tend à obturer le passage des gaz. Selon une autre caractéristique du bloc-soupapes 16 conforme aux enseignements de l'invention, le blocsoupapes 16 comporte un circuit 80 de transfert des gaz expirés qui est notamment représenté sur la figure 3. Le circuit de transfert 80 comporte une entrée 82 et une sortie 84 reliées par un tube de transfert 86 agencé à l'intérieur du corps du bloc-soupapes 16. Les gaz expirés par le patient sont recueillis par un tuyau (non représenté) de récupération des gaz expirés branché par l'une de ses extrémités sur le masque 26 et par l'autre de ses extrémités sur l'entrée 82 du circuit de transfert. L'entrée 82 du circuit de transfert est munie d'une vanne 88 commandée pneumatiquement dont le fonctionnement est semblable à celui de la vanne inspiratoire 40. La vanne 88 étant disposée dans le circuit d'expiration, elle utilise le circuit de commande prévu pour la vanne externe d'expiration 74. A cet effet, il est prévu, dans le bloc-soupapes 16, une prise de pression 90 qui débouche par une de ses extrémités dans la sortie de pression de commande 78 et dont l'autre extrémité communique de manière étanche avec le ballon 92 de la vanne 88 du circuit de transfert 80 qui est fixé sur le fond de l'entrée 82. Lorsque la pression de commande provoque le gonflement du ballon 92, celui-ci se plaque contre un siège 94 qui est vissé dans l'entrée 82 du circuit de transfert 80. Si le circuit de transfert 80 est utilisé sans une vanne expiratoire externe, il est prévu un bouchon d'obturation (non représenté) de la sortie de pression de commande 78 qui permet à cette pression de continuer de commander la vanne 88 du circuit de transfert 80. Dans le cas contraire, les deux vannes 74 et 88 sont commandées simultanément. A la sortie 84 du circuit de transfert 80, il est possible de brancher des moyens (non représentés) de mesure du débit et de la pression des gaz expirés ou des moyens d'analyse de la composition de ces gaz. Enfin, selon une autre caractéristique du blocsoupapes selon l'invention, le bloc-soupapes 16 comporte un corps mort cylindrique 96 agencé sur sa face arrière 14 et qui s'étend axialement à l'intérieur du soufflet 12 comme cela est représenté sur les figures 4 et 5. Le corps mort 96 est muni de perçages pour permettre à l'entrée d'air 30, à la sortie d'air 32 et à l'emplacement 72 pour le capteur d'oxygène de communiquer avec l'intérieur du soufflet 12. Le corps mort 96 permet de ne laisser subsister aucun volume résiduel à l'intérieur du soufflet 12 lorsque celui-ci est comprimé au maximum. En effet, l'absence de corps mort 96, lorsque le soufflet 12 est comprimé au maximum, laisse subsister à l'intérieur de celui-ci un volume résiduel non négligeable. Or, ce volume qui n'est pas utilisé introduit une plus grande élasticité des gaz comprimés et est donc nuisible à un contrôle précis du volume de gaz délivré au patient. Le corps mort 96 a donc pour but de compenser exactement cet espace perdu. Par ailleurs, le corps mort 96 permet de fixer aisément le soufflet 12 sur la face arrière 14 du blocsoupapes 16. REVENDICATIONS 1. Appareil d'assistance respiratoire volumétrique du type comportant une enceinte à volume variable (12) munie d'une paroi mobile (18) dont les déplacements sont commandés pour fournir à un patient des gaz respirables, au travers d'un bloc-soupapes (16) et d'un circuit inspiratoire (34), pendant une phase inspiratoire et pour interrompre cette fourniture pendant une phase expiratoire, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour établir dans l'enceinte à volume variable (12) une pression initiale prédéterminée, avant le début de la phase inspiratoire du patient, afin de fournir au patient un débit important de gaz respirables dès le début de la phase inspiratoire. 2. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu une vanne inspiratoire (40) commandée qui est agencée entre l'enceinte à volume variable (12) et le circuit inspiratoire (34), qui est ouverte pendant la phase inspiratoire et fermée pendant la phase expiratoire, et en ce que la paroi mobile (18) de l'enceinte à volume variable (12) est déplacée d'une course pré-inspiratoire, avant le début de la phase inspiratoire, de manière à établir la pression initiale prédéterminée dans l'enceinte (12). 3. Appareil d'assistance respiratoires selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de la pression initiale prédéterminée est réglable et est fonction de la course pré-inspiratoire de la paroi mobile (18). 4. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vanne inspiratoire (40) est une vanne à commande pneumatique et en ce que la pression de commande est fournie par une source de pression auxiliaire. 5. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vanne inspiratoire (40) est une vanne ballon intégrée dans le blocsoupapes. 6. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vanne inspiratoire (40) comporte un corps tubulaire (42) dont la surface cylindrique externe (44) filetée est vissée dans le bloc-soupapes (16) et comporte une gorge annulaire (56) circonférentielle agencée en regard d'au moins un orifice (70) de distribution de pression de commande du bloc-soupapes (16), en ce que la vanne ballon (40) comporte une traverse (52) agencée diamétralement à l'intérieur du corps tubulaire (42) et munie d'un canal interne (54) qui débouche dans la gorge annulaire (56) et en ce qu'un ballon souple (62), fixé sur la traverse (52) de manière étanche autour d'un trou (60) relié au canal interne (54), est gonflé par la pression de commande contre un siège (48) pour obturer la passage des gaz et dégonflé pour libérer ce passage. 7. Appareil d'assistance respiratoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc-soupapes (16) comporte une entrée d'air (30) munie d'un clapet anti-retour pour l'admission de l'air à l'intérieur de l'enceinte à volume variable (12). 8. Appareil d'assistance respiratoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc-soupapes (16) comporte un capteur d'oxygène pour déterminer la teneur en oxygène des gaz présents à l'intérieur de l'enceinte à volume variable. 9. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bloc-soupapes (16) comporte une vanne commandée d'admission d'oxygène qui permet de réguler le taux d'oxygène à l'intérieur de l'enceinte (12) à volume variable. 10. Appareil d'assistance respiratoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc-soupapes (16) comporte un circuit de transfert (80) des gaz expirés qui comporte une vanne d'obturation (88) commandée et de moyens d'analyse du flux des gaz expirés. 11. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vanne d'obturation (88) du circuit de transfert (80) des gaz expirés est une vanne ballon commandée pneumatiquement. 12. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pression de commande de la vanne d'obturation (88) est prélevée dans le circuit inspiratoire (34). 13. Appareil d'assistance respiratoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps du bloc-soupapes (16) est monté dans des glissières (28) du bâti de l'appareil de manière a être démontable pour permettre son nettoyage et sa stérilisation. 14. Appareil d'assistance respiratoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte à volume variable (12) est un soufflet. 15. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication 14 prise en combinaison avec la revendication 13, caractérisé en ce que le soufflet (12) est agencé contre une face arrière (14) du bloc-soupapes (16) qui en constitue une paroi fixe, et en ce que le soufflet (12) est démontable avec le bloc-soupapes (16) pour permettre son nettoyage et sa stérilisation.