Brevet FR2890867A1 — publié le 20070323

L'invention concerne un dispositif d'assistance respiratoire et un procédé de commande d'un appareil d'assistance respiratoire. Pour pratiquer une assistance respiratoire, on connaît des appareils d'assistance respiratoire commandés en pression ou en volume, qui permettent de mettre en oeuvre de nombreuses fonctions d'assistance respiratoire pendant les phases d'inspiration et d'expiration. Dans les appareils d'assistance respiratoire connus, au début de l'expiration, la soupape d'inspiration est fermée et la soupape d'expiration est ouverte. Dans ce cas, la soupape d'expiration est commandée de telle sorte qu'une pression d'expiration finale prédéterminée règne dans la conduite d'expiration. Cette pression est habituellement mesurée vers la fin de la phase d'expiration, lorsque le débit de gaz expiré a atteint une valeur faible. En raison des inévitables tolérances, la pression effectivement mesurée diffère toujours de la valeur de consigne et on s'efforce de commander la soupape d'expiration de telle sorte que l'écart entre la pression mesurée et la pression prédéterminée soit aussi faible que possible. Cette pression, appelée ci-après pression de fermeture de la soupape d'expiration, ne peut être mesurée avec précision que tant qu'un léger débit gazeux s'écoule par la soupape d'expiration. Les appareils d'assistance respiratoire sont également équipés de mécanismes, appelés ci-après "déclencheurs", qui détectent que le patient cherche à inspirer, afin de déclencher une assistance respiratoire mécanique. Le déclencheur est un important élément de commutation, sur un appareil d'assistance respiratoire, et représente la condition qui permet au patient de donner à l'appareil l'impulsion de départ de l'assistance respiratoire mécanique. Le déclencheur peut être activé par une chute de pression dans la conduite d'expiration, provoquée par le fait que le patient essaie d'inspirer. Dans ce cas, le seuil de déclenchement doit être réglé de telle sorte qu'il soit inférieur au niveau de pression d'expiration finale. D'autre part, il ne faut pas qu'il soit tellement bas que le patient soit obligé de faire un effort trop important pour inspirer. Dans un appareil d'assistance respiratoire connu par le document EP 459 647 B1, un débit permanent s'écoulant par la soupape d'expiration est ajusté. A l'aide de deux détecteurs de débit gazeux, le débit gazeux est mesuré dans la conduite d'inspiration et dans la conduite d'expiration, et la différence est déterminée. Lorsque le patient commence à inspirer, une partie du débit gazeux arrive dans le poumon du patient et le débit gazeux dans la conduite d'expiration diminue de façon correspondante. Si la différence entre les débits gazeux dépasse une valeur seuil prédéterminée, la soupape d'expiration est fermée par une unité de commande de l'appareil d'assistance respiratoire, et une inspiration est déclenchée. A la fin de l'expiration, le débit permanent pré-inspiratoire est rétabli. Afin qu'on n'assiste pas à un effondrement de la pression lorsque le patient essaie d'inspirer, avec l'appareil d'assistance respiratoire connu, il faut que le débit gazeux permanent soit nettement supérieur au débit de gaz d'inspiration du patient que l'on peut détecter. Etant donné que les débits gazeux sont mesurés à l'aide de deux capteurs différents, les imprécisions de mesure des capteurs limitent la sensibilité qui permet de détecter un effort pour inspirer. Un débit gazeux permanent élevé affecte également la détermination du volume respiratoire minute du patient, étant donné que le mouvement respiratoire d'inspiration pratiqué doit être déterminé par la différence entre le débit gazeux dans la conduite d'inspiration et dans la conduite d'expiration. La sensibilité du déclenchement n'est donc pas aussi élevée qu'elle devrait l'être pour l'assistance respiratoire de patients sérieusement malades. L'invention a pour but d'améliorer la sensibilité de déclenchement d'un appareil d'assistance respiratoire et de fournir un procédé de commande d'un appareil d'assistance respiratoire. Ce but est atteint grâce à un dispositif d'assistance respiratoire comprenant une source de gaz respiratoire, une soupape d'expiration, une conduite d'inspiration menant de la source de gaz respiratoire à un patient, une conduite d'expiration menant du patient à la soupape d'expiration, un moyen d'alimentation susceptible d'être commandé, destiné au gaz respiratoire, monté en aval de la source de gaz respiratoire, un détecteur d'écoulement prévu dans la conduite d'expiration, qui livre une valeur d'écoulement mesurée pour le gaz respiratoire, un capteur de pression situé du côté entrée de la soupape d'expiration, destiné à déterminer une valeur mesurée de la pression du gaz respiratoire, une première unité de régulation qui règle une pression de fermeture de soupape d'expiration en fonction d'une valeur de consigne de pression prescrite, à partir de la valeur d'écoulement mesurée et de la valeur mesurée de la pression du gaz respiratoire, un deuxième circuit de régulation, dans lequel le moyen d'alimentation sert d'organe de réglage, qui, en fonction d'une valeur de consigne prescrite pour un débit de gaz d'inspiration pré- inspiratoire, et la valeur d'écoulement mesurée pour le gaz respiratoire étant considérée comme la valeur effective, régule un débit gazeux pour déterminer la pression de fermeture de la soupape d'expiration, un moyen de commande qui est conçu pour assurer une assistance respiratoire lorsque le débit gazeux pré- inspiratoire requis pour maintenir la pression de fermeture dépasse une valeur seuil prédéterminée. Avantageusement, la première unité de régulation est conçue pour associer la résistance interne de la soupape d'expiration à la régulation de la pression de fermeture. De façon avantageuse, le moyen de commande est conçu pour assurer une assistance respiratoire lorsque la différence entre la valeur de consigne prescrite pour le débit de gaz d'inspiration pré-inspiratoire et le débit gazeux requis pour maintenir la pression de fermeture dépasse une valeur seuil prédéterminée. L'avantage apporté par l'invention consiste essentiellement à mesurer la pression de fermeture p, non seulement à la fin de l'expiration mais, à l'aide d'un faible débit gazeux permanent, également avant une inspiration attendue, et à coupler un circuit de régulation d'une valeur de consigne de la pression de fermeture avec le moyen d'alimentation prévu en amont de la conduite d'inspiration de telle sorte que, lorsque chute la pression de fermeture pv, du fait que le patient essaie d'inspirer, du gaz respiratoire soit fourni en complément et que la pression de fermeture soit rétablie. Si la différence entre le débit gazeux pré-inspiratoire préréglé et le débit de gaz respiratoire fourni dépasse une valeur seuil prédéterminée, une respiration est déclenchée. Pour régler la pression de fermeture pv, avant une inspiration attendue, il suffit d'un faible débit gazeux qui doit être légèrement supérieur à la limite inférieure de mesure du détecteur d'écoulement. Par conséquent, le débit gazeux permanent n'a qu'un faible impact sur la mesure du volume de mouvement respiratoire appliqué. Si le débit gazeux permanent chute en- dessous du seuil de mesure, par exemple du fait que le patient essaie d'inspirer, la quantité de gaz respiratoire fournie en complément par le moyen d'alimentation sera limitée à la quantité nécessaire pour que la pression de fermeture pv préréglée soit rétablie. Les phénomènes qui provoquent une brève chute de pression n'exercent aucune influence sur le déclenchement, car l'approvisionnement supplémentaire en gaz respiratoire n'intervient que jusqu'à ce que le seuil inférieur de mesure du détecteur d'écoulement soit dépassé. L'inspiration n'est déclenchée que lorsque la différence entre le débit gazeux pré-inspiratoire préréglé et le débit de gaz respiratoire fourni en complément dépasse une valeur seuil prédéterminée. En variante, il est possible de se limiter à une comparaison entre le débit de gaz respiratoire fourni et une valeur seuil. Le procédé selon l'invention est caractérisé par les étapes suivantes: réguler un débit gazeux pré-inspiratoire en fonction d'une valeur de consigne prescrite, à l'aide d'un moyen d'alimentation en gaz respiratoire, et le laisser s'écouler par la soupape d'expiration à une pression de fermeture préréglée, mesurer à l'aide d'un capteur de pression la pression de fermeture en tant que valeur de pression mesurée, lorsque chute la valeur de pression mesurée, du fait que le patient essaie d'inspirer, augmenter le débit gazeux à l'aide du moyen d'alimentation jusqu'à ce que la pression de fermeture préréglée soit rétablie et à l'aide d'un moyen de commande, assurer une assistance respiratoire lorsque le débit gazeux pré-inspiratoire dV;so / dt requis pour maintenir la pression de fermeture pv dépasse une valeur seuil prédéterminée. De préférence, une assistance respiratoire est assurée lorsque la différence entre la valeur de consigne prescrite pour le débit de gaz d'inspiration pré-inspiratoire et le débit gazeux requis pour maintenir la pression de fermeture dépasse une valeur seuil prédéterminée. Un exemple d'exécution de l'invention est représenté sur le dessin et va maintenant être expliqué plus en détail. Sur le dessin: La figure 1 représente schématiquement la structure d'un appareil d'assistance respiratoire; La figure 2 représente la structure de régulation de l'appareil d'assistance respiratoire selon la figure 1. La figure 1 représente un appareil d'assistance respiratoire 1 destiné à alimenter un patient 2 en gaz respiratoire. Un mélangeur de gaz 3 servant de source de gaz respiratoire produit un mélange de gaz respiratoire à partir d'oxygène et d'air, qui parvient, par l'intermédiaire d'une soupape de dosage 4 susceptible d'être commandée qui sert de moyen d'alimentation, dans une conduite d'inspiration 5. A un point de bifurcation 6, la conduite d'inspiration 5 est reliée à une conduite de gaz respiratoire 7 menant au patient 2 et à une conduite d'expiration 8. La conduite d'expiration 8 se termine par une soupape d'expiration 9. Le courant de gaz expiré est mesuré, du côté évacuation de la soupape d'expiration 9, par un détecteur d'écoulement 10. Un capteur de pression 11 situé du côté entrée de la soupape d'expiration 9 détecte la pression pv qui règne dans la conduite d'expiration 8. La soupape de dosage 4, la soupape d'expiration 9, le détecteur d'écoulement 10 et le capteur de pression 11 sont raccordés à une unité centrale de commande et de calcul 12, au moyen de laquelle il est possible, par l'intermédiaire d'une ligne d'acheminement 13, de lancer un signal de déclenchement pour provoquer une inspiration. La figure 2 représente la structure de régulation de l'appareil d'assistance respiratoire 1 de la figure 1. Les mêmes composants sont désignés par les mêmes références qu'à la figure 1. Une première unité de régulation 14 reçoit, par l'intermédiaire d'un premier point de comparaison 15, la différence entre une valeur de consigne prescrite pour la pression de fermeture peso de la soupape d'expiration, et une pression de fermetutre pvk calculée dans une unité de calcul 16, corrigée par la résistance interne connue de la soupape d'expiration 9. L'unité de calcul 16 reçoit, comme valeurs d'entrée, la valeur de pression mesurée pvm, mesurée à l'expiration par le capteur de pression 11, et la valeur d'écoulement mesurée dVem/dt détectée par le détecteur d'écoulement 10. Une deuxième unité de régulation 17 fournit le signal d'activation dVisoi, /dt destiné à la soupape de dosage 4. A cet effet, par l'intermédiaire d'un deuxième point de comparaison 18, la deuxième unité de régulation 17 reçoit, comme valeur d'entrée, la différence entre la valeur de consigne prescrite pour un courant gazeux d'expiration minimal dVemin/dt et la valeur d'écoulement mesurée dVem/dt mesurée avec le détecteur d'écoulement 10. Au point de comparaison 6, en fonction de la direction d'écoulement du flux respiratoire, dans la conduite de gaz respiratoire 7, est calculée la somme ou la différence entre le courant gazeux dVi/dt fourni par la soupape de dosage 4 et le courant gazeux du patient dVpat/dt, qui parvient, sous forme de courant gazeux d'expiration dVe/dt, dans la conduite d'expiration 8. Selon la structure de régulation, cette soustraction est réalisée au troisième point de comparaison 19. Dans une unité de traitement 20, au début d'une inspiration attendue du patient, la valeur de consigne prescrite dVemin/dt est comparée au 2890867 6 signal d'activation dV;so /dt de la soupape de dosage 4. Lorsque la différence entre les deux valeurs dépasse une valeur seuil prédéterminée, un signal de déclenchement destiné à provoquer une inspiration est déclenché et passe par la ligne d'acheminement 13. L'appareil d'assistance respiratoire selon l'invention fonctionne de la façon suivante: Au début d'une inspiration, le gaz respiratoire est acheminé vers le patient 2 par l'intermédiaire de la soupape de dosage 4, jusqu'à ce que le volume de mouvement respiratoire préréglé soit atteint. Pendant l'inspiration, la soupape d'expiration 9 est fermée. Au cours de l'expiration, la soupape d'expiration 9 reçoit, du premier point de comparaison 15, une valeur de consigne prescrite pour la pression de fermeture pvso de fin d'expiration qu'il convient de régler. Le deuxième point de comparaison 18 transmet une valeur de consigne prescrite, pour un courant gazeux d'expiration minimal dVemin/dt, à la deuxième unité de régulation 17, de sorte que la soupape de dosage 4 dose un courant gazeux limité dès que le courant gazeux d'expiration tombe endessous de la limite inférieure du détecteur d'écoulement 10. Le courant gazeux permet de régler la pression de fermeture p de la soupape d'expiration 9 sur la valeur de consigne pvsoll prescrite. A cet effet, la première unité de régulation 14 fournit à la soupape d'expiration 9 une variable F, pour la pression de fermeture. Lorsque le patient tente d'inspirer, le courant gazeux dVe/dt circulant dans la conduite d'expiration 8 diminue et, afin de maintenir la pression de fermeture pv, la deuxième unité de régulation 17 fait augmenter la valeur de consigne dV;so /dt prescrite pour la soupape de dosage 4 jusqu'à ce que la pression de fermeture pe soit à nouveau rétablie. La différence entre dVemin/dt et dV;so /dt est analysée dans l'unité de traitement 20, pour voir si elle dépasse une valeur seuil. Si la valeur seuil est dépassée, un signal de déclenchement destiné à provoquer une inspiration est déclenché en passant par la ligne d'acheminement 13. 2890867 7 Revendications 1. Dispositif d'assistance respiratoire, comprenant une source de gaz respiratoire (3), une soupape d'expiration (9), une conduite d'inspiration (5) menant de la source de gaz respiratoire (3) à un patient (2), une conduite d'expiration (8) menant du patient (2) à la soupape d'expiration (9), un moyen d'alimentation (4) susceptible d'être commandé, destiné au gaz respiratoire, monté en aval de la source de gaz respiratoire (3), un détecteur d'écoulement (10) prévu dans la conduite d'expiration (8), qui livre une valeur d'écoulement mesurée dVem/dt pour le gaz respiratoire, un capteur de pression (11) situé du côté entrée de la soupape d'expiration (9), destiné à déterminer une valeur mesurée de la pression du gaz respiratoire p m, une première unité de régulation (14) qui règle une pression de fermeture de soupape d'expiration p.,, en fonction d'une valeur de consigne de pression prescrite, à partir de la valeur d'écoulement mesurée dVemldt et de la valeur mesurée de la pression du gaz respiratoire p m, un deuxième circuit de régulation (17), dans lequel le moyen d'alimentation (4) sert d'organe de réglage, qui, en fonction d'une valeur de consigne prescrite pour un débit de gaz d'inspiration pré-inspiratoire dVemin/dt, et la valeur d'écoulement mesurée pour le gaz respiratoire dVem/dt étant considérée comme la valeur effective, régule un débit gazeux pour déterminer la pression de fermeture pv de la soupape d'expiration, un moyen de commande (20) qui est conçu pour assurer une assistance respiratoire lorsque le débit gazeux pré-inspiratoire dV;so I dt requis pour maintenir la pression de fermeture pv dépasse une valeur seuil prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape d'expiration (9) comporte une résistance interne formant moyen de correction et destinée à la régulation de la pression de fermeture pv. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de commande (20) comporte des moyens de comparaison entre la valeur de consigne prescrite pour le débit de gaz d'inspiration pré-inspiratoire dVemin/dt et le débit gazeux dV;so /dt requis pour maintenir la pression de fermeture p,,, le moyen de commande (20) étant agencé pour déclencher un signal de déclenchement destiné à provoquer une inspiration lorsque la différence entre les valeurs comparées dépasse une valeur seuil prédéterminée.