Brevet FR3098727A1 — publié le 20210122

Description Titre de l'invention : Ventilateur médical à double entrée et à capteur de pression différentielle [0001] L'invention concerne un appareil d'assistance respiratoire ou ventilateur médical à double entrée comprenant un capteur de pression différentielle avec piquages agencés sur le conduit d'oxygène à haute pression et le conduit d'oxygène à basse pression de manière à y mesurer la pression gazeuse et pouvoir déterminer automatiquement à quel conduit est reliée la source d'oxygène et détecter et alarmer en cas de chute de pression importante. [0002] Il est usuel d'utiliser un appareil d'assistance respiratoire, habituellement appelé ven- tilateur médical, pour fournir une assistance respiratoire à un individu, i.c. un patient, présentant une insuffisance respiratoire, c'est-à-dire pour lui fournir un gaz respiratoire, tel de l'air ou de l'air enrichi en oxygène (02). [0003] En général, un ventilateur médical comprend une unique entrée d'oxygène, c'est-à-dire un seul port ou raccord d'alimentation en oxygène, alimentant une ligne d'oxygène interne pour apporter de l'oxygène au patient alimenté par le ventilateur, i.c. oxygène pur ou air enrichi en oxygène. [0004] Toutefois, certains ventilateurs médicaux dits « à double entrée » présentent deux entrées d'oxygène distinctes, c'est-à-dire deux ports ou raccords d'alimentation en oxygène, agencés sur deux conduits internes agencés en parallèle, i.c. conduit HP et conduit BP, et venant se raccorder l'un à l'autre pour former une ligne d'oxygène commune. Il est aussi généralement prévu des clapets anti-retour dans les conduits HP et BP afin d'éviter les retours de gaz et les fuites de gaz à travers le conduit non branché à la source d'oxygène. [0005] Ces deux entrées d'oxygène permettent de recevoir de l'oxygène gazeux provenant de différentes sources et surtout à des pressions différentes. De ce fait, les niveaux de pression doivent être surveillés de manière différente selon que l'on se trouve du côté de l'entrée HP ou de l'entrée BP. [0006] Pour ce faire, un unique capteur de pression d'oxygène est généralement utilisé, dont la prise de mesure de pression est agencée en aval du site de raccordement entre les deux conduits HP et BP. Le capteur surveille de ce fait la pression au sein des deux conduits HP et BP, comme illustré sur la [fig.1]. [0007] Or, compte tenu de la présence de clapets anti-retour dans les conduits HP et BP, le capteur de pression unique situé en aval, mesure uniquement la pression la plus haute entre le conduit HP et le conduit BP. Ceci implique que la surveillance de la pression basse dans les deux conduits n'est pas vraiment efficace, ce qui conduit à des déclen- 2 chements de fausses alertes. [0008] De plus, ceci oblige à prévoir un réglage ou un sélecteur sur l'IHM qui doit être fa- cilement attcignable par l'utilisateur pour lui permettre d'indiquer au ventilateur quelle source d'O., est raccordée/utilisée, c'est-à-dire une source d'0, à HP ou à BP, voire même aucune source. Cela complique donc aussi l'expérience utilisateur qui doit penser à modifier le réglage si besoin. D'ailleurs, s'il n'a pas connaissance de ce réglage, pour des raisons de cureté, le réglage par défaut est « HP 0, ». Ceci implique qu'une alarme intempestive se lèvera systématiquement dès que le conduit BP sera utilisé. [0009] Le problème est dès lors de pouvoir surveiller efficacement la pression d'oxygène dans les conduits HP et BP du ventilateur sans rencontrer les problèmes susmentionnés, et notamment de pouvoir gérer l'alarme de pression basse 02 dans les différents cas d'utilisation possibles, c'est-à-dire lorsque la source d'0, à haute pression est raccordée, lorsque la source d'O., à basse pression est raccordée ou lorsqu'aucune source n'est raccordée, de manière la plus simple possible pour l'utilisateur et cc, de manière à éviter des déclenchements d'alarme intempestifs ou, à l'inverse, une absence de déclenchement alors qu'une alarme devrait être déclenchée. [0010] La solution de l'invention concerne alors un ventilateur médical comprenant : [0011] un premier conduit d'oxygène comprenant une première entrée d'oxygène et un premier dispositif anti-retour de gaz, un second conduit d'oxygène comprenant une seconde entrée d'oxygène et un second dispositif anti-retour de gaz, une micro-soufflante motorisée alimentée en oxygène par de l'oxygène provenant du premier ou du second conduit d'oxygène, et un capteur de pression agencé pour mesurer la pression du gaz, [0012] caractérisé en ce que le capteur de pression comprend : [0013] une première prise de pression agencée sur le premier conduit d'oxygène entre la première entrée d'oxygène et le premier dispositif anti-retour et une seconde prise de pression agencée sur le second conduit d'oxygène entre la seconde entrée d'oxygène et le second dispositif and-retour, [0014] de manière à mesurer la pression gazeuse au sein du premier conduit d'oxygène et du second conduit d'oxygène. [0015] Dans le cadre de la présente invention, on appelle « oxygène », un flux gazeux contenant majoritairement de l'oxygène, de préférence au moins 70% en volume d'oxygène, en général au moins 80% en volume d'oxygène, typiquement entre 90 et 100% en volume d'oxygène. [0016] Selon le mode de réalisation considéré, le ventilateur de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : 3 [0017] - le capteur de pression est un capteur de pression différentielle. le premier conduit d'oxygène et le second conduit d'oxygène sont raccordés fluidiquement l'un à l'autre, en aval des premier et second dispositifs antiretour de gaz, en formant un circuit commun d'oxygène. le premier dispositif anti-retour de gaz est un premier clapet anti-retour. le second dispositif and-retour de gaz est un second clapet anti-retour. il comporte en outre un circuit d'amenée d'air agencé de manière à alimenter la micro-soufflante avec de l'air. un filtre est agencé sur le circuit d'amenée d'air agencé de manière à purifier l'air alimentant la micro-soufflante. le circuit d'amenée d'air comprend un ou plusieurs conduits ou passages de gaz. il comporte une chambre de mélange gazeux alimentée en air par le circuit d'amenée d'air et en oxygène par le circuit commun d'oxygène de manière à réaliser un mélange air/oxygène et à alimenter la micro-soufflante avec ledit mélange air/oxygène. la micro-soufflante comprend un moteur électrique protégé par un carter de protection rigide. au moins une partie de la chambre de mélange gazeux est agencée autour du carter du moteur de la micro-soufflante. le premier conduit d'oxygène et le second conduit d'oxygène sont agencés en parallèle. il comprend des moyens de pilotage, telle une carte électronique à microprocesseur, notamment microcontrôleur. les moyens de pilotage sont configurés pour déclencher une première alarme dite « alarme 0, basse pression » lorsque le capteur de pression différentielle détermine une valeur de pression positive inférieure à une valeur-seuil prédéterminée, typiquement entre 2 et 5 bar. la valeur-seuil prédéterminée est de préférence fixée à 2.8 bar. les moyens de pilotage sont configurés pour déclencher une seconde alarme dite « alarme 02 pression minimale» lorsque le capteur de pression différentielle détermine une valeur de pression négative inférieure à la valeur-seuil prédéterminée et égale à 0 bar, i.e. 0 ou approximativement O. il comprend une IHM configurée pour afficher la première alarme dite alarme 02 basse pression » et/ou la seconde alarme dite « alarme 02 pression minimale» en réponse à un déclenchement d'alarme par les moyens de pilotage. il comprend des moyens d'alimentation électrique reliés électriquement aux moyens de pilotage et à l'IHM. le premier conduit d'oxygène comprend un premier filtre agencé entre la première entrée d'oxygène et le premier dispositif anti-retour de gaz. le second conduit d'oxygène comprend un second filtre agencé entre la seconde entrée d'oxygène et le second dispositif anti-retour de gaz. la micro-soufflante comprend un arbre-moteur entrainé en rotation par le moteur électrique, pendant son fonctionnement. la micro-soufflante comprend un arbre-moteur portant une roue à pâles ou ailettes. la micro-soufflante comprend une volute formant un compartiment à roue dans lequel la roue à pâles est agencée mobile en rotation. la micro-soufflante comprend un moteur sans halai (hrushlcss en anglais) pouvant atteindre une vitesse de rotation de 50 000 à 70 000 tr/min. le moteur de la micro-soufflante est commandé par les moyens de pilotage pour accélérer pendant les phases inspiratoires et fournir du gaz au patient et pour ralentir ou s'arrêter pendant les phases expiratoires pour ne plus lui fournir de gaz. [0018] L'invention concerne aussi une installation de ventilation de patient comprenant : [0019] un ventilateur médical selon l'invention, et une source d'oxygène à haute pression reliée fluidiquement à l'entrée HP pour alimenter le premier conduit d'oxygène avec de l'oxygène à une pression d'au moins 2 bar, typiquement entre environ 2.8 et 6 bar, de préférence une bouteille d'oxygène ou une canalisation d'oxygène, [0020] ou [0021] une source d'oxygène à basse pression reliée fluidiquement à l'entrée BP pour alimenter le second conduit d'oxygène avec de l'oxygène à une pression inférieure ou égale à 1.5 bar, de préférence un concentrateur d'oxygène. [0022] L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : [0023] [fig.1] schématise un circuit d'oxygène d'un ventilateur médical à double entrée selon l'art antérieur ; [0024] [fig.2] schématise un circuit d'oxygène d'un ventilateur médical à double entrée selon l'invention ; et [0025] [fig.3] schématise un ventilateur médical à double entrée selon l'invention intégrant le circuit d'oxygène de la [Fig. 2]. [0026] [fig.1] schématise le circuit d'oxygène 1, 2, 4 d'un ventilateur médical à double entrée selon l'art antérieur, lequel présente deux entrées d'oxygène distinctes 11. 21. c'est-à-dire deux orifices, ports ou raccords d'alimentation en oxygène, agencés sur deux conduits internes 1, 2 agencés en parallèle, à savoir un conduit à haute pression ou HP et un conduit à basse pression ou BP, venant se raccorder l'un à l'autre (en 5) en une ligne d'oxygène commune 4. [0027] Ces deux entrées d'oxygène 11, 21 permettent de recevoir de l'oxygène gazeux provenant de différentes sources et à des pressions différentes, à savoir typiquement de l'oxygène à « haute pression » qui alimente le premier conduit 1 (i.e. conduit HP) via une première entrée 11 et de l'oxygène à « basse pression » qui alimente le second conduit 2 (i.c. conduit BP) via une second entrée 21. [0028] L'entrée 11 du conduit HP 1 est configurée pour y raccorder fluidiquement, via un conduit flexible par exemple, une source d'oxygène (non montrée) fournissant de l'oxygène HP, c'est-à-dire à une pression d'au moins 2 bar, par exemple à une pression nominale variant entre environ 2.8 et 6 bar. De telles sources d'oxygène HP incluent notamment les bouteilles de gaz sous pression équipées ou intégrant un détendeur de gaz ou les réseaux de canalisations installés dans les bâtiments hospitaliers se terminant pas des prises de distribution murales. [0029] Par ailleurs, l'entrée BP 21 est quant à elle configurée pour y raccorder flui- diquement, via un conduit flexible par exemple, une source d'oxygène BP fournissant de l'oxygène BP, c'est-à-dire à plus basse pression que la source HP, typiquement une pression de moins de 2 bar, en général une pression inférieure ou égale à 1.5 bar (hors débit) et pouvant descendre à environ 0.5 bar (avec du débit). De telles sources d'oxygène HP incluent notamment les concentrateurs d'oxygène qui délivrent de l'oxygène 'impur' à une concentration comprise entre environ 80 et 100% en volume. [0030] Lorsque l'entrée HP 11 est utilisée, afin d'avertir l'utilisateur que la source d'On HP est presque vide ou rencontre une anomalie/défaut, une alarme dit de « pression d'02 basse » se déclenche lorsque la pression tombe en dessous d'une valeur-seuil, par exemple sous 2.8 bars, car la consigne de la fraction d'oxygène (FiOn) réglée par le médecin risque de ne plus être tenue. La fraction d'oxygène correspond à l'enrichissement en oxygène de Fair envoyé au patient. Dans ce cas, la source d'O, HP peut ne plus délivrer assez de débit d'oxygène pour réguler correctement la Fi02. [0031] A l'inverse, lorsque c'est l'entrée BP 21 qui est utilisée, il convient de ne pas dé- clencher d'alarme si la pression passe sous 2.8 bar puisqu'elle serait systématique du fait de la pression toujours inférieure à 2 bar régnant au niveau de l'entrée BP. Dans ce cas, une alarme doit être déclenchée uniquement si la pression (1'02 devient quasiment nulle, c'est-à-dire de l'ordre de 0 bar, car l'air n'est alors plus du tout enrichi en 0, [0032] On comprend donc que les niveaux de pression doivent donc être surveillés de manière différente selon que l'on se trouve du côté de l'entrée HP 11 ou de l'entrée BP 21. 6 [0033] Pour cc faire, un unique capteur de pression d'oxygène 3 est utilisé. La prise de pression 30 (i.e. site de mesure de pression) de ce capteur 3 est agencée sur la ligne commune 4 en aval du site de raccordement 5 entre les deux conduits 1, 2, en considérant le sens de circulation du gaz depuis les entrées 11, 21 en direction de la micro-soufflante 101 alimentée en oxygène par la ligne commune 4. [0034] Le capteur de pression 3 surveille donc indirectement la pression au sein des deux conduits HP et BP 11, 21 puisqu'il est agencé sur le circuit commun 4, aussi appelé ligne commune, en aval desdits conduits 11, 21. [0035] Dans ce cas, l'utilisateur doit sélectionner au niveau de l'IHM ou Interface Homme- Machine du ventilateur, la source d'a, alimentant le ventilateur, c'est-à-dire lui indiquer si l'oxygène arrive via l'entrée HP 11 ou l'entrée BP 21. Les alarmes se déclenchent en fonction de cette sélection et aussi des mesures de pression opérées par le capteur de pression 3. [0036] On voit également sur la [fig.1] que les premier et second conduits 1, 2 comprennent chacun des premier et second dispositifs anti-retour 12, 22, typiquement des clapets anti-retour servant à empêcher les retours de flux gazeux. [0037] Sont aussi prévus des premier et second filtres 13, 23 agencés entre les entrées d'oxygène 11,21 et les dispositifs anti-retour 12, 22, et permettant de retenir les éventuelles impuretés pouvant se trouver dans les flux d'oxygène. [0038] Compte tenu de la présence de clapets anti-retour 12, 22 dans les conduits HP et BP 1, 2, le capteur de pression 3 situé en aval, mesure uniquement la pression la plus haute entre le conduit HP 1 et le conduit BP 2. Il s'ensuit qu'un tel agencement ne permet pas de surveiller efficacement et simplement la pression basse ou BP dans les deux conduits 1, 2, ce qui conduit à des déclenchements de fausses alertes au niveau du ventilateur médical. [0039] De plus, utiliser un tel agencement complique aussi l'IHM du ventilateur puisqu'il est alors nécessaire de prévoir un réglage ou un sélecteur sur l'IHM qui doit être facilement accessible par l'utilisateur et lui permettre d'indiquer au ventilateur quelle source d'Or est raccordée/utilisée, c'est-à-dire une source d' 02 à HP ou à BP, voire même aucune source. Elle complique aussi l'expérience utilisateur qui doit penser à modifier le réglage si besoin. D'ailleurs, s'il n'a pas connaissance de ce réglage, pour des raisons de sureté, le réglage par défaut est « HP 02 ». Ceci implique qu'une alarme intempestive se lèvera systématiquement dès que le conduit BP sera utilisé. [0040] [fig.2] schématise un circuit d'oxygène d'un appareil d'assistance respiratoire ou ventilateur médical 100 à double entrée 11, 21 selon l'invention dont un mode de réalisation est schématisé en [Fig. 3]. Le circuit d'oxygène de la [Fig. 2] est identique à celui de la [Fig. 1], à l'exception du capteur de pression 3 et de son agencement. [0041] Plus précisément, le ventilateur médical 100 illustré en [fig.3] comprend un premier 7 conduit d'oxygène 1, ou conduit HP, comprenant une première entrée d'oxygène 11 ou entrée HP et un premier dispositif anti-retour de gaz 12, tel un premier anti-retour de gaz, et un second conduit d'oxygène 2, ou conduit BP, comprenant une seconde entrée d'oxygène 21 ou entrée BP et un second dispositif anti-retour de gaz 22, tel un second anti-retour de gaz. [0042] Les première entrée d'oxygène 11 et seconde entrée d'oxygène 21 sont dotées de raccords, connecteurs ou embouts de raccordements permettant d'y raccorder fluidiquement des sources d'oxygène HP 200 et BP 300, via des conduits flexibles ou analogues. [0043] L'entrée HP 11 est alimentée avec de l'oxygène à une pression d'au moins 2 har, ty- piquement entre environ 2.8 et 6 har, alors que l'entrée BP 21 est alimentée avec de l'oxygène à une pression inférieure ou égale à 1.5 bar (hors débit) et pouvant descendre à environ 0.5 bar (avec débit). [0044] La source d'oxygène à haute pression 200 (i.c. > 2 bar) est une bouteille de gaz sous pression contenant de l'oxygène « pur » (i.c. env. 100%) équipée ou intégrant un détendeur de gaz ou une canalisation de gaz, par exemple d'un réseau de canalisation installé dans un bâtiment hospitalier se terminant pas une ou des prises de distribution murales. [0045] Par ailleurs, la source d'oxygène basse pression 300 (i.c. REVENDICATIONS[Revendication 1] Ventilateur médical (100) comprenant : - un premier conduit d'oxygène (1) comprenant une première entrée d'oxygène (11) et un premier dispositif anti-retour de gaz (12), - un second conduit d'oxygène (2) comprenant une seconde entrée d'oxygène (21) et un second dispositif anti-retour de gaz (22), - une micro-soufflante (101) motorisée alimentée en oxygène par de l'oxygène provenant du premier (1) ou du second (2) conduit d'oxygène, et un capteur de pression (3) agencé pour mesurer la pression du gaz, caractérisé en ce que le capteur de pression (3) comprend : une première prise de pression (31) agencée sur le premier conduit d'oxygène (1) entre la première entrée d'oxygène (11) et le premier dispositif anti-retour (12) et une seconde prise de pression (32) agencée sur le second conduit d'oxygène (2) entre la seconde entrée d'oxygène (21) et le second dispositif anti-retour (22), de manière à mesurer la pression gazeuse au sein du premier conduit d'oxygène (1) et du second conduit d'oxygène (2). [Revendication 2] Ventilateur médical selon la revendication précédente, caractérisé en cc que le capteur de pression (3) est un capteur de pression différentielle. [Revendication 3] Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le premier conduit d'oxygène (1) et le second conduit d'oxygène (2) sont raccordés fluidiquement l'un à l'autre, en aval des premier et second dispositifs anti-retour de gaz (12, 22), en formant un circuit commun d'oxygène (4). [Revendication 4] Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le premier dispositif anti-retour de gaz (12) est un premier clapet anti-retour et/ou le second dispositif anti-retour de gaz (22) est un second clapet anti-retour. [Revendication 5] Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, ca- 12 [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] ractérisé en cc qu'il comporte en outre un circuit d'amenée d'air (102) agencé de manière à alimenter la micro-soufflante (101) avec de l'air. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en cc qu'il comporte et une chambre de mélange gazeux (106) alimentée en air par le circuit d'amenée d'air (102) et en oxygène par le circuit commun d'oxygène (4). Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en cc qu'il comprend des moyens de pilotage (103) configurés pour déclencher une première alarme dite « alarme 0, basse pression » lorsque le capteur de pression (3) différentielle détermine une valeur de pression positive inférieure à une valeur-seuil prédéterminée, de préférence la valeur-seuil prédéterminée est fixée à 2.8 bar. Ventilateur médical selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (103) sont configurés pour déclencher une seconde alarme dite « alarme 02 pression minimale» lorsque le capteur de pression (3) différentielle détermine une valeur de pression négative inférieure à la valeur-seuil prédéterminée et égale à 0. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en cc qu'il comprend une II-1M (104) configure° pour afficher la première alarme dite « alarme 0, haute pression » et/ou la seconde alarme dite « alarme 02 basse pression » en réponse à un déclenchement d'alarme par les moyens de pilotage (103). Installation de ventilation de patient comprenant : un ventilateur médical (100) selon l'une des revendications précédentes, et une source d'oxygène à haute pression (200) reliée fluidiquement à l'entrée HP (11) pour alimenter le premier conduit d'oxygène (1) avec de l'oxygène à une pression d'au moins 2 bar, typiquement entre environ 2.8 et 6 bar, de préférence une bouteille d'oxygène ou une canalisation (l'oxygène, ou une source d'oxygène à basse pression (300) reliée fluidiquement l'entrée BP (21) pour alimenter le second conduit d'oxygène (2) avec de l'oxygène à une pression inférieure ou égale à 1.5 bar, de préférence un concentrateur (l'oxygène.