Brevet FR3118584A1 — publié le 20220708

Titre de l’invention Appareil d’assistance respiratoire avec contrôle de PEP L’invention concerne un ventilateur médical (1) comprenant une micro-soufflante (2) avec une entrée de gaz (11) et une sortie de gaz (12), un chemin de gaz (10) relié fluidiquement à la sortie de gaz (12) et comprenant une valve expiratoire (22) à niveau de PEP contrôlable, une ligne de PEP (20) raccordée au chemin de gaz (10) en aval (21) de la micro-soufflante (2) et comprenant une électrovanne de PEP (40) avec une sortie de gaz (41). La ligne de PEP (20) coopérant pneumatiquement avec la valve expiratoire (22) pour contrôler le niveau de PEP de ladite valve expiratoire (22). Des moyens de pilotage (50) commandent au moins l’électrovanne de PEP (40) et la micro-soufflante (2). Selon l’invention, la sortie de gaz (41) de l’électrovanne de PEP (40) est raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz (11) de la micro-soufflante (2). Figure de l’abrégé : Fig. 1 Appareil d’assistance respiratoire avec contrôle de PEP L’invention concerne un appareil d’assistance respiratoire ou ventilateur médical avec contrôle du niveau de PEP de la valve expiratoire et recyclage du gaz provenant de la sortie de gaz de l’électrovanne de PEP vers l’entrée de gaz de la micro-soufflante du ventilateur. Certains appareils d’assistance respiratoire, couramment appelés ventilateurs médicaux, permettent de contrôler le niveau de PEP ou Pression Expiratoire Positive, lors des expirations d’un patient, suivant une valeur de consigne réglée par le médecin au niveau du ventilateur de manière à maintenir une pression positive à la bouche du patient pendant ses phases expiratoires. Dans un ventilateur médical équipé d’un circuit patient à « double-branche » ou à « simple branche sans fuite », la fonction est réalisée via le contrôle d’une valve expiratoire placée dans le circuit patient comprenant un orifice d’échappement à l’atmosphère qui est plus ou moins fermé pendant l’expiration du patient pour régler ou ajuster le niveau de PEP souhaité. Plus précisément, le contrôle de cette valve expiratoire, donc du niveau de PEP, se fait pneumatiquement en agissant sur une membrane de la valve expiratoire sur laquelle on vient appliquer une pression pneumatique pour obturer plus ou moins le passage des gaz expirés par le patient vers l’orifice d’échappement. La pression de commande de la membrane de la valve expiratoire est régulée via une dérivation appelée ligne de PEP venant se raccorder au circuit patient en aval de la turbine et amenant le gaz sous pression jusqu’à la valve expiratoire pour agir sur la membrane, comme expliqué ci-avant, et une électrovanne de PEP, souvent proportionnelle, agencée sur la ligne de PEP servant à contrôler la pression amenée par la ligne de PEP 20 jusqu’à la valve expiratoire, donc de maitriser le niveau de PEP en régulant la pression pneumatique (i.e. de gaz) appliquée sur la membrane de la valve expiratoire. Bien que très répandue, une telle architecture n’est pas idéale et présente plusieurs inconvénients. En effet, la sortie de gaz (i.e. l’échappement) de l’électrovanne de PEP qui contrôle la PEP doit se faire à l’air libre, c'est-à-dire à l’atmosphère, car l’air qui est fourni par la micro-soufflante peut être enrichi en oxygène. Or, pour d’évidentes questions de sécurité, il n’est pas recommandé d’envoyer de l’air enrichi en oxygène dans la carcasse du ventilateur et cette évacuation doit donc se faire vers l’extérieur de la carcasse du ventilateur. Ceci oblige alors à aménager au sein du ventilateur, une ligne d’évacuation de gaz munie d’un orifice de sortie spécifique d’échappement vers l’atmosphère ou bien à utiliser un orifice de sortie déjà existant. Dans les deux cas, cela complexifie l’architecture globale du ventilateur, sachant qu’il n’existe pas en général d’autre orifice de sortie à proximité. De plus, le fait que la sortie de l’électrovanne de PEP soit à l’air libre ne permet pas non plus d’assurer un très bon niveau d’étanchéité du ventilateur médical. En effet, lorsqu’il est à l’arrêt, de l’air et des polluants atmosphériques peuvent pénétrer par l’orifice de sortie, ce qui peut être particulièrement problématique si le ventilateur est destiné à être utilisé dans un environnement NRBC (Nucléaires, Radiologiques, Biologiques, Chimiques) car le circuit patient véhiculant le gaz respiratoire jusqu’au patient, pourrait être contaminé. Il serait alors nécessaire d’ajouter un filtre ou analogue, ce qui, là encore, complexifierait l’architecture générale du ventilateur du fait de l’intégration de ce filtre et conduirait inévitablement à des opérations de maintenance supplémentaires, notamment pour remplacer le filtre. Le problème est dès lors de proposer un ventilateur amélioré ne posant pas tout ou partie des problèmes et inconvénients susmentionnés, en particulier de pouvoir contrôler efficacement la PEP à la bouche du patient tout en assurant une étanchéité correcte du chemin pneumatique du ventilateur et une mise en œuvre facile de la solution au plan mécanique, c'est-à-dire sans compliquer excessivement l’architecture générale du ventilateur. La solution concerne alors un ventilateur médical comprenant : une micro-soufflante comprenant une entrée de gaz et une sortie de gaz, un chemin de gaz relié fluidiquement à la sortie de gaz de la micro-soufflante, et comprenant une valve expiratoire à niveau de PEP contrôlable, i.e. réglable/modifiable, une ligne de PEP venant se raccorder fluidiquement au chemin de gaz en aval de la micro-soufflante, ladite ligne de PEP comprenant au moins une électrovanne de PEP comprenant une sortie de gaz, et ladite ligne de PEP coopérant pneumatiquement avec la valve expiratoire pour contrôler le niveau de PEP de ladite valve expiratoire, et des moyens de pilotage commandant au moins l’électrovanne de PEP et la micro-soufflante, caractérisé en ce que la sortie de gaz de l’électrovanne de PEP est raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz de la micro-soufflante. Selon le mode de réalisation considéré, le ventilateur médical de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le chemin de gaz comprend une branche inspiratoire et une branche expiratoire, la valve expiratoire étant agencée sur la branche expiratoire. la branche inspiratoire et la branche expiratoire forment tout ou partie d’un circuit patient. le chemin de gaz comprend une portion amont agencée dans le ventilateur. le chemin de gaz comprend une portion aval agencée hors du ventilateur et comprenant au moins la branche inspiratoire. alternativement, le chemin de gaz, en particulier le circuit patient, comprend une branche respiratoire unique, c'est-à-dire une simple branche, sur laquelle est agencée la valve expiratoire. l’électrovanne de PEP comprend au moins une électrovanne proportionnelle. alternativement, l’électrovanne de PEP comprend une ou plusieurs électrovannes de type tout ou rien. Par exemple, l’électrovanne de PEP comprend deux ou trois électrovannes de type tout ou rien dont les sorties sont reliées fluidiquement pour former une sortie de gaz commune, i.e. la sortie de gaz de l’électrovanne de PEP. la ligne de PEP comprend un conduit, passage, circuit de gaz ou analogue. les moyens de pilotage comprennent au moins un microprocesseur, de préférence au moins un microcontrôleur. les moyens de pilotage comprennent au moins une carte électronique à au moins un microprocesseur. il comprend une carcasse externe. la portion amont du chemin de gaz est située dans la carcasse du ventilateur. la portion aval du chemin de gaz comprenant la branche inspiratoire du circuit patient est située hors de la carcasse du ventilateur. la portion aval du circuit patient, i.e. la branche inspiratoire du circuit patient, est reliée fluidiquement à une interface respiratoire patient, tel un masque respiratoire, par exemple nasal ou facial. la branche inspiratoire du circuit patient comprend un tuyau flexible venant se raccorder fluidiquement à l’extrémité aval de la portion amont du chemin de gaz. le circuit patient comprend une branche expiratoire sur laquelle est agencée la valve expiratoire. la branche inspiratoire et la branche expiratoire sont raccordées fluidiquement l’une à l’autre par l’intermédiaire d’une pièce en Y. la sortie de gaz de l’électrovanne de PEP est raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz de la micro-soufflante par l’intermédiaire d’une ligne de recyclage de gaz. la ligne de recyclage de gaz vient se raccorder fluidiquement, en amont, à la sortie de gaz de l’électrovanne de PEP et, en aval, au niveau de l’entrée de gaz de la micro-soufflante. la ligne de recyclage de gaz vient se raccorder fluidiquement, en aval, à un tronçon de conduit ou passage de gaz reliant l’entrée d’air à l’entrée de la micro-soufflante. la ligne de recyclage de gaz comprend un conduit, passage, circuit de gaz ou analogue. la valve expiratoire comprend un orifice d’échappement et une membrane. la valve expiratoire comprend un passage de gaz pouvant être plus ou moins obturé par la membrane afin de contrôler ou ajuster/régler le niveau de PEP. 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 : schématise l’architecture d’un ventilateur médical classique à deux branches, schématise le fonctionnement de la valve expiratoire, lors d’une expiration sans PEP, schématise le fonctionnement de la valve expiratoire, lors d’une expiration avec PEP, et schématise les modifications de l’architecture d’un ventilateur médical à deux branches conforme à l’invention. schématise un mode de réalisation d’un circuit patient 30 d’un ventilateur médical 1 à deux branches. Plus précisément, le ventilateur 1 comprend un chemin de gaz 10, aussi appelé chemin d’air, ayant une portion amont 10a agencée dans le ventilateur 1 et une portion aval hors du ventilateur 1 formant une branche inspiratoire 10b, et par ailleurs une branche expiratoire 31 munie d’une valve expiratoire 22 servant à évacuer les gaz expirés par le patient P. Plus précisément, le circuit patient 30 est alimenté en gaz respiratoire, par exemple de l’air ou de l’air enrichi en oxygène, par une micro-soufflante 2 dont l’entrée 11 est raccordée et alimentée par de l’air provenant d’une entrée d’air 3 reliée à l’atmosphère et éventuellement par de l’oxygène provenant d’une entrée d’oxygène 4 reliée à une source d’oxygène (non montrée), telle une bouteille d’oxygène sous pression ou une canalisation d’amenée d’oxygène. L’entrée d’air 3 peut être reliée à l’entrée 11 de la micro-soufflante 2 par un premier tronçon de conduit ou passage de gaz 15. De même, l’entrée d’oxygène 4 peut être reliée au premier tronçon de conduit ou passage de gaz 15 par le biais d’un deuxième tronçon de conduit ou passage de gaz 16, venant s’y raccorder fluidiquement entre l’entrée d’air 3 et l’entrée 11 de la micro-soufflante 2. La sortie 12 de la turbine est reliée fluidiquement à l’extrémité amont 13 de la portion amont 10a du chemin de gaz 10 alimentant la branche inspiratoire 10b du circuit patient 30 de manière à lui fournir du gaz respiratoire, typiquement de l’air ou de l’air enrichi en oxygène. La branche inspiratoire 10b du circuit patient 30 est relié fluidiquement à une interface respiratoire patient 32, tel un masque respiratoire, par exemple nasal ou facial, alimentant le patient P en gaz respiratoire. Habituellement, la branche inspiratoire 10b ou portion aval du chemin de gaz 10 est formée, en tout ou en partie, d’un tuyau flexible venant se raccorder fluidiquement au ventilateur 1, en particulier à l’extrémité aval 14 de la portion amont 10a du chemin de gaz 10. La portion amont 10a du chemin de gaz 10, qui est comprise entre ses extrémités amont 13 et aval 14, est située dans la carcasse 9 du ventilateur 1, alors que la portion aval ou branche inspiratoire 10b, qui est comprise entre l’extrémité aval 14 et l’interface respiratoire patient 32, est quant à elle située hors de la carcasse 9 du ventilateur 1. Par ailleurs, l’interface respiratoire patient 32 est reliée fluidiquement à une branche expiratoire 31 du circuit patient 30 laquelle comprend la valve expiratoire 22 munie d’un orifice d’échappement 24 à l’atmosphère qui est plus ou moins fermé par une membrane 23 pendant l’expiration du patient P pour maitriser le niveau de PEP souhaité, comme déjà expliqué. La branche inspiratoire 10b, typiquement un tuyau flexible, et la branche expiratoire 31 du circuit patient 30 viennent se raccorder au niveau par exemple d’une pièce en Y 33 qui est par ailleurs reliée fluidiquement à l’interface respiratoire patient 32, i.e. masque ou analogue. Les gaz expirés par le patient P, pendant ses phases expiratoires, qui sont riches en CO 2 , sont évacués à l’atmosphère via la branche expiratoire 31 et l’orifice d’échappement 24 de la valve expiratoire 22. Selon un mode de réalisation, la valve expiratoire 22 est située à proximité des voies aériennes du patient P, i.e. bouche et/ou nez. Selon un autre mode de réalisation, la valve expiratoire 22 est éloignée de l’interface patient 32, par exemple située au bout de la branche expiratoire 31, c'est-à-dire à au moins 1.5 m de l’interface patient 32. Le contrôle de la valve expiratoire 22, donc du niveau de PEP, se fait en agissant pneumatiquement sur la membrane 23 de la valve expiratoire 22 afin d’obturer plus ou moins le passage 25 des gaz expirés par le patient P vers l’orifice d’échappement 24, comme détaillé sur les et . Plus précisément, le contrôle pneumatique de la valve expiratoire 22 se fait via une ligne de dérivation, aussi appelée ligne de PEP 20, venant se raccorder, en amont (en 21), à la portion amont 10a du chemin de gaz 10, en aval de la micro-soufflante 2, aussi appelée compresseur ou turbine, notamment à proximité de la sortie de la micro-soufflante 2. La ligne de PEP 20, c'est-à-dire une conduite ou un passage de gaz ou analogue, véhicule le gaz sous pression fourni par la micro-soufflante 2 jusqu’à la valve expiratoire 22 pour agir sur la membrane 23, comme déjà expliqué ci-avant, et ainsi obturer plus ou moins le passage de gaz 25 vers l’orifice d’échappement 24. Ainsi, la schématise le fonctionnement de la valve expiratoire 22, lors d’une expiration sans PEP. Dans ce cas, la membrane 23 ne vient pas obturer le passage de gaz 25 vers l’orifice d’échappement 24, ce qui permet aux gaz expirés de s’échapper sans résistance, donc facilement, vers l’atmosphère. A l’inverse, la schématise le fonctionnement de la valve expiratoire 22, lors d’une expiration avec PEP. Dans ce cas, la membrane 23 vient obturer partiellement le passage de gaz 25 vers l’orifice d’échappement 24, c'est-à-dire diminuer la section de passage de gaz, ce qui crée alors la pression positive désirée ou PEP. Afin de réguler la pression appliquée sur la membrane 23 de la valve expiratoire 22, donc le niveau de PEP, on agence une électrovanne de PEP 40, de préférence une électrovanne proportionnelle, sur la ligne de PEP 20 et commandée par des moyens de pilotage 50, telle une carte électronique à microprocesseur mettant en œuvre un ou des algorithmes ou programmes d’ordinateur. L’électrovanne de PEP 40 est agencée (en 42) sur la ligne de PEP 20 et comprend une sortie de gaz 41 reliée à l’atmosphère servant à évacuer une partie de la pression gazeuse régnant dans la ligne de dérivation 20 et donc à ajuster/contrôler le niveau de pression venant s’exercer sur la membrane 23 de la valve expiratoire 22 et ainsi ajuster la valeur de PEP de la valve expiratoire 22. L’ouverture et/ou la fermeture de l’électrovanne de PEP 40 sont commandées par les moyens de pilotage, notamment en fonction des phases inspiratoires et expiratoires de l’utilisateur. Les moyens de pilotage 50 commandent aussi notamment une vanne 60, typiquement une électrovanne, qui sert à gérer des pauses inspiratoires ou expiratoires. Par exemple, les moyens de pilotage 50 commandent la fermeture de l’électrovanne 60 et de l’électrovanne de PEP 40 pour figer la pression appliquée à la valve expiratoire 22 pendant la durée de la pause désirée et ce, indépendamment de la micro-soufflante 2. Les moyens de pilotage 50 commandent en outre les accélérations et décélérations de la micro-soufflante 2, donc la fourniture de gaz au circuit d’air 10. Le ventilateur 1 est alimenté électriquement par le secteur et/ou une ou des batteries rechargeables (non montrées). Or, comme déjà expliqué, ce type de ventilateur n’est pas idéal car il ne permet pas d’assurer une étanchéité correcte du chemin pneumatique du ventilateur 1 du fait notamment de la présence de la sortie de gaz 41 de l’électrovanne de PEP 40 qui doit être reliée à l’atmosphère pour évacuer une partie de la pression gazeuse régnant dans la ligne de dérivation 20. Afin de résoudre ce problème, dans le cadre de la présente invention, il est proposé de modifier légèrement l’architecture du ventilateur 1 décrite en . Plus précisément, comme illustré en , au lieu de raccorder fluidiquement la sortie de gaz 41 de l’électrovanne de PEP 40 à l’atmosphère, ladite sortie de gaz 41 de l’électrovanne de PEP 40 est, selon l’invention, raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz 11 de la micro-soufflante 2. Ceci peut se faire facilement et sans complexifier notablement l’architecture générale du ventilateur 1 par l’intermédiaire d’une ligne de recyclage de gaz 70 venant se raccorder fluidiquement, en amont 71, à la sortie de gaz 41 de l’électrovanne de PEP 40 et, en aval 72, au niveau de l’entrée de gaz 11 de la micro-soufflante 2, par exemple sur le tronçon de conduit ou passage de gaz 15 reliant l’entrée d’air 3 à l’entrée 11 de la micro-soufflante 2. La ligne de recyclage de gaz 70 peut comprendre un conduit ou passage de gaz agencé dans la carcasse 9 du ventilateur médical 1. Autrement dit, selon l’invention, pour résoudre les problèmes susmentionnés, on renvoie le gaz provenant de la sortie 41 de l’électrovanne de PEP 40 vers l’entrée 11 de la micro-soufflante 2, de préférence en aval d’un filtre 17 servant à purifier l’air provenant de l’atmosphère. Le reste de l’architecture du ventilateur médical 1 reste identique à ce qui est présenté en et le fonctionnement de la valve expiratoire 22 illustré en et est lui aussi inchangé. Il est à noter que si l’invention a été décrite ci-avant pour un circuit patient à deux branches 10b, 31, elle est aussi applicable à un circuit patient à une seule branche (non montré). Un tel ventilateur 1 médical selon l’invention est utilisable aussi bien à l’hôpital que dans une unité d’intervention en urgence mobile, telle une ambulance de type SAMU ou SMUR. Ventilateur médical (1) comprenant : une micro-soufflante (2) comprenant une entrée de gaz (11) et une sortie de gaz (12), un chemin de gaz (10) relié fluidiquement à la sortie de gaz (12) de la micro-soufflante (2), et comprenant une valve expiratoire (22) à niveau de PEP contrôlable, une ligne de PEP (20) venant se raccorder fluidiquement au chemin de gaz (10) en aval (21) de la micro-soufflante (2), ladite ligne de PEP (20) comprenant une électrovanne de PEP (40) comprenant une sortie de gaz (41), et ladite ligne de PEP (20) coopérant pneumatiquement avec la valve expiratoire (22) pour contrôler le niveau de PEP de ladite valve expiratoire (22), et des moyens de pilotage (50) commandant au moins l’électrovanne de PEP (40) et la micro-soufflante (2), caractérisé en ce que la sortie de gaz (41) de l’électrovanne de PEP (40) est raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz (11) de la micro-soufflante (2). Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chemin de gaz (10) comprend une branche inspiratoire (10b) et une branche expiratoire (31), la valve expiratoire (22) étant agencée sur la branche expiratoire (31). Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’électrovanne de PEP (40) est une électrovanne proportionnelle ou au moins une électrovanne de type tout ou rien. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (50) comprennent au moins un microprocesseur, de préférence les moyens de pilotage (50) comprennent au moins une carte électronique à au moins un microprocesseur. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie de gaz (41) de l’électrovanne de PEP (40) est raccordée fluidiquement à l’entrée de gaz (11) de la micro-soufflante (2) par l’intermédiaire d’une ligne de recyclage de gaz (70). Ventilateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ligne de recyclage de gaz (70) vient se raccorder fluidiquement, en amont (71), à la sortie de gaz (41) de l’électrovanne de PEP (40) et, en aval (72), au niveau de l’entrée de gaz (11) de la micro-soufflante (2). Ventilateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la ligne de recyclage de gaz (70) vient se raccorder fluidiquement, en aval (72), à un tronçon de conduit ou passage de gaz (15) reliant une entrée d’air (3) à l’entrée (11) de la micro-soufflante (2). Ventilateur selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la ligne de recyclage de gaz (70) comprend un conduit, passage, circuit de gaz ou analogue. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valve expiratoire (22) comprend un orifice d’échappement (24) et une membrane (23). Ventilateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la branche inspiratoire (10b) et la branche expiratoire (31) forment tout ou partie d’un circuit patient (30).