FR2573658A1 - Positive expiratory pressure device - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif associé à un ventilateur et permettant d'obtenir une pression expiratoire positive. The present invention relates to a device associated with a ventilator and making it possible to obtain a positive expiratory pressure.
La pression expiratoire positive est une technique utilisée pour lutter contre le collapsus alvéolaire en ventilation artificielle et elle est employée aussi bien en ventilation mécanique qu'en ventilation spontanée. Positive expiratory pressure is a technique used to combat alveolar collapse in artificial ventilation and is used both in mechanical ventilation and in spontaneous ventilation.
On connaît actuellement des dispositifs permettant d'obtenir une telle pression expiratoire positive. Certains de ces dispositifs fonctionnant en frein expiratoire, comportent des moyens permettant de réduire le calibre du circuit expiratoire, ce qui limite ainsi le débit gazeux et entraîne par conséquent un surcroît de pression intra-thoracique. Currently known devices for obtaining such a positive expiratory pressure. Some of these devices operating in expiratory brake, include means making it possible to reduce the caliber of the expiratory circuit, which thus limits the gas flow and consequently causes an increase in intra-thoracic pressure.
Un autre dispositif connu dit 9 colonne d'eau, consiste à faire expirer le patient par l'intermédiaire d'un tuyau dont l'extrémité plonge dans un récipient contenant de l'eau. L'expiration est ainsi possible tant que la pression intra-thoracique est supérieure à la hauteur dont le tuyau plonge dans l'eau. Another known device, known as a water column, consists in exhaling the patient by means of a tube, the end of which plunges into a container containing water. Expiration is thus possible as long as the intra-thoracic pressure is greater than the height of which the pipe plunges into the water.
Un autre dispositif connu comporte une soupape introduite dans le circuit expiratoire et qui est tarde à l'aide d'un ressort ou d'une pression auxiliaire obtenue par un ensemble injecteur-venturi. Cette soupape crée un plateau de pression expiratoire constant jusqu'# la fin de ltexpi- ration, le niveau de ce plateau étant réglé par le ressort ou la pression de refoulement du venturi. Another known device comprises a valve introduced into the expiratory circuit and which is delayed using a spring or an auxiliary pressure obtained by an injector-venturi assembly. This valve creates a constant expiratory pressure plate until the end of expiration, the level of this plate being regulated by the spring or the discharge pressure of the venturi.
Tous ces dispositifs connus présentent un certain nombre d'inconvénients et notamment celui d'exercer leur action pendant la totalité de l'expiration et de créer par conséquent une gêne expiratoire surtout en début d'expiration, et celui de nécessiter des réglages manuels ne permettant pas un contrôle de cette fonction par le ventilateur. All of these known devices have a certain number of drawbacks, and in particular that of exerting their action during the entire expiration and consequently of creating expiratory discomfort especially at the start of expiration, and that of requiring manual adjustments which do not allow not a fan control of this function.
Un autre dispositif connu qui tente de pallier ces inconvénients, comporte une vanne pilotée électriquement de manière h moduler 1' ouverture du circuit expiratoire, au moyen de cette vanne, en fonction de l'information stelivref par un capteur de pression. Toutefois cette solution exige l'emploi d'une vanne spéciale coûteuse et nécessitant un temps de réponse rapide.Another known device which attempts to overcome these drawbacks, comprises a valve electrically controlled so as to modulate the opening of the expiratory circuit, by means of this valve, as a function of the information delivered by a pressure sensor. However, this solution requires the use of an expensive special valve and requiring a rapid response time.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif de conception particulièrement simple et permettant d'obtenir, avec une très grande pjrécision, une pression expiratoire positive correspondant à une valeur de consigne# affichée électriquement. The present invention aims to remedy these drawbacks by providing a device with a particularly simple design and making it possible to obtain, with very high precision, a positive expiratory pressure corresponding to a set value # displayed electrically.
A cet effet ce dispositif associé à un ventilateur pour obtenir une pression expiratoire positive comportant, dans le circuit expiratoire, une vanne commandée électriquement et comportant un clapet mobile disposé en regard d'un siège interposé entre un orifice d'entrée des gaz expirés et un orifice de sortie dans l'atmosphère, un capteur de pression pour relever en permanence la pression d'expiration et un circuit de commande électrique de la vanne auquel est connecté le capteur de pression, est caractérisé en ce que la vanne est constituée par une soupape normalement ouverte et dont le clapet peut être sollicité en direction de son siège, avec une force variable, par le noyau mobile d'un électroaimant, et en ce que le circuit de commande électrique comprend un comparateur à deux entrées auxquelles sont respectivement appliqués le signal de sortie du capteur de pression, représentant la valeur de la pression expiratoire, et un signal de consigne correspondant h la pression expiratoire désirée, la sortie de ce comparateur, h laquelle apparaît un signal d'erreur, étant-connectde à un circuit de commande de l'êlectroaimant qui délivre h sa sortie un si- gnal d'alimentation de l'électroaimant qui est fonction du signal d'erreur délivre par le comparateur dès que la pression expiratoire devient inférieure à la pression expiratoire désirée. To this end, this device associated with a ventilator for obtaining a positive expiratory pressure comprising, in the expiratory circuit, an electrically controlled valve and comprising a movable valve disposed opposite a seat interposed between an inlet port of the exhaled gases and a outlet to the atmosphere, a pressure sensor for continuously reading the exhalation pressure and an electrical control circuit of the valve to which the pressure sensor is connected, is characterized in that the valve consists of a valve normally open and the valve can be biased towards its seat, with variable force, by the movable core of an electromagnet, and in that the electrical control circuit comprises a comparator with two inputs to which the signal are respectively applied pressure sensor output, representing the value of the expiratory pressure, and a setpoint signal corresponding to the expiratory pressure desired, the output of this comparator, at which an error signal appears, being connected to a control circuit of the electromagnet which delivers at its output a signal supplying the electromagnet which is a function of the signal error delivered by the comparator as soon as the expiratory pressure becomes lower than the desired expiratory pressure.
On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexe qui est un schéma électrique d'un dispositif permettant d'obtenir une pression expiratoire positive. An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawing which is an electrical diagram of a device making it possible to obtain a positive expiratory pressure.
Le dispositif représenté sur le dessin comprend une vanne 1 constituée par une soupape normalement ouverte et à laquelle est raccordé un tuyau 2 dans lequ-el expire un patient. La vanne 1 comprend un corps creux 3 pourvu d'un orifice 4 d'entrée des gaz expirés, auquel est raccordé le tuyau 2, et d'un orifice 5 de sortie des gaz dans latmos- phère. Le corps 3 contient également un clapet mobile constitué par une membrane déformable 6 qui délimite, dans le corps 3, deux chambres inférieure et supérieure. Dans la chambre inférieure du corps 3 débouchent l'orifice d'entrée 4 et l'orifice de sortie dans l'atmosphère 5, ce dernier étant prolongé, à l'intérieur du corps 3, par un conduit se terminant par un singe 7 disposé en regard de la membrane 6 et à distance de celle-ci en position normale d'ouverture de la vanne 1.Dans la chambre supérieure du corps 3 est logé un noyau mobile 8 d'un électroaimant 9 fixé sur la partie supérieure du corps 3-. Le noyau 8 est en appui sur la partie centrale de la membrane 6 et il est mobile suivant une direction perpendiculaire au plan de cette membrane 6. Le noyau 8 est ainsi disposé de manière à exercer, sur la membrane 6, une force F proportionnelle au courant d'alimentation de l'électroaimant 9. En position de repos la vanne 1 est normalement ouverte et les gaz expirés s'écoulent à travers celle-ci de l'orifice d'entrée 4 à l'orifice 5 de sortie dans l'atmosphàre. The device shown in the drawing comprises a valve 1 constituted by a normally open valve and to which a pipe 2 is connected in which a patient exhales. The valve 1 comprises a hollow body 3 provided with an orifice 4 for entering the exhaled gases, to which the pipe 2 is connected, and with an orifice 5 for leaving the gases in the atmosphere. The body 3 also contains a movable valve constituted by a deformable membrane 6 which delimits, in the body 3, two lower and upper chambers. In the lower chamber of the body 3 open the inlet port 4 and the outlet port in the atmosphere 5, the latter being extended, inside the body 3, by a conduit ending in a monkey 7 disposed opposite the diaphragm 6 and at a distance therefrom in the normal position for opening the valve 1.In the upper chamber of the body 3 is housed a movable core 8 of an electromagnet 9 fixed on the upper part of the body 3 -. The core 8 is supported on the central part of the membrane 6 and it is movable in a direction perpendicular to the plane of this membrane 6. The core 8 is thus arranged so as to exert, on the membrane 6, a force F proportional to the supply current of the electromagnet 9. In the rest position the valve 1 is normally open and the exhaled gases flow through it from the inlet port 4 to the outlet port 5 in the atmosphere.
Le dispositif suivant l'invention comporte également un capteur de pression ln qui est relié à l'intérieur de la vanne 1, du côté de l'orifice d'entrée 4, pour détecter, à tout instant, la pression d'expiration Pex qui varie naturellement au cours d'un cycle d'expiration. Ce capteur de pression ln émet h sa sortie un signal électrique P repré sentant la pression d'expiration Pex. Ce capteur r 1 est connecté à un circuit de commande ll qui comporte un comparateur 12 à deux entrées et un circuit 13 d'alimentation de l'électroaimant 9.Le comparateur 12 reçoit à son entrée nbgative le signal P correspondant h la pression d1 expira- tion mesurée et à son entrée positive un siqnal de consigne Ve correspondant à la pression expiratoire positive que l'on désire obtenir. Le comparateur 12 délivre ainsi à sa sortie un signal d'erreur e = Vc - P qui est appliqué au circuit 13 de commande d'alimentation de l'électroaimant 9, lequel assure la mise en forme (amplification, intégration, dérivation etc) de ce signal et la transformation tension-courant afin de délivrer à sa sortie un signal C de commande de l'électroaimant 9. The device according to the invention also comprises a pressure sensor ln which is connected to the inside of the valve 1, on the side of the inlet orifice 4, for detecting, at any time, the expiration pressure Pex which naturally varies during an expiration cycle. This pressure sensor ln emits an electrical signal P at its output representing the expiration pressure Pex. This sensor r 1 is connected to a control circuit ll which comprises a comparator 12 with two inputs and a circuit 13 for supplying the electromagnet 9. The comparator 12 receives at its negative input the signal P corresponding to the pressure d1 expired - measured measurement and at its positive input a setpoint signal Ve corresponding to the positive expiratory pressure which it is desired to obtain. The comparator 12 thus delivers at its output an error signal e = Vc - P which is applied to the circuit 13 for controlling the supply of the electromagnet 9, which ensures the shaping (amplification, integration, derivation, etc.) of this signal and the voltage-current transformation in order to deliver at its output a signal C for controlling the electromagnet 9.
1 Pour expliquer le fonctionnement du dispositif suivant l'invention, on considérera le cas simple o l'asservissement est uniquement proportionnel. Dans ce cas le circuit 11 délivre à sa sortie un signal de commande C de la forme c : k (Vc - P), k étant une constante. 1 To explain the operation of the device according to the invention, we will consider the simple case where the control is only proportional. In this case the circuit 11 delivers at its output a control signal C of the form c: k (Vc - P), k being a constant.
Au début de la phase d'expiration, la pression d'expiration Pex est supérieure à la pression d'expiration positive désirée, c'est-à-dire que l'on a P > Vc si bien que le signal d'erreur émis par le comparateur 12 est négatif. Le circuit 13 délivre alors un signal C = n, l'électroaimant 9 n1 est pas alimenté et le noyau 8 n'exerce aucune force sur la membrane 6. Le patient peut alors expirer librement à la pression atmosphérique. At the start of the expiration phase, the expiration pressure Pex is greater than the desired positive expiration pressure, that is to say that we have P> Vc so that the error signal emitted by comparator 12 is negative. The circuit 13 then delivers a signal C = n, the electromagnet 9 n1 is not supplied and the core 8 exerts no force on the membrane 6. The patient can then breathe freely at atmospheric pressure.
Dès que la pression d'expiration devient inférieure à la pression expiratoire positive désirée, c'est-à-dire dès que P devient inférieur à Vc, le signal e devient positif et le circuit 13 délivre alors un signal de commande C proportionnel au signal d'erreur e, clest-à-dire que l'on a
C = k (Vc-P). L'êlectroaîmant 9 est alors alimenté et il exerce sur la membrane 6, par l'intermédiaire de son noyau mobile 8,une force r qui tend à plaquer cette membrane 6 sur son siège 7. il en rzsulte que le débit de gaz expiré diminue, par suite de la réduction du passage entre la mem brane 6 et le siège 7, t et par consquent que la pression d'expiration Pex augmente. Le signal C et la force r vont alors diminuer, ce qui aura pour conséquence de permettre à la pression Pex de décroître, ce qui entrain une augment au tion de la force F et ainsi de suite. As soon as the expiration pressure becomes lower than the desired positive expiratory pressure, that is to say as soon as P becomes less than Vc, the signal e becomes positive and the circuit 13 then delivers a control signal C proportional to the signal error e, which is to say that we have
C = k (Vc-P). The electromagnet 9 is then supplied and it exerts on the membrane 6, by means of its movable core 8, a force r which tends to press this membrane 6 on its seat 7. the result is that the flow of expired gas decreases , as a result of the reduction in the passage between the mem brane 6 and the seat 7, t and consequently that the exhalation pressure Pex increases. The signal C and the force r will then decrease, which will have the consequence of allowing the pressure Pex to decrease, which results in an increase in the force F and so on.
On voit donc, d'après ce qui précède, que le dispositif a tendance à se stabiliser lorsque P = Vc, c'est-à-dire que lorsque la pression d'expiration du patient
Pex est égale à la pression expiratoire positive désirée.We therefore see, from the above, that the device tends to stabilize when P = Vc, that is to say when the patient's exhalation pressure
Pex is equal to the desired positive expiratory pressure.
L'asservissement proportionnel qui a été utilisé à titre d'exemple non limitatif dans le dispositif décrit ci-dessus, peut être avantageusement remplacé, dans la pratique, par un asservissement du type PID. The proportional control which has been used by way of nonlimiting example in the device described above, can advantageously be replaced, in practice, by a PID type control.
On voit donc que, pour obtenir la valeur de pression expiratoire positive voulue, il suffit d'appliquer, à l'entrée positive du comparateur 12, un signal de tension de consigne Vc ayant la valeur adéquate. It can therefore be seen that, to obtain the desired positive expiratory pressure value, it suffices to apply, to the positive input of comparator 12, a reference voltage signal Vc having the appropriate value.
Le dispositif suivant l'invention permet en outre de fermer le circuit expiratoire pendant la phase d'insufflation. il suffit en effet d'appliquer à l'électroaimant 9, durant cette phase, un signal de commande C suffisamment important pour maintenir la membrane 6 plaquée sur son siège 7 par le noyau mobile 8 quelle que soit la pression régnant dans le tuyau d'expiration 2 durant cette phase. The device according to the invention also makes it possible to close the expiratory circuit during the insufflation phase. it suffices to apply to the electromagnet 9, during this phase, a control signal C which is sufficiently large to maintain the membrane 6 pressed against its seat 7 by the movable core 8 whatever the pressure prevailing in the pipe. expiration 2 during this phase.
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Legal Events
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| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |