FR2596279A1 - Artificial ventilation apparatus for assisting the volume inhaled by a patient - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un nppareii de ven dilation artificielle pour l'assistance inspiratoire voiu- trique d'un patient. The present invention relates to an artificial venation dilation device for the vascular inspiratory assistance of a patient.
Les appareils de ventilation artificieiie modernes, tels que par exemple celui décrit dans le brevet GB-2054 387, utilisent des modes ventilatoires dans lesquels un patient respire d'une manière intermittente ou continue de façon spontanée. Avec de tels appareils, lorsque le patient inspire spontanément dans le circuit de l'appareil, un dispositif détecte la baisse de pression apparaissant au de l'inspiration, ou "appel", et provoque la mise en pression du circuit à un niveau supérieur de quelques millibars su niveau initial, afin d'aider le transfert du gaz insuffi vers les poumons.Ce niveau de pression est prédéterminé par le prescripteur de le ventilation. Lorsque le patient s recu un volume de qaz tel que l'élévation de la pression intrapulmonaire soit égale à l'élévation de la pression du circuit, la résistance qu'il oppose alors au débit de naz voque une interruption de la phase inspiratoire.On assure ainsi au patient, par une commande de débit, un débit de nez d'inspiration correspondant à une pression d'équilibre ou pression positive de fin d'expiration PEEP en détectant la baisse de pression du flux de gaz vers le patient du fait de l'inspiration et en augmentant le débit,de ce flux de qaz proportionnellement à la baisse de pression détectée par rapport h cette pression d'équilibre PEEP. Modern artificial ventilation devices, such as that described in patent GB-2,054,387, use ventilation modes in which a patient breathes intermittently or continuously spontaneously. With such devices, when the patient spontaneously breathes into the circuit of the device, a device detects the drop in pressure appearing on inspiration, or "call", and causes the pressure of the circuit to a higher level of a few millibars on the initial level, to help transfer the insufficient gas to the lungs. This pressure level is predetermined by the ventilation prescriber. When the patient receives a volume of qaz such that the rise in intrapulmonary pressure is equal to the rise in circuit pressure, the resistance he then opposes to the flow of naz evokes an interruption of the inspiratory phase. thus ensures the patient, by a flow control, a flow of inspiration nose corresponding to an equilibrium pressure or positive pressure at the end of expiration PEEP by detecting the drop in pressure of the gas flow towards the patient due to inspiration and increasing the flow, this flow of qaz in proportion to the pressure drop detected relative to this equilibrium pressure PEEP.
Un tel appareil comprend une source d'alimentation en gaz sous pression, une canalisation d'inspiration reliée au patient et, une valve demande branchée entre la source d'alimentation et la canalisation d'inspiration. Cette valve demande constitue un moyen de commande du débit de qaz distribué vers le patient du fait qu'elle comprend une chambre de r4férence reliée d'une part à une canaiisation d'expi ration reliée au patient et d'autre part , la sortie d'un venturi relié par son entrée à une canalisation d' alimen- tation la reliant à la source d'alimentation en gaz afin de commander la valve demande pour qu'elle envoie vers le oa- tient le qaz à la pression d'énuillbre PEEP. Such an apparatus includes a source of pressurized gas supply, an inspiration line connected to the patient and, a demand valve connected between the power source and the inspiration line. This demand valve constitutes a means of controlling the flow of qaz distributed to the patient because it comprises a reference chamber connected on the one hand to an expiratory line connected to the patient and on the other hand, the outlet of '' a venturi connected by its inlet to a supply pipe connecting it to the gas supply source in order to control the demand valve so that it sends towards the oaient the qaz at the pressure of PEEP .
L'intérèt d'un tel appareil est évident pour un patient ayant des performances inspiratoires insuffisantes. The interest of such a device is obvious to a patient with insufficient inspiratory performance.
puisqu'il est démontré que, sur le pian hémodynamique, un ventilation spontanée prédéterminée est préférable h une ventilation contrôlée en pression positive intermittente, puisque la pression intrapuimonaire obtenue dans le premier cas est notablement plus basse que dans le second.Toutefois cette technique présente un inconvénient important h savoir oue l'assistance inspiratoire induit, pour le patient, un confort qui ne l'incite pas 9 l'effort. Par ailleurs, les variations de caractéristiques mécaniques du poumon du patient se traduisent par des variations importantes du vol une corant respiré. tinte telle situation rend, par conséquent, le sevrage difficile et conduit à la nécessité d'effectuer des régalages fréauents du seuil de pression d'assistance.since it is demonstrated that, on the hemodynamic plane, a predetermined spontaneous ventilation is preferable to a controlled ventilation with intermittent positive pressure, since the intrapuimonary pressure obtained in the first case is notably lower than in the second. However this technique presents a significant drawback namely knowing that the inspiratory assistance induces, for the patient, a comfort which does not encourage him to exert himself. In addition, variations in the mechanical characteristics of the patient's lung result in significant variations in the flight of a breathing corant. This situation therefore makes withdrawal difficult and leads to the need to perform frequent adjustments to the assistance pressure threshold.
La présente invention vise à remédier à ces inconvé- nients en proposant un appareil de ce type dans lequel on assure par une seconde commande de pression le transfert vers le patient d'un débit complémentaire de gaz pour atteindre un seuil, prédéterminé par le prescripteur de i'es- sistance respiratoire, d'un volume courant minimal de gaz effectivement inspiré correspondant h l'intégration du débit pendant une durée d'inspiration t et on interrompt ce trsns- fert lorsque la valeur de seuil prédéterminée est atteinte. The present invention aims to remedy these drawbacks by proposing an apparatus of this type in which a second pressure control ensures the transfer to the patient of an additional flow of gas to reach a threshold, predetermined by the prescriber of the respiratory resistance, of a minimum tidal volume of gas actually inspired corresponding to the integration of the flow rate during an inspiration period t and this flow is interrupted when the predetermined threshold value is reached.
Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend également un générateur de pression croissante pour le transfert d'un débit complémentaire de aaz , ce générateur comprenant une vanne proportionnelle reliée par son entrée b la source d'alimentation en gaz et débouchant dans i'extrémité amont du venturi , l'enroulement de commande de cette vanne proportionnellé étant relié h un calculateur au quel est relié le capteur du débit de gaz délivré su patient, qui effectue le calcul en temps réel du volume de gaz délivré au patient et commande la vanne proportionnelle h laquelle il est relié. This device is characterized in that it also comprises a generator of increasing pressure for the transfer of an additional flow of aaz, this generator comprising a proportional valve connected by its input to the gas supply source and opening into i ' upstream end of the venturi, the control winding of this proportional valve being connected to a computer to which is connected the sensor of the flow rate of gas delivered to the patient, which performs the real-time calculation of the volume of gas delivered to the patient and controls the proportional valve to which it is connected.
L'appareil suivant l'invention d'une conception psrticulièrement simple, permet de réaliser une assistance nécessaire et suffisante pour obtenir des volumes courants spntanés égaux ou supérieurs h un seuil prédéterminé par le prescripteur. L'appareil est conçu de telle façon que la patient interrompt, si nécessaire, le cycle respiratoire, mais sans provoquer des variations importantes de pression dans son circuit de ventilation artificielle d'assistance. The device according to the invention, with a particularly simple design, makes it possible to provide the necessary and sufficient assistance to obtain instantaneous tidal volumes equal to or greater than a threshold predetermined by the prescriber. The device is designed in such a way that the patient interrupts the respiratory cycle, if necessary, but without causing significant variations in pressure in his artificial assistance ventilation circuit.
On décrira ci-après, titre d'exemple non limitatif,
une forme d'exécution de la présente invention,en rssf4- rence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est un schéma synoptique d'un appareil de ventilation artificielle pourvu d'un dispositif d'assis- tance inspiratoire volumétrique suivant l'invention.The following is a non-limitative example of description,
an embodiment of the present invention, in reference to the appended drawing in which
FIG. 1 is a block diagram of an artificial ventilation device provided with a volumetric inspiratory assistance device according to the invention.
La figure 2 est un diagramme illustrant la variation de la pression et du débit au cours des phases d'inspiration et d'expiration d'un cycle respiratoire complet, en fonction du temps. FIG. 2 is a diagram illustrating the variation of the pressure and the flow rate during the inspiration and expiration phases of a complete respiratory cycle, as a function of time.
L'appareil de ventilation artificielle suivant itin- vention ainsi qu'il est représenté sur la figure ], comporte une valve demande 1 alimentée en gaz respirable sous pression à partir d'une source de gaz 2. Une telle valve demande est un organe bien connu en soi qui est en fait un générateur de débit de gaz dont la commande est constitue par un systbme de détection de baisse de pression par rap- port h une pression d'équilibre PEEP (pression positive de fin d'expiration), par exemple du fait de l'inspiration du patient, et dont le débit de sortie est proportionnel à cette baisse de pression. La sortie de cette valve demp.ne ] communique avec une canalisation d'inspiration 3, reliée à un patient devant bénéficier de l'assistance inspiratoire, et ce par l'intermédiaire d'un capteur de débit d'nspir.a- tion 4 et d'un ciapet anti-retour 5. La valve demande 1 comporte par ailleurs une chambre de référence in qui est reliée, par une conduite de prise de pression 6, , i'int4- rieur d'un soufflet d'une soupape d'expiration 7 branchée sur une canalisation d'expiration R et reliée au patient.Ce circuit constitue une première commande de la valve demande 1, provoquant un débit de sortie de la valve Demande 1 proportionnel à la baisse de la pression dans le circuit par rapport à la pression d'équilibre PEEP. La valeur de cette pression PEEP est réglable par des moyens décrits plus loin. The artificial ventilation device according to the invention as shown in the figure], includes a demand valve 1 supplied with pressurized breathable gas from a gas source 2. Such a demand valve is a good organ known per se which is in fact a gas flow generator the control of which is constituted by a system for detecting a drop in pressure with respect to an equilibrium pressure PEEP (positive pressure at the end of expiration), for example due to the inspiration of the patient, and whose output flow is proportional to this pressure drop. The outlet of this valve demp.ne] communicates with an inspiration pipe 3, connected to a patient who must benefit from inspiratory assistance, and this by means of a suction flow sensor 4 and a non-return valve 5. The demand valve 1 also comprises a reference chamber in which is connected, by a pressure tapping line 6,, inside a bellows of a valve d expiration 7 connected to an exhalation pipe R and connected to the patient. This circuit constitutes a first command of the demand valve 1, causing an output flow of the demand valve 1 proportional to the drop in pressure in the circuit relative at PEEP equilibrium pressure. The value of this PEEP pressure is adjustable by means described below.
Suivant l'invention la valve demande I comporte également une seconde commande de pression qui est constituée par un système d'augmentation de pression dans ia canalisation 3 par rapport à la pression d'équilibre PP men- tionnée précédemment. Cette seconde commande de pression est constituée par un générateur de pression croissante comprenant une électrovanne proportionnelle 9 c'est-à-dire qui laisse passer un débit proportionnel à l'amplitude de son courant d'excitation. Cette électrovanne proportionnelle 9 est reliée d'une part à la source d'alimentation en qaz 2 et d'autre part à la chambre de référence le de la valve commande 3, par l'intermédiaire d'un venturi 13 d'assistance.Ce venturi 13 débouche lui-mème dans l'extrémité amont d' un autre venturi 14 produisant la pression d'equi- libre PEEP. La valeur de cette pression d'équilibre PEEP peut être réglée au moyen d'un étranglement variable 35 branché sur une canalisation d'alimentation du venturi 14, laquelle est reliée à la source d'alimentation en gaz 2. According to the invention, the demand valve I also includes a second pressure control which is constituted by a system for increasing the pressure in the pipe 3 relative to the equilibrium pressure PP mentioned above. This second pressure control is constituted by a generator of increasing pressure comprising a proportional solenoid valve 9, that is to say one which lets pass a flow proportional to the amplitude of its excitation current. This proportional solenoid valve 9 is connected on the one hand to the supply source of qaz 2 and on the other hand to the reference chamber le of the control valve 3, by means of a assistance venturi 13. venturi 13 itself opens into the upstream end of another venturi 14 producing the PEEP equilibrium pressure. The value of this equilibrium pressure PEEP can be adjusted by means of a variable throttle 35 connected to a supply line for the venturi 14, which is connected to the gas supply source 2.
L'enroulement de commande 10 de l'électrovanne pro portionnelie 9 est connecté à un calculateur 16 If; oui est relié d'une part au capteur de débit d'inspiration 4 et d'autre part à un organe 17, tel qu'un potentiombtre, de réglage du volume courant spontané minimal que reçoit le patient par la canalisation d'inspiration 3. The control winding 10 of the proportional solenoid valve 9 is connected to a computer 16 If; yes is connected on the one hand to the inspiration flow sensor 4 and on the other hand to a member 17, such as a potentiombtre, for adjusting the minimum spontaneous tidal volume that the patient receives via the inspiration pipe 3.
Avec l'appareil suivant i'invention, le patient sollicite tout d'abord la premibre commande de la valve demande ] pour obtenir le débit nécessaire à la reconstitution de la pression PEEP et ensuite la seconde commande c'est-à-dire le dispositif d'assistance prévu suivant i'invention, constituant la commande d'augmentation de pression,
pour achever, par un débit complémentaire, le transfert d'un débit de gaz nécessaire à l'obtention du volume prdê- terminé par le prescripteur de l'assistance respiratoire pour constituer un seuil de volume courant minimal de gaz envoyé au patient.Le capteur de débit 4 fournit nu cilcu lateur 16 un signai correspondant au volume de gaz délivré au patient .Le calculateur 16 effectue alors le caicui en temps réel du volume à délivrer et il commande la mise en service de l'assistance respiratoire, c'est-à-dire de la seconde commande. L'organe ou potentiomttre 37 fixe au calculateur 16 le seuil minimal de volume courant.Le. géné rateur de pression croissante constitué par l'électrovanne proportionnelle 9 crée, sur l'ordre du calculateur 16, une augmentation progressive de pression, par rapport ' la pression d'équilibre PEEP, appliquée dans la chambre de rzfé- rence le de la valve demande 1 pour réaliser le débit cffectif à l'inspiration envoyé au patient.With the device according to the invention, the patient first of all requests the first command of the demand valve to obtain the flow necessary for the reconstitution of the PEEP pressure and then the second command, that is to say the device assistance provided according to the invention, constituting the pressure increase control,
to complete, by an additional flow, the transfer of a gas flow necessary to obtain the volume predetermined by the respiratory assistance prescriber to constitute a threshold of minimum tidal volume of gas sent to the patient. flow 4 provides nu cilcu lator 16 a signal corresponding to the volume of gas delivered to the patient. The computer 16 then performs the caicui in real time of the volume to be delivered and it controls the commissioning of respiratory assistance, that is ie the second command. The organ or potentiometer 37 fixes the minimum current volume threshold at the computer 16. increasing pressure generator constituted by the proportional solenoid valve 9 creates, on the order of the computer 16, a progressive increase in pressure, relative to the equilibrium pressure PEEP, applied in the reference chamber of the valve request 1 to achieve the cffective flow at inspiration sent to the patient.
Le fonctionnement détaillé de l'appareil qui vient d'être décrit est le suivant:
DU début d'un cycle d'inspiration T (voir le diagramme de la figure 2), le patient provoque, à l'instant to correspondant au début de l'inspiration, un appel dans le circuit 3, 4, 5 de liaison à la valve demande 1. appel qui se traduit par une baisse de la pression P (diagramme A du haut de la figure) par rapport à la pression d'équilibre
PEEP. Cette baisse de pression jusqu'à la valeur Po commande l'ouverture de la valve demande 3 qui laisse alors passer, vers le patient, un débit Q tdisgramme B du bas de la fi gure) croissant à partir de n à l'instant to.La perception de ce débit par le capteur 4 initialise le cycle inspiratoire pour le calculateur 16. Ceiui-ci donne l'ordre au générateur de pression-de fonctionner et de crier la seconde commande de pression, progressive, de la valve demande 3, tendant à augmenter progressivement le débit impose au patient.Cet ordre se traduit par l'ouverture progressive de l'éiectrovanne proportionnelle 9: Le venturi 3 d'assistance est alors aliments à travers cette électrovanne proportionnelle avec un débit progressivement croissant pro portionnei au degré d'ouverture de l'électrovanne à qui est lui-même proportionnel à l'intensité du courant d'excitation commandé, à chaque cycle, par le calculateur 16, pour être fourni à l'enroulement de commande in de l'électrovanne 9. The detailed operation of the device which has just been described is as follows:
From the start of an inspiration cycle T (see the diagram in FIG. 2), the patient causes, at the instant to corresponding to the start of inspiration, a call in the circuit 3, 4, 5 connecting to the valve requests 1. call which results in a drop in pressure P (diagram A at the top of the figure) compared to the equilibrium pressure
PEEP. This drop in pressure to the value Po controls the opening of the demand valve 3 which then lets through, towards the patient, a flow rate Q tdisgram B from the bottom of the figure) increasing from n at the instant to The perception of this flow by the sensor 4 initiates the inspiratory cycle for the computer 16. This gives the order to the pressure generator to operate and to shout the second, progressive pressure command from the demand valve 3, tending to gradually increase the flow imposed on the patient. This order results in the progressive opening of the proportional solenoid valve 9: The assistance venturi 3 is then feed through this proportional solenoid valve with a progressively increasing flow pro portionnei at degree d opening of the solenoid valve which is itself proportional to the intensity of the excitation current controlled, at each cycle, by the computer 16, to be supplied to the control winding in of the solenoid valve 9.
L'ouverture de i'lectrovanne proportionnel le 9, donc le débit de la mise en service de l'assistance resni- rstoire a lieu h l'instant t] ou est détecté l'envoi vers le patient d'un débit d'inspiration Q] correspondant au seuil d'ouverture du dispositif d'assistance constitué par l'élec- trovanne proportionnelle 9. The opening of the proportional solenoid valve on the 9th, therefore the flow rate of the commissioning of the residual assistance takes place at the instant t] or is detected sending to the patient a flow of inspiration Q] corresponding to the opening threshold of the assistance device constituted by the proportional solenoid valve 9.
Par ailleurs. en temps réel, le calculateur 16 intigre le débit O allant au patient et qui est mesuré par le capteur 4 pour déterminer le volume courant effectivement inspiré par le patient à chaque cycle. Le calculateur 16 compare le volume courant inspiré su seuil prédéterminé, qui est réglée su moyen de l'organe 17 de réglage du volume courant spontané minimal, et il ajuste, cycle par cycle, au moyen d'une commande proportionnelle sur l'électrovanne proportionnelle 9, le niveau de pression d'assistance.Lors des premiers cycles le calculateur 16 définit une assistance réduite qu'il augmente ensuite par incréments de faible valeur (queiques millibars) si le volume courant inspiré reste inférieur au seuil déterminé, ceci jusqu'a obtention du résultat souhaité. Si le volume courant inspire devisent supérieur au seuil désiré, le calculateur 16 réduit progressivement la commande sur l'électrovanne 9 et donc ie niveau de pression d'sssistance.A la fin le calculateur !4 provoque la fermeture de itélectrovanne,ce qui interrompt la commande du générateur de pression à l'instant t. fle ce fait la seconde commande de la valve demande 3 est annulée, ce qui entraîne la suppression de l'assistance inspiratoire et la baisse de la pression dans le circuit 1-4-5-3 vers la valeur PEEP, pendant le cycle d'expiration E. Otherwise. in real time, the computer 16 intigrates the flow O going to the patient and which is measured by the sensor 4 to determine the tidal volume actually inspired by the patient at each cycle. The computer 16 compares the tidal volume inspired by the predetermined threshold, which is adjusted by means of the member 17 for adjusting the minimum spontaneous tidal volume, and it adjusts, cycle by cycle, by means of a proportional control on the proportional solenoid valve. 9, the assistance pressure level. During the first cycles, the computer 16 defines a reduced assistance which it then increases in small value increments (only millibars) if the inspired tidal volume remains below the determined threshold, this up to obtaining the desired result. If the tidal volume inspires exceeds the desired threshold, the computer 16 progressively reduces the control on the solenoid valve 9 and therefore the level of pressure of assistance. At the end the computer! 4 causes the solenoid valve to close, which interrupts the pressure generator control at time t. fle this fact the second command of the demand valve 3 is canceled, which leads to the suppression of the inspiratory assistance and the decrease of the pressure in the circuit 1-4-5-3 towards the PEEP value, during the cycle of expiration E.
Claims (2)
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| FR8604414A FR2596279A1 (en) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | Artificial ventilation apparatus for assisting the volume inhaled by a patient |
Applications Claiming Priority (1)
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