FR2714837A1 - Device for assisting the ventilation of a patient, comprising in particular a volumetric inspiratory assistance mode. - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un appareil d'aide à la ventilation d'un patient qui comporte une source (10) de gaz sous pression, un circuit de transmission comportant une conduite principale d'inspiration (14) reliée à un masque (19) porté par le patient (20) et une conduite secondaire d'expiration (28), une valve de régulation du débit (16), et une vanne expiratoire (30), caractérisé en ce que la valve de régulation (16) comporte des moyens (52) pour maintenir un débit résiduel sous pression réduite dans la conduite principale d'inspiration (14) lors de chaque phase expiratoire, et en ce que le masque (19) comporte au moins une ouie (22) de communication de l'intérieur du masque (19) avec l'air ambiant.The invention provides a device for assisting the ventilation of a patient which comprises a source (10) of pressurized gas, a transmission circuit comprising a main inspiration line (14) connected to a mask (19) worn. by the patient (20) and a secondary exhalation line (28), a flow control valve (16), and an exhalation valve (30), characterized in that the control valve (16) comprises means ( 52) to maintain a residual flow under reduced pressure in the main inspiration line (14) during each expiratory phase, and in that the mask (19) comprises at least one outlet (22) for communication from inside the mask (19) with ambient air.
Description
La présente invention concerne un appareil d'assis-The present invention relates to an assistive device
tance à la ventilation d'un patient. tance to a patient's ventilation.
L'invention concerne plus particulièrement un appareil d'aide à la ventilation d'un patient qui respire par des cycles successifs dont chacun comporte une phase inspiratoire et une phase expiratoire, du type comportant notamment un mode d'assistance inspiratoire volumétrique au cours duquel l'appareil fournit au patient, durant la phase inspiratoire, un débit de gaz sous une pression égale à une valeur de consigne et qui comporte: - une source de gaz sous pression dont un orifice de sortie fournit un débit de gaz sous pression destiné à être transmis aux voies aériennes supérieures du patient; - un circuit de transmission comportant une conduite principale d'inspiration reliée à l'orifice de sortie de la source de gaz sous pression et à un masque, notamment du type facial, destiné à être porté par le The invention relates more particularly to a device for assisting the ventilation of a patient who breathes through successive cycles, each of which comprises an inspiratory phase and an expiratory phase, of the type comprising in particular a volumetric inspiratory assistance mode during which the the device supplies the patient, during the inspiratory phase, with a flow of gas at a pressure equal to a set value and which comprises: - a source of pressurized gas, an outlet of which supplies a flow of pressurized gas intended to be transmitted to the patient's upper airway; a transmission circuit comprising a main inspiration line connected to the outlet orifice of the source of gas under pressure and to a mask, in particular of the facial type, intended to be worn by the
patient, et comportant une conduite secondaire d'expira- patient, and having a secondary expiratory line
tion reliée au masque et à un orifice d'évacuation; tion connected to the mask and to an evacuation orifice;
- une valve de régulation du débit qui est interpo- - a flow control valve which is interpolated
sée dans la conduite principale et qui est commandée par located in the main line and which is controlled by
un circuit de commande de l'appareil en fonction notam- a control circuit for the device, in particular
ment des valeurs du débit et de la pression du gaz dans la conduite principale d'inspiration mesurées en aval de la valve de régulation; et une vanne expiratoire interposée dans la conduite secondaire d'expiration dont l'ouverture est commandée par le circuit de commande de l'appareil, notamment lors de la phase expiratoire de chaque cycle de respiration values of the flow rate and the pressure of the gas in the main inspiration line measured downstream of the control valve; and an exhalation valve interposed in the secondary exhalation pipe, the opening of which is controlled by the device control circuit, in particular during the expiration phase of each breathing cycle
du patient en mode d'assistance respiratoire volumétri- of the patient in volumetric respiratory assistance mode
que. Un exemple d'un tel type d'appareil est illustré than. An example of such a device is illustrated
dans le document FR-A-2.624.744.in document FR-A-2.624.744.
Lorsqu'il est utilisé en mode d'assistance inspira- When used in inspirational assist mode
toire la totalité du débit de gaz sous pression, notam- roof the entire pressurized gas flow, in particular
ment d'air sous pression, est transmise au masque porté par le patient durant chaque phase inspiratoire, la vanne d'expiration étant fermée. The air under pressure is transmitted to the mask worn by the patient during each inspiratory phase, the exhalation valve being closed.
Lors de chaque phase expiratoire, la vanne d'expi- During each expiratory phase, the expiratory valve
ration est ouverte et l'orifice d'entrée du masque auquel est reliée la conduite principale est ainsi mise à l'air libre ambiant de manière que le patient puisse expirer librement l'air inspiré lors de la phase inspiratoire précédente. Lors de cette phase expiratoire, la valve de régulation du débit a pour fonction d'interrompre le débit dans la conduite principale d'inspiration en dérivant par exemple le flux d'air sous pression produit ration is open and the mask inlet port to which the main line is connected is thus put into ambient air so that the patient can freely breathe out the air inspired during the previous inspiratory phase. During this expiration phase, the flow regulation valve has the function of interrupting the flow in the main inspiration line by diverting, for example, the flow of pressurized air produced.
par la source vers l'extérieur de l'appareil. from the source to the outside of the device.
La valve de régulation du débit doit ainsi permet- The flow control valve must therefore
tre d'avoir une pression relative à l'entrée du masque be to have a pressure relative to the input of the mask
qui est proche de zéro lors de la phase expiratoire. which is close to zero during the expiratory phase.
La détection de la phase inspiratoire du patient est assurée par le circuit de commande lorsque la Detection of the patient's inspiratory phase is ensured by the control circuit when the
pression mesurée dans la conduite principale est supé- pressure measured in the main line is higher than
rieure à une valeur de consigne ou lorsque le débit de cette conduite devient inférieur à une valeur de seuil lower than a set value or when the flow rate of this pipe falls below a threshold value
de consigne.setpoint.
En phase expiratoire, la conception classique des valves de régulation est telle qu'il subsiste un débit important dans la conduite principale qui circule a travers le capteur de débit, qui est par exemple du type In the expiratory phase, the classic design of the control valves is such that a large flow remains in the main pipe which circulates through the flow sensor, which is for example of the type
différentiel, et qui est évacué par la conduite secon- differential, and which is evacuated via the secondary pipe
daire d'expiration avec le flux expiratoire fourni par expiration with the expiratory flow provided by
le patient.the patient.
Ce débit résiduel important dans la conduite principale pendant la phase expiratoire empêche la mesure efficace du débit dans la conduite principale qui doit permettre de détecter le début de la phase inspiratoire suivante au début de laquelle le patient provoque une This significant residual flow in the main line during the expiratory phase prevents effective measurement of the flow in the main line which must make it possible to detect the start of the next inspiratory phase at the start of which the patient causes a
demande importante d'air à inspirer. significant demand for air to breathe.
En effet, et bien que la valve de régulation provoque la dérivation du flux sous pression d'air à l'extérieur du circuit de ventilation du patient, un débit résiduel trop important circule dans le capteur de débit dont la sensibilité est alors insuffisante pour détecter avec précision le passage en phase inspiratoire Indeed, and although the regulation valve causes the flow under air pressure to be diverted outside the patient's ventilation circuit, too much residual flow circulates in the flow sensor, the sensitivity of which is then insufficient to detect precisely the transition to the inspiratory phase
du patient.of the patient.
Cet inconvénient est encore plus marqué lorsqu'il est fait appel, comme source de gaz sous pression, à une turbine à régime de rotation sensiblement constant qui permet par ailleurs d'obtenir une montée très rapide en This drawback is even more marked when a turbine is used as a substantially constant speed as a source of pressurized gas, which also makes it possible to obtain a very rapid rise in
pression au début de chaque phase inspiratoire. pressure at the start of each inspiratory phase.
L'invention a pour but de proposer un appareil d'aide à la ventilation du type mentionné précédemment qui remédie aux inconvénients qui viennent d'être mentionnnés. Dans ce but, l'invention propose un appareil caractérisé en ce que la valve de régulation de débit comporte des moyens pour maintenir un débit résiduel sous The object of the invention is to propose a ventilation aid device of the type mentioned above which overcomes the drawbacks which have just been mentioned. To this end, the invention provides an apparatus characterized in that the flow control valve includes means for maintaining a residual flow under
pression réduite dans la conduite principale d'inspira- reduced pressure in the main inspiration line
tion lors de chaque phase expiratoire, et en ce que le tion during each expiratory phase, and in that the
masque comporte au moins une ouie de mise en communica- mask has at least one communication port
tion de l'intérieur du masque avec l'air ambiant. tion of the inside of the mask with the ambient air.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la valeur du débit résiduel est sensiblement égale au débit de fuite du masque à travers l'ouie; - la valve de régulation du débit comporte un corps de valve qui délimite une chambre de régulation reliée à un orifice d'alimentation en gaz sous pression, à un orifice de refoulement du gaz sous pression dans la conduite principale d'inspiration et à un orifice de mise According to other characteristics of the invention: - the value of the residual flow rate is substantially equal to the flow rate of the mask leaking through the hearing; - the flow control valve comprises a valve body which delimits a control chamber connected to a pressure gas supply orifice, to a pressure gas discharge orifice in the main inspiration line and to an orifice of bet
à l'air libre commandé par un clapet principal normale- in the open air controlled by a normal main valve-
ment fermé et dont l'ouverture est commandée par un organe de commande des déplacements du clapet pour faire varier la section de passage de l'orifice de mise à l'air libre, et en ce qu'elle comporte un clapet secondaire dont les déplacements sont liés & ceux du clapet secon- daire et qui, en position d'ouverture maximale du clapet principal, obture partiellement l'orifice de refoulement de la valve pour déterminer ladite valeur du débit résiduel sous pression réduite; - les clapets principal et secondaire sont portés ment closed and the opening of which is controlled by a member controlling the movements of the valve in order to vary the passage section of the orifice in the open air, and in that it comprises a secondary valve whose movements are linked to those of the secondary valve and which, in the maximum opening position of the main valve, partially closes the discharge port of the valve to determine said value of the residual flow under reduced pressure; - the main and secondary valves are worn
par une tige commune de commande reliée à un électroai- by a common control rod connected to an electroai-
mant d'actionnement dont l'alimention électrique est commandée par le circuit de commande de l'appareil; - la vanne d'expiration est une vanne normalement fermée dont l'ouverture est commandée par le circuit de commande de l'appareil; - la vanne d'expiration est une vanne à commande pneumatique dont la source d'énergie est constituée par ladite source de gaz sous pression; - la conduite secondaire d'expiration est branchée en dérivation sur la conduite principale d'inspiration en aval des moyens de mesure du débit; - la source de gaz sous pression est une turbine à débit constant; - la valeur du débit dans la conduite principale est mesurée par un capteur différentiel; - la valeur de la pression du débit résiduel est mant of actuation whose electrical supply is controlled by the control circuit of the device; - the exhalation valve is a normally closed valve, the opening of which is controlled by the device control circuit; - The exhalation valve is a pneumatically controlled valve whose energy source is constituted by said source of pressurized gas; - The secondary expiration line is connected in diversion to the main inspiration line downstream of the flow measurement means; - the source of pressurized gas is a constant flow turbine; - the value of the flow in the main line is measured by a differential sensor; - the value of the residual flow pressure is
inférieure à 4 mbars et est de préférence égale à 1 mbar. less than 4 mbar and is preferably equal to 1 mbar.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- Other characteristics and advantages of the invention
tion apparaîtront à la lecture de la description détail- tion will appear on reading the detailed description-
lée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue schématique illustrant la conception d'un appareil conforme aux enseignements de l'invention et qui est illustré en phase inspiratoire; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 sur laquelle l'appareil est illustré en phase expiratoire; - la figure 3 est une vue schématique en section d'un exemple de réalisation d'une valve de régulation de débit illustrée dans une position qu'elle occupe en phase inspiratoire; et - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 sur laquelle la valve est illustrée dans une lée which will follow for the understanding of which we will refer to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic view illustrating the design of an apparatus according to the teachings of the invention and which is illustrated in the inspiratory phase; - Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 on which the device is illustrated in expiration phase; - Figure 3 is a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a flow control valve illustrated in a position it occupies in the inspiratory phase; and - Figure 4 is a view similar to that of Figure 3 in which the valve is illustrated in a
position qu'elle occupe en phase expiratoire. position it occupies in the expiratory phase.
L'appareil illustré sur les figures i et 2 comporte une turbine 10 qui produit un débit d'air sous pression, la turbine étant par exemple à régime de rotation The apparatus illustrated in Figures i and 2 comprises a turbine 10 which produces a pressurized air flow, the turbine being for example at rotation speed
sensiblement constant.substantially constant.
L'orifice de sortie 12 de la turbine 10 est relié The outlet 12 of the turbine 10 is connected
à une conduite principale d'inspiration 14 avec interpo- to a main line of inspiration 14 with interpolation
sition d'une valve de régulation de débit 16. sition of a flow control valve 16.
La conduite principale 14 est reliée à l'entrée 18 d'un masque facial 19 porté par un patient 20 et qui comporte une série d'ouies 22, également appelée ouies "anti-rebreathing". Un capteur différentiel 24 de mesure du débit et de la pression dans la conduite d'inspiration 14 est interposé dans cette dernière en aval de la valve de régulation de débit 16. Le capteur 24, d'une conception classique, transmet des signaux représentatifs des valeurs de la pression et du débit mesurées à un circuit The main pipe 14 is connected to the inlet 18 of a facial mask 19 worn by a patient 20 and which comprises a series of gills 22, also called "anti-rebreathing" gills. A differential sensor 24 for measuring the flow rate and the pressure in the inspiration line 14 is interposed in the latter downstream of the flow control valve 16. The sensor 24, of a conventional design, transmits signals representative of the pressure and flow values measured at a circuit
électronique de commande 26 de l'appareil. control electronics 26 of the device.
L'appareil comporte également une conduite princi- The device also has a main line
pale d'expiration 28 qui est branchée en dérivation sur la conduite principale 14 en aval de la valve 16 et à expiration blade 28 which is connected in bypass to the main line 14 downstream of the valve 16 and at
proximité de l'entrée 18 du masque 19. near entrance 18 of mask 19.
Une vanne à commande pneumatique 30 est interposée A pneumatically operated valve 30 is interposed
dans la conduite secondaire d'expiration 28. in the secondary exhalation line 28.
Dans l'exemple illustré sur les figures, la vanne est du type à commande pneumatique par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation en air sous pression 32 qui est reliée en permanence à la turbine 10 et qui gonfle un ballon d'obturation 33. La vanne 30 est commandée par une électrovalve 34 interposée dans la canalisation d'alimentation 32 en amont de la vanne 30 et dont la commande est assurée par In the example illustrated in the figures, the valve is of the pneumatically controlled type by means of a pressurized air supply pipe 32 which is permanently connected to the turbine 10 and which inflates a sealing balloon 33. The valve 30 is controlled by a solenoid valve 34 interposed in the supply line 32 upstream of the valve 30 and whose control is ensured by
le circuit de commande 26.the control circuit 26.
Le circuit de commande 26 assure également le pilotage de la valve 16 de régulation de débit dont la The control circuit 26 also controls the flow control valve 16, the
conception selon l'invention est la suivante. design according to the invention is as follows.
La valve 16 comporte un corps de valve 36 qui délimite une chambre de régulation 38 dans laquelle débouche un orifice d'alimentation 40 relié à la sortie The valve 16 comprises a valve body 36 which delimits a regulation chamber 38 into which a feed orifice 40 opens connected to the outlet.
12 de la turbine 10.12 of turbine 10.
La chambre 38 dans laquelle est disposée une chicane fixe 42 est reliée à la conduite principale 14 The chamber 38 in which a fixed baffle 42 is disposed is connected to the main pipe 14
par son orifice de refoulement 44.through its discharge port 44.
La valve 16 comporte un électroaimant 46 dont l'alimentation est commandée par le circuit 26 et qui agit sur un élément de valve mobile 48 monté coulissant dans le corps 36 et qui porte un clapet principal 50 et un clapet secondaire 52 solidaires d'une tige de commande The valve 16 comprises an electromagnet 46 whose supply is controlled by the circuit 26 and which acts on a movable valve element 48 slidably mounted in the body 36 and which carries a main valve 50 and a secondary valve 52 secured to a rod control
54 reliée au noyau mobile (non représenté) de l'élec- 54 connected to the mobile core (not shown) of the elect
troaimant. Le clapet 50 a pour fonction d'obturer de manière totale ou partielle un orifice 56 d'évacuation formé au fond de la chambre 38 et qui communique avec l'air libre troaimant. The function of the valve 50 is to completely or partially close a discharge orifice 56 formed at the bottom of the chamber 38 and which communicates with the open air.
ambiant.ambient.
Le clapet secondaire 52 a pour fonction, en phase expiratoire, de maintenir une section de passage réduite entre la chambre 38 et l'orifice de refoulement 44, de manière à assurer un débit résiduel faible à pression The secondary valve 52 has the function, in the expiration phase, of maintaining a reduced passage section between the chamber 38 and the discharge orifice 44, so as to ensure a low residual flow at pressure
réduite dans la canalisation principale d'inspiration 14. reduced in the main inspiration line 14.
A cet effet, le clapet secondaire 52 situé en amont de l'orifice 44 maintient un jeu radial "j" avec son siège 60 formé sur la chicane 40, tandis que le clapet To this end, the secondary valve 52 located upstream of the orifice 44 maintains a radial clearance "j" with its seat 60 formed on the baffle 40, while the valve
principal 50 occupe alors sa position maximale d'ouvertu- main 50 then occupies its maximum open position
re. La régulation de la pression de sortie au moyen de la valve 16 est réalisée par le circuit de commande 26 qui asservit la valeur de consigne à la fuite résultant de l'ouverture du clapet principal 50. L'accroissement de l'ouverture du clapet principal 50 par rapport à son siège 56 provoque une fuite plus importante et donc une re. Regulation of the outlet pressure by means of the valve 16 is carried out by the control circuit 26 which slaves the set value to the leak resulting from the opening of the main valve 50. The increase in the opening of the main valve 50 relative to its seat 56 causes a greater leak and therefore a
chute de la pression dans la conduite principale 14. pressure drop in main line 14.
En phase expiratoire et en position fermée du clapet principal 50 de la valve de régulation de débit 16, le débit résiduel fourni par la turbine 10 au patient est de l'ordre d'une dizaine de millilitres par seconde et assure une pression résiduelle proche de zéro, de In the expiration phase and in the closed position of the main valve 50 of the flow control valve 16, the residual flow supplied by the turbine 10 to the patient is of the order of ten milliliters per second and ensures a residual pressure close to zero, of
l'ordre de 1 mbar.around 1 mbar.
La stabilité du clapet secondaire 52 en phase expiratoire est assurée grâce à la présence des ouies 20 du masque qui autorisent un débit de fuite du masque sensiblement égal The stability of the secondary valve 52 in the expiratory phase is ensured by virtue of the presence of the gills 20 of the mask which allow a substantially equal leakage rate from the mask.
au débit résiduel.at the residual flow.
Les ouies 22 permettent également de supprimer le pic de débit au début de la phase inspiratoire, ce qui permet de réduire le barotraumatisme dans le cas de The gills 22 also make it possible to suppress the peak flow at the start of the inspiratory phase, which makes it possible to reduce the barotrauma in the case of
traitements de patients souffrant de pathologies obstruc- treatment of patients with obstructive pathologies
tives des voies aériennes.airways.
Claims (10)
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