FR2731350A1 - Appareil d'assistance aux massages cardiaques - Google Patents

Abstract

L'appareil comprend un ensemble équipé d'un motoréducteur (4) pour l'entraînement linéaire d'un piston (2) selon un mouvement de va et vient, ledit piston (2) portant en bout un élément d'appui (2.b1) apte à coopérer avec une partie d'un thorax, l'ensemble étant monté sur une structure portante (1). L'appareil présente des moyens mécaniques (3) aptes à régler, à volonté, la course du piston (2) de manière continue et en fonctionnement, correspondant à différents efforts d'appui.

Description

APPAREIL D'ASSISTANCE AUX MASSAGES
CARDIAQUES.

L'invention se rattache au secteur technique des appareils de rééducation.

II est notoirement connu, d'effectuer, suite à des accidents divers, des massages cardio-vasculaires, pour tenter de réanimer un patient. On rappelle que le massage cardiaque est combiné avec une ventilation pour fournir de l'oxygène aux poumons. Le massage quant à lui, vise à reproduire les battements cardiaques normaux, pour obtenir une circulation sanguine artificielle afin d'amener l'oxygène aux cellules de l'organisme notamment à celles du cerveau.

A titre indicatif, il est nécessaire de comprimer le coeur à un rythme suffisant, classiquement choisi, pour une personne adulte, entre 60 à 65 compressions au minimum par minute. La compression s'effectue au niveau du thorax et plus particulièrement sur le sternum.

A ce jour, un massage cardiaque s'effectue le plus souvent manuellement.

La pression exercée s'effectue en position tendue des bras, le talon de l'une des mains comprimant le sternum, tandis que la deuxième main vient s'appuyer contre la dernière, poignet contre poignet.

On conçoit que ces gestes qui doivent ête réalisés d'une manière particulièrement précise sont très fatigants compte-tenu de la force qu'il convient d'appliquer et de la fréquence de compression. A titre indicatif, un massage peut durer de 30 mn à une heure, la force appliquée étant de l'ordre de 50 daN.

En outre, même avec une grande habitude, il est difficile de doser l'effort appliqué. Aucune information sur la mesure de l'enfoncement du thorax n'est donnée.

Pour tenter de remédier à ces inconvénients, on a proposé des appareils permettant d'améliorer cette méthode de massages cardiaques purement manuelle. Par exemple, on connait un appareil comprenant une ventouse en caoutchouc siliconé possédant un joint à lèvre pour s'adapter à la forme ondulée du thorax. Cette ventouse est reliée à une poignée par l'intermédiaire d'une tige de liaison en combinaison avec un organe élastique pour assurer un effort de compression et de traction.

L'énergie nécessaire au massage cardiaque est fournie par l'opérateur.

Cet appareil ne permet donc pas de soulager totalement l'opérateur.

Tout au contraire, I'opérateur doit exercer un effort supplémentaire correspondant à l'effort de traction. En outre, étant donné que la ventouse souple est beaucoup plus grande que le piston, ce dernier peut se décoller du corps du patient pendant la traction, de sorte qu'en reprenant contact à chaque début de cycle de compression, le piston peut provoquer un choc et, par conséquent, générer des traumatismes.

On connaît également des appareils permettant de mécaniser cette opération de massages cardiaques. On peut citer par exemple,
I'enseignement des brevets FR 1310617, 1476518, 2382889. Pour l'essentiel, les appareils décrits dans ces brevets, mettent en oeuvre un piston assujetti à des moyens d'entrainement, apte à soumettre le piston à un mouvement rectiligne de va et vient. L'extrémité libre du piston, reçoit, en bout, une ventouse apte à coopérer avec une partie du thorax.

La plupart de ces appareils ne présentent aucun moyen de réglage de l'effort appliqué ou alors, de tels moyens ne sont pas adaptés, comptetenu d'une grande complexité. Par exemple certains appareils mettent en oeuvre des systèmes hydrauliques pour régler la course du piston. De tels systèmes nécessitent une installation compliquée ne permettant pas d'avoir un appareil compact.

Par ailleurs, les éventuels système de réglage de l'effort, ne peuvent généralement pas être actionnés en cours de fonctionnement de l'appareil. II est nécessaire, à chaque fois, de stopper les moyens d'entrainement du piston.

L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle.

Le problème que se propose de résoudre l'invention est de réaliser un appareil d'assistance aux massages cardiaques, permettant de régler, à volonté, L'effort de compression d'une manière simple et efficace, sans nécessiter des moyens de mise en oeuvre compliquée, mais en ayant pour objectif d'avoir un appareil compact et autonome quant à son fonctionnement.

Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un appareil d'assistance aux massages cardiaques comprenant un ensemble équipé d'un motoréducteur pour l'entrainement linéaire d'un piston selon un mouvement de va et vient, ledit piston portant en bout un élément d'appui apte à coopérer avec une partie d'un thorax, L'ensemble étant monté sur une structure portante.

Selon l'invention, il est revendiqué que l'appareil présente des moyens mécaniques aptes à régler, à volonté, la course du piston de manière continue et en fonctionnement, correspondant à différents efforts d'appui.

Un autre problème que se propose de résoudre l'invention, est de pouvoir diminuer automatiquement la course du piston, lorsque la force de réaction exercée par le thorax devient supérieure à l'effort exercé et sélectionné au niveau du piston.

Pour résoudre un tel problème, L'appareil comporte des moyens de limitation de l'effort exercé sur le thorax du patient.

Dans ce but, L'ensemble est constitué par un carter fixe recevant le piston et les moyens de limitation de l'effort, et par un sousensemble mobile, recevant notamment le motoréducteur et les moyens de réglage de la course du piston.

Pour résoudre le problème posé de régler à volonté la course du piston, de manière continue et sans arrêter le motoréducteur, les moyens de réglage de la course du piston sont constitués par un galet coopérant avec capacité de déplacement dans une rainure formée perpendiculairement à l'axe du piston, ledit galet étant assujetti à des organes d'entrainement apte à le soumettre à un mouvement de déplacement rectiligne selon différentes orientations angulaires correspondant à une certaine amplitude à l'intérieur de la rainure pour provoquer, d'une manière concomitante, le déplacement vertical du piston selon lesdites amplitudes.

Les organes sont constitués par un ensemble vilebrequin composé d'un pignon satellite et d'un bras de levier recevant en bout le galet, ledit pignon étant monté avec capacité de libre rotation en bout d'un cylindre interne, accouplé au motoréducteur, pour engrener avec une couronne dentée solidaire d'une manière excentrée d'un corps cylindrique monté avec capacité de réglage angulaire, à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique.

Compte-tenu du problème posé de transformer le mouvement circulaire en un mouvement rectiligne, le diamètre du pignon est égal à la moitié du diamètre de la roue dentée et également égal à la moitié de la longueur du bras de levier, de sorte que le mouvement circulaire du pignon satellite se transforme en un mouvement alternatif rectiligne dont l'inclinaison est fonction de la position du corps cylindrique à l'intérieur de l'enveloppe.

L'axe de rotation du corps cylindrique recevant la couronne dentée est différent du centre géométrique de ladite couronne, pour que le point mort haut, en course maximum du piston, soit confondu avec la zone de course sensiblement égale à zéro.

Pour résoudre le problème posé de réduire automatiquement la course du piston, lorsque l'effort de réaction est supérieur à l'effort appliqué, les moyens de limitation de l'effort sont constitués par un vérin solidaire du carter fixe apte à être sollicité par une partie du sous ensemble mobile qui est déplacé angulairement quand l'effort appliqué en bout du piston résultant de la force de réaction du thorax est supérieur à l'effort d'appui choisi de manière à limiter l'effort de manière concomitante.

Pour résoudre le problème posé de pouvoir régler la limitation de l'effort, le vérin est monté avec capacité de déplacement circulaire dans un socle solidaire du carter fixe et présente plusieurs tiges assujetties des organes élastiques tarés selon différentes valeurs, de manière à positionner l'une ou l'autre desdites tiges en regard de la partie du sous-ensemble qui fait office de butée.

L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue à caractère schématique montrant l'utilisation de l'appareil selon une première forme de réalisation.

La figure 2 est une vue semblable à la figure 1, montrant une autre forme de réalisation de l'appareil au niveau de sa structure portante.

La figure 3 est une vue de face de l'appareil.

La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil.

La figure 5 est une vue en plan et en coupe considérée selon la ligne 5.5 de la figure 4.

La figure 6 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne 6.6 de la figure 4.

Les figures 7, 8 et 9 sont des vues de face à caractère schématique montrant la cinématique de fonctionnement de l'appareil.

L'appareil, conforme à l'invention comporte, pour l'essentiel, une structure portante (1), un piston (2) commandé par un motoréducteur (4) et assujetti à des moyens de réglage (3). Cet appareil est destiné à provoquer des compressions périodiques sur le thorax (T) d'une personne en état d'insuffisance cardiaque.

La structure (1) est du type tubulaire en présentant, par exemple, deux montants (1.a) solidaires d'une embase (1.d) apte à être glissée sous le patient. Les efforts développés pouvant atteindre près de 50kg, il est nécessaire que l'arrimage soit rigide. Les montants (1.a) se prolongent vers l'avant, par deux bras horizontaux (1.b) parallèles formant berceau pour supporter l'ensemble de l'appareil. Ces deux bras horizontaux (1.b) se rejoignent à leurs extrémités libres pour former une portion courbe (figure 2). Cette extrémité est reliée par une sangle pour éviter toute déformation de la structure.

Dans une autre forme de réalisation, illustrée figure 1, la structure tubulaire (1) constitue un étrier en forme de U renversé, avec deux montants transversaux (1.c), entretoisés à leur partie supérieure, par deux branches horizontales (1.e) aptes à recevoir l'ensemble de l'appareil. Cette structure est maintenue en place par l'utilisateur, qui peut avantageusement s'asseoir sur les deux branches horizontales supérieures < 1 e).

Quelle que soit la forme de réalisation de la structure (1), cette dernière est agencée pour la fixation d'un carter fixe (C), recevant le piston et des moyens de limitation de l'effort exercé. Le carter fixe (C) reçoit, avec capacité de pivotement, le motoréducteur (4) et les moyens de réglage (3) de la course du piston.

L'ensemble de l'appareil peut être monté avec capacité de réglage en translation par rapport aux branches (1.e) de la structure.

Le carter (C) reçoit le piston (2), plus précisément le fût (2.a) du piston. Avantageusement, la tige (2.b) du piston coulisse à l'intérieur d'un tube creux (2.c).

La tige (2.b) du piston est solidaire, d'une manière connue, d'un disque (2.b.1) faisant office de ventouse, et destiné à appuyer sur le thorax (T) du patient. Cette ventouse (2.b.1) est élargie pour permettre la répartition des efforts sur une large zone et limiter autant que possible les fractures des cotes lors des compressions. Cette extrémité inférieure est recouverte d'un matériau compatible avec le contact cutané.

La tige de piston présente, approximativement en son milieu, une pièce (2.c) sensiblement rectangulaire, dirigée vers les moyens de réglage (3) et dont la face située du coté desdits moyens, présente une rainure (2.c. 1) horizontale, disposée perpendiculairement aux génératrices de la tige du piston.

Le piston peut être équipé de dispositifs connus en soi permettant le montage et le démontage de la tige à l'intérieur de l'équipage fixe.

Les moyens de réglage (3), plus particulièrement caractéristiques de l'invention, se décomposent de la manière suivante.

Une enveloppe cylindrique (3.a) reçoit intérieurement un corps cylindrique intermédiaire (3.b) de diamètre inférieur, avec capacité de rotation assujettie au serrage d'une poignée (3.c) de blocage. Ce corps cylindrique (3.b) présente un logement cylindrique (3.b.1) excentré. Par ailleurs, la face du corps cylindrique (3.b), située du coté du piston (2), présente une couronne dentée fixe (3.b.2), de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre du logement (3.b.1). Cette couronne (3.b.2) est disposée coaxialement à l'orifice débouchant du logement (3.b.1).

Le logement (3.b.1) reçoit un cylindre interne (3.d), monté libre en rotation. Sur sa face plane, située du coté du piston (2), ce cylindre interne (3.d) présente un pignon satellite (3.d.1) placé de manière excentrée pour que ses dents coopèrent avec les dents de la couronne dentée (3.b.2). Ce pignon (3.d.1) est libre en rotation par rapport au cylindre interne (3.d).

Sur sa face dirigée vers le piston, le pignon (3.d.1) comporte un vilebrequin (3.d.2) fixé rigidement. Ce vilebrequin se termine par un galet (3.d.3), mobile autour d'un axe (3.d.4) implanté orthogonalement en bout du bras de levier (3.d.2), dirigé en direction du piston (2). Ce galet (3.d.3) est destiné à se mouvoir à l'intérieur de la rainure (2.c.1) de la pièce (2.c) fixée perpendiculairement aux génératrices du piston.

La face du cylindre interne (3.d), opposée au piston, comporte les aménagements nécessaires à l'accouplement avec le moto réducteur (4) porté par le sous ensemble mobile. Le rapport de réduction de ce moteur doit permettre la rotation de l'arbre de sortie à des vitesses compatibles avec un massage cardiaque, c'est-à-dire typiquement entre 30 et 100 tours par minute. Le motoréducteur (4) est directement solidaire du cylindre intérieur (3.d) et n'est donc pas relié mécaniquement à la structure (1).

Le motoréducteur (4) est alimenté par tout dispositif adéquat (4.b) permettant de réguler la vitesse de rotation et le couple délivré.

Avant de décrire le fonctionnement de l'appareil en entier, il convient de préciser la cinématique des moyens de réglage (3) qui constituent l'essence de l'invention.

Sur la figure 4, on peut observer les trois sous-ensembles suivants, mobiles les uns par rapport aux autres, à savoir:
- le cylindre intermédiaire (3.b) associé à la couronne dentée (3. b.2),
- le cylindre interne (3.d),
- le pignon satellite (3.d.1) associé au vilebrequin (3.d.2) et au galet (3.d.4).

Dans un premier temps, on considère que le corps cylindrique est fixe. La rotation du cylindre interne (3.d) entraine dans le même mouvement, I'axe du pignon satellite (3.d.1). Comme celui-ci coopère avec la couronne dentée (3.b.2), cela provoque la rotation du pignon satellite (3.d.1) par rapport au cylindre intermédiaire (3.b). On démontre aisément que le rapport des vitesses angulaires est dans le rapport des circonférences respectives, donc des rayons du pignon satellite (3.d.1) et de la couronne dentée (3.b.2).

Le galet (3.d.4) qui est solidaire du pignon satellite (3.d.1) se trouve également emmené dans un mouvement dans un plan vertical.

En choisissant la longueur du vilebrequin, égale au rayon du pignon satellite, et si le pignon et la couronne ont des diamètres dans un rapport égal à 2, le galet décrit alors une trajectoire rectiligne correspondant à un diamètre de la couronne.

Ainsi, on transforme le mouvement circulaire du cylindre interne (3d), donc du moto-réducteur (4), en un mouvement rectiligne alternatif du galet (3.d.4) selon différentes orientations angulaires à l'intérieur de la couronne (3.c.1) (figures 7, 8 et 9).

L'orientation de cette trajectoire rectiligne dépend de l'orientation du bras de levier par rapport au point de contact de la couronne avec le pignon. Si dans un deuxième temps, on fait varier l'inclinaison du corps cylindrique intermédiaire (3.b) à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique (3a), on obtient l'inclinaison souhaitée pour la trajectoire rectiligne. Cette inclinaison est modifiée en actionnant la poignée (3.c) qui est solidaire du cylindre intermédiaire (3.b) et qui traverse l'enveloppe cylindrique (3.a). Cette poignée se visse pour bloquer la rotation et maintenir une orientation fixe.

Au niveau de la tige du piston, qui est uniquement libre en translation verticale, le mouvement du galet à l'intérieur de la rainure provoque une translation verticale fonction du déplacement vertical du galet. Ainsi, si le galet parcourt une trajectoire de même direction que la rainure, le piston ne bouge pas. A l'opposé, si le galet se déplace sur une trajectoire perpendiculaire à la rainure, le piston parcourt une course maximum (figure 9).

A noter que l'axe de rotation du corps cylindrique (3b) qui reçoit la couronne dentée (3.b.2), est différent du centre géométrique de la couronne, pour que le point mort haut, en course maximum du piston (2), soit confondu avec la zone de course sensiblement égale à zéro.

En résumé, les moyens (3) permettent de transformer le mouvement circulaire du moto-réducteur en un mouvement de va et vient vertical et d'amplitude réglable du piston.

Lors d'une intervention, L'appareil porté par la structure (1), est disposé au dessus du patient, dont la cage thoracique est au contact du disque (2.b.1). Selon la morphologie du malade, le médecin adapte l'amplitude du mouvement pour adapté l'effort appliqué. Ce réglage s'effectue simplement en agissant angulairement sur le corps cylindrique (3d), afin de modifier l'inclinaison du déplacement rectiligne du galet, à l'intérieur de la rainure (3.c.1). D'une manière avantageuse, ce règlage s'effectue sans être obligé d'arrêter le motoréducteur (4).

Avantageusement, les moyens de réglage de l'amplitude du piston sont assujetis à des moyens de limitation et de reprise de l'effort.

Dans ce but, I'enveloppe cylindrique (3a) avec le corps cylindrique intermédiaire (3.b) et la couronne dentée (3.b.2), le pignon satellite (3.dû), le galet (3.d.3) porté par le vilebrequin, ainsi que le motoréducteur (4), constitu un sous-ensemble mobile (S) accouplé au carter fixe, de manière articulée avec capacité de pivotement. On rappelle que le carter fixe (C), reçoit le piston (2), et les moyens de limitation de reprise de l'effort.

Les moyens de limitation de l'effort sont constitués par un vérin (5), solidaire du carter fixe (C). Ce vérin est monté avec capacité de déplacement circulaire dans un socle solidaire du carter fixe et présente plusieurs tiges (5a) assujetties à des organes élastiques tarés selon différentes valeurs. L'une quelconque de ces tiges (5a) peut être positionnée, par un déplacement circulaire du fût du vérin (5), en regard d'une prohéminence (6) du sous-ensemble (S).

Dans ces conditions, quand l'effort appliqué en bout du piston, correspondant à la force de réaction, est supérieure à la force d'appui sélectionnée, le sous-ensemble mobile (S) est entrainé angulairement par rapport au carter fixe, de sorte que la prohéminence (6) va solliciter l'une des tiges (5a) du piston (5), permettant de réduire de manière concomitante, la course du piston (2).

Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle:
- la possibilité de régler en continu et en cours de fonctionnement la course du piston, afin d'augmenter ou diminuer en conséquence, L'effort exercé en mettant en oeuvre des moyens entièrement mécaniques,
- la limitation automatique de la course en cas de dépassement de l'effort,
- la possibilité, pour l'opérateur, d'utiliser l'appareil en ayant les mains libres, ce qui lui permet de pratiquer simultanément une ventilation pulmonaire artificielle.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Appareil d'assistance aux massages cardiaques comprenant un ensemble équipé d'un motoréducteur (4) pour l'entrainement linéaire d'un piston (2) selon un mouvement de va et vient, ledit piston (2) portant en bout un élément d'appui (2.bu) apte à coopérer avec une partie d'un thorax, L'ensemble étant monté sur une structure portante (1), caractérisé en ce qu'il présente des moyens mécaniques (3) aptes à régler, à volonté, la course du piston (2) de manière continue et en fonctionnement, correspondant à différents efforts d'appui.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (5) de limitation de l'effort exercé sur le thorax du patient.

3. Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble est constitué par un carter fixe (C) recevant le piston (2) et les moyens de limitation de l'effort (5), et par un sous-ensemble mobile (S), recevant notamment le motoréducteur (4) et les moyens de réglage (3) de la course du piston.

4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la course du piston sont constitués par un galet (3.d.3) coopérant avec capacité de déplacement, dans une rainure (2.c) formée perpendiculairement à l'axe du piston (2), ledit galet étant assujetti à des organes d'entrainement apte à le soumettre à un mouvement de déplacement rectiligne selon différentes orientations angulaires correspondant à une certaine amplitude à l'intérieur de la rainure (2.c.1) pour provoquer, d'une manière concomitante, le déplacement vertical du piston (2) selon lesdites amplitudes.

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les organes sont constitués par un ensemble vilebrequin composé d'un pignon satellite (3.d.1) et d'un bras de levier (3.d.2) recevant en bout le galet (3.d.3), ledit pignon étant monté avec capacité de libre rotation en bout d'un cylindre interne (3.d), accouplé au motoréducteur, pour engrener avec une couronne dentée (3.b.2) solidaire d'une manière excentrée d'un corps cylindrique (3.b) monté avec capacité de réglage angulaire, à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique (3.a).

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre du pignon (3.d.1) est égal à la moitié du diamètre de la roue dentée (3.b.2) et également égal à la moitié de la longueur du bras de levier (3.d.2) , de sorte que le mouvement circulaire du pignon satellite (3.d.1) se transforme en un mouvement alternatif rectiligne dont l'inclinaison est fonction de la position du corps cylindrique (3.b) à l'intérieur de l'enveloppe (3.a).

7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe de rotation du corps cylindrique (3.b) recevant la couronne dentée (3.b.2) est différent du centre géométrique de ladite couronne, pour que le point mort haut, en course maximum du piston, soit confondu avec la zone de course sensiblement égale à zéro.

8. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le sousensemble mobile (S) est accouplé au carter fixe (C) de manière articulée avec capacité de pivotement.

9. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de limitation de l'effort sont constitués par un vérin (5) solidaire du carter fixe (C), apte à être sollicité par une partie (6) du sous ensemble mobile (S) qui est déplacé angulairement quand l'effort appliqué en bout du piston, résultant de la force de réaction du thorax, est supérieur à l'effort d'appui choisi de manière à limiter l'effort de manière concomitante.

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le vérin (5) est monté avec capacité de déplacement circulaire dans un socle solidaire du carter fixe (C) et présente plusieurs tiges (5a) assujetties des organes élastiques tarés selon différentes valeurs, de manière à positionner l'une ou l'autre desdites tiges en regard de la partie (6) du sous-ensemble qui fait office de butée.