FR2733688A1 - Respiratory assisting apparatus using diaphragm compressor - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un appareil d'assistance respiratoire. The invention relates to a respiratory assistance device.
L'appareil concerne plus précisément un appareil d'assistance respiratoire pour insuffler des gaz respirables à un patient, du type comportant une source de débit de gaz qui alimente le patient au travers d'un circuit inspiratoire, et des moyens de commande de la pression et du débit des gaz insufflés. The apparatus relates more precisely to a respiratory assistance device for injecting breathable gases into a patient, of the type comprising a source of gas flow which supplies the patient through an inspiratory circuit, and means for controlling the pressure. and the flow of blown gases.
Il existe déjà de nombreux appareils d'assistance respiratoire, également appelés respirateurs, qui sont équipés d'une source de débit de gaz et qui sont donc autonomes en ce sens qu'ils ne sont pas reliés à une alimentation extérieure en gaz sous pression. There are already many respiratory assistance devices, also called respirators, which are equipped with a gas flow source and which are therefore autonomous in the sense that they are not connected to an external supply of pressurized gas.
Ces respirateurs sont notamment prévus pour fournir au patient, à chacune de ses inspirations, de l'air ambiant auquel il peut être éventuellement incorporé de l'oxygène supplémentaire. These respirators are in particular provided to supply the patient, at each of his inspirations, with ambient air in which additional oxygen may possibly be incorporated.
Selon l'état de la technique, les respirateurs peuvent être regroupés en deux grandes familles
- les respirateurs volumétriques ; et
- les respirateurs manométriques.Depending on the state of the art, respirators can be grouped into two large families
- volumetric respirators; and
- manometric respirators.
Cette distinction est essentiellement liée au mode de production de l'air sous pression. This distinction is essentially linked to the mode of production of air under pressure.
Dans un respirateur volumétrique, le gaz est comprimé par un piston qui se déplace dans une chambre, ou par un soufflet, et le volume de gaz insufflé au patient est ainsi directement déterminé par le déplacement du piston. In a volumetric respirator, the gas is compressed by a piston which moves in a chamber, or by a bellows, and the volume of gas injected into the patient is thus directly determined by the movement of the piston.
Dans le cas des respirateurs manométriques, la source de gaz sous pression est un compresseur centrifuge qui fonctionne en permanence, le débit de gaz étant orienté par une vanne commandée soit vers le circuit inspiratoire, pendant la phase inspiratoire, soit vers une soupape d'échappement, pendant la phase expiratoire. In the case of manometric respirators, the source of gas under pressure is a centrifugal compressor which operates continuously, the gas flow being directed by a valve controlled either to the inspiratory circuit, during the inspiratory phase, or to an exhaust valve. , during the expiratory phase.
Les respirateurs volumétriques, s'ils permettent de maîtriser aisément le volume de gaz insufflé au patient à chaque cycle, présentent l'inconvénient de ne pas permettre le contrôle précis de la pression des gaz insufflés au cours d'une phase d'inspiration du patient. Volumetric respirators, if they allow the volume of gas injected into the patient to be easily controlled at each cycle, have the disadvantage of not allowing precise control of the pressure of the gases injected during a patient inspiration phase. .
En effet, si le volume insufflé est tributaire du déplacement du piston au cours de la phase d'inspiration, la pression des gaz est elle essentiellement tributaire de la vitesse de déplacement du piston. In fact, if the blown volume is dependent on the displacement of the piston during the inspiration phase, the gas pressure is essentially dependent on the speed of displacement of the piston.
Or, la conception des respirateurs volumétriques fait appel pour le déplacement du piston à des systèmes bielle-manivelle ou vis-écrou qui mettent en jeu des mécanismes relativement lourds dont il est difficile de contrôler la vitesse et/ou l'accélération. However, the design of volumetric respirators uses rod-crank or screw-nut systems which move relatively heavy mechanisms for which the speed and / or acceleration are difficult to control.
En effet, notamment en début de phase d'inspiration du patient, il serait souhaitable de fournir au piston, qui a initialement une vitesse nulle, une forte accélération pour obtenir dès le début de l'inspiration un débit de gaz insufflés suffisamment élevé. Indeed, in particular at the start of the patient's inspiration phase, it would be desirable to provide the piston, which initially has a zero speed, with a strong acceleration in order to obtain from the start of inspiration a sufficiently high flow rate of blown gases.
Or, l'inertie des mécanismes existants empêche cette mise en action rapide, ce qui nuit au confort du patient. However, the inertia of existing mechanisms prevents this rapid action, which affects the comfort of the patient.
Cette difficulté est d'autant plus flagrante sur des respirateurs autonomes conçus pour être transportables et pour fonctionner sur batteries car, dans ce cas, il est impossible de prévoir un moteur suffisamment puissant pour provoquer de telles accélérations sous peine de réduire considérablement l'autonomie de l'appareil. This difficulty is all the more obvious on autonomous respirators designed to be transportable and to operate on batteries because, in this case, it is impossible to provide an engine powerful enough to cause such accelerations under penalty of considerably reducing the autonomy of the device.
Les respirateurs de type manométrique répondent de manière plus satisfaisante au problème du contrôle de la pression, notamment en début de phase respiratoire. Manometric type respirators respond more satisfactorily to the problem of pressure control, particularly at the start of the respiratory phase.
En effet, la source de gaz sous pression fonctionne en permanence et permet donc d'obtenir assez facilement le débit voulu en début de phase d'inspiration. In fact, the source of gas under pressure operates continuously and therefore makes it possible to fairly easily obtain the desired flow rate at the start of the inspiration phase.
Toutefois, il est beaucoup plus complexe de maîtriser de manière précise le volume de gaz insufflés au patient. Cela nécessite d'utiliser des capteurs de pression et de débit, généralement implantés dans le circuit inspiratoire, qui permettent de comparer des données mesurées à des valeurs de consigne afin de modifier soit le régime de rotation du compresseur centrifuge soit le degré d'ouverture de la vanne. However, it is much more complex to precisely control the volume of gas injected into the patient. This requires the use of pressure and flow sensors, generally installed in the inspiratory circuit, which make it possible to compare measured data with reference values in order to modify either the rotation speed of the centrifugal compressor or the degree of opening of valve.
Ainsi, l'adaptation à la valeur de consigne nécessite généralement plusieurs cycles de respiration du patient. Thus, the adaptation to the set value generally requires several breathing cycles of the patient.
De plus, les appareils manométriques présentent l'inconvénient d'être bruyants et gros consommateurs d'énergie du fait notamment du compresseur centrifuge qui tourne quasiment en continu. La vanne, généralement électromagnétique, consomme également beaucoup d'énergie pour avoir des temps de réponse suffisamment courts. In addition, the pressure gauges have the drawback of being noisy and large consumers of energy due in particular to the centrifugal compressor which rotates almost continuously. The valve, generally electromagnetic, also consumes a lot of energy to have sufficiently short response times.
L'invention a donc pour but de proposer un appareil d'assistance respiratoire dont il est facile de commander le débit et la pression des gaz insufflés et dont la consommation en courant électrique est relativement réduite. The invention therefore aims to provide a respiratory assistance device which it is easy to control the flow and pressure of the blown gases and whose consumption of electric current is relatively reduced.
Dans ce but, l'invention propose un appareil d'assistance respiratoire du type vu précédemment, caractérisé en ce que la source de débit de gaz est un compresseur à membrane à actionnement électro-magnétique. For this purpose, the invention provides a respiratory assistance device of the type seen above, characterized in that the gas flow source is a membrane compressor with electromagnetic actuation.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- le compresseur comporte au moins une enceinte de pompage à volume variable qui est délimitée en partie par au moins une membrane souple et qui comporte des clapets d'entrée et de sortie des gaz, et membrane est susceptible d'être déplacée ou déformée cycliquement par un moteur électromagnétique linéaire de manière à faire varier le volume de l'enceinte
- le moteur électrique comporte un aimant permanent annulaire contre une face axiale duquel est disposé un disque en matériau ferromagnétique comportant en son centre un noyau cylindrique qui est reçu coaxialement au centre de l'aimant permanent de manière à ménager un entrefer annulaire entre l'aimant et le noyau, et une bobine annulaire est susceptible de se déplacer axialement à l'intérieur de l'entrefer sous l'action d'un courant électrique la parcourant
- la bobine est reliée à un équipage mobile auquel est reliée la membrane
- la membrane est reliée de manière étanche par son bord périphérique à une paroi de l'enceinte et elle est reliée à l'équipage mobile du moteur linéaire par une zone sensiblement centrale
- l'équipage mobile comporte un arbre de guidage monté coulissant dans le noyau
- il est prévu des moyens de contrôle de l'alimentation électrique du moteur linéaire qui commandent la fréquence et l'amplitude de ses déplacements en fonction de la pression et du débit désirés des gaz insufflés
- les moyens de contrôle font varier l'intensité et/ou la fréquence du courant d'alimentation de la bobine
- il comporte au moins deux enceintes de pompage à volume variable dont les membranes sont déplacées ou déformées simultanément et de manière opposée par le moteur électrique.According to other features of the invention
- The compressor comprises at least one variable volume pumping enclosure which is delimited in part by at least one flexible membrane and which comprises gas inlet and outlet valves, and the membrane is capable of being displaced or deformed cyclically by a linear electromagnetic motor so as to vary the volume of the enclosure
- the electric motor comprises an annular permanent magnet against an axial face of which is disposed a disc made of ferromagnetic material comprising at its center a cylindrical core which is received coaxially at the center of the permanent magnet so as to provide an annular air gap between the magnet and the core, and an annular coil is capable of moving axially inside the air gap under the action of an electric current flowing through it
- the coil is connected to a mobile assembly to which the membrane is connected
- the membrane is tightly connected by its peripheral edge to a wall of the enclosure and it is connected to the moving element of the linear motor by a substantially central zone
- the moving part includes a guide shaft slidably mounted in the core
- Means for controlling the power supply of the linear motor are provided which control the frequency and the amplitude of its movements as a function of the desired pressure and flow rate of the gases blown
the control means vary the intensity and / or the frequency of the coil supply current
- It comprises at least two variable volume pumping chambers whose membranes are moved or deformed simultaneously and in an opposite manner by the electric motor.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- La figure 1 est une représentation schématique des principaux éléments constitutifs d'un appareil d'assistance respiratoire selon l'invention ;
- la figure 2 est une représentation plus détaillée d'un compresseur à membranes selon l'invention, représenté dans une première position de fonctionnement
- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 dans laquelle le compresseur occupe une seconde position de fonctionnement opposée à la première position.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a schematic representation of the main components of a respiratory assistance device according to the invention;
- Figure 2 is a more detailed representation of a diaphragm compressor according to the invention, shown in a first operating position
- Figure 3 is a view similar to that of Figure 2 in which the compressor occupies a second operating position opposite the first position.
On a représenté sur la figure 1 un appareil d'assistance respiratoire 8 selon l'invention muni d'un compresseur 10 à membranes. FIG. 1 shows a respiratory assistance device 8 according to the invention provided with a membrane compressor 10.
Le corps 32 du compresseur 10 comporte une entrée de gaz 12 et une sortie de gaz 14. The body 32 of the compressor 10 has a gas inlet 12 and a gas outlet 14.
L'entrée de gaz 12 peut être reliée soit directement à l'atmosphère par un filtre bactérien 16, comme cela est représenté sur la figure 1, soit à un dispositif mélangeur (non représenté) qui permet d'enrichir en oxygène les gaz aspirés par le compresseur 10. The gas inlet 12 can be connected either directly to the atmosphere by a bacterial filter 16, as shown in FIG. 1, or to a mixing device (not shown) which makes it possible to enrich the gases sucked in with oxygen. compressor 10.
A la sortie 14 du compresseur 10 est branché un circuit inspiratoire 18. At the outlet 14 of the compressor 10 is connected an inspiratory circuit 18.
Le circuit inspiratoire 18 comporte essentiellement un tube inspiratoire 20 sur lequel sont disposés un capteur de débit 22 et un capteur de pression 24. The inspiratory circuit 18 essentially comprises an inspiratory tube 20 on which are arranged a flow sensor 22 and a pressure sensor 24.
A l'extrémité libre du tube inspiratoire 20, on a disposé un masque facial 26 qui est prévu pour être appliqué autour du nez et de la bouche du patient afin de lui permettre de respirer les gaz insufflés par l'appareil d'assistance respiratoire 8. At the free end of the inspiratory tube 20, a facial mask 26 has been placed which is intended to be applied around the patient's nose and mouth in order to allow him to breathe the gases breathed in by the respiratory assistance device 8 .
Le respirateur 8 comporte également des moyens 28 de commande qui contrôlent le fonctionnement du compresseur 10 en fonction de divers paramètres fournis entre autres par le capteur de pression 24 et le capteur de débit 22, mais aussi en fonction de l'état instantané du compresseur 10. The respirator 8 also comprises control means 28 which control the operation of the compressor 10 as a function of various parameters supplied inter alia by the pressure sensor 24 and the flow sensor 22, but also as a function of the instantaneous state of the compressor 10 .
A chaque instant, les moyens de commande 28 ajustent le fonctionnement du compresseur 10 afin qu'il délivre un débit de gaz conforme soit à des valeurs de consigne, soit à la demande respiratoire instantanée manifestée par le patient. At all times, the control means 28 adjust the operation of the compressor 10 so that it delivers a gas flow rate which is either in accordance with set values, or in accordance with the instantaneous respiratory demand manifested by the patient.
On a représenté sur la figure 2 de manière plus précise un compresseur 10 à membranes suivant l'invention qui comporte deux enceintes à volume variable 30A, 30B. FIG. 2 shows more precisely a membrane compressor 10 according to the invention which comprises two variable-volume chambers 30A, 30B.
Le compresseur 10 à membranes comporte un corps extérieur 32 sensiblement cylindrique, à l'intérieur duquel est agencé une enveloppe cylindrique coaxiale 34 qui contient les deux enceintes à volume variable 30A et 30B. The diaphragm compressor 10 comprises a substantially cylindrical outer body 32, inside which is arranged a coaxial cylindrical envelope 34 which contains the two variable volume chambers 30A and 30B.
L'enveloppe cylindrique 34 a un diamètre extérieur sensiblement inférieur au diamètre intérieur du corps 32 de manière à ménager entre les deux un espace périphérique de circulation de l'air. Cet espace périphériques est divisé en deux cavités indépendantes d'admission 33 et d'échappement 35 dans lesquelles débouchent respectivement l'entrée, ou orifice d'aspiration 12, et la sortie, ou orifice de refoulement 14, du compresseur 10. The cylindrical envelope 34 has an outside diameter substantially smaller than the inside diameter of the body 32 so as to provide a peripheral space for air circulation between the two. This peripheral space is divided into two independent intake 33 and exhaust 35 cavities into which the inlet, or suction orifice 12, and the outlet, or discharge orifice 14, of the compressor 10, respectively open.
L'enveloppe cylindrique 34 comporte un flasque transversal médian 36 qui supporte un aimant permanent annulaire 38 qui est disposé coaxialement au centre de l'enveloppe cylindrique 34. The cylindrical envelope 34 comprises a transverse median flange 36 which supports an annular permanent magnet 38 which is arranged coaxially in the center of the cylindrical envelope 34.
Un disque 40 en matériau ferromagnétique est disposé à plat contre l'une des faces axiales d'extrémité 42 de l'aimant annulaire 38. A disc 40 of ferromagnetic material is placed flat against one of the axial end faces 42 of the annular magnet 38.
Le disque 40 comporte, sur sa face 44 en contact avec l'aimant 38, un noyau cylindrique 46 qui est disposé coaxialement au centre de l'aimant annulaire 38. The disc 40 has, on its face 44 in contact with the magnet 38, a cylindrical core 46 which is arranged coaxially at the center of the annular magnet 38.
Cette disposition permet de créer entre l'aimant 38 et le noyau 46 un entrefer 48, de forme cylindrique annulaire et fermé à une de ses extrémité axiales par le disque 40, dans lequel règne un champ magnétique sensiblement radial. This arrangement makes it possible to create, between the magnet 38 and the core 46, an air gap 48, of annular cylindrical shape and closed at one of its axial ends by the disc 40, in which a substantially radial magnetic field prevails.
Une bobine annulaire 50 est disposée dans l'entre- fer annulaire 48 de manière à pouvoir s'y déplacer axialement. An annular coil 50 is arranged in the annular gap 48 so as to be able to move there axially.
La bobine 50 est reliée à une source d'alimentation électrique (non représentée). The coil 50 is connected to a source of electrical power (not shown).
La bobine 50 est reliée à un arbre 52 de guidage en coulissement qui traverse coaxialement le noyau 46 et qui comporte à chacune de ses extrémités axiales opposées, de part et d'autre du flasque transversal médian 36, une plaque rigide circulaire 54A, 54B qui est susceptible de se déplacer axialement dans l'enveloppe cylindrique 34. The coil 50 is connected to a sliding guide shaft 52 which coaxially crosses the core 46 and which comprises at each of its opposite axial ends, on either side of the median transverse flange 36, a rigid circular plate 54A, 54B which is capable of moving axially in the cylindrical envelope 34.
Chaque plaque rigide 54A, 54B est munie d'une membrane 56A, 56B sensiblement annulaire qui est reliée par son bord circulaire interne 58A, 58B au bord extérieur 60A, 60B de la plaque rigide 54A, 54B correspondante et par son bord circulaire périphérique 62A, 62B à la paroi cylindrique interne 64 de l'enveloppe cylindrique 34. Each rigid plate 54A, 54B is provided with a substantially annular membrane 56A, 56B which is connected by its internal circular edge 58A, 58B to the external edge 60A, 60B of the corresponding rigid plate 54A, 54B and by its peripheral circular edge 62A, 62B to the internal cylindrical wall 64 of the cylindrical envelope 34.
On a ainsi délimité, à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique 34, les deux enceintes à volume variable 30A, 30B qui sont séparées par une zone intermédiaire 66 qui comprend notamment le flanc transversal médian 36, l'aimant annulaire 38, le noyau 46 et la bobine 50. We have thus delimited, inside the cylindrical envelope 34, the two variable volume enclosures 30A, 30B which are separated by an intermediate zone 66 which comprises in particular the median transverse flank 36, the annular magnet 38, the core 46 and the reel 50.
Chacune des deux enceintes à volume variable 30A, 30B possède donc une paroi mobile 68A, 68B constituée d'une plaque rigide 54A, 54B et d'une membrane annulaire souple 56A, 56B, ainsi qu'une paroi fixe 70A, 70B constituée par une des faces axiales d'extrémité de l'enveloppe cylindrique 34. Each of the two variable volume enclosures 30A, 30B therefore has a movable wall 68A, 68B consisting of a rigid plate 54A, 54B and a flexible annular membrane 56A, 56B, as well as a fixed wall 70A, 70B constituted by a axial end faces of the cylindrical casing 34.
Chaque enceinte à volume variable 30A, 30B comporte également un clapet d'entrée 72A, 72B qui débouche dans la cavité d'admission 33 et un clapet de sortie 74A, 74B qui débouche dans la cavité d'échappement 35. Each variable-volume enclosure 30A, 30B also includes an inlet valve 72A, 72B which opens into the inlet cavity 33 and an outlet valve 74A, 74B which opens into the exhaust cavity 35.
Les clapets d'entrée 72A, 72B et de sortie 74A, 74B d'air sont agencés dans la paroi fixe 70A, 70B correspon dante et sont forcés en position fermée par des ressorts respectivement de traction 80A, 80B et de compression 82A, 82B. The air inlet valves 72A, 72B and outlet valves 74A, 74B are arranged in the fixed wall 70A, 70B corresponding and are forced into the closed position by respective traction springs 80A, 80B and compression 82A, 82B.
La bobine 50, l'arbre 52 et les plaques rigides 54A, 54B forment un équipage mobile d'un moteur électromagnétique linéaire dont la partie fixe est constituée par le noyau 46 et l'aimant annulaire 38. The coil 50, the shaft 52 and the rigid plates 54A, 54B form a movable assembly of a linear electromagnetic motor, the fixed part of which is constituted by the core 46 and the annular magnet 38.
L'équipage mobile est muni de moyens de détection de sa position sous la forme de deux aimants 76A, 76B qui sont disposés à chacune des extrémités axiales de l'arbre 52 et qui coopèrent avec des capteurs 78A, 78B à effet
Hall agencés en regard dans la paroi fixe 70A, 70B correspondante.The moving element is provided with means for detecting its position in the form of two magnets 76A, 76B which are arranged at each of the axial ends of the shaft 52 and which cooperate with effect sensors 78A, 78B
Hall arranged opposite in the corresponding fixed wall 70A, 70B.
Sous l'effet d'un courant électrique d'alimentation parcourant les spires de la bobine 50, l'équipage mobile est un animé d'un mouvement axial dans un sens ou dans l'autre suivant le sens du courant. Under the effect of an electric supply current flowing through the turns of the coil 50, the moving assembly is animated with an axial movement in one direction or the other depending on the direction of the current.
Ainsi, l'amplitude, le sens et la fréquence du déplacement de l'équipage mobile dépendent de l'intensité, du sens et de la fréquence du courant parcourant la bobine 50. Thus, the amplitude, the direction and the frequency of the displacement of the moving assembly depend on the intensity, the direction and the frequency of the current flowing through the coil 50.
Pour décrire le fonctionnement du compresseur 10 selon l'invention, on commencera par décrire ce qui se passe pour l'une des deux enceintes, par exemple l'enceinte 30A représentée à droite sur les figures. To describe the operation of the compressor 10 according to the invention, we will begin by describing what happens for one of the two enclosures, for example the enclosure 30A shown on the right in the figures.
Lorsque l'équipage mobile se déplace vers la gauche en considérant la figure 2, l'enceinte à volume variable 70A voit son volume augmenter. When the moving assembly moves to the left considering FIG. 2, the variable-volume enclosure 70A sees its volume increase.
Le clapet d'entrée d'air 72A est alors ouvert par l'effet de dépression créé à l'intérieur de l'enceinte 30A du fait de son augmentation de son volume, tandis le clapet de sortie d'air 74A, agencé en sens opposé, est fermé. The air inlet valve 72A is then opened by the vacuum effect created inside the enclosure 30A due to its increase in its volume, while the air outlet valve 74A, arranged in the direction opposite, is closed.
Ainsi, l'enceinte à volume variable 70A se remplit jusqu'à ce qu'une fin de course gauche de l'équipage mobile soit détectée par le capteur 78B. Thus, the variable-volume enclosure 70A fills until a left end of travel of the moving assembly is detected by the sensor 78B.
A cet instant, sous l'effet des moyens de commande 28, le courant électrique parcourant la bobine 50 s'annule et change de sens de sorte que l'équipage mobile s'arrête et change lui aussi de sens de déplacement pour aller de la gauche vers la droite, ce qui tend à diminuer le volume de l'enceinte 30A, comme cela est représenté sur la figure 3. At this instant, under the effect of the control means 28, the electric current flowing through the coil 50 is canceled and changes direction so that the moving element stops and also changes direction of movement to go from the left to right, which tends to decrease the volume of the enclosure 30A, as shown in FIG. 3.
La surpression ainsi créée dans l'enceinte 30A provoque la fermeture du clapet d'entrée d'air 72A et l'ouverture du clapet de sortie d'air 74A et l'air contenu dans l'enceinte 30A est expulsé au travers de la cavité d'échappement 35 et de la sortie d'air 14 dans le circuit d'inspiration 18 en direction du patient. The overpressure thus created in the enclosure 30A causes the closing of the air inlet valve 72A and the opening of the air outlet valve 74A and the air contained in the enclosure 30A is expelled through the cavity 35 and the air outlet 14 in the inspiration circuit 18 towards the patient.
Lorsque l'équipage mobile atteint sa fin de course droite détectée par le deuxième capteur 78A, le courant qui circule dans la bobine 50 s'annule de nouveau et change de sens pour provoquer un changement de sens du déplacement de l'équipage mobile. When the moving element reaches its right end of travel detected by the second sensor 78A, the current which circulates in the coil 50 again cancels and changes direction to cause a change in direction of movement of the moving element.
On se retrouve alors dans la situation décrite plus haut. We then find ourselves in the situation described above.
Dans le même temps, il apparaît que la deuxième enceinte 30B fonctionne simultanément avec la première enceinte 30A mais en opposition avec celle-ci. At the same time, it appears that the second enclosure 30B operates simultaneously with the first enclosure 30A but in opposition with the latter.
En effet, lorsque le volume de la première enceinte 30A augmente et que l'air y est inspiré, le volume de la seconde enceinte 30B diminue et l'air en est refoulé, et inversement. Indeed, when the volume of the first enclosure 30A increases and the air is inspired therein, the volume of the second enclosure 30B decreases and the air is forced out, and vice versa.
Il s'en suit donc que le compresseur 10 fournit de l'air en continu, sauf aux fins de course. It therefore follows that the compressor 10 supplies air continuously, except for the limit switches.
Une des particularités avantageuses de ce compresseur 10 est que ses pièces mobiles sont légères et qu'il peut de ce fait fonctionner à une fréquence élevée. De la sorte, on a pu remarquer que pour des fréquences de l'ordre de la centaine de hertz, le débit et la pression des gaz refoulés peuvent être considérés comme continus du fait de l'amortissement induit par les frottements de l'air sur les parois. One of the advantageous features of this compressor 10 is that its moving parts are light and that it can therefore operate at a high frequency. In this way, it has been observed that for frequencies of the order of a hundred hertz, the flow rate and the pressure of the discharged gases can be considered to be continuous due to the damping induced by the friction of the air on the walls.
Dans le cadre d'un respirateur 8, un tel compresseur 10 présente de nombreux avantages. In the context of a respirator 8, such a compressor 10 has many advantages.
En modifiant la fréquence et l'amplitude du déplacement des membranes 56A, 56B, on peut faire varier aisément le débit et la pression des gaz insufflés au patient. By modifying the frequency and the amplitude of movement of the membranes 56A, 56B, it is possible to easily vary the flow rate and the pressure of the gases injected into the patient.
Grâce à sa très faible inertie, le compresseur à membranes 10 peut-être arrêté au cours de chaque phase expiratoire du patient et remis en route au début de chaque inspiration. Thanks to its very low inertia, the membrane compressor 10 can be stopped during each expiration phase of the patient and restarted at the start of each inspiration.
Ainsi, notamment dans le cadre d'un mode d'assistance dans lequel la demande inspiratoire du patient détermine le début de la phase inspiratoire, la mise en action du compresseur 10 est instantanée et elle n'induit pas de retard à la délivrance de gaz au patient. Thus, in particular within the framework of an assistance mode in which the inspiratory request of the patient determines the start of the inspiratory phase, the actuation of the compressor 10 is instantaneous and it does not induce a delay in the delivery of gas. to the patient.
De même, un tel compresseur atteint immédiatement sa pression de consigne et permet donc d'obtenir un début de phase inspiratoire à fort débit sous une pression relativement élevée ce qu'il n'est pas possible d'obtenir avec un compresseur volumétrique classique. Likewise, such a compressor immediately reaches its set pressure and therefore makes it possible to obtain a start of the inspiratory phase at high flow rate at a relatively high pressure, which is not possible with a conventional volumetric compressor.
Il suffit pour cela d'imposer au compresseur 10 une fréquence et une amplitude de déplacement importants, régime qu'il atteint instantanément. To do this, it suffices to impose on the compressor 10 a significant frequency and amplitude of movement, a speed which it reaches instantly.
Au contraire, en fin de phase d'inspiration, le patient n'a plus besoin d'un fort débit puisque ses poumons sont remplis mais une forte pression reste nécessaire pour favoriser les échanges gazeux au niveau des membranes pulmonaires. On impose alors au compresseur une haute fréquence et une faible amplitude de déplace ment afin qu'il délivre un débit faible sous haute pression. On the contrary, at the end of the inspiration phase, the patient no longer needs a high flow rate since his lungs are full, but high pressure remains necessary to promote gas exchange at the level of the pulmonary membranes. A high frequency and a low amplitude of displacement are then imposed on the compressor so that it delivers a low flow rate under high pressure.
Dans le cas des respirateurs manométriques, cela ne peut être obtenu qu'en rejetant une forte proportion du débit délivré par la turbine vers l'atmosphère, ce qui est générateur de bruit et de gaspillage d'énergie. In the case of manometric respirators, this can only be obtained by discharging a large proportion of the flow delivered by the turbine to the atmosphere, which generates noise and wasted energy.
Enfin, un compresseur à membranes tel que propose permet d'assurer des modes de ventilation jusqu'alors réservés aux appareils reliés à une source externe de gaz sous pression. Finally, a diaphragm compressor as proposed makes it possible to provide ventilation modes previously reserved for devices connected to an external source of pressurized gas.
Ces modes d'assistance respiratoires, dits à "haute fréquence" visent à imposer au patient un flux d'air pulsé soit en faisant varier la pression entre zéro et une pression de consigne à haute fréquence soit en modulant la pression autour de cette valeur de consigne. These respiratory assistance modes, called "high frequency" aim to impose on the patient a pulsed air flow either by varying the pressure between zero and a high frequency set pressure or by modulating the pressure around this value of instructions.
Pour un fonctionnement selon le premier mode, le compresseur à membrane tire parti de son très faible temps de réponse. For operation in the first mode, the diaphragm compressor takes advantage of its very short response time.
Pour un fonctionnement selon le second mode, le compresseur à membrane possède l'avantage sur les autres compresseurs de ne pas nécessiter d'organes annexes de modulation de la pression puisque cette modulation sera directement assurée par les membranes. For operation according to the second mode, the diaphragm compressor has the advantage over the other compressors of not requiring additional pressure modulation members since this modulation will be directly provided by the membranes.
Dans le cadre d'un appareil d'assistance respiratoire, et notamment dans le cadre d'un appareil respiratoire portable, le compresseur à membranes présente donc l'intérêt d'être léger, silencieux, économe en énergie et peut assurer à lui seul le contrôle du débit, de la pression et même de la fréquence de pulsation des gaz insufflés au patient. In the context of a respiratory assistance device, and in particular in the context of a portable respiratory device, the diaphragm compressor therefore has the advantage of being light, silent, energy efficient and can in itself provide the control of the flow, pressure and even the frequency of pulsation of the gases injected into the patient.
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