FR2779965A1 - Humidifier apparatus for sleep apnea treatment - Google Patents
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Abstract
Description
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DISPOSITIF D'AIDE A LA RESPIRATION ET PROCEDE DE MISE EN BREATHING ASSISTANCE DEVICE AND IMPLEMENTATION METHOD
OEUVREARTWORK
La présente invention concerne un dispositif de soins et en particulier, bien que pas uniquement, un dispositif d'aide à la respiration du type dispositif de mise sous pression positive humidifiée des voies respiratoires utilisé dans le traitement de l'apnée The present invention relates to a care device and in particular, although not only, a breathing aid device of the humidified positive pressure device type of the respiratory tract used in the treatment of apnea
obstructive du sommeil et un procédé de commande d'un tel dispositif. obstructive sleep and a method of controlling such a device.
L'apnée obstructive du sommeil est une maladie du sommeil qui affecte ce qu'on estime moins de 5 % de la population chez qui les muscles qui normalement maintiennent ouvertes les voies respiratoires, les libèrent et en définitive les écrasent, assurant l'étanchéité des voies respiratoires. Le profil du sommeil d'un malade de l'apnée obstructive du sommeil est caractérisé par des séquences répétées de ronflement, de difficultés à respirer, d'absence de respiration, de réveil en sursaut et ensuite de retour au sommeil. Souvent le malade n'est pas instruit de l'apparition de ce profil. Les 1 s malades d'apnée obstructive du sommeil rencontrent habituellement un assoupissement Obstructive sleep apnea is a sleeping sickness that affects what is estimated to be less than 5% of the population in which the muscles that normally keep the airways open, free them and ultimately crush them, ensuring the tightness of respiratory tracts. The sleep profile of an obstructive sleep apnea patient is characterized by repeated sequences of snoring, difficulty breathing, no breathing, waking with a start and then returning to sleep. Often the patient is not informed about the appearance of this profile. The first 5 people with obstructive sleep apnea usually experience drowsiness
et une irritabilité pendant le jour du fait de l'absence d'un bon sommeil continu. and irritability during the day due to the lack of good continuous sleep.
Dans un effort pour traiter les malades souffrant d'apnée obstructive du sommeil, une technique connue en tant que mise sous pression positive continue des voies respiratoires a été conçue. Un dispositif de mise sous pression positive continue des 2 0 voies respiratoires est constitué d'une alimentation en gaz (ou d'une soufflante) ayant un conduit relié à une alimentation en gaz sous pression vers un patient, habituellement à travers un masque nasal. L'air sous pression envoyé vers le patient aide de manière efficace les muscles à maintenir ouvertes les voies respiratoires du patient, éliminant le In an effort to treat patients with obstructive sleep apnea, a technique known as continuous positive airway pressure has been devised. A continuous positive airway pressurization device consists of a gas supply (or blower) having a conduit connected to a pressurized gas supply to a patient, usually through a nasal mask. The pressurized air sent to the patient effectively helps the muscles to keep the patient's airways open, eliminating the
profil du sommeil typique d'une apnée obstructive du sommeil. sleep profile typical of obstructive sleep apnea.
L'utilisation d'un système de mise sous pression positive continue des voies respiratoires est connu pour avoir des effets latéraux tels qu'une déshydratation des voies respiratoires et des passages du nez qui peuvent aboutir à une rhinite (inflammation des passages du nez). Les effets latéraux signifient que le patient est moins susceptible de satisfaire à sa thérapie de mise sous pression positive continue des voies respiratoires et que la thérapie elle-même peut provoquer une augmentation de la résistance nasale en réponse à un écoulement d'air élevé, dégradant lc niveau de pression appliquée aux voies respiratoires et réduisant ainsi l'ecfficacité de la thérapie. En The use of a continuous positive airway pressure system is known to have side effects such as dehydration of the airways and passages of the nose which can lead to rhinitis (inflammation of the passages of the nose). Side effects mean that the patient is less likely to comply with his continuous positive airway pressure therapy and that the therapy itself may cause increased nasal resistance in response to a high, degrading airflow lc level of pressure applied to the respiratory tract and thus reducing the effectiveness of therapy. In
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conséquence, un système de mise sous pression positive humidifiée continue des voies respiratoires serait une amélioration. Une amélioration du système standard de mise sous pression positive continue des voies respiratoires est décrit dans le brevet US n 5 537 997 cédé à Respironics Inc. dans lequel un humidificateur est incorporé au système de mise sous pression positive continue des voies respiratoires de sorte que le patient therefore, a continuous humidified positive airway pressure system would be an improvement. An improvement to the standard continuous positive airway pressure system is described in US Patent 5,537,997 assigned to Respironics Inc. in which a humidifier is incorporated into the continuous positive airway pressure system so that the patient
reçoit des gaz humidifiés.receives humidified gases.
Cependant, une simple combinaison d'un humidificateur bien connu (dans lequel des gaz sont envoyés à travers une vapeur d'eau montant depuis la surface de l'eau d'une chambre d'humidification à l'eau jusque sur la partie supérieure d'une plaque chauffante) et d'un dispositif de mise sous pression positive continue des voies respiratoires ne va pas rendre maximal pour le patient le bénéfice de la thérapie de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires. Ceci est dû au fait que la plaque chauffante prend un certain temps à chauffer de sorte que le patient va, dans certaines occasions (en particulier pendant la mise en température du dispositif), être alimenté en gaz qui ne sont pas humidifiés. Il sera noté que les tissus sensibles du passage nasal peuvent être amenés à gonfler après réception d'un écoulement de gaz nonhumidifié pendant aussi peu que 10 minutes. En conséquence, un avantage serait que les gaz reçus par le patient soient toujours humidifiés (par la capacité présente ou existante de However, a simple combination of a well-known humidifier (in which gases are sent through water vapor rising from the surface of the water in a water humidification chamber to the top of a hot plate) and a continuous positive airway pressure device will not maximize patient benefit from humidified continuous positive airway pressure therapy. This is due to the fact that the heating plate takes some time to heat up so that the patient will, on certain occasions (especially during the warming up of the device), be supplied with gases which are not humidified. It will be noted that the sensitive tissues of the nasal passage may be caused to swell after receiving a flow of unhumidified gas for as little as 10 minutes. Consequently, an advantage would be that the gases received by the patient are always humidified (by the present or existing capacity of
l'humidificateur), à tout moment.humidifier) at any time.
C'est par conséquent un but de la présente invention de fournir un dispositif d'aide à la respiration qui va au moins d'une certaine manière surmonter les It is therefore an object of the present invention to provide a breathing aid device which will at least somehow overcome the
inconvénients ci-dessus ou qui va fournir au public un choix utile. disadvantages above or that will provide the public with a useful choice.
En conséquence, dans un premier aspect, la présente invention est constituée d'un dispositif d'aide à la respiration adapté pour fournir des gaz à un patient pour aider à ladite respiration du patient, comportant: des moyens d'alimentation en gaz, comprenant des moyens de régulation de pression adaptés pour alimenter des gaz sous une pression requise avec un débit gazeux résultant, - des moyens de détection de pression des gaz pour déterminer la pression desdits gaz alimentés et par conséquent le débit résultant des gaz, Consequently, in a first aspect, the present invention consists of a breathing aid device adapted to supply gases to a patient to aid said breathing of the patient, comprising: gas supply means, comprising pressure regulation means suitable for supplying gases at a pressure required with a resulting gas flow rate, - gas pressure detection means for determining the pressure of said gases supplied and consequently the flow rate resulting from the gases,
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- des moyens d'humidification qui reçoivent et humidifient lesdits gaz alimentés avant de les envoyer vers ledit patient, lesdits moyens d'humidification pouvant humidifier de manière commandée lesdits gaz jusqu'à un niveau d'humidité requis, - des moyens formant trajet de transport qui canalisent lesdits gaz humidifiés vers ledit patient, - des moyens de détection d'humidité des gaz pour déterminer l'humidité des gaz alimentés vers ledit patient, et - des moyens de commande qui en réponse aux informations concernant l'humidité des gaz et le débit des gaz, fournies par lesdits moyens de détection d'humidité des gaz et lesdits moyens de détection de pression des gaz, commandent les moyens d'alimentation en gaz de sorte que la pression des gaz atteigne la pression - humidification means which receive and humidify said supplied gases before sending them to said patient, said humidification means being able to humidify said gases in a controlled manner to a required humidity level, - means forming a transport path which channel said humidified gases towards said patient, - gas humidity detection means for determining the humidity of the gases supplied to said patient, and - control means which in response to information concerning the humidity of the gases and the gas flow, supplied by said gas humidity detecting means and said gas pressure detecting means, control the gas supply means so that the gas pressure reaches the pressure
requise pratiquement en même temps qu'on atteint le niveau d'humidité requis. required almost at the same time as the required humidity level is reached.
Dans un deuxième aspect, la présente invention est constituée d'un procédé d'actionnement d'un dispositif d'aide à la respiration, le dispositif d'aide à la respiration 1 5 comportant des moyens d'alimentation en gaz, des moyens de régulation de la pression des gaz adaptés pour alimenter des gaz sous une pression requise avec un débit de gaz résultant, des moyens d'humidification des gaz capables d'humidifier de manière commandée les gaz jusqu'à un niveau d'humidité requis, des moyens de transport et des moyens de commande mémorisant des valeurs de pression et d'humidité requises prédéterminées, et programmés pour effectuer les étapes consistant à: a) déclencher les moyens d'humidification des gaz pour humidifier les gaz provenant des moyens d'alimentation en gaz, b) détecter la pression des gaz, c) détecter l'humidité des gaz, et d) ajuster la pression à laquelle les gaz sont alimentés vers ledit patient de sorte que la pression des gaz et le débit résultant atteignent la pression requise et le débit In a second aspect, the present invention consists of a method of actuating a breathing aid device, the breathing aid device 1 5 comprising gas supply means, means of regulation of the pressure of the gases suitable for supplying gases at a pressure required with a resulting gas flow, gas humidification means capable of humidifying the gases in a controlled manner to a required humidity level, means transport and control means storing predetermined required pressure and humidity values, and programmed to perform the steps consisting in: a) triggering the gas humidification means to humidify the gases coming from the gas supply means , b) detecting the gas pressure, c) detecting the humidity of the gases, and d) adjusting the pressure at which the gases are supplied to said patient so that the gas pressure and the flow rate result both reach the required pressure and flow
résultant sensiblement au même moment o on atteint le niveau d'humidité requis. resulting substantially at the same time that the required humidity level is reached.
Dans un troisième aspect, la présente invention est constituée d'un procédé pour traiter l'apnée obstructive du sommeil en utilisant un dispositif d'aide à la respiration comportant des moyens d'alimentation en gaz, des moyens de régulation de la pression des gaz adaptés pour alimenter les gaz sous une pression requise avec un débit de gaz In a third aspect, the present invention consists of a method for treating obstructive sleep apnea using a breathing aid device comprising gas supply means, gas pressure regulation means. adapted to supply gas at a pressure required with a gas flow
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résultant, des moyens d'humidification des gaz capables d'humidifier de manière commandée les gaz jusqu'à un niveau d'humidité requis, des moyens de transport et des moyens de commande mémorisant les valeurs de pression et d'humidité requises prédéterminées, et programmés pour exécuter les étapes consistant à: a) déclencher les moyens d'humidification des gaz pour humidifier les gaz provenant des moyens d'alimentation en gaz, b) détecter la pression des gaz, c) détecter l'humidité des gaz, et d) ajuster la pression à laquelle les gaz sont alimentés vers ledit patient de sorte que la pression des gaz et le débit résultant atteignent la pression requise et le débit resulting, gas humidification means capable of controlled humidification of the gases to a required humidity level, transport means and control means memorizing the predetermined required pressure and humidity values, and programmed to execute the steps consisting in: a) triggering the gas humidification means for humidifying the gases coming from the gas supply means, b) detecting the gas pressure, c) detecting the humidity of the gases, and d ) adjusting the pressure at which the gases are supplied to said patient so that the gas pressure and the resulting flow reach the required pressure and the flow
résultant sensiblement en même temps qu'on atteint le niveau d'humidité requis. resulting substantially at the same time that the required humidity level is reached.
Une forme préférée de la présente invention va maintenant être décrite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires selon un mode préféré de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires selon un autre mode préféré de réalisation de la présente invention, - la figure 3 est un graphique de pression d'air donné en exemple (approché par une vitesse de ventilateur) en fonction du temps pour le système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires selon le premier mode préféré de réalisation de la présente invention, - la figure 4 est un graphique donné en exemple (correspondant à la figure 3) de 2 5 l'humidité (en réalité la température de la plaque chauffante) en fonction du temps pour le système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires selon le second mode préféré de réalisation de la présente invention, et - la figure 5 est un graphique des données recueillies expérimentalement en fonction du temps pour plusieurs paramètres du système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires selon le second mode préféré de réalisation A preferred form of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a block diagram of a humidified continuous positive pressure system of the respiratory tract according to a preferred embodiment of the present invention, - Figure 2 is a block diagram of a humidified continuous positive pressure system of the respiratory tract according to another preferred embodiment of the present invention, - Figure 3 is a graph of given air pressure as an example (approached by a fan speed) as a function of time for the humidified continuous positive pressurization system of the respiratory tract according to the first preferred embodiment of the present invention, - Figure 4 is a graph given as an example ( corresponding to Figure 3) of 2 5 humidity (actually the temperature of the hot plate) depending on the time for the humidified continuous positive airway pressure system according to the second preferred embodiment of the present invention, and - Figure 5 is a graph of the data collected experimentally as a function of time for several parameters of the air system humidified continuous positive airway pressure according to the second preferred embodiment
de la présente invention.of the present invention.
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En référence à la figure 1, un système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires est représenté dans lequel un patient 1 reçoit des gaz humidifiés et sous pression à travers un masque nasal 2 relié à un trajet de transport de gaz humidifiés ou un conduit d'inspiration 3. Il doit être compris que la présente invention, cependant, n'est pas limitée à la fourniture de gaz de mise sous pression positive continue des voies respiratoires mais peut aussi être appliquée à d'autres types de systèmes de fourniture de gaz tels que des systèmes de mise sous pression positive variable des voies respiratoires et des systèmes de mise sous pression positive à deux niveaux des voies respiratoires. Le conduit d'inspiration 3 est relié à la sortie 4 d'une chambre d'humidification 5 qui contient un volume d'eau 6. Le conduit d'inspiration 3 peut contenir des moyens de chauffage ou des fils de chauffage (non-représentés) qui chauffent les parois du conduit pour assurer un profil d'humidité constant le long du conduit et par conséquent réduire la condensation des gaz humidifiés dans le conduit. La chambre d'humidification 5 est de préférence formée à partir d'une matière plastique et peut avoir une base thermiquement très conductrice (par exemple une base en Referring to Figure 1, a humidified continuous positive pressurization system of the respiratory tract is shown in which a patient 1 receives humidified and pressurized gases through a nasal mask 2 connected to a transport path of humidified gases or a inspiration line 3. It should be understood that the present invention, however, is not limited to the supply of continuous positive pressurization gas to the respiratory tract but may also be applied to other types of delivery systems gases such as variable positive airway pressure systems and two-level positive airway pressure systems. The inspiration pipe 3 is connected to the outlet 4 of a humidification chamber 5 which contains a volume of water 6. The inspiration pipe 3 can contain heating means or heating wires (not shown) ) which heat the walls of the duct to ensure a constant humidity profile along the duct and therefore reduce the condensation of humidified gases in the duct. The humidification chamber 5 is preferably formed from a plastic material and can have a thermally very conductive base (for example a base in
aluminium) qui est en contact direct avec une plaque chauffante 7 de l'humidificateur 8. aluminum) which is in direct contact with a heating plate 7 of the humidifier 8.
L'humidificateur 8 est muni de moyens de commande ou d'une commande électronique 9 qui peut comporter une commande à base de microprocesseur exécutant des The humidifier 8 is provided with control means or with an electronic control 9 which may include a microprocessor-based control executing
instructions de logiciel d'ordinateur mémorisées dans une mémoire associée. computer software instructions stored in associated memory.
La commande 9 reçoit des entrées provenant de sources telles que des moyens d'entrée ou un cadran pour utilisateur 10, par l'intermédiaire desquels un utilisateur du dispositif peut, par exemple, établir une valeur requise prédéterminée (valeur préétablie) pour l'humidité ou la température des gaz alimentés vers le patient 1. La commande peut aussi recevoir des entrées provenant d'autres sources, par exemple des détecteurs de température, d'humidité et/ou de vitesse d'écoulement 1l 1 et 12 par l'intermédiaire d'un connecteur 13 et d'un détecteur de température de plaque chauffante 14. En réponse à l'entrée d'une valeur d'humidité ou de température établie par l'utilisateur via le cadran et les autres entrées, la commande détermine si (ou à quel niveau) il faut mettre sous tension la plaque chauffante 7 pour chauffer l'eau 6 située dans la chambre d'humidification 5. Lorsque le volume d'eau 6 situé dans la chambre d'humidification 5 The control 9 receives inputs from sources such as input means or a dial for user 10, through which a user of the device can, for example, establish a predetermined required value (preset value) for humidity or the temperature of the gases supplied to patient 1. The control can also receive inputs from other sources, for example temperature, humidity and / or flow velocity detectors 11 and 12 via a connector 13 and a hot plate temperature detector 14. In response to the input of a humidity or temperature value established by the user via the dial and the other inputs, the command determines whether (or at what level) it is necessary to turn on the heating plate 7 to heat the water 6 located in the humidification chamber 5. When the volume of water 6 located in the humidification chamber 5
est chauffé, de la vapeur d'eau commence à remplir le volume de la chambre situé au- is heated, steam begins to fill the volume of the chamber located
dessus de la surface de l'eau et est envoyée vers l'extérieur de la sortie 4 de la chambre d'humidification 5 avec l'écoulement des gaz (par exemple de l'air) fourni par des above the surface of the water and is sent to the outside of the outlet 4 of the humidification chamber 5 with the flow of gases (for example air) supplied by
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moyens d'alimentation en gaz ou soufflante 15, qui pénètrent dans la chambre à travers l'entrée 16. Il doit être noté qu'il est possible d'obtenir la relation entre l'humidité des gaz gas supply or blower means 15, which enter the chamber through the inlet 16. It should be noted that it is possible to obtain the relationship between the humidity of the gases
situés dans la chambre d'humidification 5 et la température de la plaque chauffante 7. located in the humidification chamber 5 and the temperature of the heating plate 7.
En conséquence, il est possible d'utiliser la température de la plaque chauffante dans un algorithme ou une table de consultation pour déterminer l'humidité des gaz (de manière correspondante, la température de la plaque chauffante agit comme une indication de l'humidité des gaz et les deux termes sont utilisés de manière interchangeable dans la présente demande). Les gaz exhalés par la bouche du patient sont envoyés directement vers l'environnement ambiant sur la figure 1. Il doit aussi être noté que dans la forme préférée de la présente invention, la température de la plaque chauffante est utilisée pour représenter l'humidité, cependant, tout détecteur d'humidité adapté peut être utilisé en variante. La soufflante 15 est munie de moyens de régulation de pression variable ou d'un ventilateur à vitesse variable 21 qui déplace de l'air ou d'autres gaz à travers l'entrée 17 de la soufflante en produisant un débit de gaz résultant. La vitesse du ventilateur à vitesse variable 21 est commandée par d'autres moyens de commande ou une commande électronique 18 (ou en variante la fonction de la commande 18 peut être exécutée par la commande 9) en réponse à des entrées provenant de la commande 9 et à une valeur requise prédéterminée établie via un cadran 19 par l'utilisateur (valeur préétablie) du débit ou de la pression ou de la vitesse de ventilateur (comme cela a été cité ci-dessus en relation avec la température de la plaque chauffante et l'humidité, il est aussi possible de déterminer une relation entre la vitesse du ventilateur, le débit des gaz et la pression des gaz et les trois termes sont par conséquent utilisés de manière As a result, it is possible to use the temperature of the heating plate in an algorithm or a look-up table to determine the humidity of the gases (correspondingly, the temperature of the heating plate acts as an indication of the humidity of the gases. gas and the two terms are used interchangeably in the present application). The gases exhaled through the patient's mouth are sent directly to the ambient environment in Figure 1. It should also be noted that in the preferred form of the present invention, the temperature of the hot plate is used to represent humidity, however, any suitable humidity detector can be used as an alternative. The blower 15 is provided with variable pressure regulation means or with a variable speed fan 21 which displaces air or other gases through the inlet 17 of the blower, producing a resulting gas flow. The speed of the variable speed fan 21 is controlled by other control means or an electronic control 18 (or alternatively the function of the control 18 can be executed by the control 9) in response to inputs from the control 9 and at a predetermined required value established via a dial 19 by the user (preset value) of the flow rate or of the pressure or of the fan speed (as mentioned above in relation to the temperature of the heating plate and humidity, it is also possible to determine a relationship between fan speed, gas flow and gas pressure and the three terms are therefore used
interchangeable dans la présente demande). interchangeable in this application).
Un mode préféré de réalisation en variante d'un système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires est représenté sur la figure 2 o l'humidificateur a été incorporé dans la soufflante 15 de sorte que le système comporte uniquement un constituant principal relié au patient via le même conduit 3 et le même masque nasal 2. Une seule commande 9 est nécessaire dans ce mode de réalisation. Ce système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires peut être installé dans l'un quelconque des deux modes de mise en oeuvre d'un mode de A preferred alternative embodiment of a humidified continuous positive pressurization system of the respiratory tract is shown in Figure 2 where the humidifier has been incorporated into the blower 15 so that the system has only one main component connected to the patient via the same conduit 3 and the same nasal mask 2. A single command 9 is necessary in this embodiment. This humidified continuous positive pressure system of the respiratory tract can be installed in any one of the two modes of implementation of a mode of
"préchauffage" inclus dans la description qui précède. Toutes les références numériques "preheating" included in the above description. All digital references
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communes avec la figure I représentent les mêmes caractéristiques de la présente invention. Il est possible de commander la manière par laquelle la plaque chauffante et/le ventilateur soufflant sont mis sous tension pendant le "préchauffage" (toute période pendant laquelle la plaque chauffante n'a pas atteint sa température établie ou requise). Par la suite on va décrire deux exemples préférés de méthodologie de commande, common with Figure I represent the same features of the present invention. It is possible to control the way in which the heating plate and / or the blower fan are energized during "preheating" (any period during which the heating plate has not reached its established or required temperature). In the following we will describe two preferred examples of control methodology,
utilisés dans cette période.used in this period.
Dans l'utilisation d'un premier mode préféré de "préchauffage", un utilisateur du système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires l0 détermine une valeur "établie" (ou requise) pour la pression des gaz (Péta) à envoyer par la soufflante 15 vers le patient 1. Cette valeur établie est envoyée à la commande 18 par le cadran 19. L'utilisateur détermine aussi une valeur "établie" (ou requise) pour la température (Téta) de la plaque chauffante 7 qui est entrée dans la commande 9 via le cadran 10. Le cadran d'entrée par l'utilisateur de la température établie peut être marqué par le mot "Humidité" pour aider l'utilisateur. La commande 9 détermine ensuite la température actuelle de la plaque chauffante 7 (Tactu) par l'intermédiaire du détecteur 14 et la pression de gaz actuelle (Pactu), par exemple, par l'intermédiaire du détecteur de vitesse 20. Il doit être noté que les gaz peuvent prendre jusqu'à 30 minutes pour atteindre leur niveau d'humidité établi, en fonction des conditions ambiantes, des débits et des obstructions quelconques situées dans les voies respiratoires du patient (par exemple une inflammation). La valeur de pression actuelle peut être déterminée par un détecteur de pression ou d'écoulement situé dans la soufflante 15, la chambre d'humidification 5 ou les conduits reliant le système ou, en variante, comme cela a déjà été mentionné, la vitesse du ventilateur 21 (détectée par le détecteur de vitesse 20 ou, en variante, l'instruction de vitesse émise vers le ventilateur par la commande 18 peut être utilisée en tant que vitesse de ventilateur actuelle) peut être utilisée pour représenter la In the use of a first preferred "preheat" mode, a user of the humidified continuous positive airway pressurization system 10 determines an "established" (or required) value for the gas pressure (Peta) to be sent by the blower 15 to the patient 1. This established value is sent to the control 18 by the dial 19. The user also determines an "established" (or required) value for the temperature (Teta) of the hot plate 7 which is entry into control 9 via dial 10. The user input dial for the set temperature can be marked with the word "Humidity" to assist the user. The control 9 then determines the current temperature of the hot plate 7 (Tactu) via the detector 14 and the current gas pressure (Pactu), for example, via the speed detector 20. It should be noted gases can take up to 30 minutes to reach their established humidity level, depending on the ambient conditions, flow rates and any obstructions in the patient's airways (e.g. inflammation). The current pressure value can be determined by a pressure or flow detector located in the blower 15, the humidification chamber 5 or the conduits connecting the system or, alternatively, as already mentioned, the speed of the fan 21 (detected by the speed sensor 20 or, alternatively, the speed instruction issued to the fan by control 18 can be used as the current fan speed) can be used to represent the
pression des gaz.gas pressure.
La commande 9 utilise alors les valeurs établie et actuelle de la température (représentant l'humidité) et de la pression (ou de la vitesse du ventilateur) pour commander l'humidification et la pression de l'écoulement des gaz vers le patient 1. La pression et la température (humidité) des gaz envoyés vers le patient vont éventuellement pouvoir atteindre leur valeur établie par l'utilisateur, cependant, pour assurer que le patient est toujours alimenté en gaz humidifiés qui ont été saturés avec la Control 9 then uses the established and current values of temperature (representing humidity) and pressure (or fan speed) to control humidification and pressure of the gas flow to patient 1. The pressure and temperature (humidity) of the gases sent to the patient will eventually be able to reach their value set by the user, however, to ensure that the patient is always supplied with humidified gases which have been saturated with the
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quantité maximum possible de vapeur d'eau (dans les limites actuellement existantes de l'humidificateur), la commande 9 commande la vitesse du ventilateur 21, par étape, à l'aide de l'humidité des gaz (ou par étape à l'aide de la température de la plaque chauffante 7). En tant qu'exemple (en référence aux figures 3 et 4), le tableau qui suit établit les valeurs de température détectée (initiale) et établie (ou requise) et de pression maximum possible quantity of water vapor (within the currently existing limits of the humidifier), control 9 controls the speed of fan 21, in stages, using the humidity of the gases (or in stages using the hot plate temperature 7). As an example (with reference to Figures 3 and 4), the following table establishes the detected (initial) and established (or required) temperature and pressure values
(relative) (équivalent à la vitesse du ventilateur) au démarrage du système. (relative) (equivalent to fan speed) when the system starts.
Température Pression Initiale 20 C 0 Etablie 50 C 980 Pa (10 cm H20) La commande 9 détermine ensuite le changement de pression requis (AP) et le changement de température requis (AT) pour obtenir la pression et la température établies requises, respectivement, du système. Dans le cas présent: AP = 980 Pa (10 cm H2O) AT = 30 C La commande 9 détermine alors la vitesse moyenne requise de l'augmentation de pression par rapport à la température en divisant AP par AT. Dans le présent cas, ce Temperature Initial Pressure 20 C 0 Established 50 C 980 Pa (10 cm H20) Command 9 then determines the required pressure change (AP) and the required temperature change (AT) to obtain the required established pressure and temperature, respectively, of the system. In this case: AP = 980 Pa (10 cm H2O) AT = 30 C Command 9 then determines the average speed required for the pressure increase relative to the temperature by dividing AP by AT. In this case, this
calcul aboutit à 980 Pa (10 cm H20)/30 C ou 32,66 Pa par C (1/3 cm H20 par C). calculation results in 980 Pa (10 cm H2O) / 30 C or 32.66 Pa per C (1/3 cm H2O by C).
En conséquence, pour chaque augmentation de I C de la température de la plaque chauffante 7, la commande 9 va envoyer une instruction à la commande 18 d'augmenter la vitesse du ventilateur 21 pour obtenir une augmentation de 32,66 Pa (1/3 cm H20) de pression dans cet exemple. De cette manière, la température et la pression des gaz envoyés vers le patient vont atteindre leur valeur établie en même temps (c'est-à- dire, un temps ts sur les figures 3 et 4). De préférence, la plaque chauffante sera mise sous tension lors du déclenchement du système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires et va graduellement augmenter en température jusqu'à sa température établie (comme représenté sur la figure 4) moment auquel la commande 9 va supprimer de manière continue et adaptée la tension envoyée à la plaque chauffante et ensuite remettre sous tension la plaque chauffante pour maintenir la température établie. Il sera noté que la commande 9 peut surveiller en continu la température de la plaque jusqu'à ce que la température établie Consequently, for each increase in IC of the temperature of the hot plate 7, the control 9 will send an instruction to the control 18 to increase the speed of the fan 21 to obtain an increase of 32.66 Pa (1/3 cm H20) pressure in this example. In this way, the temperature and pressure of the gases sent to the patient will reach their value established at the same time (that is to say, a time ts in FIGS. 3 and 4). Preferably, the hot plate will be energized when the humidified continuous positive pressurization system of the respiratory tract is triggered and will gradually increase in temperature to its established temperature (as shown in FIG. 4) at which time the control 9 will continuously and appropriately remove the voltage sent to the heating plate and then switch the heating plate back on to maintain the established temperature. It will be noted that the control 9 can continuously monitor the temperature of the plate until the established temperature
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soit atteinte et déterminer en continu la vitesse moyenne requise mise à jour des valeurs d'augmentation, ou la vitesse d'augmentation moyenne requise déterminée initialement va pouvoir être utilisée sur la totalité de la période de préchauffage. De cette manière, le patient va toujours recevoir uniquement des gaz humidifiés du fait qu'au démarrage une petite quantité de vapeur d'eau qui est présente dans la chambre d'humidification 5 va être transportée par un léger écoulement de gaz alors que lorsque la plaque chauffante atteint sa valeur établie requise (et par conséquent qu'une quantité plus grande de vapeur d'eau est créée dans la chambre d'humidification) la soufflante va être commandé pour is reached and continuously determine the required average speed update of the increase values, or the required average increase speed determined initially will be able to be used over the entire preheating period. In this way, the patient will always receive only humidified gases because at startup a small amount of water vapor which is present in the humidification chamber 5 will be transported by a slight flow of gas while when the hotplate reaches its required set value (and therefore more water vapor is created in the humidification chamber) the blower will be controlled to
produire un débit volumique de gaz plus important. produce a higher gas flow rate.
On va maintenant décrire un second mode préféré de mise en oeuvre du "préchauffage". On doit noter que toutes les références indiquées et décrites en référence aux We will now describe a second preferred embodiment of "preheating". It should be noted that all the references indicated and described with reference to
figures I et 2 interviennent dans ce second mode de réalisation. Figures I and 2 are involved in this second embodiment.
Comme dans le mode préféré précédent de réalisation, le système de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires selon ce mode préféré de réalisation a une fonction de "préchauffage" qui détermine la manière par laquelle la vitesse du moteur (et par conséquent le débit fourni ou la pression fournie) du ventilateur 21 augmente avec le temps après que le dispositif ait été déclenché. Par conséquent, il est souhaitable d'augmenter la pression et donc le débit résultant lorsque l'humidité augmente et par conséquent d'atteindre la pression établie voulue lorsque la As in the previous preferred embodiment, the humidified continuous positive airway pressurization system according to this preferred embodiment has a "preheat" function which determines how the engine speed (and therefore the flow rate) supplied or the supplied pressure) of the fan 21 increases over time after the device has been triggered. Therefore, it is desirable to increase the pressure and therefore the resulting flow when humidity increases and therefore to achieve the desired set pressure when the
sortie en humidité du dispositif atteint son équilibre ou son niveau requis. humidity output of the device reaches its required equilibrium or level.
La commande 9 utilise une commande en boucle fermée de la température de la plaque chauffante 7 pour atteindre dès que possible le niveau d'humidité voulu. Des essais ont indiqué que la température de la plaque chauffante seule (telle qu'utilisée dans le mode précédent de réalisation) n'est pas nécessairement un très bon indicateur de l'humidité envoyée au patient et qu'un indicateur nettement meilleur de l'humidité est la température de l'eau dans la chambre d'humidification 5. Il doit aussi être noté que l'augmentation de la température de l'eau est beaucoup plus lente que celle de la plaque chauffante 7 du fait que l'eau est extrêmement faible en ce qui concerne le transfert d'énergie. Commander ainsi la vitesse du ventilateur uniquement sur la base de la température de la plaque chauffante peut aboutir trop rapidement à des débits excessifs dans le cycle de préchauffage. Bien que la température de l'eau ne soit pas directement The control 9 uses a closed loop control of the temperature of the heating plate 7 to reach the desired humidity level as soon as possible. Tests have indicated that the temperature of the hot plate alone (as used in the previous embodiment) is not necessarily a very good indicator of the humidity sent to the patient and that a significantly better indicator of the humidity is the temperature of the water in the humidification chamber 5. It should also be noted that the increase in the temperature of the water is much slower than that of the heating plate 7 because the water is extremely low when it comes to energy transfer. Controlling the fan speed only on the basis of the temperature of the heating plate can lead too quickly to excessive flow rates in the preheating cycle. Although the water temperature is not directly
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mesurée (il serait peu pratique sinon impossible d'inclure un détecteur de température à l'intérieur de la chambre d'humidification 5), il est possible d'estimer de manière raisonnablement précise de quelle manière augmente la température de l'eau dans la measured (it would be impractical if not impossible to include a temperature detector inside the humidification chamber 5), it is possible to estimate in a reasonably precise manner how the temperature of the water in the
chambre d'humidification 5 comme cela va être décrit ci-dessous. humidification chamber 5 as will be described below.
La chaleur massique de l'eau décrit la quantité de chaleur (ou d'énergie) qui est nécessaire pour augmenter une unité de masse d'eau d'un degré. Lorsqu'on déclenche la machine de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires selon ce mode préféré de réalisation de la présente invention, la commande 9 mesure la température actuelle de la plaque chauffante 7 (supposée égale à la température de l'eau à l'état stable) et reçoit aussi une entrée constituée de la température établie de la plaque chauffante (ou requise) provenant d'un utilisateur (via une interface utilisateur comportant des boutons, des commutateurs ou des cadrans par exemple). La commande 9 détermine ensuite le changement requis de température pour atteindre la valeur d'humidité établie (ou requise). De préférence, la commande 9 utilise 90 % du changement requis de température du fait que la température de l'eau dans la chambre d'humidification 5 atteint toujours uniquement 90 % de la valeur de la température établie de la plaque chauffante 7 pour des conditions d'état stable. En utilisant la valeur du changement de température requis (ou un pourcentage de celle- ci), et en connaissant la masse d'eau située dans la chambre (en supposant que la chambre d'humidification 5 est remplie de 400 ml d'eau équivalent à une masse de 400 g), la quantité d'énergie The mass heat of water describes the amount of heat (or energy) that is required to increase a unit of water mass by one degree. When the humidified continuous positive pressurization machine of the respiratory tracts is triggered according to this preferred embodiment of the present invention, the control 9 measures the current temperature of the heating plate 7 (assumed to be equal to the temperature of the water at stable state) and also receives an input consisting of the established temperature of the hot plate (or required) from a user (via a user interface comprising buttons, switches or dials for example). Command 9 then determines the required change in temperature to reach the established (or required) humidity value. Preferably, the control 9 uses 90% of the required temperature change since the temperature of the water in the humidification chamber 5 always reaches only 90% of the value of the established temperature of the hot plate 7 for conditions stable state. Using the value of the required temperature change (or a percentage thereof), and knowing the mass of water located in the chamber (assuming that the humidification chamber 5 is filled with 400 ml of equivalent water at a mass of 400 g), the amount of energy
requise pour augmenter l'eau jusqu'à la température établie, peut être calculée. required to increase the water to the set temperature, can be calculated.
Comme la commande 9 commande aussi la mise sous tension de la plaque chauffante 7, par exemple en commandant le cycle utile (tempsactif/l(tempsactif + tempscoupe) de l'élément, la quantité d'énergie transférée vers l'eau par la plaque chauffante 7 est connue. Par exemple, pour un élément de plaque chauffante de 85 watts ayant un rendement de 60 %, une énergie de 51 Joules est transférée vers l'eau à chaque seconde. L'énergie cst prélevée de l'eau par deux moyens As the command 9 also controls the energization of the heating plate 7, for example by controlling the useful cycle (timeactive / l (timeactive + cutting time) of the element, the amount of energy transferred to water by the plate Heating element 7 is known, for example, for an 85 watt heating element with an efficiency of 60%, an energy of 51 Joules is transferred to the water every second. The energy is taken from the water by two means
dominants qui sont la conduction et la convection. dominants which are conduction and convection.
Des pertes par conduction sont transférées à travers les parois de la chambre et le conduit. Pendant le préchauffage et à l'état stable, la quantité d'énergie perdue par l'intermédiaire des pertes par conduction est directement proportionnelle au gradient de température existant entre l'eau et la température ambiante (température de l'air). En connaissant la température de l'eau et la température de l'air ambiant (via par exemple il 2779965 un détecteur de température d'air ambiant 22 ou de manière plus préférée en estimant une température fixe disons de 20 C), les pertes d'énergie par conduction (Econd) peuvent être estimées pendant le préchauffage. Dans ce mode de réalisation, la température de l'eau n'est pas directement mesurée, cependant, des essais ont indiqué pendant le préchauffage, que la différence entre la température moyenne de l'eau et la température ambiante est d'environ 68 % de la différence existant entre la température de la plaque chauffante et la température ambiante c'est-à-dire (Teau - Tambiante) = 0,68 x (Tplaque - Tambiantc). Cette approximation de la température de l'eau a été obtenue en échantillonnant la plaque chauffante et la température de l'eau sur la période de préchauffage, en divisant la température de l'eau par la température de la plaque chauffante et ensuite en établissant la moyenne des valeurs résultantes pendant la période de préchauffage (depuis le démarrage jusqu'à ce que les gaz soient fournis à leur Conduction losses are transferred through the walls of the chamber and the conduit. During preheating and in a stable state, the amount of energy lost through conduction losses is directly proportional to the temperature gradient between water and ambient temperature (air temperature). By knowing the temperature of the water and the temperature of the ambient air (via for example there 2779965 an ambient temperature sensor 22 or more preferably by estimating a fixed temperature say 20 C), the losses d Conduction energy (Econd) can be estimated during preheating. In this embodiment, the water temperature is not directly measured, however, tests have indicated during preheating, that the difference between the average water temperature and the ambient temperature is about 68% of the difference between the temperature of the hot plate and the ambient temperature, i.e. (Teau - Tambiante) = 0.68 x (Tplaque - Tambiantc). This approximation of the water temperature was obtained by sampling the hot plate and the water temperature over the preheating period, dividing the water temperature by the temperature of the hot plate and then establishing the average of the resulting values during the preheating period (from start up until gases are supplied to their
niveau d'humidité requis).humidity level required).
Les pertes par convection sont dues à un écoulement d'air à travers l'eau située dans la chambre d'humidification 5. Pour l'écoulement moyen d'un utilisateur de système de mise sous pression positive continue des voies respiratoires, le débit (Q) en litres par minute est directement proportionnel à la vitesse (v) du moteur de ventilateur 21 en tours par minute, pour une restriction donnée (en supposant par exemple un conduit standard ayant une longueur de 2 m (6 pieds)) et les pertes par convection sont approximativement directement proportionnelles au débit. A partir des expériences, les constantes de proportionnalité appropriées ont été déterminées et elles sont incorporées dans les équations ci-dessous. Par conséquent, les pertes d'énergie par convection (Eoov) peuvent être estimées. En conséquence, à tout moment dans le temps la quantité nette d'énergie transférée (Etran) vers l'eau située dans la chambre d'humidification 5 peut être Convection losses are due to a flow of air through the water located in the humidification chamber 5. For the average flow of a user of a continuous positive pressure system of the respiratory tract, the flow ( Q) in liters per minute is directly proportional to the speed (v) of the fan motor 21 in revolutions per minute, for a given restriction (assuming for example a standard duct having a length of 2 m (6 feet)) and the Convection losses are approximately directly proportional to the flow. From the experiments, the appropriate proportionality constants have been determined and are incorporated into the equations below. Therefore, energy loss by convection (Eoov) can be estimated. Consequently, at any time in time the net amount of energy transferred (Etran) to the water located in the humidification chamber 5 can be
2 5 calculée.2 5 calculated.
En utilisation (et en référence à la figure 5) l'algorithme de préchauffage selon le second mode préféré de réalisation de la présente invention agit comme suit: A En Ignorant les Pertes 1. Lors de la mise en service du dispositif de mise sous pression positive continue humidifiée des voies respiratoires, la commande 9 lit la vitesse de ventilateur et latempérature requises ou établies (représentant la pression et l'humidité des gaz) à partir d'entrées par l'utilisateur 19 et 10 respectivement et aussi la température présente In use (and with reference to FIG. 5) the preheating algorithm according to the second preferred embodiment of the present invention acts as follows: A Ignoring the Losses 1. When the pressurizing device is put into service humidified continuous positive airway, control 9 reads the required or established ventilator speed and temperature (representing gas pressure and humidity) from user inputs 19 and 10 respectively and also the present temperature
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(Tdcm) de la plaque chauffante 7, en se souvenant que la température de l'eau est approximativement 90 % de celle de la plaque chauffante 7. Le ventilateur 21 est mis sous tension à une vitesse initiale faible par exemple de 3000 tours par minute, pour créer une pression initiale et un débit résultant par exemple de 16 litres par minute (il est supposé que le débit (Q) en litres par minute est directement proportionnel à la vitesse du moteur de ventilateur (v) en tours minute dans un système de mise sous pression positive continue des voies respiratoires, de manière telle que Q = v/186,2). La quantité d'énergie requise (Erequise) pour augmenter la température de la masse (m) d'eau située dans la chambre d'humidification 5 d'une quantité (AT = (Trequise - Tdem) x 0,9) jusqu'à sa température établie est ensuite calculée comme suit (o k5 est la capacité thermique massique de l'eau): Etotale requise = ks x m x AT = 4, 19 x 103 x 0,4 x (Trequise - Tdem.) x 0,9 La commande 9 met alors sous tension la plaque chauffante 7 de manière telle (par exemple un système de commande à boucle fermée ajustant le rendement de la tension appliquée à l'élément chauffant) qu'une température de plaque chauffante requise prédéterminée (par exemple d'approximativement 60 C) est obtenue dès que (Tdcm) of the hot plate 7, remembering that the water temperature is approximately 90% of that of the hot plate 7. The fan 21 is energized at a low initial speed, for example 3000 revolutions per minute , to create an initial pressure and a resulting flow rate for example of 16 liters per minute (it is assumed that the flow rate (Q) in liters per minute is directly proportional to the speed of the fan motor (v) in revolutions per minute in a system continuous positive airway pressure, so that Q = v / 186.2). The amount of energy required (Erequise) to increase the temperature of the mass (m) of water located in the humidification chamber 5 by an amount (AT = (Trequise - Tdem) x 0.9) up to its established temperature is then calculated as follows (where k5 is the thermal mass capacity of the water): Required total = ks xmx AT = 4.19 x 103 x 0.4 x (Trequise - Tdem.) x 0.9 La control 9 then energizes the heating plate 7 in such a way (for example a closed loop control system adjusting the efficiency of the voltage applied to the heating element) that a predetermined required heating plate temperature (for example of approximately 60 C) is obtained as soon as
possible avec un dépassement minimal, sinon aucun. possible with minimal overshoot, if not none.
2. A des intervalles de temps (Tf) prédéterminés, par exemple toutes les 30 secondes, la quantité d'énergie nette (Etransfc,ee) qui a été transférée vers l'eau dans cet intervalle à partir de la plaque chauffante 7 (ayant une puissance nominale de Pr watts et un rendement de D(%)) est calculée Etransfcrce = Pr x tf x D Etransf&,có = 85 x 30 x D = 2550 x D [pour une période de 30 secondes] Cette valeur est ensuite soustraite de l'énergie totale requise pour chauffer l'eau jusqu'à la température établie, ce qui donne l'énergie nécessaire (pour ce point dans le temps) pour atteindre la température établie. Ainsi initialement: Encccssaire(dcm.) = Etotalc requise - EtansfCrcc, = 4,19x 103x0,4 x (Trequise - Tdem.) x 0,9 - (2550 x D) et de manière plus générale pour chaque itération (i) qui suit: Enecessaire(i) = Enecessaire(i-l) - 2550 x D) 2. At predetermined time intervals (Tf), for example every 30 seconds, the amount of net energy (Etransfc, ee) which has been transferred to water in this interval from the heating plate 7 (having a nominal power of Pr watts and an efficiency of D (%)) is calculated Etransfcrce = Pr x tf x D Etransf &, có = 85 x 30 x D = 2550 x D [for a period of 30 seconds] This value is then subtracted of the total energy required to heat the water to the set temperature, which gives the energy required (for this point in time) to reach the set temperature. Thus initially: Encccssaire (dcm.) = Etotalc required - EtansfCrcc, = 4,19x 103x0,4 x (Trequise - Tdem.) X 0,9 - (2550 x D) and more generally for each iteration (i) which follows: Enecessaire (i) = Enecessaire (il) - 2550 x D)
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3. En utilisant l'énergie nette transférée vers l'eau pendant les dernières 30 secondes ou plutôt la vitesse moyenne du transfert d'énergie nette (Ptransfert), et la valeur nouvellement calculée de l'énergie nécessaire pour atteindre la température établie, un temps estimé (ts) pour atteindre la température établie peut être établi comme suit: Ptransfert = Etransferee/30[en Watts] et ts = Enéccssairc/Ptransfert par conséquent initialement ts = (30 x Enécessaire (totale/Etransfcrée [en secondes] et pour les itérations qui suivent un temps estimé de mise à jour (ts(i)) peut être calculé comme suit: ts(i) = (30 x (Enecessaire (i-1) - Etransférée (i)))/Eltransfree (i) [en secondes] B En Incluant les Pertes Mais, comme indiqué précédemment, la quantité de perte d'énergie de l'eau située dans la chambre d'humidification par l'intermédiaire des pertes de conduction et de convection peut aussi être prise en compte. Les pertes par conduction et convection peuvent être calculées comme suit: Econv = kconv x Q ET Q = kQ x v par conséquent Econv = onv x kQ x v = (1/186,2) x 5,79 x v [pendant une période de 30 secondes] aussi Econd = kcond x (Teau - Tambiantc) = 10,83 x 0,68 x (Tpla.chauf - 20) = 7,4 x Tplachauf - 148 [en Joules pendant une période de 30 secondes pendant le préchauffage] les pertes sont ajoutées à Enécessaire et soustraites de Etransféré, de sorte que Enécessairc(reclle) = Encccssaire(i-l) Etransféree(i) + Econv(i) + Econd(i) Etransferée(reelle) = Etransferec(i) - Econv(i) - Econd(i) et donc 3. Using the net energy transferred to water during the last 30 seconds or rather the average speed of net energy transfer (Ptransfert), and the newly calculated value of the energy required to reach the established temperature, a estimated time (ts) to reach the established temperature can be established as follows: Ptransfer = Etransferee / 30 [in Watts] and ts = Enéccssairc / Ptransfert therefore initially ts = (30 x Necessary (total / Etransfcré [in seconds] and for the iterations that follow an estimated update time (ts (i)) can be calculated as follows: ts (i) = (30 x (Necessary (i-1) - Etransférée (i))) / Eltransfree (i) [in seconds] B Including Losses But, as indicated above, the amount of energy loss from the water located in the humidification chamber via conduction and convection losses can also be taken into account The losses by conduction and convection can can be calculated as follows: Econv = kconv x Q AND Q = kQ xv therefore Econv = onv x kQ xv = (1 / 186.2) x 5.79 xv [for a period of 30 seconds] also Econd = kcond x (Teau - Tambiantc) = 10.83 x 0.68 x (Tpla.chauf - 20) = 7.4 x Tplachauf - 148 [in Joules for a period of 30 seconds during preheating] the losses are added to Necessary and subtracted of Etransferred, so that Enecessairc (reclle) = Encccssaire (il) Etransféree (i) + Econv (i) + Econd (i) Etransferée (reelle) = Etransferec (i) - Econv (i) - Econd (i) and therefore
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(30 X (Enécessaire(i-l)- Etransférée(i) + Econv(i) + Econd(zl,)) ts(i) = (Etransférée(i-l) - Econv(i) - Econd(i) ou alternativement: (30 (I_ (2560x X + (1/" Meâ 9 X + (7,4 XTiaa -140) ts(ó) = ((250 X - ((-1 / 1 x 5,79 x -(7,4 x T, - 1i) 4. En utilisant ce temps calculé et la différence entre la vitesse établie et la vitesse réelle une vitesse moyenne d'augmentation de vitesse (y) peut être calculée: Y = (Vrequise Vréelle(i))/ts(i) [en nombre de tours par seconde] La vitesse réelle du moteur va alors être ajustée en conséquence pour produire (30 X (Necessary (il) - Etransférée (i) + Econv (i) + Econd (zl,)) ts (i) = (Etransférée (il) - Econv (i) - Econd (i) or alternatively: (30 (I_ (2560x X + (1 / "Meâ 9 X + (7.4 XTiaa -140) ts (ó) = ((250 X - ((-1 / 1 x 5.79 x - (7.4 x T , - 1i) 4. Using this calculated time and the difference between the established speed and the actual speed an average speed increase speed (y) can be calculated: Y = (Vrequise Vréelle (i)) / ts (i ) [in number of revolutions per second] The actual speed of the motor will then be adjusted accordingly to produce
l'accélération calculée.the calculated acceleration.
z 0 5. Les étapes 2 à 4 sont répétées toutes les 30 secondes (la valeur de Etotale requise étant réduite de la quantité nette d'énergie transférée Etransferce, pour l'eau dans les secondes précédentes) de sorte que le temps pour atteindre la température établie et l'augmentation moyenne requise de la vitesse du moteur sont calculés en continu z 0 5. Steps 2 to 4 are repeated every 30 seconds (the required value of Etotale being reduced by the net amount of energy transferred Etransferce, for water in the previous seconds) so that the time to reach the set temperature and the required average increase in engine speed are calculated continuously
lorsque la vitesse de transfert d'énergie nette vers la chambre d'humidification change. when the rate of net energy transfer to the humidification chamber changes.
Cette étape est répétée jusqu'à ce que le temps pour atteindre la température établie (t) est zéro et que la vitesse établie est atteinte, moment auquel la température de l'eau dans This step is repeated until the time to reach the set temperature (t) is zero and the set speed is reached, at which time the water temperature in
la chambre d'humidification 5 a également atteint sa température requise ou établie. the humidification chamber 5 has also reached its required or established temperature.
Il doit être noté que l'algorithme décrit ci-dessus suppose que la chambre d'humidification contient 400 ml d'eau. Si la chambre a moins de 400 ml, alors le temps de préchauffage sera plus long que le temps que la quantité plus petite d'eau va prendre pour atteindre la température établie, amenant le cycle utile de l'élément à se stabiliser plus rapidement à un niveau inférieur, le résultat étant une vitesse inférieure de transfert d'énergie nette (F= -F:-E) vers l'eau. Dans des conditions expérimentales, les temps de préchauffage pour une machine à pression positive continue humidifiée des voies respiratoires a varié entre environ 15 et 25 minutes en fonction des conditions de fonctionnement. It should be noted that the algorithm described above assumes that the humidification chamber contains 400 ml of water. If the chamber has less than 400 ml, then the preheating time will be longer than the time that the smaller quantity of water will take to reach the established temperature, causing the working cycle of the element to stabilize more quickly at a lower level, the result being a lower net energy transfer speed (F = -F: -E) to water. Under experimental conditions, the warm-up times for a humidified continuous positive pressure machine of the respiratory tract varied between about 15 and 25 minutes depending on the operating conditions.
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Il sera aussi noté que dans le mode de réalisation préféré ci-dessus, la vitesse du ventilateur est essentiellement commandée en fonction d'une température d'eau déterminée indirectement. Cependant, comme cela a été expliqué précédemment, il est souhaitable de commander la pression des gaz envoyée au patient en fonction de l'humidité de ces gaz. La pression (P) et le débit (Q) dans le système décrit ci-dessus (ayant approximativement une longueur de 2 m (6 pieds) etc.) peuvent être approchés par l'équation qui suit: P= 8,836 x 10-3Q2 It will also be noted that in the preferred embodiment above, the speed of the fan is essentially controlled as a function of a water temperature determined indirectly. However, as explained above, it is desirable to control the pressure of the gases sent to the patient as a function of the humidity of these gases. The pressure (P) and the flow (Q) in the system described above (having a length of approximately 2 m (6 feet) etc.) can be approximated by the following equation: P = 8.836 x 10-3Q2
En conséquence, la pression augmente avec le carré de la vitesse du ventilateur. As a result, the pressure increases with the square of the fan speed.
Cependant, avec l'équation ci-dessus, il est possible d'utiliser la vitesse du ventilateur comme indication de pression et de calculer la pression des gaz à partir de celle-ci. De manière similaire, il est possible de produire une équation reliant la température à l'humidité, par exemple en déterminant la masse d'eau s'évaporant par seconde et en divisant cette valeur par l'écoulement existant. Par conséquent, bien que ce mode préféré de réalisation de la présente invention ait été décrit en référence à une vitesse de ventilateur et une température, le système assure encore que la pression des gaz est However, with the above equation, it is possible to use the fan speed as a pressure indication and calculate the gas pressure from it. Similarly, it is possible to produce an equation relating temperature to humidity, for example by determining the mass of water evaporating per second and dividing this value by the existing flow. Therefore, although this preferred embodiment of the present invention has been described with reference to fan speed and temperature, the system still ensures that the gas pressure is
commandée vers le patient avec des gaz humidifiés de manière adéquate uniquement. controlled to the patient with adequately humidified gases only.
Les relations connues existant entre la vitesse du ventilateur et la pression et la température et l'humidité peuvent aussi être utilisées dans l'étape 1 décrite ci-dessus de sorte que l'utilisateur peut entrer des valeurs de pression et d'humidité requises directement dans le dispositif. La commande 9 peut alors calculer les valeurs de vitesse de ventilateur et de température requises et exécuter les étapes restantes en conséquence. Les graphiques représentés sur la figure 5 montrent que la température de la plaque chauffante atteint sa température établie de manière relativement rapide et que, du fait du système de commande décrit ci-dessus en référence au second mode de réalisation préféré, la vitesse du ventilateur (en tours par minute sur la figure 5) The known relationships between fan speed and pressure and temperature and humidity can also be used in step 1 described above so that the user can enter required pressure and humidity values directly in the device. Control 9 can then calculate the required fan speed and temperature values and execute the remaining steps accordingly. The graphs shown in Figure 5 show that the temperature of the hot plate reaches its established temperature relatively quickly and that, due to the control system described above with reference to the second preferred embodiment, the fan speed ( in revolutions per minute in Figure 5)
augmente de manière plus graduelle, en ligne avec l'augmentation de température d'eau. increases more gradually, in line with the increase in water temperature.
On va maintenant faire d'autres considérations. We will now make other considerations.
Dans les cas o la température de la plaque chauffante est proche de la température établie au démarrage du système (par exemple lorsque le patient a utilisé le dispositif mais a été appelé temporairement ailleurs et a coupé le dispositif ou placé le In cases where the temperature of the hot plate is close to the temperature established at system start-up (for example when the patient has used the device but has been called temporarily elsewhere and has switched off the device or placed the
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dispositif dans un mode d'attente), la commande peut éviter de maintenir la température et la pression lorsqu'elles augmentent. Dans ce cas, la commande peut tout d'abord déterminer si la température réelle de la plaque chauffante est à environ 75 % de sa valeur établie requise ou audessus ou en variante disons à 5 C de sa valeur établie. Si ceci est le cas, alors la vitesse du ventilateur 21 est commandée pour augmenter de manière linéaire depuis une certaine valeur initiale faible jusqu'à la valeur établie requise sur une période de temps prédéterminée (par exemple 15 minutes). En variante, la commande peut déterminer si la température réelle de la plaque chauffante est dans une plage par exemple d'environ 10 C, de la valeur de température établie requise, et ensuite commander la vitesse du ventilateur 21 pour atteindre la valeur établie de la device in a standby mode), the controller can avoid maintaining the temperature and pressure when they increase. In this case, the control can first of all determine whether the actual temperature of the heating plate is approximately 75% of its required set value above or above or, alternatively, say at 5 C of its established value. If this is the case, then the speed of the fan 21 is controlled to increase linearly from a certain low initial value to the established value required over a predetermined period of time (for example 15 minutes). Alternatively, the controller can determine if the actual temperature of the hot plate is within a range, for example, of about 10 C, of the required set temperature value, and then control the speed of the fan 21 to reach the set value of the
vitesse du ventilateur dans une période de temps prédéterminée. fan speed in a predetermined period of time.
Les étapes mentionnées ci-dessus sont requises du fait que lorsque la plaque chauffante est déjà chaude elle atteint rapidement sa température établie (avant que le patient ne soit tombé endormi) et par conséquent la pleine vitesse du ventilateur doit être retardée d'une période établie pour permettre aux gaz d'être humidifiés dans la capacité de l'humidificateur à humidifier les gaz et/ou pour permettre à l'utilisateur de s'endormir avant qu'un débit maximum ne survienne. La période de temps prédéterminée peut être établie par le fabricant avant de vendre le dispositif ou en variante cette valeur peut être commandée par l'utilisateur par exemple en ajoutant un The above mentioned steps are required due to the fact that when the hot plate is already hot it quickly reaches its set temperature (before the patient has fallen asleep) and therefore the full speed of the ventilator must be delayed by an established period to allow gases to be humidified in the humidifier's ability to humidify gases and / or to allow the user to fall asleep before maximum flow occurs. The predetermined period of time can be established by the manufacturer before selling the device or alternatively this value can be controlled by the user for example by adding a
autre cadran et une autre entrée à la commande 9. another dial and another input to the control 9.
La commande surveille aussi de préférence la valeur de transfert d'énergie nette calculée (Enett) et si elle est trouvée comme étant zéro ou négative (sur par exemple une seconde période de 30 secondes), alors il est décidé que le préchauffage doit être arrêté (du fait qu'il y a moins d'énergie nécessaire depuis le démarrage que ce qui a été calculé du fait qu'il y a moins d'eau qu'envisagé dans la chambre). Dans cette situation, la vitesse du ventilateur est augmentée de manière automatique jusqu'à la vitesse de ventilateur établie. Une autre caractéristique peut être la gestion de la période de préchauffage de sorte que si le préchauffage existe encore après 25 minutes, alors la vitesse du ventilateur peut être augmentée de manière automatique jusqu'à la vitesse de The control also preferably monitors the calculated net energy transfer value (Enett) and if it is found to be zero or negative (for example a second 30 second period), then it is decided that preheating should be stopped (because there is less energy required since start-up than what has been calculated because there is less water than expected in the room). In this situation, the fan speed is automatically increased to the set fan speed. Another feature can be the management of the preheating period so that if the preheating still exists after 25 minutes, then the fan speed can be increased automatically up to the speed of
ventilateur établie lorsque la période de préchauffage devrait être terminée. fan established when the warm-up period should be completed.
Une possibilité supplémentaire peut être la fourniture d'un bouton ayant une entrée vers la commande 9. Le bouton peut être enfoncé par l'utilisateur pour commencer la période d'augmentation linéaire de la vitesse du ventilateur fixée An additional possibility may be the provision of a button having an input to control 9. The button can be pressed by the user to start the period of linear increase in the fixed fan speed
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ci-dessus. Lorsque le préchauffage est terminé (la température et la pression ont atteint leurs valeurs requises), l'utilisateur peut trouver qu'il a été incapable de l'amener jusqu'au sommeil et par conséquent qu'il est nécessaire que la vitesse du ventilateur soit temporairement réduite. Dans ce cas, l'utilisateur peut simplement enfoncer le bouton mentionné ci-dessus et une autre augmentation linéaire de la vitesse du ventilateur va survenir (même si la température de l'eau est déjà à sa température établie requise) en démarrant à une vitesse prédéterminée faible et en augmentant linéairement jusqu'à la above. When preheating is finished (temperature and pressure have reached their required values), the user may find that he has been unable to bring him to sleep and therefore it is necessary that the fan speed be temporarily reduced. In this case, the user can simply press the button mentioned above and another linear increase in fan speed will occur (even if the water temperature is already at its required set temperature) by starting at a speed predetermined low and increasing linearly to the
vitesse établie requise.established speed required.
En conséquence, la présente invention fournit un système d'aide humidifiée à une respiration dans lequel le patient est alimenté en gaz humidifiés de manière bénéfique pendant la période o l'humidificateur préchauffe et aussi lorsque l'humidificateur est en fonctionnement (et à sa température établie). De plus, l'humidité des gaz envoyés vers le patient est maintenue sur la totalité de ces deux périodes dans les limites de la capacité de l'humidificateur à humidifier ces gaz jusqu'à ce qu'ils soient bénéfiques pour le patient. Ceci est extrêmement bénéfique pour le patient du fait que même un écoulement de gaz non-humidifiés ou insuffisamment humidifiés vers le patient pendant une courte durée de temps (par exemple 10 minutes) peut provoquer un gonflement destructeur des passages du nez et même un inconfort plus grand si Accordingly, the present invention provides a humidified breathing aid system in which the patient is supplied with beneficially humidified gases during the period when the humidifier is warming up and also when the humidifier is in operation (and at its temperature established). In addition, the humidity of the gases sent to the patient is maintained over all of these two periods within the limits of the humidifier's ability to humidify these gases until they are beneficial to the patient. This is extremely beneficial to the patient since even a flow of unhumidified or inadequately humidified gases to the patient for a short period of time (e.g. 10 minutes) can cause destructive swelling of the nasal passages and even more discomfort. great if
l'alimentation est buccale.food is oral.
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