FR2829942A1

FR2829942A1 - Measurement of flow rates in an artificial respirator for medical use with only a single respiratory branch, whereby a differential pressure is measured and related to the inspiration or expiration mass flow rate

Info

Publication number: FR2829942A1
Application number: FR0112434A
Authority: FR
Inventors: Nourreddine Kissi
Original assignee: Taema SA
Current assignee: Taema SA
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-03-28

Abstract

Artificial breathing device has means for measuring the flow rates of inspiration and expiration gases with a differential pressure gauge having at least two pressure tap points arranged in the gas flow path allowing determination of the total pressure and the static pressure of the gas, these two pressures being connected to a differential pressure sensor during inspiration and expiration phases. The pressure sensor delivers an electrical signal proportional to the pressure difference. An Independent claim is made for a method for determining the flow rate of a gas in a patient artificial respiration device in which the determined differential pressure is used to determine gas flow rates.

Description

La présente invention se rapporte à un appareil de ventilation artificielle à branche respiratoire unique, en particulier un ventilateur médical de réanimation d'urgence, équipé d'un système pour mesurer, de manière fiable et précise, le débit de gaz inspiratoire et expiratoire. The present invention relates to an artificial ventilation device with a single respiratory branch, in particular a medical ventilator for emergency resuscitation, equipped with a system for measuring, in a reliable and precise manner, the flow of inspiratory and expiratory gas.

Dans les respirateurs traditionnels hospitaliers possédant deux branches ou conduits respiratoires permettant de véhiculer les flux gazeux, à savoir une branche inspiratoire pour acheminer le débit inspiratoire vers les voies aériennes supérieures du patient et une branche expiratoire pour évacuer le débit expiratoire expiré par le patient, la mesure du débit de gaz se fait dans chacune des branches, le débit de gaz inspiratoire étant mesuré dans la branche inspiratoire et le débit de gaz expiratoire dans la branche expiratoire. In traditional hospital respirators having two branches or respiratory ducts allowing gas flows to be conveyed, namely an inspiratory branch to convey the inspiratory flow to the upper airways of the patient and an expiratory branch to evacuate the expiratory flow exhaled by the patient, the gas flow is measured in each of the branches, the inspiratory gas flow being measured in the inspiratory branch and the expiratory gas flow in the expiratory branch.

Par ailleurs, dans les respirateurs d'urgence, il n'y a qu'une seule branche respiratoire remplissant les deux fonctions, c'est-à-dire que cette branche unique sert non seulement à amener le gaz inspiratoire jusqu'au patient mais aussi à évacuer les gaz expirés par celui-ci, cette évacuation du gaz expiratoire se faisant par l'intermédiaire d'une portion de la partie aval de cette branche respiratoire laquelle permet de convoyer les gaz expirés jusqu'à une valve de décharge de gaz reliée à l'atmosphère et permettant d'y rejeter les gaz expirés riches en CO2. Furthermore, in emergency respirators, there is only one respiratory branch fulfilling the two functions, that is to say that this single branch serves not only to bring the inspiratory gas to the patient but also to evacuate the gases exhaled by it, this evacuation of the expiratory gas being done via a portion of the downstream part of this respiratory branch which makes it possible to convey the exhaled gases to a gas discharge valve connected to the atmosphere and allowing the expiration of CO2-rich exhaled gases.

Classiquement, la valve de décharge est aménagée sur la branche respiratoire, à proximité immédiate du patient, pour que les gaz expirés riches en CO2 puissent être évacués facilement et rapidement à l'atmosphère, donc sans devoir transiter sur une longue distance dans la branche respiratoire et ce, durant chaque phase expiratoire du patient. Conventionally, the discharge valve is arranged on the respiratory branch, in the immediate vicinity of the patient, so that the exhaled gases rich in CO2 can be easily and quickly evacuated to the atmosphere, therefore without having to transit over a long distance in the respiratory branch and this, during each expiratory phase of the patient.

On comprend dès lors la difficulté existante à pouvoir mesurer correctement le débit expiratoire expiré par la patient puisque ce débit expiratoire n'est véhiculé dans la branche respiratoire que sur une très courte distance séparant (n'excédant pas quelques centimètres) et à We therefore understand the existing difficulty in being able to correctly measure the expiratory flow exhaled by the patient since this expiratory flow is only conveyed in the respiratory branch over a very short distance separating (not exceeding a few centimeters) and at

proximité immédiate du patient. immediate proximity to the patient.

Dit autrement, dans les respirateurs d'urgence à une seule branche respiratoire, le flux expiratoire expiré par le patient n'est pas canalisé vers le respirateur pour y être mesuré et éventuellement analysé, mais il est rejeté directement vers l'atmosphère à travers la valve expiratoire située très près du patient. In other words, in single-branch emergency ventilators, the expiratory flow exhaled by the patient is not channeled to the respirator for measurement and possibly analysis, but it is released directly to the atmosphere through the exhalation valve located very close to the patient.

La valve expiratoire est classiquement aménagée dans le masque respiratoire ou analogue servant d'interface avec le patient ou immédiatement en amont de cette interface de manière à minimiser le trajet de gaz et surtout minimiser le volume mort entre le respirateur (machine et conduite d'alimentation du patient) et le patient pour ne pas piéger trop de gaz expirés riches en CO2 que le patient serait sinon susceptible de ré-inhaler. The expiratory valve is conventionally fitted in the respiratory mask or the like serving as an interface with the patient or immediately upstream of this interface so as to minimize the gas path and above all minimize the dead volume between the respirator (machine and supply line). of the patient) and the patient so as not to trap too much expired gases rich in CO2 that the patient would otherwise be likely to re-inhale.

Actuellement, plusieurs solutions ont été proposées pour tenter de résoudre ce problème. Currently, several solutions have been proposed in an attempt to resolve this problem.

Ainsi, il a déjà été proposé de mesurer le débit inspiratoire et expiratoire d'un ventilateur de réanimation médical d'urgence muni d'une seule branche respiratoire avec un système à fil chaud ou un système à perte de charge, à lamelle déformable ou conduit restrictif. Thus, it has already been proposed to measure the inspiratory and expiratory flow rate of an emergency medical resuscitation ventilator provided with a single respiratory branch with a hot wire system or a pressure drop system, with deformable lamella or duct restrictive.

Toutefois, ces solutions présentent des inconvénients. However, these solutions have drawbacks.

Ainsi, un système à fil chaud est très fragile et supporte difficilement la condensation de vapeur d'eau qui se trouve dans les gaz expirés par le patient. Thus, a hot wire system is very fragile and hardly supports the condensation of water vapor which is in the gases exhaled by the patient.

Par ailleurs, les systèmes à perte de charge ou à lamelle déformable créent des pertes de charges nuisibles pour la résistance inspiratoire et expiratoire du patient, sachant que les normes imposent moins de 6 cm H20 pour 60 litres. In addition, pressure drop or deformable lamella systems create losses that are detrimental to the patient's inspiratory and expiratory resistance, knowing that standards require less than 6 cm H20 for 60 liters.

De plus, une lamelle déformable est sensible à la température et est donc difficilement auto-clavable. In addition, a deformable strip is sensitive to temperature and is therefore difficult to auto-key.

En outre, une telle lamelle possède de 11hystérésis. In addition, such a coverslip has 11 hysteresis.

Par ailleurs, les systèmes à conduit restrictif engendrent aussi les pertes de charge qui augmentent la résistance inspiratoire et expiratoire, ce qui n'est pas favorable à une bonne ventilation du patient. Furthermore, restrictive duct systems also generate pressure drops which increase the inspiratory and expiratory resistance, which is not favorable for good ventilation of the patient.

De là, l'invention a pour but de trouver un système pour mesurer, de façon From there, the invention aims to find a system to measure, so

fiable et aisée, le débit inspiratoire et expiratoire d'un ventilateur de réanimation médicale d'urgence pouvant être intégré à la valve expiratoire ou localisée dans une position adjacente à cette valve expiratoire, c'est-à- dire pour mesurer les débit inspiratoire et expiratoire au plus près des voies aériennes supérieures du patient. reliable and easy, the inspiratory and expiratory flow of an emergency medical resuscitation ventilator that can be integrated into the expiratory valve or located in a position adjacent to this expiratory valve, that is to say to measure the inspiratory flow and expiratory as close as possible to the patient's upper airway.

L'invention porte alors sur un appareil de ventilation artificielle de patient comportant une source de gaz respiratoire permettant de délivrer un gaz respiratoire sous pression et débit, et une branche respiratoire unique permettant, durant les phases inspiratoires dudit patient, d'acheminer du gaz respiratoire de ladite source de gaz jusqu'aux voies aériennes supérieures du patient, ladite branche respiratoire comportant une valve expiratoire permettant, durant les phases inspiratoires, d'envoyer le gaz respirable vers le patient et, durant les phases expiratoires, d'évacuer à l'atmosphère les gaz expirés par le patient, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination du débit de gaz respiratoire durant les phases inspiratoire et expiratoire, comportant au moins un élément primaire de mesure de pression différentielle ayant deux points de prise de pression, agencés sur le trajet du gaz, permettant de déterminer la pression totale (totale) et la pression statique (Pstatique) du gaz, ces deux pressions étant acheminées à un capteur de pression différentiel, durant lesdites phases inspiratoire et expiratoire, ledit capteur de pression de différentiel étant apte à délivrer au moins un signal électrique représentatif de la différence de pression entre la pression totale (Ptotale) et la pression statique (Pstatlque). The invention therefore relates to an artificial ventilation device for a patient comprising a source of respiratory gas making it possible to deliver respiratory gas under pressure and flow, and a single respiratory branch making it possible, during the inspiratory phases of said patient, to convey respiratory gas from said gas source to the upper airways of the patient, said respiratory branch comprising an expiratory valve making it possible, during the inspiratory phases, to send the breathable gas towards the patient and, during the expiratory phases, to evacuate to the atmosphere the gases exhaled by the patient, characterized in that it comprises means for determining the flow of respiratory gas during the inspiratory and expiratory phases, comprising at least one primary element for measuring differential pressure having two pressure tap points, arranged on the gas path, to determine the total pressure (total) and the pressure static (Pstatic) of the gas, these two pressures being supplied to a differential pressure sensor, during said inspiratory and expiratory phases, said differential pressure sensor being capable of delivering at least one electrical signal representative of the pressure difference between the pressure total (Ptotal) and static pressure (Pstatlque).

- il comporte, en outre, des moyens de pilotage comprenant au moins un calculateur coopérant avec ledit capteur de pression différentiel pour traiter le signal électrique proportionnel à la pression dynamique (Dp) qui est la différence entre Ptotale et Pstatique issue du capteur, pour en déduire ensuite les débits et les volumes inspiratoires et expiratoires - les moyens de pilotage comprenant au moins un calculateur permettent de déduire le débit du gaz, durant les phases inspiratoire et expiratoire, à partir de la variation de pression (Dp) déterminée. - It further comprises control means comprising at least one computer cooperating with said differential pressure sensor to process the electrical signal proportional to the dynamic pressure (Dp) which is the difference between Ptotal and P static from the sensor, to then deduct the inspiratory and expiratory flow rates and volumes - the control means comprising at least one computer make it possible to deduce the gas flow rate, during the inspiratory and expiratory phases, from the determined pressure variation (Dp).

- les moyens de pilotage comprenant au moins un calculateur permettent de déduire le débit du gaz, durant les phases inspiratoire et the control means comprising at least one computer make it possible to deduce the gas flow rate, during the inspiratory phases and

expiratoire, par comparaison de la variation de pression (Dp) avec une table ou courbe de référence mémorisée ou à partir d'une formule de calcul mémorisée donnant le débit du gaz en fonction de la variation de pression (Dp). expiratory, by comparison of the pressure variation (Dp) with a stored reference table or curve or from a stored calculation formula giving the gas flow as a function of the pressure variation (Dp).

- la table ou courbe de référence ou la formule de calcul sont mémorisées par des moyens de mémorisation du calculateur des moyens de pilotage. - The reference table or curve or the calculation formula are memorized by memory means of the control means calculator.

- les points de prise de pression sont agencés sur le trajet du gaz, à proximité de l'extrémité aval de la branche respiratoire située en regard des voies aériennes supérieures du patient. - the pressure tapping points are arranged on the gas path, near the downstream end of the respiratory branch located opposite the patient's upper airways.

- l'élément primaire symétrique et différentiel est une variante du tube de Pitot. - the symmetrical and differential primary element is a variant of the Pitot tube.

- il est un ventilateur de réanimation d'urgence. - it is an emergency resuscitation ventilator.

L'invention porte aussi sur un procédé pour déterminer le débit d'un flux de gaz au sein d'un appareil de ventilation artificielle de patient comportant une source de gaz respiratoire permettant de délivrer un gaz respiratoire sous pression et débit, et une branche respiratoire unique permettant, durant les phases inspiratoires dudit patient, d'acheminer du gaz respiratoire de ladite source de gaz jusqu'aux voies aériennes supérieures du patient, ladite branche respiratoire comportant une valve expiratoire permettant, durant les phases inspiratoires, d'envoyer le gaz respirable vers le patient et, durant les phases expiratoires, d'évacuer à l'atmosphère les gaz expirés par le patient, dans lequel on procède selon les étapes de : (a) déterminer la pression totale (totale) et la pression statique (Pstatique) du gaz, durant lesdites phases inspiratoires et expiratoires, au moyen d'au moins un élément primaire de mesure de pression symétrique et différentiel ayant deux points de prise de pression, agencés sur le trajet du gaz, (b) acheminer les pression totale (Ptotale) et pression statique (Pstatique) du gaz recueillies à l'étape (a) jusqu'à un capteur de pression, (c) déterminer la différence entre les pression totale (totale) et pression statique (Pstatique) de l'étape (b) au moyen du capteur The invention also relates to a method for determining the flow rate of a gas flow within an artificial ventilation device for a patient comprising a source of respiratory gas making it possible to deliver respiratory gas under pressure and flow rate, and a respiratory branch. single allowing, during the inspiratory phases of said patient, to convey respiratory gas from said gas source to the upper airways of the patient, said respiratory branch comprising an expiratory valve making it possible, during the inspiratory phases, to send breathable gas to the patient and, during the expiration phases, to evacuate to the atmosphere the gases exhaled by the patient, in which the following steps are taken: (a) determine the total pressure (total) and the static pressure (Pstatic) gas, during said inspiratory and expiratory phases, by means of at least one primary symmetrical and differential pressure measurement element having two p pressure tap anointed, arranged on the gas path, (b) convey the total pressure (Ptotal) and static pressure (Pstatic) of the gas collected in step (a) to a pressure sensor, (c) determine the difference between the total pressure (total) and static pressure (Pstatic) of step (b) using the sensor

de pression, ledit capteur de pression délivrant au moins un signal électrique représentatif de la différence de pression (Dp) entre la pression totale (totale) et la pression statique (statique) re mesurées à l'étape (a) (d) fournir le signal électrique, issu du capteur, représentatif de la différence de pression entre la pression totale (Ptotale) et de pression statique (Pstatique) à un calculateur, (e) comparaison de la différence de pression (Dp) déterminée à l'étape (d) avec une table ou courbe de référence ou à partir d'une formule de calcul donnant le débit du gaz en fonction de la variation de pression (Dp), (g) déduire de l'étape (e), au moins une valeur de débit du gaz, durant les phases inspiratoires et expiratoires. pressure, said pressure sensor delivering at least one electrical signal representative of the pressure difference (Dp) between the total pressure (total) and the static pressure (static) re measured in step (a) (d) providing the electrical signal, coming from the sensor, representative of the pressure difference between the total pressure (Ptotal) and static pressure (Pstatic) to a computer, (e) comparison of the pressure difference (Dp) determined in step (d ) with a reference table or curve or from a calculation formula giving the gas flow as a function of the pressure variation (Dp), (g) deduce from step (e), at least one value of gas flow, during the inspiratory and expiratory phases.

Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - il comporte, en outre, une étape d'affichage du débit de gaz ou de volume courant. Depending on the case, the method of the invention may include one or more of the following technical characteristics: - it further includes a step of displaying the gas flow rate or tidal volume.

- il comporte, en outre, une étape de mémorisation du débit de gaz.

- It also includes a step for memorizing the gas flow.

1 - le gaz est de l'air ou de l'air enrichi en oxygène ou de l'oxygène. 1 - the gas is air or oxygen-enriched air or oxygen.

L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée ci-après, faite en références au figures illustratives annexées parmi lesquelles : - les figures 1 et 2 schématisent l'architecture d'un appareil de réanimation d'urgence comportant une seule branche respiratoire, - la figure 3 schématise le principe de fonctionnement d'un élément primaire de mesure symétrique fonctionnant selon le principe du tube de Pitot, -la figure 4 schématise l'intégration de l'élément primaire de mesure symétrique de la figure 3 dans un support adjacent à une valve expiratoire d'un appareil selon la figure 1 ou 2, - les figures 5 et 6 schématisent l'intégration de l'élément primaire de mesure de la figure 3 dans la valve expiratoire représentée en phase The invention will now be better understood thanks to the detailed description below, made with reference to the accompanying illustrative figures in which: - Figures 1 and 2 show schematically the architecture of an emergency resuscitation device comprising a single branch respiratory, - Figure 3 shows schematically the operating principle of a primary symmetric measuring element operating according to the principle of the Pitot tube, - Figure 4 shows schematically the integration of the primary symmetrical measuring element of Figure 3 in a support adjacent to an exhalation valve of a device according to FIG. 1 or 2, - FIGS. 5 and 6 show diagrammatically the integration of the primary measurement element of FIG. 3 in the expiration valve shown in phase

inspiratoire (fig. 5) et en phase expiratoire (fig. 6), - la figure 7 est une courbe illustrant les relations entre le débit et la pression dynamique que génèrent les débits inspiratoire et expiratoire. inspiratory (fig. 5) and in the expiratory phase (fig. 6), - figure 7 is a curve illustrating the relationships between the flow and the dynamic pressure generated by the inspiratory and expiratory flows.

La figure 1 schématise le trajet 5 du flux gazeux dans un appareil de réanimation d'urgence comportant une seule branche respiratoire, pendant une phase inspiratoire chez un patient, alors que la figure 2 schématise le trajet 6 du flux gazeux pendant une phase expiratoire. FIG. 1 shows diagrammatically the path 5 of the gas flow in an emergency resuscitation apparatus comprising a single respiratory branch, during an inspiratory phase in a patient, while FIG. 2 diagrams the path 6 of the gas flow during an expiratory phase.

Le gaz respiratoire est généré et délivré, de manière classique, par le ventilateur 1 d'urgence, tel celui commercialisé par la société TAEMATM sous la marque OSIRISTM, puis acheminé par l'unique branche respiratoire 2 jusqu'aux voies aériennes supérieures 16 du patient de manière à alimenter les poumons 17 de ce dernier avec le gaz respiratoire. The respiratory gas is generated and delivered, in a conventional manner, by the emergency ventilator 1, such as that marketed by the company TAEMATM under the brand OSIRISTM, then conveyed by the single respiratory branch 2 to the upper airways 16 of the patient. so as to supply the lungs 17 of the latter with respiratory gas.

Le ventilateur 1 comporte notamment un système électropneumatique permettant de délivrer du gaz et des moyens de pilotage à calculateur permettant de ventiler et de surveiller le patient. The ventilator 1 notably includes an electropneumatic system making it possible to deliver gas and computer control means making it possible to ventilate and monitor the patient.

Le gaz respiratoire peut être de l'air, de l'oxygène, de l'air enrichi en oxygène ou tout autre gaz contenant une proportion non hypoxique d'oxygène, par exemple un mélange azote/oxygène ou hélium/oxygène. The respiratory gas can be air, oxygen, oxygen-enriched air or any other gas containing a non-hypoxic proportion of oxygen, for example a nitrogen / oxygen or helium / oxygen mixture.

La branche respiratoire 2 comprend, à son extrémité aval 2a, une valve expiratoire 3 servant à amener le gaz frais vers le patient et à évacuer les gaz expirés par le patient vers l'atmosphère. The respiratory branch 2 comprises, at its downstream end 2a, an exhalation valve 3 serving to bring the fresh gas towards the patient and to evacuate the gases exhaled by the patient towards the atmosphere.

Selon l'invention, un élément primaire de mesure 7 relié à un capteur C de pression différentiel permet de mesurer les débits inspiratoire et expiratoire. Cet élément primaire 7 est aménagé dans la valve expiratoire 3 (fig. 5 et 6) ou dans le support 4 de valve (fig. 4) pour y mesurer le débit du flux inspiratoire 5 (Fig. 1) et du flux expiratoire 6 (Fig. 2). According to the invention, a primary measurement element 7 connected to a differential pressure sensor C makes it possible to measure the inspiratory and expiratory flow rates. This primary element 7 is arranged in the expiratory valve 3 (fig. 5 and 6) or in the valve support 4 (fig. 4) to measure the flow of the inspiratory flow 5 (Fig. 1) and the expiratory flow 6 ( Fig. 2).

Le capteur de pression C de mesure de pression différentielle et symétrique permet de délivrer un signal pendant les phases inspiratoires et les phases expiratoires, ce signal étant une image de débit fourni peut être ensuite amplifié et traité par une chaîne de traitement de signal coopérant avec un calculateur agencé dans le ventilateur 1. The pressure sensor C for differential and symmetrical pressure measurement makes it possible to deliver a signal during the inspiratory phases and the expiratory phases, this signal being an image of flow supplied can then be amplified and processed by a signal processing chain cooperating with a computer arranged in fan 1.

L'élément primaire de mesure 7 est avantageusement un capteur ayant une conception basée sur le principe du tube de Pitot, tel que schématisé en figure 3, comportant une première prise 8 de pression The primary measurement element 7 is advantageously a sensor having a design based on the principle of the Pitot tube, as shown diagrammatically in FIG. 3, comprising a first pressure tap 8

permettant de mesurer la pression totale (totale) en phase inspiratoire et la pression statique (Pstatique) en phase expiratoire, et une deuxième prise 9 de pression permettant, à l'inverse, de mesurer la pression statique en phase inspiratoire et la pression totale en phase expiratoire. allowing to measure the total pressure (total) in the inspiratory phase and the static pressure (Pstatic) in the expiratory phase, and a second pressure tap 9 allowing, conversely, to measure the static pressure in the inspiratory phase and the total pressure in expiratory phase.

La pression totale et la pression statique sont donc déterminées toutes les deux par l'élément primaire de mesure 7 unique et symétrique, pendant les phases inspiratoire et expiratoire, c'est-à-dire lorsque le gaz circule dans le sens de la flèche 5 de la figure 1 ou, à l'inverse, dans le sens de la flèche 6 de la figure 2. The total pressure and the static pressure are therefore both determined by the primary single measuring element 7, symmetrical, during the inspiratory and expiratory phases, that is to say when the gas circulates in the direction of arrow 5 of figure 1 or, conversely, in the direction of arrow 6 of figure 2.

Pendant la phase inspiratoire, la prise de la pression totale est supérieure à la prise de la pression statique. During the inspiratory phase, the taking of the total pressure is greater than the taking of the static pressure.

Pendant la phase expiratoire, il y a une inversion des fonctions des deux prises 8,9 de manière à permettre la détermination des pressions susmentionnées. During the expiration phase, there is an inversion of the functions of the two intakes 8, 9 so as to allow the determination of the aforementioned pressures.

Le capteur de pression C étant différentiel et symétrique, il peut délivrer un signal pendant la phase inspiratoire et un signal pendant la phase expiratoire, chaque signal étant traité par un calculateur du ventilateur 1. The pressure sensor C being differential and symmetrical, it can deliver a signal during the inspiratory phase and a signal during the expiratory phase, each signal being processed by a ventilator computer 1.

L'invention repose sur la combinaison de l'élément primaire de mesure 7 unique et symétrique au capteur C de pression différentiel et symétrique de manière à pouvoir mesurer la pression statique et la pression totale, au plus près de la bouche du patient, pendant les phases inspiratoire et expiratoire, de sorte d'en déduire ensuite le débit et le volume du flux grâce à une table de référence donnant le débit du gaz en fonction de la variation de pression (Dp), à savoir la différence entre pression totale mesurée et pression statique (Dp = Ptotale-Pstatique), ou grâce à une formule donnant le débit du gaz en fonction de la variation de pression (Dp).. The invention is based on the combination of the primary measurement element 7 which is unique and symmetrical with the differential and symmetrical pressure sensor C so as to be able to measure the static pressure and the total pressure, as close as possible to the patient's mouth, during inspiratory and expiratory phases, so as to then deduce the flow rate and the flow volume therefrom using a reference table giving the gas flow rate as a function of the pressure variation (Dp), namely the difference between the total pressure measured and static pressure (Dp = Ptotale-Pstatique), or thanks to a formula giving the gas flow as a function of the pressure variation (Dp).

Le volume du flux inspiratoire est la quantité de gaz inspiré pendant le temps inspiratoire : volume du flux inspiratoire = débit inspiratoire x temps inspiratoire. The volume of the inspiratory flow is the quantity of gas inspired during the inspiratory time: volume of the inspiratory flow = inspiratory flow x inspiratory time.

Le volume du flux expiratoire est une quantité de gaz expiré pendant le temps expiratoire : volume du flux expiratoire = débit expiré x temps expiratoire. The volume of the expiratory flow is a quantity of gas exhaled during the expiratory time: volume of the expiratory flow = expired flow x expiratory time.

La détermination du débit ou du volume du flux par le calculateur se fait soit par application de la formule ci-après, soit par mémorisation dans le calculateur du ventilateur 1 des points d'une courbe débit/pression telle celle donnée en figure 7. The computer determines the flow rate or the volume of the flow either by applying the formula below, or by storing in the fan 1 computer the points of a flow / pressure curve such as that given in FIG. 7.

Le signal électrique délivré par l'électronique associée au capteur de pression C est directement proportionnel à la différence de pression qui elle même est proportionnelle au débit qui circule dans la valve 3. The electrical signal delivered by the electronics associated with the pressure sensor C is directly proportional to the pressure difference which itself is proportional to the flow rate flowing in the valve 3.

En effet, de façon générale, un fluide qui circule dans une canalisation a une pression totale qui est la composante d'une pression statique et d'une pression dynamique, la vitesse du fluide est directement liée à la pression dynamique qu'on détermine par la mesure de la pression totale et statique, soit : Pression dynamique = Pression totale-Pression statique (1)
Dans le cas présent (basse pression), il n'y a pas de variation de la masse volumique en écoulement laminaire, on peut donc appliquer la formule suivante qui lie la pression dynamique à la vitesse du fluide par la

formule : Pression dynamique = 0, 5. m. V2 (2) où : -la Pression dynamique est exprimée en Pascal, - m est la masse volumique en kg/m3 (pour les très basses pressions, on considère que m est constant), - V est la vitesse du fluide en m/s. Indeed, in general, a fluid which circulates in a pipeline has a total pressure which is the component of a static pressure and a dynamic pressure, the speed of the fluid is directly related to the dynamic pressure which is determined by the measurement of the total and static pressure, ie: Dynamic pressure = Total pressure-Static pressure (1)
In the present case (low pressure), there is no variation of the density in laminar flow, we can therefore apply the following formula which links the dynamic pressure to the speed of the fluid by the

formula: Dynamic pressure = 0.5m. V2 (2) where: - the dynamic pressure is expressed in Pascal, - m is the density in kg / m3 (for very low pressures, we consider that m is constant), - V is the speed of the fluid in m / s.

De là, connaissant la variation de pression (Dp), on peut en déduire facilement le débit de gaz correspondant pendant les phases inspiratoires et expiratoires et ce, sans générer de pertes de charges importantes. From there, knowing the pressure variation (Dp), we can easily deduce the corresponding gas flow during the inspiratory and expiratory phases, without generating significant pressure drops.

La formule (1) ci-avant est valable dans les deux sens de circulation du fluide. The above formula (1) is valid in both directions of fluid circulation.

Selon l'invention, l'élément primaire de mesure 7 est dit différentiel et symétrique car il relié au capteur de pression différentiel et symétrique C par l'intermédiaire des deux liaisons p et t, ce qui permet une mesure d'une différence de pression entre deux points (différentiel de pression) et les deux ports de prise de pression des capteurs 7, C sont symétriques car il y a deux sens de circulation du fluide selon la phase respiratoire considérée et donc les échelles de mesures sont égales et opposées. According to the invention, the primary measurement element 7 is said to be differential and symmetrical because it is connected to the differential and symmetrical pressure sensor C via the two connections p and t, which allows a measurement of a pressure difference. between two points (pressure differential) and the two pressure tap ports of the sensors 7, C are symmetrical because there are two directions of circulation of the fluid according to the respiratory phase considered and therefore the measurement scales are equal and opposite.

Le capteur ayant deux ports, un port est utilisé pour mesurer la pression totale et l'autre port pour la pression statique. Since the sensor has two ports, one port is used to measure the total pressure and the other port for the static pressure.

Le capteur C permet de déterminer la différence entre ces deux pressions et délivre un signal électrique proportionnel à celle-ci. Sensor C makes it possible to determine the difference between these two pressures and delivers an electrical signal proportional to it.

Le capteur de pression C peut être de plus ou moins 10 hPa, c'est-à- dire que son échelle de mesure est de +10 hPa dans un sens de circulation du fluide mais de-10 hPa dans l'autre sens de circulation du fluide. The pressure sensor C can be more or less 10 hPa, that is to say that its measurement scale is +10 hPa in one direction of circulation of the fluid but of -10 hPa in the other direction of circulation fluid.

L'intégration de l'élément primaire de mesure 7 de pression dans la valve expiratoire 3 est schématisée sur les figures 5 et 6, montrant la valve expiratoire 3 durant une phase inspiratoire (fig. 5) et une phase expiratoire (fig. 6). The integration of the primary pressure measurement element 7 in the expiratory valve 3 is shown diagrammatically in FIGS. 5 and 6, showing the expiratory valve 3 during an inspiratory phase (fig. 5) and an expiratory phase (fig. 6) .

Comme on le voit sur la figure 5, en phase inspiratoire, le gaz véhiculé (sens de flèche 5) par la branche respiratoire 2 jusqu'aux voies aériennes 16 du patient, traverse la valve expiratoire 3 qui est en position fermée, puisque le moyen d'obturation 22 de l'orifice de sortie 21 de gaz, par exemple un clapet ou ballonnet, vient reposer contre son siège de manière étanche, sous l'effet de la commande de valve 20, de sorte d'empêcher tout passage de gaz vers la sortie de gaz 21. As can be seen in FIG. 5, in the inspiratory phase, the gas carried (direction of arrow 5) by the respiratory branch 2 to the airways 16 of the patient, passes through the expiratory valve 3 which is in the closed position, since the means shutter 22 of the gas outlet orifice 21, for example a valve or balloon, comes to rest against its seat in a sealed manner, under the effect of the valve control 20, so as to prevent any passage of gas to the gas outlet 21.

Le flux de gaz n'a donc pas d'autre possibilité que d'aller alimenter le patient, en rencontrant sur son passage les prises de mesures 8,9 de l'élément primaire de mesure 7 dont le fonctionnement est basé sur le principe du tube de Pitot, faisant office de prises de pression, qui est relié au capteur de pression C de l'appareil 1. The flow of gas therefore has no other possibility than to supply the patient, by encountering on its way the measurements taken 8.9 of the primary measurement element 7, the operation of which is based on the principle of Pitot tube, acting as pressure test points, which is connected to the pressure sensor C of the device 1.

Sur la figure 5, la pression totale est mesurée du côté de la prise 8, alors que la pression statique est déterminée du côté de la prise 9. In FIG. 5, the total pressure is measured on the side of the socket 8, while the static pressure is determined on the side of the socket 9.

A l'inverse, en phase expiratoire, comme représenté sur la figure 6, le gaz expiré par le patient (sens de flèche 6) traverse la valve expiratoire 3 qui est en position ouverte, puisque le moyen d'obturation 22 de l'orifice de sortie 21 de gaz ne vient plus reposer contre son siège, ce qui autorise alors le passage du gaz expiré vers la sortie de gaz 21. Conversely, in the expiratory phase, as shown in FIG. 6, the gas exhaled by the patient (direction of arrow 6) passes through the expiratory valve 3 which is in the open position, since the closure means 22 of the orifice gas outlet 21 no longer comes to rest against its seat, which then authorizes the passage of the exhaled gas towards the gas outlet 21.

Le flux de gaz expiré chemine donc depuis le patient vers l'orifice de sortie de gaz 21, en rencontrant sur son passage les prises de mesures 8,9 de l'élément primaire de mesure 7 faisant office de prises de pression reliés The flow of exhaled gas therefore travels from the patient to the gas outlet orifice 21, while meeting in its passage the measurement sockets 8.9 of the primary measurement element 7 acting as connected pressure sockets

au capteur de pression C qui se trouve dans l'appareil 1. to the pressure sensor C located in the device 1.

Dans ce cas, comme montré sur la figure 6, la pression totale du gaz circulant est mesurée du côté de la prise 9, alors que la pression statique est mesurée du côté de la prise 8. In this case, as shown in FIG. 6, the total pressure of the circulating gas is measured on the side of the outlet 9, while the static pressure is measured on the side of the outlet 8.

Par ailleurs, sur la figure 4, on a représenté l'élément primaire de mesure 7 placé sur la trajectoire des gaz inspiratoire et expiratoire est supporté par un accessoire qui peut être adjacent à la valve expiratoire. Cet élément primaire de mesure 7 permet de recueillir les deux pressions totale et statique, et de les acheminer au capteur de pression C par les liaisons p et t raccordées aux orifices a, b pour réaliser une mesure de la pression dynamique. En effet, il n'est pas obligatoire d'incorporer l'élément primaire de mesure 7 dans la valve expiratoire 3, il peut aussi être agencé dans d'autres parties du système mais en veillant à ce qu'il soit néanmoins à proximité des voies aériennes 16 du patient. Furthermore, in Figure 4, there is shown the primary measuring element 7 placed on the path of the inspiratory and expiratory gases is supported by an accessory which may be adjacent to the expiratory valve. This primary measurement element 7 makes it possible to collect the two pressures, total and static, and to convey them to the pressure sensor C by the connections p and t connected to the orifices a, b to carry out a measurement of the dynamic pressure. Indeed, it is not obligatory to incorporate the primary measurement element 7 into the expiratory valve 3, it can also be arranged in other parts of the system but ensuring that it is nevertheless close to the airway 16 of the patient.

Claims

1. Artificial ventilation device (1) for a patient comprising a source of respiratory gas making it possible to deliver respiratory gas under pressure and flow, and a single respiratory branch (2) making it possible, during the inspiratory phases of said patient, to convey gas breathing from said source of gas to the upper airways (16) of the patient, said respiratory branch (2) comprising an exhalation valve (3) allowing, during the inspiratory phases, to send the breathable gas to the patient and, during the expiratory phases, to evacuate to the atmosphere the gases exhaled by the patient, characterized in that it comprises means for determining the flow of respiratory gas during the inspiratory and expiratory phases, comprising at least one primary element for measuring differential pressure (7) having two pressure tap points, arranged on the gas path, making it possible to determine the total pressure (total) and the standard pressure gas (static), these two pressures being supplied to a differential pressure sensor (C), during said inspiratory and expiratory phases, said differential pressure sensor (C) being capable of delivering at least one electrical signal representative of the pressure difference between total pressure (total) and static pressure (Pstatic)

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it further comprises control means comprising at least one computer cooperating with said differential pressure sensor (C) to process the electrical signal proportional to the dynamic pressure (Dp ) which is the difference between Ptotal and Pstatic from the sensor (C), to then deduce the flow rates and the inspiratory and expiratory volumes

3. Apparatus according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pressure tapping points are arranged on the gas path, near the downstream end of the respiratory branch located opposite the upper airways of the patient.

4. Apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that the primary element (7) symmetrical and differential is a variant of the Pitot tube.

5. Apparatus according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is an emergency resuscitation ventilator.

6. Method for determining the flow rate of a gas flow within an artificial ventilation device (1) for a patient comprising a source of respiratory gas making it possible to deliver respiratory gas under pressure and flow rate, and a respiratory branch (2 ) unique allowing, during the inspiratory phases of said patient, to convey respiratory gas from said gas source to the upper airways (16) of the patient, said respiratory branch (2) comprising an exhalation valve (3) allowing, during the inspiratory phases, to send the breathable gas towards the patient and, during the expiratory phases, to evacuate to the atmosphere the gases exhaled by the patient, in which one proceeds according to the steps of: (a) determining the total pressure (total) and the static pressure (Pstatic) of the gas, during said inspiratory and expiratory phases, by means of at least one primary symmetrical and differential pressure measuring element (7) having two points pressure tap ts, arranged on the gas path, (b) conveying the total pressure (total) and static pressure (Pstatic) of the gas collected in step (a) to a pressure sensor (C), (c) determining the difference between the total pressure (Ptotal) and static pressure (Pstatic) of step (b) by means of the pressure sensor (C), said pressure sensor (C) delivering at least one representative electrical signal of the pressure difference (Dp) between the total pressure (Ptotaie) and the pressure

static (Pstatic) re measured in step (a) (d) providing the electrical signal, coming from the sensor (C), representative of the difference in pressure between the total pressure (Ptotal) and static pressure (Pstatic) at a calculator, (e) comparison of the pressure difference (Dp) determined in step (d) with a reference table or curve or from a calculation formula giving the gas flow as a function of the pressure variation (Dp), (g) deduce from step (e), at least one gas flow value, during the inspiratory and expiratory phases.

7. Method according to claim 6, characterized in that it further comprises a step of displaying the gas flow rate or tidal volume.

8. Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that it further comprises a step of memorizing the gas flow.

9. Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the gas is air or oxygen-enriched air or oxygen.