FR2835188A1 - DEVICE FOR CONTROLLING AND REGULATING THE FLOW OF OXYGEN ADAPTED TO THE PHYSIOLOGICAL NEEDS OF THE PATIENT - Google Patents
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Abstract
Description
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DISPOSITIF DE CONTROLE ET DE REGULATION DU DEBIT D'OXYGENE
ADAPTE AUX BESOINS PHYSIOLOGIQUES DU PATIENT
DESCRIPTION
L'invention concerne un dispositif de contrôle et de régulation du débit d'oxygène adapté aux besoins physiologiques du patient et destiné à être associé à une bouteille standard d'oxygène médical pourvue d'un détendeur et d'une unité de distribution comprenant une électrovanne reliée, par une canalisation, à au moins un tube de distribution placé dans au moins une narine du patient. DEVICE FOR CONTROLLING AND REGULATING THE OXYGEN FLOW
ADAPTED TO THE PHYSIOLOGICAL NEEDS OF THE PATIENT
DESCRIPTION
The invention relates to a device for controlling and regulating the flow of oxygen adapted to the physiological needs of the patient and intended to be associated with a standard bottle of medical oxygen provided with a pressure reducer and a distribution unit comprising a solenoid valve. connected, by a pipe, to at least one distribution tube placed in at least one nostril of the patient.
Les personnes souffrant d'insuffisance respiratoire représentent une partie de la population non négligeable. People suffering from respiratory failure represent a significant part of the population.
Par exemple, la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est responsable de plus de 15 000 décès par an en France et touche près de 2,5 millions de personnes, essoufflées au moindre effort. For example, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is responsible for more than 15,000 deaths per year in France and affects almost 2.5 million people, breathless at the least effort.
Cette maladie, trop peu connue, trop fréquente, trop mortelle, trop handicapante, trop négligée, est considérée par les spécialistes, comme un grave problème de santé publique. This disease, too little known, too frequent, too deadly, too debilitating, too neglected, is considered by specialists as a serious public health problem.
Des actions précises de prévention et de suivi sont actuellement menées en France. Specific prevention and follow-up actions are currently being carried out in France.
Elles concernent l'optimisation du coupe Médecin-Patient et la validation d'un outil de suivi à distance de la qualité de vie des malades respiratoires chroniques (BPCO) ayant effectué un séjour dans une clinique de réhabilitation. They concern the optimization of the Doctor-Patient cut and the validation of a remote monitoring tool for the quality of life of chronic respiratory patients (COPD) who have spent a stay in a rehabilitation clinic.
D'une manière plus large, 300 000 patients souffrent d'insuffisance respiratoire en France. Parmi eux, 150 000 sont des handicapés lourds nécessitant des hospitalisations et l'utilisation de systèmes respiratoires, complexes et volumineux du type CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) où VAC (Ventilation Assistée Contrôlée). Selon les principaux régimes d'assurance maladie, chaque année 30 000 personnes sont admises en affection de longue durée pour une insuffisance respiratoire chronique grave. Ce chiffre est en forte progression d'une année sur l'autre, avec une aggravation plus importante pour la population de sexe féminin. More generally, 300,000 patients suffer from respiratory failure in France. Among them, 150,000 are heavy disabled people requiring hospitalization and the use of complex, bulky respiratory systems such as CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) or VAC (Controlled Assisted Ventilation). According to the main health insurance plans, each year 30,000 people are admitted with long-term illness for severe chronic respiratory failure. This figure is increasing strongly from one year to the next, with a greater aggravation for the female population.
En Europe, on recense un nombre de patients supérieurs à 1,5 million. In Europe, there are more than 1.5 million patients.
Aujourd'hui, tous ces patients oxygéno-dépendants utilisent des bouteilles d'oxygène avec commande manuelle de l'électrovanne. L'oxygène est envoyé en permanence au travers d'une lunette de respiration d'une manière continue. Today, all these oxygen-dependent patients use oxygen cylinders with manual control of the solenoid valve. Oxygen is continuously sent through a breathing apparatus.
Face à l'accroissement du nombre d'oxygéno-dépendants et aux difficultés quotidiennes qu'ils rencontrent (physiologiques, psychologiques, qualité de vie, autonomie), il devenait urgent de les doter d'outils performants destinés à améliorer leur qualité de vie et de soins ainsi que leur autonomie. Faced with the increase in the number of oxygen-dependent patients and the daily difficulties they encounter (physiological, psychological, quality of life, autonomy), it became urgent to equip them with effective tools intended to improve their quality of life and care as well as their autonomy.
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L'invention vise à réaliser un dispositif destiné à contrôler et à réguler le débit d'oxygène en l'adaptant aux besoins physiologiques des patients de manière à satisfaire l'ensemble des améliorations souhaitées et à permettre une plus grande autonomie et une réduction du poids des bouteilles. The invention aims to produce a device intended to control and regulate the flow of oxygen by adapting it to the physiological needs of the patients so as to satisfy all of the desired improvements and to allow greater autonomy and a reduction in weight. bottles.
Le dispositif selon l'invention est destiné à être associé à une bouteille standard d'oxygène médical pourvue d'un détendeur et d'une unité de distribution comprenant une électrovanne reliée, par une canalisation, à au moins un tube de distribution placé dans au moins une narine du patient. The device according to the invention is intended to be associated with a standard medical oxygen bottle provided with a pressure reducer and a distribution unit comprising a solenoid valve connected, by a pipe, to at least one distribution tube placed in the minus one nostril of the patient.
Il se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte : a) des capteurs adaptés pour détecter et pour mesurer l'activité physique du corps, le taux de saturation d'oxygène dans le sang et la phase d'inspiration du patient ; b) une unité centrale adaptée pour traiter les données en provenance desdits capteurs et commander le débit d'oxygène de l'électrovanne en fonction des valeurs desdites données par rapport à des valeurs de référence relatives à un patient bien déterminé et mémorisées dans ladite unité. It is essentially characterized in that it comprises: a) sensors adapted to detect and measure the physical activity of the body, the rate of oxygen saturation in the blood and the inspiration phase of the patient; b) a central unit adapted to process the data coming from said sensors and to control the oxygen flow rate of the solenoid valve as a function of the values of said data with respect to reference values relating to a well-determined patient and stored in said unit.
Selon des particularités de réalisation de l'invention : - les capteurs destinés à mesurer l'activité physique du patient, sont du type accéléromètre et sont placés en des points du corps permettant la détection des différents mouvements de celui-ci de manière à anticiper les besoins en oxygène du patient par une action immédiate sur l'électrovanne de régulation ; - les capteurs destinés à mesurer le taux de saturation d'oxygène dans le sang, sont du type infrarouge et sont placés sur un doigt ou sur le lobe d'une oreille de manière à contrôler ledit taux et à l'ajuster, si nécessaire, par une action différée sur l'électrovanne de régulation ; - les capteurs destinés à détecter la phase d'inspiration du patient, sont du type thermique ou piézo-électrique et sont placés à l'intérieur et à l'extérieur d'une narine du patient de manière à n'autoriser le passage de l'oxygène au travers de l'électrovanne de régulation que pendant ladite phase d'inspiration ; - l'unité de distribution comporte un circuit électronique, alimenté par une batterie, qui commande, à partir d'informations en provenance de l'unité centrale, l'électrovanne de régulation et une électrovanne de dérivation adaptée pour permettre le passage direct du flux d'oxygène et la commande manuelle de son débit. According to particular features of the invention: - the sensors intended to measure the physical activity of the patient, are of the accelerometer type and are placed at points on the body allowing the detection of the different movements of the latter so as to anticipate the oxygen requirements of the patient by immediate action on the regulating solenoid valve; the sensors intended to measure the rate of saturation of oxygen in the blood, are of the infrared type and are placed on a finger or on the lobe of an ear so as to monitor said rate and to adjust it, if necessary, by a delayed action on the regulation solenoid valve; - the sensors intended to detect the inspiration phase of the patient, are of the thermal or piezoelectric type and are placed inside and outside a nostril of the patient so as not to allow the passage of the oxygen through the regulation solenoid valve only during said inspiration phase; - the distribution unit includes an electronic circuit, powered by a battery, which controls, from information from the central unit, the regulation solenoid valve and a bypass solenoid valve adapted to allow direct flow of the flow oxygen and manual control of its flow.
Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de The characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the detailed description which follows of at least one mode of
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réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés. preferred embodiment thereof given by way of nonlimiting example and shown in the accompanying drawings.
Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue de face d'ensemble d'un patient porteur du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de l'unité de distribution d'oxygène associée à une bouteille de gaz ; - la figure 3 est un schéma synoptique du fonctionnement général de l'unité centrale. In these drawings: - Figure 1 is an overall front view of a patient carrying the device according to the invention; - Figure 2 is a schematic view of the oxygen distribution unit associated with a gas cylinder; - Figure 3 is a block diagram of the general operation of the central unit.
Le dispositif de contrôle et de régulation du débit d'oxygène représenté aux figures est destiné à être associé à une bouteille d'oxygène (10) pourvue d'un détendeur (13) et d'une unité de distribution (6) comprenant une électrovanne de régulation (5) reliée, par une canalisation (14), à au moins un tube de distribution (12) placé dans au moins une narine du patient (15). The device for controlling and regulating the oxygen flow rate represented in the figures is intended to be associated with an oxygen cylinder (10) provided with a pressure reducer (13) and a distribution unit (6) comprising a solenoid valve regulator (5) connected by a pipe (14) to at least one distribution tube (12) placed in at least one nostril of the patient (15).
Il comporte essentiellement : - des capteurs (1,2, 3) adaptés pour détecter et pour mesurer l'activité physique du corps, le taux de saturation d'oxygène dans le sang et la phase d'inspiration du patient ; - une unité centrale (4) adaptée pour traiter les données en provenance desdits capteurs et commander le débit d'oxygène de l'électrovanne (5) en fonction des valeurs desdites données par rapport à des valeurs de référence relatives à un patient bien déterminé et mémorisées dans ladite unité. It essentially comprises: - sensors (1,2, 3) adapted to detect and measure the physical activity of the body, the rate of oxygen saturation in the blood and the inspiration phase of the patient; a central unit (4) adapted to process the data coming from said sensors and to control the oxygen flow rate of the solenoid valve (5) as a function of the values of said data with respect to reference values relating to a well determined patient and stored in said unit.
Les capteurs (1), destinés à mesurer l'activité physique du patient, sont du type accéléromètre et sont placés en des points du corps permettant la détection des différents mouvements de celui-ci de manière à anticiper les besoins en oxygène du patient par une action immédiate sur l'électrovanne de régulation (5). The sensors (1), intended to measure the physical activity of the patient, are of the accelerometer type and are placed at points of the body allowing the detection of the various movements of the latter so as to anticipate the oxygen requirements of the patient by a immediate action on the regulation solenoid valve (5).
Les capteurs (2), destinés à mesurer le taux de saturation d'oxygène dans le sang, sont du type infrarouge et sont placés sur un doigt ou sur le lobe d'une oreille de manière à contrôler ledit taux et à l'ajuster si nécessaire par une action différée sur l'électrovanne de régulation (5). The sensors (2), intended to measure the rate of oxygen saturation in the blood, are of the infrared type and are placed on a finger or on the lobe of an ear so as to monitor said rate and to adjust it if necessary by a delayed action on the regulation solenoid valve (5).
Les capteurs (3), destinés à détecter la phase d'inspiration du patient, sont du type thermique, ou piézo-électrique, et sont placés à l'intérieur et à l'extérieur d'une narine du patient de manière à n'autoriser le passage de l'oxygène au travers de l'électrovanne de régulation (5) que pendant ladite phase d'inspiration. The sensors (3), intended to detect the inspiration phase of the patient, are of the thermal, or piezoelectric, type and are placed inside and outside a nostril of the patient so as not to allow oxygen to pass through the regulating solenoid valve (5) only during said inspiration phase.
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L'unité de distribution (6) comporte un circuit électronique (7), alimenté par une batterie (8), qui commande, à partir d'informations en provenance de l'unité centrale (4), l'électrovanne de régulation (5) et une électrovanne de dérivation (9) et qui contrôle la pression de la bouteille d'oxygène (10) et la tension de la batterie (8) pour en déterminer leurs capacités minimales admissibles. The distribution unit (6) comprises an electronic circuit (7), powered by a battery (8), which controls, on the basis of information coming from the central unit (4), the regulation solenoid valve (5 ) and a bypass solenoid valve (9) which controls the pressure of the oxygen cylinder (10) and the battery voltage (8) to determine their minimum admissible capacities.
L'électrovanne de dérivation (9) est également commandée par le circuit électronique (7) à partir de données relatives à la capacité de la bouteille d'oxygène (10) ou de celle de la batterie (8) ainsi qu'au moyen d'un bouton de commande manuel situé sur l'unité de distribution (6). The bypass solenoid valve (9) is also controlled by the electronic circuit (7) from data relating to the capacity of the oxygen cylinder (10) or that of the battery (8) as well as by means of '' a manual control button located on the distribution unit (6).
L'électrovanne de dérivation (9) est adaptée pour permettre le passage direct du flux d'oxygène et la commande manuelle de son débit. L'électrovanne de régulation (5) est placée dans un circuit de dérivation (16) relié à la canalisation (14) au moyen d'un manchon en T (17). The bypass solenoid valve (9) is adapted to allow direct passage of the oxygen flow and manual control of its flow. The regulation solenoid valve (5) is placed in a bypass circuit (16) connected to the pipeline (14) by means of a T-sleeve (17).
Les capteurs (2), destinés à mesurer le taux de saturation d'oxygène dans le sang, peuvent être maintenus par des lunettes (11). Il en est de même des capteurs (3) destinés à mesurer la phase d'inspiration du patient et du tube de distribution d'oxygène (12) dans la narine du patient. The sensors (2), intended to measure the rate of oxygen saturation in the blood, can be held by glasses (11). The same is true of the sensors (3) intended to measure the inspiration phase of the patient and the oxygen distribution tube (12) in the nostril of the patient.
L'unité centrale (UC) reçoit des données en provenance des capteurs (CA) afin de commander, après leur traitement (TR), l'électrovanne de régulation (ER) et de délivrer automatiquement l'oxygène (OX) au patient. The central unit (UC) receives data from the sensors (CA) in order to control, after their treatment (TR), the regulation solenoid valve (ER) and to automatically deliver oxygen (OX) to the patient.
L'unité centrale (UC) reçoit également des données en provenance des autres parties du dispositif (défaut logiciel, fil arraché, etc...) afin de commander, après leur traitement (TS), l'électrovanne de dérivation (ED) et de permettre la délivrance manuelle de l'oxygène (OX) au patient. The central unit (UC) also receives data from the other parts of the device (software fault, torn wire, etc.) in order to control, after their processing (TS), the bypass solenoid valve (ED) and to allow manual delivery of oxygen (OX) to the patient.
Le taux de saturation d'oxygène dans le sang est le paramètre le plus important, mais sa mesure présente'l'inconvénient d'être lente (10s environ). Ce paramètre à lui seul, ne permet pas de prendre en compte l'accroissement des besoins en oxygène pour toutes les activités motrices liées à des mouvements rapides comme se lever, monter les marches, lever les bras, etc... The oxygen saturation level in the blood is the most important parameter, but its measurement has the disadvantage of being slow (about 10s). This parameter alone does not take into account the increase in oxygen requirements for all motor activities linked to rapid movements such as getting up, climbing steps, raising arms, etc.
La particularité du dispositif tient dans le développement du concept de reconnaissance des activités motrices, qui seront classifiées et utilisées pour un ajustement instantané du flux d'oxygène en fonction du type d'activité. The particularity of the device lies in the development of the concept of recognition of motor activities, which will be classified and used for an instantaneous adjustment of the oxygen flow according to the type of activity.
La régulation sera faite à partir de la mesure du taux de saturation d'oxygène dans le sang. The regulation will be made from the measurement of the rate of oxygen saturation in the blood.
Cette régulation prendra également en compte le cycle "inspiration-expiration". This regulation will also take into account the "inspiration-expiration" cycle.
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Le nombre de capteurs nécessaires sera minimisé et leur positionnement sera défini pour rendre le dispositif le moins contraignant possible pour le patient. The number of sensors required will be minimized and their positioning will be defined to make the device as restrictive as possible for the patient.
Les capteurs de mouvement peuvent être placés, de manière non limitative, au niveau des pectoraux, de la ceinture abdominale et au pied (par exemple dans la semelle d'une chaussure). The movement sensors can be placed, in a nonlimiting manner, at the level of the pectoral muscles, the abdominal belt and the foot (for example in the sole of a shoe).
Le système de contrôle et de régulation électronique sera du type ambulatoire, de la taille d'un paquet de cigarettes, donc facilement transportable. The electronic control and regulation system will be of the ambulatory type, the size of a pack of cigarettes, therefore easily transportable.
Le dispositif assurera la délivrance du débit optimal d'oxygène au patient. Pour cela deux situations seront définies. Pour les activités en régime établi, le débit sera asservi de façon à assurer un taux de saturation en oxygène convenable (92 %). Pour les activités transitoires, l'activité motrice au travers de la détection de mouvement, sera prise en compte. The device will deliver the optimal flow of oxygen to the patient. For this two situations will be defined. For steady-state activities, the flow rate will be controlled so as to ensure a suitable oxygen saturation rate (92%). For transient activities, motor activity through motion detection will be taken into account.
Le fait de prendre en compte le cycle "inspiration-expiration" permet d'améliorer les conditions physiologiques, de soulager les muqueuses et bien sûr de réduire la consommation en oxygène. Taking into account the "inspiration-expiration" cycle helps to improve physiological conditions, relieve mucous membranes and of course reduce oxygen consumption.
Il faut également mentionner le gain économique lié audit dispositif pour les patients et les services publics. La dépense moyenne d'un oxygéno-dépendant pour sa consommation d'oxygène est de l'ordre de 300 e par mois. En prenant en compte 150 000 patients, la dépense totale annuelle s'élève à 540 ME. Si l'objectif du projet est atteint, à savoir une économie en oxygène de plus de 50 %, l'économie au niveau national peut être supérieur à 270 ME. We should also mention the economic gain linked to this device for patients and public services. The average expenditure of an oxygen-dependent for its oxygen consumption is around 300 e per month. Taking 150,000 patients into account, the total annual expenditure amounts to 540 ME. If the objective of the project is reached, namely an oxygen saving of more than 50%, the saving at the national level can be greater than 270 ME.
Les systèmes actuels d'assistance respiratoire ne comportent pas de contrôle du flux d'oxygène nécessaire'au patient. Current respiratory assistance systems do not include control of the oxygen flow necessary for the patient.
Le débit d'oxygène doit donc être ajusté en fonction de deux données essentielles : - le taux d'oxygène dans le sang qui donne une information importante sur l'efficacité de l'oxygénation mais dont la vitesse de variation est trop lente pour permettre un ajustement rapide de débit ; - les activités motrices qui sont immédiatement disponibles pour ajuster instantanément le flux d'oxygène. The oxygen flow rate must therefore be adjusted according to two essential data: - the oxygen level in the blood which gives important information on the efficiency of oxygenation but whose rate of change is too slow to allow a rapid flow adjustment; - motor activities which are immediately available to instantly adjust the oxygen flow.
Des algorithmes ont donc été développés à partir de deux boucles de régulation : - la première, qui a un temps de réaction relativement long de plusieurs secondes, tient compte du taux d'oxygène mesuré dans le sang et son rôle est multiple : .. vérifier le bon fonctionnement de l'ensemble par une mesure de l'oxygénation réelle ; .. corriger les évolutions au cours de la journée de l'état pathologique du patient ; Algorithms have therefore been developed from two regulatory loops: - the first, which has a relatively long reaction time of several seconds, takes account of the oxygen level measured in the blood and its role is multiple: .. check the proper functioning of the assembly by measuring the actual oxygenation; .. correct changes during the day in the patient's medical condition;
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.. diminuer progressivement le flux d'oxygène lorsque toute activité a cessé (cet aspect important permet non seulement d'économiser de l'oxygène mais surtout de limiter les risques de brûlures des muqueuses par l'oxygène) ; - la seconde, qui est basée sur la reconnaissance des activités motrices, a un temps de réaction court de quelques dixièmes de seconde pour anticiper les besoins en oxygène : en fonction de l'activité, le taux d'oxygène est immédiatement modifié dans le but d'éviter une sous oxygénation brutale pouvant conduire à la perte de connaissance. .. gradually reduce the flow of oxygen when all activity has ceased (this important aspect not only saves oxygen but above all limits the risk of burns of the mucous membranes by oxygen); - the second, which is based on the recognition of motor activities, has a short reaction time of a few tenths of a second to anticipate oxygen needs: depending on the activity, the oxygen level is immediately modified in order to avoid brutal under oxygenation which can lead to loss of consciousness.
Les avantages liés audit dispositif sont nombreux et permettront d'améliorer la qualité de vie des patients. The advantages of this device are numerous and will improve the quality of life for patients.
Les gains escomptés en réduction d'oxygène sont de l'ordre de 60 à 70 %, ce qui permettra d'utiliser de plus petites bouteilles d'oxygène donc moins lourdes pour une même autonomie.The expected savings in oxygen reduction are of the order of 60 to 70%, which will allow the use of smaller oxygen bottles therefore less heavy for the same autonomy.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20070930 |