FR2894487A1 - Dispositif de mesure de la concentration de xenon et appareil d'anesthesie ventilatoire utilisant le xenon - Google Patents

Dispositif de mesure de la concentration de xenon et appareil d'anesthesie ventilatoire utilisant le xenon Download PDF

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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Dispositif de détermination de la concentration en xénon dans mélange gazeux destiné à être administré à un patient, le mélange étant susceptible de comporter en outre un ou plusieurs autres composants gazeux supplémentaires principaux tel que : de l'oxygène (O2), de l'azote (N2), du protoxyde d'azote (N2O), du dioxyde de carbone (CO2), un ou plusieurs gaz Halogénés, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (S6-B, S6-C) de détermination de la concentration d'au moins la plupart des composants principaux autres que le xénon et éventuellement l'azote, et des moyens (3, S6-D, M1-C) de calcul coopérant avec les moyens de détermination de la concentration des composants principaux de manière à déterminer la concentration de xénon (Xe%) et accessoirement d'azote (N2%) dans ledit flux gazeux.

Description

La présente invention porte sur un dispositif de mesure de la
concentration de xénon ainsi qu'un appareil d'anesthésie utilisant le Xénon. L'invention concerne notamment un dispositif de mesure de la concentration de xénon destiné à être associé avec un appareil d'anesthésie (système externe) ou destiné à être intégré dans un appareil d'anesthésie (système intégré), l'appareil d'anesthésie ventilatoire comprenant de préférence un circuit principal d'acheminement de flux de gaz pour administrer au patient un mélange gazeux anesthésiant contenant du xénon et un système ventilatoire pour ventiler le patient anesthésié.
On connaît de nombreux appareils d'anesthésie ventilatoire pouvant être utilisés pour réaliser l'anesthésie d'un patient devant subir une intervention chirurgicale ou analogue, en lui administrant par inhalation un mélange gazeux anesthésique classique composé de N2O, d'agents halogénés (par exemple du SEVOFLURANE, ISOFLURANE, DESFLURANE, ...). A ce titre, on peut se reporter par exemple aux documents EP-A-983771, EP-A-1106196 et EP-A-1120126. Parmi les mélanges gazeux utilisables, ceux à base de xénon seront de plus en plus utilisés avec des indications particulièrement adaptées à des patients fragiles (enfants, patients âgés, femmes enceintes, cardiaques,...), du fait notamment de l'incidence quasi-nulle sur la pression sanguine durant l'anesthésie et l'absence d'effets secondaires et de nocivité du Xénon. Toutefois, une anesthésie réalisée avec du xénon nécessite un suivi ou monitorage des concentrations de xénon dans le flux gazeux administré au patient, c'est-à-dire requière de pouvoir déterminer en temps réel la concentration en xénon dans le flux anesthésique. A ce titre, on peut se reporter par exemple aux documents EP-A-1499377, EP-A-1 318797 ou EP-A-523315. Actuellement, pour mesurer une concentration de xénon dans un tel mélange gazeux, il est classique d'utiliser un spectromètre de masse ou un 30 chromatographe. Or, ces techniques présentent des inconvénients de coût et surtout de difficulté de mise en oeuvre car leur intégration dans les appareils d'anesthésie existants nécessite des efforts de développement et d'adaptation très importants.
Les documents EP1499882, WO03093812 décrivent des systèmes détermination du Xénon dans un gaz mais ces derniers nécessitent une extraction préalable de CO2. L'invention se propose de résoudre tout ou partie des problèmes de l'art antérieur. L'invention concerne ainsi notamment le problème du suivi ou monitorage des concentrations de xénon gazeux dans un mélange gazeux d'anesthésie à base de xénon contenant, en outre, en quantité variable, c'est-à-dire de 0 à 100% en volume, de l'un ou plusieurs des composés principaux suivants : oxygène (02), azote (N2), protoxyde d'azote (N2O), dioxyde de carbone (CO2), composés halogénés de type isoflurane, enflurane, desflurane, sevoflurane ou halotane, éthanol, et éventuellement des traces ou quantités faibles (<1 %) de l'un ou plusieurs des composés mineurs suivants : acétone, méthane, monoxyde de carbone (CO), argon, hélium...
Autrement dit, l'invention vise à proposer des moyens particuliers permettant de déterminer efficacement, aisément et avec la précision suffisante la teneur en xénon dans un flux de gaz anesthésique, lesdits moyens pouvant être embarqués sur un nouvel appareil ou dans un appareil existant (système de monitorage intégré) ou pouvant être associés à des appareils existants (système de monitorage externe et autonome). A cet effet, l'invention propose un dispositif de détermination de la concentration en xénon dans mélange gazeux destiné à être administré à un patient, le mélange étant susceptible de comporter en outre un ou plusieurs autres composants gazeux supplémentaires principaux tel que : de l'oxygène (02), de l'azote (N2), du protoxyde d'azote (N2O), du dioxyde de carbone (CO2), un ou plusieurs gaz halogénés, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (S6-B, S6-C) de détermination de la concentration d'au moins la plupart des composants principaux autres que le xénon et éventuellement l'azote, et des moyens (3, S6-D, Ml-C) de calcul coopérant avec les moyens de détermination de la concentration des composants principaux de manière à déterminer la concentration de xénon (Xe%) et accessoirement d'azote (N2%) dans ledit flux gazeux. Selon d'autres particularités possibles : - le dispositif comporte des moyens de détermination de la masse molaire globale du mélange gazeux, les moyens de calcul coopérant avec les moyens de détermination de la masse molaire globale du mélange gazeux de manière à déterminer la concentration de xénon dans ledit flux gazeux. - les moyens de calcul déterminent la concentration de xénon dans ledit flux gazeux à partir d'une première et d'une seconde hypothèse de calcul, selon la première hypothèse de calcul, la somme des concentrations des composants gazeux supplémentaires principaux déterminés et de la concentration de xénon est sensiblement égale à 100% et, selon la seconde hypothèse de calcul, la somme des produits de la masse molaire et de la concentration du xénon et de chaque composant gazeux supplémentaire principal est égale sensiblement à la masse molaire globale du mélange gazeux déterminée par les moyens de détermination, - les moyens de détermination de la masse molaire globale du mélange 15 gazeux comprennent des moyens du type à ultra-sons. - les moyens de détermination de la concentration des composants principaux sont conformés pour déterminer les concentrations des composants principaux autres que l'azote et le xénon et en ce que les moyens de calcul coopèrent avec les moyens de détermination de la concentration des composants 20 principaux de manière à déterminer la concentration d'azote (N2%) dans ledit flux gazeux, - les moyens de détermination de la concentration des composants principaux comprennent au moins l'un des moyens suivants : des moyens de détection infra-rouge, des moyens de détection du type chimique tels qu'une pile 25 chimique, des moyens de détection du type cellule paramagnétique. L'invention propose également un appareil d'anesthésie ventilatoire d'un patient par administration d'un gaz contenant du xénon gazeux comprenant en outre un ou plusieurs autres composants gazeux supplémentaires principaux tel que : de l'oxygène (02), de l'azote (N2), du protoxyde d'azote (N2O), du dioxyde de 30 carbone (CO2), et un ou plusieurs gaz Halogénés, l'appareil comprenant : - un circuit principal de gaz en circuit ouvert ou fermé comportant une branche inspiratoire pour acheminer un mélange gazeux contenant du xénon vers le patient et une branche expiratoire pour véhiculer le mélange gazeux contenant du xénon expiré par le patient, - des moyens d'alimentation en xénon gazeux reliés au circuit principal pour alimenter la branche inspiratoire du circuit principal avec un gaz contenant du xénon, - des moyens de détermination de concentration de xénon pour déterminer la teneur en xénon gazeux dans au moins une partie du circuit patient, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination de concentration de xénon comprennent un dispositif de détermination conforme à l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Selon d'autres particularités possibles : - les moyens de détermination de la concentration des composants principaux sont agencés sur une ligne de dérivation communiquant fluidiquement avec le circuit principal, de préférence avec la branche expiratoire dudit circuit principal, - l'appareil comporte des moyens de détermination de la masse molaire globale du mélange gazeux, agencés sur une ligne de dérivation communiquant fluidiquement avec le circuit principal, de préférence avec la branche expiratoire dudit circuit principal, - une pompe d'aspiration est agencée sur la ligne de dérivation de manière à obtenir un débit d'aspiration de gaz anesthésique déterminé, - les moyens de détermination de la concentration des composants principaux sont agencés directement sur le circuit principal, de préférence au niveau d'un site de raccordement entre la branche inspiratoire et la branche expiratoire dudit circuit principal, - l'appareil comporte des moyens de détermination de la masse molaire globale du mélange gazeux, agencés directement sur le circuit principal, de préférence au niveau d'un site de raccordement entre la branche inspiratoire et la branche expiratoire dudit circuit principal, -les moyens de calcul sont incorporés dans un module analyseur de gaz venant se raccorder au circuit principal, - les moyens de calcul sont incorporés ou forment des moyens de pilotage de l'appareil, - les moyens de calcul sont incorporés ou forment des moyens de commande du module, -les moyens de calcul comprennent au moins une carte électronique et/ou un programme d'ordinateur pour réaliser tout ou partie des calculs permettant de déterminer la teneur en xénon dans le gaz anesthésique, - l'appareil comporte des moyens de mesure du débit principal du flux gazeux circulant dans le circuit principal, de préférence les moyens de mesure du débit principal comprennent un capteur de débit inspiratoire et un capteur de débit expiratoire, agencés respectivement sur les branches inspiratoires et expiratoires du circuit patient, pour mesurer les débits inspiratoires et respiratoires dans lesdites branches et transmettre les signaux de mesure ainsi obtenus à des moyens de pilotage, - les moyens de calcul coopèrent avec les moyens de mesure du débit principal du flux gazeux circulant dans le circuit principal, de manière à déterminer au moins l'une concentration suivante de xénon et/ou d'azote : concentration instantanée, concentration moyenne, concentration inspirée, concentration expirée. L'invention concerne également une méthode de mesure de la concentration en Xénon d'un mélange gazeux, par exemple pour un procédé d'anesthésie mettant en ceuvre l'une ou plusieurs des caractéristiques de l'invention, ladite méthode pouvant notamment être mise en oeuvre par un dispositif et/ou un appareil selon l'une quelconque des caractéristiques décrites ci-dessus et ci-dessous. La présente invention est donc basée sur une détermination de la concentration de la plupart des composants principaux (de préférence une détermination ou mesure instantanée en temps réel de tous les composants gazeux principaux sauf le xénon et sauf l'azote) pour en déduire, instantanément, donc en temps réel, la concentration instantanée et/ou moyenne de xénon présente dans le gaz d'anesthésie. De préférence, la détermination de la concentration de la plupart des composants principaux est associée simultanément à une mesure en temps réel de la masse molaire globale du mélange, pour déterminer en temps réel, la concentration instantanée et/ou moyenne de xénon présente dans le gaz d'anesthésie.
Un exemple de détermination de la concentration de xénon comprend les étapes suivantes : - la mesure de concentration de certains gaz (principaux), par exemple par méthode du type infra-rouge, - la mesure de concentration de certains gaz (principaux) par exemple par méthode du type chimique (Pile chimique) ou paramagnétique, - la mesure de la masse molaire globale (totale) du mélange, par exemple par une méthode du type ultra-sons. De cette façon, les résultats obtenus (concentrations de la plupart des composants principaux sauf l'azote et le xénon et masse molaire globale) ramène la problématique à la résolution d'un système de deux équations à deux inconnus, les inconnus étant la concentration en xénon et la concentration en azote. Ainsi, dans le cas où l'on souhaiterait déterminer la concentration de xénon et accessoirement d'azote (N2) dans un mélange gazeux susceptible de contenir en quantité variable de 0 à 100% les éléments principaux suivants: de l'Oxygène (02), de l'azote (N2), du protoxyde d'Azote (N2O), du dioxyde de carbone (CO2), un ou plusieurs composés Halogénés (par exemple ISOFLURANE, ENFLURANE, DESFLURANE, SEVOFLURANE, HALOTHANE), de l'Ethanol et susceptible de contenir des traces ou quantités faibles d'autres gaz ou composants minoritaires (tel que I'ACETONE, METHANE, MONOXYDE DE CARBONE, ARGON, HELIUM, ....) ne devant pas représenter des quantités cumulées supérieurs par exemple à 1% - 2%. Un exemple de système selon l'invention peut comprendre les trois moyens de mesures suivant: - un moyen de mesure en temps réel de concentration de gaz par la technique infra-rouge ou équivalent (du type par exemple de celle équipant les bancs gaz BGA4800 ou BGA4700 de la société ANDROS ou AION de la société ARTEMA) permettant de mesurer les concentrations : de Protoxyde d'Azote (N2O), de Dioxyde de Carbone (CO2), d'Halogénés par exemple ISOFLURANE (ISO), ENFLURANE (ENF), DESFLURANE (DES), SEVOFLURANE (SEV), HALOTHANE (HAL)..., et d'Ethanol (ETH), - un moyen de mesure en temps réel de concentration de gaz par pile chimique ou Cellule paramagnétique ou équivalent permettant de mesurer la concentration d'oxygène (02), et un - un moyen de mesure en temps réel de la masse molaire globale par 5 capteur à ultra-sons ou équivalent. En faisant la première hypothèse que : - la somme des concentrations (%) présentes dans le mélange est très proches de 100% (aux traces éventuelles des composants minoritaires présentes que l'on suppose inférieur à 1 ou 2% et que l'on néglige) : 10 Xe% + N2% + 02% + N2O% + CO2% + ISO% + HAL% + SEV% + DES% + ENF% +ETH% = 100% et une seconde hypothèse selon laquelle la somme des masses molaires (Mm) particulières de chacun des gaz présents dans le mélange est très proches 15 de la masse molaire globale mesurée à l'aide du capteur ultra-sons (aux traces éventuelles présentes des composants minoritaires que l'on suppose inférieur à 1 ou 2% et que l'on néglige) : Mm(Xe) * Xe% + Mm(N2) * N2% + Mm(O2) * 02% + Mm(N2O) * N2O% + Mm(CO2) * CO2% + Mm(ISO) * ISO% + Mm(HAL) * HAL% + Mm(SEV) * 20 SEV% + Mm(DES) * DES% + Mm(ENF) * ENF% + Mm(ETH) * ETH% = Mm globale Ainsi, connaissant les masses molaires de chacun des gaz présents (en négligeant les gaz minoritaires présents à l'état de traces en quantité cumulée 25 inférieure à 1 ou 2% par exemple), et connaissant les mesures de concentrations des gaz majoritaires présents autres que le xénon et l'azote, on obtient un système d'équations suivantes à deux équations et deux inconnues: al *Xe%+b1 *N2%=c1 a2 * Xe% + b2 * N2% = c2 30 avec : al = 1, b1 = 1 cl = 100 - (02% + N2O% + CO2% + ISO% + HAL% + SEV% + DES% + ENF% + ETH%) a2 = Mm(Xe), b2 = Mm(N2), c2 = Mm globale - [ Mm(O2) * 02% + Mm(N2O) * N2O% + Mm(CO2) * CO2% + Mm(ISO) * ISO% + Mm(HAL) * HAL% + Mm(SEV) * SEV% + Mm(DES) * DES% + Mm(ENF) * ENF% + Mm(ETH) * ETH%] Le système peut donc être résolu en temps réel pour donner les mesures recherchées par les formules suivantes: Xe% = ( c2 - ( b2 * c1 ) ) / (a2 -b2) Equation. [El] N2% = cl -[(c2-(b2*cl ))/ (a2-b2)] Equation. [E2] L'invention va être mieux comprise grâce à la description suivante faite en références aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un appareil selon l'invention utilisable pour une anesthésie sous xénon avec utilisation éventuelle d'halogénés et avec moyens de détermination de la masse molaire globale placés 15 dans un flux dérivé de gaz, - la figure 2 représente une première variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 1, -les figures 3 et 4 représentent respectivement une deuxième et troisième variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 1, utilisables pour une 20 anesthésie sous xénon uniquement, sans utilisation d'halogénés, - la figure 5 représente un second mode de réalisation d'un appareil selon l'invention utilisable pour une anesthésie sous xénon avec utilisation éventuelle d'halogénés et avec moyens de détermination de la masse molaire globale placés dans le flux principal de gaz, 25 - la figure 6 représente une première variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 5, et - les figures 7 et 8 représentent respectivement une deuxième et troisième variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 5, utilisables pour une anesthésie sous xénon uniquement, sans utilisation d'halogénés. 30 La figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un appareil d'anesthésie selon l'invention incluant des moyens de détermination en temps réel 8 de la masse molaire globale de xénon dans un flux dérivé de gaz de manière à en déduire les concentrations instantanées et/ou moyenne de xénon dans le circuit patient, ainsi que des moyens de mesure en temps réel du débit de gaz insufflé au patient et expiré par celui-ci dans le circuit principal, encore appelé "circuit patient". L'appareil ou ventilateur de la figure 1 comprend un bloc d'entrée 1 comprenant des moyens de raccordement auxquelles viennent se raccorder la source de xénon (Xe) et les autres sources de gaz alimentant l'appareil d'anesthésie, telles des bouteilles de gaz ou un réseau mural, en particulier pour les sources d'air (AIR), d'oxygène (02) et/ou de protoxyde d'azote (N2O). Ce bloc 1 est en communication fluidique avec l'entrée d'un mélangeur 2 où se fait le mélange du xénon avec le ou les autres gaz qui sont destinés à former le mélange gazeux anesthésique, en particulier de l'oxygène en une quantité suffisante pour le patient (non hypoxique).
La sortie du mélangeur 2 alimente en mélange gazeux, une cuve d'halogéné 14, montée sur un support 13 de cuve, contenant un composé halogéné, tel que le SEVOFLURANE, I'ISOFLURANE ou le DESFLURANE (les plus couramment employés), I'HALOTHANE ou I'ENFLURANE (de moins en moins utilisés), destiné à être entraîné par le flux de gaz anesthésique jusqu'au patient 15. Le mélange gazeux halogéné sortant de la cuve 14 est introduit dans un circuit principal ou circuit patient 16 comportant une branche inspiratoire pour acheminer ledit mélange gazeux vers le patient 15 et une branche expiratoire pour récupérer tout ou partie du gaz expiré (chargé en CO2) par le patient 15. Les branches inspiratoire et expiratoire forment un circuit en boucle ou circuit fermé. La liaison entre les branches inspiratoire et expiratoire avec le patient 15 se fait via, par exemple, une pièce 17 en Y et un masque laryngé, une sonde trachéale d'intubation ou analogue. Des clapets anti-retour inspiratoire 7 et expiratoire 8 sont de préférence aménagés respectivement sur lesdites branches inspiratoire et expiratoire. La branche expiratoire comporte un dispositif 9 absorbeur de CO2 comprenant une cuve remplie d'un matériau absorbant, telle de la chaux, permettant d'éliminer le 002 expiré par le patient 15 et véhiculé par le gaz expiré dans la branche expiratoire du circuit principal 16, ainsi qu'une valve d'échappement 10 permettant d'évacuer tout surplus gazeux éventuel et/ou toute surpression gazeuse éventuelle dans la branche expiratoire.
Par ailleurs, le ventilateur de l'invention comporte, de façon connue en soi, un soufflet 4 de ventilation mécanique incorporé dans une enceinte, ainsi qu'un ballon de ventilation manuelle 5, lesquels peuvent être sélectivement reliés fluidiquement au circuit principal 16 pour l'alimenter en gaz sous pression, via un sélecteur 6 soufflet/ballon.
Des moyens de pilotage 3 comprenant, par exemple, au moins une carte électronique de contrôle et un ou plusieurs logiciel ou programmes informatiques embarqués permettent de recueillir au moins une partie des informations ou signaux issus de tout ou partie des capteurs de l'appareil et de les traiter et/ou de réaliser tous les calculs nécessaires au suivi des concentrations en gaz et/ou à la commande des différents éléments de l'appareil. En particulier, un capteur 11 de débit inspiratoire et un capteur 12 de débit expiratoire, agencés respectivement sur les branches inspiratoires et expiratoires du circuit patient 16, mesurent les débits inspiratoires et respiratoires dans lesdites branches et transmettent les signaux de mesure ainsi obtenus aux moyens de pilotage 3 via des liaisons électriques adaptées. De cette manière, les moyens de pilotage 3 sont aptes à commander le soufflet 4 et/ou l'ouverture de la valve d'échappement 10 et/ou l'entrée des gaz appropriés dans le bloc d'entrée 1 auxquels sont reliés lesdits moyens de pilotage 3, via des liaisons électriques dédiées, comme visible sur la figure 1.
Afin de pouvoir réaliser une mesure et un suivi efficace de la teneur en xénon du mélange gazeux, l'appareil de l'invention incorpore un module S6 d'analyse de gaz appelé "banc gaz" incluant des moyens de mesure de concentrations et de masse molaire décrits plus en détail ci-après. Le module S6 d'analyse de gaz est représenté une seconde fois de façon agrandie et détaillée à la figure 1 (cf. à l'extrémité de la flèche courbe) Plus précisément, comme visible sur la figure 1, une partie du flux de gaz à base de xénon véhiculé par le circuit principal 16 de gaz est prélevé, au niveau de la pièce 17 en Y, via une ligne de prélèvement S1 qui communique fluidiquement avec ledit le circuit principal 16. La ligne S1 véhicule le gaz anesthésique jusqu'au module S6 en le faisant préalablement transiter par un piège S2 à eau, où la vapeur d'eau qu'il contient est éliminée avant d'être convoyé, via une ligne de transfert S3, jusqu'au module S6. Le module S6 d'analyse de gaz comprend, quant à lui, agencé sur le passage du flux de gaz : - une pompe d'aspiration S6-A (par exemple du type de celle équipant les bancs gaz BGA4800 ou BGA4700 de la société ANDROS ou AION de la société 10 ARTEMA) pour créer un débit d'aspiration de gaz anesthésique connu (Dc), - une cellule infra-rouge S6-B (du type par exemple de celle équipant les bancs gaz BGA4800 ou BGA4700 de la société ANDROS ou AION de la société ARTEMA) permettant de mesurer les concentrations instantanée et/ou moyenne et/ou inspirée et/ou expirée de dioxyde de CO2, de N2O, d'halogénés, d'éthanol ou 15 de tout autre gaz mesurable par cette technologie infra-rouge, - une cellule paramagnétique à 02 ou une pile chimique S6-C (du type par exemple de celles équipant les bancs gaz BGA4800 ou BGA4700 de la société ANDROS ou AION de la société ARTEMA selon les options) pour mesurer les concentrations instantanées et/ou moyenne et/ou inspirée et/ou expirée de 02, 20 - un capteur ou cellule ultra-sons S6-E (par exemple capteur SPIROSON de la société NDD) qui réalise, en temps réel, la mesure de la masse molaire globale du gaz aspiré, - des moyens de commande S6-D à logiciel intégré sur une carte électronique de contrôle (du type par exemple de celle équipant les bancs gaz 25 BGA4800 ou BGA4700 de la société ANDROS ou AION de la société ARTEMA), - des liaisons appropriées reliant la cellule infra-rouge S6-B et la cellule de mesure d'oxygène S6C aux moyens de commande S6-D. Le module S6 est par exemple un analyseur de gaz du type BGA4800, BGA4700 ou BGA4900 de la société ANDROS ou équivalents tel que l'analyseur 30 AION de la société ARTEMA, et auquel il a été ajouté un capteur à ultra-sons S6- E.
La sortie de la pompe d'aspiration S6-A du module S6 est reliée à la branche expiratoire du circuit 16, via une ligne de ré-injection S4, de manière à y renvoyer le gaz qui y a été prélevé par la ligne de prélèvement S1. Par ailleurs, comme représenté, les signaux de mesure obtenus avec le capteur à ultra-sons S6-E sont transmis aux moyens de commandes S6-D, via une liaison adaptée S6-F, lesdits moyens de commande S6-D étant eux-mêmes reliés, via une liaison S5 électrique adaptée, aux moyens de pilotage 3. Les calculs notamment de concentrations en xénon du gaz anesthésique sont effectués par les moyens de commandes S6-D du module S6.
Ce module S6 d'analyse de gaz permet donc de réaliser sur le gaz aspiré par la ligne de prélèvement S1 à un débit continu, de préférence réglable à quelques dizaine ou centaines de mL/min, au moins l'un des paramètres suivants: - la mesure temps réel de la concentration de xénon Xe% en utilisant les mesures temps réel 02%, AA%, N2O%, CO2% et Mm globale, - la mesure temps réel de la concentration d'azote N2% en utilisant les mesures temps réel 02%, AA%, N2O%, CO2% et Mm globale - la mesure de la fraction inspirée (Fi) de xénon FiXe en utilisant la mesure temps réel de la concentration de xénon Xe% au moment de l'insufflation, la fenêtre de calcul et détermination de la fraction inspirée de xénon FiXe étant phasée sur celle de calcul et détermination de la mesure inCO2 (la phase d'insufflation étant détectée par une baisse voire disparition de la concentration de CO2) , et accessoirement FiO2, FiAA et FiN2O, - la mesure de la fraction expirée (Fe) de xénon FiXe en utilisant la mesure temps réel de la concentration de xénon Xe% au moment de l'expiration, la fenêtre de calcul et détermination de la fraction expirée de xénon FeXe étant phasée sur celle de calcul et détermination de la mesure et CO2 (la phase d'expiration étant détectée par la remontée jusqu'à un maxima de la concentration de CO2), et accessoirement FeO2, FeAA et FeN2O, - la mesure de la fraction inspirée (Fi) d'azote FiN2 en utilisant la mesure temps réel de la concentration d'azote N2% au moment de l'insufflation, la fenêtre de calcul et détermination de FiN2 étant phasée sur celle de calcul et détermination de la mesure inCO2, et accessoirement FiO2, FiAA et FiN2O, et - la mesure de la fraction expirée (Fe) d'azote FeN2 en utilisant la mesure temps réel de la concentration d'azote N2% au moment de l'expiration, la fenêtre de calcul et détermination de FeN2 étant phasée sur celle de calcul et détermination de la mesure et CO2, et accessoirement FeO2, FeAA et FeN2O.
Ces paramètres sont obtenus au moyen des formules données par les équations 1 et 2 ci-dessus. De manière alternative, le module S6 d'analyse peut être utilisé pour réaliser une détermination de la concentration moyenne en xénon (et éventuellement la concentration moyenne en azote) en utilisant les mesures de concentration moyennes 02%, AA%, N2O%, CO2% et Mm globale calculées à partir des mesures temps réel 02%, AA%, N2O%, CO2% et Mm globale, au moyen des formules données par les équations 1 et 2 ci-dessus. Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à tout autre mélange contenant d'autres gaz principaux que ceux cités (par exemple du Méthane, du Monoxyde de Carbone, de l'Ethane) dont les concentrations sont mesurables directement en temps réel par les systèmes de mesure déjà cités (mesure IR, chimique) ou par d'autres systèmes de mesure additionnels ou alternatifs. Dans le cas où seules les concentrations en xénon et/ou azote (et/ou d'autres gaz) ne sont pas mesurables (les mesures de concentrations des autres gaz principaux étant disponibles en temps réel, quel que soit nombre), l'invention permet de déterminer ces concentrations en xénon et en azote (et/ou d'autres gaz). Dans les réalisations des figures 2 à 4, les éléments identiques à ceux décrits ci-dessus pour la figure 1 sont désignés par les mêmes références et ne sont pas décrits en détail une seconde fois.
La figure 2 représente une première variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 1, selon laquelle les signaux de mesure issus du capteur à ultra-sons S6-E sont transmis, dans ce cas, aux moyens de pilotage 3 via une liaison directe spécifique S5-A. Les calculs notamment de concentrations en xénon (et éventuellement en azote) du gaz anesthésique sont effectués dans les moyens de pilotage 3 de pilotage de l'appareil, comme détaillé précédemment. En outre, dans ce cas, les moyens de commande S6-D sont également reliés, via une liaison S5-B électrique adaptée, aux moyens de pilotage 3. Le suivi de la concentration en xénon (et/ou azote) est donc réalisé par les moyens de pilotage 3 du ventilateuret non par le module S6. La figure 3 représente une deuxième variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 1 utilisable pour réaliser une anesthésie sous xénon uniquement, sans utilisation d'halogénés. Dans ce cas, les mesures réalisées par le module S6 sont identiques aux mesures réalisées dans le cas de la figure 1, à l'exception de celles concernant les halogénés, lesquelles ne sont plus réalisées du fait de la suppression de la cuve d'halogéné 14 et du support de cuve 13. En effet, comme on le voit sur la figure 3, le flux de gaz issu du mélangeur 2 est envoyé directement (sans se charger en composés halogénésfaute de cuve) vers le circuit patient 16. Un tel appareil peut être utile lorsqu'il faudra par exemple coupler une anesthésie inhalatoire au xénon à une anesthésie de type intra-veineuse ou analogue puisque, dans une telle situation médicale, une anesthésie par produits halogénés n'est pas requise du fait de l'utilisation de produits intra-veineux. La figure 4 représente une troisième variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 1. Cette variante est aussi utilisable pour réaliser une anesthésie sous xénon uniquement, sans utilisation d'halogénés, basée sur une combinaison des modes de réalisation des figures 2 et 3. Plus précisément, l'appareil de la figure 4 se distingue de celui de la figure 2, uniquement en ce qu'il ne comprend pas de cuve halogéné La figure 5 illustre un second mode de réalisation d'un appareil d'anesthésie selon l'invention incluant des moyens de mesure/détermination en temps réel de la masse molaire globale et des concentrations des gaz principaux (hors Xénon et Azote) dans le flux principal de gaz par l'intermédiaire des moyens précédemment décrits, de manière à en déduire par exemple les concentrations instantanées et/ou moyenne de xénon (et azote le cas échéant) dans le circuit patient. Comme visible sur la figure 5, l'appareil de ventilation comporte les mêmes éléments que ceux de la figure 1, à l'exception du module S6 qui a été supprimé et remplacé, dans ce cas, par un autre module M1 analyseur de gaz venant se positionner directement sur le circuit principal 16 de gaz. En particulier, le module M1 analyseur de gaz vient s'enficher dans des moyens de raccordement patient, tel un adaptateur patient M2, lui-même connecté sur la pièce 17 en Y à l'extrémité du circuit patient 16. De cette manière, le module analyseur M1 peut réaliser, sur le gaz insufflé au patient 15 puis expiré par celui-ci, au moins les mêmes mesures que dans le cas de la figure 1.
Le module M1 utilisable à cette fin est par exemple l'analyseur de gaz d'anesthésie IRMA OR ou OR+ disponible (avec son adaptateur patient M2 correspondant) auprès de la société PHASE IN et auquel on a ajouté notamment un capteur à ultra-sons. Le module M1 est représenté une seconde fois de façon agrandie et détaillée à la figure 5 (cf. à l'extrémité de la flèche courbe). Le gaz anesthésique provenant de la pièce 17 en Y pénètre le module M1 en traversant un capteur à ultra-sons Ml-D (par exemple, le capteur SPIROSON de la société NDD), agencé en série, entre une cellule à infra-rouge Ml-A et une sonde d'intubation 18 pour réaliser, en temps réel, la mesure de la masse molaire globale du mélange dans les gaz insufflés et expirés, comme précédemment, et qui la transmet par une liaison Ml-E, avec un retard connu, plus ou moins court, de quelques dizaines à quelques centaines de ms, au logiciel de calcul des moyens de commande Ml-C de l'analyseur M1. En variante, le capteur à ultra-sons MlD est agencé entre la pièce 17 en Y et la cellule Ml-A à infra rouge.
Une cellule Ml-B à 02 du module M1 permet de mesurer la teneur en oxygène. L'analyseur M1 et l'adaptateur M2 sont par exemple du type IRMA OR ou OR+ de la société PHASE IN et auquel on a ajouté un capteur à ultra-sons. En outre, les moyens de commande Ml-C du module M1 sont eux-mêmes reliés à la cellule Ml-B à 02, au capteur ultra-sons Ml-D via la liaison Ml-E, et à la cellule à infra-rouge Ml-A. En appliquant les équations (1) et (2) ci-avant, les moyens de commande Ml-C peuvent en déduire les mêmes concentrations, notamment celle en xénon et azote, et les autres informations décrites dans le cas de la figure 1.
Bien entendu, comme précédemment (figure 1), il est possible de réaliser également une mesure de concentration moyenne de xénon Xe% (et d'azote) en utilisant la mesure temps réel Xe% ainsi obtenue.
Dans les réalisations des figures 6 à 8, les éléments identiques ceux décrits ci-dessus pour la figure 5 sont désignés par les mêmes références et ne sont pas décrits en détail une seconde fois. La figure 6 représente une première variante du mode de réalisation de l'appareil de la figure 5, dans lequel le monitorage de la concentration moyenne de xénon est opérée par les moyens de pilotage 3 du ventilateur et non plus dans le module M1. Pour ce faire, les signaux de mesure issus du capteur à ultra-sons Ml-D sont transmis par la liaison M3-A au logiciel de contrôle des moyens de pilotage 3 du ventilateur. Les moyens de pilotage 3 du ventilateur peuvent ainsi en déduire une mesure de concentration moyenne en xénon Xe% et d'azote N2% en utilisant la mesure temps réel Xe%, comme précédemment et à l'aide des équations (1) et (2) ci-avant. Les moyens de commande Ml-C du module M1 sont quant à eux reliés aux moyens de pilotage 3 du ventilateur via une ligne M3-B dédiée. Les figures 7 et 8 représentent respectivement des variantes de l'appareil de la figure 5 et de la figure 6, utilisables pour une anesthésie sous xénon uniquement, sans utilisation d'halogénés, variantes pour lesquelles la cuve d'halogénés 14 et le support de cuve 13 ont été supprimés (comme dans les modes de réalisation des figures 3 et 4 ci-avant). Dans le cas de la figure 7, le monitorage des concentrations inspirées/expirées de xénon se fait dans et par le module M1, comme dans le cas de la figure 5, alors que dans le cas de la figure 8, il est opéré dans le ventilateur par les moyens de pilotage 3, comme pour la figure 6.
L'appareil de l'invention est utilisable en toute circonstance et en tout lieu, en particulier en bloc opératoire, durant les phases d'anesthésie au xénon, de manière à améliorer la sécurité des patients et s'inscrit dans le cadre des obligations de surveillance des gaz anesthésiants. Dans un tel gaz, le xénon gazeux est toujours mélangé avec de l'oxygène seul, de l'air ou alors avec de l'oxygène et éventuellement un ou plusieurs composés halogénés et/ou avec du protoxyde d'azote.

Claims (13)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détermination de la concentration en xénon dans mélange gazeux destiné à être administré à un patient, le mélange étant susceptible de comporter en outre un ou plusieurs autres composants gazeux supplémentaires principaux tel que : de l'oxygène (02), de l'azote (N2), du protoxyde d'azote (N2O), du dioxyde de carbone (CO2), un ou plusieurs gaz Halogénés, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (S6-B, S6-C) de détermination de la concentration d'au moins la plupart des composants principaux autres que le xénon et éventuellement l'azote, et des moyens (3, S6-D, Ml-C) de calcul coopérant avec les moyens de détermination de la concentration des composants principaux de manière à déterminer la concentration de xénon (Xe%) et accessoirement d'azote (N2%) dans ledit flux gazeux.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (S6-E) de détermination de la masse molaire globale (Mm globale) du mélange gazeux, les moyens (3, S6-D, M1-C) de calcul coopérant avec les moyens de détermination de la masse molaire globale (Mm globale) du mélange gazeux de manière à déterminer la concentration de xénon (Xe%) dans ledit flux gazeux.
3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens (3, S6-D, Ml-C) de calcul déterminent la concentration de xénon (Xe%) dans ledit flux gazeux à partir d'une première et d'une seconde hypothèse de calcul, selon la première hypothèse de calcul, la somme des concentrations des composants gazeux supplémentaires principaux déterminés et de la concentration de xénon (Xe%) est sensiblement égale à 100% et, selon la seconde hypothèse de calcul, la somme des produits de la masse molaire et de la concentration du xénon et de chaque composant gazeux supplémentaire principal est égale sensiblement à la masse molaire globale (Mm globale) du mélange gazeux déterminée par les moyens de détermination.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les moyens de détermination de la masse molaire globale (Mm globale) du mélange gazeux comprennent des moyens du type à ultra-sons.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (S6-B, S6-C) de détermination de la concentration des composants principaux sont conformés pour déterminer les concentrations des composants principaux autres que l'azote et le xénon et en ce que les moyens (3, S6-D, M1-C) de calcul coopèrent avec les moyens de détermination de la concentration des composants principaux de manière à déterminer la concentration d'azote (N2%) dans ledit flux gazeux.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (S6-B, S6-C) de détermination de la concentration des composants principaux comprennent au moins l'un des moyens suivants : des moyens de détection infra-rouge, des moyens de détection du type chimique tels qu'une pile chimique, des moyens de détection du type cellule paramagnétique.
7. Appareil d'anesthésie ventilatoire d'un patient par administration d'un mélange gazeux contenant du xénon gazeux et susceptible de comporter en outre un ou plusieurs autres composants gazeux supplémentaires principaux tel que : de l'oxygène (02), de l'azote (N2), du protoxyde d'azote (N2O), du dioxyde de carbone (CO2), et un ou plusieurs gaz Halogénés, l'appareil comprenant : - un circuit principal de gaz (16) en circuit ouvert ou fermé comportant une branche inspiratoire pour acheminer un mélange gazeux contenant du xénon vers le patient et une branche expiratoire pour véhiculer le mélange gazeux contenant du xénon expiré par le patient, -des moyens d'alimentation (1, 2) en xénon gazeux reliés au circuit principal (16) pour alimenter la branche inspiratoire du circuit principal (16) avec un gaz contenant du xénon, - des moyens de détermination de concentration de xénon (S6, M1) pour déterminer la teneur en xénon gazeux dans au moins une partie du circuit patient (16), caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination de concentration de xénon (S6 ; Ml) comprennent un dispositif de détermination conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (S6-B, S6-C) de détermination de la concentration des composants principaux sont agencés sur une ligne de dérivation (Si, S3, S4) communiquant fluidiquement avec le circuit principal (16), de préférence avec la branche expiratoire dudit circuit principal (16).
9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (S6-E) de détermination de la masse molaire globale (Mm globale) du mélange gazeux, agencés sur une ligne de dérivation (Si, S3, S4) communiquant fluidiquement avec le circuit principal (16), de préférence avec la branche expiratoire dudit circuit principal (16).
10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'une pompe d'aspiration (S6-A) est agencée sur la ligne de dérivation (Si, S3, S4) de manière à obtenir un débit d'aspiration de gaz anesthésique déterminé.
11. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (M1-A, M1-B) de détermination de la concentration des composants principaux sont agencés directement sur le circuit principal (16), de préférence au niveau d'un site de raccordement (17) entre la branche inspiratoire et la branche expiratoire dudit circuit principal (16).
12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 ou 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (M1-D) de détermination de la masse molaire globale (Mm globale) du mélange gazeux, agencés directement sur le circuit principal (16), de préférence au niveau d'un site de raccordement (17) entre la branche inspiratoire et la branche expiratoire dudit circuit principal (16).
13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que les moyens de calcul sont incorporés dans un module (S6 ; M1) analyseur de gaz venant se raccorder au circuit principal (16).
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