FR3040886A1

FR3040886A1 - Systeme de securite pour ventilateur medical

Info

Publication number: FR3040886A1
Application number: FR1558389A
Authority: FR
Inventors: Maxence Fournier; Mickael Libardi; Thierry Boulanger; Hadrien Guiducci
Original assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Current assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-17

Abstract

L'invention porte sur un ventilateur médical comprenant un circuit patient (3, 4) avec une branche inspiratoire (3) et une branche expiratoire (4), un conduit de gaz (14) pour alimenter la branche inspiratoire (3) en gaz respiratoire, un conduit d'amenée de pression (8) raccordé au conduit de gaz (14) et coopérant avec une valve de sécurité (5), et une électrovanne (6) agencée sur le conduit d'amenée de pression (8) pour contrôler la pression dans le conduit d'amenée de pression (8). La valve de sécurité (5) est agencée sur la branche inspiratoire (3), et est pilotée en pression par la pression dans le conduit d'amenée de pression (8) entre au moins une position d'ouverture et une position de fermeture pour laisser ou non du gaz s'échapper à l'atmosphère, via la valve de sécurité (5). Des moyens de surveillance de pression (21) permettent de réaliser une mesure de la pression brute régnant dans le circuit patient (3, 4) et de transmettre (23) le signal de pression brute à des moyens de commande (22) qui l'analysent et/ou le traitent pour en déduire si la branche expiratoire (4) du circuit patient (3, 4) est obstruée ou non, et piloter l'électrovanne (6), en réponse à la détection d'une telle obstruction.

Description

L'invention concerne un dispositif de ventilation artificielle incorporant un système de sécurité permettant de dépressuriser les voies aériennes du patient en cas d’obstruction de la branche expiratoire du circuit ventilatoire raccordé audit dispositif de ventilation, et permettant en outre d’assurer une ventilation spontanée du patient en cas de panne grave du dispositif de ventilation.

Les dispositifs de ventilation artificielle, encore appelés appareils d'assistance respiratoire ou ventilatoire, ou plus simplement ventilateurs médicaux, sont couramment utilisés pour traiter des patients souffrant d’insuffisances respiratoires. Ils permettent d’administrer un gaz respiratoire, tel que de l’air, de l’oxygène ou un mélange d’air et d’oxygène par exemple. L’administration au patient du gaz délivré par l’appareil de ventilation artificielle peut se faire au moyen d’un circuit patient comprenant une branche inspiratoire servant à acheminer le gaz respiratoire à administrer au patient, et une branche expiratoire servant à récupérer le gaz riche en CO2 expiré par le patient, le gaz expiré étant ensuite généralement rejeté à l’atmosphère.

La branche inspiratoire et la branche expiratoire comprennent des conduits d’acheminement de gaz, par exemple des conduits flexibles, qui peuvent être raccordés l’un à l’autre via une pièce en Y située au niveau de l’interface respiratoire, tel un masque, servant à administrer le gaz respiratoire aux voies aériennes du patient.

Le problème qui se pose est qu’en cas d’obstruction de la branche expiratoire du circuit patient, le patient risque de ne pas pouvoir expirer convenablement, ce qui engendre un risque de barotraumatisme.

La présente invention vise donc à éviter ce problème en proposant une architecture de ventilateur médical améliorée permettant au patient d’expirer le gaz riche en CO2, même en cas d’obstruction de la branche expiratoire du circuit patient.

En d’autres termes, le but est de proposer un ventilateur médical amélioré permettant non seulement d’opérer une dépressurisation des voies aériennes du patient en cas d’obstruction de la branche expiratoire dudit ventilateur mais aussi d’assurer une étanchéité du circuit pneumatique en ventilation normale, une poursuite de la ventilation en cours à PEP nulle (Pression Expiratoire Positive) en cas d’obstruction de la branche expiratoire et/ou donnant la possibilité au patient d’inspirer spontanément en cas de panne grave impliquant l’arrêt de la ventilation.

La solution de l’invention est alors un ventilateur médical comprenant: - un circuit patient comprenant une branche inspiratoire pour acheminer du gaz respiratoire à administrer à un patient, et une branche expiratoire pour récupérer du gaz expiré par le patient, - un conduit de gaz en communication fluidique avec la branche inspiratoire pour alimenter la branche inspiratoire en un gaz respiratoire provenant d’une source de gaz respiratoire, - un conduit d’amenée de pression raccordé fluidiquement audit conduit de gaz et coopérant avec une valve de sécurité, - une électrovanne agencée sur le conduit d’amenée de pression et permettant de contrôler la pression de gaz dans au moins une partie du conduit d’amenée de pression, - une valve de sécurité agencée sur ou en relation fluidique avec la branche inspiratoire, ladite valve de sécurité étant pilotée en pression par la pression de gaz véhiculée par le conduit d’amenée de pression entre au moins : i) une position d’ouverture dans laquelle du gaz présent dans la branche inspiratoire peut s’échapper à l’atmosphère, via la valve de sécurité, et ii) une position de fermeture dans laquelle le gaz présent dans la branche inspiratoire ne peut pas s’échapper à l’atmosphère, via la valve de sécurité, - des moyens de surveillance de pression permettant de réaliser au moins une mesure de la pression brute régnant dans au moins une partie du circuit patient et de transmettre au moins un signal de pression brute à des moyens de commande, et - des moyens de commande permettant : a) d’analyser et/ou de traiter ledit au moins un signal de pression brute provenant des moyens de surveillance de pression pour en déduire si la branche expiratoire du circuit patient est obstruée ou non, et b) de piloter Γélectrovanne, en réponse à la détection d’une obstruction de la branche expiratoire, pour interrompre l’apport de pression de gaz dans le conduit d’amenée de pression et ainsi faire passer la valve de sécurité de la position de fermeture à la position d’ouverture.

Dans le cadre de l’invention, des moyens « permettant de » sont compris comme étant des moyens « conçus pour et/ou aptes à », « adaptés pour » ou « configurés pour ».

Selon le cas, le ventilateur médical de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - les moyens de surveillance de pression comprennent un capteur de pression. - la branche inspiratoire et la branche expiratoire sont reliées fluidiquement l’une à l’autre par une pièce en Y, ledit capteur de pression étant agencé sur la branche inspiratoire. - les moyens de commande comprennent au moins une carte électronique, de préférence une carte électronique à microcontrôleur mettant en œuvre au moins un algorithme. - la valve de sécurité comprend une membrane pilotée en pression par la pression de gaz véhiculée par le conduit d’amenée de pression, et coopérant avec un siège de valve délimitant un orifice de sortie de gaz communiquant avec l’atmosphère ambiante. - la source de gaz respiratoire alimentant le conduit de gaz est une micro-soufflante motorisée. - la source de gaz respiratoire alimentant le conduit de gaz peut aussi être une canalisation ou un réseau de canalisation de gaz, par exemple du gaz issu d’une prise murale d’un bâtiment hospitalier ou analogue, laquelle est alimentée par du gaz sous pression issu d’un réseau de canalisation de gaz aménagé au sein dudit bâtiment hospitalier. -1’électrovanne est du type à 3 voies, l’une desdites voies étant reliée à l’atmosphère via un conduit d’échappement comprenant un orifice d’échappement à l’atmosphère. - un clapet anti-retour est agencé dans le conduit d’échappement entre l’électrovanne et l’orifice d’échappement à l’atmosphère. - une seconde électrovanne est agencée sur le trajet du gaz entre la source de gaz respiratoire et la branche inspiratoire. - une valve expiratoire est agencée sur le trajet du gaz à l’extrémité de la branche expiratoire. L’invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la Figure 1 représente un mode de réalisation du schéma pneumatique d’un ventilateur médical selon la présente invention, - la Figure 2 représente un mode de réalisation du schéma mécanique de la valve de sécurité d’un ventilateur médical selon la présente invention, - les Figures 3 et 4 schématisent la dynamique gazeuse au sein du ventilateur de la Figure 1 et de la valve de la Figure 2, lors d’une phase d’inspiration en ventilation normale, - la Figure 5 schématise la dynamique gazeuse dans le ventilateur de la Figure 1, lors d’une phase d’expiration en ventilation normale, - les Figures 6 et 7 schématisent la dynamique gazeuse dans le ventilateur de la Figure 1 et la valve de la Figure 2, lors d’une phase d’expiration en cas d’obstruction de la branche expiratoire, - les Figures 8 et 9 schématisent la dynamique gazeuse dans le ventilateur de la Figure 1 et la valve de la Figure 2, en cas de panne grave du ventilateur nécessitant la mise à l’arrêt de la ventilation, - les Figures 10 à 12 donnent un aperçu de la pression gazeuse régnant dans les voies aériennes d’un patient P dans le cas d’une obstruction de la branche expiratoire, et - la Figure 13 illustre le fonctionnement d’un algorithme mis en œuvre par les moyens de commande du ventilateur de la Figure 1.

La Figure 1 représente un mode de réalisation du schéma pneumatique d’un ventilateur médical selon la présente invention, lequel comprend un circuit patient 3, 4 comprenant une branche inspiratoire 3 servant à acheminer un gaz respiratoire à administrer à un patient P, et une branche expiratoire 4 servant à récupérer le gaz riche en CO2 expiré par le patient P, le gaz expiré étant ensuite, en fonctionnement normal, rejeté à l’atmosphère via une valve expiratoire 25 et une sortie de gaz 11 agencées sur la branche expiratoire 4.

La branche inspiratoire 3 et la branche expiratoire 4 comprennent des conduits d’acheminement de gaz, par exemple des conduits, qui sont raccordés fluidiquement l’un à l’autre, via une pièce 20 en Y reliée fluidiquement à l’interface respiratoire 12, tel un masque, servant à administrer le gaz respiratoire aux voies aériennes du patient P.

La branche inspiratoire 3 est alimentée en gaz, via un conduit de gaz 14, par une source de pression et de débit de gaz 1, par exemple selon un premier mode de réalisation, par une micro-soufflante motorisée délivrant de l’air ou de l’air enrichi en oxygène.

Selon un autre mode de réalisation, la génération de pression et de débit peut aussi être réalisée à l’aide de gaz véhiculé par une canalisation ou un réseau de canalisation de gaz, par exemple du gaz issu d’une prise murale d’un bâtiment hospitalier ou analogue, laquelle est alimentée par du gaz sous pression issu d’un réseau de canalisation de gaz aménagé au sein dudit bâtiment hospitalier.

Par ailleurs, une seconde électrovanne 2 est agencée sur le trajet du gaz entre la source de débit 1 et la branche inspiratoire 3, ladite seconde électrovanne 2 servant à gérer l’injection du gaz dans la branche inspiratoire 3en fonction des phases de la ventilation, à savoir les phases d’inspiration et d’expiration.

Des moyens de fourniture de courant électrique (non montrés), tels qu’une alimentation sur secteur, une batterie ou une alimentation en courant continu permettent d’alimenter en courant électrique (5/50V), les composants du ventilateur requérant de la puissance électrique pour fonctionner, en particulier les moyens de commande 22, la micro-soufflante 1.... L’ensemble des composants du ventilateur sont préférentiellement inclus dans un capotage ou boîtier faisant office de carcasse protectrice.

Conformément à la présente invention, afin de permettre au patient P d’expirer normalement le gaz riche en CO2, même en cas d’obstruction de la branche expiratoire 4 du circuit patient 3, 4, 14, on agence sur la branche inspiratoire 3, une valve de sécurité 5 pilotée par une électrovanne 6 du type 3/2, par exemple une électrovanne de référence commerciale Micro électrovanne 3/2 188 ASCONumatics 18801115, ou F AS 15 mm Microsol 01-311P1011H0+63111+AYZ, ou encore Flipper 3/2 Bürkert 140 457. L’électrovanne 6 du type 3/2 permet de contrôler la pression du gaz envoyé vers la valve de sécurité 5, via un conduit d’amenée de pression 8, donc de piloter l’état d’ouverture ou de fermeture de la valve de sécurité 5.

En effet, la valve de sécurité 5 peut être commandée entre au moins deux positions comprenant : - une position de fermeture, encore appelée « état de fermeture », dans laquelle le gaz présent dans la branche inspiratoire 3 ne peut pas sortir du circuit de gaz et être rejeté vers l’atmosphère via la valve 5, et - une position d’ouverture, encore appelée « état d’ouverture », dans laquelle le gaz arrivant à la valve 5, via la branche inspiratoire 3, peut être rejeté vers l’atmosphère par ladite valve de sécurité 5.

Ainsi, pendant une ventilation normale, la valve de sécurité 5 est reliée fluidiquement à la source de pression et de débit 1 par un conduit d’amenée de pression 8 connecté au conduit de gaz 14, en amont (en 13) de la seconde électrovanne 2. La pression du gaz qui est acheminée par le conduit d’amenée de pression 8 jusqu’à la valve de sécurité 5, va alors agir sur la valve de sécurité 5 dans le sens tendant à la maintenir en position de fermeture. La branche inspiratoire 3 est alors rendue étanche, c'est-à-dire que du gaz ne peut pas s’échapper à l’atmosphère via la valve de sécurité 5, et l’expiration du gaz par le patient P a lieu normalement au travers de la branche expiratoire 4, de la valve expiratoire 25 et de la sortie de gaz IL

Par contre, en cas d’obturation de la branche expiratoire 4, une ventilation de sécurité est alors mise en œuvre. Dans ce cas, l’électrovanne 6 interrompt la communication fluidique entre le conduit d’amenée de pression 8 et la valve de sécurité 5, et, à l’inverse, met en relation fluidique la valve de sécurité 5 avec l’atmosphère, via un conduit d’évacuation de pression 15 comportant un clapet anti-retour 7 et une sortie de gaz 16 en communication fluidique avec l’atmosphère.

La pression gazeuse s’exerçant dans la portion du conduit d’amenée de pression 8 située entre l’électrovanne 6 et la valve de sécurité 5, est alors évacuée à l’atmosphère via le conduit 15. Il en résulte que la pression gazeuse diminue dans ladite portion du conduit d’amenée de pression 8 et cesse alors de s’appliquer sur la valve de sécurité 5 qui passe en position d‘ouverture, ce qui permet alors au gaz expiré par le patient P de transiter par la valve de sécurité 5 avant de s’échapper à l’atmosphère, via cette valve 5. L’architecture et le fonctionnement de la valve de sécurité 5 sont schématisés sur les Figures 2, 4, 7 et 9.

La valve de sécurité 5 comprend une membrane 9 mobile et/ou déformable, coopérant avec un siège de valve 10 débouchant sur l’atmosphère ambiante, c'est-à-dire que le siège de valve 10 délimite un orifice 17 de sortie de gaz communiquant avec l’atmosphère ambiante. La position relative de la membrane 9 par rapport au siège de valve 10 détermine la position ou l’état d’ouverture ou de fermeture de la valve de sécurité 5, selon que ladite membrane 9 est elle-même soumise ou non à la pression du gaz amené par le conduit d’amenée de pression 8.

Par exemple, la matière constituant la membrane 9 peut être un élastomère, en particulier de la silicone ou du TPE.

Ainsi, lorsque l’électrovanne 6 relie la membrane 9 à la source de pression et de débit 1, telle qu’une micro-soufflante, via le conduit d’amenée de pression 8, la membrane 9 est plaquée par la pression gazeuse contre le siège de valve 10 et la valve de sécurité 5 est fermée, c'est-à-dire dans sa position de fermeture. Le gaz du circuit patient 3, 4 ne peut alors s’échapper au travers du siège 10 et de l’orifice 17 de sortie de gaz en relation avec l’atmosphère ambiante.

En revanche, lorsque l’électrovanne 6 du type 3/2 relie la membrane 9 à la pression atmosphérique, via le conduit 15 comportant le clapet anti-retour 7, la membrane 9 est séparée du siège de valve 10, ce qui ouvre un passage au gaz présent dans le circuit patient 3, 4, à savoir de l’air ou du gaz expiré par le patient P, vers l’atmosphère ambiante.

Par exemple, lorsque l’électrovanne 6 du type 3/2relie la membrane 9 à la pression atmosphérique et que la membrane 9 est donc séparée du siège de valve 10, la distance séparant la membrane 9 du siège de valve 10 peut être comprise entre 1 mm et 5 mm, de préférence 4 mm. Le diamètre de l’orifice 17 de sortie de gaz peut être de 15 mm à 30 mm, de préférence 22 mm

De façon générale, la membrane 9 et le siège de valve 10 coopèrent donc l’un avec l’autre, à la manière d’un clapet et d’un siège de clapet, de manière à autoriser ou à empêcher toute circulation de gaz, via l’orifice 17 communiquant fluidiquement avec l’atmosphère qui est agencé au niveau du siège de valve 10 et qui est obturé ou non par la membrane 9, en particulier de manière à réguler la sortie de gaz provenant du circuit de gaz 3, 4 en cas d’obstruction de la branche expiratoire 4.

Une telle obturation est détectée par des moyens de surveillance de pression 21, encore appelés dispositif de surveillance de pression, comprenant un capteur de pression, opérant un suivi de la pression dans tout ou partie du circuit patient 3, 4 incluant la pièce 20 en Y. Avantageusement, un capteur de pression est agencé sur la branche inspiratoire 3.

De préférence, l'obstruction de la branche expiratoire est détectée via un suivi de la pression estimée au niveau de la pièce 20 en Y, c’est-à-dire près de la bouche du patient P. Dans ce cas, il s'agit d'une estimation de pression car la valeur de pression à proximité de la bouche du patient P est estimée en tenant compte des pertes de charge de la branche inspiratoire 3 et des éventuels accessoires présents sur cette branche inspiratoire 3, que l'on vient soustraire à la mesure brute de pression effectuée par le capteur de pression dans la branche inspiratoire 3, c'est-à-dire en un site de mesure situé en amont du patient P.

Dans tous les cas, les moyens de suivi de pression, en particulier le capteur de pression, transmettent un signal de mesure de pression brute à des moyens de commande, encore appelés dispositif de commande ou de pilotage, par exemple une carte électronique à microcontrôleur opérant un ou des algorithmes, qui l’analysent/le traitent et en déduisent l'existence, à l'expiration du patient P, d'une obstruction ou un dysfonctionnement de la branche expiratoire 4.

La transmission du (ou des) signal (signaux) de mesure de pression par le capteur 21 aux moyens de commande 22 se fait via une connectique 23 classique, tel que un ou des câbles électriques par exemple. De même, la transmission des ordres de commande délivrés par les moyens de commande 22 à Γ électrovanne 6 se fait également via une connectique 24 classique, tel qu’un ou plusieurs câbles électriques par exemple.

En cas d’obstruction, les moyens de commande pilotent alors Γélectrovanne 6 qui contrôle la pression dans le conduit de pressurisation 8 de manière à agir sur la vanne de sécurité 5 et passer de la pression « turbine » à la pression atmosphérique dans le conduit de pressurisation 8 agissant sur la membrane 9 de la valve de sécurité 5. Initialement plaquée contre son siège 10 par la pression turbine 1, la membrane 9 s'en écarte en créant ainsi une ouverture suffisante pour que les gaz expirés par le patient P puissent s'échapper au travers de la valve de sécurité 5 puisque la branche expiratoire 4 est obstruée.

Les Figures 3 et 4 illustrent la dynamique gazeuse dans le ventilateur médical de l’invention, lors d’une phase d’inspiration en ventilation normale.

Dans ce cas, la source de pression et de débit 1, telle qu’une micro-soufflante, génère un flux de gaz sous pression, c'est-à-dire à une pression supérieure à la pression atmosphérique (> 1 atm), qui permet de fermer la valve de sécurité 5 en exerçant une pression gazeuse sur sa membrane 9, via le conduit 8 d’amenée de pression, aussi appelé conduit de pressurisation, connecté fluidiquement à la valve de sécurité 5 par l’électrovanne 6, ce qui va plaquer la membrane 9 contre le siège 10. L’électrovanne 6 interdit en outre toute circulation au sein du conduit 15 qui est relié à l’atmosphère via l’orifice d’échappement 16.

Le débit de gaz généré par la source de pression et de débit 1, telle qu’une micro-soufflante, peut en outre passer de la source de pression et de débit 1 au patient P à travers le conduit 14, la seconde électrovanne 2, qui est ouverte, et la branche inspiratoire 3 et ce, sans fuite gazeuse à travers la valve de sécurité 5 qui est en position fermée puisque la membrane 9 est plaquée contre le siège 10 empêchant ainsi toute sortie de gaz via l’orifice de sortie 17, comme visible sur la Figure 4.

Par ailleurs, la branche expiratoire 4 est fermée pour que le gaz injecté puisse rester dans le circuit patient 3, 4 et atteindre les voies aériennes du patient P. L’ouverture et la fermeture de la branche expiratoire 4 peuvent être gérées par une valve expiratoire 25 commandée de façon pneumatique ou électromagnétique.

La Figure 5 montre la dynamique gazeuse dans le ventilateur de l’invention, lors d’une phase d’expiration en ventilation normale.

La valve de sécurité 5 est fermée de la même manière que lors d’une phase d’inspiration en ventilation normale. La seconde électrovanne 2 est fermé par pilotage électrique classique et la branche expiratoire 4 est ouverte, pour permettre l’échappement du gaz contenu dans les voies aériennes du patient P, via la valve expiratoire 25 et la sortie de gaz 11 de la branche expiratoire 4.

Les Figures 6 et 7 illustrent la dynamique gazeuse dans le ventilateur de l’invention, lors d’une phase d’expiration en cas d’obstruction de la branche expiratoire 4.

En cas de détection d’une obstruction de la branche expiratoire 4 par les moyens de commande 22, après analyse et/ou traitement du signal de pression mesuré et transmis par les moyens de surveillance de pression 21, tel un capteur de pression agencé sur la branche inspiratoire 3, comme expliqué ci-avant, lesdits moyens de commande 22 pilotent l’électrovanne 6 pour interrompre l’apport de pression de gaz dans le conduit d’amenée de pression 8 en direction de la valve de sécurité 5 qui passe alors de sa position de fermeture à sa position d’ouverture par écartement de la membrane 9 de son siège 10.

Les moyens de commande 22 pilotent en outre la seconde électrovanne 2 pour empêcher au gaz sous pression délivré par la source de gaz 1 d’arriver jusqu’au patient P.

La valve de sécurité 5 est donc ouverte, alors que la seconde électrovanne 2 est fermée, de sorte que le gaz contenu dans les voies aériennes du patient P peut être expiré à travers la branche inspiratoire 3 et évacué vers l’atmosphère via la valve de sécurité 5. Pour ce faire, lors de l’ouverture de la valve de sécurité 5, la membrane 9 est dépressurisée et le gaz présent dans le conduit 8 peut alors s’échapper à l’atmosphère en transitant par l’électrovanne 6 et ensuite par le conduit d’évacuation de pression 15 comportant le clapet anti-retour 7 de manière à libérer le siège de valve 10 et à ouvrir l’accès vers l’orifice de sortie de gaz 16 en communication fluidique avec l’atmosphère. L’électrovanne 6 est donc préférentiellement du type à 3 voies et avantageusement elle comprend des première 6A et deuxième 6B voies reliées fluidiquement au conduit 8, et une troisième voie 6C reliée au conduit d’évacuation de pression 15, comme illustré en Figure 6.

Par ailleurs, les Figures 8 et 9 montrent la dynamique d’une inspiration en cas de panne grave de l’appareil nécessitant la mise à l’arrêt de la ventilation.

Dans ce cas, la source de pression et de débit 1 est arrêtée et la seconde électrovanne 2 est fermée suite à leur pilotage par les moyens de commande 22.

La valve de sécurité 5 est alors ouverte et le patient peut alors inspirer spontanément de l’air, à travers la valve de sécurité 5 et la branche inspiratoire 3 puisque l’air ambiant peut circuler, via l’orifice 17, en direction de la valve de sécurité 5 et ensuite entrer dans la branche inspiratoire 3 jusqu’à atteindre le patient P.

La présence du clapet anti-retour 7 sur le conduit 15 empêche l’air d’entrer dans la portion aval 8A du conduit 8 et de plaquer la membrane 9 contre son siège 10 de la valve 5, par effet Venturi. En effet, lors d’une inspiration à travers la valve de sécurité 5, la pression au niveau de la valve devient inférieure à la pression atmosphérique. Ainsi, en l’absence de clapet anti-retour 7, l’air de l’atmosphère plaquerait la membrane 9 contre son siège 10 et mettrait fin, de façon prématurée, à l’inspiration, ce qui pourrait alors constituer un danger pour le patient P.

La présence du clapet anti-retour 7 est donc avantageuse car elle permet d’éviter ce problème. Le clapet anti-retour 7 peut être de type parapluie, de type bec de canard ou autre.

De façon générale, dans le cadre de la présente invention, en ventilation normale, c'est-à-dire en l’absence d’obstruction de la branche expiratoire 4 (voir Figures 3 à 5), la pression des voies aériennes est surveillée de façon spécifique à l’expiration. En effet, une pression anormalement élevée à l’expiration peut être le signe d’une obstruction de la branche expiratoire.

Cette surveillance de l’obstruction peut être réalisée au moyen d’un algorithme de surveillance qui peut fonctionner sur le mode suivant. A la fin de chaque inspiration, la pression de fin d’inspiration Pfi est mesurée. Une certaine part fixée RI de la différence entre la pression de fin d’inspiration Pfi et la PEP réglée en consigne est ajoutée à la valeur de PEP réglée en consigne, pour définir la pression seuil PS de détection de l’obstruction de la branche expiratoire pour le cycle en cours. RI peut être choisi entre 30et 70%, par exemple de l’ordre de 50%.

Pendant l’expiration, un compteur C mesure la durée pendant laquelle la pression PP des voies aériennes du patient P est supérieure à la pression seuil PS définie préalablement. A la fin de l’expiration, la durée pendant laquelle la pression PP des voies aériennes du patient P est supérieure à la pression seuil PS est comparée à la durée totale de l’expiration E.

Si le rapport R2 des deux durées (C/E) dépasse une certaine part fixée, le compteur V de cycles avec une pression élevée durant une part importante de l’expiration est incrémenté d’une unité.

Sinon, le compteur V de cycles avec une pression élevée durant une part importante de l’expiration est décrémenté d’une unité, avec un minimum fixé à zéro. R2 peut être choisi dans la plage de 40 à 90%, par exemple de l’ordre de 60%.

Lorsque le compteur V de cycles avec une pression élevée durant une part importante de l’expiration atteint le nombre de cycles maximal Ymax défini pour la détection de l’obstruction de la branche expiratoire, l’obstruction de la branche expiratoire est déclarée. Elle est alors signalée à l’utilisateur par la levée de l’alarme correspondante et la ventilation de secours est lancée.

En parallèle, si au cours d’une expiration le compteur C atteint la durée maximale Cmax, l’obstruction de la branche expiratoire est directement déclarée. Elle est alors signalée à l’utilisateur par la levée de l’alarme correspondante et la ventilation de secours est lancée.

De façon générale, si un cas d’obstruction est détecté comme expliqué ci-avant, une alarme relative à l’obstruction de la branche expiratoire 4 est déclenchée et la valve de sécurité 5 est ouverte pour dépressuriser les voies aériennes du patient P.

Les cycles de ventilation reprennent alors, l’échappement à l’atmosphère du gaz expiré par le patient P ayant lieu à travers la valve de sécurité 5, à PEP nulle, comme illustré sur les Figures 6 et 7.

Après un certain nombre de cycles, les moyens de commande commandent alors le ventilateur pour que l’échappement à l’atmosphère du gaz expiré par le patient P se fasse à nouveau à travers la branche expiratoire 4 (la valve de sécurité 5 est maintenue fermée à l’expiration) afin de tester l’état de la branche expiratoire 4.

Si l’obstruction persiste, la ventilation de secours reprend depuis le début, avec échappement du gaz expiré par le patient P à travers la valve de sécurité 5, alors que, dans le cas contraire, la ventilation normale reprend normalement (Figures 3 à 5) et l’alarme signalant l’obstruction est coupée. D’une façon générale, le ventilateur médical de l’invention incorpore une valve de sécurité 5 qui s’ouvre à l’expiration lorsque la branche expiratoire 4 est obstruée, pour permettre la dépressurisation des voies aériennes du patient P.

En l’absence d’obstruction, cette valve de sécurité 5 est maintenue fermée, à l’inspiration comme à l’expiration, afin d’assurer l’étanchéité du circuit patient 3, 4 et éviter tout risque de fuite de gaz.

La commutation de la valve de sécurité 5 entre ses deux états ou positions, c'est-à-dire ouverte ou fermée, donne la possibilité de poursuivre la ventilation en cas d’obstruction de la branche expiratoire 4. A l’expiration, la valve 5 est ouverte pour permettre l’échappement des gaz contenus dans les voies aériennes du patient (la PEP est alors forcément nulle), alors qu’à l’inspiration, la valve 5 est fermée pour permettre au ventilateur médical d’insuffler de l’air dans les voies aériennes du patient P sans risque de fuite par ladite valve de sécurité 5.

En outre, dans les cas de panne grave du ventilateur médical, la ventilation est mise à l’arrêt pour assurer la sécurité du patient P. L’ouverture de la valve de sécurité 5 permet alors au patient P d’inspirer spontanément en l’absence d’assistance respiratoire, l’air entrant dans le circuit patient 3, 4 via ladite valve de sécurité 5.

Les courbes illustrées sur les Figures 10 à 12 donnent un aperçu de la pression gazeuse régnant dans les voies aériennes d’un patient P dans le cas d’une obstruction de la branche expiratoire 4 et de son traitement.

Plus précisément, sur la Figure 10, le graphe du haut représente la pression PP des voies aériennes du patient en fonction du temps T, et celui du bas la valeur comptabilisée sur le compteur en fonction du temps T.

La PEP est réglée en consigne 111. A chaque cycle respiratoire, un seuil de pression de la détection de l’obstruction 112, 113 est fixé. Lorsque la pression à l’expiration est plus élevée que le seuil considéré 112, 113 pendant un temps T suffisant, un compteur est incrémenté 115 de manière à comptabiliser les valeurs V du nombre de cycles présentant une pression élevée durant une part importante de l’expiration. Lorsque ce compteur atteint une valeur maximum Vmax donnée, l’obstruction est alors détectée et la valve de sécurité 5 est ouverte pour permettre la dépressurisation 114 des voies aériennes du patient P.

Les Figures 11 et 12 schématisent l’évolution de la pression PP des voies aériennes du patient P en fonction du temps, lorsqu’une obstruction a été détectée.

Comme précédemment, la PEP est réglée à une valeur de consigne 111. Après la phase de dépressurisation 114 des voies aériennes du patient P, la ventilation se poursuit avec des expirations à travers la valve de sécurité et à PEP nulle 116. Puis interviennent des cycles de test de la branche expiratoire 117, où l’expiration a lieu à travers la branche expiratoire 4.

Si la pression ne diminue pas suffisamment (Figure 11), la ventilation de secours reprend, avec une nouvelle phase de dépressurisation des voies aériennes du patient 114.

Par contre, dans le cas contraire (Figure 12), la ventilation normale reprend son cours 118.

La Figure 11 représente en fait le cas d’une ventilation de secours, dans le cadre de laquelle la branche expiratoire reste bouchée et où la ventilation de secours perdure, alors que la Figure 12 représente le cas où la branche expiratoire est débouchée, avec pour conséquence un retour en ventilation normale. La Figure 10 illustre quant à elle la détection de l’obstruction avec mise en évidence des seuils.

Le logigramme de la Figure 13 illustre le fonctionnement d’un algorithme mis en œuvre au sein des moyens de commande 22 du ventilateur. Comme on le voit, le ventilateur débute d’abord une ventilation normale 30 en opérant un suivi de la pression régnant dans le circuit patient 3, 4, grâce à un capteur de pression 21 agencé sur la branche inspiratoire 3 (voir Figure 1), comme expliqué ci-avant. Cette ventilation normale est poursuivie tant qu’aucune obstruction n’est détectée.

En cas de détection 31 d’une telle obstruction, le ventilateur opère une ventilation de secours 32 avec pilotage de la valve de sécurité 5 comme expliqué ci-dessus. A fréquence régulière, le ventilateur lance un test de la branche expiratoire 33 pour vérifier si l’obstruction de la branche expiratoire est toujours avérée et si tel est le cas, c'est-à-dire si la branche expiratoire est toujours obstruée 34, la ventilation de secours est poursuivie 32. A l’inverse, si aucune obstruction n’est détectée, alors le ventilateur repasse en mode de ventilation normale 30.

Claims

Revendications

1. Ventilateur médical comprenant: - un circuit patient (3,4) comprenant une branche inspiratoire (3) pour acheminer du gaz respiratoire à administrer à un patient (P), et une branche expiratoire (4) pour récupérer du gaz expiré par le patient (P), - un conduit de gaz (14) en communication fluidique avec la branche inspiratoire (3) pour alimenter la branche inspiratoire (3) en un gaz respiratoire provenant d’une source de gaz respiratoire (1), - un conduit d’amenée de pression (8) raccordé fluidiquement audit conduit de gaz (14) et coopérant avec une valve de sécurité (5), - une électrovanne (6) agencée sur le conduit d’amenée de pression (8) et permettant de contrôler la pression de gaz dans au moins une partie du conduit d’amenée de pression (8), - une valve de sécurité (5) agencée sur ou en relation fluidique avec la branche inspiratoire (3), ladite valve de sécurité (5) étant pilotée en pression par la pression de gaz véhiculée par le conduit d’amenée de pression (8) entre au moins : i) une position d’ouverture dans laquelle du gaz présent dans la branche inspiratoire (3) peut s’échapper à l’atmosphère, via la valve de sécurité (5), et ii) une position de fermeture dans laquelle le gaz présent dans la branche inspiratoire (3) ne peut pas s’échapper à l’atmosphère, via la valve de sécurité (5), - des moyens de surveillance de pression (21) permettant de réaliser au moins une mesure de la pression brute régnant dans au moins une partie du circuit patient (3, 4) et de transmettre (23) au moins un signal de pression brute à des moyens de commande (22), et - des moyens de commande (22) permettant : a) d’analyser et/ou de traiter ledit au moins un signal de pression brute provenant des moyens de surveillance de pression (21) pour en déduire si la branche expiratoire (4) du circuit patient (3,4) est obstruée ou non, et b) de piloter l’électrovanne (6), en réponse à la détection d’une obstruction de la branche expiratoire (4), pour interrompre l’apport de pression de gaz dans le conduit d’amenée de pression (8) et ainsi faire passer la valve de sécurité (5) de la position de fermeture à la position d’ouverture.
2. Ventilateur médical selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de surveillance de pression (21) comprennent un capteur de pression.
3. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la branche inspiratoire (3) et la branche expiratoire (4) sont reliées fluidiquement l’une à l’autre par une pièce en Y (20).
4. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (22) comprennent au moins une carte électronique, de préférence une carte électronique à microcontrôleur mettant en œuvre au moins un algorithme.
5. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valve de sécurité (5) comprend une membrane (9) pilotée en pression par la pression de gaz véhiculée par le conduit d’amenée de pression (8), et coopérant avec un siège de valve (10) délimitant un orifice (17) de sortie de gaz communiquant avec l’atmosphère ambiante.
6. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de gaz respiratoire (1) alimentant le conduit de gaz (14) est une micro-soufflante motorisée.
7. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de gaz respiratoire (1) alimentant le conduit de gaz (14) est une canalisation ou un réseau de canalisation de gaz, par exemple du gaz issu d’une prise murale d’un bâtiment hospitalier ou analogue, laquelle est alimentée par du gaz sous pression issu d’un réseau de canalisation de gaz aménagé au sein dudit bâtiment hospitalier
8. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que Pélectrovanne (6) est du type à 3 voies, l’une desdites voies étant reliée à l’atmosphère via un conduit d’échappement (15) comprenant un orifice d’échappement (16) à l’atmosphère.
9. Ventilateur médical selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’un clapet anti-retour (7) est agencé dans le conduit d’échappement (15) entre l’électrovanne (6) et l’orifice d’échappement (16) à l’atmosphère.
10. Ventilateur médical selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une seconde électrovanne (2) est agencée sur le trajet du gaz entre la source de gaz respiratoire (1) et la branche inspiratoire (3).