FR3068610B1 - Mesure des parametres du flux d'air en sortie d'appareils de ventilation a pression positive. - Google Patents

Abstract

Appareil (1) d'assistance respiratoire de type à pression positive pour le traitement des troubles respiratoires du sommeil, comportant une turbine (2) de mise en pression dont le flux d'air en sortie est relié à un conduit de sortie d'air pressurisé à destination d'un patient. Le flux d'air issu de la turbine (2) est injecté dans une chambre (4) délimitant un volume clos comportant une bouche d'arrivée d'air (9) reliée à la turbine (2) et une bouche de sortie d'air (9') reliée au conduit de sortie, des moyens de mesure (6) de paramètres dudit flux étant disposés en aval de la bouche (9') de sortie d'air et en amont du conduit de sortie.

Description

La présente invention concerne le domaine des appareils d'assistance respiratoire, capables de réaliser une ventilation à pression positive continue pour traiter les troubles respiratoires liés au sommeil, dont on sait à présent qu'ils présentent un lien étroit avec la prévalence d'autres pathologies pour lesquelles ils sont un facteur d'augmentation du risque d'apparition, comme l'hypertension et les maladies cardiovasculaires. Ces troubles respiratoires se manifestent sous forme d'apnées et/ou d'hypopnées obstructives du sommeil, lesquelles sont des pauses involontaires de la respiration résultant d'une fermeture temporaire et plus ou moins complète des voies respiratoires, par exemple causées par un relâchement de la langue et des muscles de la gorge.

Des appareils de ventilation sont utilisés pour empêcher l'obstruction desdites voies, en y créant une pression positive qui les maintient artificiellement ouvertes dès qu'un déficit de pression et/ou de débit est détecté.

Pour améliorer le confort d'utilisation, ces appareils peuvent être associés à des humidificateurs qui préviennent l'assèchement des voies respiratoires pendant le sommeil, et évitent au patient de se réveiller périodiquement au cours de son temps de repos à cause d'une sensation désagréable de sécheresse au niveau de la gorge et de la bouche. L'un des objectifs du port d'un tel appareil, à savoir la préservation de cycles de sommeils normaux et réparateurs en termes de repos, s'en trouverait altéré et obérerait dans une certaine mesure l'efficacité du traitement.

Lorsqu'un dispositif humidificateur est employé, l'air provenant de la turbine de mise en pression sur laquelle est basé l'appareil à pression positive est dirigé vers un réservoir d'eau, de préférence chauffé pour rendre le transfert d'humidité vers l'air plus efficace, avant d'arriver dans un conduit de sortie qui le véhicule vers le patient pour le ventiler à travers un masque.

La plupart des appareils d'assistance respiratoire disponibles proposent une option avec humidificateur et une configuration qui en est dépourvue. Le même boîtier de base est utilisé dans les deux cas : en l'absence d'humidificateur, le boîtier ne comporte qu'un simple couvercle refermant l'espace dans lequel un réservoir chauffant peut être installé dans l'option humidifiée. D'un point de vue aéraulique, vu du flux d'air arrivant de la turbine à destination du conduit de sortie, les deux configurations sont très différentes, notamment à cause de particularités techniques des humidificateurs qui comportent parfois des chicanes prévues pour empêcher la pénétration d'eau dans l'appareil.

Il est bien entendu primordial de garantir que le flux d'air en sortie présente des caractéristiques de débit et de pression déterminées par le système pour accomplir sa fonction régulatrice auprès du patient, quelle que soit la configuration de l'appareil. La pression délivrée au patient doit en particulier être conforme à ce que les mesures ont révélé comme étant les réglages dont il a besoin, en fonction de ses particularités notamment morphologiques, pour garantir à tout moment l'ouverture de ses voies respiratoires supérieures.

Par ailleurs, ces appareils sont de plus en plus conçus pour tirer parti d'une remontée d'informations en situation : des événements respiratoires générés par le patient peuvent à cet égard être mesurés et utilisés pour modifier le cas échéant en temps réel le fonctionnement, voire pour alerter sur des comportements ou dysfonctionnements considérés comme anormaux. Il s'agit par exemple de la fréquence des ronflements (30-300 Hz) , des oscillations cardiaques (3-30 Hz), et/ou d'autres événements respiratoires sur le débit et la pression, qui ne doivent en aucun cas être filtrés faute de quoi les informations qu'ils véhiculent deviendraient inexploitables.

Dans les configurations connues d'appareil à pression positive, la mesure des caractéristiques de débit/pression s'effectue directement en sortie de la turbine. En présence d'un humidificateur, ces mesures sont fausses dans les deux sens, car les caractéristiques de pression/débit en aval du dispositif humidificateur sont altérées par les pertes de charges que cause ce dernier. De même, en sens inverse, le réservoir se comporte comme un filtre passe-bas dans lequel les chicanes jouent par exemple le rôle de résistance et le volume celui d'une capacité : au final, les informations qui remontent du patient sont au mieux filtrées, ce qui peut cependant aboutir à fausser les résultats, et au pire purement et simplement éliminées.

Pour que le fonctionnement de l'appareil soit satisfaisant d'abord au regard des besoins immédiats du patient et ensuite en vue d'éventuels impératifs d'enregistrement de données visant à contrôler et à valider la bonne mise en œuvre du traitement, il faut trouver le moyen de rendre le fonctionnement de l'appareil indépendant de certaines conditions de fonctionnement, en l'occurrence par exemple de la présence ou non d'un réservoir humidificateur.

Dans les solutions actuelles, la gestion des configurations avec ou sans humidificateur s'effectue en général via des mesures liées à un capteur de débit, des ajustements effectués par le programme à ce niveau permettant l'adaptation à la configuration utilisée. Si le réglage du programme n'est pas adapté à la configuration aéraulique réelle du système, l'appareil ne peut pas délivrer au patient une pression efficace. Ainsi, dans l'hypothèse d'un réglage de ce dernier en version sans humidificateur alors qu'il s'en trouve en réalité un dans l'appareil, la pression délivrée sera très probablement trop faible, et en tout état de cause inefficace pour assurer une ouverture des voies respiratoires du patient. C'est cette problématique que se propose de résoudre la solution de la présente invention, qui s'applique comme rappelé ci-dessus à des appareils classiques d'assistance respiratoire de type à pression positive, utilisés pour le traitement des troubles respiratoires du sommeil. Ces appareils comportent à cet effet une turbine de mise en pression dont le flux d'air en sortie est relié à un conduit de sortie d'air pressurisé à destination d'un patient.

Selon l'invention, le flux d'air issu de la turbine est injecté dans une chambre délimitant un volume clos comportant une bouche d'arrivée d'air reliée à la turbine et une bouche de sortie d'air reliée au conduit de sortie, des moyens de mesure de paramètres dudit flux étant disposés en aval de la bouche de sortie d'air et en amont du conduit de sortie. L'information débit/pression est alors collectée en aval de la chambre, mais avant la sortie d'air vers le patient. En somme, le flux d'air en sortie par exemple de l'humidificateur, au lieu d'être dirigé directement vers le patient, est redirigé vers l'intérieur de l'appareil où se trouve un système de mesure de paramètres indicatifs du flux. C'est seulement après passage par ces moyens de mesure que le flux de fluide à pression positive est envoyé au patient.

La chambre en amont des moyens de mesure existe dans tous les cas, elle est donc présente dans une configuration dépourvue de moyens d'humidification du flux pressurisé. Dans une version qui prévoit l'humidification dudit flux, elle peut comporter un réservoir de liquide humidificateur. Dans ce cas, selon l'invention, la chambre peut comporter au moins deux volumes distincts, un premier volume formant réservoir et un second volume dans lequel dépassent des tubulures placées dans le prolongement desdites bouches, dont l'extrémité libre présente une ouverture d'allure parallèle au fond du réservoir.

De préférence, pour des raisons qui tiennent notamment à la gestion des reflux de liquide dans l'appareil, les ouvertures peuvent être orientées à l'opposé du réservoir, c'est-à-dire qu'elles ne débouchent pas en regard du réservoir et du liquide que ce dernier contient potentiellement, dans sa position normale d'utilisation.

Pour satisfaire sensiblement les mêmes objectifs, qui visent essentiellement à limiter la pénétration d'eau en direction de la turbine et de moyens de contrôle, de traitement et de commande de l'appareil, les ouvertures sont formées et dimensionnées pour que, lorsque le réservoir est rempli, le dioptre air-eau ne couvre pas les ouvertures des tubulures dans des positions résultant de rotation de la chambre de 90°, 180° et 270° depuis une position initiale d'utilisation de l'appareil.

De fait, il s'agit là d'une condition qui n'interdit pas complètement les reflux, notamment lorsque l'appareil est secoué, mais qui les limite très sensiblement en volume. D'un point de vue structurel, la chambre consiste en un boîtier amovible du reste de l'appareil, permettant dès lors d'utiliser les deux variantes respectivement comprenant et dépourvue des moyens d'humidification. De préférence, selon l'invention, ledit boîtier peut être divisé en au moins deux parties démontables dont l'une correspond au réservoir, l'autre étant un capot faisant en quelque sorte office de couvercle. Cette notion de modularité et de démontabilité est importante au regard de la fonction même de l'appareil, à finalité thérapeutique, qui plus est des voies aériennes supérieures, dont la structure comporte cependant des moyens de stockage d'eau, milieu typiquement à même de générer des pollutions potentiellement pathogènes. Il est donc primordial de pouvoir avoir accès au circuit hydraulique et à toutes ses zones de rétention potentielle d'humidité, propices au développement d'organismes potentiellement pathogènes.

Ainsi, par exemple, le réservoir peut comporter un fond et des parois périphériques, le fond étant démontable desdites parois. Dans cette hypothèse de construction, ledit réservoir peut être facilement nettoyé et débarrassé d'éventuels germes, puisque toutes ses parois internes deviennent facilement accessibles.

De même, de préférence, les tubulures sont fixées de manière amovible au capot de sorte qu'elles puissent être enlevées, examinées, nettoyées voire changées. De manière générale, la réalisation modulaire des constituants de l'invention permet de changer si besoin est, notamment par mesure d'hygiène, toute partie qui est considérée comme suspecte, sur un plan sanitaire.

En pratique, les moyens de mesure dont il a été fait état auparavant comportent au moins un capteur de pression et de débit, paramètres dont on a vu qu'ils étaient indispensables pour traiter l'obstruction des voies respiratoires supérieures. D'un point de vue configurationnel, les moyens de mesure sont localisés dans un manchon placé sur une conduite reliant la bouche de sortie de la chambre à un embout de fixation du conduit de sortie d'air pressurisé à destination du patient. On retrouve le même souci de modularité/démontabilité qui permet un changement rapide, ou un examen précis du composant, voire son nettoyage, toujours pour des raisons sanitaires. L'un des avantages prépondérants de l'invention réside dans le fait qu'elle permet de supprimer un réglage de l'appareil qui peut facilement devenir une source d'erreurs. L'innovation garantit que, quelle que soit la configuration, avec ou sans réservoir d'humidité, les mesures sont effectuées correctement et ont donc un sens par rapport au fonctionnement de l'appareil. La précision des caractéristiques du flux d'air émis et la détection des événements provenant du patient sont par ailleurs notablement améliorées, notamment car le filtre capacitif généré en pratique par le volume de l'humidificateur n'est plus perceptible au niveau des composants de mesure et qu'il y a bien moins de pertes de charge. La suppression du réglage manuel de l'appareil selon la configuration aéraulique choisie, avec ou sans humidificateur, conduit en réalité à rendre son fonctionnement complètement automatique. L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence à un exemple non limitatif de conception représenté dans les figures annexées, pour lesquelles : - la figure 1 montre une vue en coupe horizontale d'un appareil selon l'invention, montrant en particulier le trajet du flux d'air dans l'appareil ; et - la figure 2 représente, en perspective éclatée, le boîtier formant la chambre recevant le flux issu de la turbine, dans une configuration avec réservoir humidificateur ; - la figure 3 montre, toujours en vue perspective, ledit boîtier assemblé ; - la figure 4 montre, à l'aide de 4 coupes A-A de la figure 1 identiques mais résultant de rotations successives de 90° à partir d'une position de fonctionnement normale, le positionnement relatif du dioptre eau/air lorsque le réservoir est rempli et des ouvertures des tubulures, à mesure que l'on tourne le boîtier ; et - la figure 5 représente une mise en œuvre possible des moyens de mesure des paramètres du flux d'air pressurisé.

En référence à la figure 1, l'appareil (1) d'assistance respiratoire prévu pour réaliser une ventilation en vue de traiter les apnées obstructives du sommeil est principalement basé sur une turbine (2) qui génère un flux d'air à pression positive destiné à maintenir ouvertes, en cas de besoin, c'est-à-dire dans l'hypothèse d'apnées ou d'hypopnées obstructives, les voies respiratoires supérieures du patient. Ce flux est envoyé à un patient par un conduit flexible raccordé à un embout (3) de l'appareil (1) et, à son autre extrémité, à un masque que porte le patient pendant son sommeil (non représentés).

Dans les configurations représentées, un étage humidificateur comprenant une chambre close (4) dotée d'un réservoir est placé en aval de la turbine (2) : les flèches montrent le trajet emprunté par le flux d'air en sortie de la turbine (2), jusqu'à l'embout (3) de raccordement du conduit externe. Dans l'art antérieur, des moyens de mesure des paramètres intéressants du flux d'air, à savoir principalement le débit et la pression, sont disposés immédiatement en aval de la turbine (2), par exemple au niveau d'un tube (5) de raccordement à la chambre de l'étage humidificateur dans la chambre close (4) , et ne reflètent dès lors que très imparfaitement les caractéristiques de pression et de débit du flux qui existent en sortie au niveau de l'embout (3). En sens inverse, des moyens de mesure placés à cet endroit récupèrent des informations en provenance du patient largement faussées par leur passage dans l'étage humidificateur (4), quand elles ne sont pas purement et simplement supprimées.

Selon l'invention, l'appareil (1) doit pouvoir aussi fonctionner dans une version alternative avec une chambre délimitant un simple espace clos (non représenté) , sans moyens humidificateurs. La gestion de ces configurations alternatives est notamment réalisée par programme, via la mise en œuvre d'un algorithme correctif qui s'appuie sur les mesures effectuées à l'aide de capteurs par exemple situés, dans l'invention, au niveau d'un manchon (6) représenté en figure 1 et, de manière plus précise, en figure 5. Si le réglage du software n'est pas adapté à la configuration réelle, qui peut donc être avec ou sans étage humidificateur, l'appareil ne peut pas délivrer la pression positive requise. Dans les configurations de l'art antérieur avec une mesure effectuée en sortie de la turbine (2) , en aveugle par rapport à ce qui se passe en aval, si l'appareil est équipé d'un humidificateur chauffant alors qu'il est réglé pour fonctionner sans cet étage, la pression délivrée sera trop faible et risque alors de ne plus être suffisante pour que le traitement du patient soit efficace. L'un des apports de invention consiste donc à détecter 1'information de débit/pression non plus directement en sortie de la turbine (2), mais en aval du réservoir de l'étage humidificateur (4) ou en tout état de cause de la chambre délimitant le volume clos, juste avant l'embout de sortie (3) du flux à destination du patient, en l'occurrence au niveau du manchon (6) . Plus précisément, le flux d'air est injecté dans le boîtier délimitant la chambre close (4) en sortie de la turbine (2) via une première tubulure (7) puis redirigé via une seconde tubulure (7') dans l'appareil (1) dans lequel le boîtier délimitant la chambre close (4) est emboîté de façon amovible, l'air pressurisé circulant selon un trajet empruntant une conduite interne (8) vers des moyens de mesure (6) par exemple de la pression et du débit, puis ensuite vers un embout de sortie (3) auquel peut être connecté un conduit véhiculant l'air pressurisé à destination du patient.

Les avantages de cette configuration sont multiples, conduisant à simplifier la solution et à l'optimiser, puisque les paramètres pris en compte au niveau de la sortie ne doivent plus être ajustés comme dans les solutions de l'art antérieur. On supprime de fait un réglage de l'appareil (1), celui qui visait à confirmer ou infirmer la présence de l'étage d'humidification (4). D'une manière générale, une optimisation globale résulte également, dans l'invention, d'un retravail des formes de la tuyauterie, visant notamment à diminuer les pertes de charge et rendant l'ensemble plus précis et donc plus performant.

En référence à la figure 2, le boîtier (4) amovible se compose d'une première partie formant un capot supérieur (10) et d'une seconde partie qui constitue le réservoir (20), délimitant périphériquement un volume disponible pour le liquide humidificateur, dont le fond démontable est constitué de deux pièces distinctes (22, 23) . Les dénominations « supérieure » et « inférieure » correspondent à la position de l'appareil au cours de son usage considéré comme normal, posé à plat sur une surface plane. Un joint (15) sépare les deux parties (10, 20), et rend leur assemblage étanche. Le capot (10) et le réservoir (20) lui-même démontable par enlèvement de son fond (22, 23) rendent le boîtier (4) facilement nettoyable.

Les tubulures (7, 7') sont insérées dans le capot (10) supérieur. Elles sont solidaires de platines (11, 11') dans lesquelles sont pratiquées les bouches (9, 9') reliant le boîtier (4) du réservoir (20) au reste de la tuyauterie, c'est-à-dire d'un côté le tube (5) en sortie de la turbine (2) et de l'autre côté la conduite (8) de raccordement à l'embout (3) . Elles sont donc aisément démontables pour faciliter le cas échéant le nettoyage du capot (10). A leur extrémité libre, des ouvertures (12, 12') sont orientées, dans le capot (10), exactement comme représenté en figure 2, vers le haut, c'est-à-dire qu'elles s'ouvrent à l'opposé du volume (21) du réservoir (20). Lorsqu'il est assemblé, le boîtier (4) amovible comporte une portion (14) de moindre largeur/hauteur, comme cela est notamment apparent sur la figure 3, qui vient s'emboîter dans un logement prévu à cet effet dans l'appareil (1).

Les bouches (9, 9') sont alors disposées en face d'ouvertures respectivement de sortie du tube (5) et d'entrée du conduit (8), et le circuit aéraulique complet, comprenant dans l'exemple des figures des moyens d'humidification, est alors constitué. Dans une alternative sans boîtier (4) muni d'un volume réservoir (21) de liquide, donc sans humidificateur, le logement d'emboîtage du boîtier (4) est simplement obstrué par une cloison détachable (non représentée), et l'air circule directement entre les deux bouches (9, 9').

La figure 4, qui résulte de la coupe A-A de la figure 1, montre quatre positions distinctes de ladite coupe obtenues après 3 rotations du boîtier (4) de 90° à partir de la position de fonctionnement initiale (à gauche) que l'on peut qualifier de normale. Le positionnement relatif des ouvertures (12') et du dioptre liquide/air dans le boîtier (4) apparaît dans ces 4 positions, sachant que le liquide (25) est représenté par les surfaces hachurées situées à l'intérieur du boîtier (4). On constate que l'ouverture (12'), et il en va exactement de même pour l'ouverture (12) qui n'apparaît pas, n'est jamais en contact avec le liquide dans ces positions statiques. Un passage d'eau vers le tube (5) ou le conduit (8) n'est jamais totalement à exclure, mais l'orientation des ouvertures (12, 12') et leur particularité positionnelle expliquée ci-dessus limite de manière efficace l'arrivée indésirable d'eau dans ces parties du circuit hydraulique. C'est en aval de la chambre contenue dans le boîtier (4) comprenant des moyens d'humification, ou délimitée par une cloison fermant le logement réceptionnant la portion de volume (14), que se situent selon l'invention les moyens de mesure. Ceux-ci sont montrés, selon une configuration possible, en figure 5. Le capteur est organisé sous forme d'un manchon (6) qui intègre au moins deux orifices (61) pour la mesure du débit et au moins un orifice (62) pour la mesure de la pression. Il comporte par ailleurs un connecteur (63) pour son raccordement à des moyens de traitement électronique, par exemple à une carte électronique dotée de circuits de traitement des signaux issus des capteurs (61, 62). L'exemple de mise en œuvre de l'invention tel qu'illustré par les figures n'est pas exhaustif de celle-ci, qui englobe au contraire des variantes de forme du réservoir (20), du capot (21), et/ou de localisation des moyens de mesure dans l'appareil (1) etc.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS
2. 1. Appareil (1) d'assistance respiratoire de type à pression positive pour le traitement des troubles respiratoires du sommeil, comportant une turbine (2) de mise en pression dont le flux d'air en sortie est relié à un conduit de sortie d'air pressurisé à destination d'un patient, caractérisé en ce que le flux d'air issu de la turbine (2) est injecté dans une chambre (4) délimitant un volume clos comportant une bouche d'arrivée d'air (9) reliée à la turbine (2) et une bouche de sortie d'air (9') reliée au conduit de sortie, des moyens de mesure (6) de paramètres dudit flux étant disposés en aval de la bouche (9') de sortie d'air et en amont du conduit de sortie. 2. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chambre (4) comporte un réservoir (20) de liquide humidificateur.
3. 3. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chambre (4) comporte au moins deux volumes distincts, un premier volume formant réservoir (20) et un second volume (10) dans lequel dépassent des tubulures (7, 7') placées dans le prolongement desdites bouches (9, 9'), dont l'extrémité libre présente une ouverture (12, 12') d'allure parallèle au fond (23) du réservoir (20) .
4. 4. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les ouvertures (12, 12') sont orientées à l'opposé du réservoir (20).
5. 5. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les ouvertures (12, 12') sont formées et dimensionnées pour que, lorsque le réservoir (20) est rempli, le dioptre air-eau ne couvre pas les ouvertures (12, 12') des tubulures (7, 7') dans des positions résultant de rotations de la chambre (4) de 90°, 180° et 270° depuis une position initiale d'utilisation de l'appareil (1).
6. 6. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre (4) consiste en un boîtier (4) amovible.
7. 7. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le boîtier (4) est divisé en au moins deux parties démontables dont l'une correspond au réservoir (20), l'autre étant un capot (10).
8. 8. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le réservoir (20) comporte un fond (22, 23) et des parois périphériques, le fond (22, 23) étant démontable desdites parois.
9. 9. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon l'une des revendications 3 et 7 à 8, caractérisé en ce que les tubulures (7, 7') sont fixées de manière amovible au capot (10).
10. 10. Appareil (1) d'assistance respiratoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de mesure (6) comportent au moins un capteur de pression (62) et de débit (61).
11. 11. Appareil d'assistance respiratoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de mesure sont localisés sur un manchon (6) placé sur une conduite (8) reliant la bouche (9') de sortie de la chambre (4) à un embout de fixation (3) du conduit de sortie d'air pressurisé à destination du patient.