FR3097130A1

FR3097130A1 - Ventilateur médical communiquant avec le dispositif électronique d’un récipient de gaz sous pression

Info

Publication number: FR3097130A1
Application number: FR1906480A
Authority: FR
Inventors: Maria Rivas
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-18

Abstract

Titre de l’invention Ventilateur médical communiquant avec le dispositif électronique d’un récipient de gaz sous pression L’invention concerne un ensemble de ventilation comprenant un récipient de gaz (1), telle une bouteille d’oxygène sous pression, équipé d’un robinet de distribution de gaz (2) et un dispositif électronique (3) agencé sur ledit robinet de distribution de gaz (2), et comprenant des moyens de traitement de données (30), et un premier système de communication (32).Un appareil d’assistance respiratoire (4) est relié fluidiquement au robinet (2), et comprend un deuxième système de communication (40). Le deuxième système de communication (40) est configuré pour transmettre un signal d’utilisation au premier système de communication (32) en réponse à un début de distribution de gaz. Le premier système de communication (32) réceptionne ledit signal d’utilisation (S) et le transmettre aux moyens de traitement de données (30) afin de déclencher un algorithme de monitorage du gaz. Figure de l’abrégé : Fig. 1

Description

Ventilateur médical communiquant avec le dispositif électronique d’un récipient de gaz sous pression

La présente invention concerne un ensemble de ventilation de patient comprenant un récipient de gaz sous pression, telle une bouteille de gaz, équipé d’un robinet de distribution de gaz et d’un dispositif électronique pour afficher des informations, notamment une autonomie en gaz, et un appareil d’assistance respiratoire, tel un ventilateur médical, relié fluidiquement au robinet de distribution de gaz et communiquant avec le dispositif électronique.

Le document FR-A-2868160 enseigne un dispositif électronique pour récipient de gaz sous pression, typiquement pour bouteille de gaz, permettant de déterminer et afficher l’autonomie en gaz du récipient sur lequel il est monté, c'est-à-dire de donner une estimation de la quantité résiduelle de gaz dans le récipient et/ou du temps d’utilisation possible dudit récipient.

En général, un récipient de gaz sous pression de ce type est raccordé fluidiquement à un appareil de ventilation assistée, c'est-à-dire un ventilateur médical, pour l’alimenter en gaz, par exemple en oxygène, destiné à être administré à un patient via le ventilateur médical, c'est-à-dire un appareil d’assistance respiratoire.

Pour ce faire, le dispositif électronique est équipé d’une carte électronique à microprocesseur(s) recevant périodiquement des signaux de mesure d’un capteur de pression et d’un capteur de température, par exemple lorsque le récipient est utilisé ou à un autre moment.

Ces signaux de mesure sont traités par un ou plusieurs algorithmes mis en œuvre par le ou les microprocesseurs de la carte électronique. La quantité résiduelle de gaz et/ou le temps d’utilisation possible, i.e. l’autonomie en gaz, sont affichés sur un afficheur électronique, tel un écran électronique.

Dans ce type de dispositif électronique, le traitement des signaux de mesure par le (ou les) microprocesseur commence après détection d’un début d’utilisation, c'est-à-dire de soutirage de gaz par l’utilisateur.

Autrement dit, l’estimation de l’autonomie restante ne peut démarrer qu’après la détection d’une consommation par le dispositif. Pour détecter une éventuelle consommation, ce type d’appareil de mesure attend en fait de relever une chute de pression indiquant un débit de gaz sortant du récipient de gaz, typiquement une bouteille ou bonbonne de gaz. Plus le débit de gaz sortant du récipient est important, plus la chute de pression engendrée est élevée. Le temps nécessaire au dispositif pour détecter la consommation est directement proportionnel à l’amplitude de la chute de pression. Il s’agit du temps nécessaire pour que la consommation entraine une chute de pression suffisamment significative pour être détectée par le capteur de pression. Or, en pratique, il a été constaté que le temps de détection du début d’utilisation pouvait atteindre 10 minutes, voire plus, ce qui est problématique car bien trop long.

De là, un problème est de pouvoir détecter plus rapidement le début d’utilisation du récipient de gaz, c'est-à-dire le moment où le gaz commence à être soutiré pour alimenter un appareil de ventilation assistée, encore appelé ventilateur médical ou machine de ventilation, qui est par ailleurs raccordé fluidiquement à un patient au moyen d’au moins un conduit flexible et d’une interface respiratoire, tel un masque respiratoire ou analogue.

Une solution concerne un ensemble de ventilation comprenant :

un récipient de gaz équipé d’un robinet de distribution de gaz et un dispositif électronique agencé sur ledit robinet de distribution de gaz, ledit dispositif électronique comprenant des moyens de traitement de données coopérant avec des moyens de mémorisation configurés pour mémoriser au moins un algorithme de monitorage du gaz, et un premier système de communication, et
un appareil d’assistance respiratoire, i.e. un ventilateur médical, relié fluidiquement audit robinet de distribution de gaz, et comprenant un deuxième système de communication,

caractérisé en ce que :

le deuxième système de communication de l’appareil d’assistance respiratoire est configuré pour transmettre au moins un signal d’utilisation au premier système de communication du dispositif électronique, en réponse à un début de distribution de gaz par l’appareil d’assistance respiratoire,
le premier système de communication du dispositif électronique est configuré pour réceptionner ledit signal d’utilisation et transmettre ledit signal d’utilisation aux moyens de traitement de données, et
les moyens de traitement de données du dispositif électronique sont configurés pour opérer, i.e. lancer ou mettre en œuvre, au moins un algorithme de monitorage du gaz en réponse à la réception dudit signal d’utilisation.

En d’autres termes, le ventilateur est conçu pour communiquer avec le dispositif électronique équipant le robinet du récipient de manière à lui envoyer un signal d’utilisation pour indiquer que le ventilateur a commencé à fournir du gaz provenant notamment du récipient, par exemple lorsqu’un utilisateur commence à utiliser du gaz. Après réception de ce signal d’utilisation, le dispositif électronique lance, i.e. opère, met en œuvre ou démarre, un (ou plusieurs) algorithme mémorisé et mis en œuvre par le processeur de manière à débuter immédiatement un monitorage, i.e. un suivi, de la consommation de gaz. Ainsi, la durée nécessaire à la détection du début d’utilisation, c'est-à-dire de soutirage du gaz, est considérablement réduite et le monitorage peut dès lors commencer sans délai.

Selon le cas, l’ensemble de ventilation peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :

le récipient de gaz est une bouteille de gaz sous pression, c'est-à-dire une bonbonne ou analogue.
le récipient de gaz est une bouteille d’oxygène de qualité médicale.
le récipient de gaz contient du gaz conditionné à une pression pouvant atteindre 200 bar bas, ou plus.
le robinet de distribution de gaz comprend un système de détente de gaz intégré. Un tel robinet est appelé RDI pour robinet à détente intégrée.
le dispositif électronique comprend au moins un microprocesseur, notamment un microcontrôleur, de préférence le microprocesseur est porté par une carte électronique.
le dispositif électronique comprend au moins un capteur de pression.
le premier système de communication du dispositif électronique comprend une première antenne configurée pour permettre, i.e. assurer, une communication avec le deuxième système de communication, i.e. une transmission de données ou analogue.
la première antenne est intégrée directement à un premier microprocesseur du premier système de communication.
le deuxième système de communication de l’appareil d’assistance respiratoire comprend une deuxième antenne configurée pour permettre, i.e. assurer, une communication avec le premier système de communication, i.e. une transmission de données ou analogue.
la deuxième antenne est intégrée directement à un deuxième microprocesseur du deuxième système de communication.
le dispositif électronique comprend une interface graphique utilisateur ou IGU.
l’IGU comprend un afficheur de données, tel un écran digital.
le dispositif électronique comprend un capteur de position configuré pour déterminer la position du sélecteur de débit du robinet de distribution de gaz, de préférence un RDI.
le sélecteur de débit est un volant rotatif de sélection de débit.
le dispositif électronique comprend une source d’énergie électrique, telle une (ou des) pile ou analogue.
l’interface graphique utilisateur est configurée pour afficher au moins une information relative à la pression du gaz, à l’autonomie en gaz ou l’état de la communication entre l’appareil d’assistance respiratoire et le dispositif électronique, en particulier une information d’autonomie en gaz.
le dispositif électronique comprend un boitier contenant les différents éléments ou composants permettant le fonctionnement dudit dispositif électronique.
l’appareil d’assistance respiratoire ou ventilateur médical est relié fluidiquement au patient via une canalisation souple et une interface respiratoire, tel un masque ou analogue.

L’ensemble de ventilation selon l’invention va maintenant être mieux compris grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :

est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un ensemble de ventilation selon l’invention, et

schématise une courbe de variation de la pression du gaz au cours du temps.

est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un ensemble de ventilation selon l’invention comprenant un récipient de gaz 1, en particulier une bouteille de gaz sous pression, notamment de l’oxygène de qualité médicale à une pression pouvant atteindre 200 bar abs ou plus, équipé d’un robinet de distribution de gaz 2 et un dispositif électronique 3 agencé sur le robinet de distribution de gaz 2. Le robinet de distribution de gaz 2 est de préférence un RDI, c'est-à-dire robinet à système de détente de gaz intégré.

Le robinet de distribution de gaz 2 comprend un raccord de sortie 20 délivrant du gaz dans une canalisation souple 5 reliée fluidiquement à un appareil d’assistance respiratoire 4, appelé ventilateur médical, fournissant du gaz respiratoire à un patient P auquel il est relié fluidiquement via une autre canalisation souple 7 et une interface respiratoire 6, tel un masque ou analogue. Le gaz respiratoire est par exemple de l’oxygène ou de l’air enrichi en oxygène.

Dans le cadre de la présente invention, le terme ‘gaz’ englobe les gaz purs, c'est-à-dire mono-constituant, et les mélanges gazeux, c'est-à-dire à plusieurs constituants.

Le dispositif électronique 3 comprend des moyens de traitement de données 30, notamment un (ou des) microprocesseur, coopérant avec des moyens de mémorisation 31, telle une mémoire de type EEPROM qui peut servir à mémoriser un ou des algorithmes et/ou des données ou analogues alimentant le ou les algorithmes. Il est à noter qu’un ou des algorithmes peuvent aussi être mémorisés dans la mémoire flash du microprocesseur.

Par ailleurs, le ventilateur 4 comprend un deuxième système de communication 40 communiquant et coopérant avec le premier système de communication 32 du dispositif électronique 3.

Plus précisément, le deuxième système de communication 40 du ventilateur 4 est configuré pour transmettre au moins un signal d’utilisation S au premier système de communication 32 du dispositif électronique 3, en réponse à un début de distribution de gaz par le ventilateur 4, c'est-à-dire quand le ventilateur 4 commence à délivrer du gaz respiratoire au patient P.

Autrement dit, il existe un canal de communication entre le ventilateur 4 et le dispositif électronique 3 permettant au ventilateur 4 d’envoyer un ou des signaux S au dispositif électronique 3 de sorte de l’avertir d’un début d’utilisation du gaz et donc de le « réveiller », c'est-à-dire de lui permettre de passer d’un mode « sommeil/veille » à un mode « actif ».

Ce (ou ces) signal d’utilisation S est alors réceptionné par le premier système de communication 32 du dispositif électronique 3, puis transmis par celui-ci aux moyens de traitement de données 30 qui traitent ce signal S.

Lorsque les moyens de traitement de données 30 du dispositif électronique 3 déterminent qu’il s’agit du signal d’utilisation S, ceux-ci démarrent ou initient, i.e. mettent en œuvre, alors un algorithme de monitorage du gaz. Cet algorithme est retrouvé ou sélectionné au sein des moyens de mémorisation, puis mis en œuvre par le processeur 30 de manière à opérer immédiatement un monitorage du gaz distribué par le RDI 2 au ventilateur 4.

Le monitorage du gaz peut comprendre une détermination de la pression du gaz sortant de la bouteille 1 au moyen d’un capteur de pression 35 et/ou de la température du gaz au moyen d’une sonde ou capteur de température 36.

Avantageusement, le dispositif électronique 3 comprend aussi une interface graphique utilisateur ou IGU 33, tel un écran digital ou analogue, permettant d’afficher une ou des informations destinées à un utilisateur, tel du personnel soignant. Par exemple, l’IGU 33 peut afficher des informations de pression, d’autonomie en gaz de la bouteille, i.e. quantité résiduelle de gaz dans la bouteille et/ou temps d’utilisation, et/ou un état de la communication entre le ventilateur et le dispositif 3, ou autre.

Le dispositif électronique 3 peut aussi comprendre un capteur de position 37 permettant de déterminer la position d’ouverture du RDI 2, c'est-à-dire la position du sélecteur de débit du RDI 2, tel un volant rotatif de sélection de débit.

Optionnellement, le dispositif électronique 3 peut aussi communiquer des informations ou des données au ventilateur 4, par exemple des valeurs de débit, de pression, d’autonomie etc… lesquelles peuvent alors être affichées sur une interface graphique du ventilateur, tel un écran digital, notamment un écran tactile.

Il est à noter que le dispositif électronique 3 comprend également une source d’énergie électrique 34, par exemple une (ou plusieurs) batterie, pile ou analogue, rechargeable ou non, qui alimente en courant électrique, les moyens de traitement de données 30, notamment un microprocesseur, les moyens de mémorisation 31, telle une mémoire, et/ou le premier système de communication 32. De même, le ventilateur 4 est alimenté en courant électrique provenant du secteur ou d’une (ou plusieurs) batterie ou analogue, de préférence rechargeable.

En utilisation, le dispositif électronique 3 monté sur le RDI 2 d’une bouteille de gaz 1 et le ventilateur 4 sont généralement placés à une faible distance l’un de l’autre, par exemple au sein d’une pièce d’hôpital, par exemple une chambre ou une salle de soins, au sein d’un véhicule d’urgence, telle une ambulance ou analogue. Typiquement, ils sont situés à une distance comprise entre 10 cm et 5 m, généralement entre 50 cm et 3 m environ.

La communication entre le dispositif électronique 3 et le ventilateur 4 communiquent entre eux sans fil, par exemple en Bluetooth, en wifi ou autre, par exemple NFC, LoRa, Radio-Fréquence, Zigbee, ou via un système filaire, i.e. câble de liaison ou autre.

Dès que le dispositif électronique 3 reçoit un signal S du ventilateur 4 correspondant à un début de consommation de gaz, il déclenche (« trigger » en anglais) ou met en œuvre un (des) algorithme permettant de monitorer, c'est-à-dire de suivre, la sortie de gaz de la bouteille 1 en estimant alors le débit de gaz, la quantité de gaz résiduelle dans la bouteille 1 et/ou l’autonomie en gaz.

Ces grandeurs peuvent être déterminées notamment à partir de la pression mesurée par le capteur de pression 35 qui mesure la pression en amont du système de détente du RDI 2 et/ou la sonde ou capteur de température 36 qui permet d’estimer la température du gaz. Le ventilateur peut aussi communiquer le débit de gaz soutiré de la bouteille, ce que permettraient de corroborer les calculs faits, par exemple à l’aide des capteurs dans le dispositif 3.

Grâce à l’invention, il n’est plus nécessaire de détecter une chute de pression au niveau du RDI 2, comme dans l’art antérieur, ce qui permet d’assurer un suivi immédiat, c'est-à-dire sans latence ou retard, de la consommation de gaz par le ventilateur 4, donc indirectement de la quantité de gaz fourni au patient P.

A titre d’exemple, la schématise une courbe P/T de pression de gaz P en fonction du temps T obtenue au cours d’une ventilation d’un patient P, par exemple mesurée par le capteur de pression 35 du dispositif électronique 3.

Une telle courbe P/T peut être analysée et traitée par les moyens de traitement de données 30 pour en déduire des variations de pression qui peuvent être converties en variations de quantité de gaz ou en consommation de gaz, par exemple par application de l’équation des gaz parfaits P.V = n.R.T ou de celle des gaz réels : P.V= n.Z.R.T , où (en unité SI) :

P est la pression du gaz mesurée,
V est le volume du récipient,
n est la quantité en moles de gaz,
R est la constante des gaz parfaits,
T est la température du gaz qui peut être approximée par la sonde de température 36 qui mesure la température ambiante ou alors estimée via un modèle mémorisé de température, ou encore être mesurée par le ventilateur 4 et envoyée au dispositif électronique 3, et
Z est un facteur de compressibilité connu provenant d’un tableau mémorisé correspondant au mélange gazeux présent dans le récipient.

Il est à souligner que le ventilateur 4 peut envoyer d’autres informations, i.e. signaux de mesure ou autres, au dispositif électronique 3 équipant le RDI 2. Par exemple, le ventilateur 4 peut envoyer des informations telles que :

début d’utilisation du gaz par le ventilateur 4, c'est-à-dire début de ventilation du patient P, avec fourniture du gaz issu de la bouteille 1 de gaz,
fin de ventilation, c'est-à-dire que le gaz n’est plus soutiré de la bouteille 1,
débit de gaz moyen en entrée de ventilateur 4 par exemple,
signaux d’appairage, comme expliqué ci-après, etc…

Les premier et/ou deuxième systèmes de communication 32, 40 comprennent par exemple une antenne et un module ou driver de communication. Préférentiellement, il s’agit d’un microprocesseur présent sur une carte électronique appelé « module bluetooth » qui comprend une antenne 2,4 GHz au sein même de la puce.

Afin de protéger le dispositif électronique 3, un capotage de protection peut être agencé autour du RDI 2 et dudit dispositif électronique 3, par exemple en étant fixé au col du récipient 1. Un tel capotage est notamment décrit par EP-A-3006810 ou EP-A-3002498.

Exemple d’un fonctionnement avec canal de communication « sans fil »

Dans ce cas, la communication peut se faire par exemple en Wi-Fi, Bluetooth ou autre.

Lorsqu’il est en mode « sommeil / veille », le premier système de communication 32 du dispositif électronique 3 équipant le robinet 2 agencé sur le récipient de gaz 1 peut émettre un signal d’appairage à intervalle de temps régulier, par exemple d’une fois par seconde à une fois par minute, ou toute autre durée, et attend ensuite un signal de réponse provenant du ventilateur 4, pendant une durée de réponse préfixée, par exemple de durée de réponse de 1 à 5 secondes, ou autre.

Lorsqu’un utilisateur, tel un personnel soignant, souhaite utiliser le ventilateur 4 pour fournir du gaz respiratoire à un patient P, il commence par entrer l’ID ou identification du récipient 1 souhaité, via une interface de saisie, tel que touches ou analogues, présente sur le ventilateur 4 ou reliée à et/ou communiquant avec celui-ci, par exemple via un téléphone intelligent de type smartphone ou une tablette numérique.

Le signal d’identification (ID) est alors transmis au premier système de communication 32 du dispositif électronique 3 par le deuxième système de communication 40 du ventilateur 4 et lui peut alors se produire un appairage entre eux, par exemple pendant une durée d’appairage allant jusqu’à 1 minute, ou plus, étant donné que le dispositif électronique 3 reçoit alors le signal d’identification (ID) provenant du ventilateur 4.

Une fois appairé avec le ventilateur 4, le dispositif électronique 3 est prêt à recevoir les autres signaux émis par le ventilateur 4, en particulier le signal représentatif d’un début d’utilisation du gaz, c'est-à-dire de fourniture de gaz au patient P.

Toutefois, on peut prévoir une fin de communication et d’appairage entre eux, si aucun signal représentatif d’un début d’utilisation du gaz n’est reçu pendant une durée fixée, notamment une durée réglable, par exemple après 1 ou plusieurs minutes, par exemple après 2 à 5 minutes. Dans ce cas, le dispositif électronique 3 retourne en mode « veille / sommeil ».

A l’inverse, si un signal d’utilisation S du ventilateur 4 est reçu, les moyens de traitement de données 30 du dispositif électronique 3 peuvent alors déclencher ou mettre en œuvre un (ou plusieurs) algorithme de monitorage du gaz, comme expliqué ci-avant.

Exemple d’un fonctionnement avec canal de communication filaire

Dans ce cas, le ventilateur 4 est relié au dispositif électronique 3 du robinet 2 équipant la bouteille 1 par un (ou plusieurs) connections filaires, c'est-à-dire un (ou des) câble électrique ou analogue, par exemple un câble de liaison muni de connecteurs de type USB venant se connecter sur des prises USB complémentaires agencées sur le ventilateur 4 et sur le dispositif électronique 3.

La communication entre eux est établie et perdure dès branchement des connecteurs. Le reste s’effectue comme précédemment.

D’une façon générale, l’ensemble de ventilation de patient selon l’invention comprenant un récipient de gaz sous pression, telle une bouteille d’oxygène sous pression, équipé d’un robinet de distribution de gaz et d’un dispositif électronique pour afficher des informations, notamment une autonomie en gaz, et un appareil d’assistance respiratoire, tel un ventilateur médical, relié fluidiquement au robinet de distribution de gaz et communiquant avec le dispositif électronique peut être utilisé pour traiter des patients souffrants d’insuffisances ou troubles respiratoires ou analogues, requérant une administration d’un gaz thérapeutique, typiquement de l’oxygène ou de l’air enrichi en oxygène.

Claims

Ensemble de ventilation (1, 4) comprenant :
un récipient de gaz (1) équipé d’un robinet de distribution de gaz (2) et un dispositif électronique (3) agencé sur ledit robinet de distribution de gaz (2), ledit dispositif électronique (3) comprenant des moyens de traitement de données (30) coopérant avec :
des moyens de mémorisation (31) configurés pour mémoriser au moins un algorithme de monitorage du gaz, et

un premier système de communication (32),
et un appareil d’assistance respiratoire (4) relié fluidiquement audit robinet de distribution de gaz (2), et comprenant un deuxième système de communication (40),
caractérisé en ce que :
le deuxième système de communication (40) de l’appareil d’assistance respiratoire (4) est configuré pour transmettre au moins un signal d’utilisation au premier système de communication (32) du dispositif électronique (3), en réponse à un début de distribution de gaz par l’appareil d’assistance respiratoire (4),

le premier système de communication (32) du dispositif électronique (3) est configuré pour réceptionner ledit signal d’utilisation (S) et transmettre ledit signal d’utilisation (S) aux moyens de traitement de données (30), et

les moyens de traitement de données (30) du dispositif électronique (3) sont configurés pour déclencher au moins un algorithme de monitorage du gaz en réponse à la réception dudit signal d’utilisation (S).
Ensemble de ventilation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de traitement de données (30) du dispositif électronique (3) comprennent au moins un microprocesseur.
Ensemble de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électronique (3) comprend au moins un capteur de pression (35).
Ensemble de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électronique (3) comprend une source d’énergie électrique (34).
Ensemble de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier système de communication (32) du dispositif électronique (3) comprend une première antenne configurée pour permettre une communication avec le deuxième système de communication (40).
Ensemble de ventilation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième système de communication (40) de l’appareil d’assistance respiratoire (4) comprend une deuxième antenne configurée pour permettre une communication avec le premier système de communication (32).
Ensemble de ventilation selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la première antenne est intégrée à un premier microprocesseur et/ou la deuxième antenne est intégrée à un deuxième microprocesseur.
Ensemble de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électronique (3) comprend une interface graphique utilisateur (33).
Ensemble de ventilation selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’interface graphique utilisateur (33) est configurée pour afficher au moins une information relative à la pression du gaz, à l’autonomie en gaz ou l’état de la communication entre l’appareil d’assistance respiratoire (4) et le dispositif électronique (3).
Ensemble de ventilation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électronique (3) comprend un capteur de position (37) configuré pour déterminer la position du sélecteur de débit du robinet de distribution de gaz (2).