APPAREIL D'ASSISTANCE RESPIRATOIRE RESPIRATORY ASSISTANCE APPARATUS
La présente invention est relative à un appareil d'assistance respiratoire muni d'un dispositif de détection de cycles respiratoires, notamment pour contrôler l'exécution d'un traitement au cours duquel on fait respirer à un patient un gaz de traitement, ou un mélange d'un tel gaz avec de l'air, qui est envoyé à l'entrée des voies respiratoires du patient.The present invention relates to a respiratory assistance device provided with a device for detecting respiratory cycles, in particular for controlling the execution of a treatment during which a patient is made to breathe a treatment gas, or a mixture of such a gas with air, which is sent to the inlet of the patient's respiratory tract.
Dans la suite du présent texte, on parlera essentiellement d'oxygénothérapie, c'est-à-dire du cas où le gaz de traitement est l'oxygène, mais il doit être entendu que le dispositif peut éventuellement être utilisé dans des cas où le gaz de traitement est différent.In the remainder of this text, we will essentially speak of oxygen therapy, that is to say of the case where the treatment gas is oxygen, but it should be understood that the device may possibly be used in cases where the treatment gas is different.
La prescription médicale prévoit habituellement que l'envoi de gaz de traitement doit être réalisé, sous la responsabilité du patient, pendant un temps déterminé, qui est en général supérieur à une heure. Il est important, non seulement du point de vue purement médical, mais également pour satisfaire les desiderata des Organismes d'Assurance Médicale, de pouvoir contrôler si le traitement a bien été effectué pendant le temps prévu et de façon correcte.The medical prescription usually provides that the sending of treatment gases must be carried out, under the responsibility of the patient, for a determined time, which is generally greater than one hour. It is important, not only from a purely medical point of view, but also to satisfy the wishes of the Medical Insurance Bodies, to be able to check whether the treatment has been carried out for the correct time and correctly.
On a imaginé, pour cela, de contrôler soit la pression, soit le débit dans les conduits reliant la source de gaz de traitement au patient. En effet, l'inspiration se traduit par une baisse de pression ou une augmentation de débit au niveau de la sortie de ces conduits à l'entrée des voies respiratoires du patient. L'expiration se traduit par une hausse de la pression ou une chute de débit au même endroit. On conçoit que de telles variations d'un signal de pression ou de débit peuvent être traitées dans une électronique appropriée pour obtenir des signaux indiquant que le traitement est en cours et par suite comptabiliser les temps d'utilisation pour en déduire le diagnostic de traitement.For this purpose, it has been imagined to control either the pressure or the flow rate in the conduits connecting the source of treatment gas to the patient. In fact, inspiration results in a drop in pressure or an increase in flow rate at the outlet of these conduits at the inlet of the patient's respiratory tract. Expiration results in an increase in pressure or a drop in flow in the same place. It is understood that such variations of a pressure or flow signal can be processed in appropriate electronics to obtain signals indicating that the treatment is in progress and therefore to count the times of use in order to deduce the diagnosis of treatment.
Un dispositif permettant d'obtenir ce résultat est décrit dans la demande de brevet internationale WO 94/13349.A device making it possible to obtain this result is described in international patent application WO 94/13349.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)
Ce dispositif comprend une unité de fourniture du gaz ou du mélange de gaz de traitement, formée essentiellement d'une réserve de gaz en bouteille par exemple, qui débite dans un tuyau menant à un masque destiné à être placé contre la face d'un patient. Ce masque établit une étanchéité plus ou moins parfaite sur la peau faciale de sorte que le patient qui en est équipé ne respire quasiment que le gaz qui lui parvient à partir de l'unité de fourniture de ce gaz.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) This device comprises a unit for supplying the gas or the mixture of treatment gases, essentially formed by a reserve of bottled gas for example, which flows into a pipe leading to a mask intended to be placed against the face of a patient . This mask establishes a more or less perfect seal on the facial skin so that the patient who is equipped with it almost breathes only the gas which reaches him from the supply unit of this gas.
Le dispositif comprend également un moyen de mesure de pression ou de débit qui permet de déterminer le temps pendant lequel le patient respire effectivement le gaz délivré.The device also includes a pressure or flow measurement means which makes it possible to determine the time during which the patient actually breathes the gas delivered.
Comme dans cette proposition antérieure, la liaison entre l'unité de fourniture et les voies respiratoires du patient est relativement isolée de l'environnement extérieur, les variations dues aux cycles respiratoires des signaux de pression et de débit sont nettes et donc facilement mesurables par un capteur placé quelque part dans cette liaison. On peut donc aisément déduire de ces signaux le temps d'utilisation de l'appareil.As in this previous proposal, the connection between the supply unit and the patient's respiratory tract is relatively isolated from the external environment, the variations due to the respiratory cycles of the pressure and flow signals are clear and therefore easily measurable by a sensor placed somewhere in this link. It is therefore easy to deduce from these signals the time of use of the device.
Cependant depuis pçu, on a développé des techniques nouvelles d'assistance respiratoire destinées surtout à assurer le traitement en milieu non hospitalier, tout en permettant au patient d'avoir une activité quasi-normale à domicile, sans que le personnel soignant ne soit présent.However, since conceived, new respiratory assistance techniques have been developed intended above all to ensure treatment in a non-hospital environment, while allowing the patient to have an almost normal activity at home, without the nursing staff being present.
Ces techniques consistent essentiellement à envoyer, à l'entrée du système respiratoire du patient, en particulier dans ses narines, un débit permanent et constant, fixé à l'avance, de gaz de traitement, par exemple un mélange de 90°ό d'oxygène et 10% d'azote et ce pendant des durées de traitement périodiques fixées par le praticien.These techniques essentially consist in sending, at the inlet of the respiratory system of the patient, in particular in his nostrils, a permanent and constant flow, fixed in advance, of treatment gas, for example a mixture of 90 ° ό of oxygen and 10% nitrogen, for periodic treatment times set by the practitioner.
On utilise à cet effet, non pas des masques étanches, mais des appareils communément appelés "lunettes respiratoires", composés d'une monture à laquelle sont fixés
de petits tubes débouchant dans les narines du patient, à faible distance de l'entrée de celles-ci. Ces petits tubes sont connectés à l'unité de fourniture du gaz respiratoire par un conduit souple et léger dont la longueur peut atteindre plusieurs mètres, typiquement 10 à 15 m.For this purpose, not waterproof masks are used, but devices commonly called "breathing glasses", composed of a frame to which are attached small tubes opening into the patient's nostrils, a short distance from their entrance. These small tubes are connected to the breathing gas supply unit by a flexible and light conduit whose length can reach several meters, typically 10 to 15 m.
Ces appareils ont donc pour caractéristique importante de ne pas être étanches vis-à-vis de l'extérieur moyennant quoi, lors de l'inspiration, le patient aspire dans ses voies respiratoires, un mélange formé d'air atmosphérique et de gaz de traitement. Lors de l'expiration, l'oxygène se mélange à l'air expiré.These devices therefore have the important characteristic of not being watertight vis-à-vis the exterior whereby, during inspiration, the patient sucks in his respiratory tract, a mixture formed of atmospheric air and treatment gas. . During exhalation, oxygen mixes with the exhaled air.
En outre, pour ces appareils d'assistance respiratoire récents, on utilise des petites unités de fourniture appelées aussi "concentrateurs" dans lesquelles l'oxygène n'est pas fourni à partir d'une réserve comme une bouteille, mais fabriqué en continu dans des colonnes de production qui contiennent des tamis moléculaires capables de séparer l'oxygène des autres composantes de l'air et notamment de l'azote. Ces appareils de production comportent en général deux colonnes placées alternativement en production et en régénération, cette dernière phase permettant chaque fois de régénérer les tamis moléculaires de la colonne qui était auparavant en production. Pour fixer les idées, une phase de production/régénération peut durer entre 7 et 15 secondes par exemple.In addition, for these recent respiratory assistance devices, small delivery units are used, also called "concentrators" in which oxygen is not supplied from a reserve such as a bottle, but continuously produced in production columns which contain molecular sieves capable of separating oxygen from the other components of the air and in particular from nitrogen. These production devices generally comprise two columns placed alternately in production and in regeneration, this last phase making it possible each time to regenerate the molecular sieves of the column which was previously in production. To fix the ideas, a production / regeneration phase can last between 7 and 15 seconds for example.
Dans ces appareils d'assistance respiratoire récents, les variations de pression et de débit sont relativement nettes à l'entrée des voies respiratoires du patient, c'est- à-dire à la sortie des conduits de gaz de traitement. Du fait des pertes de charge dans le conduit souple qui relie la source de gaz de traitement au patient, les signaux deviennent plus faibles, et plus difficiles à séparer du bruit, si on s'éloigne de l'extrémité du conduit en direction de l'unité de production du gaz de traitement. Le
signal à détecter, que ce soit un signal de débit ou un signal de pression, présente alors un rapport signal/bruit extrêment défavorable.In these recent respiratory assistance devices, the pressure and flow variations are relatively clear at the inlet of the patient's respiratory tract, that is to say at the outlet of the treatment gas ducts. Due to the pressure drops in the flexible conduit which connects the source of treatment gas to the patient, the signals become weaker, and more difficult to separate from the noise, if one moves away from the end of the conduit towards the '' processing gas production unit. The signal to be detected, whether a flow signal or a pressure signal, then has an extremely unfavorable signal / noise ratio.
Le bruit sur ce signal provient tout d'abord du fait que, comme déjà indiqué, le concentrateur fonctionne avec un cycle de commutation entre production et régénération qui est à peu près de la même fréquence que les cycles respiratoires du patient. Ce phénomène introduit donc une oscillation sur le signal qui se distingue très difficilement des variations introduites par les cycles respiratoires.The noise on this signal comes firstly from the fact that, as already indicated, the concentrator operates with a switching cycle between production and regeneration which is about the same frequency as the patient's respiratory cycles. This phenomenon therefore introduces an oscillation on the signal which is very difficult to distinguish from the variations introduced by the respiratory cycles.
A cela s'ajoute que le gaz respiratoire doit passer par un humidificateur à barbotage qui, par la production de bulles, contribue également pour une part importante à augmenter le bruit de fond du signal.In addition, the breathing gas must pass through a bubbling humidifier which, by producing bubbles, also contributes significantly to increasing the background noise of the signal.
Pour réduire l'influence du bruit sur le signal, on serait donc tenté de placer le capteur de pression ou de débit dans le conduit d'amenée du gaz de traitement à proximité de l'utilisateur, là où le signal respiratoire est le plus marqué. Cette solution nécessite toutefois des lunettes lourdes de conception spéciale et donc coûteuse.To reduce the influence of noise on the signal, we would therefore be tempted to place the pressure or flow sensor in the supply gas supply duct near the user, where the respiratory signal is most marked. . However, this solution requires heavy glasses of special design and therefore expensive.
En outre, comme déjà indiqué ci-dessus, les appareils d'assistance respiratoire à concentrateur ont surtout été conçus pour augmenter la mobilité du patient, notamment en dotant l'appareil d'un conduit d'alimentation d'une longueur considérable. Dès lors, on comprend que le fait de placer le capteur près de l'utilisateur entraînerait un gêne considérable, non seulement par l'augmentation de poids des lunettes, mais également par la présence inévitable de plusieurs éléments de liaison vers l'unité de fourniture comme des conducteurs électriques et un conduit de mesure parallèle au conduit de fourniture du gaz de traitement. Cette solution est donc loin d'être satisfaisante, alors
qu'à priori sur le plan du rapport signal/bruit, cette disposition serait la plus favorable.In addition, as already indicated above, the concentrator respiratory assistance devices have above all been designed to increase patient mobility, in particular by providing the device with a supply duct of considerable length. Therefore, it is understood that placing the sensor close to the user would cause considerable discomfort, not only by the increase in weight of the glasses, but also by the inevitable presence of several connecting elements to the supply unit. such as electrical conductors and a measurement pipe parallel to the supply pipe for the process gas. This solution is far from satisfactory, then that a priori in terms of signal / noise ratio, this arrangement would be the most favorable.
Si, au contraire, on place le capteur près de l'unité de fourniture, on ne peut obtenir ce rapport signal/bruit favorable qu'en prévoyant également un conduit supplémentaire reliant les "lunettes respiratoires" au capteur (qui serait, dans ce cas placé immédiatement en aval de l'humidificateur). Cette solution allégerait donc les lunettes respiratoires grâce à l'absence du capteur, mais n'empêcherait pas une augmentation de la rigidité et du poids du conduit d'alimentation.If, on the contrary, the sensor is placed close to the supply unit, this favorable signal-to-noise ratio can only be obtained by also providing an additional conduit connecting the "breathing glasses" to the sensor (which would be, in this case placed immediately downstream of the humidifier). This solution would therefore lighten the respiratory glasses thanks to the absence of the sensor, but would not prevent an increase in the rigidity and the weight of the supply duct.
En première analyse, une mesure de débit ou de pression du gaz respiratoire semble donc peu appropriée pour comptabiliser le temps d'utilisation d'un appareil respiratoire à concentrateur doté de possibilités d'utilisation commodes et peu contraignantes pour le patient.In the first analysis, a measurement of the flow rate or pressure of the respiratory gas therefore seems unsuitable for accounting for the time of use of a breathing apparatus with concentrator endowed with convenient and undemanding possibilities of use for the patient.
Il est à signaler par ailleurs, que le brevet EP 0 602 734 décrit un appareil respiratoire dans lequel à partir d'une mesure de débit du gaz de traitement, on synchronise la fourniture de doses prédéterminées de gaz de traitement sur le cycle respiratoire du patient. Dans ce document, on ne se préoccupe pas de la précision de la mesure de débit, ni ce problème, ni l'emplacement du capteur dans le conduit de circulation du gaz de traitement n'y étant abordé.It should also be noted that patent EP 0 602 734 describes a respiratory device in which, from a measurement of the flow rate of the treatment gas, the supply of predetermined doses of treatment gas is synchronized with the respiratory cycle of the patient . In this document, we are not concerned with the accuracy of the flow measurement, neither this problem nor the location of the sensor in the process gas circulation duct being addressed there.
La présente invention a pour but de fournir appareil d'assistance respiratoire équipé d'un concentrateur qui permette un contrôle efficace de l'application des prescriptions médicales, sans occasionner de gêne pour le patient, tout en étant d'une complication réduite et d'un faible coût.The object of the present invention is to provide a respiratory assistance device equipped with a concentrator which allows effective control of the application of medical prescriptions, without causing discomfort for the patient, while being of a reduced complication and low cost.
L'invention a donc pour objet un appareil d'assistance respiratoire comprenant une source de gaz de traitement sous la forme- d'un concentrateur destiné à fournir un flux à peu
près constant de gaz de traitement, un conduit pour mener ce gaz de traitement au patient et des lunettes respiratoires connectées audit conduit et destinées à permettre au patient de respirer un mélange d'air ambiant et dudit gaz de traitement, cet appareil comportant également un capteur de débit destine à détecter le débit du gaz de traitement et des moyens électroniques de calcul pour, à partir du signal de débit fourni par ledit capteur, déterminer la durée réelle d'assistance respiratoire assurée par l'appareil, ce dernier étant caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques de calcul comprennent des moyens pour échantillonner le signal de débit fourni par ledit capteur, des moyens pour calculer la moyenne courante desdits échantillons, des moyens pour, périodiquement et sur une première durée, extraire de ladite moyenne courante des premières successions de valeurs; des moyens pour, périodiquement et sur une seconde durée plus longue que ladite première durée, extraire d'une pluralité desdites premières successions de valeurs, des secondes successions de valeurs; des moyens de comparaison capables, par une comparaison avec un faisceau de données relevées empiriquement pendant que lesdites lunettes sont alimentées en gaz de traitement, mais non portées, de déterminer celles parmi lesdites secondes durées prédéterminées pendant lesquelles lesdites secondes successions de valeurs correspondent au port effectif desdites lunettes, lorsqu'elles sont alimentées en gaz de traitement, et des moyens de calcul pour cumuler les durées ainsi déterminées afin d'obtenir ladite durée effective d'assistance respiratoire.
Il résulte de ces caractéristiques que ne sont comptabilisées pour établir la durée d'utilisation de l'appareil que les irrégularités dans le signal de débit dues à des cycles respiratoires du patient. Suivant un premier mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention, les valeurs desdites premières successions de valeurs sont des amplitudes du débit mesurées lors de l'écoulement de chacune desdites premières périodes de temps prédéterminées. De préférence, ces amplitudes sont les amplitudes maximales relevées respectivement pendant lesdites premières périodes de temps prédéterminées.The subject of the invention is therefore a respiratory assistance device comprising a source of treatment gas in the form of a concentrator intended to provide a flow with little near constant treatment gas, a conduit for carrying this treatment gas to the patient and breathing glasses connected to said conduit and intended to allow the patient to breathe a mixture of ambient air and said treatment gas, this apparatus also comprising a sensor flow intended to detect the flow of process gas and electronic calculation means to, from the flow signal supplied by said sensor, determine the actual duration of respiratory assistance provided by the device, the latter being characterized in that said electronic calculation means comprise means for sampling the flow signal supplied by said sensor, means for calculating the current average of said samples, means for, periodically and over a first duration, extract from said current average of the first successions of values; means for periodically and over a second duration longer than said first duration, extracting from a plurality of said first successions of values, second successions of values; comparison means capable, by comparison with a beam of data recorded empirically while said glasses are supplied with treatment gas, but not worn, to determine which of said second predetermined durations during which said second successions of values correspond to the actual wearing said glasses, when they are supplied with treatment gas, and calculation means for cumulating the durations thus determined in order to obtain said effective duration of respiratory assistance. It follows from these characteristics that only the irregularities in the flow signal due to the patient's respiratory cycles are taken into account to establish the duration of use of the device. According to a first embodiment of the apparatus according to the invention, the values of said first successions of values are amplitudes of the flow rate measured during the flow of each of said first predetermined time periods. Preferably, these amplitudes are the maximum amplitudes recorded respectively during said first predetermined time periods.
Suivant un second mode de réalisation, les valeurs desdites premières successions de valeurs sont formées par le nombre de fois que le signal de débit mesuré franchit un seuil prédéterminé.According to a second embodiment, the values of said first successions of values are formed by the number of times that the measured flow signal crosses a predetermined threshold.
L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques illustrés avec les dessins parmi lesquels : la figure 1 est un schéma simplifié de l'appareil d'assistance respiratoire selon l'invention; la figure 2 est un organigramme illustrant un premier mode de fonctionnement du calculateur de l'appareil selon l'invention; et la figure 3 est un organigramme illustrant un second mode de fonctionnement du calculateur et la façon dont sont préparés les signaux sur lesquels travaille ce calculateur.The invention will now be explained in more detail with the aid of practical examples illustrated with the drawings among which: FIG. 1 is a simplified diagram of the respiratory assistance device according to the invention; FIG. 2 is a flowchart illustrating a first mode of operation of the computer of the apparatus according to the invention; and FIG. 3 is a flow diagram illustrating a second mode of operation of the computer and the way in which the signals on which this computer works are prepared.
La figure 1 montre une unité A d'assistance respiratoire capable de produire du gaz de traitement, ici de l'oxygène, éventuellement mélangé dans des proportions définies avec de l'air. Cette unité est avantageusement réalisée sous la forme d'un équipement placé dans une petite armoire montée sur roulettes par exemple, de façon à être facilement déplaçable à domicile par le patient au cours du
traitement. L'armoire est connectée par un tuyau unique T de diamètre convenable, à des lunettes respiratoires L destinées à être portées par le patient symbolisé en P. A titre indicatif, le tuyau T peut avoir une longueur de plusieurs mètres, de préférence entre 10 et 15 m pour donner au patient la mobilité souhaitée. On notera que le gaz de traitement fourni par l'unité A est respiré par le patient P en se mélangeant au niveau des orifices d'entrée de ses voies respiratoires avec de l'air ambiant, les lunettes respiratoires étant donc essentiellement non étanches par rapport à la peau faciale du patient P.FIG. 1 shows a respiratory assistance unit A capable of producing treatment gas, in this case oxygen, possibly mixed in defined proportions with air. This unit is advantageously made in the form of equipment placed in a small cabinet mounted on casters for example, so as to be easily movable at home by the patient during the treatment. The cabinet is connected by a single tube T of suitable diameter, to respiratory glasses L intended to be worn by the patient symbolized in P. As an indication, the tube T can have a length of several meters, preferably between 10 and 15 m to give the patient the desired mobility. It will be noted that the treatment gas supplied by the unit A is breathed in by the patient P by mixing at the level of the entry orifices of his respiratory tracts with ambient air, the respiratory glasses therefore being essentially leaktight with respect to to the facial skin of patient P.
L'unité A comprend un concentrateur 1 comportant essentiellement les organes suivants: un filtre primaire 2 recevant l'air ambiant; - un compresseur 3 délivrant de l'air sous pression en 4 à une capacité tampon 5; un système de refroidissement 6 équipé d'un ventilateur 7 et d'un échangeur 8; deux colonnes 9 et 10 à tamis moléculaires capables d'isoler l'oxygène dans l'air qui leurs est fourni à travers: une vanne rotative de commutation 11 destinée à brancher alternativement les colonnes 9 et 10 en régime de production et en régime de régénération; - un filtre bactériologique 12 branché à la sortie des colonnes 9 et 10; un sélecteur de débit 13 placé en aval du filtre 12 et un humidificateur 14 placé en aval du sélecteur 13.Unit A comprises a concentrator 1 essentially comprising the following members: a primary filter 2 receiving ambient air; - a compressor 3 delivering pressurized air at 4 to a buffer capacity 5; a cooling system 6 equipped with a fan 7 and an exchanger 8; two columns 9 and 10 with molecular sieves capable of isolating the oxygen in the air which is supplied to them through: a rotary switching valve 11 intended to connect alternately columns 9 and 10 in production mode and in regeneration regime ; - a bacteriological filter 12 connected to the outlet of columns 9 and 10; a flow selector 13 placed downstream of the filter 12 and a humidifier 14 placed downstream of the selector 13.
L'humidificateur 14 est connecté au tuyau de connexion T par l'intermédiaire d'un capteur de débit 15 qui est incorporé dans l'armoire A, c'est-à-dire dans le cas
illustré, situé à une distance importante des lunettes respiratoires L.The humidifier 14 is connected to the connection pipe T by means of a flow sensor 15 which is incorporated in the cabinet A, that is to say in the case illustrated, located at a significant distance from the respiratory glasses L.
Comme représenté, l'humidificateur 14 peut également être connecté à un capteur de pression 16 qui est exploité en particulier dans le second mode de mise en oeuvre de l'invention décrit par la suite.As shown, the humidifier 14 can also be connected to a pressure sensor 16 which is used in particular in the second embodiment of the invention described below.
Le capteur de débit 15 peut être du type "AWM 5101" de la Société Honey ell, et il est connecté électriquement, comme d'ailleurs le capteur de pression 16, à une carte d'électronique 17, elle-même en communication avec un calculateur 18.The flow sensor 15 can be of the "AWM 5101" type from the company Honey ell, and it is electrically connected, like the pressure sensor 16, to an electronic card 17, itself in communication with a calculator 18.
La fonction de l'électronique 17 est de transformer les signaux des capteurs 15 et 16 en données utilisables par le calculateur 18. Ce dernier est connecté à un dispositif d'affichage 19 permettant, selon la présente invention, la lecture de la durée d'utilisation effective de l'appareil d'assistance respiratoire et éventuellement d'autres données utiles relatives à son fonctionnement.The function of the electronics 17 is to transform the signals from the sensors 15 and 16 into data usable by the computer 18. The latter is connected to a display device 19 allowing, according to the present invention, the reading of the duration of effective use of the respiratory assistance device and possibly other useful data relating to its operation.
On va maintenant décrire un premier mode de mise en oeuvre de l'invention et plus précisément le fonctionnement du calculateur 18, en se référant à la figure 2.We will now describe a first embodiment of the invention and more precisely the operation of the computer 18, with reference to FIG. 2.
Le signal de débit fourni par le capteur 15 est échantillonné dans l'électronique 17 avec une période courte, typiquement 10 millisecondes. Deux moyennes sont calculées sur des nombres de points différents et suffisamment grands, par exemple une sur 25 points et une sur 30 points. La différence de ces deux moyennes produit un signal normalisé autour de zéro, quelle que soit la valeur du débit. Les signaux de respiration, en particulier l'expiration, sont généralement rapides et donc peu amortis.The flow signal supplied by the sensor 15 is sampled in the electronics 17 with a short period, typically 10 milliseconds. Two averages are calculated on different and sufficiently large numbers of points, for example one on 25 points and one on 30 points. The difference between these two means produces a normalized signal around zero, regardless of the value of the flow rate. Breathing signals, especially expiration, are generally rapid and therefore poorly damped.
Un intervalle autour de zéro est fixé: lorsque le signal reste confiné dans cet intervalle, on considère qu'il n'y a pas de respiration; dans le cas contraire, il est possible
de détecter un cycle. Un cycle respiratoire peut provoquer plusieurs passages de seuil, une relation est nécessaire entre le nombre de dépassements et la présence ou non d'un patient. Le seuil définissant l'intervalle est choisi empiriquement de façon à limiter le nombre de fausses détections (aucun dépassement si les lunettes ne sont pas portées) , et de garantir une bonne sensibilité quels que soient les débits.An interval around zero is fixed: when the signal remains confined within this interval, it is considered that there is no respiration; otherwise, it is possible to detect a cycle. A respiratory cycle can cause several threshold crossings, a relationship is necessary between the number of exceedances and the presence or absence of a patient. The threshold defining the interval is empirically chosen so as to limit the number of false detections (no overshoot if the glasses are not worn), and to guarantee good sensitivity whatever the flow rates.
L'influence de nombreux paramètres (artefacts, hauteur d'eau dans l'humidificateur, amplitude de la respiration, ...) sur les dépassements de seuils obligent à considérer des critères d'identification supplémentaires.The influence of many parameters (artefacts, height of water in the humidifier, breathing amplitude, etc.) on exceeding thresholds means that additional identification criteria must be considered.
Suivant le mode de mise en oeuvre de la figure 2 , quatre critères (Cl , C2, C3, C4) ont été retenus afin de prendre une décision quant au branchement du patient P (port des lunettes L) . Ils correspondent à la conversion en données numériques de constatations qualitatives.According to the mode of implementation of FIG. 2, four criteria (C1, C2, C3, C4) have been retained in order to make a decision as to the connection of the patient P (wearing of glasses L). They correspond to the conversion of qualitative findings into digital data.
Chacun des critères peut évoluer entre 0 et 1 de façon continue. Plus il sera proche de 1 plus le branchement sera certain.Each of the criteria can evolve between 0 and 1 continuously. The closer it is to 1 the more certain the connection will be.
Les trois premiers fournissent une information sur la possibilité d'un branchement au cours de la dernière période de temps écoulée, par exemple une minute, le quatrième fournit une information sur un temps écoulé plus long, par exemple les cinq dernières minutes.The first three provide information on the possibility of a connection during the last elapsed period of time, for example one minute, the fourth provides information on a longer elapsed time, for example the last five minutes.
Une période est décomposée en deux demi-périodes ici de 30 secondes, pendant lesquelles le nombre de dépassements de seuil est compté (blocs 20 et 21, figure 2) .A period is broken down into two half-periods here of 30 seconds, during which the number of threshold crossings is counted (blocks 20 and 21, FIG. 2).
Cl et C2 (calculés en 22 et 23) sont le rapport entre le nombre de dépassements et 7 (dans l'exemple décrit) . Sept dépassements sont interprétés comme un branchement certain pendant la dernière demi-période (Cl ou C2 égal à 1) . Le troisième critère C3 (calculé en 24) est la moyenne des deux premiers. On a fixé à 75% (C3 = 0,75) le seuil pour conclure
à un branchement pendant la dernière période de temps. De même, si C3 est inférieur à 25%, on conclut à un débranchement (voir respectivement les blocs 25 à 28) .Cl and C2 (calculated in 22 and 23) are the ratio between the number of exceedances and 7 (in the example described). Seven exceedances are interpreted as a certain connection during the last half-period (Cl or C2 equal to 1). The third criterion C3 (calculated in 24) is the average of the first two. We set 75% (C3 = 0.75) the threshold to conclude to a connection during the last period of time. Likewise, if C3 is less than 25%, a disconnection is concluded (see blocks 25 to 28 respectively).
Entre ces deux seuils, aucune conclusion n'est tirée, on reste dans l'état précédent. Ainsi, il est possible de conclure à un branchement au cours de la dernière période avec une confiance égale à C3.Between these two thresholds, no conclusion is drawn, we remain in the previous state. Thus, it is possible to conclude a connection during the last period with a confidence equal to C3.
Le quatrième critère est calculé (en 29) toutes les demi-périodes (30 secondes) . Il évalue la confiance en un branchement au cours du temps écoulé correspondant (5 minutes par exemple) .The fourth criterion is calculated (in 29) every half period (30 seconds). It assesses the confidence in a connection during the corresponding elapsed time (5 minutes for example).
C4 = Σ (C3/10)*branche branche = 1 si branchement pendant la dernière minute, 0 sinon. C4 est la moyenne de la confiance sur le dernier temps écoulé (5 minutes par exemple) . Un seuil sur C4 a été fixé à 50%. Ce dernier critère (C4) est celui qui permet de conclure ou non à un branchement (voir respectivement les blocs 30 à 33) . On obtient en utilisant les données indiquées ci-dessus à titre d'exemple, avec une erreur maximale de ± 5 minutes, l'évaluation du temps de branchement du patient. Cette donnée qui représente la durée effective d'utilisation de l'appareil respiratoire, est affichée sur le dispositif d'affichage 19. Attendu que les durées de traitement prescrites médicalement sont habituellement au minimum d'une heure, cette précision est jugée suffisante par les praticiens.C4 = Σ (C3 / 10) * branch branch = 1 if branching during the last minute, 0 otherwise. C4 is the average of the confidence over the last elapsed time (5 minutes for example). A threshold on C4 has been set at 50%. This last criterion (C4) is the one which allows to conclude or not a connection (see respectively blocks 30 to 33). Using the data indicated above by way of example, the patient's connection time is evaluated with a maximum error of ± 5 minutes. This data, which represents the effective duration of use of the respiratory system, is displayed on the display device 19. Whereas the durations of treatment prescribed medically are usually at least one hour, this precision is considered sufficient by the practitioners.
La figure 3 représente schématiquement un second mode de mise en oeuvre de l'invention.FIG. 3 schematically represents a second embodiment of the invention.
Le signal de sortie du capteur de débit 15 est échantillonné en 34 avec une période qui dans ce cas peut être de 25 millisecondes, par exemple. Les échantillons sont soumis à l'établissement d'une moyenne courante dite
"courte" sur les dernières 10 secondes (bloc 35) et d'une moyenne courante dite "longue" sur la dernière minute, par exemple (bloc 36) . Les deux moyennes sont ensuite exploitées pour obtenir en 37 un signal échantillonné normalisé autour de zéro. Ce signal est réactualisé à la fréquence d'échantillonnage.The output signal from the flow sensor 15 is sampled at 34 with a period which in this case can be 25 milliseconds, for example. The samples are subjected to the establishment of a current average called "short" over the last 10 seconds (block 35) and a current average called "long" over the last minute, for example (block 36). The two means are then used to obtain at 37 a sampled signal normalized around zero. This signal is updated at the sampling frequency.
Dans le mode de mise en oeuvre de la figure 3, les échantillons sont soumis à un calcul en 38, respectivement 39 pour déterminer, sur les dernières 10 secondes par exemple (c'est-à-dire avec 40 échantillons), l'amplitude maximale et l'amplitude minimale survenues pendant cette période. A partir de ces données, le calculateur 18 calcule, sur la même durée de 10 secondes, l'écart maximal en faisant la différence entre elles (bloc 40) . Sur une deuxième période plus longue que la période décrite précédemment qui peut être la dernière minute par exemple, les signaux d'écart sont soumis à leur tour à un calcul (dans le cas présent donc sur un ensemble de six valeurs), pour déterminer l'amplitude maximale (bloc 41) et l'amplitude minimale (bloc 42) survenues pendant cette deuxième durée et à partir de ces données, l'écart maximal est établi (bloc 43) .In the embodiment of FIG. 3, the samples are subjected to a calculation at 38, respectively 39 to determine, over the last 10 seconds for example (that is to say with 40 samples), the amplitude maximum and minimum amplitude occurred during this period. From these data, the computer 18 calculates, over the same duration of 10 seconds, the maximum difference by making the difference between them (block 40). Over a second period longer than the period described above which may be the last minute for example, the deviation signals are in turn subjected to a calculation (in the present case therefore on a set of six values), to determine the 'maximum amplitude (block 41) and the minimum amplitude (block 42) occurred during this second duration and from this data, the maximum difference is established (block 43).
Par conséquent, à la sortie du bloc 43, on dispose toutes les minutes d'une valeur représentant, sur la dernière minute écoulée, les irrégularités ou variations du signal de débit mesuré dues à la respiration du patient.Consequently, at the output of block 43, a value is available every minute representing, over the last minute elapsed, the irregularities or variations in the measured flow signal due to the patient's breathing.
En outre, le seul signal de moyenne "courte" (bloc 35) est soumis aux calculs symbolisés dans les blocs 46 à 51, ces calculs étant analogues à ceux effectués dans les blocs 38 à 43. Par conséquent, ces calculs sur la moyenne "courte" de débit permettent d'obtenir à la sortie du bloc 51, chaque fois sur la dernière minute écoulée une autre valeur représentant la variation de débit.
Dans le présent mode de mise en oeuvre, afin d'améliorer la précision de la détermination du branchement du patient, le signal de pression fourni par le capteur 16 est échantillonné en 44, de préférence à la même fréquence d'échantillonnage que le signal de débit en 34.Furthermore, the only "short" average signal (block 35) is subject to the calculations symbolized in blocks 46 to 51, these calculations being analogous to those carried out in blocks 38 to 43. Consequently, these calculations on the average " short "flow allow to obtain at the output of block 51, each time over the last minute elapsed another value representing the variation in flow. In the present embodiment, in order to improve the accuracy of the determination of the connection of the patient, the pressure signal supplied by the sensor 16 is sampled at 44, preferably at the same sampling frequency as the signal flow in 34.
En 45, ces échantillons sont soumis à l'établissement d'une moyenne "courte" sur les 10 dernières secondes par exemple. Cette moyenne est soumise aux calculs symbolisés dans les blocs 46A à 51A, ces calculs étant analogues à ceux effectués en ce qui concerne le débit dans les blocs 38 à 43 et dans les blocs 46 à 51. Par conséquent, on obtient à la sortie du bloc 51A, chaque fois sur la dernière minute écoulée, une valeur qui représente la variation de la pression mesurée au niveau du capteur de pression 17. Les écarts d'amplitude de débit calculés (bloc 43 etIn 45, these samples are subjected to the establishment of a "short" average over the last 10 seconds for example. This average is subject to the calculations symbolized in blocks 46A to 51A, these calculations being analogous to those carried out with regard to the flow rate in blocks 38 to 43 and in blocks 46 to 51. Consequently, one obtains at the outlet of the block 51A, each time over the last minute elapsed, a value which represents the variation of the pressure measured at the level of the pressure sensor 17. The calculated amplitude of flow deviations (block 43 and
51) et les écarts d'amplitude de pressions calculés (bloc 51A) sont ensuite traités par comparaison statistique (bloc51) and the calculated pressure amplitude deviations (block 51A) are then treated by statistical comparison (block
52) à un faisceau de données de débit et de pression (bloc52) to a flow and pressure data bundle (block
53) enregistrées dans la mémoire du calculateur 18 et relevées, dans des conditions de mesure de référence, alors que les lunettes respiratoires ne sont pas portées par un patient. Ces mesures peuvent donc être effectuées par exemple lors de l'étalonnage en usine de l'appareil d'assistance respiratoire. Une comparaison statistique peut ainsi être effectuée toutes les minutes dans l'exemple décrit, et si la comparaison détermine que les données calculées n'ont pas de concordance avec les données en mémoire dans le calculateur, on conclut à un branchement du patient pendant la minute écoulée. Ces temps sont cumulés dans le bloc 54 pour fournir le temps de branchement total du patient.
53) recorded in the memory of the computer 18 and recorded, under reference measurement conditions, while the breathing glasses are not worn by a patient. These measurements can therefore be carried out for example during the factory calibration of the respiratory assistance device. A statistical comparison can thus be carried out every minute in the example described, and if the comparison determines that the calculated data do not match the data stored in the computer, we conclude that the patient is connected for the minute elapsed. These times are accumulated in block 54 to provide the total connection time of the patient.