WO2001032251A1 - Appareil de ventilation artificielle - Google Patents

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René Filderman
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Filderman Rene
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    • A61M2016/0036—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter electrical in the breathing tube and used in both inspiratory and expiratory phase

Definitions

  • the present invention relates to a method for suppressing obstructive sleep apnea phenomena by applying air pressure to the respiratory tract
  • Such continuous pressure is generally applied by a device comprising a mask intended to be placed on the face and put in place by the patient at bedtime, connected by a flexible hose to a high-flow air pump started up by the patient also at bedtime
  • Such a method according to the invention is characterized in that it consists in putting, during the period of functioning of the respiration considered to be non-obstructive, the respiratory tracts directly in communication with the external atmosphere, thus allowing normal respiration, and isolating said airways from the atmosphere outside the period of functioning of breathing considered as non-obstructive in order to put them under pressure and allow the restoration of respiration.
  • breathing duration considered as non-obstructive is understood here to mean a period initiated when the device is powered up and ending after a time corresponding to the usual delay for the patient to fall asleep.
  • the method consists in detecting the obstruction of the respiratory tract and the duration of operation of the breathing considered as non-obstructive in this case designates a period initiated when the device is switched on and ending as soon as the obstruction respiratory tract was detected.
  • the apparatus for treating obstructive sleep apnea implementing it will appear to the patient as completely silent since it will be stopped during periods of wakefulness and the pump will not operate. only during periods of apnea, periods of deep sleep where noise cannot be perceived.
  • An apparatus comprises a mask which is applied to the face of the patient, in front of the nasal orifices, connected by a tube to a pressurizing pump; the mask is pierced with a small diameter leak opening ensuring, when under pressure, a permanent flow sufficient to renew air to be inspired, but insufficient to allow breathing without pressurization
  • such a mask further comprises a second opening, for example circular, which can be closed by a movable valve and of diameter s large enough to leave, in the open position, a passage section allowing normal breathing.
  • This valve is controlled in closing by a pressure device, for example a piston which is actuated in an appropriate manner according to the state of the respiratory tracts of the patient, this valve is, in the absence of pressure, raised from its seat by an elastic means to keep open ⁇ o the second opening
  • the mask may include an electronic sensor of known type capable of measuring the air flow rate of the patient's respiratory tract and connected to an information processing circuit of also known type, such as by example described in European patent application EP-A-0 920 845
  • the operation is then as follows during the period of operation of the breathing considered as non-obstructive, the pressurization pump of the respiratory tract is stopped, the valve is raised, therefore the second opening open, and the patient breathes normally, his respiratory systems being in direct communication with the external atmosphere From the end of the period of functioning of the respiration, it is considered to be non-obstructive, for example as soon as a certain time has passed or as soon as an obstruction is detected by the circuit. of information processing, on the one hand, the pump starts to turn and delivers under an appropriate pressure in the supply hose of the respiratory mask, and, on the other hand, a pressure is established in the cylinder of the valve control device and closes the second opening
  • a simple means consists in putting the control piston in connection with the 30 discharge zone of the airway pressure pump, giving said piston a diameter greater than that of the control valve.
  • - fig. 1 is a general schematic view of a respiratory mask according to the invention
  • - fig. 2 is a sectional view of the device for communicating with the external atmosphere of the respiratory tract, on an enlarged scale relative to FIG. 1, in the closed position;
  • FIG. 3 is similar to FIG. 2 and shows a variant
  • FIG. 4 is the same sectional view as FIG. 3, the device for communicating with the external atmosphere of the respiratory tract being shown in the open position;
  • FIG. 5 is an external view of the whole apparatus according to the invention
  • the wall 2 of the mask 1 which is connected by a main tube 3 with the pump 15 for pressurizing the respiratory tract is pierced with a first opening 4 of small diameter ensuring a permanent renewal of the air intended to be inspired in operation under pressure, and of a second circular opening here of larger diameter 5.
  • This opening 5 is surmounted by a closing device comprising a valve 6 connected to a piston 7, provided with a seal 11 or other sealing means of known type, said piston being housed in a cylinder 8 connected to the discharge zone of the pump 15 by a small diameter tube 9 Said cylinder 8 is disposed at a certain distance from the wall 2 of the mask 1 and is rigidly connected thereto by an openwork extension in order to allow the air of the patient's breathing to circulate.
  • the air passage section between the cylinder 8 and the wall 2 must be at least equal and preferably slightly greater than the passage section left free by the valve 6 when it is raised.
  • FIGS. 1, 2, 3 and 4 This extension can advantageously be achieved by thin radial fins as shown under the reference 10 in FIGS. 1, 2, 3 and 4.
  • FIGS. 1, 2, 3 and 4 a variant of FIG. 2, in which the fins 10 are surmounted by a part 14 of partially toroidal shape which improves its appearance and resistance.
  • FIG. 4 While fig. 2 and 3 represent the valve 6 / piston 7 assembly in the closed position, thus isolating the respiratory tract from the external atmosphere, this assembly is shown in FIG. 4 in the open position, then putting the patient's respiratory tract in communication with the external atmosphere.
  • the tube 9 is limited to a short section connected to the tube 3 in the vicinity of the mask 1.
  • the diameter of the circular opening 5 may advantageously be of the order of 20 mm, or greater, however that the stroke of the valve 6 will be of the order of 4 mm, or greater, which establishes a passage section close to 250 mm 2 or greater.
  • the diameter of the piston 7 will be greater than that of the second opening 5, and for example close to 25mm or more when it has a diameter of 20 mm or more.
  • the apparatus is completed by a means for detecting obstruction of the respiratory tracts of any type, such as for example an electronic air flow sensor, not shown, placed in the mask 1 at the entrance of said respiratory tracts, which detection means is intended to act on the control of the pump 15.
  • a means for detecting obstruction of the respiratory tracts of any type such as for example an electronic air flow sensor, not shown, placed in the mask 1 at the entrance of said respiratory tracts, which detection means is intended to act on the control of the pump 15.
  • the operation is as follows. During the period of functioning of respiration considered to be non-obstructive, that is to say before a certain predetermined time has elapsed or, as a variant, as long as no obstruction of the respiratory tract has been detected, the airway pressurization pump 15 is kept stopped; the valve 6 is kept open by the elastic member 13 and the patient can breathe normally, his respiratory tract being in direct communication with the atmosphere through the second opening 5 open and the passages existing between the fins 10.
  • the pump 15 is started, and flows into the mask 1 through the main tube 3; consequently, the diameter of the piston 7 subjected to a pressure P1 being greater than that of the valve 6 subjected to a pressure P2 and, due to the pressure drop in the main tube 3, the pressure P2 being always less than or at most equal at pressure P1, the valve 6 will always remain closed and the patient's breathing will remain assured.

Abstract

Procédé destiné à supprimer les phénomènes d'apnée obstructive du sommeil: il consiste à mettre, pendant la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif, les voies respiratoires directement en communication avec l'atmosphère extérieure en permettant ainsi une respiration normale, et à isoler lesdites voies respiratoires de l'atmosphère en dehors de ladite période de fonctionnement afin de les mettre sous pression et permettre le rétablissement de la respiration. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus.

Description

APPAREIL DE VENTILAΗON ARTIFICIELLE
La présente invention concerne un procédé destiné à supprimer les phénomènes d'apnée obstructive du sommeil par application d'une pression d'air au niveau des voies respiratoires
On sait que le phénomène d'apnée obstructive du sommeil peut avoir des conséquences très graves pour le patient tant du fait de la somnolence diurne qu'il provoque que des troubles cardiaques qui peuvent en résulter Le traitement habituel de ce phénomène consiste en l'application aux voies respiratoires d'une pression continue qui s'ajoute à la dépression causée par la dilatation de la cage thoracique pour maintenir les dites voies respiratoires ouvertes pendant les phases d'inspiration , un tel traitement donne de bons résultats cliniques
Une telle pression continue est en général appliquée par un appareil comportant un masque destiné à être disposé sur le visage et mis en place par le patient à son coucher, relié par un tuyau souple à une pompe à air de grand débit mise en route par le patient également à son coucher
Or, cet ensemble est souvent mal supporté par les patients du fait notamment du bruit produit par la pompe pendant les périodes précédant l'endormissement Les moyens modernes de mesure et de pilotage des phénomènes ont déjà permis d'apporter de grandes améliorations au confort d'un tel appareil C'est ainsi que sur certains d'entre eux, tel que l'appareil vendu sous la marque AUTOSET-T par la société RESMED Ltd de North Ryde, New South Wales (AU), la pression est maintenue en l'absence d'obstruction à une faible valeur, juste suffisante pour assurer un renouvellement de l'air destiné à être inspiré, ce qui limite le niveau sonore, alors que ladite pression est automatiquement élevée a une valeur convenable pour assurer le passage correct de l'air dans les poumons dès que l'appareil détecte une obstruction des voies respiratoires grâce à un moyen approprié Cependant, le fonctionnement permanent de la pompe, même à faible pression, reste encore bruyant et générateur d'inconfort pour le patient La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de proposer un procédé destiné à supprimer, de manière confortable pour le patient, les phénomènes d'apnée obstructive du sommeil. Un tel procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à mettre, pendant la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif, les voies respiratoires directement en communication avec l'atmosphère extérieure en permettant ainsi une respiration normale, et à isoler iesdites voies respiratoires de l'atmosphère en dehors de la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif afin de les mettre sous pression et permettre le rétablissement de la respiration. On entend ici par durée de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif une période initiée à la mise sous tension de l'appareil et prenant fin au bout d'un temps correspondant au délai habituel d'endormissement du patient.
En variante, le procédé consiste à détecter l'obstruction des voies respiratoires et la durée de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif désigne dans ce cas une période initiée à la mise sous tension de l'appareil et prenant fin dès que l'obstruction des voies respiratoires a été détectée.
On comprendra que, grâce à un tel procédé, l'appareil de traitement des apnées obstructives du sommeil le mettant en oeuvre apparaîtra au patient comme totalement silencieux puisqu'il sera à l'arrêt pendant les périodes d'éveil et que la pompe ne fonctionnera que pendant les périodes d'apnées, périodes de sommeil profond où le bruit ne peut pas être perçu.
C'est également un objet de l'invention de proposer un appareil de mise en oeuvre du procédé ci-dessus , comportant une pompe à air destinée à accroître la pression s'exerçant sur les voies respiratoires, limitant au strict nécessaire les inconvénients, notamment sonores, dus au fonctionnement d'une telle pompe.
C'est un autre objet de l'invention de proposer un appareil de mise en oeuvre du procédé ci-dessus, simple, peu encombrant, silencieux et peu onéreux.
Un appareil suivant l'invention comporte un masque qui est appliqué sur la face du patient, devant les orifices nasaux, relié par un tube à une pompe de mise sous pression ; le masque est percé d'une ouverture de fuite de faible diamètre assurant, quand il est sous pression, un débit permanent suffisant pour renouveler l'air destiné à être inspiré, mais insuffisant pour permettre la respiration sans mise sous pression
Selon l'invention, un tel masque comporte en outre une seconde ouverture, par exemple circulaire, pouvant être obturée par un clapet mobile et de diamètre s suffisamment grand pour laisser, en position ouverte, une section de passage permettant une respiration normale Ce clapet est commandé en fermeture par un dispositif à pression, par exemple un piston qui est actionné de manière appropriée en fonction de l'état des voies respiratoires du patient , ce clapet est, en l'absence de pression, soulevé de son siège par un moyen élastique pour maintenir ouverte ι o la seconde ouverture
Selon la variante évoquée ci-dessus, le masque peut comporter un capteur électronique de type connu apte à mesurer le débit d'air des voies respiratoires du patient et relié à un circuit de traitement de l'information de type également connu, tel que par exemple décrit dans la demande de brevet européen EP-A-0 920 845
15 (RESMED)
Le fonctionnement est alors le suivant pendant la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif, la pompe de mise sous pression des voies respiratoires est arrêtée, le clapet est soulevé, donc la seconde ouverture ouverte, et le patient respire normalement, ses voies respiratoires étant en 20 communication directe avec l'atmosphère extérieure Dès la fin de la période de fonctionnement de la respiration considère comme non obstructif, par exemple dès qu'un certain délai s'est écoulé ou des qu'une obstruction est détectée par le circuit de traitement de l'information, d'une part, la pompe se met à tourner et débite sous une pression appropriée dans le tuyau d'alimentation du masque respiratoire, et, 25 d'autre part, une pression est établie dans le cylindre du dispositif de commande du clapet et ferme la seconde ouverture
Pour établir une pression de commande du clapet, on peut procéder par tout moyen connu, par exemple a l'aide d'une pompe auxiliaire, d'une électrovanne, etc , un moyen simple consiste a mettre le piston de commande en liaison avec la 30 zone de refoulement de la pompe de mise sous pression des voies respiratoires, en conférant audit piston un diamètre supérieur a celui du clapet de commande Ainsi, même si ces deux organes sont soumis à la même pression, la force qui agira sur le piston sera supérieure à celle qui agit sur le clapet, et celui-ci restera fermé quel que soit le niveau de ladite pression. Le niveau de pression dans le masque pourra donc être adapté en toutes circonstances à la situation régnant dans les voies respiratoires du patient sans que ledit clapet s'ouvre, et la respiration sous pression sera établie. On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description ci-dessous d'un exemple de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la fig. 1 est une vue générale schématique d'un masque respiratoire suivant l'invention ; - la fig. 2 est une vue en coupe du dispositif de mise en communication avec l'atmosphère extérieure des voies respiratoires, à échelle agrandie par rapport à la fig. 1 , en position fermée ;
- la fig. 3 est analogue à la fig. 2 et montre une variante ;
- la fig. 4 est la même vue en coupe que la fig. 3, le dispositif de mise en communication avec l'atmosphère extérieure des voies respiratoires étant représenté en position ouverte ;
- la fig. 5 est une vue extérieure de l'ensemble de l'appareil selon l'invention La paroi 2 du masque 1 qui est en relation par un tube principal 3 avec la pompe 15 de mise sous pression des voies respiratoires est percée d'une première ouverture 4 de faible diamètre assurant un renouvellement permanent de l'air destiné à être inspiré en fonctionnement sous pression, et d'une seconde ouverture ici circulaire de plus grand diamètre 5. Cette ouverture 5 est surmontée d'un dispositif de fermeture comportant un clapet 6 relié à un piston 7, muni d'un joint 11 ou d'un autre moyen d'étanchéité de type connu, ledit piston étant logé dans un cylindre 8 relié à la zone de refoulement de la pompe 15 par un tube de faible diamètre 9. Ledit cylindre 8 est disposé à une certaine distance de la paroi 2 du masque 1 et lui est relié rigidement par une extension ajourée afin de laisser circuler l'air de la respiration du patient. La section de passage de l'air entre le cylindre 8 et la paroi 2 doit être au moins égale et de préférence légèrement supérieure à la section de passage laissée libre par le clapet 6 quand il est soulevé.
Cette extension peut être avec avantage réalisée par des ailettes radiales minces telles que représentées sous la référence 10 aux fig. 1 , 2, 3 et 4. Aux figures 3 et 4, on a représenté une variante de la fig. 2, dans laquelle les ailettes 10 sont surmontées d'une pièce 14 de forme partiellement torique qui en améliore l'aspect et la résistance.
Un moyen élastique 13, ici en forme de ressort hélicoïdal, de charge suffisante pour maintenir le clapet 6 ouvert en l'absence de pression dans le cylindre 8, y compris pendant les périodes d'inspiration du patient, est intercalé entre la paroi 2 et le piston 7.
Tandis que les fig. 2 et 3 représentent l'ensemble clapet 6 / piston 7 en position fermée, donc isolant les voies respiratoires de l'atmosphère extérieure, cet ensemble est représenté à la fig. 4 en position ouverte, mettant alors les voies respiratoires du patient en communication avec l'atmosphère extérieure.
On pourra avec avantage, pour la commodité de mise en oeuvre de l'appareil et le confort du patient, fixer le tube de liaison de faible diamètre 9 au tube principal
3 sur la totalité des longueurs desdits tubes, puisqu'ils relient tous les deux le masque 1 à la pompe 15 ; en variante, le tube 9 est limité à un tronçon de faible longueur relié au tube 3 au voisinage du masque 1 .
Afin d'assurer une respiration correcte du patient lorsque le clapet 6 est soulevé, tout en conservant des dimensions acceptables à l'ensemble, le diamètre de l'ouverture circulaire 5 pourra être avantageusement de l'ordre de 20 mm, ou supérieur, cependant que la course du clapet 6 sera de l'ordre de 4 mm, ou supérieure, ce qui établit une section de passage voisine de 250 mm2 ou supérieure.
Afin d'assurer en toutes circonstances, y compris dans les phases d'expiration du patient, la fermeture du clapet 6 dès que la pompe débite, le diamètre du piston 7 sera supérieur à celui de la seconde ouverture 5, et par exemple voisin de 25mm ou supérieur lorsque celle-ci a un diamètre de 20 mm ou supérieur.
L'appareil est complété par un moyen de détection d'obstruction des voies respiratoires de tout type, tel que par exemple un capteur électronique de débit d'air, non représenté, placé dans le masque 1 à l'entrée desdites voies respiratoires, lequel moyen de détection est destiné à agir sur la commande de la pompe 15.
Le fonctionnement est le suivant. Pendant la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif, c'est-à-dire avant qu'un certain délai prédéterminé ne se soit écoulé ou, en variante, tant qu'aucune obstruction des voies respiratoires n'a été détectée, la pompe 15 de mise sous pression des voies respiratoires est maintenue à l'arrêt; le clapet 6 est maintenu ouvert par l'organe élastique 13 et le patient peut respirer normalement, ses voies respiratoires étant en communication directe avec l'atmosphère par la seconde ouverture 5 ouverte et les passages existant entre les ailettes 10.
Dès la fin de la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif, la pompe 15 est mise en marche, et débite dans le masque 1 par le tube principal 3; dès lors, le diamètre du piston 7 soumis à une pression P1 étant supérieur à celui du clapet 6 soumis à une pression P2 et, du fait de la perte de charge dans le tube principal 3, la pression P2 étant toujours inférieure ou au plus égale à la pression P1 , le clapet 6 restera toujours fermé et la respiration du patient restera assurée.
Pour une plus grande sécurité de commande du clapet 6, on pourra éventuellement renforcer la perte de charge dans le tube principal 3 en disposant un rétrécissement 16 de la section de passage de l'air entre la zone de refoulement de la pompe 15 de mise sous pression et le masque 1 de manière à accroître le différentiel entre la pression P1 agissant sur le piston 7 et la pression P2 agissant sur le clapet 6.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé destiné à supprimer les phénomènes d'apnée obstructive du sommeil, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre, pendant la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif, les voies respiratoires directement en communication avec l'atmosphère extérieure en permettant ainsi une respiration normale, et à isoler lesdites voies respiratoires de l'atmosphère en dehors de ladite période de fonctionnement afin de les mettre sous pression et permettre le rétablissement de la respiration.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à isoler les voies respiratoires de l'atmosphère au bout d'un temps correspondant au délai habituel d'endormissement du patient.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à détecter l'obstruction des voies respiratoires et à isoler les voies respiratoires de l'atmosphère dès qu'une obstruction a été détectée.
4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comportant une pompe (15), un masque (1 ) destiné à être adapté sur la face dudit patient et un tube principal de liaison (3) de la pompe (15) au masque (1 ), caractérisé en ce que ledit masque (1 ) est muni d'une ouverture (5) pouvant être ouverte afin de mettre lesdites voies respiratoires en communication directe avec l'atmosphère tant à l'inspiration qu'à l'expiration ou refermée afin de mettre lesdites voies respiratoires sous pression, ladite ouverture (5) pouvant être ouverte et ladite pompe (15) rester simultanément à l'arrêt pendant la période de fonctionnement de la respiration considéré comme non obstructif, ladite ouverture (5) étant fermée et ladite pompe (15) simultanément mise en route en dehors de ladite période.
5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif de détection des obstructions des voies respiratoires, par exemple un capteur de débit d'air placé dans le masque (1 ).
6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite ouverture 5 peut être refermée au moyen d'un clapet (6).
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de commande du clapet (6) est un piston (7) d'un diamètre supérieur à celui de l'ouverture (5) logé dans un cylindre (8) relié au refoulement de la pompe (15) par un tube (9)
8 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cylindre (8) est relié à la paroi (2) du masque (1 ) par des pièces rigides ajourées (10) 9 Appareil selon la revendication 8, caractérise en ce que lesdites pièces ajourées sont constituées par des ailettes radiales (10)
10 Appareil selon la revendication 9, caractérise en ce que les ailettes (10) sont surmontées d'une pièce (14) de forme approximativement torique
11 Appareil selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un rétrécissement (16) de la section de passage de l'air (3) est dispose entre la zone de refoulement de la pompe (15) de mise sous pression et le masque (1)
12 Appareil selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que le tube de liaison (9) du cylindre (8) à la pompe (15) de mise sous pression des voies respiratoires est fixé au tube principal de liaison (3) du masque (1) à ladite pompe (15)
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