FR3019992A1

FR3019992A1 - Module autonome de mesure de concentration en oxygene pour appareil de ventilation assistee

Info

Publication number: FR3019992A1
Application number: FR1453412A
Authority: FR
Inventors: Romain Davoine
Original assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Current assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-10-23

Abstract

L'invention porte sur un module autonome (1) de mesure de concentration en gaz pour appareil de ventilation assistée (20) comprenant un passage interne de gaz (2) reliant un orifice d'entrée de gaz (3) à un orifice de sortie de gaz (4) ; des moyens de mesure de concentration (5) en gaz agencés sur ou dans le passage interne de gaz (2) de manière à déterminer au moins un signal représentatif de la concentration d'un composé gazeux donné, au sein dudit passage interne de gaz (2) ; des moyens de traitement de signal (6), connectés aux moyens de mesure de concentration (5), permettant de traiter ledit au moins un signal de mesure et d'en déduire au moins une valeur de concentration en ledit composé gazeux donné ; des moyens d'alimentation électrique (7) alimentant en courant électrique, les moyens de traitement de signal (6) et la cellule de mesure (5) ; et des moyens de fixation (8) permettant de solidariser le module (1) à la sortie de gaz (21) d'un appareil de ventilation assistée (20). Appareil de ventilation assistée (20) comprenant une sortie d'air (21 et un tel module autonome (1) fixé au niveau de ladite sortie d'air (21).

Description

L'invention concerne un module autonome de mesure de concentration en gaz conçu pour venir se raccorder sur la sortie de gaz d'un ventilateur médical et permettant de déterminer la teneur en un composé gazeux donné contenu dans un mélange gazeux, typiquement la teneur en oxygène d'air ou d'air enrichi en oxygène, ainsi qu'un ventilateur médical équipé d'un tel module et une installation de fourniture d'air ou d'air enrichi en oxygène comprenant une source d'oxygène alimentant un ventilateur équipé d'un tel module de mesure.

Dans le domaine médical, il est usuel, dans le cadre d'une ventilation médicale assistée, de fournir en urgence de l'air ou de l'air enrichi en oxygène aux patients souffrant de problèmes respiratoires, tel que crise d'asthme, BPCO, SOH, neuromusculaires, mucoviscidose, ... Pour ce faire, on utilise classiquement un appareil d'assistance respiratoire permettant d'opérer une ventilation médicale des voies aériennes du patient. Ce type d'appareil est aussi appelé appareil de ventilation assistée, ventilateur à deux niveaux de pression ou plus simplement ventilateur médical. Dans ce type d'appareil, de l'air atmosphérique est aspiré par une micro-soufflante, encore appelée turbine, qui est agencée dans l'appareil, puis le flux d'air mis en mouvement par la roue à ailette de la turbine est ensuite envoyé vers les voies aériennes du patient, via une conduite souple de gaz et une interface patient, tel un masque respiratoire, par exemple de type nasal, narinaire ou facial. Un tel appareil est par exemple commercialisé par la société Air Liquide Medical Systems sous la dénomination commerciale Monnal T60 qui est conçu pour servir lors d'interventions médicales d'urgence dans tous les environnements de soins intensifs, à savoir aussi bien à l'hôpital qu'en dehors de l'hôpital. Des masques respiratoires sont notamment décrits par EP-A-2679266, EP-A2510823 ou EP-A-2329858. Dans ce type d'appareil, il est nécessaire de procéder à un suivi ou monitorage de la Fi02 (i.e. Fraction of inspired oxygen = fraction d'oxygène inspirée) du patient, c'est-à-dire de la fraction inspirée d'oxygène.

Pour ce faire, il convient de réaliser une détermination ou mesure de la concentration en oxygène dans le flux d'air enrichi ou non en oxygène envoyé au patient de manière à s'assurer que la proportion d'oxygène qu'il reçoit correspond bien à la Fi02 désirée.

A cette fin, on utilise classiquement une cellule de mesure d'oxygène agencée en aval de la turbine du ventilateur et raccordée à des moyens de traitement, telle une carte électronique, situés dans la coque du ventilateur, via des moyens de liaisons dédiés, tel un câble ou analogue, qui sont soit intégrés au ventilateur, soit externes. Or, cela entraine des problèmes et des inconvénients.

Tout d'abord, cela oblige à prévoir des moyens de traitement spécifiques au sein du ventilateur, y compris des algorithmes, ainsi que des connectiques mécaniques et électriques adaptées. Ensuite, cela complexifie l'architecture du ventilateur, en particulier lorsque la connectique est totalement intégrée dans la coque du ventilateur.

A l'inverse, lorsque la connectique met en oeuvre un ou des câbles externes, alors c'est l'ergonomie générale du ventilateur qui est négativement impactée et on peut constater des risques de déconnexion intempestive du câble, rendant le suivi de la teneur en oxygène impossible. La présente invention vise à résoudre tout ou partie de ces problèmes et 20 inconvénients. La solution de l'invention porte alors sur un module autonome de mesure permettant d'opérer une détermination de la teneur en oxygène d'un flux d'air éventuellement enrichi en oxygène. Plus précisément, l'invention porte sur un module autonome de mesure de 25 concentration en gaz pour appareil de ventilation assistée comprenant : - un passage interne de gaz reliant un orifice d'entrée de gaz à un orifice de sortie de gaz, - des moyens de mesure de concentration en gaz agencés sur ou dans le passage interne de gaz de manière à déterminer au moins un signal représentatif de la 30 concentration d'un composé gazeux donné, au sein dudit passage interne de gaz, - des moyens de traitement de signal, connectés aux moyens de mesure de concentration, permettant de traiter ledit au moins un signal de mesure et d'en déduire au moins une valeur de concentration en ledit composé gazeux donné, - des moyens d'alimentation électrique alimentant en courant électrique, les moyens de traitement de signal et la cellule de mesure, et - des moyens de fixation permettant de solidariser le module à la sortie de gaz d'un appareil de ventilation assistée. Selon le cas, le module autonome selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - les moyens de mesure de concentration comprennent une cellule de mesure et/ou un capteur électronique. - les moyens de mesure de concentration sont conçus pour et aptes à déterminer au moins un signal représentatif de concentration en oxygène. - les moyens de traitement de signal comprennent au moins une carte 15 électronique. - au moins le passage interne de gaz, les moyens de mesure de concentration en gaz et les moyens de traitement de signal sont compris dans un boitier. - le boitier forme une enveloppe externe étanche. - les moyens de fixation comprennent au moins une connexion mécanique 20 - les moyens de fixation sont conçus pour permettre la solidarisation ou, à l'inverse, le détachement du module du ventilateur, en fonction des besoins de l' utilisateur. - les moyens d'alimentation électrique comprennent au moins un câble électrique ou analogue ou tout matériel associé, par exemple un ou des fils électriques, 25 connecteurs etc.... - il comporte en outre des moyens de transmissions de signal permettant de transmettre ladite au moins une valeur de concentration en ledit composé gazeux donné traitée par les moyens de traitement de signal à des moyens de pilotage ou à des moyens d'affichage de données d'un appareil de ventilation assistée (20), de préférence les 30 moyens de transmissions de signal (11) comprennent un ou plusieurs connecteurs, câbles... - le passage interne de gaz est un conduit, par exemple de forme tubulaire sans perte de charge. - le passage interne de gaz est apte à et conçu pour véhiculer de l'air ou de l'air enrichi en oxygène, c'est-à-dire contenant typiquement au moins 20% en volume d'oxygène, de préférence entre 21 et 40% en volume d'oxygène, généralement moins de 30%. - le boitier forme une enveloppe ou coque externe étanche. - le boitier est en matériau polymère, typiquement en plastique et/ou élastomère. - le passage interne de gaz débouche, en aval, dans une canalisation de gaz, en particulier une canalisation souple reliant le ventilateur à l'utilisateur, via un masque respiratoire ou analogue. L'invention concerne par ailleurs un appareil de ventilation assistée comprenant une sortie d'air, caractérisé en ce qu'un module autonome selon l'invention est fixé au niveau de ladite sortie d'air.

De préférence, il comprend des moyens d'affichage de données coopérant avec les moyens de traitement de signal du module pour afficher ladite au moins une valeur de concentration en ledit composé gazeux donné traitée par les moyens de traitement de signal. De préférence, la source d'oxygène alimentant l'appareil de ventilation assistée pour enrichir en oxygène, l'air aspiré par la turbine dudit appareil est un récipient d'oxygène, une canalisation d'oxygène ou un concentrateur d'oxygène. La présente invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la Figure 1 représente un mode de réalisation possible d'un module autonome de mesure de concentration en gaz pour appareil de ventilation assistée selon la présente invention, - la Figure 2 représente le module de la Figure 1 connecté à la sortie de gaz d'un appareil de ventilation assistée, - la Figure 3 schématise le principe de fonctionnement du ventilateur de la Figure 2 équipé du module de la Figure 1, et - la Figure 4 schématise le principe de fonctionnement du module autonome de l'invention et de sa coopération avec le de la Figure 2. La Figure 1 représente un mode de réalisation d'un module autonome 1 de mesure de concentration en gaz pour appareil de ventilation assistée 20 selon la présente invention et plus particulièrement, de mesure de la concentration en oxygène contenu dans un mélange gazeux, typiquement un flux d'air ou d'air enrichi en oxygène, délivré par un ventilateur 20. Plus précisément, le module autonome 1 de l'invention comprend un boitier 10 forme une enveloppe ou coque externe étanche. Avantageusement, il est réalisé en matériau polymère, typiquement en plastique et/ou en élastomère. Le boitier 10 est fixé à la sortie 21 d'un ventilateur 20, comme illustré en Figures 2 et 3. Il comprend, du côté arrière 10b, un orifice d'entrée 3 par lequel le flux de gaz délivré par la turbine 23 du ventilateur 20 pénètre dans le module 1, et, du côté avant 10a, un orifice de sortie 4 par lequel le flux de gaz éventuellement enrichi en oxygène ressort du module 1. Les orifices d'entrée 3 et de sortie 4 sont reliés fluidiquement l'un à l'autre par un passage ou conduit 2 interne de gaz traversant le module 1. La sortie 21 du ventilateur 20 est donc en communication fluidique avec ledit passage interne 2. Afin de permettre la fixation du module 1 à la sortie de gaz 21 du ventilateur 20, le côté arrière 10b du boitier 10 formant le corps du module 1 est équipé de moyens de fixation 8, tel qu'un ensemble de clips mécaniques ou encore d'un verrou mobile pouvant être actionné lors de la déconnexion du module 1. Dans tous les cas, le module 1 de l'invention est détachable et est donc conçu pour être aisément connecté à ou, à l'inverse, déconnecté d'un ventilateur 20 médical par un utilisateur, tel du personnel soignant. Avantageusement il est conçu pour se fixer à la sortie des ventilateurs médicaux existants, telle une interface prévue pour un accessoire d'humidification, sans qu'il soit nécessaire de les adapter pour le recevoir. Par ailleurs, conformément à la présente invention, il est prévu des moyens de mesure de concentration en gaz 5 agencés sur le passage interne de gaz 2 permettant de déterminer un (ou plusieurs) signal représentatif de la concentration d'un composé gazeux donné, typiquement d'oxygène, dans le flux gazeux cheminant dans le passage interne de gaz 2 du module 1. Les moyens de mesure de concentration en gaz 5 comprennent une cellule de mesure 9 telle qu'une cellule chimique ou un capteur électronique qui une fois connecté(e) par un moyen de connexion mécanique tel un système vissable, est au contact du flux gazeux cheminant dans le passage interne de gaz 2. Les moyens de mesure de concentration en gaz 5 sont alimentés en courant électrique par des moyens d'alimentation électrique 7, tels des fils ou des câbles électriques ou analogues.

Comme visible sur les Figures 1 à 3, le boitier 10 comprend une excroissance latérale 10c, située ici sous le boitier 10, comprenant au moins une partie desdits moyens de mesure de concentration en gaz 5 et à laquelle viennent se raccorder électriquement des fils d'alimentation électrique 7 équipés de connecteurs rapides. Par ailleurs, le module 1 comprend aussi des moyens de traitement de signal 6, par exemple une carte électronique pouvant être équipée de moyens de conversion d'alimentation, de conversion de signaux, d'une intelligence pilotée par un processeur , qui sont connectés électriquement aux moyens de mesure de concentration 5 de manière à pouvoir récupérer et ensuite traiter le (ou les) signal de mesure émanant des moyens de mesure de concentration 5 pour en déduire une (ou des) valeur de concentration du composé gazeux donné, tel l'oxygène, dans le flux gazeux analysé, typiquement de l'air enrichi ou non en oxygène. Les moyens de traitement de signal 6 sont également alimentés en courant électrique par des moyens d'alimentation en courant électrique, tel que câbles ou fils électriques, connecteurs ou tout autre composant habituel de connectique.

La Figure 4 schématise le fonctionnement du module 1 et ses interactions avec le ventilateur médical 20 sur lequel il est fixé. On prend comme exemple un flux d'air ayant été enrichi en oxygène en amont ou dans le ventilateur 20 et dont on souhaite connaître la teneur en oxygène en sortie de ventilateur.

Comme on le comprend, le passage de gaz interne 2 du module 1, qui relie l'orifice d'entrée de gaz 3 à l'orifice de sortie de gaz 4, est en communication fluidique avec la sortie 21 alimentée en gaz, c'est-à-dire en air enrichi en oxygène, par le ventilateur 20, via un conduit de gaz 24 situé en aval de la turbine 23 (Fig. 3). Lors de son passage dans le passage de gaz interne 2 du module 1, le flux d'air enrichi en oxygène vient au contact de la cellule de mesure 9 des moyens de mesure de concentration 5. La cellule de mesure 9 standard, opère alors une (ou plusieurs) mesure de la teneur en oxygène contenu dans le flux d'air au sein du passage 2 et le (ou les) signal qui découle de cette mesure de concentration en 02 est alors transmis aux moyens de traitement de signal 6 contenus dans la partie arrière 10b du module 1.

Les moyens de traitement de signal 6 opèrent alors un traitement dudit (desdits) signal de mesure afin d'en déduire une (ou plusieurs) valeur de concentration en oxygène du flux d'air. Ensuite, les moyens de traitement de signal 6 transmettent, via une connectique adaptée 11, la valeur de concentration en oxygène aux moyens de pilotage 25 du ventilateur 20. Cette valeur de concentration en oxygène peut y être stockée. Elle peut aussi être affichée sur un afficheur 26, de préférence digital. Comme dit précédemment, dans le mode de réalisation présenté sur les Figures 2 et 3, l'air qui est aspiré par la turbine 23 du ventilateur 20, pénètre dans le ventilateur 20 en passant au préalable au travers d'un second module détachable 27.

Dans ce second module détachable 27, l'air est préférentiellement filtré par un (ou plusieurs) filtre, avant d'être éventuellement enrichi en oxygène par apport d'oxygène gazeux supplémentaire, via une ligne d'alimentation en oxygène 28 venant se raccorder fluidiquement audit second module détachable 27. Afin de débarrasser l'air entrant des impuretés atmosphériques qui s'y trouvent, tel que poussières, pollens, bactéries...., on utilise préférentiellement au moins un filtre à particules, de préférence un filtre de type HEPA (i.e. High-efficiency particulate absorption = Absorption particulaire à haute efficacité). Par ailleurs, la ligne 28 est alimentée par une canalisation d'oxygène, un concentrateur d'oxygène, un récipient d'oxygène, telle une bouteille d'oxygène, ou tout 30 autre source d'oxygène ou d'un gaz riche en oxygène.

L'air enrichi (ou non) en oxygène ressortant du second module détachable 27 est alors convoyé par un conduit amont 22 jusqu'à la turbine 23, en étant aspiré par celle-ci, avant d'être acheminé vers le module 1 de mesure, via le conduit aval 24, comme expliqué ci-avant.

Après passage dans le module de mesure 1, l'air est classiquement amené jusqu'au patient, via par exemple un conduit flexible et un masque respiratoire. Pour la majorité des patients (i.e. 80 à 90%), le débit d'air enrichi en oxygène délivré contient typiquement une proportion d'environ 10 à 20% d'oxygène issu de la source d'oxygène.

De façon générale, on prévoit avantageusement des moyens de détection de module permettant d'opérer une détection et reconnaissance automatique de la présence du module 1 en sortie de ventilateur 20. Les moyens de détection de module comprennent par exemple une détection de connexion électrique des connecteurs par un envoi de signal ou encore par un signal lumineux généré par un voyant indiquant le bon raccordement du module 1. Bien entendu, le module autonome 1 de l'invention peut revêtir différentes formes et n'est pas limité au mode de réalisation des Figures. Le module 1 selon l'invention présente notamment les avantages suivants : - être de conception simple et peu onéreuse. - être utilisable sur de nombreux ventilateurs existants, via éventuellement l'utilisation d'un simple adaptateur pour permettre sa fixation à la sortie d'air du ventilateur considéré. - être d'entretien facile et peu cher. - ne pas nécessiter d'immobilisation de tout le ventilateur en cas de défaillance du module. Il suffit à l'utilisateur d'utiliser un autre module pendant la réparation de celui qui est détérioré. - ne pas complexifier l'architecture du ventilateur car les fonctions de mesure et de traitement de signal sont exportées à l'extérieur du ventilateur. Cela simplifie aussi sa maintenance.30

Claims

REVENDICATIONS1. Module autonome (1) de mesure de concentration en gaz pour appareil de ventilation assistée (20) comprenant : - un passage interne de gaz (2) reliant un orifice d'entrée de gaz (3) à un orifice de sortie de gaz (4), - des moyens de mesure de concentration (5) en gaz agencés sur ou dans le passage interne de gaz (2) de manière à déterminer au moins un signal représentatif de la concentration d'un composé gazeux donné, au sein dudit passage interne de gaz (2), - des moyens de traitement de signal (6), connectés aux moyens de mesure de concentration (5), permettant de traiter ledit au moins un signal de mesure et d'en déduire au moins une valeur de concentration en ledit composé gazeux donné, - des moyens d'alimentation électrique (7) alimentant en courant électrique, les moyens de traitement de signal (6) et la cellule de mesure (5), et - des moyens de fixation (8) permettant de solidariser le module (1) à la sortie de gaz (21) d'un appareil de ventilation assistée (20).
2. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de mesure de concentration (5) comprennent une cellule de mesure (9) ou un capteur électronique.
3. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure de concentration (5) sont conçus pour et aptes à déterminer au moins un signal représentatif de concentration en oxygène.
4. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de traitement de signal (6) comprennent au moins une carte électronique.30
5. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins le passage interne de gaz (2), les moyens de mesure de concentration (5) en gaz et les moyens de traitement de signal (6) sont compris dans un boitier (10).
6. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boitier (10) forme une enveloppe externe étanche.
7. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique (7) comprennent au moins un câble électrique. 10
8. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de transmissions de signal (11) permettant de transmettre ladite au moins une valeur de concentration en ledit composé gazeux donné traitée par les moyens de traitement de signal (6) à des moyens de pilotage ou à des moyens d'affichage 15 de données d'un appareil de ventilation assistée (20).
9. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de transmissions de signal (11) comprennent un ou plusieurs connecteurs et/ou câbles 20
10. Appareil de ventilation assistée (20) comprenant une sortie d'air (21), caractérisé en ce qu'un module autonome (1) selon l'une des revendications précédentes est fixé au niveau de ladite sortie d'air (21).