FR2594034A1 - Method for controlling the oxygen supply to a patient suffering from a respiratory deficiency - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE COMMANDE DE L'ALIMENTATION EN OXYGENE
D'UN PATIENT SOUFFRANT D'INSUFFISANCE RESPIRATOIRE
La présente invention a pour objet un dispositif de commande de l'alimentation en oxygène d'un patient souffrant d'insuffisance respiratoire, à l'aide d'un dispositif dans lequel l'oxygène est fourni au patient par une sonde transtrachéale.OXYGEN SUPPLY CONTROL METHOD
OF A PATIENT SUFFERING FROM RESPIRATORY DEFICIENCY
The present invention relates to a device for controlling the oxygen supply of a patient suffering from respiratory failure, using a device in which oxygen is supplied to the patient by a transtracheal tube.
L'insuffisance respiratoire constitue une des principales causes d'invalidité. Des études cliniques ont clairement démontré que l'administration d'oxygène à des patients souffrant d'insuffisance respiratoire procurait un accroissement de la tolérance aux exercices physiques et réduisait la mortalité proportionnellement à la durée du traitement. One of the main causes of disability is respiratory failure. Clinical studies have clearly demonstrated that administering oxygen to patients with respiratory failure results in increased exercise tolerance and reduced mortality in proportion to the duration of treatment.
Au cours de ce traitement, l'oxygène est délivré au patient à partir de sources conventionnelles telles que des concentrateurs gazeux, de l'oxygène liquide et des obus gazeux, par l'intermédiaire de sondes nasales, de masques faciaux ou de lunettes nasales. During this treatment, oxygen is delivered to the patient from conventional sources such as gas concentrators, liquid oxygen, and gas shells, via nasal probes, face masks, or nasal cannula.
Tous ces dispositifs, présentant l'inconvénient d'être gênants, inconfortables et inesthétiques pour le patient, sont la cause de pertes d'oxygène autour du nez et dans l'espace mort respiratoire anatomique, et sont responsables d'irritations et d'escarres des orifices nasaux dans le cas de sondes nasales. All these devices, having the disadvantage of being annoying, uncomfortable and unsightly for the patient, are the cause of oxygen losses around the nose and in the anatomical respiratory dead space, and are responsible for irritations and bedsores nasal orifices in the case of nasal tubes.
Il en résulte une augmentation de la consommation d'oxygène, une augmentation du desséchement de la muqueuse rhynopharyngée, en raison de l'utilisation de débits élevés imposés par les pertes de gaz, et une diminution de la durée et de l'efficacité du traitement. This results in an increase in oxygen consumption, an increase in the drying of the nasopharyngeal mucosa, due to the use of high flow rates imposed by gas losses, and a decrease in the duration and efficiency of the treatment. .
Une autre solution consiste à utiliser un cathéter transtrachéal délivrant directement l'oxygène dans la trachée du patient. Dans ce cas, un cathéter d'un diamètre extérieur de l'ordre de 2,85 mm et d'un diamètre intérieur de 1,85 mm, réalisé en un matériau bio-compatible, et préformé aux conditions anatomiques habituelles, positionné par une collerette fixe entre le premier et deuxième anneau trachéal par une méthode non chirurgicale, procure une alimentation en oxygène à l'intérieur de la trachée par plusieurs trous latéraux symétriques. Another solution is to use a transtracheal catheter delivering oxygen directly into the patient's trachea. In this case, a catheter with an outside diameter of the order of 2.85 mm and an inside diameter of 1.85 mm, made of a bio-compatible material, and preformed under the usual anatomical conditions, positioned by a fixed collar between the first and second tracheal ring by a non-surgical method, provides a supply of oxygen inside the trachea by several symmetrical lateral holes.
Cette technique présente l'avantage de libérer le visage du patient de tubulures inesthétiques, d'assurer une parfaite oxygénation en cas de respiration par la bouche ouverte, de supprimer le dessèchement de la muqueuse rhynopharyngée et les éventuels escarres des orifices nasaux, de procurer une économie de 50 % environ d'oxygène du fait de l'absence de perte, ce qui permet une augmentation de la durée d'utilisation d'une source portable d'oxygène, tout en assurant une oxygénothérapie efficace 24 heures sur 24. This technique has the advantage of freeing the patient's face from unsightly tubing, ensuring perfect oxygenation in the event of breathing through the open mouth, suppressing the drying of the nasopharyngeal mucosa and possible bedsores in the nasal orifices, providing a saving around 50% of oxygen due to the absence of loss, which allows an increase in the duration of use of a portable source of oxygen, while ensuring effective oxygen therapy 24 hours a day.
Dans le cas - le plus courant, l'oxygène est diffusé en continu sous une pression variant de 0,3 à 3 atmosphères suivant la source considérée. L'oxygène étant délivré pendant la totalité du cycle respiratoire, une partie du gaz est donc perdue au cours de l'expiration. In the most common case, oxygen is continuously diffused under a pressure varying from 0.3 to 3 atmospheres depending on the source considered. Oxygen being delivered during the entire respiratory cycle, part of the gas is therefore lost during expiration.
Pour remédier à cet inconvénient, il a été imaginé de tronçonner le flux d'oxygène en coupant l'arrivée de gaz lors de la phase expiratoire. To remedy this drawback, it has been imagined to cut off the flow of oxygen by cutting off the gas supply during the expiratory phase.
A cet effet, une vanne électro-pneumatique, montée sur les conduits d'amenée d'oxygène, est commandée par un capteur de sondes nasales constitué par une thermistance ou un capteur de pression intégré à une lunette nasale.To this end, an electro-pneumatic valve, mounted on the oxygen supply pipes, is controlled by a nasal probe sensor constituted by a thermistor or a pressure sensor integrated into a nasal cannula.
Ces sytèmes mesurent, respectivement, une élévation de température lors de l'expiration ou une variation de pression, et plus précisément une augmentation de pression lors de l'expiration. These systems measure, respectively, a rise in temperature during expiration or a variation in pressure, and more precisely an increase in pressure during expiration.
Ces dispositifs d'un coût élevé présentent l'inconvénient de posséder une autonomie limitée par la capacité des batteries qui alimentent l'électrovanne et l'électronique de commande, d'être perturbés par des facteurs tels que respiration du patient par la bouche, par exempie en période de sommeil, ou une augmentation de la température ambiante à une valeur supérieure à une valeur prédéterminée, dans le cas d'une mesure par thermistance. These high-cost devices have the drawback of having a range limited by the capacity of the batteries which supply the solenoid valve and the control electronics, of being disturbed by factors such as breathing of the patient by the mouth, by exempie when sleeping, or an increase in the ambient temperature to a value greater than a predetermined value, in the case of a measurement by thermistor.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. The present invention aims to remedy these drawbacks.
A cet effet, le procédé de commande qu'elle concerne, appliqué à un dispositif d'alimentation en oxygène d'un patient à l'aide d'un cathéter transtrachéal, équipé d'une vanne destinée à permettre ou non le passage d'oxygène dans le cathéter, est caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser le cathéter comme capteur de pression et à commander, en fonction de la valeur mesurée à l'extrémité du cathéter située du côté de la trachée, la fermeture de la vanne au moins pendant la durée de la phase expiratoire. To this end, the control method which it relates to, applied to a device for supplying oxygen to a patient using a transtracheal catheter, equipped with a valve intended to allow or not the passage of oxygen in the catheter, is characterized in that it consists in using the catheter as a pressure sensor and in controlling, as a function of the value measured at the end of the catheter situated on the side of the trachea, the closing of the valve at the less during the expiratory phase.
La vanne utilisée peut être une électrovanne associée à une logique de commande ou bien une vanne pneumatique utilisant l'oxygène sous pression sous forme d'énergie et associée à une logique de commande également pneumatique. The valve used can be a solenoid valve associated with a control logic or a pneumatic valve using oxygen under pressure in the form of energy and associated with a control logic that is also pneumatic.
Ce procédé présente l'avantage de libérer le visage du patient de tubulures inesthétiques, de détecter un signal directement dans la trachée du patient, non faussé par des éléments extérieurs, tels que conditions de respiration ou conditions de température, de réaliser une économie de gaz sensiblement supérieure à celle obtenue par la mise en oeuvre du seul cathéter, de disposer d'un conduit qui est toujours parfaitement dégagé et qui fournit un signal fiable, puisqu'il est parcouru de façon régulière par un courant d'oxygène et, dans le cas d'une vanne entièrement pneumatique, de disposer d'une autonomie fonction uniquement de la capacité de la source d'oxygène. This method has the advantage of freeing the patient's face from unsightly tubing, of detecting a signal directly in the patient's trachea, not distorted by external elements, such as breathing conditions or temperature conditions, in order to save gas. significantly greater than that obtained by the implementation of the single catheter, to have a conduit which is always perfectly clear and which provides a reliable signal, since it is regularly traversed by a current of oxygen and, in the in the case of a fully pneumatic valve, to have autonomy depending solely on the capacity of the oxygen source.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de mise en oeuvre de ce procédé:
Figure 1 est une vue en élévation d'un cathéter transtrachéal
Figure 2 est une vue de ce cathéter en conditions d'utilisation
Figure 3 est une vue similaire à figure 2 comportant, en outre, les organes de commande
Figures 4 et 5 représentent deux courbes indiquant, en fonction du temps, respectivement la pression et l'état, ouvert ou fermé, de la vanne montée sur le circuit d'amenée d'oxygène, dans un premier mode de mise en oeuvre
Figures 6 et 7 représentent deux courbes indiquant, en fonction du temps, respectivement la pression et l'état, ouvert ou fermé, de la vanne montée sur le circuit d'amenée d'oxygène, dans un second mode de mise en oeuvre
Figure 8 est une vue en coupe transversale et à échelle agrandie d'un type particulier de cathéter transtrachéal
Figures 9 et 10 représentent deux courbes indiquant, en fonction du temps, respectivement la pression et l'état, ouvert ou fermé, de la vanne montée sur le circuit d'amenée d'oxygène, dans un troisième mode de mise en oeuvre utilisant le cathéter de figure 8.In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing showing, by way of nonlimiting examples, several modes of implementation of this method:
Figure 1 is an elevational view of a transtracheal catheter
Figure 2 is a view of this catheter under conditions of use
Figure 3 is a view similar to Figure 2 further comprising the control members
Figures 4 and 5 show two curves indicating, as a function of time, respectively the pressure and the state, open or closed, of the valve mounted on the oxygen supply circuit, in a first embodiment
Figures 6 and 7 show two curves indicating, as a function of time, respectively the pressure and the state, open or closed, of the valve mounted on the oxygen supply circuit, in a second embodiment
Figure 8 is an enlarged cross-sectional view of a particular type of transtracheal catheter
Figures 9 and 10 show two curves indicating, as a function of time, respectively the pressure and the state, open or closed, of the valve mounted on the oxygen supply circuit, in a third embodiment using the Figure 8 catheter.
Le cathéter transtrachéal 2, représenté aux figures 1 à 3, comprend une partie droite 3 dont une extrémité est limitée par une collerette 4 et dont l'autre extrémité est limitée par un embout 5 de raccordement à une vanne 6 montée - sur une tubulure 7 elle-meme reliée à une source d'oxygène 8. De l'autre côté de la collerette 4, le cathéter 2 comporte deux tronçons de tubulures 9 et 10 formant un angle l'un avec l'autre, destinés à être engagés dans la trachée entre les deuxième et troisième anneaux 12, l'angle entre les tronçons 9 et 10 étant calculé pour que l'extrémité du tronçon 10 délivrant l'oxygène soit parfaitement centré dans la trachée. The transtracheal catheter 2, shown in FIGS. 1 to 3, comprises a straight part 3, one end of which is limited by a collar 4 and the other end of which is limited by a nozzle 5 for connection to a valve 6 mounted - on a tube 7 itself connected to a source of oxygen 8. On the other side of the collar 4, the catheter 2 comprises two sections of tubing 9 and 10 forming an angle with one another, intended to be engaged in the trachea between the second and third rings 12, the angle between the sections 9 and 10 being calculated so that the end of the section 10 delivering the oxygen is perfectly centered in the trachea.
Selon une première possibilité, le cathéter ne comporte qu'un canal simple d'amenée d'oxygène. According to a first possibility, the catheter has only one simple oxygen supply channel.
Dans un premier mode de mise en oeuvre, la vanne étant fermée, il est possible d'avoir accès directement à la pression trachéale par l'intermédiaire du cathéter transtrachéal. Lorsque cette pression chute en-dessous de la pression atmosphérique ambiante, le patient débute un cycle inspiratoire. Il est possible d'utiliser ce signal pour commander l'ouverture de la vanne 6 pour une période de temps 13 déterminée, représentée à la figure 5. Cette période de temps détermine le volume d'oxygène délivré à chaque inspiration, ce dernier étant fonction du débit et du temps d'ouverture. In a first embodiment, the valve being closed, it is possible to have direct access to the tracheal pressure via the transtracheal catheter. When this pressure drops below ambient atmospheric pressure, the patient begins an inspiratory cycle. It is possible to use this signal to command the opening of the valve 6 for a determined period of time 13, represented in FIG. 5. This period of time determines the volume of oxygen delivered with each inspiration, the latter being a function flow and opening time.
La figure 4 donne l'évolution de la pression mesurée en amont du cathéter sans vanne pour la courbe Cl et en amont du cathéter avec vanne pour la courbe C2. Comme cela ressort de cette même figure, lorsque la pression représentée sur la courbe C2 passe en-dessous de la pression atmosphérique, la logique de commande fournit un signal provoquant l'ouverture de la vanne au point O (figure 4) pour une période déterminée de temps jusqu'à fermeture de la vanne au point F. FIG. 4 gives the evolution of the pressure measured upstream of the catheter without valve for the curve C1 and upstream of the catheter with valve for the curve C2. As can be seen from this same figure, when the pressure represented on the curve C2 drops below atmospheric pressure, the control logic provides a signal causing the valve to open at point O (FIG. 4) for a determined period until the valve closes at point F.
Dans le mode de mise en oeuvre des figures 6 et 7, où les courbes C'l et C'2 correspondent aux courbes Cl et C2 des figures 4 et 5, le cathéter transtrachéal permet la mesure de la pression à l'intérieur de la trachée, de telle sorte que, lorsque la valeur de la pression devient inférieure à la pression atmosphérique correspondant au début de la phase inspiratoire, un premier signal est produit qui ouvre la vanne, celle-ci demeurant ouverte jusqu'à production d'un second signal correspondant à une augmentation de la pression lors du début de la phase expiratoire. In the embodiment of Figures 6 and 7, where the curves C'l and C'2 correspond to the curves Cl and C2 of Figures 4 and 5, the transtracheal catheter allows the measurement of the pressure inside the trachea, so that when the value of the pressure drops below the atmospheric pressure corresponding to the start of the inspiratory phase, a first signal is produced which opens the valve, the latter remaining open until a second is produced signal corresponding to an increase in pressure at the start of the expiratory phase.
Conformément à une autre possibilité, un cathéter 20, représenté à la figure 8, comporte deux canaux, à savoir un canal 22 d'amenée d'oxygène au patient et un second canal 23 de section plus réduite assurant la prise de pression à l'intérieur de la trachée. Ce second canal 23 est parcouru en permanence par un faible débit d'oxygène à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique correspondant à la ligne en traits mixtes de figure 9, désignée par la référence P23. According to another possibility, a catheter 20, shown in FIG. 8, has two channels, namely a channel 22 for supplying oxygen to the patient and a second channel 23 of smaller section ensuring the pressure tapping at the inside the trachea. This second channel 23 is continuously traversed by a low flow of oxygen at a pressure slightly higher than atmospheric pressure corresponding to the line in broken lines in FIG. 9, designated by the reference P23.
Le signal ainsi recueilli ne dépend pas de l'état ouvert ou fermé de la vanne 6 commandant l'alimentation en oxygène et permet une logique de commande simplifiée qui peut, par exemple, se contenter de détecter les variations de pression de part et d'autre de la pression moyenne P23 pour commander l'ouverture de la vanne lorsque la pression mesurée PM est inférieure à P23 et la fermeture de la vanne lorsque la pression mesurée PM est supérieure à la pression moyenne P23. The signal thus collected does not depend on the open or closed state of the valve 6 controlling the oxygen supply and allows a simplified control logic which can, for example, be satisfied with detecting the pressure variations on both sides. other of the average pressure P23 to control the opening of the valve when the measured pressure PM is lower than P23 and the closing of the valve when the measured pressure PM is higher than the average pressure P23.
Dans chacun des modes de mise en oeuvre décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs; la logique de commande peut être pneumatique ou électronique. In each of the modes of implementation described above by way of nonlimiting examples; the control unit can be pneumatic or electronic.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes de mise en oeuvre de ce procédé, décrits ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. It goes without saying that the invention is not limited only to the modes of implementing this method, described above by way of examples; on the contrary, it embraces all its variants.
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