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l'invention a pour objet un appareil destiné à la mesure continue de la résistance à la respiration. Elle concerne en particulier un appareil dans lequel un élément formant résistance à l'écoulement est placé sur le trajet de l'air respiré et l'on mesure la chute de pression qui se produit dans cet élément. Les trajets du courant respira- toire opposant au courant d'air une certaine résistance qui doit être surmontée lors de l'expiration'au moyen d'une surpression et lors de l'inspiration au moyen d'une dépres- sion dans la région des alvéoles. La résistance opposée à l'écoulement dans les voies respiratoires supérieures dé- pend considérablement de la vitesse de l'air, tandis qu'elle est très peu influencée par elle dans les voies respiratoi- res inférieures.
Ceci est en relation aveo le fait que l'air'
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tourbillonne fortement dan., les voius supérieures et que par contre il circule dans les fines ramifications suivant un régime presque laminaire. Il résulte de la loi de Poiseuille que dans le cas du régime laminaire du courant, la résistance au déplacement de l'air dans un tube dépend fortement du diamètre du tube, à savoir de la 4ème puissance de ce dia- mètre. Une diminution de moitié du diamètre intérieur, par exemple, multiplie par 16 la résistance à l'écoulement. La mesure de la résistance à l'écoulement dans les voies infé- rieures peut par suite servir d'indicateur particulièrement sensible pour la largeur'des bronches et pour la variation de celle-ci.
On connaît déjà différents procédés pour la mesure de la résistance à la respiration. C'est ainsi, par exemple, qu'il est connu d'enregistrer pendant la respiration, en même temps, la courbe de pression pleurale et un pneumotachy- gramme. On obtient la pression alvéolaire et un quotient de la pression alvéolaire par la vitesse du courant d'air d'ou on tire la résistance à la respiration. La nécessité d'effec- tuer une ponction pleurale limite naturellement beaucoup le domaine d'application de cette méthode. On connaît également un procédé pour mesurer la pression alvéolaire sans ponc- tion. L'air de respiration, dans ce cas, traverse un pneumota- chygraphe appliqué sur la paroi musculaire, et dont l'indica- tion fournit la vitesse du courant au moyen d'une capsule ma- nométrique différentielle.
Si l'obturateur du pneumotachy- graphe est brusquement fermé, on élimine ainsi, avec l'arrêt du courant d'air, la cause de la différence de pression entre le poumon et les voies respiratoires périphériques. Comme il n'est besoin que du déplacement d'une très petite quantité d'air, de l'ordre de grandeur du cm3, pour égaliser la pres- sion de l'air dans la bouche et la pression alvéolaire, cette compensation ne dure que quelques millièmes de seconde. Aus- sitôt que cette compensation est accomplie, une forte varia-
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tion de pression commence à s'établir, par suite de la varia- tion de volume du poumon imposée par la respiration, dans , toutes les parties du système isolé à présent de l'extérieur, cette variation de pression arrêtant aussitôt le mouvement respiratoire si l'obturateur n'est pas préalablement réouvert.
Si l'on enregistre la pression dans le pneumotachygraphe au moyen d'un dispositif ayant une inertie suffisamment faible, par exemple une capsule de Frank avec enregistrement optique, on obtient des courbes que l'on désigne sous le nom de "cour- bes de pression de fermeture". Cette courbe de pression pré- sente au moment de'l'interruption une pente raide ou une chute, selon que la fermeture s'est produite pendant la phase d'ex- piration ou la phase d'inspiration. Cette partie abrupte de la courbe correspond au processus de compensation de la pres- sion. Aussitôt que ce processus est terminé, la courbe fait un coude et présente ensuite une partie plate. La pression in- diquée par l'emplacement du coude correspond à la pression al- véolaire non perturbée si l'enregistrement est suffisamment dénué d'inertie.
Sous la même condition on peut calculer la résistance à la respiration à partir de la vitesse d'écoulement qui existait immédiatement avant l'interruption.
Cependant, certains inconvénients affectent ce procédé pourtant amélioré. Il n'est pas rare que l'emplacement du coude de la courbe d'enregistrement soit si peu accusé qu'une lecture précise de la pression devienne très difficile. D'au- tre part, l'interruption complète du courant respiratoire pro- voque déjà, malgré sa courte durée, certaines réactions de réflexe dans le mécanisme respiratoire. On peut éviter cet in- convénient, suivant la manière connue, en n'effectuant pas une obturation complète de l'air respiré et en modifiant seulement, pendant peu de temps, légèrement la résistance du pneumotachy- graphe. Le dispositif connu possède une bifurcation pour le courant de l'air respiré, aux extrémités de laquelle sont branchés deux éléments formant résistances.
Un de ces deux
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éléments formant résistances est fermé par un disque à secteurs mû par un moteur, pendant peu de temps, et trois ou quatre fois pendant chaque phase de respiration. Tant que ces deux résistan- ces sont ouvertes, l'air peut passer à travers elles et la ré- sistance résultante est plus petite que chacune des deux résis- tances individuelles. Si l'une des résistances est fermée par le disque à secteurs, la résistance au courant d'air qu'il faut surmonter j'élève à la valeur de la résistance individuel- le qui est encore ouverte. La capsule de Frank qui est branchée pour l'enregistrement, inscrit une courbe du pneumotachygraphe dont l'étalonnage est fait par rapport à la résistance totale.
Les augmentations de résistance passagères qui se produisent à la fermeture de l'une des résistances créent, sur la courbe, des dents qui sont analogues à celles qui sont obtenues par le procédé fonctionnant avec une fermeture complète. Dans le cas présent, la pression alvéolaire ne peut plus être lue directe- ment, toutefois elle peut être calculée d'après les valeurs in- diquées de la pression avant et après l'interruption. La formu- le définitive donnant la valeur recherchée Wi de la résistance intérieure à la respiration s'obtient de façon connue par la
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relation relation Weg . W . (p 7, - pa) '1 " Pz. W2 - Po .
W dans laquelle W signifie la résistance que présente le pneumo- tachygraphe quand on met en circuit les deux résistances, W2 la résistance du pneumotachygraphe quand l'une des résistances amovibles est fermée, p désigne 'la chute de pression sur la résistance du pneumotachygraphe, avec l'index zéro ou z corres- pondant à l'état ouvert ou fermé de la résistance W.
L'invention repose sur ce procédé. Elle est relative à un appareil qui permet d'exécuter ces mesures avec une préci- sion et une sécurité particulières, -tout en étant de construc- tion simple et de service facile, et qui peut être démonté et par suite désinfecté facilement. La pratique a notamment montré que le montage connu en parallèle des deux résistances au
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courant d'air est techniquement difficile à réaliser et que la fermeture au moyen d'un disque à secteurs, comme dans 11-appareil connu, a pour conséquence des durées de fermeture trop longues et, par suite, des imprécisions dans la mesure.
L'invention a. pour objet d'éviter ces inconvénients.
Elle suppose connu un appareil pour la mesure en continu de la résistance à la respiration, dans lequel un élément formant résistance à l'écoulement est monté sur le trajet de l'air de respiration et dans lequel on mesure la chute de pression se produisant sur cette résistance, cette résistance au courant étant modifiée périodiquement pendant une courte durée, de sor- te que la résistance à la respiration est calculée à partir des variations de pression ainsi produites. Toutefois, l'inven-' tion est caractérisée parle fait qu'il est prévu deux éléments formant résistance à l'écoulement, montés l'un derrière l'autre et entre lesquels est disposée une soupape pouvant être fermée rapidement.
De préférence, la première résistance - vue dans la direction de l'écoulement - est plus petite que la résistan- ce normale à mesurer de la respiration, la deuxième résistance étant plus grande que celle-ci. En outre, la soupape doit se composer de deux cylindres creux enfoncés l'un dans l'autre, et étroitement rapprochés, dont les parois possèdent des fen- tes pouvant venir en coïncidence, longues, et étroites, diri- gées dans le sens axial, l'un de ces cylindres pouvant tourner par rapport à l'autre d'un angle approprié dans le but de réa- liser la fermeture des fentes et par conséquent de la soupape.
On comprendra, mieux l'objet de l'invention en décri- vant sans aucun caractère limitatif des modes de réalisation pris comme exemples et représentés sur le dessin annexé.
Sur ce dessin
La figure 1 représente un schéma du dispositif conforme à l'invention.
La figure 2 est un exemple préféré d'exécution du dis- positif de la figure 1.
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La figure 3 re1Jr..:i;,.:nte une mpe suivant la ligne III-III de la figure 2.
Les figures 4 et 5 représentent un exemple d'exécution d'une soupape schématisée sous la forme d'un robinet à trois voies sur la figure 1, dans deux positions différentes.
Le dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 se compose : d'une tubulure d'admission 1 pouvant être munie d'une embouchure par laquelle on insuffle l'air de respiration d'un premier élément 2 formant résistance à l'écoulement, d'un deuxième élément 3 formantrésistance à l'écoulement, d'une première soupape 4, d'une deuxième soupape 5, d'un transforma- teur ou transducteur de pression 6 et d'un appareil enregis- treur 7, pouvant être branché au besoin.
Le transducteur de pression 6 et l'appareil enregistreur 7 peuvent être constitués de façon quelconque ; on peut, par exemple, utiliser une cap- sule de Frank, mais aussi un transducteur électrique de pres- sion, par exemple un microphone à condensateur, un dispositif piézo-électrique ou un système similaire en combinaison avec un appareil d'enregistrement usuel, par exemple un enregis- treur à courant continu. La soupape 5 sera décrite plus loin de manière détaillée.
Le dispositif de la figure 1 fonctionne de la manière suivante d'abord, la soupape 4 est ouverte. L'air de res- piration affluant de la tubulure 1 à travers la première ré- sistance 2 s'échappe par le trajet le plus libre, à savoir à travers la soupape 4, dans l'atmosphère, sans traverser la résistance 3. A ce moment; la soupape 4 est fermée pendant très peu de temps, environ trois à quatre fois pour chaque phase respiratoire. L'opération de fermeture de la soupape 4 doit prendre le moins de temps possible afin que la précision de la mesure se maintienne à une valeur élevée. Quand la sou- pape 4 est fermée, l'air de respiration doit alors traverser, en plus de la résistance 2, la résistance 3.
Les conditions @e pression dans le compartiment 8, qui sont indiquées par le transducteur de pression 6, sont donc modifiées en conséquence
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et la résistance des organe.) respiratoires peut en être dé-' duite de manière connue.
La précision maximum du dispositif est obtenue lorsque la résistance 2 à l'écoulement est plus petite que la résistan ce normale à mesurer des organes respiratoires et que la résis- tance 3 est, par contre, supérieure à elle. Comme la résistance normale des organes respira.toires est d'un ordre de grandeur d'environ 0,3 m de H2O/1/min., l'expérience a montré que les valeurs appropriées au but poursuivi étaient, pour la résistan- ce 2, d'environ 0,2 mm et pour la résistance 3 d'environ 0,4mm deH2O/1/min.
Une forme d'exécution préférée du dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 et conforme à l'invention est vue èn coupe sur la figure 2. Ce dispositif présente l'avanta- ge d'être d'une structure et d'une fabrication simples, de pouvoir être assemblé facilement et en toute sûreté, sans qu'il soit possible de se tromper dans le montage des différentes pièces, et de pouvoir être démonté complètement d'une manière très simple, de sorte que la stérilisation des différentes pièces est possible sans auoune complication. Le dispositif selon la figure 2 se compose essentiellement de deux coiffes 'la et 11 munies de tubulures de raccord, ces coiffes étant emmanchées sur les extrémités d'un cylindre creux 12.
L'assem- blage des coiffes 10 avec le cylindre creux, donc avec le tube 12, est réalisé d'une manière appropriée, d'ailleurs quelcon- que, par exemple au moyen d'une fermeture à baïonnette, d'un filetage ou augmoyen d'un'bec qui pénètre dans un guide cor- respondant. Des éléments formant résistances 2 et 3, oonsti- tués de façon connue en forme de filtre, sont disposés dans les deux coiffes 10 et 11. Ces coiffes 10 et 11 et les bagues 2a et 3a portant les filtres sont équipées de préférence avec des dispositifs appropriés rendant impossible l'interchangea- bilité des deux filtres; par conséquent, le filtre 2 ne peut être introduit que dans la coiffe 10 et le filtre 3 ne peut l'être que dans la coiffe 11.
Ceci peut être réalisé par
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exemp e au moyen d'évidements de') fraisage ménagés sur le sup- port 2a et de becs correspondants ménagés dans la coiffe 10, ces évidements et ces becs présentant des profila différents de ceux des becs et des évidements de fraisage correspondants sur la bague 3a de la coiffe 11. Entre les deux coiffes 10 et 11 se trouve un autre cylindre creux ou tube 13, qui entoure étroitemetn le tube 12 et qui peut tourner par rapport à ce- lui-ci. Les deux tubes possèdent des ouvertures en forme de fentes longitudinales.
Ces fentes ont une direction correspon- dant à la direction de l'axe du cylindre creux ; sont disposées sur les tubes 12 et 13, de manière que, sous' l'effet d'une rotation correspondante des tubes, l'un par rapport à l'autre, elles arrivent en coïncidence, et que, de ce fait, ces fentes permettent un libre passage de l'air depuis l'intérieur du cylindre creux 12 jusqu'à l'atmosphère à l'extérieur du cylindre 13. Grâce à une petite rotation du tube 13 par rap- port au tube 12, d'environ une largeur de fente, ce libre pas- sage de l'air peut cependant être complètement empêché.
Ce dis- positif constitua donc une soupape à fermeture très rapide qui, dans sa pe@@tion d'ouverture, n'offre a l'air aucune ré- sistance appréciable mais qui, dans sa position de fermeture, empêche complètement le passage de l'air.
La figure 3 représente une coupe du dispositif de la figure 2 suivant la ligne III-III. Sur la figure 3, on peut voir clairement la position oo-axiale des deux cylindres creux 12 et 13, la position de ces deux cylindres étant telle que les fentes 15 se trouvent en coïncidence et que la soupape est ainsi ouverte. Le cylindre intérieur 12 est assemblé de manière fixe avec les coiffes 10 et 11 qui, à leur tour, sont portées par des paliers 16 et 17 de forme annulaire. Les pa- liers 16 et 17 sont fixés sur l'appareil ou sur un support.
La bague intermédiaire 18 (voir figure 2) sera décrite plus loin. Le cylindre creux extérieur 13 est disposé de manière à pouvoir tourner par rapport au dispositif fixe précité, Cette
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rotation, est réalisée de préférence par un électro-aimant 19 qui est en liaiscn avec le cylindre 13 par l'intermédiaire d'un levier 20 et d'un téton 14. Quand la bobine 21 de l'électro-- simant 19 est mise sous tension, l'armature 22 est attirée dans la bobine et le levier 20 déplace le téton 14 vers le haut. Par ce moyen, les deux cylindres subissent une rotation relative et les fentes 15 ne sont plus en'coïncidence, la soupape est donc fermée.
Si la bobine ne reçoit plus de courant, le cylindre creux extérieur 13 est ramené à sa position de repos sous l'ef- fet d'un ressort de traction 23 appliqué au levier 20, et la soupape s'ouvre à nouveauo La commande de 1 électro-aimant 19 peut par exemple être effectuée par un moteur électrique qui' commande un contact au moyen d'une came.
Afin que le filtre servant de résistance à l'écoulement ne puisse pas être engorgé par l'eau de condensation provenant de l'air de respiration, ce qui, naturellement fausserait les résultats de la mesure, il est nécessaire de chauffer ces éléments formant résistances, de préférence le premier élément formant résistance parcouru par l'air de façon durable, c'est-à-dire le réseau 2.On connaît déjà un agrocé@ suivant lequel on chauffe un réseau servant tie résistance à l'écoulement par passage direct d'un courant électrique. Ce procédé connu présente cependant l'inconvénient de rendre incommode le nettoyage de l'appareil dont il faut dé-. tacher les amenées de courant, etc.
Conformément à l'invention, il est prévu une bague intermédiaire 18 pour le chauffage des éléments formant résistance à l'écoulement; cette bague qui sert en même temps à supporter l'appareil contient dans son intérieur un dispositif de chauffage approprié. Cette bague peut servir aussi bien au chauffage de la coiffe 10 que de la coiffe 11. Le chauffage est donc indépendant des pièces de l'appareil qui doivent être stérilisées et n'occasionne par suite.aucune difficulté lors du démontage et du nettoyage.
Sur la figure 2, on n'a indiqué qu'un seul dispositif de chauffage 18 destiné au réseau 3 traversé.de façon inter- mittente par l'air de respiration. Cependant, le chauffage
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doit être prévu de pré@@rence pour le réseau 2 traversé par l'air de respiration de façon durable, ou bien pour les deux réseaux.
Dans le cas, sans doute le plus fréquent, où les condi- tions de pression dans le compartiment 8 doivent être transfor- mées en des signaux électriques par un transducteur de pression 6, il' est nécessaire d'utiliser, pour l'enregistrement de ces signaux, un appareil enregistreur ayant une constante de temps relativement grande.Toutefois, les enregistreurs existant géné- ralement chez les médecins ou dans les cliniques, possèdent une constante de temps sensiblement plus petite. Par exemple, on dispose très souvent d'un appareil dont la constante de temps se situe normalement entre 1,5 et 2 secondes. Les phases de la respiration, sensiblement plus lentes, qui ont des périodes d'environ 4 à 5 secondes, ne peuvent donc plus être notées fidèlement par cet appareil enregistreur.
Cependant, afin de pouvoir utiliser ces appareils enregistreurs existants pour la mesure de la résistance à la respiration, il est prévu une sou- pape 5 (voir fig. 1). La soupape 5 permet de séparer le trans- ducteur de près-ion 6 du compartiment 8 et de faire communiquer ce compartiment avec l'atmosphère par la tubulure 24. La soupa- pe 5 est commandée simultanément avec la soupape 4 de la maniè- re suivante' la soupape 5 est d'abord mise dans une position telle que le transducteur de pression 6 est séparé du comparti- ment 8 et communique avec l'atmosphère. L'appareil enregisteeur 7 trace alors à ce moment la ligne zéro.
Très peu de temps avant la manoeuvre, c'est-à-dire la fermeutre de la soupape 4, la soupape 5 est mise dans une position qui fait communiquer le compartiment 8 avec le transducteur de pression 6. Le décro- chement tracé à présent par l'appareil enregistreur donne la pente du rapport de la pression atmosphérique à la pression qui règne dans le oompartiment 8 et cela, tant que l'élément 2 for- mant résistance est seul interposé sur le trajet de l'écoulement de l'air de respiration. Immédiatement après, la soupape 4 est manoeuvrée, ce qui a donc pour conséquence d'interposer sur
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le tr@@ de l'air de repsoration, à la fois l'élément 2 for- mant résistance et l'élément 3 forment résistance à l'écoule- ment.
La variation de pression qu.i en résulte dans le compar- timent 8 est si rapide que l'appareil enregistreur 7 peut la suivre directement. De cette manière, deux valeurs de pres- sion sont ainsi notées sans deformation par l'appareil enregis treur 7, à savoir : la pression qui s'établit par l'interposi- tion d'un seul élément formant résistance, et la pression due à l'interposition des deux éléments formant résistance, car ces opérations se succèdent si rapidement que la constante de temps de l'appareil enregistreur ne peut exercer aucune in- fluence. Les opérations de commutation,de la soupape 5 et de la soupape 4 doivent donc se succéder' dans un intervalle de temps qui est petit par rapport à la constante de temps de l'appareil enregistreur 7.
La commande des deux soupapes peut avoir lieu au moyen d'un électro-aimant de façon analogue à celle de la rotation du cylindre 13. La commande-- de cet é- lectro-aimant est également actionnée, de préférence, par un moteur électrique au moyen d'une came.
La soupape 5 est représentée sur la figure 1 schémati- quemetn sous la forme d'un robinet à trois voies. Au lieu d'un tel robinet à trois voies, on peut aussi utiliser tout autre dispositif ayant le même effet. A titre d'exemple, on a indiqué à cet effet, sur les figures 4 et 5, une soupape à tiroir manoeuvrée par un dispositif magnétique. Cette soupape à tiroir se compose d'un boîtier 26 contenant un corps de sou- pape 25 coulissant. Dans la position représentée sur la figure 4, le compartiment 8 est mis en communication avec le transduc teur de pression 6 par l'alésage 25b. Le corps de soupape 25 est poussé vers le haut par un ressort 27. Si l'électro-aimant 28 est excité, le ressort 27 est comprimé et le corps de sou- pape 25 glisse pour occuper la position indiquée dans la fig.
5. Le transducteur 6 est alors mis en communication par l'alé- sage oblique 25a avec la tubulure 24 débouchant dans l'atmos-
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phère, le transducteur de pression indique donc la pression at- mosphérique et l'appareil enregistreur trace la ligne zéro.
Immédiatement avant la fermeture de la soupape 4, on coupe l'excitation de l'électro-aimant 28, de sorte que la soupape revient dans la position indiquée par la figure 4. Le trans- ducteur de pression est maintenant à nouveau remis en coramunica- tion avec le compartiment 8 ; il indique à présent, pendant un bref instant, la chute de pression sur l'élément 2 formant ré- sistance; ensuite, la fermeture de la soupape 4 a lieu et la pression se modifie de manière à correspondre à l'influence des deux éléments 2 et 3 formant résistances et qui sont main- tenant intercalés.
Grâce au montage de cette deuxième soupape 5 dans la canalisation allant du compartiment 8 au transducteur de pras- sion 6, il est donc possible d'utiliser des appareils enregis- treurs qui ont une constante de temps trop petite pour l'enre- gistrement des phases de la respiration. Pour l'évaluation des valeurs de la pression, il est seulement nécessaire que les rapports entre les deux indications de pression soient correc-.- tement restitués, à savoir lors'de l'interposition d'un élé- men formant résistance et de celle des deux éléments formant résistances.
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The subject of the invention is an apparatus intended for the continuous measurement of the resistance to respiration. It relates in particular to an apparatus in which an element forming resistance to the flow is placed in the path of the breathed air and the pressure drop which occurs in this element is measured. The paths of the respiratory current opposing to the air current a certain resistance which must be overcome during the exhalation by means of an overpressure and during the inspiration by means of a depression in the region of the muscles. alveoli. The resistance to flow in the upper respiratory tract depends greatly on the air speed, while it is very little influenced by it in the lower respiratory tract.
This is related to the fact that the air '
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swirls strongly in the upper voius and that on the other hand it circulates in the fine ramifications following an almost laminar regime. It follows from Poiseuille's law that in the case of the laminar current regime, the resistance to the movement of air in a tube strongly depends on the diameter of the tube, namely on the 4th power of this diameter. Halving the inside diameter, for example, increases flow resistance 16 times. The measurement of resistance to flow in the inferior tract can therefore serve as a particularly sensitive indicator for bronchial width and for variation thereof.
Various methods are already known for measuring resistance to breathing. Thus, for example, it is known to record during respiration, at the same time, the curve of pleural pressure and a pneumotachogram. We get the alveolar pressure and a quotient of the alveolar pressure times the speed of the air current from which we derive the resistance to breathing. The need to perform a pleural puncture naturally greatly limits the field of application of this method. A method is also known for measuring alveolar pressure without puncturing. The air of respiration, in this case, passes through a pneumotachograph applied to the muscular wall, the indication of which furnishes the speed of the current by means of a differential manometric capsule.
If the obturator of the pneumotachy- graph is suddenly closed, the cause of the pressure difference between the lung and the peripheral airways is thus eliminated, by stopping the air flow. Since only a very small amount of air, of the order of magnitude of cm3, is required to equalize the air pressure in the mouth and the alveolar pressure, this compensation does not last. only a few thousandths of a second. As soon as this compensation is accomplished, a strong variation
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tion of pressure begins to be established, as a result of the variation in lung volume imposed by respiration, in all parts of the system now isolated from the exterior, this variation of pressure immediately stopping the respiratory movement if the shutter is not reopened beforehand.
If the pressure in the pneumotachograph is recorded by means of a device having a sufficiently low inertia, for example a Frank's capsule with optical recording, curves are obtained which are referred to as "pressure curves. closing pressure ". This pressure curve exhibits a steep slope or a drop at the time of interruption, depending on whether the closure has occurred during the exhalation phase or the inspiration phase. This steep part of the curve corresponds to the pressure compensation process. As soon as this process is completed, the curve makes a bend and then presents a flat part. The pressure indicated by the location of the elbow corresponds to the undisturbed alveolar pressure if the recording is sufficiently free of inertia.
Under the same condition, the resistance to respiration can be calculated from the flow velocity which existed immediately before the interruption.
However, certain drawbacks affect this improved process. It is not uncommon for the location of the bend of the recording curve to be so slight that an accurate reading of the pressure becomes very difficult. On the other hand, the complete interruption of the respiratory current already provokes, despite its short duration, certain reflex reactions in the respiratory mechanism. This inconvenience can be avoided, in the known manner, by not effecting a complete obturation of the air breathed in and only modifying, for a short time, the resistance of the pneumotachypher only slightly. The known device has a bifurcation for the current of breathed air, at the ends of which two elements forming resistors are connected.
One of these two
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element forming resistors is closed by a sector disc driven by a motor, for a short time, and three or four times during each phase of breathing. As long as these two resistors are open, air can pass through them and the resulting resistance is smaller than each of the two individual resistances. If one of the resistors is closed by the sector disc, the resistance to the air current that has to be overcome is raised to the value of the individual resistance which is still open. Frank's capsule, which is plugged in for recording, inscribes a curve of the pneumotachograph which is calibrated against the total resistance.
The transient increases in resistance which occur on closing one of the resistors create teeth on the curve which are analogous to those obtained by the method operating with full closure. In this case, the alveolar pressure can no longer be read directly, however it can be calculated from the indicated values of the pressure before and after the interruption. The definitive formula giving the desired value Wi of the internal resistance to respiration is obtained in a known manner by the
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relation relation Weg. W. (p 7, - pa) '1 "Pz. W2 - Po.
W in which W means the resistance that the pneumotachograph presents when the two resistors are switched on, W2 the resistance of the pneumotachograph when one of the removable resistors is closed, p designates' the pressure drop across the resistance of the pneumotachograph, with the zero or z index corresponding to the open or closed state of resistor W.
The invention is based on this method. It relates to an apparatus which makes it possible to carry out these measurements with particular precision and safety, while being of simple construction and easy to service, and which can be easily dismantled and therefore disinfected. Practice has shown in particular that the known parallel assembly of the two resistors
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air current is technically difficult to achieve and that closing by means of a sector disc, as in known apparatus, results in excessively long closing times and, consequently, inaccuracies in the measurement.
The invention a. to avoid these drawbacks.
It assumes known an apparatus for the continuous measurement of the resistance to respiration, in which a flow resistance element is mounted in the path of the breathing air and in which the pressure drop occurring over it is measured. this resistance, this resistance to current being modified periodically for a short time, so that the resistance to respiration is calculated from the pressure variations thus produced. However, the invention is characterized by the fact that there are provided two flow resistance elements, mounted one behind the other and between which is disposed a valve which can be quickly closed.
Preferably, the first resistance - viewed in the direction of flow - is smaller than the normal resistance to be measured of respiration, the second resistance being greater than this. In addition, the valve should consist of two hollow cylinders driven into each other, and closely spaced, the walls of which have long, narrow, coincidentally open slots, axially directed. , one of these cylinders being able to rotate with respect to the other by an appropriate angle in order to effect the closing of the slits and consequently of the valve.
The object of the invention will be better understood by describing without any limiting nature the embodiments taken as examples and shown in the accompanying drawing.
On this drawing
FIG. 1 represents a diagram of the device according to the invention.
FIG. 2 is a preferred embodiment of the device of FIG. 1.
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Figure 3 re1Jr ..: i;,.: Nte a mpe along line III-III of Figure 2.
Figures 4 and 5 show an exemplary embodiment of a valve shown schematically in the form of a three-way valve in Figure 1, in two different positions.
The device shown schematically in FIG. 1 consists of: an intake pipe 1 which can be provided with a mouth through which the breathing air is blown from a first element 2 forming resistance to the flow, a second flow resistance element 3, a first valve 4, a second valve 5, a pressure transformer or transducer 6 and a recording device 7, which can be connected as required .
The pressure transducer 6 and the recording device 7 can be formed in any way; one can, for example, use a Frank's capsule, but also an electric pressure transducer, for example a condenser microphone, a piezoelectric device or a similar system in combination with a usual recording apparatus, for example a DC recorder. The valve 5 will be described in detail later.
The device in figure 1 operates as follows first, the valve 4 is open. The breathing air flowing from the tubing 1 through the first resistor 2 escapes by the freest path, namely through the valve 4, into the atmosphere, without passing through the resistor 3. A this moment; valve 4 is closed for a very short time, approximately three to four times for each respiratory phase. The operation of closing valve 4 should take as little time as possible so that the measurement accuracy is maintained at a high value. When valve 4 is closed, the breathing air must then pass through, in addition to resistance 2, resistance 3.
The pressure conditions in compartment 8, which are indicated by the pressure transducer 6, are therefore modified accordingly.
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and the resistance of the respiratory organs can be deduced therefrom in known manner.
The maximum precision of the device is obtained when the resistance 2 to the flow is smaller than the normal resistance to measuring respiratory organs and when the resistance 3 is, on the other hand, greater than it. As the normal resistance of the respiratory organs is of the order of magnitude of about 0.3 m of H2O / l / min., Experience has shown that the values appropriate for the purpose pursued were, for the resistance 2, about 0.2 mm and for resistance 3 about 0.4 mm of H2O / 1 / min.
A preferred embodiment of the device shown schematically in FIG. 1 and according to the invention is seen in section in FIG. 2. This device has the advantage of being of a simple structure and manufacture. , to be able to be assembled easily and in complete safety, without it being possible to make mistakes in the assembly of the different parts, and to be able to be completely dismantled in a very simple way, so that the sterilization of the different parts is possible without any complications. The device according to FIG. 2 consists essentially of two caps' la and 11 provided with connecting pipes, these caps being fitted onto the ends of a hollow cylinder 12.
The assembly of the caps 10 with the hollow cylinder, therefore with the tube 12, is carried out in an appropriate manner, moreover anyway, for example by means of a bayonet closure, a thread or augmoyen un'bec which enters a corre- sponding guide. Resistor elements 2 and 3, oonstituted in a known manner in the form of a filter, are arranged in the two caps 10 and 11. These caps 10 and 11 and the rings 2a and 3a carrying the filters are preferably equipped with devices. suitable making the interchangeability of the two filters impossible; therefore, filter 2 can only be inserted into cap 10 and filter 3 can only be inserted into cap 11.
This can be achieved by
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free by means of milling recesses formed on the support 2a and of corresponding jaws formed in the cap 10, these recesses and these jaws having different profiles from those of the jaws and corresponding milling recesses on the ring 3a of the cap 11. Between the two caps 10 and 11 is another hollow cylinder or tube 13, which tightly surrounds the tube 12 and which can rotate relative to the latter. The two tubes have openings in the form of longitudinal slots.
These slits have a direction corresponding to the direction of the axis of the hollow cylinder; are arranged on the tubes 12 and 13, so that, under the effect of a corresponding rotation of the tubes, with respect to each other, they come into coincidence, and that, therefore, these slots allow free passage of air from inside the hollow cylinder 12 to the atmosphere outside the cylinder 13. Thanks to a small rotation of the tube 13 with respect to the tube 12, of about one gap width, this free passage of air can however be completely prevented.
This device therefore constituted a very rapid closing valve which, in its opening phase, apparently offered no appreciable resistance but which, in its closed position, completely prevented the passage of water. the air.
FIG. 3 represents a section of the device of FIG. 2 along the line III-III. In Figure 3, one can clearly see the oo-axial position of the two hollow cylinders 12 and 13, the position of these two cylinders being such that the slots 15 are in coincidence and that the valve is thus open. The inner cylinder 12 is fixedly assembled with the caps 10 and 11 which, in turn, are carried by bearings 16 and 17 of annular shape. The bearings 16 and 17 are fixed on the apparatus or on a support.
The intermediate ring 18 (see FIG. 2) will be described later. The outer hollow cylinder 13 is arranged so as to be able to rotate relative to the aforementioned fixed device, This
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rotation, is preferably carried out by an electromagnet 19 which is connected with the cylinder 13 by means of a lever 20 and a stud 14. When the coil 21 of the electromagnet 19 is put under tension, the armature 22 is drawn into the coil and the lever 20 moves the stud 14 upwards. By this means, the two cylinders undergo relative rotation and the slots 15 are no longer in coincidence, the valve is therefore closed.
If the coil no longer receives current, the outer hollow cylinder 13 is returned to its rest position under the effect of a tension spring 23 applied to the lever 20, and the valve opens again. 1 electromagnet 19 can for example be effected by an electric motor which 'controls a contact by means of a cam.
In order that the filter serving as a flow resistance cannot be clogged by the condensation water coming from the breathing air, which, of course, would distort the measurement results, it is necessary to heat these elements forming resistors. , preferably the first element forming resistance traversed by the air in a durable manner, that is to say the network 2. We already know an agrocé @ according to which one heats a network serving tie resistance to the flow by direct passage of an electric current. This known method has the drawback, however, of making it inconvenient to clean the apparatus which must be de-. stain current leads, etc.
According to the invention, there is provided an intermediate ring 18 for heating the elements forming resistance to flow; this ring which serves at the same time to support the apparatus contains in its interior a suitable heating device. This ring can be used both for heating the cap 10 and the cap 11. The heating is therefore independent of the parts of the apparatus which must be sterilized and does not cause any difficulty in disassembly and cleaning.
In FIG. 2, only one heating device 18 has been indicated for the network 3 intermittently crossed by the breathing air. However, the heating
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must be provided in advance for network 2 through which the breathing air passes in a durable manner, or for both networks.
In the case, arguably the most frequent, where the pressure conditions in the compartment 8 are to be converted into electrical signals by a pressure transducer 6, it is necessary to use, for the recording of these signals, a recording device having a relatively large time constant. However, the recorders generally available in physicians or clinics have a significantly smaller time constant. For example, we very often have a device whose time constant is normally between 1.5 and 2 seconds. The noticeably slower phases of respiration, which have periods of about 4 to 5 seconds, can therefore no longer be accurately noted by this recording device.
However, in order to be able to use these existing recording devices for measuring the resistance to respiration, a valve 5 is provided (see fig. 1). The valve 5 makes it possible to separate the near-ion transducer 6 from the compartment 8 and to make this compartment communicate with the atmosphere through the tubing 24. The valve 5 is controlled simultaneously with the valve 4 in the same way. Next, the valve 5 is first put in a position such that the pressure transducer 6 is separated from the compartment 8 and communicates with the atmosphere. The recording device 7 then traces the zero line at this time.
Very shortly before the maneuver, that is to say the closing of the valve 4, the valve 5 is put in a position which makes the compartment 8 communicate with the pressure transducer 6. The unhook now traced by the recording device gives the slope of the ratio of the atmospheric pressure to the pressure which reigns in the compartment 8 and this, as long as the element 2 forming resistance is alone interposed on the path of the air flow of breathing. Immediately afterwards, the valve 4 is operated, which therefore has the consequence of interposing on
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the flow of the reporation air, both element 2 forming resistance and element 3 forming resistance to flow.
The resulting pressure variation in compartment 8 is so rapid that the recording apparatus 7 can follow it directly. In this way, two pressure values are thus noted without deformation by the recording apparatus 7, namely: the pressure which is established by the interposition of a single element forming a resistance, and the pressure due. to the interposition of the two elements forming resistance, because these operations follow one another so rapidly that the time constant of the recording apparatus cannot exert any influence. The switching operations of the valve 5 and of the valve 4 must therefore follow one another in a time interval which is small compared to the time constant of the recording apparatus 7.
The control of the two valves can take place by means of an electromagnet in a manner analogous to that of the rotation of cylinder 13. The control of this electromagnet is also actuated, preferably, by an electric motor. by means of a cam.
The valve 5 is shown schematically in Figure 1 as a three-way valve. Instead of such a three-way valve, it is also possible to use any other device having the same effect. By way of example, there is indicated for this purpose, in Figures 4 and 5, a slide valve operated by a magnetic device. This slide valve consists of a housing 26 containing a sliding valve body 25. In the position shown in Figure 4, the compartment 8 is placed in communication with the pressure transducer 6 through the bore 25b. The valve body 25 is urged upwards by a spring 27. If the electromagnet 28 is energized, the spring 27 is compressed and the valve body 25 slides into the position shown in FIG.
5. The transducer 6 is then placed in communication through the oblique bore 25a with the tubing 24 opening into the atmosphere.
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sphere, the pressure transducer therefore indicates the atmospheric pressure and the recording device traces the zero line.
Immediately before the closing of the valve 4, the excitation of the electromagnet 28 is cut off, so that the valve returns to the position shown in figure 4. The pressure transducer is now put back into coramunica. - tion with compartment 8; it now indicates, for a brief moment, the pressure drop across the resistor element 2; then the valve 4 is closed and the pressure is modified so as to correspond to the influence of the two elements 2 and 3 forming resistors and which are now interposed.
Thanks to the mounting of this second valve 5 in the pipe going from compartment 8 to the pressure transducer 6, it is therefore possible to use recording devices which have a time constant that is too small for recording the measurements. phases of respiration. For the evaluation of the pressure values, it is only necessary that the ratios between the two pressure indications are correctly restored, namely when the interposition of a resistance element and that of the two elements forming resistors.