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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.