FR3111266A1 - Dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient - Google Patents
Dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient Download PDFInfo
- Publication number
- FR3111266A1 FR3111266A1 FR2006141A FR2006141A FR3111266A1 FR 3111266 A1 FR3111266 A1 FR 3111266A1 FR 2006141 A FR2006141 A FR 2006141A FR 2006141 A FR2006141 A FR 2006141A FR 3111266 A1 FR3111266 A1 FR 3111266A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- gases
- exhaled
- patient
- sampling
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 claims abstract description 10
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 claims abstract description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 14
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 claims description 12
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 claims description 9
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 24
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 10
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 10
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 8
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 6
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N Dimethyl sulfide Chemical compound CSC QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 3
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 3
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 3
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 3
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 3
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 206010009944 Colon cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000001333 Colorectal Neoplasms Diseases 0.000 description 2
- 241000237890 Haliotis Species 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000001647 Renal Insufficiency Diseases 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- -1 formaldehyde, acetaldehyde, amines Chemical class 0.000 description 2
- 201000006370 kidney failure Diseases 0.000 description 2
- 208000019423 liver disease Diseases 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 208000025721 COVID-19 Diseases 0.000 description 1
- 206010021133 Hypoventilation Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 208000000122 hyperventilation Diseases 0.000 description 1
- 230000000870 hyperventilation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 201000007270 liver cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000014018 liver neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000004770 neurodegeneration Effects 0.000 description 1
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 1
- 210000003456 pulmonary alveoli Anatomy 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000824 selected ion flow tube mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/082—Evaluation by breath analysis, e.g. determination of the chemical composition of exhaled breath
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/097—Devices for facilitating collection of breath or for directing breath into or through measuring devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/0803—Recording apparatus specially adapted therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/083—Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
- A61B5/0836—Measuring rate of CO2 production
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
- A61B5/6814—Head
- A61B5/682—Mouth, e.g., oral cavity; tongue; Lips; Teeth
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient Dispositif de prélèvement (1) des gaz expirés par un patient, comportant au moins une première et une deuxième voies de prélèvement (S1, S2) destinées à recevoir alternativement ou simultanément les gaz expirés par le patient, et un organe de commande (15) pour orienter les gaz expirés vers la première ou la deuxième voie de prélèvement (S1, S2), le dispositif comportant un capteur (20) permettant de fournir une information concernant la provenance des gaz expirés, à savoir si les gaz expirés proviennent des voies supérieures du système respiratoire du patient ou si les gaz expirés proviennent des alvéoles des poumons du patient. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne le domaine de l’analyse des gaz expirés par un patient, afin de détecter et/ou de traiter des pathologies dont un ou des biomarqueurs pourraient être présents dans l’haleine du patient.
Pour permettre l’analyse des gaz expirés issus de l’haleine d’un patient, un prélèvement est nécessaire et peut se faire de plusieurs façons : remplissage d’un sac, absorption des gaz sur des absorbants ou envoi des gaz directement sur le système d’analyse. Dans les deux premiers cas, la détermination de la composition de l’haleine se fait en deux temps : collecte des gaz puis envoi de ceux-ci sur le système d’analyse pour analyse et dans le dernier cas envoi direct sur le système d’analyse.
On connait par exemple un système disponible dans le commerce de prélèvement d’haleine constitué par un masque qui collecte l’air des voies alvéolaires à l’aide d’absorbants pour une analyse ultérieure. L’air est collecté sur quatre tubes absorbants puis chaque tube est thermo-désorbé pour envoi vers le système d’analyse. Le coût de cet appareil est élevé, de même que les coûts d’analyse.
Par ailleurs, les résultats obtenus par le système d’analyse présentent une très grande variabilité des composés présents dans l’haleine pour une même pathologie. Ceci s’explique de plusieurs manières : soient les prélèvements ne font pas la distinction entre les voies supérieures et celui des alvéoles et donc les résultats sont très perturbés, soient ils se font par différentes méthodes, ce qui ne permet pas une comparaison objective de ceux-ci. Le système est en outre limité uniquement à l’absorption des composés gazeux de l’haleine sur des absorbants avec une analyse ultérieure. Le temps d’obtention du résultat est également très long, de l’ordre de plusieurs semaines pour avoir le résultat, et coûteux.
Ce procédé est ainsi peu adapté à une pratique quotidienne de dépistage sur un grand nombre de patients. Il n’est pas non plus adapté aux autres méthodes d’analyse des gaz, en particulier aux systèmes d’analyse en temps réel.
On connait également d’autres systèmes par les demandes US 2005/177056, WO 2012/059768, et EP 0 650 051.
L’article ‘Development of a CO2 triggered alveolar air sampler’ de Di Francesco et al, IEEE 2007, présente également un système de prélèvement, dans lequel les gaz sont orientés vers une unique voie de prélèvement ou rejetés sans être analysés. Ce système est équipé d’un tube Venturi pour mesurer le débit. En outre, le système présenté fait état d’une mesure de CO2 en utilisant une diode laser et un amplificateur à détection synchrone. Ce système est adapté uniquement pour que l’air alvéolaire soit collecté par des sacs dit ‘Tedlar’.
Il existe donc un besoin pour bénéficier d’un dispositif de prélèvement qui soit à la fois pratique, rapide, efficace, peu coûteux et fiable.
L’invention a ainsi pour objet un dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient, comportant au moins une première et une deuxième voies de prélèvement destinées à recevoir alternativement ou simultanément les gaz expirés par le patient, et un organe de commande pour orienter les gaz expirés vers la première ou la deuxième voie de prélèvement, le dispositif comportant un capteur permettant de fournir une information concernant la provenance des gaz expirés, à savoir si les gaz expirés proviennent des voies supérieures du système respiratoire du patient ou si les gaz expirés proviennent des alvéoles des poumons du patient.
L’intérêt du dispositif de prélèvement selon l’invention est de permettre de séparer dans les gaz expirés ceux provenant des voies supérieures du système respiratoire de ceux provenant des alvéoles pulmonaires. En effet la composition des gaz provenant des voies supérieures est fortement influencée par l’air de la pièce où se situe le patient et donc la mesure peut être perturbée par des composés non représentatifs de l’état de santé du patient. Au contraire, les gaz expirés provenant des alvéoles des poumons sont représentatifs des échanges sanguins avec les alvéoles et donc des modifications provoquées par une pathologie donnée.
Il est donc très utile de pouvoir, lors du prélèvement, faire la sélection entre les gaz des voies supérieures et les gaz alvéolaires.
Par ailleurs, le dispositif selon l’invention est avantageusement non invasif, dans la mesure où le patient ne doit que souffler dedans.
Le dispositif de prélèvement selon l’invention est universel, c’est-à-dire que les gaz prélevés peuvent être analysé par n’importe quel système d’analyse, que ce soit en temps réel ou en différé. Il peut être utilisé pour du diagnostic médical ou pour évaluer l’efficacité d’un traitement médical associé à une pathologie donnée.
Il est particulièrement simple à utiliser et peu cher, et est adapté pour être utilisé en temps réel et utilisable par du personnel non spécialisé. Il peut servir dans des campagnes de dépistage de maladies en dehors des hôpitaux, par exemple en médecine du travail, médecine scolaire, dépistage, chez un médecin généraliste.
Il peut également permettre d’éviter de faire subir au patient des traitements avec des rayons X ou des biopsies, tout en permettant un diagnostic précoce pour un traitement plus efficace des pathologies visées.
Enfin, du fait d’un diagnostic précoce rendu possible, le taux de survie des patients peut être amélioré.
Le dispositif de prélèvement selon l’invention est à la fois simple, peu encombrant et peu consommateur d’énergie, par exemple ayant une consommation inférieure à 35 mW, étant léger et portable.
Les gaz expirés par un patient peuvent comporter des biomarqueurs d’une ou de maladies dont peut souffrir ledit patient. La détection et l’analyse de ces biomarqueurs peut ainsi permettre un diagnostic de la maladie, notamment un diagnostic précoce, ainsi qu’un suivi de l’évolution de la maladie, et notamment de l’efficacité d’un traitement. L’analyse peut par exemple permettre une discrimination entre patient sain et patient malade, ce qui permet l’élaboration d’un diagnostic.
La maladie peut être choisie dans la liste suivante, qui n’est pas limitative : cancer, notamment cancer du poumon, cancer du foie, cancer du sein, insuffisance rénale, maladie neurodégénérative, notamment maladie de Parkinson, maladie d’Alzheimer, diabète, maladie du foie, maladie de l’intestin, cancer colorectal, haliotis intra orale, COVID-19.
En fonction de la maladie, on peut utiliser tous les gaz expirés, ou bien seulement les gaz expirés provenant des alvéoles des poumons.
Les biomarqueurs à identifier peuvent être choisis, selon la pathologie visée, dans la liste suivante, qui n’est pas limitative : isopropanol, méthanol, isoprène, acétone, méthyl mercaptan, ammoniac, diméthyle sulfure, méthane, formaldéhyde, acétaldéhyde, amines, alcanes, toluène
On va donner dans le tableau 1 qui suit des exemples de composés identifiés comme biomarqueur potentiel pour certaines pathologies.
| Pathologie s | Composés identifiés comme biomarqueur potentiel |
| Cancer du poumon* | Isopropanol Méthanol Isoprène Acétone |
| haliotis intra orale | Méthyl mercaptan |
| Insuffisance rénale | Ammoniac |
| Diabète | Acétone |
| Maladie chronique du foie | Diméthyle sulfure |
| Cancer colorectal | Méthane |
| Cancer du sein | Formaldéhyde |
Tableau 1
L’organe de commande peut être configuré pour orienter les gaz expirés vers la première ou la deuxième voie de prélèvement en fonction de l’information reçue du capteur.
Dans un mode de réalisation, l’organe de commande peut comporter une ou plusieurs électrovannes pour orienter les gaz expirés vers la première ou la deuxième voie de prélèvement.
Dans un mode de réalisation, l’organe de commande peut comporter une unique électrovanne et des clapets anti-retour pour séparer les flux de gaz expirés. Il peut ainsi comporter un premier clapet anti-retour commandant l’accès à la première voie de prélèvement. Il peut également comporter une deuxième clapet anti-retour commandant l’accès à la deuxième voie de prélèvement.
En variante, l’organe de commande peut notamment comporter deux électrovannes comandant chacune l’accès à une voie de prélèvement. Il peut ainsi comporter une première électrovanne commandant l’accès à la première voie de prélèvement. Il peut également comporter une deuxième électrovanne commandant l’accès à la deuxième voie de prélèvement.
Les gaz expirés sont reçus, avant d’être orientés vers la ou les voies de prélèvement, dans un tube de réception. Le tube de réception peut être un tube droit, dépourvu d’effet Venturi. Il n’est pas nécessaire dans l’invention de mesurer le débit des gaz expirés. Le tube de réception peut être situé entre un ou des filtres antibactériens et la ou les électrovannes ou le ou les clapets anti-retours.
L’information reçue du capteur peut permettre de déterminer la phase en cours du cycle respiratoire du patient. En fonction de la phase en cours du cycle respiratoire du patient, les gaz expirés proviennent des voies supérieures du système respiratoire du patient ou les gaz expirés proviennent des alvéoles des poumons du patient, et la composition des gaz expirés n’est pas la même.
Le capteur peut comporter un capteur de pression. Le cycle de respiration comporte trois phases distinctes, à savoir (i) une première phase d’expiration durant laquelle la pression augmente lorsque le patient commence l’expiration, durant laquelle ce sont les gaz des voies supérieures qui sont expulsés, (ii) une deuxième phase durant laquelle la pression se stabilise, il s’agit des gaz alvéolaires qui sont expulsés, et enfin (iii) une troisième phase de décroissance rapide de la pression, lorsque le patient inspire.
Ainsi, lorsque les gaz expirés proviennent des voies supérieures du système respiratoire du patient, alors la pression augmente. D’autre part, lorsque les gaz expirés proviennent des alvéoles des poumons du patient, alors la pression se stabilise. On peut alors parler d’air alvéolaire. Ensuite, la pression diminue quand le patient inspire Avant l’expiration du patient, l’air est au repos, donc le capteur de pression mesure la pression atmosphérique. Les variations de pression permettent de déterminer la phase en cours du cycle respiratoire du patient.
En variante, le capteur peut être configuré pour détecter le taux de dioxyde de carbone dans les gaz expirés. En fonction du taux en dioxyde de carbone, on peut déterminer si les gaz expirés sont d’origine alvéolaire ou des voies supérieures. Dans le cycle de respiration, on retrouve les trois phases distinctes, à savoir (i) la première phase d’expiration durant laquelle la concentration de dioxyde de carbone augmente lorsque le patient commence l’expiration, durant laquelle ce sont les gaz des voies supérieures qui sont expulsés, (ii) la deuxième phase durant laquelle le taux de dioxyde de carbone se stabilise, il s’agit des gaz alvéolaires qui sont expulsés, et enfin (iii) la troisième phase de décroissance rapide du taux de dioxyde de carbone, lorsque le patient inspire. Ainsi, en fonction du taux de CO2, on peut déterminer vers quelle voie de prélèvement orienter les gaz expirés.
Le dispositif de prélèvement peut également comporter un capteur de température et/ou un capteur d’hygrométrie. Les capteurs de CO2, de pression, de température et d’hygrométrie peuvent être visualisés par les médecins pour contrôler les paramètres physiologiques du patient pour voir si tout se passe bien lors du prélèvement. Une telle surveillance peut par exemple permettre d’identifier une alerte d’hypo ou d’hyper ventilation ou autre.
Le ou les capteurs du dispositif de prélèvement peuvent être dépourvus de laser.
Le dispositif de prélèvement peut comporter un système d’analyse des gaz, lequel peut être intégré au dispositif ou extérieur à celui-ci. Le dispositif de prélèvement peut être configuré pour pouvoir être relié à un système d’analyse des gaz extérieur au dispositif.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de prélèvement comporte un système d’analyse des gaz expirés. Ainsi, les gaz expirés peuvent être analysés en temps réel, c’est- à-dire au fur et à mesure du prélèvement.
Dans une variante de réalisation, les gaz prélevés peuvent être stockés dans un dispositif de stockage, et être analysés ultérieurement. A cet effet, le dispositif de prélèvement peut comporter un dispositif de stockage, par exemple un ou des sacs en polyvinyle fluoride (PVF) dit ‘Tedlar’. Le dispositif de stockage peut en variante ou additionnellement comporter une surface absorbante pour les gaz expirés.
Le système d’analyse des gaz expirés peut permettre de détecter des biomarqueurs présents dans les gaz expirés. Le système d’analyse peut être quelconque. En effet, le dispositif de prélèvement selon l’invention peut être adapté à tous les systèmes d’analyse possibles.
L’analyse peut être effectuée par l’un des systèmes d’analyse de la liste suivante, qui n’est pas limitative : GC-MS (chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse), PTR-MS (réaction de transfert de proton avant analyse par spectrométrie de masse), SIFT-MS (spectrométrie de masse par flux d’ions sélectionnés), ou tout autre analyseur de composés organiques volatils. L’analyse peut ainsi permettre de définir une empreinte chimique.
En variante, le système d’analyse peut permettre de définir une empreinte électronique. Il peut à cet effet comporter une matrice de capteurs à réactivité croisée, aussi appelée ‘nez électronique’.
L’analyse peut être effectuée en temps réel, dès que le prélèvement a été effectué, ou en différé, c’est-à-dire que les gaz expirés sont piégés et/ou stockés pendant un certain temps avant d’être analysés.
Les résultats de l’analyse peuvent permettre de discriminer les patients sains des patients malades. En outre, ils peuvent permettre de déterminer la maladie dont souffre un patient. Enfin, ils peuvent permettre de mesurer l’évolution de la maladie, afin par exemple de rendre compte de l’efficacité d’un traitement.
Le dispositif de prélèvement peut comporter un masque à placer sur le visage du patient. Le masque peut être configuré pour permettre le prélèvement des gaz expiré par la bouche, le nez, ou à la fois la bouche et le nez. Le masque peut être réutilisable.
En variante, le dispositif de prélèvement peut comporter un embout buccal destiné à permettre le prélèvement des gaz expirés par la bouche uniquement. L’embout buccal peut être à usage unique.
Le patient peut être invité à souffler dans le dispositif de prélèvement, notamment par le masque ou par l’embout buccal.
Le dispositif de prélèvement peut comporter un filtre antibactérien permettant de filtrer les gaz expirés. Le filtre antibactérien peut être disposé à l’entrée du dispositif de prélèvement, notamment en amont du capteur. Le filtre antibactérien permet d’éviter toute contamination bactérienne du dispositif de prélèvement.
Le dispositif de prélèvement peut comporter un système de purification permettant de purifier les gaz inspirés. Il peut par exemple être disposé à l’entrée du masque, de sorte que l’air entrant, inspiré par le patient, est dépourvu de composés organiques volatils ou autres contaminants. Le patient reçoit ainsi de l’air épuré et la fiabilité de l’analyse peut en être améliorée.
Description détaillée
On a illustré à la un dispositif de prélèvement 1 des gaz expirés par un patient, qui comporte tout d’abord un masque 10 à placer sur le visage du patient, qui a dans l’exemple décrit la forme d’un embout buccal destiné à permettre le prélèvement des gaz expirés par la bouche uniquement. Le patient peut être invité à souffler dans le dispositif de prélèvement par l’embout buccal. Le dispositif est ainsi non invasif. L’embout buccal est à renouveler à chaque patient.
Le dispositif de prélèvement comporte en outre un filtre antibactérien 12 permettant de filtrer les gaz expirés. Le filtre antibactérien 12 est ici disposé à l’entrée du dispositif de prélèvement, juste en aval de l’embout buccal.
Le dispositif comporte ensuite une première S1 et une deuxième S2 voies de prélèvement. On nomme ces voies S1 et S2. Elles sont destinées à recevoir alternativement ou simultanément les gaz expirés par le patient.
Le dispositif de prélèvement comporte en outre organe de commande 15 pour orienter les gaz expirés vers la première S1 ou la deuxième S2 voie de prélèvement.
Par ailleurs, le dispositif comporte un capteur 20 permettant de fournir une information concernant la provenance des gaz expirés, à savoir si les gaz expirés proviennent des voies supérieures du système respiratoire du patient ou si les gaz expirés proviennent des alvéoles des poumons du patient. L’organe de commande 15 est configuré pour orienter les gaz expirés vers la première ou la deuxième voie de prélèvement en fonction de l’information reçue du capteur.
Dans l’exemple décrit, il s’agit d’un capteur 20 configuré pour détecter le taux de dioxyde de carbone dans les gaz expirés. En fonction du taux en dioxyde de carbone, on peut déterminer si les gaz expirés sont d’origine alvéolaire ou des voies supérieures.
Dans le cycle de respiration illustré à la , on retrouve trois phases distinctes, à savoir (i) la première phase AB d’expiration durant laquelle la concentration de dioxyde de carbone augmente lorsque le patient commence l’expiration, durant laquelle ce sont les gaz des voies supérieures qui sont expulsés, (ii) la deuxième phase BC durant laquelle le taux de dioxyde de carbone se stabilise, il s’agit des gaz alvéolaires qui sont expulsés, et enfin (iii) la troisième phase CD de décroissance rapide du taux de dioxyde de carbone, lorsque le patient inspire. Ainsi, en fonction du taux de CO2, on peut déterminer vers quelle voie de prélèvement orienter les gaz expirés.
Le dispositif pourrait comporter également un capteur de pression. En effet, les variations de pression permettent également de déterminer la phase en cours du cycle respiratoire du patient. Le dispositif de prélèvement pourrait en variante encore comporter un capteur de température et/ou un capteur d’hygrométrie, comme on le verra plus loin.
L’organe de commande 15 comporte deux électrovannes comandant chacune l’accès à une voie de prélèvement, à savoir une première électrovanne EV1 commandant l’accès à la première voie de prélèvement et une deuxième électrovanne EV2 commandant l’accès à la deuxième voie de prélèvement.
Le dispositif de prélèvement 1 est relié en aval à un système d’analyse des gaz 30, lequel est dans cet exemple extérieur à celui-ci. Le système d’analyse 30 des gaz expirés est configuré pour permettre de détecter des biomarqueurs présents dans les gaz expirés.
Les gaz prélevés sont analysés en temps réel, dès que le prélèvement a été effectué, ou en différé, étant alors stockés dans un dispositif de stockage 35, pour être analysés ultérieurement. A cet effet, le dispositif de prélèvement comporte un dispositif de stockage, par exemple un ou des sacs en polyvinyle fluoride (PVF) dit ‘Tedlar’. Le dispositif de stockage peut en variante ou additionnellement comporter une surface absorbante pour les gaz expirés.
Dans l’exemple de réalisation illustré à la , le capteur de pression permet de réaliser une base de temps permettant de commander les électrovannes au moyen d’une chaîne de commande comportant un ordinateur 16 recevant les informations du capteur, une carte de calcul 17, et un relais de commande 18 des électrovannes. Dans une première phase, la première électrovanne EV1 est ouverte et la deuxième électrovanne EV2 est fermée. Dans cette première phase, les gaz expirés sont envoyés vers la sortie 1. Il s’agit des gaz expirés provenant des voies supérieures du système respiratoire du patient.
A un instant t1, la première électrovanne EV1 se ferme et la deuxième électrovanne EV2 s’ouvre. Ainsi, les gaz expirés sont envoyés vers la sortie 2. Il s’agit des gaz expirés qui proviennent des alvéoles des poumons du patient.
Après les sorties 1 ou 2, les gaz sont envoyés vers un système d’analyse des gaz.
Le mode de réalisation illustré à la diffère du précédent par le fait que les gaz expirés sont prélevés au moyen d’un masque à placer sur le visage du patient, qui est configuré pour permettre le prélèvement des gaz expiré à la fois par la bouche et le nez.
En outre le capteur de pression est associé à un capteur de dioxyde de carbone, permettant de commander les électrovannes EV1 et EV2. Un capteur de température et un capteur d’hygrométrie sont ajoutés.
Dans l’exemple de réalisation illustré à la , le capteur de pression est associé à un capteur de dioxyde de carbone permettant de commander une unique électrovanne et des clapets anti-retours pour séparer les flux de gaz expirés. Un capteur de température et un capteur d’hygrométrie sont également ajoutés. La chaîne de commande peut comporter un ordinateur 16 recevant les informations des capteurs, et un relais de commande 18 de l’électrovanne. Dans une première phase, un premier clapet anti-retour est ouvert vers la sortie 1 et un deuxième clapet anti-retour est fermé. Dans cette première phase, les gaz expirés sont envoyés vers la sortie 1. Il s’agit des gaz expirés provenant des voies supérieures du système respiratoire du patient.
A un instant t1, le premier clapet anti-retour se ferme et le deuxième clapet anti-retour s’ouvre vers la sortie 2. Ainsi, les gaz expirés sont envoyés vers la sortie 2. Il s’agit des gaz expirés qui proviennent des alvéoles des poumons du patient.
Après les sorties 1 ou 2, les gaz sont envoyés vers un système d’analyse des gaz, comme décrit précédemment.
En variante encore, le dispositif peut fonctionner en étant dépourvu d’ordinateur.
Les matériaux utilisés peuvent être étudiés pour être de faibles émetteurs et/ou faibles absorbeurs de composés organiques volatils, afin de ne pas perturber les mesures de concentrations de gaz émis par le patient. La facilité d’emploi, le confort du patient, la légèreté du système sont améliorés.
La durée de prélèvement avec le dispositif selon l’invention peut être compris entre 1 et 15 minutes, mieux entre 2 et 12 minutes, voire entre 2,5 et 10 minutes, voire encore entre 3 et 7 minutes. La durée de prélèvement peut être inférieure à 5 minutes.
Le dispositif peut être alimenté électriquement par une alimentation 19 en 12V, ou en variante une alimentation par port USB, ou encore par une batterie, ou tout autre système adapté.
Exemples
Le dispositif décrit ci-dessus a été utilisé pour détecter l’ammoniac dans l’haleine de patients soumis à une dialyse, le prélèvement ayant été effectué avant et après dialyse. Il a été démontré qu’il est possible de définir une empreinte électronique de l’haleine et qu’il est possible de discriminer les patients sains des patients malades.
Un tel diagnostic précoce peut permettre de ralentir l’évolution de la maladie, et d’optimiser le traitement des patients, réduisant ainsi le coût global du traitement, et l’inconfort des multiples dialyses pour le patient. En outre, les chances de survie du patient sont améliorées, sans entraver sa qualité de vie.
Le dispositif a également été utilisé pour étudier le cancer du poumon, de façon à identifier les personnes atteintes, de manière précoce et non invasive.
Claims (13)
- Dispositif de prélèvement (1) des gaz expirés par un patient, comportant au moins une première et une deuxième voies de prélèvement (S1, S2) destinées à recevoir alternativement ou simultanément les gaz expirés par le patient, et un organe de commande (15) pour orienter les gaz expirés vers la première ou la deuxième voie de prélèvement (S1, S2), le dispositif comportant un capteur (20) permettant de fournir une information concernant la provenance des gaz expirés, à savoir si les gaz expirés proviennent des voies supérieures du système respiratoire du patient ou si les gaz expirés proviennent des alvéoles des poumons du patient.
- Dispositif de prélèvement selon la revendication précédente, l’organe de commande (15) étant configuré pour orienter les gaz expirés vers la première ou la deuxième voie de prélèvement (S1, S2) en fonction de l’information reçue du capteur (20).
- Dispositif de prélèvement selon la revendication précédente, dans lequel l’information reçue du capteur (20 permet de déterminer la phase en cours du cycle respiratoire du patient, en fonction de la composition des gaz expirés, notamment de l’hygrométrie ou du taux de dioxyde de carbone dans les gaz expirés, ou de leur pression ou de leur température.
- Dispositif de prélèvement selon la revendication précédente, le capteur (20) comportant un capteur de pression.
- Dispositif de prélèvement selon l’une des revendications 3 ou 4, le capteur (20) étant configuré pour détecter le taux de dioxyde de carbone dans les gaz expirés.
- Dispositif de prélèvement selon l’une des revendications 3 ou 4 ou 5, le capteur (20) comportant un capteur de température et/ou un capteur d’hygrométrie.
- Dispositif de prélèvement selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un système d’analyse (30) des gaz intégré au dispositif.
- Dispositif de prélèvement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, configuré pour pouvoir être relié à un système d’analyse (30) des gaz extérieur au dispositif.
- Dispositif de prélèvement selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, le système d’analyse (30) des gaz expirés permettant de détecter des biomarqueurs présents dans les gaz expirés, par détection d’une empreinte chimique ou électronique.
- Dispositif de prélèvement selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un masque (10) à placer sur le visage du patient.
- Dispositif de prélèvement selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un embout buccal (10) destiné à permettre le prélèvement des gaz expirés par la bouche uniquement.
- Dispositif de prélèvement selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un filtre antibactérien (12) permettant de filtrer les gaz expirés.
- Dispositif de prélèvement selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un système de purification permettant de purifier les gaz inspirés.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2006141A FR3111266A1 (fr) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | Dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient |
| PCT/EP2021/065849 WO2021250261A1 (fr) | 2020-06-12 | 2021-06-11 | Dispositif de prelevement des gaz expires par un patient |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2006141A FR3111266A1 (fr) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | Dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient |
| FR2006141 | 2020-06-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3111266A1 true FR3111266A1 (fr) | 2021-12-17 |
Family
ID=73401582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2006141A Pending FR3111266A1 (fr) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | Dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3111266A1 (fr) |
| WO (1) | WO2021250261A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0650051A2 (fr) | 1993-10-25 | 1995-04-26 | Kyoto Dai-ichi Kagaku Co., Ltd. | Méthode pour la collection d'air expirés et collecteur automatique d'air expiré |
| US20050177056A1 (en) | 2002-03-03 | 2005-08-11 | Oridion Breathid Ltd | Breath collection system |
| WO2012059768A1 (fr) | 2010-11-05 | 2012-05-10 | The University Of Manchester | Appareil et procédés de prélèvement d'haleine |
| US20150065901A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | Capnia, Inc. | Universal breath sampling and analysis device |
-
2020
- 2020-06-12 FR FR2006141A patent/FR3111266A1/fr active Pending
-
2021
- 2021-06-11 WO PCT/EP2021/065849 patent/WO2021250261A1/fr active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0650051A2 (fr) | 1993-10-25 | 1995-04-26 | Kyoto Dai-ichi Kagaku Co., Ltd. | Méthode pour la collection d'air expirés et collecteur automatique d'air expiré |
| US20050177056A1 (en) | 2002-03-03 | 2005-08-11 | Oridion Breathid Ltd | Breath collection system |
| WO2012059768A1 (fr) | 2010-11-05 | 2012-05-10 | The University Of Manchester | Appareil et procédés de prélèvement d'haleine |
| US20150065901A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | Capnia, Inc. | Universal breath sampling and analysis device |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DE SILVA GEETHANGA ET AL: "Microcontroller-based real-time alveolar breath sampling system", 2013 IEEE 56TH INTERNATIONAL MIDWEST SYMPOSIUM ON CIRCUITS AND SYSTEMS (MWSCAS), IEEE, 4 August 2013 (2013-08-04), pages 975 - 978, XP032525782, ISSN: 1548-3746, ISBN: 978-1-4799-4134-6, [retrieved on 20131124], DOI: 10.1109/MWSCAS.2013.6674814 * |
| DI FRANCESCO ET AL.: "Development of a C02 triggered alveolar air sampler", 2007, IEEE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021250261A1 (fr) | 2021-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230125894A1 (en) | System and Method for Drug Detection in Exhaled Breath | |
| EP3448254B1 (fr) | Procédé de collecte d'une partie sélective de l'haleine d'un sujet | |
| EP1976431B1 (fr) | Analyse de gaz | |
| JP2019516113A (ja) | 呼気サンプルを捕捉するためのシステムおよびデバイス | |
| JP2005519272A (ja) | 呼気収集システム | |
| JP6462142B2 (ja) | 癌罹患危険度評価装置、プログラム、及び癌罹患危険度を試験する方法 | |
| CN111157480A (zh) | 一种人体呼出气体二氧化碳实时动态定量检测装置 | |
| US20220317122A1 (en) | System and method for determining onset and disease progression | |
| JP4452783B2 (ja) | 呼気分析装置を用いた肝硬変検査方法及び装置 | |
| FR3111266A1 (fr) | Dispositif de prélèvement des gaz expirés par un patient | |
| JP2004279228A (ja) | 呼気中成分ガス濃度測定方法及び装置 | |
| JPH0647047A (ja) | 臨床用呼気検査方法及び装置 | |
| US20090326338A1 (en) | Method and apparatus for analyzing gas component derived from living body and disease determination supporting apparatus | |
| FR3106982A1 (fr) | Ensemble de fourniture de gaz avec système de mesure de la durée effective d’une thérapie inhalée | |
| JPH10186A (ja) | 呼気中の特定ガス成分を分析する方法及び装置 | |
| CH699885A2 (fr) | Procédé et dispositif pour collecter l'air expiré. | |
| EP2713869B1 (fr) | Appareil d'analyse diagnostique d'oxyde nitrique | |
| De Lema et al. | Exhaled breath condensate: standardized collection of samples from healthy volunteers | |
| JP3065498B2 (ja) | 呼気採取装置 | |
| Laakso et al. | Screening of exhaled breath by low-resolution multicomponent FT-IR spectrometry in patients attending emergency departments | |
| JP7493501B2 (ja) | 化学物質の排出と対応する遺伝的、医学的および／または病理学的病状とを関連づけるための方法およびシステム | |
| Sayo et al. | Portable Diabetic Ketoacidosis Detector via the Human Exhaled Breath Analysis | |
| CN110464383A (zh) | 一种潮气呼吸采集系统及方法 | |
| US20240315591A1 (en) | Detection of respiratory tract infections (rtis) | |
| US20210315484A1 (en) | Method and System to Amplify and Measure Breath Analytes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20211217 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |