Brevet FR2119871A1 — publié le 19720811

L'invention concerne un appareil à faisceau ionique pour la mesure d'un-écoule ment gazeux, et plus particulièrement pour la mesure du débit et du volume de l'air inspiré et expiré pendant la respiration. On connait dBjà un appareil de ce genre par le brevet français 1.105.567. Ce brevet , et l'invention, sont basés sur le même principe de fonctionnement un faisceau ionique est émis transversalement au débit gazeux, et la déviation des ions par l'écoulement gazeux est mesurée. Toutefois, les appareils actuel lement connus ont un volume mort important, de tordre de 2 à 300cm3, qui com plique et perturbe les mesures ; ils introduisent une perte de charge non né-# gligeable de l'ordre de 1 à 2mm de colonne d'eau, qui gêne et perturbe le pa tient. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients et désavantages. L'invention a en conséquence pour objet un tel appareil, dont le volume mort et la perte de charge sont considérablement réduits. D'autre part, l'invention perfectionne ledit appareil, en l'appropriant de fa çon à éliminer la cause d'erreur que constitue l'humidité de l'air expiré. Enfin, l'invention a pour objet un appareil dont la réponse est linéaire, avec les avantages concomitants et bien connus des mesures dotées de telles réponses. Succinctement, l'appareil, de façon connue, produit par très haute tension en tre une cathode et deux anodes un faisceau ionique transversal à ltécoulement gazeux et mesure la différence des potentiels entre les deux anodes et, selon l'invention, la source de tres haute tension est munie d'une régulation à in tensité constante du courant ionique total, les électrodes sont en argent, la cellule de mesure est munie d'une circulation d'air chaud, et une circulation d'eau froide est prévue entre la cellule de mesure et l'arifice d'utilisation ou embout buccal. Ainsisselon l'invention, I'air expiré est séché par refroidissement puis ré chauffage, ce qui élimine l'erreur de mesure que pourrait causer l'humidité de l'air expiré, et la cellule de mesure est niantenue en bon isolement élec trique, l'appareil est de volume réduit ainsi que sa perte de charge, enfin ladite régulation assure la linéarité de la réponse. On décrira maintenant une exécution de l'invention, en se référant aux figu res 1 et 2, données à titre d'exemples non limitatifs, qui sont - la figure 1, un schéma-blocs de la partie électrique, - la figure 2, une perspective de l'appareil. Avec référence à la figure 1 : de façon en elle-méme connue, une source 1 de très haute tension, son pale + à la masse, alimente par son pale - une pointe 2 placée en regard d'une fente (diaphragme 3) qui définit le faisceau ioni que 4 ; le faisceau ionique 4 traverse transversalement l'écoulement gazeux (flèches F), qui en modifie les impacts sur les deux anodes 5 et 6 ; deux résistances de retour à la masse 7 et 8 donnent aux anodes 5 et 6 des potentiels variant avec ltecoulemert gazeux5 et la différence de ces potentiels est amplifiée par un amplificateur à courant contis-u 9 suivi d'un départ 10 pour la mesure du débit (non représentée.).Selon l'invention, la source de tres haute tension 1 est. munie d'une régulation : une impédance 101, traversée par le courant total des anodes 5 et a, crée une chute de tension, qu'un comparateur 102 compare à une tension de référence 103 , le comparateur 102 commande un régulateur 104 - agissant par exemple en polarisant plus ou moins une grille du tube de puissance de la source 1 ; à la sortie de l'amplificateur 9, un intégrateur 105 commande un départ 106 pour la mesure du volume (non représentée). Avec référence à la figure 2 : cet appareil selon l'invention est de forme géne-- rale cylindrique, avec, aux deux extrémités opposées du cylindre, un orifice circulaire 111 à l'atmosphere et un embout buccal cylindrique 112 ; la cathode en argent est montée sur un support isolé 113, ainsi que les anodes en argent 5 et 6 > le tout avec une circulation 114 d'air chauffé rentrant en 115 et sortant en 116 ; l'appareil comnrettd ensuite un corps isolant cylindrique 117, puis une entrée 118 et une sortie 119 pour la circulation d'eau froide, pres de embout buccal 112. L'exécution décrite ci-dessus a, à titre purement indicatif son espace mort réduit à 36cm3 seulement, et sa chute de pression réduite à 0,1mu de colonne d'eau Ceci est dû; non seulement aux appropriations techniques décrites, mais aussi à la courte structure cylindrique adoptée, avec passage direct de l'air. L'air expiré dans l'embout buccai 1f2 est refroidi par la circulation d'eau froide, ce qui condense les grosses gouttes d'eau avant l'entrée en cellule de mesure, puis il est réchauffé, ce qui empêche les tres fines gouttes de se condenser dans la cellule de mesure. L'ozone produit par lteffet corona est considérablement diminué par réduction catalytique grâce aux électrodes en argent ; à-titre indicatif la dose décelée a été au moins 200 fois inférieure à la dose toxique de 20cm3PM3 Enfin la régulation en intensité du courant ionique le rend indépendant des parametres tels que la vitesse de l'écoulement gazeux, sa température, son dégre hygrométrique, et la pression ambiante ; à titre purement indicatif, une régulation de l'ordre de 0,5Z a été obtenue ; ainsi la réponse de la cellule est linéaire, c'est-à-dire la différence de tension est fonction linéaire de la vitesse de l'écoulement gazeux. REVENDICATIONS 1. Appareil à faisceau ionique pour la mesure d'un écoulement gazeux, et en particulier de l'air inspiré et expiré pendant la respiration, comprenant une source de très haute tension appliquée entre une cathode et deux anodes, le faisceau ionique étant transversal à ltécoulement gazeux, et un moyen de mesure différentielle des potentiels des deux anodes, caractérise en ce que ladite source de très haute tension est dotée d'une régulation maintenant à intensité constante le courant ionique total. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite régulation comprend une impédance traversée par le courant total des deux anodes et attaquant un comparateur attaqué différentielle ment par une tension de référence et commandant un régulateur, par exemple modifiant la polarisation d'une grille du tube de puissance de la source de très haute tension. 3. Appareil selon la revendication I, ledit moyen de mesure différentielle comprenant dans chaque anode une résistance attaquant un amplificateur différentiel à courant continu, suivi d'un départ pour la mesure du débit, caractérisé en ce que ledit amplificateur différentiel commande un intégrateur suivi d'un départ pour la mesure du volume. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2 et selon la revendication 3. 5. Appareil à faisceau ionique pour la mesure d'un écoulement gaseux, et en particulier de l'air inspiré et expiré pendant la respiration, comprenant une source de très haute tension appliquée entre une cathode et deux anodes, le faisceau ionique étant transversal à l'écoulement gazeux, et un moyen de mesure différentielle des potentiels des deux anodes, caractérisé en ce que la cathode et les deux anodes sont en argent. 6: Appareil selon l'une des revendications 1 à 4 et selon la revendication 5. 7. Appareil à faisceau ionique pour la mesure d'un écoulement gazeux, et en particulier de ltair inspiré et expiré pendant la respiration, comprenant une source de tre#s haute tension appliquée entre une cathode et deux anodes, le faisceau ionique étant transver sal à l'écoulement gazeux, et un moyen de mesure différentielle des potentiels des deux anodes, caractérisé en ce que la cellule de mesure est munie d'une circulation d'air chaud, et une circulation d'eau froide est prévue entre la cellule de mesure et l'orifice d'utilisation ou embout buccal. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6 et selon la revendication 7. 9 Appareil selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par une forme générale cylindrique, avec, aux deux extrémités opposées un orifice circulaire à l'atmosphère et un embout buccal, la cellule avec sa circulation d'air chaud proche de l'orifice à l'atmosphère, la circulation d'eau froide proche de l'orifice d'utilisation, avec entre eux un corps isolant cylindrique.