Brevet FR2152470A1 — publié le 19730427

On a déjà mesuré un débit de fluide en utilisant le procédé calorimétrique suivant : on introduit une sonde au sein du fluide et, au moyen de cette sonde, on chauffe légèrement ledit fluide, de manière à en élever localement la température de deux ou trois degrés au-dessus de la température moyenne. L'échange d'une quantité de chaleur donnée se produit donc, et devient permanent, compte tenu de l'évacuation des calories par le fluide. La valeur de la quantité de chaleur à apporter au fluide pour accroitre localement sa température est évidemment fonction, entre autres variables, du débit dudit fluide. Jusqu' ces derniers temps, ce procédé ne permettait pas une mesure très précise des débits. En effet, pour éviter les erreurs systématiques sur les mesures, il est nécessaire de maintenir constant l'écart de températures entre l'échangeur de chaleur et le fluide, donc de mesurer à la fois la température du fluide et celle de l'échangeur. A titre indicatif, on précisera encore que l'une des applications connues du procédé précité est celle qui a été tentée pour mesurer le flux sanguin. On a, à cet effet, réalisé, surtout en laboratoire, des aiguilles, que l'on introduit dans les tissus dans les zones où l'on désire effectuer la mesure de l'irrigation des tissus par le sang. Afin de remédier à l'imprécision des mesures actuellement effectuées, on a conçu de procéder d'une manière nouvelle. En particulier, il est apparu indispensable, selon ce nouveau procédé, objet de l'invention, de maintenir constant l'écart de températures précité. Pour la mise en oeuvre du procédé, l'invention propose également un nouvel appareil de mesure, qui est principalement caractérisé par l'existence d'une sonde avantageuse. On notera par ailleurs dès maintenant que le nouveau procédé selon l'invention s'applique, bien entendu, aux échanges de quantité de chaleur correspondant à un apport de chaleur au fluide, mais aussi aux échanges de chaleur correspondant à une réfrigération locale du fluide. Ce procédé s'applique à la mesure de l'irrigation sanguine, mais également, d'une manière générale, à la mesure de tout débit de fluide. Enfin, le procédé de mesure peut avantageusement faire appel aux techniques de mesures électriques, mais ce choix n'est évidemment pas exclusif. L'invention a donc d'abord pour objet un procédé de mesure du débit d'un fluide qui traverse une enceinte donnée, selon lequel on introduit dans ladite enceinte une sonde, qui comporte des moyens de mesure de la teipérature dans enceinte et un échangeur de chaleur, et au moyen de laquelle, concomitamment, on mesure la température dans ladite enceinte et on assure l'échange d'une quantité de chaleur entre le fluide qui traverse l'enceinte et ladite sonde. En outre, on mesure la température de l'échangeur de chaleur de la sonde, on asservit la valeur de la quantité de chaleur échangée à la différence des températures de l'échangeur de chaleur et de l'enceinte de manière que ladite différence des températures soit maintenue constante, et on mesure la quantité de chaleur échangée. De manière avantageuse, pour mesurer la quantité de chaleur échangée, on mesure la puissance nécessaire à la génération dudit échange de chaleur. Enfin, préférentiellement, l'échange de chaleur correspond à un apport calorifique au fluide, qui traverse l'enceinte, cependant qu'alors on engendre cet apport calorifique en chauffant une résistance électrique et on mesure la quantité de chaleur échangée en mesurant la puissance électrique fournie à ladite résistance électrique. L'invention a également pour objet un appareil de mesure du débit pour la mise en oeuvre du procédé précité. Cet appareil comporte - une sonde unique, qui est constituée par un corps oblong et évidé, à l'intérieur duquel une résistance électrique est disposée et a ses bornes raccordées à une source de courant électrique, par un premier dispositif de mesure de température, qui est disposé à proximité de l'une des extrémités dudit corps et est destiné à la mesure de la température régnant dans l'enceinte, et par un deuxième dispositif de mesure de température, qui est disposé dans ledit corps et est destiné à la mesure de la température de ce corps, - un dispositif d'asservissement, connu en soi, auquel sont raccordés les organes de sortie des premier et deuxième dispositifs de mesure de température, et qui est apte à régler la valeur de l'intensité du courant électrique, de manière que la différence des températures du corps de l'échangeur et de l'enceinte soit maintenue sensiblement constante, - un dispositif de mesure de la puissance électrique branché dans le circuit d'alimentation de la résistance en courant électrique. Avantageusement, l'extrémité du corps de la sonde, à proximité de laquelle est disposé le premier dispositif de mesure de température, constitue une pointe rapportée sur ledit corps. La résistance électrique est disposée en regard de la partie centrale dudit corps, cependant que lesdites pointe et partie centrale sont, chacune, réalisées en un matériau bonoenducteur de la chaleur, et qu'enfin une pièce thermiquement isolante est interposée entre lesdites pointe et partie centrale. Les matériaux de la pointe et de la partie centrale du corps sont, de préférence, constitués par de l'argent (Ag) sensiblement pur. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires ainsi que leurs avantages apparaîtront, au cours de la description d une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de mesure du débit conforme å l'invention; et - la figure 2 est une coupe longitudinale de la sonde, que comporte l'appareil décrit en regard de la figure 1. L'application décrite en exemple est celle d'un appareil de mesure du flux sanguin d'irrigation de tissus. Sur la figure 1, cet appareil est schématisé. On note qu'il est constitué par une aiguille 1, munie de sa garde 2. Cette aiguille 1 est susceptible d'être introduite dans les tissus dont on désire mesurer l'irrigation sanguine et comporte une pluralité d'éléments dont le détail sera donné plus loin en regard de la figure 2. On précisera cependant dès maintenant que les différents éléments constitutifs de l'aiguille 1 possèdent des organes de sortie, qui sont en fait des conducteurs électriques de connexions. C'est ainsi que, dans l'exemple représenté, on remarque la présence de deux fit 3, dont on verra qu'ils sont reliés à un premier dispositif de mesure de la température du sang dans les tissuS objets des mesures ; deux fils 4, qui sont reliés à un deuxième dispositif de mesure de la température duoorps de l'échangeur et, enfin, deux fils 5, qui sont reliés aux deux bornes de la résistance de chauffage. Les fils 3 et 4 sont raccordés à un dispositif d'asservissement 6, d'un type connu en soi et qu'il n'est donc pas nécessaire de décrire ici. L'un des fils 5 est relié à l'une des bornes 7a d'une source de courant 7, un dispositif de mesure de la puissance électrique 8, préférentiellement enregistreur, étant interposé sur ledit fil 5 entre l'aiguille 1 et la source 7. Le deuxième fil 5 est relié à la borne 6a d'une paire de bornes 6jazz 6b du dispositif d'asservissement 6, cependant qu'un fil 9 relie la deuxième borne 6b de la paire de bornes 6a 6b à la deuxième borne 7b de la source de courant 7. On notera encore que le dispositif d'asservissement 6 est capable, après avoir mesuré les températures au moyen des deux dispositifs de mesure de température reliés aux fils 3 et aux fils 4, de faire varier l'intensité du courant qui traverse les fils 5, de manière que le chauffage donné par la résistance électrique ait la valeur voulue pour que soit maintenue constante la différence de température précitée. Sur la figure 2, on a représenté l'aiguille, dont on remarque le corps cylindrique évidé 10, et la pointe de pénétration 11, qui est fixée à l'extrémité du corps 10. Cette pointe 11 possède elle-même un évidement lla, qui ne débouche que vers l'intérieur de l'aiguille Une pièce 12, réalisée en un matériau bon isolant thermique, est interposée entre la pointe 11 et le corps 10. En outre, les matériaux constitutifs du corps 10 et de la pointe 11 sont, au contraire, bons conducteurs de la chaleur et sont, en fait, de l'argent (Ag) pratiquement pur. En regard de la partie centrale du corps 10, et contenue dans l'évidement dudit corps, une résistance électrique de chauffage 13 est disposée, en étant bobinée sur un support de calage 14, qui est réalisé en un matériau bon isolant thermique. Le support 14 est muni de deux canaux traversants à l'intérieur desquels sont disposés les deux fils 3, qui sont reliés au premier dispositif de mesure de température 15, ledit dispositif étant lui-même disposé dans l'évidement lla de la pointe 11. Par ailleurs, la résistance électrique 13 est reliée aux deux fils 5. Enfin, on remarquera que les deux fils 4 sont reliés au deuxième dispositif de mesure de la température 16. Le dispositif 16 est disposé à l'opposé du dispositif 15 et permet, en fait, de mesurer la température du corps de l'échangeur. A l'exposé du mode d'utilisatinn de l'appareil qui axent d'être décrit, on comprendra mieux la nouveauté du procédé et de l'appareil conformes à l'invention, ainsi que l'activité inventive qu'ils ont impliquée et le progrès technique qu'ils apportent. Tout d'abord, compte tenu du choix des caractéristiques du dispositif d'asservissement 6, on obtient la constance de la différence des températures mesurées par les dispositifs 15 et 16. Ce point est très important, car la quantité de chaleur échangée étant, selon les lois générales régissant les échanges calorifiques, proportionnelle à la différence des températures, cette quantité de chaleur ne varie selon le nouveau procédé, qu'en fonction de la capacité d'évacuation de la chaleur du fluide étudié.En l'espèce, on a éliminé, par adoption du nouveau procédé, les erreurs qui provenaient antérieurement du manque de définition de la différence des températures préci.tées, et on peut, par mesure de la quantité de chaleur échangée, et en fonction bien entendu du fluide, avoir une connaissance exacte du débit dudit fluide, et, dans l'exemple considéré, du flux d'irrigation sanguine. On aura cependant remarqué que le procédé proposé conviendrait encore s'il mettait en oeuvre une réfrigération localisée du fluide, et non, comme décrit ci-avant, un chauffage localisé. De la même manière, il est apparu avantageux de mesurer l'apport de chaleur en mesurant l'intensité du courant de chauffage de la résistance 13 au moyen du dispositif de mesure de la puissance électrique 8 mais, d'une manière générale, on mesurera l'échange de chaleur, soit directement, soit par l'intermédiaire de la puissance nécessitée par la génération de cet échange, que cette puissance soit électrique, ou de nature différente. Quant à l'aiguille 1, qui a été décrite, elle présente un premier avantage, qui réside dans le fait d'avoir réalisé en une aiguille unique un ensemble permettant, à la fois, la mesure de la température du fluide et le chauffage désiré. A titre indicatif, l'aiguille représentée sur la figure, dans la réalisation effective qui lui correspond, possède un diamètre de l'ordre du millimètre. Cette aiguille peut donc être mise en place pratiquement sans douleur pour le patient, sans perturbation du milieu, sans anesthésie, et ceci méme pendant des périodes longues. De plus, son utilisation est très simple. La constitution même de l'aiguille est avantageuse. C'est -ainsi que la réalisation du corps 10 et de la pointe 1l en argent (Ag) permet d'homogénéiser la température du corps de ltéchangeur et de la pointe et de faciliter les échanges de chaleur. Il était cependant nécessaire d'éviter toute conduction thermique directe du corps 10, chauffé par la résistance 13, vers la pointe 11. La pièce isolante 12 interdit efficacement la conduction thermique précitée. Enfin, l'ensemble de l'appareil, d'un emploi facile, et peu encombrant, notamment lorsque, avec avantage, on choisit les constituants parmi des éléments electroniques miniaturisés, apporte un progrès technique réel, car il permet de mettre à la disposition des chercheurs un appareil simple d'utilisation et précis L'application de cet appareil à la recherche médicale est évidemment précieuse par les connaissances nouvelles des organismes vivants qu'elle permet d'acquérir. L'invention n'est pas limitée à la réalisation qui a été décrite, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure du débit d'un fluide qui traverse nr- enceinte donnée, selon lequel on introduit dans ladite enceinte une sonde, qui comporte des moyens de mesure de la température dans l'enceinte et un échangeur de chaleur, et au moyen de laquelle, concomitamment, on mesure la température dans ladite enceinte et on assure l'échange d'une quantité de chaleur entre le fluide qui traverse l'enceinte et ladite sonde, caractérisé en ce qu'en outre on mesure la température de l'échangeur de chaleur de la sonde, en ce qu'on asservit la valeur de la quantité de chaleur échangée à la différence des températures de l'échangeur de chaleur et de l'enceinte, de manière que ladite différence des températures soit maintenue constante, et en ce qu'on mesure la quantité de chaleur échangée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour mesurer la quantité de chaleur échangée, on mesure la puissance nécessaire à la génération dudit échange de chaleur. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que échange de chaleur correspond à un apport calorifique du fluide qui traverse l'enceinte, et en ce qu'alors on engendre cet apport calorifique en chauffant une résistance électrique et on mesure la quantité de chaleur échangée en mesurant la puissance électrique fournie à ladite résistance électrique. 4. Appareil de mesure du débit pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte - une sonde unique, qui est constituée par un corps oblong et évidé, à l'intérieur duquel une résistance électrique est disposée et à ses bornes raccordées à une source de courant électrique, par un premier dispositif de mesure de température, qui est disposé à proximité de l'une des extrémités dudit corps, et est destiné à la mesure de la température régnant dans l'enceinte, et par un deuxième dispositif de mesure de température, qui est disposé dans ledit corps et est destiné à la mesure de la température de ce corps;; - un dispositif d'asservissement, connu en soi, auquel sont raccordés les organes de sortie des premier et deuxième dispositifs de mesure de température, et qui est apte à régler la valeur de l'intensité du courant électrique, de manière que la différence des températures du corps de l'échangeur et de l'enceinte soit maintenue sensiblement constante; - un dispositif de mesure de la puissance électrique branché dans le circuit d'alimentation de la résistance en courant électrique. 5. Appareil de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité du corps de la sonde, à proximité de laquelle est disposé le premier dispositif de mesure de température, constitue une pointe rapportée sur ledit corps, en ce que la résistance électrique est disposée en regard de la partie centrale dudit corps, en ce que lesdites pointe et partie centrale sont, chacune, réalisées en un matériau bon conducteur de la chaleur, et en ce qu'enfin une pièce thermiquement isolante est interposée entre lesdites pointe et partie centrale 6. Appareil de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que les matériaux de la pointe et de la partie centrale du corps sont constitués par de l'argent (Ag) sensiblement pur.