Brevet FR2811879A1 — publié le 20020125

L'invention concerne un détecteur de courant respiratoire comprenant au moins un enregistreur de mesures destiné au courant volumique de gaz respiratoire et au moins un corps soumis à la résistance de I'air placé dans un canal d'écoulement commun. Un détecteur de courant respiratoire est décrit dans le document DE 196 17 318 A1 et présente un corps soumis à la résistance de l'air, placé dans un canal d'écoulement et deux enregistreurs de mesure conformés en capteurs de température. Ce dispositif connu est caractérisé en ce que la zone d'admission et d'échappement du canal d'écoulement est pourvue d'une grille et d'une surface de diffusion associée, séparées dans l'espace. Grâce à ces dispositions, le profil d'écoulement à l'intérieur du canal d'écoulement est censé être régularisé, tout en maintenant simultanément la résistance à l'écoulement à un niveau aussi faible que possible, afin d'obtenir globalement de meilleurs résultats de mesure pour le courant volumique de gaz ("flow") en provenance ou à destination du patient. Bien que les enregistreurs de mesure utilisés jusqu'à présent pour mesurer le courant respiratoire soient, en principe, bien adaptés aux mesures du courant volumique de gaz, le signal de mesure, en particulier dans le cas d'enregistreurs de mesure à résistance électrique et à pression différentielle, dépend fortement du profil irrégulier de la vitesse d'écoulement dans la section transversale de mesure du canal d'écoulement: lorsque le détecteur de courant respiratoire est utilisé à proximité du patient, on peut en effet observer des conditions d'arrivée du flux très diverses, avec des degrés de turbulence tout aussi divers, suivant si le courant respiratoire s'écoule en provenance ou à destination du patient, et en fonction des données géométriques en amont et en aval de l'enregistreur de mesures. La possibilité connue d'homogénéiser l'écoulement sur un parcours plus court, à l'aide de tamis à mailles fines installés dans le canal d'écoulement, avec et sans surface de diffusion, présente l'inconvénient d'une indésirable perte supplémentaire de pression et l'inconvénient du risque d'obstruction des mailles du tamis par des gouttes de condensat ou par des expectorations. Afin de surmonter les inconvénients présentés par le dispositif connu, la présente invention a pour but de fournir un détecteur de courant respiratoire particulièrement adapté à être utilisé à proximité du patient, couvrant une large-plage de mesure du courant volumique de gaz tout en offrant une faible résistance au courant respiratoire, et présentant une bonne qualité du signal de mesure, qui soit reproductible. Pour un détecteur de courant respiratoire du type évoqué ci- dessus, ce but est atteint grâce au fait que a) entre l'enregistreur de mesures, au nombre minimum d'un et l'extrémité, située du côté du patient, du détecteur de courant respiratoire, est monté un premier corps soumis à la résistance de l'air présentant une extrémité émoussée et une extrémité pointue, opposée, b) l'extrémité pointue du premier corps soumis à la résistance de l'air est orientée en direction de l'enregistreur de mesures. Cette solution est particulièrement adaptée pour homogénéiser le profil d'écoulement du courant volumique de gaz expiré par le patient et pour le mesurer. Un avantage essentiel apporté par le détecteur de courant respiratoire selon l'invention réside dans le fait qu'il est ainsi possible de couvrir une plage de mesure du courant volumique de gaz allant d'approximativement un litre/minute à approximativement 120 litres/minute, lorsque la résistance au courant respiratoire, comme exigé, est d'approximativement 3,0 millibars, le courant volumique de gaz est de 60 litres/minute et tout en disposant d'une qualité reproductible du signal de mesure. Ce résultat est dû à la conformation spéciale du capteur de courant respiratoire, qui est équipé d'un ou, de préférence, de deux corps spéciaux soumis à la résistance de l'air, placés en amont et en aval de l'enregistreur de mesures au nombre minimum d'un, qui contribuent sensiblement à régulariser le profil d'écoulement dans le canal d'écoulement, pour la plage de mesure du courant volumique de gaz évoqué plus haut. Si cette régularisation du profil d'écoulement n'intervenait pas, on obtiendrait différents résultats de mesure pour le même courant volumique de gaz, en fonction de la position du tube d'assistance respiratoire raccordé au détecteur de courant respiratoire, et en fonction de la position et des dimensions du cathéter endotrachéal utilisé à ce moment-là. L'invention concerne également un détecteur de courant respiratoire, dans lequel al) entre l'enregistreur de mesures, au nombre minimum d'un et l'extrémité, éloignée du patient, du détecteur de courant respiratoire, est monté un deuxième corps soumis à la résistance de l'air présentant une extrémité pointue, bl) I'extrémité pointue du deuxième corps soumis à la résistance de l'air est également orientée en direction de l'enregistreur de mesures. Cette solution est particulièrement adaptée pour homogénéiser et mesurer le courant volumique de gaz inspiré, aussi bien qu'expiré. Avantageusement, le détecteur de courant respiratoire ne forme qu'une seule pièce avec un raccord, destiné au patient, présentant deux branches, les deux branches pouvant pivoter autour d'un axe de rotation et cet axe de rotation étant perpendiculaire à l'axe longitudinal médian du canal d'écoulement. De préférence, le détecteur de courant respiratoire présente une partie en forme de T qui sert de pièce intermédiaire entre les branches. Selon une autre caractéristique de l'invention, le canal d'écoulement, à partir des deux extrémités, se rétrécit en direction d'au moins un enregistreur de mesures. Suivant un mode de réalisation, I'enregistreur de mesures, au nombre minimum d'un, fournit un signal de mesure proportionnel au courant volumique de gaz respiratoire qui traverse le canal d'écoulement. Suivant une possibilité, I'enregistreur de mesures, au nombre minimum d'un, est sélectionné dans le groupe comprenant les enregistreurs de mesures à ultrasons, à résistances électriques ou à pression différentielle, équipés ou non de diaphragmes mobiles. Suivant une autre caractéristique, le premier et/ou le deuxième corps soumis à la résistance de l'air est/sont symétrique(s) en rotation et l'axe de symétrie du corps soumis à la résistance de l'air correspond à l'axe longitudinal médian du canal d'écoulement. Avantageusement, I'extrémité émoussée du premier corps soumis à la résistance de l'air présente une surface de base de forme circulaire ou d'une forme géométrique régulière à n côtés. Le deuxième corps soumis à la résistance de l'air, suite à l'extrémité pointue, présente d'abord une forme cylindrique et se termine ensuite par un tronc de cône arrondi. De préférence, entre la surface de base et la surface latérale du premier corps soumis à la résistance de l'air, se trouve un chanfrein ou une partie arrondie. De façon préférée, un connecteur, s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal médian du canal d'écoulement, sert à dériver les signaux de mesure de l'enregistreur de mesures, au nombre minimum d'un. Suivant une possibilité, I'écart entre l'enregistreur de mesures, au nombre minimum d'un, et chacun des corps soumis à la résistance de l'air, correspond au moins au diamètre de chaque corps soumis à la résistance de l'air. Suivant une autre possibilité, le détecteur de courant respiratoire est équipé de fenêtres optiques opposées, parallèles à l'axe longitudinal médian, destinées à l'émission de rayonnements spectroscopiques dans le canal d'écoulement, et est équipé d'un canal de prélèvement de gaz respiratoire. Un exemple d'exécution de l'invention va maintenant être expliqué en référence au dessin, dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe d'un détecteur de courant respiratoire selon l'invention, équipé d'une pièce intermédiaire en forme de T et de deux branches pivotantes et la figure 2 est une vue en coupe d'un détecteur de courant respiratoire selon la figure 1, avec des éléments supplémentaires. Le détecteur de courant respiratoire à usage médical de la figure 1 comprend un canal d'écoulement 1 qui, de part et d'autre, à savoir à partir du côté du patient P et à partir du côté opposé, se rétrécit constamment pour constituer la section transversale de mesure 2. Les corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air servent à homogénéiser l'écoulement. L'enregistreur de mesures 5, au nombre minimum d'un, présent dans la section transversale de mesure est représenté, à titre d'exemple, sous forme de résistance électrique. Au canal d'écoulement 1 fait suite une pièce intermédiaire 6 en forme de T, qui présente deux branches 7, qui servent au raccordement de deux tubes d'assistance respiratoire (conduite d'inspiration et conduite d'expiration). Le canal d'écoulement 1, la pièce intermédiaire 6 en forme de T et les branches 7 pivotantes autour de l'axe de rotation 77, équipées de joints 12, remplacent une combinaison classique, enfichable, comprenant ce que l'on appelle un élément en Y sans fonction de mesure et un détecteur de courant respiratoire, installé à proximité du patient, connu jusqu'à présent. Cette configuration selon l'invention raccourcit considérablement la liaison entre les tubes d'assistance respiratoire branchés et le raccord situé du côté du patient. Les corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air, qui sont, de préférence, symétriques en rotation par rapport à l'axe longitudinal médian 78 du détecteur de courant respiratoire, sont placés, d'une part, entre l'enregistreur de mesures 5, au nombre minimum d'un et l'extrémité P située du côté du patient et, d'autre part, entre l'enregistreur de mesures 5, au nombre minimum d'un et l'extrémité opposée du détecteur de courant respiratoire, qui est éloignée du patient. Les corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air possèdent chacun une extrémité pointue et une extrémité émoussée, l'extrémité pointue de chacun étant orientée vers un enregistreur de mesures 5, au nombre minimum d'un, placé dans la section transversale de mesure 2. Pour obtenir de bons résultats, il s'est avéré que l'écart entre I'extrémité pointue du corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air et l'enregistreur de mesures 5, au nombre minimum d'un, devait correspondre au moins au diamètre du corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air correspondant. La régularisation et l'homogénéisation de l'écoulement sont obtenues du fait que le courant qui arrive sur l'extrémité émoussée des corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air est dévié plus ou moins fortement. Ainsi, le courant de gaz respiratoire expiré par le patient P, qui provient du côté gauche, heurte l'extrémité émoussée du premier corps 3 soumis à la résistance de l'air. La déviation entraîne un intense échange transversal par impulsions et on obtient ainsi l'effet désiré. L'extrémité pointue du corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air empêche que ne se forme, dans l'après-coulant, à l'issue de la déviation sur l'extrémité émoussée des corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air, une "zone d'eau morte" entraînant une importante perte de pression. La perte de pression due à la déviation de l'écoulement sur l'extrémité émoussée du corps peut être évitée en prévoyant, entre la surface de base et la surface latérale du premier corps 3 soumis à la résistance de l'air, un chanfrein ou une partie arrondie et, faisant suite à la surface de base du deuxième corps 4 soumis à la résistance de l'air, un tronçon de forme cylindrique se transformant progressivement en tronc de cône arrondi. Les corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air, qui sont réalisés, de préférence, en matière synthétique moulée par injection sont fixés dans le canal d'écoulement 1, par exemple, par des éléments en forme de doigts; ils protègent mécaniquement le ou les enregistreur(s) de mesures 5 des contacts avec l'extérieur, empêchant ainsi également que des gouttelettes de condensat, d'expectorations ou des particules ne viennent perturber la fonction de mesure par choc direct. Un autre avantage présenté par l'invention réside dans le fait que la libre section transversale d'écoulement, à la différence des tamis dont les mailles peuvent être bouchées par des expectorations ou des gouttelettes de condensat, ne se rétrécit pas lors du fonctionnement clinique. De ce fait, la perte de pression, la résistance au courant respiratoire et les propriétés d'homogénéisation ne sont pas non plus affectées. Le détecteur de courant respiratoire présente, sur les deux branches 7 situées du côté de l'appareil, respectivement un cône extérieur 8 standard. Il est ainsi garanti que l'utilisateur peut utiliser tous les adaptateurs de tubes. L'extrémité P située du côté du patient est également équipée d'un cône extérieur 8 standard, et un masque d'assistance respiratoire peut donc être branché sur celui-ci. Un collet de butée 10 empêche le détecteur de courant respiratoire d'être enfoncé trop loin dans le masque. La face intérieure de l'extrémité P, située du côté du patient, est conformée de telle sorte que le connecteur d'un cathéter endotrachéal 11 puisse y être introduit. L'étanchéité n'est cependant pas obtenue au moyen d'un cône, mais grâce à un joint 12, de sorte que le connecteur peut être enfoncé jusqu'à un collet de butée 13. On évite ainsi qu'apparaisse, entre le collet de butée et le connecteur, une fente dont la largeur peut considérablement varier, en raison des tolérances du cône. La dérivation du signal de mesure s'effectue, de préférence, parallèlement à l'axe du détecteur. Il est ainsi garanti que, lors de l'utilisation, des forces de cisaillement et des couples de flexion faibles s'exercent sur l'enregistreur de mesures 5. Lorsque la dérivation est verticale, on obtient un important effet de levier grâce au câble et au connecteur. Dans un cas défavorable, ceci peut avoir pour conséquence que l'enregistreur de mesures 5 soit arraché de son siège. En outre, lorsque la dérivation est parallèle, la conduite de mesure, sans former de boucles, peut être guidée jusqu'aux tubes d'assistance respiratoire et, de là, avec ces derniers, jusqu'à l'appareil d'assistance respiratoire. Ceci améliore la facilité de manipulation. La solution qui a été mise au point pour les exigences particulières se présente sous la forme suivante: le canal d'écoulement 1 va en rétrécissant, à partir des deux extrémités, en direction de la section transversale de mesure 2 qui se trouve au milieu, et présente un tronçon de diamètre intérieur constant. Du côté du patient P se trouve un premier corps 3 soumis à la résistance de l'air, se présentant sous la forme d'un cône orienté en direction de l'enregistreur de mesures 5, I'arête comprise entre la surface de base et la surface latérale présentant un chanfrein de 45 . Cette forme de corps a pour effet que le profil d'écoulement du courant de gaz respiratoire expiré, dans la section transversale de mesure 2, est pratiquement indépendant du diamètre et de la position du cathéter endotrachéal 11 qui est utilisé, et que la perte de pression, du fait de la présence du corps, n'est pas trop importante. Le cone s'étend jusque dans le connecteur du cathéter endotrachéal 11. On utilise ainsi déjà une partie du volume du connecteur pour l'homogénéisation, ce qui réduit le volume mort fonctionnel. Du côté éloigné du patient se trouve un deuxième corps 4 soumis à la résistance de l'air, qui est composé d'un cône orienté vers l'enregistreur de mesures 5, d'un cylindre et d'un tronc de cône. De plus, la superficie du tronc de cône est arrondie. Ce corps permet d'homogénéiser les asymétries du profil d'écoulement du courant volumique de gaz inspiré, qui sont provoquées par la courbure du tube d'assistance respiratoire. La partie cylindrique forme, avec la paroi du canal d'écoulement 1, une fente annulaire qui empêche que des turbulences apparaissant sur les arêtes vives de la pièce en Y, ne parviennent dans la section transversale de mesure 2 et ne viennent fausser le résultat de mesure, en particulier en cas de lavage. La partie arrondie présente sur la surface de diffusion garantit, en même temps que la partie cylindrique, une dérivation progressive de l'écoulement et, par conséquent, une faible perte de pression. Dans l'exemple d'exécution, le diamètre maximum des deux corps 3 et 4 soumis à la résistance de l'air mesure, d'une part, 5, 5 et, d'autre part, 5,4 mm, le diamètre intérieur de la section transversale de mesure 2 est de 9 mm et sa longueur est de 10 mm. Selon la vue partielle détaillée de la figure 2, la douille 14 est montée de telle sorte que le connecteur 15, au moyen duquel le signal de mesure est dérivé, s'étende parallèlement à l'axe longitudinal médian 78 du canal d'écoulement 1. La douille est orientée vers la branche 7 mobile de la pièce en Y. L'ensemble que forme le détecteur de courant respiratoire peut être fabriqué à partir d'une matière synthétique résistante à la chaleur, moulée par injection, de sorte qu'il peut être passé en autoclave. Les deux corps 3, 4 soumis à la résistance de l'air, qui servent à homogénéiser l'écoulement sont avantageusement des composants séparés et sont collés avec le boîtier du détecteur. Dans le boîtier du détecteur, il est possible d'intégrer un canal de prélèvement de gaz respiratoire 16 permettant d'aspirer du gaz respiratoire pour l'analyser. Dans le cas de résistances électriques en platine, la composition du gaz influence la valeur mesurée par sa densité, sa viscosité et sa conductibilité thermique. Le signal électrique mesuré avec la résistance électrique, lorsque le débit est fixe, est une fonction de ces valeurs. Ces valeurs sont calculées à partir de l'analyse du gaz et il en est tenu compte lorsqu'on détermine le débit. L'intégration, comme proposé, du canal de prélèvement de gaz respiratoire 16 dans le boîtier du détecteur est particulièrement avantageuse car elle est suffisante, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter une partie enfichable dans le système d'assistance respiratoire, évitant ainsi tout espace mort fonctionnel supplémentaire. En outre, le boîtier du détecteur peut être équipé, en option, de fenêtres optiques 17; ainsi, à l'aide d'un appareil de mesure adapté pour réaliser une spectroscopie à infrarouge, le gaz respiratoire peut être traversé par des rayonnements et la composition du gaz peut être mesurée directement dans le courant principal. Des appareils de mesure de ce type sont connus dans le domaine de la mesure de gaz carbonique et sont adaptés pour une analyse complète du gaz. Il est avantageux d'intégrer ces éléments optionnels dans le boîtier du détecteur, entre le premier corps 3 soumis à la résistance de l'air, du côté du patient P, et l'enregistreur de mesures 5, car on peut également obtenir, du fait de l'homogénéisation de l'écoulement, un bon mélange. Si, comme il est représenté à la figure 2, on combine un détecteur de courant respiratoire avec un canal de prélèvement 16 de gaz respiratoire et des fenêtres optiques 17, on obtient un détecteur de courant respiratoire permettant de détecter et d'évaluer des informations sur le gaz respiratoire qui sont importantes du point de vue médical: le courant volumique de gaz et la composition du gaz. Les mêmes composants portent les mêmes références, aux figures 1 et 2. REVENDICATIONS 1. Détecteur de courant respiratoire comprenant au moins un enregistreur de mesures destiné au courant volumique de gaz respiratoire et au moins un corps soumis à la résistance de l'air placé dans un canal d'écoulement commun, caractérisé en ce que a) entre l'enregistreur de mesures (5), au nombre minimum d'un et l'extrémité (P), située du côté du patient, du détecteur de courant respiratoire, est monté un premier corps (3) soumis à la résistance de l'air présentant une extrémité émoussée et une extrémité pointue, opposée, b) I'extrémité pointue du premier corps (3) soumis à la résistance de l'air est orientée en direction de l'enregistreur de mesures (5). 2. Détecteur de courant respiratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que al) entre l'enregistreur de mesures (5), au nombre minimum d'un et l'extrémité, éloignée du patient, du détecteur de courant respiratoire, est monté un deuxième corps (4) soumis à la résistance de l'air, présentant une extrémité pointue, bl) I'extrémité pointue du deuxième corps (4) soumis à la résistance de l'air est également orientée en direction de l'enregistreur de mesures (5). 3. Détecteur de courant respiratoire selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il ne forme qu'une seule pièce avec un raccord, destiné au patient, présentant deux branches (7), les deux branches (7) pouvant pivoter autour d'un axe de rotation (77) et cet axe de rotation (77) étant perpendiculaire à l'axe longitudinal médian (78) du canal d'écoulement (1) . 4. Détecteur de courant respiratoire selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il présente une partie en forme de T qui sert de pièce intermédiaire (6) entre les branches (7). 5. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canal d'écoulement (1), à partir des deux extrémités, se rétrécit en direction d'au moins un enregistreur de mesures (5). 6. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que l'enregistreur de mesures (5), au nombre minimum d'un, fournit un signal de mesure proportionnel au courant volumique de gaz respiratoire qui traverse le canal d'écoulement (1). - - 7. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enregistreur de mesures (5), au nombre minimum d'un, est sélectionné dans le groupe comprenant les enregistreurs de mesures à ultrasons, à résistances électriques ou à pression différentielle, équipés ou non de diaphragmes mobiles. 8. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier et/ou le deuxième corps (3, 4) soumis à la résistance de l'air est/sont symétrique(s) en rotation et en ce que l'axe de symétrie du corps (3, 4) soumis à la résistance de l'air correspond à l'axe longitudinal médian (78) du canal d'écoulement (1). 9. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité émoussée du premier corps (3) soumis à la résistance de l'air présente une surface de base de forme circulaire ou d'une forme géométrique régulière à n côtés. 10. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le deuxième corps (4) soumis à la résistance de l'air, suite à l'extrémité pointue, présente d'abord une forme cylindrique et se termine ensuite par un tronc de cône arrondi. 1l. Détecteur de courant respiratoire selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'entre la surface de base et la surface latérale du premier corps (3) soumis à la résistance de l'air, se trouve un chanfrein ou une partie arrondie. 12. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'un connecteur (15), s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal médian (78) du canal d'écoulement (1), sert à dériver les signaux de mesure de l'enregistreur de mesures (5), au nombre minimum d'un. 13. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'écart entre l'enregistreur de mesures (5), au nombre minimum d'un, et chacun des corps (3, 4) soumis à la résistance de l'air, correspond au moins au diamètre de chaque corps (3, 4) soumis à la résistance de l'air. 14. Détecteur de courant respiratoire selon au moins l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est équipé de fenêtres optiques (17) opposées, parallèles à l'axe longitudinal médian (78), destinées à l'émission de rayonnements spectroscopiques dans le canal d'écoulement (1), et est équipé d'un canal de prélèvement (16) de gaz respiratoire.