# L'analyse de gaz et les chambres calorimétriques pour l'homme

Christophe Montaurier

► To cite this version:

Christophe Montaurier. L'analyse de gaz et les chambres calorimétriques pour l'homme. Ecole technique Analyse des gaz, Sep 2011, Arles, France. hal-01600977

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Submitted on 3 Jun 2020

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UNH

Unité de Nutrition Humaine

# L'analyse de gaz et les Chambres Calorimétriques pour l'homme

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Christophe MONTAURIER

École des Techniques "Analyse des Gaz" Arles du 12 au 16 septembre 2011

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## Contexte d'utilisation

La recherche en Nutrition humaine implique la réalisation de protocoles d'étude du métabolisme énergétique de l'homme.

Ceci nécessite :

- la mesure de la dépense énergétique sur des périodes plus ou moins longues.

- l'accès à la cinématique de cette dépense au cours de la journée.

- l'évaluation de la balance énergétique
## Qu'est-ce qu'une Chambre Calorimétrique ?

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- Une chambre (étudiante ... en mieux)

- Un outils de mesure

- Des capteurs

- De l'instrumentation

- Une chaîne d'acquisition de données

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## Elle fonctionne selon quel principe ?

La dépense énergétique (DE) est calculée par **calorimétrie indirecte** à partir des échanges respiratoires.

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$$ (3,866 \times \text{VO2 consommé} + 1,2 \times \text{VCO2 produit}) \times 0,99 = \text{DE (kCal)} $$

Weir (1949)
## Ce qu'elle permet

* Mesure des échanges respiratoires (Volumes O2 et CO2)

* Calcul du QR

* Évaluation précise de la dépense énergétique

* Évaluation de l'utilisation des substrats énergétiques (protéines, lipides, glucides)

* Suivi de la cinétique des paramètres permettant de détailler les composantes essentielles de la DE d'une journée

* Contrôle de l'activité physique et de l'alimentation.

* Calcul de la balance énergétique

* Relations FC / Actimétrie / DE

* Période de mesure de 24h à plusieurs jours (bilan sur 24h des paramètres)
## Caractéristiques

* 2 Chambres Calorimétriques pour l'homme

* 10 m² au sol et 32 m³

* Air climatisé, régulé en température et humidité (confort des volontaires et stabilité des paramètres)

* Air partiellement renouvelé en permanence (circuit ouvert).

* **Aménagement intérieur :**

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- mobilier

- lavabo

- toilettes

- ensemble hi-fi / vidéo

- tapis roulant

- ergo-cycle

- stepper

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* Electrocardioscope : surveillance et mesure FC

* Séjour de 24h mini ➔ Chambre de garde ➔ déport de toutes les alarmes
<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>## Schéma de l'installation pour une chambre</figcaption></figure>

INR/ Chri
Contrainte physiologique
---

Préservation d'un environnement
physiologique non perturbé pour
les volontaires.

=

Maintien des concentrations en
O2 et CO2 dans les plages de
valeurs physiologiques

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O2 : entre 20,000 % et 21,000 %
CO2 : entre 0,000 % et 1,000 %

=

plage de mesure de
nos analyseurs

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Prise en compte :

- de la masse maigre de chaque
individu

- du programme d'activités

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Adaptation du réglage
du débit d'extraction.
Contrainte liée au confort

Gros volume de dilution :
environ 32 m³ par chambre

+

En moyenne un homme
consomme 0,34 l d'O2 et produit
0,3 l de CO2 par minute

=

Variations de 0,00106 % et 0,00094 % respectivement pour
l'O2 et le CO2 par minute dans la chambre

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• sensibilité suffisante pour les analyseurs

• intégration des données sur une durée permettant d'obtenir une variation significative du signal
## Analyseurs utilisés

2 analyseurs d'O2 : SIEMENS OXYMAT 6E

2 analyseurs de CO2 : SIEMENS ULTRAMAT 6E

### Caractéristiques des analyseurs :

- différents

- étendue de mesure : 1,000 %

- plage de mesure différentielle : 0,000 à 1,000 %.

- plage absolue affichée = plage physiologique

- résolution de 0,001 %.

### Précisions globales :

± 50 ppm soit 0,005 % pour l'analyseur d'O2

± 10 ppm soit 0,001 % pour l'analyseur de CO2

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Extraction des gaz à analyser

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## Cheminement des gaz
Temps de réponse

Volume de dilution

+

Chemin
de gaz

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=

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3 minutes entre le début
d'un événement et
l'apparition de sa mesure

Prise en compte du délai
dans nos calculs de DE.

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Contrôle des Analyseurs

Avant une période de mesure :

- contrôle d'étalonnage des
analyseurs.

- si dérive importante : un
calage est effectué.

Période de mesure : contrôle d'étalonnage
avant le début des mesures, puis
matin et soir et enfin après l'arrêt
des mesures.

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Si une dérive s'est produite durant la
période de mesure, les valeurs de
contrôle nous permettent de la corriger.
## Gaz de contrôle

Contrôle du "zéro différentiel" :
air ambiant = référence des analyseurs.

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Contrôle du point haut de l'échelle différentielle : mélange gazeux dont nous avons préalablement déterminé les concentrations en O2 et CO2.

Risque de propagation d'erreur sur les valeurs du mélange (le mélange n sert à contrôler le mélange n+1).

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# Test inter laboratoire

## Déroulement :

- réalisation de 2 mélanges étalons (2 bouteilles)

- circulation des bouteilles entre les sites

- protocole de mesure identique pour tous

- centralisation des résultats

## Sites impliqués :

- Clermont Ferrand

- Rennes

- Tours

- Paris

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## Conclusion

L'analyse de gaz permet dans nos appilications :

- de répondre avec précision aux questionnements des chercheurs dans le domaine du métabolisme énergétique.

- d'offrir une méthode de référence pour la mesure des cinétiques des DE

Défis à relever :

- prendre en compte un volume de dilution important

- trouver des gaz étalons répondants à nos critères