DES

Par MM. M. Hanriot et Charles Richet.

Description de Tappareil et de la méthode employée.

Voici quel est le principe de notre méthode : Étant donnée une inspiration de volume quelconque, le volume d'air expiré contient en moins une certaine quantité A d'oxygène, et en plus une certaine quantité A' d'acide carbonique. Si donc on mesure exactement le volume d'air inspiré et le volume d'air expiré, on ne pourra en déduire ni l'oxygène absorbé ni l'acide carbonique produit; mais il suffira de mesurer l'air expiré privé de son acide carbonique pour avoir un troisième nombre, qui permettra de connaître à la fois Foxygène et l'acide carbonique.

En effet, soit V le volume d'air inspiré, le volume d'air expiré, le volume d'air expiré privé d'acide carbonique, il

1. Notre première communication à ce sujet date du 18 décembre 1886 [Bulletin de la Société de biologie, t. XXXVIII, p. 621 ; 1886).

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est évident que Y' — Y- donne la quantité A' d'acide carbonique que nous cherchons, et que Y — Y- donne la quantité A d'oxygène.

Posé ainsi, le problème devient assez simple; il se réduit à ces deux termes : i° mesurer exactement le volume des gaz inspirés et expirés; 2° absorber rapidement et sans pression l'acide carbonique.

§ 1. — De la mesure des gaz par les compteurs.

Ces compteurs sont des compteurs à gaz, identiques, quant au principe, aux compteurs à gaz ordinaires, mais construits avec un soin tout spécial. De fait, ils permettent de mesurer 1 mètre cube, par exemple, avec une grande approximation.

Yoici quelques expériences qui donneront l'indication de la précision de ces appareils. On faisait passer la même quantité d'air saturé d'humidité successivement dans les deux compteurs A et B.

Compteur A. Compteur B.

lit. lit.

Une autre expérience a été faite en faisant passer du gaz d'éclairage :

Compteur A. Compteur B.

lit. lit.

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On voit que nous avons ainsi une erreur de 1/10 000 environ, erreur qui est négligeable.

Mais une objection grave se présente : cette erreur, négligeable quand il s'agit de 1 000 ou 2 000 litres, devient très importante lorsqu'il s'agit de 30 ou 100 litres. Et, en effet, les compteurs sont divisés en litres et vingtièmes de litre, de telle sorte que l'erreur d'une unité représente 50 centimètres cubes, ce qui, en plus ou en moins, donne une variation maximum de 100 centimètres cubes : or, comme l'autre compteur comporte une erreur analogue, en supposant que les deux erreurs s'ajoutent, cela fait une erreur maximum de 200 centimètres cubes.

Or cette erreur, considérable s'il s'agit de mesurer la respiration d'un petit animal, ou même d'un être plus gros pendant un temps très court, devient négligeable si la mesure se fait pendant plus d'une demi-heure chez l'homme.

En effet, un homme adulte expire à peu près 15 litres de CO" en une heure. Nous pouvons donc avoir, au lieu de 15 litres, 15^'^-, 100 ou 14^^*-, 900, ce qui ne change vraiment pas les conclusions qu'on peut déduire de ce chiffre.

L'erreur maximum étant donc de 0,100 en plus ou 0,100 en moins, avec 1 litre, nous avons une erreur de 1/10; avec 10 litres, l'erreur n'est que de 1/100. On peut encore accepter une erreur de 1/20, de sorte que nous considérerons comme valables les expériences où la quantité de CO- produite a été de 2 litres au moins.

Cependant, cette cause d'erreur, qui dépend de la lecture sur le cadran du compteur, n'est pas celle qu'il est le plus difficile d'éviter; car nous avons donné pour Terreur des chiffres extrêmes, et dans la pratique uous lisons facilement des différences de 25 centimètres cubes. La vraie cause d'erreur est dans le réglage des compteurs. Ils ont besoin d'être réglés avec un grand soin ; ce qu'on obtient, sans peine en faisant passer successivement 2 ou 3 mètres cubes d'air à travers les trois appareils. En ajoutant ou en enlevant un peu d'eau, on obtient un réglage parfait.

Mais ils se dérèglent vite , car, pendant la respiration, ils 36 chargent ou se dépouillent d'eau inégalement, de sorte qu'il [faut très souvent vérifier s'ils sont bien réglés.

Chacun de ces compteurs mesure 25 litres d'air pour un tour^; une grande aiguille indique les divisions en litres et vingtièmes de litre; une petite aiguille, avec un petit cadran, compte le nombre des tours; une autre aiguille, avec un autre petit cadran, compte le nombre de mètres cubes.

Pour lire facilement les volumes marqués par l'aiguille, Qous avons fait construire une aiguille dont la pointe passe [dans un petit godet d'encre ; cette pointe émoussée est fixée sur une tige mobile, et cette tige peut être repoussée par un léger choc. Quand le choc a lieu, l'aiguille traverse le godet d'encre, et une inscription, marquée par un petit point très

i apparent, a lieu sur le cadran.

C'est par le choc d'un petit électro-aimant que nous mettons en jeu les aiguilles. On voit qu'à un moment donné les jtrois aiguilles vont simultanément laisser leurs traces sur les icadrans-.

Cette disposition est nécessaire dans une expérience où la respiration se fait rapidement; car, à l'œil, on ne peut distinguer le point où se sont arrêtées les aiguilles.

Diverses objections peuvent être faites à la mensuration par les compteurs : la première, c'est l'inégalité dans la saturation de l'air en vapeur d'eau ; la deuxième, c'est l'inégalité de la température, et enfin la troisième, c'est l'absorption d'acide carbonique par l'eau des compteurs.

Nous allons examiner séparément ces trois objections : 1° L'air inspiré est saturé de vapeur d'eau, car on le fait passer à travers un barboteur où il.se sature d'humidité. 11

1. Nous en avons plus récemment fait construire trois autres qui mesurent 50 litres.

2. Cette aiguille, d'une construction assez délicate, a été faite sur nos indications par M. DucRETET.

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est donc mesuré humide. De même, pour le compteur n° 2, le gaz est aussi mesuré humide, puisque c'est le gaz expiré qui sort des poumons chargé de vapeur d'eau, et qui, en outre, passe à travers un autre barboteur. Quant au troisième compteur, le gaz qu'il doit mesurer, ayant été privé d'eau par le passage à travers la colonne de potasse, doit être de nouveau saturé de vapeur d'eau. Pour cela, il passe à travers une longue colonne où les boules de verre superposées reçoivent de l'eau de chaux qui a sensiblement la même tension de vapeur que l'eau. Ainsi dans les trois compteurs arrive de l'air saturé de vapeur d'eau.

2° La température du barboteur où passe le gaz expiré reste constante, par suite de la chaleur spécifique très faible du gaz. Il s'ensuit que dans les trois compteurs la température reste la même : le volume considérable (25 litres) des compteurs avec une masse d'eau de près de 40 litres fait que la circulation d'air est assez lente pour que les gaz se refroidissent absolument et également. L'expérience directe nous a d'ailleurs démontré qu'en faisant passer de l'air chaud à travers un barboteur on refroidit le gaz assez pour qu'on puisse en prendre une mesure très exacte, aussi exacte que si l'on avait fait passer de l'air froid.

3° On pouvait craindre que dans le deuxième compteur, celui où passe l'air expiré avant l'absorption par la potasse, il y eût par Feau du compteur absorption d'une quantité notable d'acide carbonique. En effet, il y a là une masse de 40 litres d'eau qui pourrait absorber une quantité appréciable de ce gaz. Soit la tension de l'acide carbonique expiré égale en moyenne à 4 p. 100, cela fait pour 40 litres d'eau environ 1 litre de CO^ à 0^ Mais d'abord la température est plus élevée que 0°; de plus, la tension de CO^ est rarement de 4 p. 100; de sorte que l'eau du compteur ne pourrait absorber, en général, qu'un demi-litre de GO'. On voit qu'il suffit alors de ne commencer les mesures qu'après avoir fait passer au préalable dans le compteur une certaine quantité des gaz de l'expiration,

de manière à saturer à peu près de CO- leau qu il contient. D'ailleurs l'expérience, qui, en pareille matière, juge souverainement, nous a permis de retrouver très exactement les quantités d'acide carbonique que nous avions introduites dans de l'air circulant à travers nos deux compteurs.

Quant aux corrections de température et de pression, elles peuvent se faire très facilement. Pour la température, on mesure la températm^e de l'eau des barboteurs ou des compteurs, lesquels, par suite de leur masse épaisse, ne subissent que très lentement Finfluence des variations de la température ambiante. Quant à la mesure de la pression, elle est relativement plus difficile, par suite de la hauteur, forcément assez variable suivant les conditions d'expérience, des barboteurs et des appareils d'absorption. Aussi, en général, n'en avons-nous pas tenu compte, car c'est une minime variation qui ne change guère le résultat fmal de l'expérience.

Il ne faut pas perdre de vue que cet appareil ne donne pas la mesure rigoureuse du gaz carbonique produit, et que nous ne pouvons indiquer avec certitude les centièmes de litre; mais les écarts physiologiques sont tels que, si l'on donne la première décimale avec quelque certitude, on doit estimer avoir obtenu un résultat satisfaisant.

§ 2. — De r absorption de l'acide carbonique.

Pour réaliser l'absorption de l'acide carbonique, il fallait éviter une pression trop forte et cependant multiplier les contacts du gaz avec les corps qui devaient l'absorber. Nous avons résolu le problème en faisant tomber une pluie de potasse caustique par un tourniquet hydraulique dans une longue éprouvette remplie de boules de verre. Ainsi la potasse, en tombant, se dissémine à l'extérieur de ses boules (environ 300 dans l'éprouvette), et ainsi se trouve assurée la dissémination de la potasse sur une très vaste surface.

Pour que l'écoulement de la potasse puisse être facilement

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réglé, nous ne pouvions songer à nous servir de robinets en verre ou en métal, qui eussent été trop facilement attaqués. Nous avons employé une fermeture hydraulique : le tube amenant la potasse plonge dans une éprouve tte contenant une colonne de mercure dont la hauteur peut être modifiée au moyen d'un réservoir de mercure placé à des hauteurs variables. Dès que la hauteur de mercure ne contre-balance plus la pression de la potasse, celle-ci s'écoule, et ne s'arrête que lorsque l'on augmente la hauteur du mercure. On peut ainsi avoir un écoulement très faible ou très rapide, et la graduation est plus facile qu'avec un robinet.

En bas de l'éprouvette oii a lieu l'absorption d'acide carbonique est un siphon recourbé plongeant dans le liquide et disposé de telle sorte que, l'écoulement de tapotasse étant par le haut continu, l'écoulement par le bas maintienne le niveau constant.

Ainsi, par le passage dans cette grande éprouvette, l'air expiré, dont le volume a été inscrit parle deuxième compteur, se dépouille de son acide carbonique. Mais, comme il reste encore quelques traces d'acide carbonique, et que, d'autre part, il faut saturer l'air d'eau, nous avons dû le faire passer dans une seconde grande éprouvette semblable à la première, remplie aussi de boules de verre, dans laquelle tombe de l'eau de chaux par un tourniquet. Cette eau de chaux s'écoule par le bas au moyen d'un siphon à niveau constant amorcé comme dans la première éprouvette. Nous avons ainsi deux grandes éprouvettes (de 25 litres chacune) où le gaz expiré est en contact avec de larges surfaces, baignées par de la potasse dans la première éprouvette et par de l'eau de chaux dans la seconde.

L'eau de chaux est facilement obtenue en faisant passer un courant d'eau dans un grand sac rempli de chaux. L'eau passant à travers le sac se charge de chaux en subissant une grossière filtralion tout à fait suffisante.

Cette eau de chaux, n'ayant pas de valeur vénale, n'est pas

recueillie après avoir servi à l'absorption de l'acide carbonique ; il n'en est pas de même pour la potasse, qui doit être employée concentrée : elle retombe dans un récipient placé sous la table. Comme les manipulations de la potasse sont toujours désagréables, il importe de pouvoir la faire remonter automatiquement. A cet effet le récipient supérieur, d'où tombe la potasse, est hermétiquement fermé, de sorte qu'on y peut faire le vide par la trompe. A ce récipient est adapté un tube, dit plongeur, par lequel la potasse est aspirée. Un autre tube sort de ce récipient pour actionner le robinet, et, enfin, un troisième tube (tube de Mariotte) sert à rétablir la pression atmosphérique quand on veut déterminer l'écoulement de la potasse.

Cette potasse peut servir pendant très longtemps. Avec 200 kilogrammes de lessive de potasse on peut faire de quotidiennes expériences pendant près d'un an.

Les seules conditions nécessaires pour que tout se passe régulièrement, c'est d'abord l'herméticité absolue de tous les appareils. Il faut que les grandes éprouvettes soient munies dans le haut d'un large bouchon de caoutchouc et que les ajutages soient solidement adaptés par de bons tubes de caoutchouc. Les tubes doivent être assez larges : d'abord le tube qui sert à faire monter la potasse doit être large pour que l'ascension de la potasse se fasse aussi rapidement que possible. Avec un large tube et une bonne trompe aspirante (les trompes aspirantes faisant bien le vide sont les trompes en verre, modèle Alvergniat; les autres systèmes de trompes métalliques sont tous plus ou moins défectueux) on peut faire monter à 4 mètres de hauteur 200 litres de potasse en une demi-heure.

Les autres tubes pour les siphons à niveau constant doivent être aussi assez larges pour qu'il y ait toujours un écoulement facile, quelle que soit la quantité de liquide tombant par le haut : autrement dit, les siphons doivent toujours être d'un diamètre double du diamètre des tubes apportant la potasse ou la chaux.

Dans ces conditions, l'absorption de l'acide carbonique est

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facile, complète, et il n'y a pas de causes d'erreurs autres que le manque de sensibilité de l'appareil pour les petites quantités à doser.

Il importe cependant aussi de connaître une condition essentielle inhérente à l'appareil. Par suite des dimensions considérables des éprouvettes, des tubes de caoutchouc, et surtout des compteurs, i'inscription différentielle entre le deuxième et le troisième compteur comporte un certain retard.

Pour prendre un exemple, soit un petit chien de 5 kilogrammes, ayant une ventilation d'environ 75 litres en une heure, s'il est chloralisé, il faudra le laisser respirer pendant près d'une demi-heure avant de prendre une mesure valable ; car, pendant la première demi-heure, les compteurs et les éprouvettes n'auront fait que se remplir des gaz expirés, sans que l'inscription de ces gaz expirés ait pu se faire dans le troisième compteur. Il y a donc un retard dans l'inscription des phénomènes, retard de dix minutes, d'un quart d'heure ou d'une demi-heure, suivant les cas. C'est certainement un inconvénient sérieux auquel on ne peut remédier qu'en faisant une expérience de quelque durée.

Nous nous permettrons à ce propos de faire remarquer que jusqu'ici aucun appareil ne donnait la courbe complète, ininterrompue, des phénomènes chimiques de la respiration. La courbe que nous obtenons est exacte, mais légèrement retardée.

§ 3. — De quelques autres dispositions de T appareil.

Nous laisserons de côté la description de notre méthode pour enregistrer l'acide carbonique produit (inscription de la vitesse difTérentielle du deuxième et du troisième compteur). En effet, nous n'avons eu que rarement, dans ces expériences,

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l'occasion d'employer cet appareil. Il donne plus de précision, mais malheureusement il est assez compliqué.

Quelques mots suffiront pour expliquer les systèmes de masques et de soupapes employés.

La soupape a été construite sur le principe de la soupape de MuLLER. M. Alvergniat nous en a construit une tout en Iverre qui est modérément fragile et d'un emploi extrêmement commode. Elle est tout d'une pièce; le diamètre des tubes [d'aspiration ou d'expiration est de 2 centimètres, c'est-à-dire très large, de sorte que les mouvements respiratoires ne rencontrent pas de résistance due à l'étroitesse des conduits. On peut la remplir d'eau (ou de mercure dans les cas spéciaux où Ton veut une forte pression). Un petit ajutage à la base de l'une et l'autre colonne de liquide permet d'y introduire de l'eau ou d'en enlever selon les besoins. D'ailleurs, en inclinant l'appareil plus ou moins, on rend la pression plus ou moins forte.

Certes, il y a un inconvénient manifeste à faire respirer avec une pression de 1, 2, 3 et 4 centimètres cubes d'eau à l'inspiration et à l'expiration à la fois. Ce n'est pas tout à fait la respiration normale ; mais, quoique ce ne soit pas la respiration normale, cela en est très proche, car la pression de 2 centimètres cubes d'eau n'est pas pénible, et, si l'on s'en aperçoit, cependant on n'en souffre pas. Pendant trois, qua- |tre,cinq et même six heures, on peut respirer ainsi dans Tappareil, presque s'y endormir.

Les masques ou appareils respiratoires que nous avons employés ne sont pas très satisfaisants. Malgré de nombreux essais, nous n'avons pas trouvé le moyen d'avoir un masque présentant les deux conditions suivantes :

1° De ne pas gêner la respiration du patient;

2° D'être absolument hermétique, quelles que soient la rapidité et la force des respirations.

Le plus souvent c'est ainsi que la respiration se faisait : une petite pince à pression était appliquée sur le nez (ce qui

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est assez désagréable à la longue), et dans la bouche nous placions un gros embout de caoutchouc avec une lamelle de caoutchouc entre les gencives et les lèvres. Une bande de caoutchouc faisant le tour de la tète appliquait les lèvres contre cette lamelle el ne laissait passer que l'embout, auquel on adaptait un tube de caoutchouc. Cette disposition générale est assez analogue au ferme-bouche Denayrouse.

Nous avons fait aussi construire par M. Galante divers masques en caoutchouc qui nous ont rendu quelques services. Le principal dispositif de ces masques consiste en une double membrane de caoutchouc formant un sac n'ayant qu'une seule petite ouverture. Si l'on gonfle ce sac, on comprime la poche intérieure. Après avoir placé la tête du patient dans la poche intérieure, on insuffle le sac, et cela fait une pression qui se répartit sur toutes les anfractuosités de la face et qui applique exactement la paroi interne du sac contre la peau. Un ajutage fait communiquer l'extérieur avec l'endroit où se trouvent placés la bouche et le nez, de sorte que l'individu dont ja tête est enfermée dans ce masque de caoutchouc peut facilement respirer, sans que l'air s'échappe ou pénètre par d'autres points que par l'ajutage susdit.

Échanges respiratoires et ventilation.

§ 1. — Des édumges respiratoires en moyenne.

A . Moyenne générale . — Nos expériences ont porté toutes, sauf de très rares exceptions, sur le môme individu. Il s'agissait d'un homme de quarante-huit ans environ, pesant, le 46 mars 1887, 48 kilos, et le 30 juin de la même année 52 kilos. Du 15 mars au 30 juin, c'est-à-dire pendant trois mois et demi, nous avons pu faire avec lui de nombreuses expériences. Il

ne se passait pas de jour que nous ne fissions 2 ou 3 dosages, et même parfois davantage.

De là une grande quantité de chiffres, qui sont certaine-

VENTILATION

EN VOLUMES

par kilogr.

et

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CO'i

par kilogr.

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