Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT S

1 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOUBEKR BELKAID – TLEMCEN – FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE Mémoire de projet de fin d’étude pour l’obtention du diplôme de Master 2 en Electronique Biomédicale ETUDE ET REALISATION D’UN CAPTEUR DE PRESSION DIFFERENTIELLE A INDUCTANCE VARIABLE Présenté Par:  Mr. BABACI SOFIAN  Mr. BERROUA BENZINA MOHAMMED Membres du jury :  Mr. BEREKSI REGUIG.F Professeur Président du jury  Mr. HAMZA CHERIF.L M.A.A Examinateur  Mr. BENABDALLAH.M Professeur Encadreur Année universitaire 2011/2012 2 Résumé Ce mémoire traite une étude générale sur les moyens techniques d’exploration de la fonction respiratoire assurée d’une part par la mobilisation de la cage thoracique grâce aux muscles respiratoires et d’autre part par les poumons grâce au échanges gazeux alvéolo-capillaires. Nous sommes donc en présence de deux fonctions physiologiques : Une fonction ventilatoire mécanique et une fonction respiratoire physicochimique. L’étude entamée dans ce travail passe en revue différents types de capteurs dédiés à l’exploration fonctionnelle respiratoire (EFR). Nous nous sommes intéressé en particulier à un capteur de pression différentielle basé sur le principe de la pneumotachographie de Fleisch qui elle-même repose sur la loi de Poiseuille selon laquelle le débit d’un écoulement laminaire est proportionnel à la différence de pression entre deux points de cet écoulement. Ce qui nous a amené à concevoir et à réaliser un capteur à inductance variable par le déplacement d’un noyau ferromagnétique engendré par la différence de pression entre deux points de l’écoulement gazeux respiratoire à l’intérieur d’une tête de Fleisch.  Mots clefs : L’exploration fonctionnelle respiratoire, les différents types de capteur, capteur à inductance variable, pneumotachographie de Fleisch, loi de Poiseuille. 3 Abstract The present dissertation deals with a general study of technical means to explore the respiratory function guaranteed, on one hand, by the mobilization of the thoracic cage by means of the respiratory muscles, and by the lungs thanks to alveolo-capillary gaseous exchanges, on the other hand. This means that we are now in the presence of two physiological functions: a mechanical ventilator function and a physicochemical respiratory. The present research review the different types of sensors dedicated to the respiratory functional exploration. We are particularly interested in a differential pressure sensor based on Fleisch’s pneumotachography principle, which in itself stands upon Poiseuille’s law. According to the latter (Poiseuille’s law) a laminar flow rate is proportional to the difference of pressure between two points of this flow. This has led us to conceive and design a sensor with a variable inductance by means of the movement of a ferromagnetic nucleus created by the pressure difference between two points of the gaseous respiratory flow inside a Fleisch’s head.  Keywords : The respiratory functional exploration, the different types of sensors, differential pressure sensor, sensor to variable inductance, Fleisch’s pneumotachography, Poiseuille’s law. 4 Remerciement Nous tenons tout d’abord à remercier l’ensemble des enseignants, qui nous ont apporté leur aide et qui ont ainsi contribué à l’élaboration de ce mémoire. Spécialement à notre encadreur le professeur Benabdellah.M que nous remercions vivement de nous avoir honoré de diriger ce travail ; sa confiance, ses conseils et ses motivations ont été pour nous un précieux encouragement. Nous remercions le Professeur Bereksi Reguig d’avoir accepté de présider le jury, ainsi que Mr. Hamza Cherif d’en être un membre. 5 Dédicaces Je dédie ce modeste travail à : Mes chers parents et spécialement à ma mère qui m’a aidé à travailler dans des conditions favorables et qui m’a apporté tous l’appui nécessaire à ma réussite. Ainsi à : Mon entourage familial (la famille BABACI et BARKA). Mon cher ami, mon binôme MOHAMMED qui m’a supporté durant ces trois dernières années, et chez qui j’ai trouvé l’entente dont j’avais besoin. Mes amis: HOCINE, YASSINE, FAUDEL, ABDELKADER, SAMAD, ABDELKARIM. Toute la promotion de la deuxième année Master électronique Biomédicale 2011/2012. Et à tous ceux qui me sont chères et me portent dans leurs cœurs. SOFIAN 6 Dédicaces Je dédie ce modeste travail à mes très chères parents qui m’ont secoué et veillé le long de ma vie, qui m'ont soutenu depuis mes premières heures, jusqu'aux ultimes éclairs qu’ils trouvent dans ce travail un témoignage de grand amour et de respect, que dieu me les sauvegarde toujours en Bonne santé et que le paradis soit leurs logis. Ainsi à : Toute la famille BENZINA. L'être qui m'a partagé ce travail, mon binôme SOFIAN. Tous mes amis. Toute la promotion de la deuxième année Master électronique Biomédicale 2011/2012. Et à tous ceux qui me sont chères et me portent dans leurs cœurs. MOHAMMED 7 Introduction générale ......................................................................................... 10 Chapitre I : Aspects anatomiques et physiologiques de l’appareil respiratoire I.1 Introduction .............................................................................................. 12 I.2 Anatomie du système respiratoire ......................................................... 13 I.2.1 L’arbre respiratoire ............................................................................. 13 I.2.2 Les poumons ...................................................................................... 14 I.2.3 Les muscles de la respiration.............................................................. 15 I.2.4 Le cœur ............................................................................................... 15 I.3 Physiologie de l’appareil respiratoire ................................................... 16 I.3.1 Les mécanismes respiratoires ............................................................. 17 I.3.2 Paramètres respiratoires ..................................................................... 18 I.4 Etats des lieux concernant les méthodes de mesure des volumes et débits respiratoires....................................................................................... 19 I.4.1 Mesure des volumes non mobilisable ................................................ 20 I.4.2 Mesure des volumes mobilisables ...................................................... 21 I.5 Conclusion ................................................................................................ 24 8 Chapitre II : Etude des capteurs de pression différentielle II.1 Introduction ............................................................................................. 26 II.2 Définition de la pression ........................................................................ 26 II.3 Les Différents types de pressions ......................................................... 27 II.3.1 La pression absolue ............................................................................ 27 II.3.2 La pression atmosphérique ................................................................. 27 II.3.3 La pression relative ............................................................................ 27 II.3.4 La pression différentielle .................................................................... 27 II.3.5 La pression hydrostatique ................................................................... 27 II.3.6 La pression hydrodynamique ............................................................. 27 II.3.7 La dépression ...................................................................................... 28 II.4 Le capteur à pression .............................................................................. 28 II.4.1 Principe ............................................................................................... 28 II.4.2 Les capteurs différentiels.................................................................... 28 II.5 Etude d’un capteur de pression à inductance variable ....................... 31 II.5.1 Principe générale ................................................................................ 31 II.5.2 L’expression entre le déplacement et la variation relative ................. 33 II.6 Conclusion ............................................................................................... 34 Chapitre III : Le pneumotachographe de Fleisch III.1 Introduction ............................................................................................. 36 III.2 Le pneumotachographe de type Fleisch ............................................... 36 III.3 Application de la loi de Poiseuille ........................................................ 37 III.4 Expérience de Reynolds ......................................................................... 38 III.5 Conclusion ............................................................................................... 39 9 Chapitre IV :Etude et réalisation de la carte de conditionnement du capteur de pression IV.1 Introduction ............................................................................................. 41 IV.2 Réalisation du circuit oscillateur ......................................................... 42 IV.2.1 Les oscillateurs ................................................................................... 42 IV.2.2 Oscillateur à pont de Wien ................................................................. 43 IV.2.3 Le signal U(t) au point PM ................................................................. 46 IV.3 Réalisation du circuit de détecteur ...................................................... 47 IV.3.1 Principe de fonctionnement d’un détecteur d’enveloppe ................... 47 IV.3.2 Les conditions à satisfaire pour une bonne démodulation ................. 48 IV.4 La mise en forme du signal respiratoire ............................................... 49 IV.4.1 Amplification ..................................................................................... 49 IV.4.2 Le filtrage ........................................................................................... 49 IV.4.3 Circuits de mise en forme (offset) ...................................................... 50 IV.5 Conclusion ............................................................................................... 52 Conclusion générale ........................................................................................... 53 Annexes................................................................................................................. 54 Bibliographie ....................................................................................................... 59 10 Introduction générale L’appareil respiratoire comporte deux éléments : la pompe respiratoire responsable de la mobilisation de la cage thoracique et l’échangeur pulmonaire responsable de la diffusion alvéolo-capillaire. A l’inverse de la pompe cardiaques, la pompe respiratoire n’a pas bénéficié au cours du temps d’autant de moyen d’investigation que la pompe cardiaque, malgré que sa défaillance entraine l’hypoxémie et par voie de conséquence la détresse cardio-respiratoire peuvent causer des épreuves néfaste au patient. Le but de notre travail est la mise en œuvre d’une plateforme dédiée à l’exploration fonctionnelle respiratoire d’ordre mécanique c'est-à-dire à l’exploration de la pompe constituée d’un système régissant une distribution manométrique complexe dont le diaphragme constitue le dispositif principale. Pour cela nous avons commencé à concevoir un capteur de pression différentielle à inductance variable basé sur le principe de Fleisch qui lui-même repose sur la loi de Poiseuille. Ce capteur est capable de transformer le débit respiratoire en un signal électrique passant par une carte de conditionnement qui permet de mettre en forme ce débit d’air. 11 Chapitre I : Aspects anatomiques et physiologiques de l’appareil respiratoire. CHAPITRE I Aspects anatomiques et physiologiques de l’appareil respiratoire 12 I.1 Introduction: Les explorations fonctionnelles respiratoires (EFR) regroupent l’ensemble des investigations permettant de mesurer les variables quantifiables de la fonction respiratoire. C’est le complément indispensable de l’examen clinique et radiographique en pneumologie. La fonction respiratoire peut être définie comme l’ensemble des processus aboutissant aux échanges gazeux entre un organisme et son environnement. Chez l’homme la respiration se subdivise en quatre composantes : la ventilation, le débit sanguin, la diffusion et le contrôle ventilatoire. Les EFR comprennent classiquement : - la mesure des volumes pulmonaires et des débits ventilatoires forcés, - la mesure des gaz du sang, - l’étude de la mécanique respiratoire, de la fonction des muscles respiratoires, de la commande ventilatoire, - la mesure de la capacité de transfert de l’oxyde de carbone, - les épreuves d’exercice, - le cathétérisme cardiaque droit. La fonction respiratoire est assurée par les poumons et elle est sous forme de phénomènes d’ordre mécaniques et chimiques.  Sur le plan mécanique, la respiration se fait en deux temps :  Un premier temps au uploads/Voyage/ these-efr-mimoir-tlm.pdf