Brevet FR2361858A1 — publié le 19780317

La présente invention a essentiellement pour objet un spiromètre enregistreur d'une grande simplicité qui comporte une surface d'enregistrement associée à une chambre à volume variable fonction du flux expiré par un patient. Une surface d'enregistre- ment est prévue pour coopérer avec un stylet mobile qui trace sur cette dernière une courbe. Dans un mode de réalisation préféré, le spiromètre comporte une chambre à volume variable du type à piston comportant un joint en caoutchouc moulé du type déroulable. La surface d'enregistrement se présente sous la forme d'une carte fixée au piston et une plume se déplace sur une face de cette carte à une vitesse constante lorsque le sujet expire dans la chambre à volume variable. On obtient ainsi une courbe représentant le volume du flux expiré en fonction du temps Un dispositif de contre assure un fonctionnement automatique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et se réfère aux dessins annexés dans lesquels : a - la figure 1 est une vue en perspective isométrique avec arrachement d'un mode de réalisation préféré de l'invention - la figure 2 est une vue schématique d'un circuit de commande électrique ut avec le mode de réalisation de la figure I - les figures 3 (a) et 3 (b) sont des vues en coupe qui montrent en détail un élément du mode de réalisation de la figure i, et - la figure 4 montre une courbe d1 enregistrement effectué sur une carte au moyen de l'appareil de la figure 1 et dont les abolisses dont données en secondes et les ordonnées en cm3. Le bottier du spiromètre de la figure 1 comporte deux tier supérieur 12. Un piston 14/constitué de préférence par une membrane moulé. 20 et une plaque rectangulaire de base 16 ayant des bords rabattus 18. Le piston 14 et les boîtiers 10 et 12 ont sensiblement la mSm. seotion r.ctaq##. La membrane dérou- lable souple 20 en matière élastomère entoure le piston 14 et définit dans le dispositif une chambre à volume variable inférieure 22 et un compartiment 24 ouvert à l'atmosphère. Le joint déroulable 20 peut outre réalisé en une seule pièce de caoutchouc au silicone moulé.Le joint déroulable 20 est serré à sa périphérie entre les bottier supérieur et inférieur 10 et 12, ce qui permet un montage ou un démontage rapide en vue du nettoyage et de 11 entretien, en même temps qu'une bonne étanchéité entre la chambre inférieure 22 et l'atmosphère. La fonction d'étanchéité est facilitée grâce à une levre 26 qui entoure le bord du joint. L'air expiré par le sujet pénètre dans la chambre à volume variable 22 par une ouverture 28. ladite ouverture 28 est raccordée à un conduit de préférence souple (non représenté) qui permet au sujet de prendre une position confortable pendant le test. L'ouverture 28 permet l'introduction d'air dans la chambre inférieure à volume variable 22 et il en résulte le déplacement du piston 14 dans le sens vertical ascendant. le piston est contraint de se déplacer verticalement de façon linéaire grâce à deux guides 30 solidaires du bottier supérieur 12 et des colonnes correspondantes 32 montées sur la plaque 16. Ces guides 30 sont construits en une matière thermoplastique auto-lubrifiante telle que le trulon" qui est en polytétrafluoréthylène fabriqué par la Dixon Corporation. Entre les deux colonnes 32 est fixé un plateau d'enregistrement en métal 36 qui comporte des agrafes 36 permettant de maintenir une carte de bristol 38 (représentée en pointillés sur le dessin) sur ladite plaque. Les deux colonnes 32 sont positionnées de telle sorte que le centre de poussée du piston se trouve à égale distance entre elles, ledit centre de poussée étant le point par lequel le piston 14 doit Ntre supporté à l'encontre de la pression d'air, sans avoir tendance à basculer. Une telle tendance au basculement aurait pour effet un frottement accru. Le centre de poussée pour un piston rectangulaire est sensiblement le barycentre de la plaque de base 16. Il en résulte que, dans le mode de réalisation préféré, les deux colonnes de guidage sont montées au voisinage du milieu de deux bords opposés. Lorsque le piston 14 monte sous l'effet de l'air introduit dans la chambre à volume variable, la carte se déplace devant des moyens de marquage 40 qui disposent une trace sur la carte lorsque celle-ci se déplace vers le haut. les moyens de marquage 40 comportent une plume 42 montée sur un équipage mobile qui forme porteplume 44. Le porte-plume 44 est monté sur une tige filetée tournante 46 portée sur des paliers qui peuvent être avantageusement réalisés dans le même matériau thermoplastique que celui constituant les guides 30. Une roue dentée 48 montée sur la tige 46 engrène avec une roue dentée 50 entratnée par un moteur 52 (non représenté sur la figure 1) disposé dans le bottier 54.Le moteur est ainsi relié à la tige pour entratner celle-ci en rotation et provoque-r le déplacement du porte-plume 44 le long de ladite tige. La plume 42 est prévue pour être en contact avec la carte montée sur le plateau 34 quand la tige filetée 46 est entratnée en rotation dans un premier sens de rotation. il existe nuffisamment de#frottements entre le porte-plume et la tige filetée pour contraindre la plume à s'appuyer contre la carte et l'obliger à laisser une trace sur cette dernière. Lorsque le mouvement de pivotement du porte-plume sur la tige filetée est limité par le contact de la plume avec la carte 38 portée par le plateau 34, la rotation de la tige filetée 46 provoque un déplacement longitudinal du porte-plume 44 et de la plume 42 de droite à gauche si on considère la figure 1. Quand la rotation de la tige filetée s'effectue dans le sens inverse, le porte-plume 44 tourne dtune fraction de tour en s'éloignant de la carte et vient prendre contact avec une butée 56 (montrée en traits mixtes) pour revenir à sa position de départ. Dans le mode de réalisation représenté, la butée 56 est avantageusement constituée par une partie du couvercle du spiromètre 58. Le moteur 52 est réversible. 1)ans le mode de réalisation préféré, on utilise un moteur synchrone triphasé qui assure une vitesse de déplacement constante du porte-plume, mais un moteur à vitesse variable et des moyens automatiques pour faire varier la vitesse de façon déterminée lors du déplacement sont utilisés dans une variante non représentée de l'invention. Le fonctionnement du moteur 52 est contrôlé par le circuit électrique 60 représenté schématiquement sur la figure 2. le circuit électrique comporte : un moteur triphasé 52, un condensateur de déphasage 62, un circuit de "marquage" 64 et un circuit de "retours 66. Le circuit de marquage 64 comporte : un circuit série avec un interrupteur limiteur normalement fermé 68, un interrupteur permettant la fonction "marquage" 70 et un ensemble en parallèle comportant un interrupteur 72 sensible au débit d'air et un micro switch 74 commandé par le déplacement du piston 14 à partir de sa position de repos. le circuit 66 de "retour" comporte : un circuit série pour un interrupteur de "retour" 76 et un interrupteur limiteur normalement fermé 78. Le circuit électrique comporte de plus les éléments suivants (non représentés) : un interrupteur général,#une lampe-témoin, des fusibles. Le moteur triphasé 52 est connecté comme un moteur di phase à deux sens de rotation de la façon suivante Le condensateur 62 produit un déphasage dans un bobinage du moteur, ce qui a pour effet l'obtention de trois phases. Le branchement décrit ci-dessus permet d'obtenir deux fils 80 et 82 reliés par un condensateur et un fil commun 84. Si le courant est appliqué entre un fil relié au condensateur 62 et le fil commun, le moteur va tourner dans le sens des aiguilles d'une montre et si le courant est appliqué entre l'autre fil relié au condensateur et le fil commun, le moteur tournera dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.Le circuit dit de "marquage" 64 est relié à un fil relié au #ondensateur 82 et le circuit de "retour" 66 à l'autre fil relié au condensateur 82. Quand le courant est appliqué au moteur 52 par le circuit de "marquage" 64, le moteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et quand le courant est appliqué par le circuit de "retour" 66, le moteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. L'appareil fonctionne de la manière suivante. L'opérateur chargé du test ferme l'interrupteur 70 permettant la fonction "marquage". Quand le sujet expire dans le spiromètre, l'un (ou les deux) interrupteur(s) 72 et 74 se ferme. Etant donné que ces deux interrupteurs 72 et 74 sont montés en parallèle et que l'un d'eux est fermé, le courant ##s'écoule à travers 1' interrupteur-limiteur normalement fermé 68 vers le moteur 52 et entraxe la rotation de ce dernier. Ceci provoque l'application de la plume 42 contre la carte 38 et le déplacement de la plume 42 et du porte-plume 44 le long de la tige filetée 46. Quand le porte-plume 44 vient en butée contre l'interrupteur de fin de course 68, ce dernier s'ouvre et le moteur 52 n'est plus alimenté.La rotation de la tige filetée 46 est interrompue. il est souhaitable d'utiliser deux interrupteurs distincts pour commander le moteur dans la fonction "marquage", ltun correspondant au déplacement du piston et l'autre correspondant à la circulation de l'air, pour les raisons suivantes. L'air expiré au début du test (par exemple les premiers 200 cm3) peut pénétrer dans la chambre inférieure 22 avant que le piston n'ait commencé à se déplacer. Ceci se produit du fait que la membrane déroulable 20 se gonfle et se déforme légèrement durant la première partie de l'expiration. Le gonflement de la membrane déroulable déplace de l'air dans la chambre supérieure 24. En conséquence, un interrupteur 72 sensible au débit d'air peut entre fermé avant l'interrupteur commandé par le piston 14, donnant au praticien chargé du diagnostic l'information concernant le temps nécessaire au patient pour expirer la première partie de sa respiration. Ceci apparat sur la figure 4 sous la forme de la partie rectiligne 86 de la courbe 88 dans une première fraction de seconde. La carte 38 comportant ltenregistrement est calibrée de telle sorte que la position de départ 92 de la plume 42 corresponde à 200 cm3 d'air expiré. On peut voir sur la figure 4, un exemple d'une courbe d'enregistrement effectué sur un dispositif tel que décrit qui montre que dans la partie finale 91, l'air est expiré par le patient bien plus lentement que dans la première partie. Etant donné que 1' in- terrupteur sensible au débit d'air 72 n1 agit plus le débit d'air devient faible, il aura tendance à s'ouvrir lors de la der nière partie de l'expiration. Etant donné qu'aucune des deux dispositions d'interrup- teurs à elle seule ne peut donner un fonctionnement optimal, il est sounaitable d'utiliser les deux interrupteurs en combinaison. Les deux interrupteurs sont reliés en parallèle pour permettre 1' obten- tion d'une-fonction logique "out. Les deux dispositions d'interrupteurs utilisés dans ce dispositif sont décrites ci-dessous. L'interrupteur 74 commandé par le déplacement du piston est maintenu ouvert au moyen d'une languette 93 attachée au support de carte 34. Quand le piston 14 se déplace de sa position initiale, la languette 93 s' écarte vers le haut en éloignement de 1' interrup- teur 74 et permet la fermeture de ce dernier. L'interrupteur 72 est un interrupteur normalement ouvert qui est commandé lorsque l'air s'échappe de la chambre supérieure 24 comme montré plus en détail dans les figures 3 (a) et 3 (b). Si on considère maintenant les figures 3 (a) et 3 (b), l'air provenant du compartiment supérieur 24 pénètre dans la chambre 94 qui a une ouverture 95 reliée à l'atmosphère, laquelle est recouverte par un petit clapet 96. Le clapet 96 peut 8tre réalisé dans un matériau convenable tel que du papier, une feuille de métal ou de plastique. Le clapet 96 est fixé à la chambre par une charnière 98. ;'air s'échappant du compartiment 24 et pénétrant dans la chambre 94 souffle le clapit vers l'extérieur.Une languette-écran 100 montée sur le clapet 96 est interposée entre un dispositif photosensible 102 et une source lumineuse 104 de telle sorte que lorsque la languette 100 du clapet est déplacée de sa position de repos, la lumière vient frapper le dispositif photosensible. 'lorsque ceci se produit, les moyens formant interrupteur 72 sont fermés.Bien que les moyens formant interrupteur 72 du mode de réalisation préféré consistent en un triac 106, un dispositif photosensible contrôlant un relais mécanique classique pourrait êtrs utilis Lorsque les moyens formant interrupteur comportent un triac, ce dernier peut être commandé d'une façon classique en disposant une résistance photo-électrique 102- entre l'une des bornes du triac et la porte 108. Etant donné que la résistance photo-électrique est conductrice seulement lorsqu'elle est soumise à la lumière, le courant provenant de la borne à courant alternatif s'écoule vers la porte 108 à travers la résistance photo-électrique 102 lorsque le clapet 96 est déplacé sous l'action de l'air qui s'échappe du compartiment 24. Avant d'entreprendre un nouvel essai, utilisant soit la même carte soit une autre carte, ltopérateur doit ramener le spiromètre à sa position initiale. il peut effectuer cette opération en ouvrant 1' interrupteur 70 et en fermant l'interrupteur 76 qui contrtle l'opération "retour". L'interrupteur 78 normalement fermé s'ouvre lorsque le porte-plume 44 vient en contact avec lui, provoquant l'interruption du courant du moteur 52 et amenant celui-ci à l'arrtt. La disposition mécanique qui vient d'être décrite permet au porte-plume de revenir à Sa position de départ sans provoquer d'inscription sur la carte. La disposition des interrupteurs permet de retrouver avec précision les mêmes positions de départ.Ceci permet à l'opérateur chargé du test d'obtenir deux ou plus de deux traces superposées sur la mtme carte, lesquelles peuvent etre étudiées facilement après 1' enregistrement. Pour éviter l'application du courant simultanément à travers à la fois le circuit "retour" et le circuit "marquage", il est possible de faire en sorte que l'interrupteur 70 qui permet la fonction "marquage" et l'interrupteur 76 qui permet la commande du "retour" puissent être fermés simultanément. Ceci est obtenu d'une façon convenable en commandant les deux interrupteurs par un di- positif à bascule (non représenté) qui peut se présenter sous la forme d'un interrupteur à deux directions à bascule avec une position centrale "hors circuit". La simplicité du dispositif selon l'invention rend celuici compact et facile à utiliser. L'utilisation d'un joint moulé en une seule pièce permet la construction d'un dispositif de forme carrée ou rectangulaire qui améliore sa compacité. REVENDICATIONS 1. Spiromètre enregistreur comportant un boftier dans lequel se déplace un piston séparant l'atmosphère d'une chambre à volume variable susceptible de recevoir le flux expiré d'un patient, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un plateau d'enregistrement s'étendant dans un plan parallèle à la direction du mouvement du piston et mobile avec ce dernier et des moyens de marquage dépla çables en fonction du temps perpendiculairement à ladite direction de mouvement. 2. Spiromètre enregistreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit piston comporte une plaque de base dont les bords sont rabattus et une membrane déroulable en matériau élastomère dont la périphérie est maintenue de façon étanche entre les parties supérieure et inférieure du boflier séparant ainsi la chambre à volume variable d'un compartiment d'échappement relié à l'atmosphère. 3. Spiromètre enregistreur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de marquage sont montés son sur une tige filetée susceptible de rotation autour de > 'axe longitudinal, lesdits moyens de marquage étant entratnés par rotation de la tige dans un sens prédéterminé en déplacement le long de 2 der- nièrtaprès leur engagement avec le plateau d'enregistrement. 4. Spiromètre enregistreur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de butée pour lesdits moyens de marquage et empêcher la rotation de ces derniers dans le sens inverse au dit sens prédéterminé. 5. Spiromètre enregistreur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la tige est éntratnée en rotation par un moteur mis en route par un premier interrupteur sensible au passage d'un flux d'air. 6. Spiromètre enregistreur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un second interrupteur, sollicité en position fermée lorsque le piston est déplacé en dehors de sa position de repos, est disposé en parallèle avec ledit premier interrupteur. 7. Spiromètre enregistreur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le premier interrupteur est du type photosensible, un écran étant normalement disposé entre une source lumineuse et l'interrupteur photosensible, ledit écran mobile étant déplacé par le passage du flux d'air de façon à permettre l'illu mination de l'interrupteur photosensible et la mise en rotation dudit arbre dans ledit sens prédéterminé. 8. Spiromètre enregistreur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un clapet à air est disposé dans un conduit reliant ledit compartiment à l'atmosphère, ledit écran étant solidaire dudit clapet. 9. Spiromètre enregistreur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ledit premier interrupteur comporte un triac dont la porte est reliée à une borne d'une résistance photosensible, l'autre borne de la résistance photosensible étant reliée à une source de tension. 10. Spiromètre enregistreur selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la tige filetée est constante.