Brevet FR2412825A1 — publié le 19790720

La présente invention vise un dispositif destiné à mesurer le volume d'un corps, de manière qu'en en connaissant par ailleurs le poids, on puisse déterminer la densité, Les dispositifs connus se rangent dans deux catégories, la première utilise le déplacement d'un volume équivalent de liquide par plonge du corps dans un volume connu de ce liquide, la seconde utilisant le traitement d'un gaz entourant le corps dans une enceinte de volume connu et a une pression connue, soit au remplissage de ladite enceinte préalablement vidée, soit au vidage de celle-ci. De tels dispositifs imposent au corps étudié des contraintes importantes et sont relativement complexes. L'un des buts de l'invention est de réaliser un dispositif de mesure du volume d'un corps qui soit très simple, qui remédie aux inconvénients précités et qui puisse etre utilisé pour les etres vivants, car il ne soumet pas les corps a des contraintes supérieures d celles subies naturellèment dans une atmosphère normale. Le dispositif objet de l'invention est caractérisé notamment en ce qu'il est constitué d'une enceinte destinée à recevoir le corps a mesurer, d'un générateur d'ondes infrasoniques relié R ladite enceinte, d'un manomètre différentiel relié d l'enceinte et commandant un organe de mesure. On réalise ainsi un dispositif particulièrement simple et les contraintes subies par le corps sont très faibles ce qui permet d'envisager des applications médicales ntimposant aucune gêne au sujet. Suivant une caractdristique constructive, le générateur d'ondes infrasoniques est constitué d'un cylindre débouchant dans l'enceinte et relié d des moyens de commande alternative de son mouvement de déplacement. Suivant encore une caractéristique constructive, les moyens de commande alternative du mouvement de déplacement du piston sont constitués par un système bielle-manivelle. On conçoit qu'un tel générateur est particulièrement simple. Suivant une caractéristique particulière, le générateur d'ondes infrasoniques est d'un type tel que la bande de fréquence est, comprise entre 5Hz et IO Hz. Suivant une variante de réalisation, le dispositif comprend une enceinte auxiliaire reliée au manomètre différentiel et comportant, d'une part, des moyens pour faire varier son volume, et, d'autre part, un générateur d'ondes infrasoniques commandé en synchronisation avec le générateur d'ondes infrasoniques de l'enceinte principale et des moyens de mesure commandés par la mise en équilibre du volume des deux enceintes, compte tenu du volume occupé par le sujet dans 11 enceinte principale. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant a des modes de réalisation particuliers donnés R titre d'exemples seulement et représentés aux dessins annexés dans lesquels Fig. I est une vue schématique d'un dispositif selon l'in- vention suivant un premier mode de réalisation, Fig. 2 est une vue schématique d'un dispositif suivant une variante de réalisation de l'invention, Le dispositif représenté S la figure I comprend une enceinte I dont le volume est connu et destiné à contenir un corps 2 dont on veut mesurer le volume pour en déduire, connaissant son poids, la densité. Le dispositif est pourvu d'un générateur d'infrasons constitué ici d'un piston 3 mobile dans un cylindre 5 débouchant dans l'enceinte et entraîné par une bielle 4 reliée a un manneton 6 solidaire d'un volant 7 calé sur un axe moteur 8. L'enceinte I comporte un conduit 9 débouchant sur un manomètre différentiel IO comportant une membrane II, dont l'une des faces tournée du côté du conduit 9 est influencée par les ondes infrasonores, tandis que l'autre face a l'air libre est reliée d un appareil de mesure 12. Le volume compris entre l'enceinte I et le corps 2 est soumis S des cycles adiabatiques de pressions et suivant les lois connues on déduit de la mesure du manomètre différentiel conséquence du générateur d'infra-sons, que AV = P I ~~ P V étant l'enceinte de volume connu, Vx le corps dont on veut mesurer le volume, #V est la variation de volume engendrée a chaque cycle par le générateur d'infra-sons, S P la variation de pression concomitante murée par le manomètre, P la pression moyenne régnant dans l'enceinte et où X est la constante connue égale au rapport des deux constantes de chaleur spécifique C .De cette expression la valeur Vx recherchée c est déduite. La courbe de réponse du manomètre différentiel est adaptée 8 la bande de fréquence correspondant à la commande du généra- teur dtinfra-sons, cette bande étant de l'ordre de 5 Hz-S IO Hz. A la figure 2, on a représenté une variante de réalisation de l'invention dans laquelle il est prévu une enceinte principale I5 dans laquelle est logé le corps I6 dont le volume est S déterminer. Une enceinte auxiliaire I7 comporte un piston I8 permettant, d'une part, de faire varier le volume et de régler celui-ci, la tige 33 de ce piston comportant un index 34 mobile devant une graduation 35, cet ensemble formant un appareil de mesure. Les enceintes I5 et I7 sont reliées par un conduit I9 sur lequel est inséré un manomètre différentiel 20. L'enceinte I5 comporte un cylindre 21 dans lequel est mobile un piston 22 relié par une bielle 26 au maneton 23 d'un volant 211 calé sur un arbre-moteur 25. L'enceinte I7 comporte un cylindre 27 dans lequel se déplace un piston entraîné par un maneton 30 calé sur un volant 31 solidaire de l'arbre 25, ledit maneton entraSnant une bielle 29 reliée au piston 28. Ainsi les volants 24 et 31 ayant les mêmes diamètres et les manetons occupant la même position angulaire sur lesdits volants, on réalise deux générateurs d'infra-sons synchrones. Dans cette réalisation, pour obtenir la mesure on déplace le piston I8 jusqu'# ce que la pression différentielle soit annulée. Il est évident que dans cette configuration, il y aura égalité de modulations de pression entre les deux enceintes 15 et 17 lorsque le volume de l'enceinte I5 moins le volume du corps I6 sera égal au volume de l'enceinte I7 de sorte qu'ainsi on pourra déduire le volume du corps I6, celui-ci étant affiché gracie R l'appareil de mesure 311,35. Dans ce mode d'exécution, X ntintervient pas puisque la mesure est différentielle. Dans ce deuxième mode de realisation, on a précisé que la section des pistons 22 et 28 et la course de ceux-ci sont iden ; , on pourrait parfaitement réaliser un dispositif dans lequel le piston 28 ait une course et un diamètre différents, le volume de l'enceinte I7 étant tel que la pression différentielle puisse être annulée. Un des avantages de cette possibilité est qu'on peut réduire l'encombrement de 1 t appareil, ce qui peut être très pratique pour certaines applications. Il est noter que la bande de fréquence commandée par le générateur d'infra-sons et a laquelle la mesure du manomètre différentiel est effectuée est de préférence comprise entre 5 Hz et IO Hz. En effet, des fréquences trop basses, le dispositif serait sensible à l'effet parasite de certaines variations lentes de pression, comme par semple, l'évolution de la pression atmosphérique où l'effetihermique du a la différence éventuelle de température du corps à mesurer et de l'enceinte.Ainsi, les enceintes n'ont pas besoin d'etre fermées hermétiquement, la pression moyenne restant toujours égale S la pression atmosphérique ambiante D'autre part, pour des fréquences trop élevées, les longueurs d'onde correspondantes cesseraient d'etre grandes devant les dimensions des enceintes et on ne pourrait plus parler de pression instantanée égale dans tous les volumes concernés. L'amplitude des pressions sonores mettre en jeu est très faible et se chiffre en millièmes de millibars. En effet pour un volume de cent litres, il suffit d'une variation de volume de .10 cm3 pour créer une pression de O,I millibar pression représentant le I/IO 000 de la pression atmosphérique et très suffisante pour la mesure projetée. On conçoit donc que les corps a mesurer ne subiront aucune contrainte importante, celle-ci étant finalement très inférieure a celles de meme nature subies dans une atmosphère normale. Le dispositif objet de la présente invention est destiné essentiellement d des applications médicales et biologiques. La connaissance précise et instantanée du volume d'un corps vivant permettant, en connaissance de son poids de déterminer sa densité, sans que ledit corps soit soumis a des contraintes, peut faciliter l'établissement de bilan de santé d'une personne et permettre de suivre son évolution au cours du temps. En pathologie, le dispo sitif peut permettre de repérer certains états particuliers et de suivre leur évolution. e Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés, on pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortira pour cela, du cadre de l'invention, par exemple, le géné- rateur d'ondes infrasoniques -pourra etre autre qu'un système bielle-manivelle, les ondes ayant des formes différentes. R E V E N D-I C A T I O N Dispositif'de mesure du volume d'un corps du type comprenant une enceinte destiné à recevoir le corps à mesurer, de moyens infrasoniques pour créer dans l'enceinte alternativement des pressions et des dépressions et d'un organe de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte, une enceinte auxiliaire, un manomètre différentiel inséré entre les deux enceintes, des moyens infrasoniques commandés en synchronisation avec les moyens infrasoniques de l'enceinte principale, des moyens pour faire varier le volume de l'enceinte auxiliaire et des moyens de mesure commandés par la mise en équilibre du volume des pressions infrasoniques des deux enceintes, entraînant l'égalité du volume de l'enceinte auxiliaire et de celui, libre entre l'enceinte de mesure et le corps, non compressible, qu'elle contient.