Brevet FR2412054A1 — publié le 19790713

La présente invention a trait à un procédé de déterm nation des surfaces en particulier des surfaces aplanies des corps élastiques creux et remplis d'un fluide. L'invention concerne également les moyens de mise en oeuvre dudit procédé, notamment ceux qui traduisent la grandeur d'une surface en un paramètre électrique. L'invention se rapporte en outre aux applications de ce procédé et de ces moyens. On connait déja des procédés de détermination des surfaces qui nécessitent. a) des moyens mécaniques, les planimètres par exemple, dont les performances deviennent toutefois insuffisantes lors de la mesure des surfaces des corps déformables ou de petite taille; en plus, la transcription des résultats sous forme électrique constitue un problème considérable; b) des moyens fiuldiques, tels que les planimètres pneumatiques qui présentent les inconvénients analogues aux précédents; c) des moyens optiques, d'emploi avantageux dans un grand nombre d'applications, mais pratiquement inadaptables à la mesure des surfaces des corps transparents; d) des dispositifs à capacité variable, dont la précision peut toutefois devenir insuffisante à cause des variations de la constante diélectrique du milieu ambiant et par la présence des capacités parasites, notamment celles des organes périphériques de 1' équipement. L'invention vise à éliminer les inconvénients décrits qui rendaient jusqu'alors pratiquement impossible la détermination des surfaces de petite taille et déformables, telle la surface aplanie de la cornée de ltoeil lors d'un examen tonométrique quantitatif par exemple. On procède à la détermination selon l'invention d'une surface en transformant sa grandeur géométrique en un paramètre électrique dont la valeur est fonction de ladite grandeur. Cette transformation se fait grâce à l'action de ladite surface sur un nombre donné de contacts électriques d'un capteur décrit plus loin. En une première variante chaque contact actionné modifie une fraction d'un réseau de résistances associées à une alimentation en courant électrique, et à un moyen de mesure et/ ou de régulation. En une deuxième variante chaque contact actionné donne naissance à un signal logique; les N signaux obtenus par action sur N con -tacts sont appliqués aux entrées d'un multiplexeur associé à ses organes périphèriques, lequel délivre à sa sortie, pour chaque cycle dtexploration, un nombre N d'Impulsions qui sont ensuite traitées et visualisées grtce à un moyen de comptage et/ou transformées en une grandeur analogique fonction de N. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à l'aide de la description détaillée de mise en oeuvre dudit procédé et de son application, qui ne limite en aucune fa çon la portée de la présente invention. Cette description est complétée par les dessins annexés sur lesquels: - les figures i et 2 représentent schématiquement la coupe et la vue de face d'un capteur de surface selon l'invention - les figures 3 et 4 représentent deux autres modes de réalisation de la partie active dudit capteur - les figures- 5, 6, et 7 représentent les combinaisons du capteur avec des différents moyens de transcription des grandeurs de la surface à déterminer S - la figure 8 illustre le schéma fonctionnel d'un exemple d'application de l'invention. Le capteur selon la fig. 1 comporte un substrat isolant 2 dont la face active 3 est munie de n électrodes 4 conductrices, isolées entre elles , et reliées chacune à son conducteur de raccordement 5 . Le substrat 2 est monté d'une manière rigide dans son support 6, électriquement conducteur, dont la partie frontale est munie d'une pellicule souple 7 , également conductrice et légérement tendue afin d'éviter tout contact avec les électrodes 4 en absence de la surface à déterminer S La pellicule 7 est montée par collage ou par un moyen mécanique tel anneau, collier e.t.c. , et maintenue en contact électrique avec le support 6 Le capteur permet la mesure de toute surface plane de dimensions inférieures à celles de la face active 3 , mesure oui se déroule comme suit:: La surface S est appliquée contre la pellicule 7 qui vient en contact avec/partie égale de la face active 3 du capteur ce qui entraine la mise au potentiel électrique du support 6 d'un nombre N d'électrodes 4 On peut obtenir des fonctions différentes entre la grandeur de la surface S le paramètre N , fonctions qui dépendent essentielle -ment de la disposition et de la forme des électrodes 4 et de la configuration de la face active 3 , ce qui va être décrit dans les versions suivantes: Version A. Comme le montre la fig.2, les électrodes sont des plaquettes circulaires dont la face opposée au substrat 2 peut être soit plate soit bombée. Leur forme pourrait aussi bien être rectangulaire voire carrée. Elles sont disposées d'une façon uniforme sur l'une des surfaces du substrat 2 , Y formant la face active 3 du capteur. On obtient avec de telles dispositions une fonction liné aire entre la grandeur de la surface S et le paramètre N Version B. Cette version est illustrée par la fig.3 ; les électrodes sont de forme cylindrique, voire filiformes, et solidaires de l'une des deux surfaces du substrat 2 , y formant la face active 3 ; lesdi tes électrodes sont disposées parallèlement l'une par rapport à l'autre et isolées entre elles. Le capteur conçu selon cette version est tout particulièrement adapté à la détermination des surfaces S circulaires, étant donné que le paramètre N est une fonction linéaire du diamètre de la surface circulaire mesurée. Version C. Il s'agit d'une version B. simplifiée (v. fig 4) qui ne comporte qu'un faible nombre d'électrodes 4 formant deux groupes situés respectivement à l'une et à l'autre des extrémités du substrat 2, y formant la face active 3. Cette disposition permet, par exemple, de détecter une valeur finale donnée du diamètre d'une surface S circulaire initialement très petite mais augmentant dans le temps. Il convient de souligner que la surface S peut se pré senter d'une façon excentrique par rapport à l'ase du capteur con çu selon - l'une des ces trois versions, ce qui constitue un avantage certain par rapport aux appareils similaires de l'art antérieur. Les différentes combinaisons d'un capteur selon l'invention avec des moyens appropriés permettent la transcription de la surface X, par exemple: 1Q Combinaison selon la fig.5 où le capteur 1 est associé à un réseau de résistances ri , r2 , #..... rn de valeur suffisamment élevée par rapport aux résistances de contact entre la pellicule 7 et les électrodes 4 , afin qu'elles puissent entre négligées lors de la mesure. Un circuit électrique composé d'une source de courant 01 et d'un moyen de mesure et/ou d'enregistrement de cou, rant 02 est raccordé d'une part à la liaison commune O3 des résistances ri, r2, .... rn et d'autre part à la pellicule 7 . #'i#age électrique de la surface S mesurée selon la présente combinaison sera une valeur particulière du courant I , fonction du nombre E d'électrodes 4 mises en contact avec la pellicule 7 par la surface S du corps OS 20 La fig. 6 illustre une combinaison selon laquelle les électrodes 4 sont reliées à un dispositif multiplexeur Il lequel, lors de son expiation cyclique, examine l'état de contact de chacune des électrodes 4 avec la pellicule 7 portée par une source électrique 12 à un potentiel électrique donné par rapport à la borne "zéro" (masse) dudit dispositif il Le multiplexeur Il délivre à sa sortie 13 ,pour chaque cycle d'exploration , un nombre N d'impulsions qui correspond à N électrodes 4 mises au potentiel de la pellicule 7 ; la sortie 13 est reliée à l'entrée d'un moyen de comptage 15 suivi d'un systè- me d'affichage et/ou d'enregistrement 16 qui visualise et/ou enregistre ledit nombre N. Ce nombre représente la grandeur de la surface S dans l'appli- cation de la version A., et le diamètre de la surface circulaire mesurée dans l'application de la version B. 2L Pour la mise en oeuvre de la version C. on adopte les dispositions illustrées par la fig. 7 . Deux groupes d'électrodes : 41, 43, 45 d'une part et 42, 44, 46 d'autre part sont disposées sur les deux extrémités du substrat 2 d'une façon symétrique par rapport à la directrice X - X Dés que la surface S atteint soit les électrodes 41 et 42, soit 43 et 44 ou bien 45 et 46, l'un des éléments logiques de type BT, soit le 21, soit le 43 ou bien le 65 , délivre à sa sortie un signal qui met en marche l'unité 22 de signalisation ou/et de com- mande. Une disposition similaire, obtenue au moyen d'autres organes logiques et/ou analogiques connus en soi, rendra possible le main- tien de la surface S contre le capteur mzme pour des déplacements axiaux du corps OS La pellicule 7 employée dans les dispositifs décrits est en casl- tchouc synthétique, aux silicones notamment, dopé avec de la poudre conductrice, telle que la poudre d'or, d'argent e.t.c., ou encore du noir d'acétylène, voire du carbone. Dans certaines autres applications on remplace ladite pellicule soit par une pellicule élastique souple métallisée ou métallique ou encore par un ou plusieurs conducteurs, déformables ou non. Pans une autre variante, l'ensemble constitué par la pellicule 7 et la face active 3 , se trouve remplacé par une multitude d'éléments alignés sur le même plan, et sensibles à la lumière.1)e meme lesdits éléments peuvent être de conception telle que leurs paramètres électriques, voire électromagnétiques, varient lors du contact avec la surface S à déterminer. Le schéma fonctionnel de la fig.8 se rapporte à un exemple d'application du domaine de tonométrie à aplanation, à savoir à la mesure quantitative et en régime continu des pressions oculaires. L'objet du présent exemple représente un pas en avant important dans l'analyse des affections oculaires, telles que: la myopie, le glaucome, l'artériosclérose et le diabète La face active du capteur 1 est appliquée contre la cornée 20 avec une force F#dirigée suivant l'ase de l'oeil. Sous l'effet de cette force, produite par un générateur 30 , la cornée se déforme, s'aplanissant contre le capteur 1 . Pour une force F donnée la surface aplanie aura une grandeur S particulière, fonction essentiellement de la pression interne de l'oeil: p. Le générateur 30 est combiné avec un dispositif 40 qui permet de choisir la valeur de la force F , et avec un dispositif 50 qui maintient la force F à la valeur choisie mtme lors de légérs déplacements suivant l'axe de l'oeil examiné. Pendant la durée de l'examen le capteur 1 transcrit, par l'intermédiaire d'un système d'affichage et/ou d'enregistrement 60 , les différentes valeurs de la surface aplanie de la cornée, sous forme d'un paramètre électrique, permettant la déduction des valeurs correspondantes de la pression p EVENDICATIOIBS. 10 Procédé de détermination des surfaces, aplanies notamment, et en particulier celles des corps élastiques creux remplis d'un fluide, procédé caractérise en ce que la surface à déterminer S est appliquée par l'intermédiaire d'une pellicule souple et conductrice 7 contre une multitude d'électrodes 4 situées sur un maeme plan et isolées entre elles, et en ce que le nombre N d'électrodes 4,mis dans les conditions précitées en contact avec ladite pellicule, transcrit la grandeur de ladite surface S en un paramètre électrique sous forme d'une fonction directement proportionnelle à cette surface. 20 Procédé selon la rev. 1 caractérisé par le fait que lors de la mesure des surfaces S circulaires ladite transcription se fait selon une fonction directement proportionnelle au diamètre de la surface S mesurée. 5 Capteur permettant la mise en oeuvre des procédés selon l'une des revendications précédentes,caractérisé par le fait qu'il est composé de - un substrat isolant 2 dont l'une des faces comporte les électrodes 4 conductrices, isolées entre elles, disposées d'une façon uniforme et sur le même plan, et solidaires chacune de son conducteur 5 de raccordement, - un support 6 , mécaniquement solidaire du substrat 2 - une pellicule conductrice 7 souple, qui est fixée légèrement tendue sur la face frontale du support 6 et par le fait que les électrodes 4 ont la forme de plaquettes circulaires et/ou rectangulaires et qu'elles sont fixées d'une fa çon inamovible sur le substrat 2 ainsi que par le fait que le support 6 est en matériau conducteur et électriquement relié à ladite pellicule 7 40 Capteur selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que les électrodes 4 sont de forme cylindrique, voire filiformes, uniformement fixées sur le substrat 2 d'une manière parallèle l'une par rapport à l'autre et que leurs prolongements au delà du substrat 2 constituent les conducteurs de raccordement 5 50 Combinaison pour la mise en oeuvre des procédés selon les rev. 1 et 2 , cartetérisée en ce qu'elle est constituée par - un capteur selon l'une des rev. 3 ou 4 - un réseau de résistances rl, r2,....rn raccordées d'une part aux conducteurs respectifs 5 des électrodes 4 , et d'autre part à une borne commune 03 - un ensemble Q2 de mesure et/ou d'enregistrement de courant, raccordé entre le borne O3 et iane borne de la source de courant 01 dont l'autre borne est reliée à la pellicule 7 du capteur 60 Combinaison pour la mise en oeuvre des procédés selon les rev. 1 et 2 , caractérisée par la constitution suivante : - un capteur selon l'une des rev. a ou 4 - un dispositif multiplexeur 11 ayant ses n entrées reliées aux conducteurs respectifs des n électrodes 4 du capteur; ledit multiplexéur délivre à sa sortie 13 , lors de chaque cycle d'exploration de ses n entrées, N impulsions qui correspondent à N électrodes 4 mises en contact avec la pellicule 7 - une source d'énergie électrique 12 dont une borne est reliée à la pellicule 7 du capteur et l'autre borne au point depotentiel "zéro" (masse) du multiplexeur Il ;; - un dispositif 14 qui, relié à ladite sortie 13 , transforme les N impulsions précitées en un code numérique et applique ce dernier à un sousensemble de décodage et de visualisation connu en soi 70 Combinaison pour la mise en oeuvre du procédé selon la rev. 2 caractérisée par la constitution suivante - un capteur selon l'une quelconque des rev. 2 ou 3 qui comporte deux groupes d'électrodes : 41, 43, 45 d'une part, et 42, 44, 46 d'autre part, disposées sur les deux extrémités du substrat 2 d'une façon symétrique par rapport à sa directrice X-X - des élements logiques de type ET :31, 43, 65 à deux entrées chacun, qui sont raccordées respectivement aux électrodes 41, 42, voire 43, 44, voire 45, 46 - une unité 22 de signalisation et/ de commande, connue en soi, et raccordée aux sorties desdits éléments logiques ET , unité qui est mise en marche pour tout signal de sortie délivré par l'un quelconque des éléments logiques en question 80 Combinaison selon l'une quelconque des rev.5, 6 ou 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens qui rendent possible le maintien de la surface S contre le capteur même pour des déplace ments suivant 1' axe du capteur du corps qui contient ladite surface 90 Application de l'invention selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle vise la détermination de la surface 8 de la cornée pendant l'examen quantitatif et en continu des pressions oculaires , par le fait que la face active, c.à d. frontale, du capteur est appliquée,lors dudit examen, contre la cornée 20 avec une force F fournie par un générateur 30 et dirigée suivant l'axe de l'oeil ce qui entraine l'aplanissement d'une partie de la cornée contre le capteur 1 aplanissement sous forme d'une surface S laquelle dépend, pour une force F donnée, de la pression interne de l'oeil: p , par le fait que ledit générateur 30 est associé à un dispositif 40 qui permet le choix de la valeur de la force F, et à un moyen 50 qui maintient la force F à la valeur choisie mXme lors de levers déplacements suivant l'axe de l'oeil examiné, et par le fait que pendant ledit examen, le capteur transcrit par l'intermédiaire d'un moyen 60, connu en soi, les dif férentes valeurs de la surface S , es ceci sous forme de parsb- tres électriques visualisés, qui permettent la ddductson des grandeurs correspondantes de la pression p