Brevet FR2412299A1 — publié le 19790720

La présente invention se rapporte à un un générateur/mesureur de forces mécaniques définies,incorporé des appareils destinés aux examens médicaux et fonctionnant indEpen- damment de sa position ou de sa trajectoire. Il est connu que, dans quelques appareils pour examens mddicaux, tels que notamment des tonomètres et aesthésiomètres, où des forces mécaniques sont appliquées aux regions à examiner du corps d'un sujet par l'intermédiaire des corps ou pièces de contact, tels que par exemple des palpeurs,des corps de stimulation ou des récipients ou pistons en verre. Ceci est atteint, à titre d'exemple, par des poids, des leviers comportant des poids, par l'effet de l'élasticité ou par des forces#de flambage. L'inconvénient de ce mode d'application de forces mécaniques par des poids réside dans la variation échelonnéedes forces et dans l'orientation imposée pour l'action des forces, ainsi que dans la condition que, dans la plupart des cas, les sujets doivent s'allonger lors de l'examen médical. Quand il s'agit de dispositifs faisant appel à des ressorts, la distance entre un tel dispositif et le sujet est souvent une mesure pour la force mécanique engendrée, et, si ces dispositifs sont réalisés pour être tenus parla main, le maintien agité d'un tel dispositif apparat comme erreur dans le resultat de la mesure. On connaît également la difficulté d'interpréter comme resultats de mesure les forces de flambage variables resultant de la longueur de pinçage des fils utilisés en matière synthétique. Toutefois, dans ce cas, il resulte déjà une grande imprécision de mesure du fait que ces fils en matière synthétique sont, eux-mêmes, courbes, autrement dit, qu'il n'est plus necéssaire d'appliquer vraiment des forces de flambage, et, de plus, du fait des propriétés hygroscopiques de la matière du fil. Tous ces instruments ou dispositifs ont en commun l'inconvénient que, par la suite de la prise des resultats de mesure, un traitement électrique de ces resultats d'une manière aisée et comme désiré souvent,ne peut pas être effectué directement. La présente invention a donc pour objet de réaliser un dispositif permettant de mesurer et d'engendrer, dans des appareils destinés aux examens médicaux, des forces mécaniques de finies, et ceci indépendamment de la position occupée ou de la trajectoire parcourue par ce dispositif, qui permet d'éliminer les inconvénients des dispositifs connus, comme présentés ci-dessus, et qui permet le traitement electrique des resultats de mesure par la suite. Pour resoudre le problème ainsi posé, la présente invention se propose de réaliser un generateur/mesureur de forces mécaniques définies,incorporé dans des appareils destinés aux examens médicaux et fonctionnant indépendamment de sa position ou de sa trajectoire, générateur/mesureur qui est conçu de façon qu'il comporte un levier à double bras, monté verticalelent à l'intéreir d'un bottier et à pivotement autor d'un axe de pivotement horizontal, levier, dont le centre de gravité se situe sur son axe de pivotement et dont un bras supérieur porte, disposée sur son extrémité, une pie ce de contact à placer sur la region à examiner du corps d'un sujet, le generateur/mesureur comportant un dispositif engendrant une force mécanique, et comprenant un ensemble d'aimants permanents et une bobine rectangulaire disposée sur l'extrémité libre d'un bras inférieur du levier, la bobine rectangulaire étant montée de maniére mobile, lors du pivotement du levier, au moins un des grands cotés de cette bobine se trouvant dans le champ magnétique homogène de l'ensemble des aimants permanents, et étant reliée à une alimentation en courant électrique au moyen de petits rubans d'or aplatis, ayant une force de rappel d'une valeur négligeable et connectés à un ensemble de circuits électroniques de commande et de mesure, et le levier étant réalisé à course ou trajectoire lititée autour de son axe de pivotement pour rester dans la partie homogéne du champ magnétique de l'ensemble des aimants permanents. En vue de limiter la course du levier, la présente invention prévoit une came faisant office de butée et entraînée par un moteur électrique relie à un dispositif de commande associé au moteur électrique, pour effectuer des mouvements controlés de la pièce de contact. cette came en forme d'une cardioide est accouplée à un moteur électrique d'entratnement par intermédiaire d'un reducteur y interpose',tandis qu'un coulisseau disposé sur le bras inférieur du levier et tin dispositif à barriére lumineuse servant à contrôler la liberté du mouvement du levier sont disposés dans la zone de déplacement rotatif de la came, si bien, que, dans le cas, où la pièce de contact se heurte a un obstacle, par exemple â la region à examiner du corps, .cette region supporte ladite force mécanique, tandis que la came continues course, jusqu'à ce que son étendue maximale obture les deux détecteurs de lumière, si bien qu'à cet instant, le levier prèsente sa plus grande liberté de mouvement, de manière que, un poussoir selecteur enfoncé est relâchè, la came retourne automatiquement, éloignant la pièce de contact de la region en question du corps, region, qui a été soumise à l'action de la pièce de contact. D'après une autre caractéristique de la présente invention, on a prévu une source de courant constant commandée par une tension, pour alimenter la bobine rectangulaire du dispositif engendrant la-force mécanique; cette source est, afin d'être commandée, reliée à un intégrateur; dont la selection de la tension de sortie se fait au moyen d'un ensemble de poussoirs selecteurs, tandis que des limiteurs maximum et minimum sont prévus, réalisés sous forme d'interrupteurs de fin de course et coopérant avec l'intégrateur. Un dispositif tellement conçu permet, dans des appareils destinés aux examens médicaux, d'engendrer et de mesurer des forces mécaniques définies, indépendamment de la position occupée ou de la trajectoire poursuivie par ce dispositif, et celui-ci permet de soumettre les resultats de mesure ainsi obtenus à un traitement électrique ultérieur. Il n'est plus obligatoire que les sujets occupent une position allongée lors d#un examen médical. Toutes les positions occupées par le sujet permettent d'obtenir des resultats de mesure exacts à l'aide du dispositif selon la présente invention. Les erreurs de mesure entrant, autrement, dans le prélèvement des resultats de mesure lors d'un maintien agité d'un dispositif de mesure connu, sont éliminées par l#générateur/mesureur de forces selon la présente invention. On décrira ci-après.l'objet de la prèsente invention à titre d'exemple nullement limitatif et en référence aux dessins- ci-annexés, dont: - figure 1 est une vue en élévation d'un générateur/mesureur de forces mècaniques définies, à fonctionnement non dépendant de sa position et de sa trajectoire, destiné à être incorporéen des appareils pour examens médicaux et réalisé souivant la présente invention - figure 2 représente une vue frontale du générateur/mesureur de forces mecaniques selon la figure 1, - figure 3 est un schéma en blocs de principe des circuits de commande et de mesure selon 11 invention. Considérant le générateur/mesureur de forces mécaniques réalisé d'après la présente invention, représenté sur les figures 1 et 2 et incorporé dans des appareils pour des examens médicaux, produisant des force définies et non dépendant de sa position et de sa trajectoire, un bottier recevant les dispositif de mesure produisant lesdites forces mécaniques, est désigné par la référence lo. Ce dispositif de mesure engendrant des forces mécaniques est constitué par un levier 20 à double bras, monté a' pivotement autor d'un axe horizontal de pivotement 21, levier, dont un bras supérieur 20a porte, disposée sur son extrémité, une pièce de contact 25, tandis qu'une bobine rectangulaire 30 faisant partie d'un générateur de forces mécaniques formé par cette bobine et un ensemble d'aimants 40 à aimantation permanente est prévu sur un bras inférieur 20b dudit levier 20. L'axe de pivotement 21 est supporté à l'intérieur du bottier 10, par deux paliers 22,23. Le centre de gravité du levier 20 coincide avec l'axe de pivotement 21 de ce dernier. Son comportement est donc complètement indépendant de sa position. Pour le réglage du centre de gravité, réglage, qui ne se fait qu'une seule fois, on a prévu des vis d'ajustement 24,24a (voir la figure 1). Les paliers 22,23 de l'axe de pivotement 21 du levier 20 sont réalisés de façon que l'axe de pivotement 21 est supporté par les paliers 22,23, avec un minimum de friction. Le secteur de pivotement du levier 20 est limité d'une telle manière qu'il en resulte une course s'élevant approximativement à +10 mm pour la pièce de contact 25 située sur l'extrémité du bras supérieur 20a, qui est réalisé avec une longueur supérieure à celle du bras inférieur- 2ob. Comme déja indiqué ci-dessus, la force mécanique engendrée par un générateur de forces mécaniques est constitué par la bobine rectangulaire 30 et l'ensemble des aimants 40 permanents. Les deux grands côtés, ou bien, toutefois, au moins un des deux grands côtés, sont disposés, de façon mobile, dans le champ magnétique homogène de l'ensemble des aimants 40. L'alimentation de la bobine rectanguliare 30 en courant é-lectrique se fait par l'intermédiaire de petits rubans d'or 26, d'une largeur reduite, dont les forces de rappel ne dépassent pas les forces de friction des paliers 22,23 si bien que le levier 20 peut être considéré libre de froces de rappel. La force mécanique désirée ne se produit que lorsqu'un courant électrique passe par la bobine rectangulaire 30. Cette force mécanique désignée est une fonction du courant Isp passant par la bobine 30, de l'étendue 1 longitudinale du champ magnétique, de l'induction B et du nombre N des spires de la bobine rectangulaire 30 comme suit: F=I . N . 1 . B sp La force mécanique F est donc proportionelle au courant Isp passant par la bobine. Un changement de la force sp mécanique est donc abtenu par changement du courant électrique. En l'occurrence, pour les gammes ou champs de mesure exploités, il resulte un comportement linéaire. La valeur du couple et - du fait des dimensions constantes du levier - donc également la valeur de la force mécanique engendrée, restent indépendants de l'angle de pivotement occupé et dans les limites définies par les tolérances de mesure désirées. Le levier 20 est réalisé à course limitée, pivotant autour de son axe de pivotement 21 et restant dans la partie homogéne du champ magnétique provenant de l'ensemble des aiments 40 permanents. Ceci est atteint par une butée entraînée par un moteur, butée limitant les possibilités de mouvement du levier 20, et par conséquent , la course de la pièce de contact 25. Cet organe de limitation de la course du levier 20 est constitué par une came 50 entraîné au moyen d'un moteur électrique 51 (voir la figure 1). Un reducteur 52 (voir les figures 1 et 2) est disposé entre le moteur électrique 51 relie à un dispositif de commande et la came 50, le dispositif de commande, dont on parlera ultérieurement, détermine les mouvements du moteur électrique, tels des vitesses de rotation et analogue. Tout d'abord, la force mécanique déterminée par la valeur choisie du courant agit contre la came 50 faisant office de butée. Au moyen du moteur électrique 51 et du reducteur 52 y interposé, cette came est tournée d'une telle façon que la piéce de contact 25 s'approche de la region à examiner avec une vitesse définie. A l'instant où la pièce de contact 25 se heurte contre la partie ou region du corps du sujet prévue à.cet effet, omette region soulage la butée et est soumise à la force mécanique selectionnée. Sur la figure 3, on a représenté un schéma en blocs de la partie électronique du dispositif selon la présente invention, cette partie életronique est constituée par un ensemble 150 des circuits électroniques de commande et de mesure, relié à la bobine rectangulaire 30 par l'intermédiaire des rubans d'or 26. Une source de courant costant 60, commandée par une tension, est prévue pour alimenter la bobine rectangulaire 30. Un courant constant est nécessaire, puisque, soumis à un mouvement imposé de l'extérieur, l'ensemble agit en tant que générateur électrique, et, de ce fait, la valeur du courant et de l'affichage seraient changées. Une pointe de courant additionnellement induite , est éliminée dans le circuit de commande de la source de courant constant 60. De plus, on obtient une bonne stabilisation, à titre d'exemple, la variation de la résistance de la bobine rectangulaire 30 sous l'effet de la température est rendue inopérante, puisque c'est uniquement la tension qui change, et non pas le courant agissant. La commande de la source de courant constant 60 se fait à partir d'un intégrateur 70 ayant une bonne capacité de stockage. La tension de sortie de l'intégrateur 70 augmente au fur et à mesure du temps où un courant passe par son entrée. La selection des valeurs désirées se fait au moyen de poussoirs selecteurs 80. Un poussoir est prévu pour inverser la charge emmagasinée dans l'intégrateur 70 d'une façon tellement rapide qu'un faible courant négatif passe par la bobine rectangulaire 30. Ce courant négatif engendre une force mécanique qui éloigne la pièce de contact 25 de la region examinée du corps du sujet. De plus, des limiteurs minimum et maximum, 90 et 91,agissent sur l'intégrateur 70, ils ont la fonction d-interrupteurs de fin de course. Les deux limiteurs, minimum et maximum, 9o,91 empêchent que l'intégrateur 70 continue t fonctionner après avoir dépassé le champ de mesure prescrit. Un voltmètre sert d'organe d'affichage loo. En l'occurrence, il peut s'agir d'un voltmètre numérique ou digital pourvu d'une sortie pour données binaires, ce voltmètre prélève une tension correspondant à la force mécanique, sur la bobine rectangulaire 30. L'affichage de toute unité désirée de force est donc possible. Les circuits de commande du moteur électrique 51 comprenant l'ensemble des poussoirs selecteurs 80 commandent, par l'intermédiaire du moteur électrique 51, la came 50 faisant office de butée et réalisée en forme d'une cardioide, mais il est bien entendu qùe cette came peut avoir toute autre forme convenable. En sa position initiale, la came 50 se trouve en la position avec sa plus grande étendue radiale, butant contre un coulisseau 28 prévu sur 1' extrémité du bras inférieur 20b du levier 20 (voir la figure 1). Le courant Isp choisi pour passer par la bobine rectangulaire 30 a pour effet la force mécanique qui agit d'abord à l'encontre de la came 50, la pièce de contact étant retirée.En appuyant sur un des poussoir de l'ensemble des poussoirs selecteurs 80, le moteur électrique 51 est mis sous tension et fait tourner, par l'intermédiaire du reducteur 52, la came 50. Le coulisseau 28 placé dans la zone périphérique de la came 50 glisse le long de cette dernière et, de par la forme particulière de la came So, la pièce de contact 25 se déplace vers l'avant.Si la pièce de contact 25 se heurte à un obstacle, tel que par exemple la partie à examiner du coprs d'un sujet, la force exercée est transférée à cette partie.La came 50 continue son mouvement jusqu'à ce qu#e sa partie ayant une étendue maximale obture les deux détecteurs de lumière d'un dispositif à barrière lumineuse 20 disposé dans la zone occupée par la came 50 (voir la figure 1).. A cet instant, le levier 20 possède sa plus grande liberté de mouvement. Quand on relâche ledit poussoir, la came 50 retourne automatiquement et dégage la pièce de contact 25 de la partie du corps du sujet qui a été assujettie a'à l'examen. On peut apporter des modifications à la forme de réalisation qui vient d'être décrite et qui est représentée sur le dessins ci-annexés, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention REVENDICATIONS 1,- Générateur-mesureur de forces mécanique définies, incorporé dans des appareils destinés aux examens médicaux et fonctionnant indépendamment de sa position ou de sa trajectoire, caractérisé en ce qu'il est constitué par un levier (20) a' double bras monté verticalement, à l'intérieur d'un boîtier (lo) et a' pivotement autour d'un axe horizontal de pivotement (21); levier (20), dont le centre de gravité se situe sur son axe de pivotement (21), et dont un bras supérieur (2ou) porte, disposée sur son extrémité, une pièce de contact {25) à placer sur la region à examiner du corps d'un sujet, et constitué par un dispositif engendrant une force mécanique, ce dispositif comprenant un ensemble d'aimants (40) permanents et une bobine rectangulaire (30) disposée sur l'extrémité libre d'un bras inférieur (20b) de levier (20); en ce que la bobine rectangulaire (30) est montée de manière mobile, lors du pivotement du levier (20), ayant au moins un de ses grands côtés placés dans le champ magnétique homogène de l'ensemble des aimants (40) permanents, et étant reliée à une alimentation en courant électrique au moyen de petits rubans d'or (26) aplatis, ayant une force de rappel d'une valeur négilgeable et étant connectés à un ensemble de circuits électroniques de cormande-et de mesure (150); et en ce que-le levier (20) est réalisé a' course limitée autour de son axe de pivotement (21) pour rester dans la partie homogène du champ magnétiqoede l'ensemble des aimants (40) permanents. 2.- Générateur/mesureur de forces mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu une came ~5o) faisant office de butée et entratnée par un moteur électrique (51) est prévue pour limiter la course du levier (20); et en ce que la came (50) est reliée à un dispositif de commande destiné au moteur électrique (51) pour effectuer des mouvements contrôlés de la pièce de contact (25). 3.- Générateur/mesureur de forces mécaniques selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la came (50) réalisée en forme de cardioide est accouplée à un moteur électrique (51)dtentraianement par l'intermédiaire d'un reducteur (52) y interposé; et en ce qu'un coulisseau (28) disposé sur le bras inférieur (20b) du levier (20) et un dispositif (29) à barrière lumineuse servant à contrôler la liberté du mouvement du levier (20) sont disposés dans la zone de déplacement rotatif de la came (50). 4.- Générateur/mesureur de forces mécaniques selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif (29) â barrière lumineuse est disposé sur la périphérie de la came (50), du côté opposé au coulisseau (28). 5.- Génér#ateur/mesureur de forces mécaniques selon l'une quelconque des revendications 1 å 4, caractérisé en ce que le bras supérieur (20a) du levier (20) est réalisé de façon à être plus long que le bras inférieur (2ou) du levier (20). 6.- Générateur/mesureur de forces mécaniques selon ltune quelconque des revendications 1 a' 5 caractérisé en ce que l'ensemble des circuits électroniques de commande et de mesure (150) servant à alimenter la bobine rectangulaire (30) comprend une source de courant constant (6c) commandée par une tension; en ce que cette source de courant constant (60) est, afin d'être commandée, reliée à un intégrateur (70) dont la selection de la tension de sortie se fait au moyen d'un ensemble de poussoirs selecteurs (80); en ce que l'ensemble des circuits électroniques ( 150 ) comprend des limiteurs maximum et minimum, (9o,91), réalisés sous forme d'interrupteurs de fin de course, coopérant avec l'intégrateur (70); et en ce que l'ensemble des circuits électroniques (150) comprend un organe d'affichage (loo) réalisé en forme de voltmètre ou analogus.