Brevet FR2470369A2 — publié le 19810529

FR 2470369 A2 19810529 FR 8009524 A 19800428 Le présent certificat d'addition concerne comme le brevet principal un appareillage permettant de mesurer la quantité de rayons ultraviolets reçue par un patient; elle a, plus particulièrement, trait à un appareillage permettant de contr8ler la quantité totale d'énergie reçue par le patient pendant un temps au cours duquel l'intensité de cette énergie peut varier, et de commander un dispositif d'alarme, soit sonore, soit visuel, pour avertir le patient qu'il a reçu une quan- tité prédéterminée d'énergie. Depuis longtemps, on utilise en thérapie les rayons ultraviolets émis par le soleil ou des lampes pour bronzer la peau ou pour traiter certaines maladies de la peau pour lesquelles ces rayons ont une valeur thérapeutique. Pour contr8ler la quantité d'énergie reçue par le patient, on utilise généralement un tempori- sateur qui, après un temps prédéterminé, provoque le fonctionnement d'un dispositif d'alarme et/ou met les lampes émettrices de rayons ultraviolets hors circuit. On a découvert récemment que les effets physiolo- giques des rayonsultraviolets peuvent 8tre fortement accé- lérés si l'on administre au patient certains médicaments avant de l'exposer aux rayons ultraviolets. les médica- ments sont administrés par voie externe ou par voie interne. Ce traitement préalable permet d'obtenir un certain degré d'effet physiologique en un temps beaucoup plus court qu'en l'absence de médicaments. Parmi ces médicaments, on trouve ceux étudiés pour le traitement du sporiasis, entre autres, le Psoralen fabriqué et vendu par Paul B.Elder Company. Lorsque le patient est ainsi préalablement sensibilisé, il est extrêmement important de contr8ler très soigneusement la quantité d'énergie que reçoit ce patient et de la maintenir à l'intérieur de certaines limites, afin d'éviter toute surexposition et les lésions qui en résultent. Un temporisateur seul n'est pas suffisamment précis; l'intensité des radiations émises par le soleil peut varier selon l'heure du jour et la quantité plus ou moins importante de nuages; par ailleurs, l'intensité des radiations émises par des lam- pes ultraviolettes peut varier en fonction du vieillisse- ment des lampes et des variations de tension du réseau d'alimentation. L'invention a, en conséquence, pour objectif un appareillage permettant de mesurer avec précision l'intensité des rayons ultraviolets émis par le soleil ou des lampes ultraviolettes. L'invention a également pour objectif des moyens pour mesurer en permanence la quantité instantanée d'6neigie reçue par unité de surface de la peau d'un patient, afin de définir, par intégration, la quantité totale d'éner- gie reçue, et de commander un dispositif d'alarme visuel ou sonore, ou couper automatiquement l'alimentation des lampes, loraqu'une quantité prédéterminée d'énergie a été reçue. L'invention a aussi pour objectif des moyens pour pré-établir, à la valeur souhaitée, la quantité réelle d'énergie reçue. L'appareillage de mesure de radiations ultra- violettes conforme à l'invention comporte des moyens d'alimentation, un détecteur de rayons ultraviolets sen- sible aux longueurs d'onde choisies dans le spectre des rayons ultraviolets pour mesurer l'intensité instan- tanée des rayons reçus, des moyens électrochimiques d'intégration des valeurs d'intensité instantanée, et des moyens pour prérégler la cellule électrochimique pour que soit formé un signal lorsqu'une quantité pré- déterminée a été reçue par unité de surface de la peau. Dans une réalisation améliorée, le détecteur de rayons ultraviolets est conçu pour n'tre sensible que dans une gamme limitée du spectre de rayons ultraviolets, et peut, de plus, être conçu pour mesurer directement la valeur de cosinus de l'énergie. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple, permettront de comprendre comment 247035! l'invention peut ttre réalisée: La figure 1 est un schéma électrique simplifié dans lequel on trouve la cellule photo-électrique, la cellule électrochimique et les circuits associés. La figure 2 est une vue éclatée du dispositif détecteur de rayons ultraviolets. L'appareillage conforme à l'invention, dont le circuit est représenté figure 1, comporte une pile 10, un interrupteur 11, des résistances 12 à 28; parmi ces dernières, 16 est en fait un potentiomètre, les autres étant des résistances fixes. L'appareillage comporte, en outre, des conden- sateurs 33 à 37, des diodes 38 et 39. Dans la cellule , s'accumule l'énergie des radiations ultraviolettes. LIappareillage-/ P % t ement un certain nombre de circuits intégrés: un régulateur de tension 44, des multivibrateurs 45, des portes ET 46 et un compara- teur 47. Enfin,-l'appareillage comporte des transistors PNP 50 et 55, et des transistors NPN 51, 52, 53, 64 et 56. Le composant essentiel du circuit est le dispositif 40, dit cellule 'El. Il s'agit en fait d'une cellule électrochimique miniature ou circuit électrolyti- que, consistant en une électrode d'or, une électrode d'argent et un électrolyte contenant des ions argent. En mode mréglage", soit lorsque le circuit est calibré pour un déclenchement après mesure d'une certaine quan- tité d'énergie, les atomes d'argent sont électriquement déposés sur l'électrode d'or, un atome par électron de courant. En mode "effacement" ou mode opérationnel, la circulation du courant est inversée, et les atomes d'ar- gent quittent l'électrode d'or, revenant dans la solu- tion et sur l'électrode d'argent. Lorsqu'il n'y a plus d'atomes d'argent sur l'électrode d'or, la tension s'accrolt aux bornes des électrodes. Dans le circuit représenté, la cellule "E" 40 est tout d'abord "effacée" pour s'assurer que tous les 2470369 i atomes d'argent ont quitté l'électrode d'or. La cellule est alors mise en fonctionnement en mode Uréglagef; autrement dit, son électrode d'or est chargée d'ions argent, sous un courant relativement élevé (18 xA), pendant un temps de courte durée (0 à 5 a). Lorsque les ions argent ont été transférés en quantité correcte sur l'électrode d'or, les transistors commutent la cellule en mode effacement ounopérationnel. Le détecteur est un dispositif photorésistif, et le courant qui le traverse est proportionnel à la quantité de radiations ultraviolettes qu'il détecte. Ce courant d'effacement de la cellule (qui libère l'électrode d'or de sa charge d'ions d'argent) a une durée inversement proportionnelle à l'intensité des radiations ultraviolettes et directe- ment proportionnel au temps pré-établi. Lorsque l'élec- trode d'or a été entièrement libérée de sa charge d'ions d'argent, l'accroissement de tension à ses bornes est décelé par l'appareil qui provoque le fonctionne- ment du dispositif d'alarme. Pour mettre le dispositif en fonctionnement, l'utilisateur règle le potentiomètre 16 qui comporte un cadran gradué, sur.une valeur correspondant à la nature de peau du patient et qu'il trouve sur une notice fournie avec le dispositif. L'utilisateur ferme ensuite l'interrupteur 11, la tension de la pile 10 (alcaline de 9 V de préférence) étant alors transférée sur le régulateur de tension 44 et le transistor de commutation 55. Le circuit RC composé de la résistance 15 et du condensateur 35 maintient à niveau bas les entrées 8 et 9 de la porte 46 Jusqu'à stabilisation du courant d'ali- mentation. Lorsque le condensateur 35 est chargé à envi- ron 3 V, la sortie 10 de la porte 46 passe à niveau haut et déclenche le monostable 45. Les sorties 6 et 7 de ce monostable passent alors respectivement à niveau haut et & niveau bas. La tension correspondante sur la sortie 6 rend le transistor 53 passant, la cellule E 40 fonc- tionnant alors en mode effacement et se déchargeant par 247 03 l'intermédiaire de la résistance 21. Le temps d'excursion du monostable est d'environ 3 8, et, au terme de ce temps, les sorties 6 et 7 reviennent respectivement à niveau bas et à niveau haut. Lors du retour à niveau bas de la sortie 6, le deuxième monostable du circuit intégré est déclenché, ses sorties 10 et 9 venant respecti- vement à niveau haut et à niveau bas. La tension sur la sortie 10 et la tension sur la sortie 9 rendent respecti- vement passants les transistors 52 et 50, ce, pendant un temps déterminé par le réglage du potentiomè- tre 16 (réglé sur une valeur correspondant à la nature de peau du patient) . La cellule E 40 fonctionne alors en mode réglage et se charge par l'intermédiaire de la résistance 20. Au terme du temps d'excursion ainsi défini, les entrées 1 et 2 de la porte 46 reviennent A niveau haut; la sortie 3 de cette porte passe donc à niveau haut, le transistor 51 devient passant, établis- sant le trajet d'un courant de détection dans la cellule E qui se décharge à une vitesse définie par l'intensité des radiations ultraviolettes reçues par le détecteur (320-290 na). Lorsque l'électrode d'or de la cellule E est entièrement libérée de sa charge d'argent, la tension à l'entrée 3 du comparateur 47 s'accro!t pour atteindre une valeur supérieure aux 0,3 V de l'entrée 2 de ce com- parateur qui est alors déclenché et fournit un signal de niveau haut sur sa sortie 7 (la résistance 25 main- tient le comparateur dans cet état). A ce moment, le transistor 54 devient passant et alimente l'oscillateur constitué par les résistances 27 et 28, le condensateur 37, et les transistors 55 et 56. Le circuit oscillateur ainsi constitué commande un transducteur ou haut-parleur 58 par lequel est émis un signal basse fréquence. On peut choisir parmi un grand nombre de com- posants pour constituer l'appareil qui vient d'être dé- crit; la liste qui suit est celle des composants entrant dans umi réalisation faite de cet appareil, avec leurs r&férences commerciales. Référence dessin Composant il Interruptexr 58 Transducteur B.F. 62 Filtre Schott Verre filtrant 67 Diffuseur 64 33 38 et 39 50 et 55 51,52,53 15 et 25 17,18,19 ,21,22, 26,28 Film de Mylar à une surface mate Photocellule photo- conductrice Condensateur au tantale u # u N Condensateur plat Diodes au silicium Cellule "EN Régulateur de tension Multivibrateur monostable Double porte ET, circuit intégré Comparateur, circuit intégré Transistors PNP Transistors NPN Résistance Résistances Potentiomètre Résistances Valeur ou référence commerciale SPST Panasonic EAF 12ROlA UG11 Corning 9782 Téflon 38/100 un d'épaisseur Film tungstate de ma- gnésium sur surface mate VACTEC VT523L 33 fr'F f F 4t?,F oP:F 0,0047/'. F IN4148 Plessey Electro Products 570 Circuit intégré 2 mf 4402 2N4400 I Kohbs 4,7 Kobas 330 Kohmas Kohms Cermet 100 Kohmas Kohas Résistances 330 ohms Référence Valeur ou référence dessin Composant commerciale 23 Résistance 1 Mobms 24 " 50 Kohms 27 300 Kohbs On a représenté figure 2 un détecteur de radiations ultraviolettes qui comporte un filtre Schott UG11, 62, un film en Mylar 64, un filtre 65 bleu Corning 9782, une photocellule 66 (VACTAL VT523L), et un diffukeur en Téflon 67. Les radiations tombant sur le détecteur tra- versent le filtre 62 qui absorbe les radiations visibles et transmet les radiations ultraviolettes de la gamme 290-410 nm, ainsi qu'une petite partie de radiations infrarouges. Les radiations ultraviolettes de la gamme 290-320 nE excitent le luminophore constitué par du tuagstate de magnésium qui est supporté sur la face mate du film en Mylar 64. Le luminophore émet une lumière verte-bleue; ces radiations sont transmises par le filtre 65 qui absorbe les radiations ultraviolettes parasites et les radiations infrarouges. La lumière bleue tombe sur la photocellule 66, ce qui en modifie la résistance et concourt à la circulation d'un courant dans la photocellule et la cellule "E" 40. Pour convertir le détecteur en détecteur cosinus, afin de simuler la peau du patient, on utilise un diffuseur 67 en Téflon. On donne une forme hémisphérique à une feuille en Téflon de 38/100 de am d'épaisseur environ, et on la place au-dessus du filtre 62. Le rayon de la sphère doit ttre tel que la photocellule est placée au centre de cette sphère. La sensibilité de la photocellule est maximum dans la région verte du spectre. Lorsqu'on utilise le diffuseur 67, le détecteur 61 doit Stre orienté sur une ligne perpendiculaire & la surface de la peau du patient. En l'absence de diffuseur, le détecteur doit 9tre dirigé vers le soleil. 2470369 3 Plusieurs considérations ont été prises en compte pour le choix des composants du circuit. Tout d'abord, le condensateur 35 est destiné à absorber les pointes de courant de l'oscillateur. Les résistances 12 et 13 permettent d'établir une valeur de tension correcte en sortie du régulateur de tension 44. On a choisi un potentiomètre 16 en cermet pour assurer la stabilité du réglage de la dose de radiations reçues par le patient. La diode 38 a été choisie pour limiter la chàte de tension aux bornes de la cellule 40, et la diode 39, pour limiter les tensions parasites aux bornes du transducteur 58. On utilise un régulateur 44 parce qu'il est nécessaire d'avoir une bonne tension de référence sur l'émetteur du transistor 50, pour que le courant de réglage de la cellule 40 soit Orépétitif". 'Une tension stable est également nécessaire pour définir la valeur de référence à laquelle le comparateur est déclenché. Les autres composants ne nécessitent pas une source de tension extrgmement stable. Le régulateur de tension 44 pourrait être remplacé par des diodes Zoner si des mesures appropriées sont prises pour éviter que les pointes de tension de l'oscillateur viennent déclencher les multivibrateurs monostables. Dans le circuit représenté, c'est le régulateur 44 qui bleque les éventuelles pointes de tension. Le fonctionnement de l'appareillage est basé sur un dispositif commercialement disponible: la cellule 40 dite cellule "El. Cette cellule est un dis- positif électrolytique comportant une électrode d'or, une électrode d'argent, et un électrolyte contenant des ions argent. Lorsque le dispositif fonctionne en mode "réglage" pour préparer la cellule à la mesure d'une quantité déterminée d'énergie, une quantité déter- minée de courant lui est fournie et les atones d'argent se déposent sur l'électrode d'or, un atome d'argent par électron de courant. Lorsque le dispositif fonctionne 24703C en mode effacement, soit lorsqu'il mesure la quantité d'énergie reçue, la circulation du courant est inversée, l'électrode d'or étant polarisée positivement pour jouer le rôle d'une anode, de sorte que l'argent, préalable- ment déposé sur cette électrode, revient dans l'élec- trolyte et sur l'électrode d'argent qui joue alors le r8le de cathode. La vitesse de la décharge est contrôlée par le détecteur 61 qui est un dispositif photorésistif et contrôle l'amplitude du courant traversant la cellule *En, en fonction de l'intensité des rayons ultra- violets reçus. La cellule "En 40 joue le rôle d'inté- grateur pour cette intensité. Lorsque l'électrode d'or a été libérée de la totalité de sa charge d'argent, la tension aux bornes de la cellule 40 s'accroit, et, de ce fait, l'appareil déclenche le dispositif d'alarme constitué par le haut-parleur 58. Lorsque l'appareil est mis en service par manoeuvre de l'interrupteur 11, la cellule "En est tout d'abord déchargée pour éliminer toute charge rési- duelle sur l'électrode d'or, laquelle charge pourrait fausser le réglage. La cellule est alors calibrée par circulation d'un courant relativement élevé (18 mA) pendant un temps court (0-5 s). Les transistors commutent alors la cellule "E" en mode effacement ou opérationnel. Et le détecteur 61 règle la circulation d'un courant à une valeur proportionnelle à l'intensité des radiations ultraviolettes B qu'il reçoit (1 - 10,A). La cellule se décharge, les atomes d'argent quittant l'électrode d'or en un temps qui est inversement proportionnel à l'intensité des radiations et proportionnel au temps de réglage. Lorsque la cellule est déchargée, l'accrois- sement de tension est détecté, et le dispositif d'alarme, déclenché. Il est entendu que la description qui précède a été faite à titre d'exemple non limitatif et que des variantes peuvent être envisagées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 2470369 1 REVENDICATIONS 1. Appareillage pour contrôler et commander les conditions d'exposition d'un patient à des rayons ultraviolets, comportant des moyens de contr8le et de commande de l'énergie reçue par le patient par unité de surface et d'avertissement d'une quantité préétablie d'énergie par unité de surface a été reçue par ce patient selon l'unedes revendications du brevet principal, caractérisé en ce que les moyens d'intégration du signal fourni par les moyens photoélectriques sont des moyens électrochimiques (40). 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électrochimiques (40) sont constitués par une cellule "E" comportant une en- veloppe, une électrode d'or, une électrode d'argent, et un électrolyte contenant des ions argent. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (53, 21) pour décharger la cellule "EN avant réglage, ces moyens étant automatiquement mis en circuit lorsque l'appareillage est mis sous tension. 4. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (50, 20, 52 et 16) pour charger automatiquement la cellule 'El à une valeur définie avec précision. 5. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (51) pour raccorder automatiquement les moyens photoélectrique (61) et permettre le contr8le de la décharge de la cellule "E" lorsqu'elle a été chargée à une valeur prédéterminée. 6. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un potentiomètre (16) à cadran gradué pour définir la quantité prédéterminée d'argent qui doit être déposée sur l'électrode d'or de la cellule "E". l1 7. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (53, 21) pour décharger complètement la cellule "Et (40) lorsqu'il est mis en service, des moyens (50, 20, 52 et 16) pour charger cette cellule à une valeur prédéterminée avec précision après qu'elle a été complètement déchargée, et-des moyens pour raccorder automatiquement (51) les moyens photo-électriques (61) en série avec la cellule après que cette cellule a été chargée à la valeur pré- déterminée. 8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (47) pour déceler que la cellule "EU (40) est complètement dé- chargée et provoquer le fonctionnement d'un dispositif d'alarme. 9. Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'alarme comporte un circuit oscillant (55, 56, 27, 28, 37) et un trans- ducteur sonore (58) commandé par ce circuit oscillant. 10. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens photo-électriques comportent un filtre Schott (62), un film en Mylar (64) A face mate revêtue d'un luminophore constitué par du tungstate de magnésium, un filtre bleu Corning (65) et une cellule photorésistive (66). 11. Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un diffuseur hémisphérique (67) est placé sur le filtre Schott.