Brevet FR2472186A1 — publié le 19810626

1_. 2472186 L'invention concerne un dispositif permet- tant de mesurer et d'indiquer les variations de résistance entre différents points d'un corps vivant. Les dispositifs de mesure de la résistance d'un corps vivant sont déjà connus de l'art antérieur. Ces dispositifs sont parfois appelés détecteurs galvaniques de peau et sont utilisés pour un certain nombre d'applications telles que les polygraphies ou les tests de dépistage. Ces instruments selon l'art antérieur présentent un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord les meilleurs instruments consomment beaucoup d'énergie, sont chers et très complexes pour fournir la stabilité voulue, sont volumineux et par conséquent non portables, et de plus mettent en oeuvre des commandes très complexes risquant d'aboutir à des confusions. Les appareils portables moins chers présen- tent également des inconvénients, en particulier il se caracté- risent par une forte consommation d'énergie, une faible stabi- lité, une faible sensibilité une source de courant complexe et chère, et un chargeur de batterie compliqué pour éviter les risques de chocs. Par suite l'invention a pour principal but de pallier les inconvénients ci-dessus en créant un dispositif de mesure et d'indication des variations de résistance d'un corps vivant présentant une faible consommation d'énergie, une grande stabilité, un faible poids et un faible volume lui permettant d'être portable, une grande sensibilité et des com- mandes simples. L'invention a encore pour but de créer un dispositif de mesure et d'indication des variations de résis- tance d'un corps vivant, relativement simple et bon marché. L'invention a encore pour but de créer un appareil du type ci-dessus utilisant un chargeur de batterie simple et sûr. A cet effet l'invention concerne un dispo- sitif de mesure et d'indication des variations de résistance d'un corps vivant, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une batterie d'alimentation unique; un dispositif de réglage d'une tension de référence à partir de la batterie; un ampli- ficateur tampon de gain unité, à grande impédance d'entrée et 2.- 2472186 faible impédance de sortie, à l'entrée duquel on applique la tension de référence, un pont de résistances équilibrable auquel on applique le signal de sortie de l'amplificateur tampon le caps vivant étant branché à ce pont de manière à constituer l'une des résistances de celui-ci; un amplificateur de mesure calibré amplifiant tout déséquilibre du pont provoqué par des variations de résistance du corps vivant, et un appareil de mesure branché à la sortie de l'amplificateur de mesure de manière à indiquer les variations de résistance du corps vivant. L'invention utilise ainsi un dispositif unique comprenant d'une façon générale une source de tension de référence à grande stabilité fournissant une tension de réfé- rence à un pont de résistances équilibrable dont le corps vivant constitue une partie, et un amplificateur permettant d'amplifier tout déséquilibre du pont de résistances et d'envoyer un signal amplifié à un appareil de mesure. La tension de référence à grande stabilité s'obtient en utilisant au moins une diode montée aux bornes d'une batterie, et en utilisant la tension aux bornes de la diode comme signal d'entrée d'un amplificateur- tampon à gain unité. Cet amplificateur-tampon est un amplificateur opération- nel à grande impédance d'entrée et faible impédance de sortie. Pour réduire les coûts on utilise une diode ordinaire au lieu d'une diode Zener pour fixer la tension de référence stable. De plus, on utilise en série dans le circuit de la diode de stabilisation, une diode électroluminescente indiquant l'état de fonctionnement de l'appareil,cette diode électroluminescente permettant de réduire la consommation électrique. De plus, pour réduire le volume et rendre l'appareil plus facilement portable, on utilise des circuits intégrés pour réaliser l'amplificateurtampon et l'amplificateur de déséquilibre du pont de résistances. Le dispositif selon l'invention comprend en outre un circuit de charge à grande sécurité pour l'utilisateur. En particulier ce circuit de charge est conçu et réalisé de manière à utiliser le même jack pour enficher les électrodes de détection des variations de résistance du corps vivant, et pour enficher le chargeur de batterie. De cette façon, pour charger le dispositif selon l'invention il faut tout d'abord 3 24?2186 retirer la fiche d'électrodes puis enficher ensuite la fiche de chargeur de batterie. Il n'est donc pas possible d'envoyer le courant de charge sur les électrodes ce qui protège automa- tiquement l'utilisateur. Les différents buts et caractéristiques ci-dessus de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère à la figure unique ci-jointe représentant le schéma électrique d'un dispositif de mesure et d'indication des variations de résistance d'un corps vivant selon l'invention. Le dispositif représenté sur la figure comprend un jack Jl normalement fermé et non relié à la terre. Aux bornes du jack Jl sont branchés en parallèle une résistance 2 et un condensateur 4. La résistance 2 est branchée au jack normalement fermé Jl de telle manière que lorsqu'on introduit la fiche dans le jack Jl, cette résistance 2 se débranche auto- matiquement du jack Jl. La pointe du jack Jl est branchée à la borne 6 du tableau 8 et se branche en outre, par l'intermédiaire d'une résistance variable 10, à la borne 12 du tableau 8. Le contact annulaire du jack Jl est branché au curseur d'une résistance variable 14, au contact C de la section S1B du commutateur multiple Si et à la borne 16 du tableau 8. Les bornes positive et négative de la batterie 18 sont branchées respectivement aux contacts mobiles des sections de commutateur SlA et S1B du commutateur multiple Si. Le contact a de la section S1A est branché à la borne 20 du tableau 0 par l'intermédiaire de la diode électroluminescente 22, à la borne 24 du tableau 8, et à la borne 26 de ce tableau 8 par l'intermédiaire de la résistance 14. Le contact b de la section de commutateur SlA, est relié à la borne positive de l'appareil de mesure Ml, au contact C de la section de commutateur S1C, et à la borne 28 du tableau 8. La borne négative de l'appareil de mesure Ml est reliée au contact mobile de la section de commutateur SlC. Le contact C de la section de commutateur SlA est relié à la borne 30 du tableau 8 tandis que les contacts b de la section de commutateur SiC, b de la section de commuta- teur S1B, et a de la section de commutateur S1B sont branchés respectivement aux bornes 32, 34 et 36 du tableau 8. Le contact C de la section de commutateur SiC est branché à la borne 38 2472 186 4. - - du tableau 8 et au contact mobile du commutateur S2. Les contacts a, b et c du commutateur S2 sont branchés respectivement aux bornes 42 et 44 du tableau 8. De plus une résistance variable 50 est branchée entre les bornes 46 et 48 du tableau 8. La borne 20 est branchée par l'intermédiaire d'une résistance 52, à une borne de la résistance variable 54, et à la borne 36 par l'intermédiaire des diodes en série 56 et 58. L'autre borne de la résistance variable 54 est branchée à la borne 36 par l'intermédiaire de la résistance 60. La borne 36 est en outre branchée à la borne 38 par l'intermédiaire de la résistance 62, à la borne 12 par l'intermédiaire de la résistance variable 64, et à la borne 16 par l'intermédiaire du branchement série de la résistance variable 64, de la résistance variable 66 de la résistance fixe 68. Le curseur de la résistance variable 54 est branché à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel , et un condensateur 72 est branché entre les entrées positive et négative de cet amplificateur opérationnel 70. L'entrée négative de l'amplificateur opéra- tionnel 70 est en outre branchée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 70, ainsi qu'à la borne 26 par l'intermédiaire de la résistance variable 74. La sortie de l'amplificateur opéra- tionnel 70 est également branchée à la borne 48 et à la borne 46 par l'intermédiaire de la résistance fixe 76. La borne 46 est également branchée, par l'intermédiaire. de la résistance variable 78, à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 80, à la borne 40 par l'intermédiaire de la résistance fixe 82, à la borne 42 par le branchement série des résistances fixes 82 et 84, et à la borne 44 par le branchement série des résistances 82, 84 et 86. L'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 80 est en outrebranchée à l'entrée positive et à la sortie-de l'amplificateur opérationnel 80 par l'intermédiaire des conden-- sateurs respectifs 88 et 90. Le branchement série de la résistance 92 et de la diode 94 relie la sortie de l'amplificateur opération- nel 80 à la borne 28 du tableau 8. De plus la borne 28 est branchée à la borne 34 par l'intermédiaire de la résistance 96 et à la borne 32 par l'intermédiaire du branchement série de la e- 2 27 2 1 8 6 résistance 96 et de la résistance variable 98. Une diode 100 est branchée entre les bornes 6 et 30, et la borne 6 est de plus branchée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 80 par l'intermédiaire de la résistance 102. En pratique les amplificateurs opérationnels et 80 peuvent être des amplificateurs à grand gain et à forte impédance d'entrée tels que l'amplificateur National Semiconduc- tor LM 358. De plus la résistance 2 doit être une résistance à haute précision. D'autre part les diodes 56 et 58 doivent de préférence avoir, dans le sens conducteur, des tensions de jonction supérieures ou égales à 0,5 volt, comme la diode 1N914 par exemple. En outre la partie de circuit située à l'in- térieur des traits en pointillés, peut être réalisée sur une plaquette de circuit imprimé, les autres éléments tels que les commutateurs, l'appareil de mesure et le jack, pouvant être montés sur un panneau avant et branchés à la plaquette de circuit imprimé par un toron de câbles. En cours de fonctionnement, quand le commutateur Si se trouve dans une position telle que les contacts mobiles des différentes sections de ce commutateur, sont branchés au contact C, le dispositif se trouve alors dans la position COUPURE/CHARGE. Dans cette position la batterie est coupée du circuit et l'appareil de mesure Ml est court- circuité. Le dispositif est donc coupé mais on peut cependant le charger lorsqu'il se trouve dans cette position. Si l'on tourne alors le commutateur Si de telle manière que les contacts mobiles de chacune des sections SIA, S1B et SiC soient branchés au contact b, le dispositif se trouve en position de test. Dans cette position la tension de la batterie 18 est appliquée aux bornes de l'appareil de mesure Ml, ce qui permet de déterminer si la tension de la batterie 18 est suffisante. Si l'on tourne ensuite le contact mobile du commutateur Si de façon que les contacts mobiles de chaque section SlA, S1B et S1C soient branchés au contact a, le dispositif se trouve alors en état de marche. Lorsque le commutateur Si se trouve dans cette dernière position on peut donc utiliser le dispositif pour mesurer et indiquer les variations de résistance du corps vivant. Plus précisément, dans cette position, la tension de la batterie 18 est appliquée, 6 '472186 6.- par l'intermédiaire de la diode électroluminescente 22 et de la résistance 52, au branchement parallèles des diodes 56, 58 et des résistances variables 54, 60. Par suite la tension totale de la batterie apparaît aux bornes de la diode électroluminescente 22, de la résistance 52 et du branchement série des diodes 56 et 58. Il en résulte que la-diode électroluminescente 22 s'allume et émet de la lumière par suite du passage du courant dans cette diode 22, dans la résistance 52 et dans les diodes 56 et 58. D'autre part une tension égale à la somme des tensions de jonction des diodes 56 et 58 apparait aux bornes de ces diodes 56 et 58, ce qui permet ainsi d'obtenir une tension de réfé- rence en utilisant des diodes bon marché, De plus, comme le courant passant dans les diodes 56 et 58 passe également dans la diode électroluminescente 52, celle-ci donne de façon très simple, et pratiquement sans augmentation de la consommation de puissance, une indication de MARCHE du dispositif. L'utilisation de la résistance variable 54 permet de régler la tension d'entrée de l'amplificateur opéra- tionnel 70 à un niveau de référence quelconque, de 1 volt par exemple. Ce niveau de référence est inférieur ou égal à la somme des tensions de jonction des diodes 56 et 58. L'amplifi- cateur opérationnel 70 est conçu pour présenter une grande impédance d'entrée, une faible impédance de sortie, et un gain unité. Par suite, si l'on applique une tension de référence de 1 volt à l'entrée de l'amplificateur opérationnel 70, on obtient une tension de référence de 1 volt à la sortie. Cet amplificateur opérationnel 70 fonctionne donc en étage tampon permettant d'obtenir une tension de référence très stable en sortie. Le niveau de référence obtenu à la sortie de l'étage tampon est alors appliqué à un circuit de pont constitué par les résistances 10, 14, 64, 66, 68 et 74. De plus, quand on enfonce la fiche Pi dans le jack Jl, la résis- tance 2 se trouve débranchée de ce jack Jl et les électrodes branchées à la fiche Pi sont mises en circuit. Si l'on branche alors les électrodes sur un corps vivant, la résistance de ce corps vivant se trouve branchée au dispositif et constitue une partie du circuit de pont. Par conséquent, si le pont est équilibré toute variation de résistance provoque un déséquilibre 7.e 2472186 du pont conduisant à une variation de tension. Cette variation de tension est appliquée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 80. L'amplificateur opérationnel 80 et ses éléments de circuit associés forment un circuit de commande d'appareil de mesure comprenant essentiellement l'amplificateur opérationnel 80, les résistances 50, 76, 78, 82, 84, 86, 102, et les condensateurs 88, 90. Ce circuit de commande d'appareil de mesure constitue essentiellement une source de courant destinée à fournir un courant non amorti, et la contreréaction appliquée au circuit de commande d'appareil de mesure est proportionnelle au courant circulant dans celui-ci. Par suite, ce type de circuit de commande d'appareil de mesure fournit à l'appareil de meire Ml un signal de sortie variant rapidement en fonction du signal d'entrée de l'amplificateur opérationnel 80, ce qui permet d'obtenir la sensibilité voulue. - D'autre part, dans ce circuit de commande d'appareil de mesure, les résistances 82, 84, 86 forment avec le commutateur S2 un dispositif de sélection de gain, le passage du commutateur S2 du contact a au contact b puis au contact c permettant en effet de faire varier le gain du circuit de commande d'appareil de mesure. De plus, en faisant varier les résistances 50 et 78, on peut régler la sensibilité du circuit de commande d'appareil de mesure. Enfin, pour éliminer les effets parasites des rayonnements radioélectriques et du courant alternatif à 50 ou 60 périodes, on utilise des filtres passe- bas constitués par la résistance 102 et les condensateurs 88 et 90. Le condensateur 90 forme un circuit passe- bas éliminant les signaux alternatifs à 50 ou 60 périodes, tandis que la résistance 102 et le condensateur 88 forment un filtre passe-bas éliminant les signaux radioélectriques. Pour tester le calibrage du dispositif selon l'invention, on commence par retirer la fiche Pi du jack Jl. Cela provoque la fermeture du jack normalement fermé Jl et cette fermeture branche la résistance de calibrage 2 à la place de la résistance du corps vivant dans le pont de résistances, le branchement du corps vivant se faisant par les électrodes reliées à la fiche Pi. La résistance de haute 8. 2472186 précision de valeur prédéterminée. En pratique cette résistance 2 est une résistance de 5.000 ohm à 0,1 %. En plus de la résis- tance 2 on utilise une résistance 62 destinée à fournir une position de référence nominale à l'aiguille de l'appareil de mesure Ml. Typiquement la résistance 62 est choisie de façon que la lecture de l'appareil de mesure Ml corresponde environ à 1/3 de l'échelle totale. Pour effectuer la charge du dispositif selon l'invention on retire la fiche Pi du jack Jl, et l'on introduit dans ce jack la fiche P2 reliée au chargeur de batterie. Le commutateur Si est alors placé de telle manière que le contact mobile de chaque section SlA, SiB, SiC vienne en contact avec la borne c. Cette position est la position dite de COUPURE/CHARGE permettant de recharger la batterie 18 en allumant le chargeur de batterie. Il apparait ainsi clairement que ce système utilisant le même jack Jl à la fois pour la fiche d'électrodes Pi et pour la fiche de chargeur P2, rend impossible l'application du courant de charge aux électrodes destinées à être appliquées sur le corps vivant. Cette précaution améliore considérablement la sécurité du dispositif pendant l'opération de charge. 9,- 2472186 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mesure et d'indication des variations de résistance d'un corps vivant, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une batterie d'alimentation unique (18); un dispositif (56, 58, 52) de réglage d'une tension de référence à partir de la batterie (18); un amplificateur tampon (70) de gain unité, à grande impédance d'entrée et faible impédance de sortie, à l'entrée duquel on applique la tension de référence; un pomt de résistances équilibrable (10, 14, 64, 66, 68) auquel on applique le signal de sortie de l'amplifica- teur tampon (70) le corps vivant étant branché à ce pont de manière à constituer l'une des résistances de celui-ci; un amplificateur de mesure calibré (80) amplifiant tout déséqui- libre du pont provoqué par des variations de résistance du corps vivant; et un appareil de mesure (Ml) branché à la sortie de l'amplificateur de mesure de manière à indiquer les variations de résistance du corps vivant. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de la tension de référence est constitué par au moins une diode ordinaire (56, 58). 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une diode électro- luminescente (22), destinée à indiquer que le dispositif est en marche, est branchée en série avec la diode ordinaire (56, 58). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la batterie d'ali- mentation unique (18) permet non seulement de fournir la tension de référence, mais encore d'alimenter l'amplificateur tampon (70) et l'amplificateur de mesure calibré (80). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'amplificateur de mesure calibré comprend un amplificateur opérationnel (80) muni d'un circuit de contre-réaction permettant d'ajuster cette contre-réaction proportionnellement au courant passant dans l'appareil de mesure, cet amplificateur fonctionnant en source de courant non amortie. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps vivant est branché au pont de résistances (10, 14, 64, 66, 68) par l'intermédiaire d'un jack (J1) et d'une fiche (81) s'introdui- O- 2472186 sant dans ce jack, la fiche (P1) étant reliée à des-électrodes. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le jack (J1) est un jack normalement fermé, et en ce qu'une résistance de cali- brage (2) est branchée à ce jack de manière à être automati- quement branchée au pont lorsqu'on retire la fiche du jack J1). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un commutateur multiple (S1A, SlB, S1C) permettant d'al- lumer et d'éteindre le dispositif, et de brancher la batterie (18) à l'appareil de mesure (M1) pour lire l'état de cette batterie. 9.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un chargeur de batterie relié à une fiche de chargeur (P2) destinée à s'introduire dans le jack après qu'on ait retiré la fiche (P1) reliée aux électrodes et après qu'on ait amené le commutateur multiple (SLA, S1B, S1C) en position de coupure.