Brevet FR2472929A1 — publié le 19810710

L'invention a pour objet un appareil qui permet d'obtenir une appréciation objective de la stabilité de ltéquili.bre d'un homme en position verticale. Une telle appréciation est utile dans plusieurs branches de la médecine dans lesquelles on a à évaluer la tonicité et le sens de l'équilibre d'un individu ainsi que l'évolution de ces caractéristiques sous l'influence de substances diverses ou de stimulants extérieurs. Un exemple plus particulier est celui de la récupération de ses facultés physiques et intellectuelles par un sujet après une anesthésie générale. l'aptitude à se déplacer seul avec sûreté dans les rues n'est possible que Si le sujet a récupéré le sens de l'équilibre et s'il présente une stabilité suffisante en position verticale. l'aptitude à affronter les dangers des rues modernes est appréciée jusqu'à présent par un examen clinique et par des tests psychornoteuzs Cette vérification ne peut être pratiquée que par des personnes qualifiées elle demande du temps et comporte une part subjective qui est aussi une source d'erreurs. L'invention a pour but principal d'apporter un appareil simple, utilisable par des personnes non qualifiées, qui donne rapidement une appréciation objective de la stabilité en position verticale d'un sujet quelles que soient les causes qui ont pu perturber son sens de l'équilibre et/ou ses facultés intellectuelles ou physiques agissant sur sa stabilité verticale0 Un appareil conforme à l'invention comprend un plateau reposant sur des moyens élastiques qui autorisent ses oscillations dans toutes les directions par rapport à un plan horizontal ; au moins deux capteurs sont réunis au plateau et disposés selon deux directions orthogonales pour détecter les oscillations du plateau au moins dans ces deux directions, des circuits électroniques d t am- plification et de détection reçoivent respectivement les signaux provenant des capteurs et fournissent des signaux qui sont fonction des oscillations. Selon une première variante de réali sation de l'invention,les . signaux sont tournis à un cir- cuit de sommation de lelu valeur absolue dont la sortie est re. le à travers un circuit de temporisation à un circuit intégrateur auquel est raccordé un moyen d'aiichage numérique. Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, les signaux sont fournis à une table traçante qui trace une courbe par rapport à deux axes perpendiculaires. De préférence, les c & teurs sont constitués chacun par une cuve filée au plateau et coll.te nant un liquide coDducte.lr de l'électricité dans lequel plongent par une partie extrême deux paires d'électrodes espacées. Ces deux paires d'électrodes sont elle-nêmes espacées l'une de l'autre. Une électrode d'une paire est reliée à un générateur de signaux, une électrode de l'autre paire est réunie à la masse et les deux autres électrodes sont reliées l'une à l'autre et à un premier amplificateur. Pour bien faire comprendre l1inven- tion on donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation. On se reportera au dessin annexé où : - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un mode de réalisation d'un appareil conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle, en coupe, d'un capteur faisant partie de l'api > areil de la figure 1, - la figure 3 est un schéma de circuits électroniques faisant partie de l'appareil de la figure 4. Un appareil selon l' nvention comprend un plateau 1 et des circuits électroniques inclus dans un boîtier 2. Pour la commodité de l'emploi, le boitier 2 est suréleva par rapport au plateau 1 qui repose sur le sol et un câble électrique 3 assure la liaison entre eux. Le poteau 1 est carre avec une surface suffisante pour recevoir sans difficulté les deux pieds deun sujet debout représenté partiellement en trait mixte. Ce plateau 1 est supporté de façon à être horizontal, en état de repos, grâce à des moyens élastiques 4 qui sont, avantageusement, des blocs en caoutchouc par exemple des silentblocs à profil en diabolo comme on en trouve sur certains véhicules automobiles. Il est préférable d'employer quatre moyens élastiques 4, un à chaque angle du plateau 1. La résistance à la compression de ces moyens élastiques 4 se détermine sans difficulté ainsi qu'on le comprendra mieux plus loin En fait, quand un sujet est debout sur le plateau 1, il ne reste pas parfaitement vertical et immobile ; il oscille de manière plus ou moins prononcée ce qui déplace son centre de gravité. La verticale qui passe par ce centre se déplace aussi sur le plateau 1 de sorte que la répartition de la charge entre les moyens élastiques 4 varie et que le plateau 1 oscille également par rapport à un plan parfaitement horizontal. les oscillations du plateau ont lieu dans toutes les directions en fonction des mouvements au sujet. les moyens élastiques 4 reposent euxmêmes sur un socle rigide 5. De plus, le plateau 1 est pourvu de plusieurs capteurs sensibles à ses oscillations. En pratique il a été reconnu que deux capteurs 6, 7, disposés pour détecter les oscillations dans deux directions perpendiculaires, sont suffisants dans la plupart des cas bien que l'invention admette l'usage d'un-plus grand nombre de capteurs dans un plus grand nombre de directions. Il est avantageux de profiter de l'intervalle qui existe entre le plateau 1 et le socle 5 pour y placer les capteurs 6, 7 en fixant ces derniers à la face inférieure du plateau 1. Un capteur, 7 est disposé dans la direction y-y des oscillations du sujet dans les sens avant-arrière et un capteur, 6, est disposé dans la direction x-x perpendiculaire des oscillations du sujet dans les sens latéraux droite-gauche. Tout type de capteur connu approprié pourrait être employé. Cependant, en raison de la grande sensibilité nécessaire et du faible cout souhaitable des capteurs, il est préférable d'adopter les capteurs de l'invention que l'on décrira maintenant, qui sont illustrés par la figure 2. Chaque capteur 6, 7 comprend une cuve allongée 8 dont la dimension longitudinale est mise dans la direction choisie comme expliqué ci-dessus. Cette cuve 8 contient un liquide 9 conducteur de llélectricité par exemple de l'alcool saturé de sulfate de cuivre auquel on ajoute du glycol. Ce dernier sert à régler la viscosité du liquide pour que les mouvements soient mieux amortis. Une première paire 10 de deux électrodes 10A - 10B espacées l'une de l'autre plonge dans le liquide 9. Une seconde paire 11 de deux électrodes 11A 113 espacées l'une de l'autre plonge aussi dans le liquide 9. Des deux paires 10 et Il d'électrodes sont elles-mêmes espacées l'une de l'autre, de préférence dans le sens longitudinal du capteur. Une électrode 10A d'une paire est reliée à un générateur de signaux, de préférence des signaux carrés à basse fréquence (par exemple 500 Hz) de valeur moyenne nulle, et une tension de 5V entre crêtes. Une électrode 11A de l'autre paire est reliée à la masse. les deux autres électrodes 10B - 11B sont reliées ensemble et à l'entrée d'un premier amplificateur 12. le second capteur 7 est identique à celui que lton vient de décrire. les électrodes 10A et 103 et 11A 11B ainsi que les fils qui y aboutissent on-t été agrandis pour la clarté du dessin. les électrodes peuvent plonger dans le liquide 9 par le haut ou par le bas. Chaque cuve 6 est fermée de façon étanche et ne -contient du liquide 9 que sur une hauteur de quelques millimètres ; plus cette hauteur est faible, plus le capteur est sensible. L'ensemble se comporte comte un potentiomètre liquide Tes oscillations du liquide O provoquent des variations de la résistance entre les électrodes 10A - 103 d'une part et 11A - 113 d'autre part.La résistance totale reste constante mais la tension recueillie au point C commun aux électrodes 103-113 reflète ces variations qui dépendent ellesmmêmes des oscillations du sujet. le générateur de signaux carrés à 500 Hz et les amplificateurs 12 associes à chaque cuve 6, 7 sont placés dans le boitier 2 et réunis aux cuves espar le câble 3. les variations du potentiel au point commun C entre les paires d'électrodes AOA-103 et 11A-11B de l'une et de l'autre cuve 6, 7 sont traitées par des circuits électroniques dont les fonctions sont représentées schématiquement sur la figure 3. Ces fonctions, les composants nécessaires à leur accomplissement et les modes de branchement de ces composants sont connus en soi ; on ne les décrira donc pas en détail. Les signaux venant de l'amplificateur 12 de la cuve 6 arrivent à une borne 12-6 et ceux de la cuve 7 à une borne 12-7. Chacun des signaux des bornes 12-6, 12-7, traverse un étage A d'amplification puis arrive à un circuit D de détection après lequel des bornes 13-6 et 13-7 permettent le raccordement à une table traçante connue en soi qui fournit une courbe par rapport à deux axes perpendiculaires X-Y. L'usage de cette table n'est pas obligatoire et la courbe obtenue n'est pas le résultat le plus intéressant que procure l'appareil. Après les bornes 13-6 et 13-7, les signaux arrivent chacun à un redresseur à double alternance, respectivement 14, 15, qui fournit un signal de sortie représentant la valeur absolue de chaque signal de la cuve 6 (direction x) et de la cuve 7 (direction y). Ces deux signaux sont envoyés à un sommateur 16. le signal analogique fourni par ce dernier est transformé en signal carré de fréquence proportionnelle à l'amplitude. Cette fréquence est comptée à laide d'un circuit diviseur numérique pendant une durée déterminée (par exemple 60 secondes) par un circuit de temporisation. Le chiffre compté est affiché par un compteur numérique 18. In définitive, les mouvements du pa- z-.ent debout sur e pateau 1, ut. sont des changements de sa position d'équili#re par rapport aux directions x-x et y-y, se traduisent par des impulsions qui sont comp tuées Ces impulsions sont, pendant la durée fixée de mesure, d'autant lus nombreuses, et le chiffre affiché est d'autant plus grand, que les mouvements sont plus nombreux et donc, que le patient contrôle moins bien son équilibre. On a donc une appréciation numérique objective de la stabilité du sujet en position verticale. Si l'appareil décrit plus haut est étalonné pour indiquer le chiffre 100 environ pour un sujet équi ré, en état d'activité normale, quand ce sujet s'est reposé pendant 15 minutes, l'appareil peut afficher le chiffre 50 environ (toujours pour une durée de mesure de 60 secondes), Si ce même sujet est soumis à une anesthésie générale, deux heures après son réveil, l'appareil peut indiquer le chiffre 150 environ. Quelque temps plus tard, l'appareil pourra afficher le chiffre 100. Quand, au cours d'une mesure faite plus tard encore, après une durée supple paire de regros, l'appareil indique à nouveau le chiffre 50, on a la certitude que le sujet est revenu à un état quasi -normal, l'effet de l'anesthésie sur son aptitude à conser- ver son équilibre étant éliminé.Ce sujet peut donc être autorisé à sortir dans les rues, s'il est accompagné. Dans un appareil réalisé conformément l'invention, le signal venant respectivement de chaque capteur 6, 7 était d'abord amplifié par un amplificateur opérationnel 12, puis redressé par un transistor 2 N 2926 monté en interrupteur et piloté à sa base par le signal carre. Ensuite le signal était filtré par une cellule R-C puis par deux filtres du second ordre (passe haut-passe bas) entre 0,5 et 5 Xz. le signal recueilli était amplifié à nouveau par un amplificateur opérationnel à ain réglable par une résistance. ès bornes 13-6, 13-7 de raccordement a une ta#Je traçante se trcuvaient à la sortie de ces ampli- ficateurs.Ensuite, le signal parvenait à un amplificateur supplémentaire à gain réglable avant darriver au redresseur 14 15 à double alternance. A ce moment, les deux signaux étaient fournis au circuit sommateur 16 auquel était fournie aussi une tension continue réglable créant une tension minimum de réponse. Le signal analogique ainsi obtenu était traité ensuite comme expliqué plus haut pour donner des impulsions alimentant 3 compteurs associés au dispositif d'affichage la. Le fonctionnement de l'appareil peut être commandé par un interrupteur manuel ; il est avantageux cependant d'associer au plateau 1 un micro-interrupteur manoeuvre par la descente de ce plateau quand le sujet monte sur luie De préférence, les circuits électroniques comprennent une minuterie qui retarde d'un temps préfixé de huit secondes par exemple, le fonctionnement des compteurs d'affichage 18. Cette période de retard permet au- sujet de se stabiliser sur le plateau 1 avant que commence la détection de ses mouvements. On notera que la borne de sortie 19 du circuit sommateur 16 pourrait aussi être reliée à la plume d'une table traçante donnant une courbe en fonction du temps de la somme des mouvements avant-arrière et laté- raux du sujet. REYENDICATIONS 1) Appareil pour l'appréciation ob jective de l'équilibre d'un sujet debout, caractérisé en ce qu'il comprend un plateau substantiellement horizontal (1) reposant sur des moyens élastiques (4) qui autorisent des oscillations de ce plateau (1) en correspondance avec les propres oscillations du sujet debout, ce plateau étant pourvu-de deux capteurs (6, 7) au moins disposes selon deux directions substantiellement orthogonales et sensibles aux oscillations du plateau (1), ces capteurs étant reliés à des circuits électroniques d'amplification et de traitement aptes à fournir soit de façon analogique, soit de façon numérique, un signal représentant les oscillations du sujet respectivement dans chacune des directions, ou un signal représentant la somme des oscillations du sujet dans lten- semble des directions. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau (1) est pourvu de deux capteurs (6, 7) placés respectivement dans deux directions perpendiculaires, dont l'une (x,x) correspond aux oscilla tions dans les sens avant-arrière et l'autre (y,y) correspond aux oscillations dans les sens latéraux du sujet. 3) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun des capteurs est constitué par une cuve étanche fixée au plateau (1), contenant un liquide conducteur de l'électricité, deux paires (10A-1O3, 11A-113) d'électrodes espac#ées l'une de l'autre plongeant dans le liquide, ces paires étant elles-mêmes espacées dans le sens de la direction correspondante, une électrode (10A) d'une paire étant réunie à un générateur de courant électrique, une électrode (lIA) de l'autre paire étant réunie à la mas se et les deux autres électrodes (103-113) étant réunies entre elles et à un premier amplificateur, les déplacements du 'liquide par suite des oscillations du plateau et du su et engendrant des variations du potentiel au point commun (c) de ces deux autres éléctrodes (103-113). 4) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (6, 7) sont alimentés chacun en signaux carrés a fréquence basse et de valeur moyenne nulle. 5) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le liquide est de l'alcool additionnédb sulfate de cuivre avec une adjonction de glycol. 6) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits électroniques recevant les signaux provenant de chacun des capteurs comprennent un étage d'amplification, un circuit de détection, un circuit de redressement, aboutissant à un circuit sommateur commun qui est raccordé à un circuit de transformation d'un signal analogique en impulsions et ces impulsions sont fournies par l'intermédiaire d'une minuterie à des compteurs à affichage numérique. 7) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits électroniques recevant les signaux provenant de chacun des capteurs comprennent un étage d'amplification, un circuit de détection, une borne de branchement d'une table traçante apte à représenter cha- que signal en fonction du temps. 8) Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque circuit de détection est suivi d'un circuit de redressement et tous les circuits de redressement sont raccordés à un circuit commun de sommation dont la sortie est raccordée à une table traçante apte à représenter la somme des signaux en fonction du temps.