Brevet FR2488123A1 — publié le 19820212

La présente invention se rapporte aux jauges de contraintes en générale , et elle concerne en particulier un pléthysmographe a jauge de contraintes comprenant un élément tubulaire élastique . Cet élément tubulaire est rempli d'un fluide electrotconducteur non mercuriel et fixé à une sangle non élastique Le fluide conducteur est de préférence un alliage gallium-indium . La sangle est prévue pour fixer l'élé- ment tubulaire rempli de fluide à un membre ou à un appendice et également pour limiter la longueur à laquelle l'élément tubulaire peut être allongé lorsqu'il est fixé a ce membre ou appendice , et la sangle est de préférence également utilisée pour fixer l'appareil à celui-ci. En utilisant un alliage gallium - indium, on évite les problèmes que pose l'utilisation du mercure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre . Aux dessins annexés donnes uniquement à titre d'exemple - la Fig. 1 est une vue en perspective d'une jauge suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue en coupe agrandie représentant une partie de la jauge de la Fig. 1; - la Fig. 3 est une représentation schéma tique d'un circuit électrique associé à l'appareil suivant l'invention; - la Fig. 4 est un croquis représentant le ménisque négatif ou convexe, caractéristique du mercure; - la Fig.5 est un croquis représentant le ménisque concave ou positif caractéristique d'un alliage gallium-indium utilisé conformément à l'invention ;; - la Fig. 6 est un croquis illustrant l'utilisation de l'appareil suivant l'invention sur un membre 3 - la Fig. 7 est une coupe représentant le membre de la Fig. 6. Suivant l'exemple d'exécution représenté à la Fig. 1, l'appareil comprend une sangle non élastique de forme allon gee désignée dans son ensemble par référence 1 et un élément tubulaire élastique 2. La sangle est munie sur une face d'un ensemble ou champ de crochets 3. Les crochets 3 recouvrent la surface externe de la sangle 1 et s'étendent d'une extrémité de cette sangle jusqu'au-delà du milieu de sa longueur. Sur la face interne ou face opposée de la sangle 1 est prévu un ensemble ou champ de bouclettes qui s'étend d'un point correspondant à l'extrémité du champ de crochets 3 jusqu'à l'ex- trémité opposée de la sangle 1. Les crochets 3 sont destinés à s'accrocher dans les bouclettes 4 en formant des liaisons séparables, suivant une technique classique.Des sangles de matière portant des crochets et des bouclettes se trouvent dans le commerce sous la désignation de sangles à Velcro. Pour former la sangle de la Fig. 1, on peut fixer dos à dos une sangle de crochets et une sangle de bouclettes faites de matière du commerce. L'élément tubulaire élastique 2 est plié en son milieu et fixé à la sangle 1 en deux points espacés 5 et 6. Au point 5 est prévue une petite longueur de matiere tubulaire 7. Le tube 7 possède un diamètre intérieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur de l'élément tubulaire 2 de manière à fixer l'élément tubulaire 28 la sangle 1 au point 5 sans le pincer. Au point 6, les extrémités de l'élément tubulaire 2 sont équipés de fils et d'un cible 8 et fixées à la sangle 1 par collage ou équivalent, ainsi qu'on le décrira avec plus de détails en regard de la Fig. 2. Le câble 8 est prévu pour relier l'élément tubulaire 2 à un appareil de mesure de la résistance, ainsi qu'on le décrira avec plus de détails en regard de la Fig. 6. On se reportera maintenant à la Fig. 2. Les dimensions de la sangle 1 et de l'élément tubulaire 2 dépendent de la taille du membre sur lequel la jauge est destinée à autre utilisée. Normalement, il y a deux tailles de jauges La jauge digitale destinée à être utilisée sur un doigt ou orteil comprend normalement un tube de 0,3 mm de diamètre intérieur et de 0,5 mm de diamètre extérieur. La jauge plus grande destinée à être utilisée sur un membre de la dimension d'un bras ou d'une jambe comprend normalement un élément tubulaire possédant un diamètre intérieur de 0,5 mm et un diamètre extérieur de 0,94 mm. La largeur et la longueur de la sangle 1 et la longueur de }'élément tubulaire 2 sont calculées de manière à s'ajuster sur le membre suriaquel la jauge se fixe. Ainsi qu'il sera évident, lorsque l'appareil est enroulé autour d'un membre ou d'un appendice, l'élément tubulaire 2 peut former des recouvrements sans affecter la précision des mesures exécutées à l'aide de cet appareil. Après avoir rempli ltélément tubulaire 2 d'alliage gallium-indium, on enfonce deux fils ou électrodes 12 et 13 dans les extrémités de l'élément tubulaire 2 de manière à établir un contact électrique avec l'alliage gallium-indium. Dans tous les cas, le diamètre extérieur des fils 12 et 13 est plus grand que le diamètre intérieur de l'élément tubulaire 2 de manière à établir un joint étanche aux fluides entre ces fils et cet élément tubulaire. Par exemple, dans la petite jauge digitale utilisant un élément tubulaire 2 de 0,3 mm de diamètre intérieur, la dimension du fil est de 0,46 mm. Dans la grande jauge comportant un élément tubulaire de 0,5 mm de diamètre intérieur, la dimension du fil est typiquement de 0,8 mm. Les fils 12 et 13 sont des fils conduisant le courant électrique. A ces fils 12 et 13 sont connectés respectivement, par exemple par soudage, des fils de transmission ou de cap tage 14 et 15. Ainsi qu'il ressortira de la suite de la description, les fils 14 et 15 sont utilisés pour mesurer la chute de tension entre les deux extrémités de l'élément tubulaire 2. rouir former un ajustement étanche et sceller les fils 12 et 14 ainsi que les fils 13 et 15 à l'élément tubulaire 2, chaque extrémité de l'élément tubulaire 2 est individuellement enfermée de façon hermétique, avec les fils correspondants, dans un manchon thermoplastique rétreint 16 ou 17.Les deux manchons 16 et 17 sont å leur tour hermétiquement enfermés dans un manchon thermo-rétreint 18 qui assure de façon mécanique une étanchéité additionnelle et une protection supplémentaire contre la séparation des constituants. En supplément des manchons 16, 17 et 18, les fils 12, 13, 14 et 15 sont enfermés dans une enveloppe 19 pour former le cabale 8. La Fig. 3 représente un schéma de la jauge suivant l'invention, schéma sur lequel une résistance RG représente la résistance de l'élément tubulaire 2. Les extrémités de cet élément tubulaire 2 sont connectées à une source de tension VC au moyen des fils 12 et 13 pour faire circuler un courant I dans l'élément tubulaire 2. Une résistance variable N est indiquée pour figurer la variation de résistance qui correspond à une variation de longueur et de section que l'élément tubulaire 2 subit lorsqu'il s'allonge puis se détend en réponse au passage du flux sanguin dans le membre ou l1appendi- ce. Aux bornes de la jauge, c'est-à-dire aux bornes de la résistance variable RG + Ns est connecté au moyen des fils de transmission 14 et 15 un voltmètre ou équivalent Vs. Le voltmètre Vs est prévu pour mesurer la chute de tension et, plus précisément, les variations de la chute de tension aux bornes de 11 élément tubulaire 2 représenté par la résistance variable RG + RV. Ainsi qu'il sera évident, l'utilisation des fils de transmission 14 et 15 evite les ondes électrocardio- et encéphalographiques associées à la résistance des fils, puisqu'il ne circule pas d'intensité appréciable dans ces fils. Sur les Fig. 4 et 5, on a représenté en coupe un élément tubulaire 2A contenant du mercure et l'élément tubulaire 2 contenant un alliage gallium-indium. Comme on l'a indiqué sur la Fig. 4, le mercure, possédant un ménisque négatif ou convexe, tend à s'écarter de la surface de ltélément tubulaire 2A, tandis que, comme on l'a représenté sur la Fig. 5, l'alliage gallium-indium, possédant un ménisque positif ou concave, tend à mouiller l'intérieur de l'élément tubulaire 2. Du fait de cette différence de tension superficielle, l'alliage gallium-indium est préférable au mercure dans le cas de l'utilisation dans la jauge suivant l'invention, parce que cet alliage s'oppose à toute tendance de la colonne liquide à se diviser et réduit de cette façon les variations des lectures de la jauge dues auxdites ondes. Un autre important avantage de l'alliage gallium-indium est lié au fait que cet alliage ne contient pas de mercure et que sa manipulation au cours de la fabrication et de 1 t utilisation des jauges présente donc beaucoup moins de danger Ainsi qu'on la indiqué plus haut, l'élément tubulaire 2 est fixé à la sangle 1 aux points S et 6.Pour garantir que l'élément tubulaire 2 sera appliqué sans jeu autour d'un membre ou appendice lorsque la jauge est fixée à celui-ci, on réalise cet élément tubulaire 2 avec une longueur nominale légèrement inférieure â la longueur de la sangle mesurée entre les points de fixation 5 et 6. En d'autres termes, ladif- férence entre la longueur nominale de l'élément tubulaire 2 et la longueur de la sangle 1 mesurée entre les points de fixation 5 et 6 est limitée à environ 20 s de sa longueur nominale. Ceci est étudié de manière à limiter l'allongement de ltélément tubulaire 2 à moins de 20 % de sa longueur nominale. En limitant l'allongement de l'élément tubulaire 2 à moins de 20 % de sa longueur nominale, on évite les variations dues auxdites ondes et provoquées par le pincement de l'élément tubulaire 2 ainsi que la division intempestive de la colonne d'alliage gallium-indium. Comme on l'a représenté sur la Fig. 6 et 7, en utilisation, on enroule la jauge 1 autour d'un membre ou d'un appendice en disposant l'élément tubulaire 2 étroitement appliqué sur la surface de celui-ci, la face munie de bouclettes de la sangle 1 dirigée vers l'intérieur et vers la face porteuse de crochets de cette sangle. L'extrémité extérieure du câble 8 est connectée à un instrument 9 de mesure de la rel sistance. Lorsque la jauge est ainsi connectée à l'instrument 9, le sang, en circulant dans le membre ou l'appendice, provoque une variation du diamètre de ce dernier, ce qui se traduit par des allongements et détentes de l'élément tubulaire 2. Lorsque l'élément tubulaire 2 s1 allonge puis se dé- tend, sa résistance ohmique varie.Les variations de la résistance sont affichées sur des compteurs ou enregistreurs prévus dans l'instrument 9 de mesure de la résistance. Bien qu'on ait décrit un exemple particulier de réalisation de l'invention, il va de soi que l'on peut apporter de nombreuses modifications à cet exemple sans pour celâ sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'élément tubulaire est représenté plié en son milieu et avec sa partie centrale fixée à la sangle au point 5 tandis que ses extrémités adjacentes sont fixées a' la sangle au point 6. Il est dans le domaine de 11 invention de monter l'élément tubulaire 2 sur une sangle sans le plier, de façon que les fils qui connectent l'élément tubulaire 2 à l'instrument de mesure 9 partent des extrémités opposées de la sangle 1.Il sera également évident pour l'homme de l'art que le nombre des segments de l'élément tubulaire 2 qui sont enroulés autour du membre ou appendice n'affecte pas la précision des variations de résistance ohmique à mesurer. D'un autre caté, le pliage de l'élément tubulaire 2 de la façon décrite est préférable dans de nombreuses applications. Il est également évident qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser une sangle du type Velcro mais que l'on peut au contraire utiliser n'importe quelle sangle, qui peut comporter par exemple une boucle de fermeture quelconque appropriée ou dispositif équivalent. Les alliages gallium-indium qui conviennent pour être utilises dans l'appareil suivant l'invention sont ceux qui sont fluides dans les conditions d'utilisation, et de préférence à la température ambiante. Les alliages qui conviennent ont un rapport en poids gallium-indium qui varie de 90:10 à 50:50, un alliage situé entre 75:25 et 80:15 étant préférable et un alliage 80:20 étant tout particulièrement préféré. - REVENDICATIONS 1.- Pléthysmographe à jauge de contraintes à transducteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un élément tubulaire- élastique (2) rempli d'un fluide électro-conducteur, en métal dépourvu de mercure ayant un ménisque négatif, qui #st fluide à la température ambiante; des moyens (1) servant à fixer cet élément tubulaire autour d'un membre ou d'un appendice de manière que la résistance du fluide conducteur contenu dans l'élément tubulaire varie en fonction du volume de sang circulant dans ce membre ou appendice; et des moyens de connexion (8) servant à connecter électriquement le fluide, aux deux extrémités de l'élément tubulaire, à un instrument destiné à fournir une sortie correspondant auxdites variations de la résistance ohmique du fluide conducteur. 2.- Pléthysmographe suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le fluide contenu dans l'élément tubulaire élastique est un alliage gallium-indium. 3- Pléthysmographe suivant la revendication 2,carac térisé en ce que les extrémités de l'élément tubulaire élastique présentent un certain diamètre intérieur et en ce que lesdits moyens de connexion (8) comprennent des moyens formant un conducteur électrique (12, 13) pour établir une connexion électrique avec l'alliage gallium-indium contenu dans l'élément tubulaire, ce conducteur possédant un diamètre extérieur plus grand que le diamètre intérieur de l'élément tubulaire élastique de manière à établir un joint étanche aux fluides avec cet élément tubulaire.