Brevet FR2577677A1 — publié le 19860822

L'invention se rapporte à un dispositif pour analyser la te- neur en alcool d'un gaz, notamment pour le contrôle du taux d'alcoolémie d'un automobiliste; elle concerne plus particu- lièrement un agencement de circuits de contrôle permettant de s'assurer que le prélèvement d'air expiré s'effectue dans des conditions satisfaisantes de fiabilité et de précision. On sait que pour assurer la fiabilité d'un contrôle d'alcoo- lémie, il faut que l'échantillon d'air analysé provienne du plus profond des poumons: on utilise couramment le terme "air alvéolaire" pour désigner la fraction d'air rejetée à la fin d'une période d'expiration complète car il provient des pas- sages alvéolaires des poumons. C'est l'analyse de la teneur en alcool de cet "air alvéolaire" qui permet de déterminer le taux d'alcoolémie du conducteur avec une précision suffi- sante. L'un des buts de l'inventionÀ est de proposer un dispositif susceptible d'effectuer une mesure de la teneur en alcool de l'air rejeté à la fin d'une période d'expiration par un sujet sous contrôle. f Un autre but de l'invention est de proposer un tel dispositif susceptible de prélever une quantité prédéterminée d'air al- véolaire, à la fin d'une période d'expiration, quelle que soit la capacité thoracique du sujet. Un autre but de l'invention est de proposer un tel dispositif muni de moyens pour vérifier que le sujet expire continûment et pleinement l'air de ses poumons, notamment sans réinspirer de l'air frais. Dans cet esprit, l'invention concerne essentiellement un dis- positif analyseur de la teneur en alcool d'un gaz, notamment pour le contrôle du taux d'alcoolémie d'un individu; ce dispositif se distingue en ce qu'il comporte un conduit (11) de circulation dudit gaz, un dispositif de pompage (14) com- mandé, connecté audit conduit pour prélever un volume prédé- terminé dudit gaz lorsqu'il est actionné, ce dispositif de pompage étant associé à des moyens de détection et de mesure d'alcool (25) et des moyens de commande d'actionnement (17) du dispositif de pompage comportant un montage en cascade d'un moyen (27) sensible à la pression qui règne dans ledit conduit et d'un moyen d'évaluation (28) d'un volume de gaz, piloté par ledit moyen sensible à la pression. Avec un tel agencement, on est assuré que l'air analysé est prélevé vers la fin de la période d'expiration. Selon une autre particularité importante de l'invention, le dispositif comporte en outre des moyens de détection d'un seuil bas de la pression régnant dans ledit conduit et des moyens logiques pour combiner le signal délivré par ledit moyen d'évaluation et le signal délivré par ledit moyen de détection de seuil bas, en vue de l'élaboration de la comman- de du système de pompage. Ainsi, avec un tel dispositif le prélèvement d'air à analyser n'a lieu que lorsqu'unè quantité d'air minimum a été expirée et que le sujet cesse de souffler dans le conduit, la pression dans ce dernier retombant alors à une valeur proche de la pression atmosphérique. L'invention apparaîtra plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation possi- bles d'un dispositif conforme à son principe, donnée à titre d'exemples et faite en référence au dessin annexé dans lequel _ la figure 1 est un schéma de principe d'un premier dispo- sitif analyseur conforme à l'invention; et - la figure 2 est un schéma de principe, analogue à celui de la figure 1, d'un second dispositif conforme à l'invention. En se référant plus particulièrement à la figure 1, le dispo- sitif analyseur de la teneur en alcool d'un gaz comprend un conduit (11), muni d'une restriction (12), dans lequel on fait circuler le gaz (autrement dit, on fait souffler le sujet sous contrôle dans l'embout (13) le plus large, de ce conduit), un dispositif de pompage (14), commandé par un électroaimant (15) à équipage mobile (16) et des moyens de commande d'actionnement (17) de l'électroaimant (15). Le dis- positif de pompage (14) comporte un orifice d'entrée (18), dans lequel vient s'ajuster de façon étanche un embout de dé- rivation (19) du conduit (13) et une chambre de mesure (20) dont une paroi est constituée par une membrane élastique (21) ou analogue. Un élément de fermeture (22) solidaire d'un piston (23) empê- che l'écoulement d'air entre l'orifice (18) et la chambre de mesure (20). Cet élément de fermeture (22) est solidaire d'un piston (23) coopérant avec la membrane élastique (21). Avant utilisation, le piston (23) est bloqué par l'équipage mobile (16) dans une position telle que la membrane (21) se trouve déformée et maintenue dans une position pour laquelle le vo- lume de la chambre de mesure (20) soit minimum. Des moyens de détection et de mesure d'alcool sont logés dans la chambre (20). Il peut par exemple s'agir d'une cellule élec- trochimique (25) connue en soi, délivrant un signal élec- trique représentatif de la quantité d'alcool introduite avec l'air dans la chambre (20), lorsque l'équipage mobile (16) s'efface et libère la membrane (21). Cette dernière, en se déplaçant, provoque une augmentation de volume prédéterminée de la chambre (20), donc le prélèvement d'un volume prédéter- miné de l'air expiré dans le conduit (11). Selon une caractéristique importante de l'invention, les moyens de commande d'actionnement (17) comportent un montage en cascade d'un moyen (27) sensible à. la pression qui règne dans le conduit (11) et d'un moyen d'évaluation d'un volume (28), piloté par le moyen sensible à la pression (27). Dans; l'exemple de la figure 1, le moyen (27) est un capteur de pression proportionnel dont l'entrée pneumatique (29) commu- nique avec l'orifice (18) en amont de l'élément de fermeture (22). Un tel capteur pourrait par exemple être un capteur piezo-résistif du type 130 PC commercialisé par la firme Honeywell. La sortie électrique (30) de ce capteur est reliée à l'entrée du moyen d'évaluation (28) qui dans le même exem- ple de la figure 1 se compose pour l'essentiel d'un circuit d'intégration et d'un circuit de validation à seuil délivrant à la sortie (31) un signal de validation lorsque le signal délivré par ledit circuit d'intégration a atteint une valeur prédéterminée. Ainsi, le signal délivré par le capteur pro- portionnel (27) est représentatif du débit d'air soufflé dans le conduit (11) et le circuit d'intégration reçoit ce signal et délivre un signal représentatif du volume total d'air expiré de sorte que le signal de validation n'apparait à la sortie (31) que lorsqu'un volume minimum d'air a été expiré. Par ailleurs, le dispositif est pourvu d'un moyen de détec- tion d'un seuil bas de la pression qui règne dans le conduit (11). Dans l'exemple de la figure 1, on met à profit l'existence du capteur proportionnel (27) dont la sortie (30) est reliée à l'entrée d'un circuit à seuil (35). La sortie (36) du circuit à seuil (35) délivre donc un autre signal de validation. Les sorties (35) et (36) sont reliées à des entrées correspondan- tes de moyens logiques (38) élaborant à sa sortie (39) un si- gnal de commande de l'électroaimant (15) au moins lorsque le moyen d'évaluation (28) et le moyen de détection du seuil bas (35) ont élaboré leurs signaux de validation respectifs. En d'autres termes, les moyens logiques (38) réalisent essen- tiellement une fonction ET à partir des signaux appliqués aux deux entrées. Ils comportent en outre une troisième entrée reliée à la sortie d'un circuit de surveillance (41) des principaux paramètres de fonctionnement du système (tension d'alimentation, retour à zéro du signal de sortie de la cel- lule (25), température de la cellule, verrouillage du dispo- sitif de pompage, etc...). Enfin le dispositif décrit est pourvu d'un moyen de signalisation (40), par exemple sonore, directement connecté à la sortie (30). Le fonctionnement est le suivant. Avant utilisation et au dé- but du contrôle, le déclenchement de l'électroaimant (15) est de toute façon interdit par l'état de la sortie (31), au moins tant qu'un volume minimum d'air n'a pas été expiré dans le tube (11). Par ailleurs, dès le début de l'utilisation, la pression dans le tube (11) dépasse le seuil bas fixé par le circuit (35) de sorte que le signal de validation correspon- dant n'est pas présent à la sortie (36) tant que le sujet contrôlé n'est pas parvenu à une expiration totale au bout de laquelle la pression dans le conduit (11) retombe au voisi- nage de la pression atmosphérique. Pendant toute la procédure de contrôle, le moyen de signalisation (40) émet un signal (par exemple sonore) continu qui permet de s'assurer que le sujet contrôlé n'aspire pas l'air frais pour fausser la me- sure. Dans l'exemple de la figure 2, les éléments identiques por- tent les mêmes références numériques et ne seront pas décrits à nouveau. Dans cet exemple, le moyen sensible à la pression est constitué par un capteur de pression de type tout ou rien (45), comportant par exemple un simple contacteur électromé- canique se fermant dès que le seuil bas de pression est dépassé. Dans ces conditions, le moyen d'évaluation précité peut se résumer à un simple dispositif d'inhibition (46) actionné par le capteur (45) et délivrant son signal de vali- dation au bout d'un intervalle de temps prédéterminé. On es- time par exemple qu'une inhibition d'une seconde et demie est convenable dans la plupart des cas. Bien entendu, le seuil de pression est détecté par le simple changement d'état du con- tacteur électromécanique associé au capteur (45) de sorte que la sortie de ce dernier soit reliée à une entrée des moyens logiques (38), par exemple par l'intermédiaire d'un inverseur (47). Le fonctionnement est comparable à celui du dispositif de la figure 1, le déclenchement du dispositif de pompage ne pouvant survenir qu'en fin d'expiration complète lorsque la pression dans le conduit (11) redevient voisine de la pres- sion atmosphérique et que le capteur (45) revient à sa posi- tion de repos. Suivant une variante additionnelle, les dispositifs représen- tés sur les figures 1 et 2 peuvent être complétés par un moyen usuel empêchant toute réinspiration de l'air au cours de l'opération de contrôle. Ce moyen (non représenté) peut être par exemple une soupape, un clapet ou une bille, à l'ex- trémité du conduit (11) opposée à l'embout (13) le plus large, autorisant seulement la sortie de l'air à ce niveau. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif analyseur de la teneur en alcol d'un gaz, no- tamment pour le contrôle du taux d'alcoolémie d'un individu, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (11) de circula- tion dudit gaz, un dispositif de pompage (14) commandé, con- necté audit conduit pour prélever un volume prédéterminé dudit gaz lorsqu'il est actionné, ce dispositif de pompage étant associé à des moyens de détection et de mesure d'alcool (25) et des moyens de commande d'actionnement (17) du dispo- sitif de pompage comportant un montage en cascade d'un moyen (27) sensible à la pression qui règne dans ledit conduit et d'un moyen d'évaluation (28) d'un volume de gaz, piloté par ledit moyen sensible à la pression. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit moyen sensible à la pression (27) est un capteur de pression proportionnel, connu en soi, délivrant un signal de sortie électrique représentatif du débit de gaz dans ledit conduit, en ce que ledit moyen d'évaluation (28) comporte un circuit d'intégration ou analogue fournissant un signal représentatif d'un volume de gaz ayant traversé ledit conduit et un moyen de validation délivrant un signal de validation (31) lorsque ledit signal représentatif d'un volume atteint une valeur prédéterminée. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen sensible à la pression est un capteur de pression tout ou rien (45) et en ce que ledit moyen d'évaluation com- porte un moyen d'inhibition (46) actionné par ledit capteur. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit capteur de pression comporte un contacteur électroméca- nique actionné au delà d'un seuil de pression prédéterminé et pilotant ledit moyen d'inhibition. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection (30,35) d'un seuil bas de la pression régnant dans ledit con- duit et des moyens logiques (38) élaborant un signal de com- mande dudit système de pompage au moins lorsque ledit moyen d'évaluation et ledit moyen de détection du seuil bas ont élaboré des signaux de validation respectifs. 6. Dispositif selon l'ensemble des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection d'un seuil bas de pression comprennent ledit capteur de pression propor- tionnel (27) et un circuit à seuil (35) piloté par ce capteur de pression. 7. Dispositif selon l'ensemble des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection d'un seuil bas de pression comprennent ledit capteur de pression de type tout ou rien (45). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens logiques précités sont en outre couplés à un circuit de surveillance (41) de certains paramètres de fonctionnement. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de signalisation (40), par exemple sonore, connecté pour être piloté par la sortie dudit moyen sensible à la pression. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen tel que soupape, clapet ou bille, à l'extrémité du conduit (11) opposée à l'embout (13) empochant toute réinspiration d'air.