Brevet FR2638523A1 — publié le 19900504

La présente invention concerne un microcapteur de pression. Le but général de la présente invention est de permettre la mesure de variation de pression dans un volume réduit. Un but particulier de l'invention est de proposer des moyens permettant de connaître in situ, à des fins d'études médicales, l'influence d'accélérations anormales de courte durée, par exemple des accélérations subies par les aviateurs dans une ressource, un virage serré etc... ou encore lors de l'utilisation d'un siège éjectable, sur la pression de liquides existants dans des êtres vivants : circulations artérielle et veineuse, liquide lymphatIque etc.... La présente invention n'est cependant pas limitée à cette application médicale. Les buts précités sont atteints selon l'invention grâce à un microcapteur de pression qui comprend un corps muni d'une chambre interne et d'au moins deux canaux présentant une différence de perte de charge, qui relient la chambre interne à l'extérieur du corps, et des moyens de mesure placés dans la chambre entre les canaux et sensibles à la différence de pression appliquée dans la chambre par les canaux. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe axiale longitu dinale d'un microcapteur de pression conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2 représente une vue schématique en coupe axiale longitu dinale d'un microcapteur de pression conforme à un mode de réalisation perfectionné de la présente invention, et - la figure 3 représente une vue en coupe transversale du même capteur perfectionné selon un plan de coupe référencé 111-111 sur la figure 2. On aperçoit sur la figure 1 annexée un microcapteur de pression conforme à la présente invention comprenant un corps 10. Le corps 10 est de préférence réalisé en métal. Le corps 10 est conçu pour être inséré dans des vaisseaux d'un être vivant, sans risquer de blesser ceux-ci. Selon la représentation donnée sur les figures annexées le corps 10 est allongé et présente des extrémités arrondies. Plus précisément encore, selon la représentation donnée sur les figures annexées, l'enveloppe externe du corps 10 est délimitée par une surface 11 cylindrique de révolution autour d'un axe longitudinal de symétrie 12 et des calottes hémisphériques 13, 14, axialement extrêmes qui se raccordent de part et d'autre à la surface cylindrique 11 précitée. Le corps 10 doit présenter de petites dimensions pour permettre son insertion dans les vaisseaux d'un être vivant. A titre d'exemple préférentiel mais non limitatif, la longueur du corps 10 peut être de l'ordre de 5 mm, tandis que le diamètre du corps 10 est de l'ordre de 0,8 mm. Sur la figure I annexée, le corps 10 est représenté à l'intérieur d'un vaisseau référencé 1 qui véhicule un liquide référencé 2. Le corps 10 possède une chambre interne 15. De préférence la chambre interne 15 est généralement cylindrique de révolution autour de l'axe 12. La chambre 15 est séparée en deux compartiments 15a, 15b, par une membrane 20. La membrane 20 s'étend de préférence perpendiculairement à l'axe 12. La membrane 20 est souple. Elle est raccordée à sa périphérie, de façon étanche, à la surface interne 16 de la chambre 15. La membrane 20 doit en outre être imperméable au fluide 2 véhiculé dans le vaisseau 1. L'une des surfaces au moins de la membrane 20 est optiquement réfléchissante. Cette surface optiquement réfléchissante de la membrane 20 est référencée 21 sur la figure 1. Le corps 10 présente deux séries de canaux 30, 40, présentant une différence de perte de charge, qui relient respectivement chacun des compartiments 15a, I5b, de la chambre 15 à l'extérieur du corps. Les canaux 30 de la première série, qui relient le compartiment 15a à l'extérieur du corps 10, sont courts et de diamètre relativement important. Ces canaux 30 s'étendent de préférence radialement par rapport à l'axe 12. Les canaux 40 de la seconde série, qui relient le second compartiment 15b à l'extérieur du corps 10, sont plus longs et beaucoup plus étroits que les canaux 30 précités. Les canaux 40 définissent par conséquent une perte de charge beaucoup plus importante que les canaux 30. De préférence, les canaux 40 s'étendent longitudinalement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe 12. Le nombre de canaux 30, 40, de chaque série peut faire l'objet de différentes variantes. Le cas échéant, chacune des séries peut comprendre un seul canal 30, 40, respectivement. Les variations de pression très lentes du liquide 2 sont transmises à chaque côté de la membrane 20 par les canaux 30, 40, respectivement. Ainsi, la membrane 20 reste immobile lors de variations de pression très lentes. On évite ainsi toute détérioration du microcapteur conforme à l'invention, au stockage, suite aux variations de pression atmosphérique. Par contre, lorsque une variation de pression est transmise dans la chambre 15 par les canaux 30 sans l'être par les canaux 40, on obtient un déplacement de la membrane 20 directement représentatif de la variation de pression rencontrée. Selon l'invention, le déplacement de la membrane 20 et donc la variation de pression correspondante sont détectés grâce à une fibre optique 50. Cette fibre optique 50 a l'une de ses extrémités 51 placée en regard de la face réfléchissante 21 de la membrane 20. De préférence, la fibre optique 50 s'étend axialement. Selon la représentation de la figure 1 la fibre optique 50 traverse de façon étanche la paroi du corps 10 délimitée par la calotte hémisphérique 14. Son extrémité 51 est placée dans le compartiment 15a de la chambre. La seconde extrémité de la fibre optique 50, de préférence accessible à. l'extérieur de l'être vivant surveillé, est associée à une source lumineuse et à un récepteur optique sensible à l'intensité lumineuse réfléchie dans la fibre optique 50 par la membrane 20. Le cas échéant, la seconde extrémité de la fibre optique 50 peut être dédoublée en un premier tronçon associé à la source lumineuse et en un second tronçon associé au récepteur optique. Une telle fibre optique 50 associée à une membrane réfléchissante constitue un capteur de déplacement connu en soi de l'homme de l'art (voir par exemple le document Radio and Electronic Engineer volume 52, n.6, juin 1982, page 286, paragraphe 3.2 et figures 10-1 1). L'homme de l'art sait en effet que les mouvements d'une membrane réfléchissante placée en regard de l'extrémité d'une fibre optique modulent la quantité de lumière renvoyée dans la fibre optique. De préférence le corps 10 est formé par assemblage de deux éléments lova, lOb. Chacun des éléments 10a, lOb, est défini par un tronçon cylindrique dont une première extrémité axiale est arrondie sous forme de calottes hémisphériques .13, 14, tandis qu'un alésage borgne correspondant respectivement à l'un des compartiments I Sa, 1 5b, débouche à la seconde extrémité axiale. Les éléments lova, lOb, sont munis de structures d'inter-engagement étanche référencées schématiquement 17, au niveau de cette seconde extrémité. La membrane 20 est avantageusement pincée entre les deux éléments Iota, 1 Ob, lors de l'assemblage du capteur. On va maintenant décrire la variante de réalisation perfectionnée illustrée sur les figures 2 et 3. On retrouve sur ces figures un corps 10 allongé et à extrémités axiales généralement arrondies (surface 11 cylindrique de révolution autour d'un axe 12 et calottes hémisphériques 13, 14, en extrémité. Le corps 10 possède une chambre interne 15. Une membrane principale 20 est placée dans la chambre 15. La membrane 20 possède au moins une surface réfléchissante 21. De plus, deux membranes auxiliaires 60, 70, sont placées dans la chambre 15 respectivement de part et d'autre de la membrane principale 20. Les membranes 20, 60, 70, sont souples. Elles sont généralement perpendiculaires à l'axe 12 et sont raccordées, par leur périphérie de façon étanche, à la surface interne 16 de la chambre 15. Les trois membranes 20, 60 et 70 divisent la chambre 15 en 4 compartiments 15a, 15b, 15c et 15d. Un premier compartiment intermédiaire 15c est défini entre la surface réfléchissante 21 de la membrane principale 20 et une première face de la membrane auxiliaire 60. Un second compartiment intermédiaire 15d est défini entre la seconde face de la membrane principale 20 et une première face de la membrane auxiliaire 70. Un premier compartiment extrême 15a est défini entre la surface interne 16 de la chambre et la seconde face de la membrane auxiliaire 60. Enfin, un deuxième compartiment extrême 15b est défini entre la surface interne 16 de la chambre et la seconde face de la membrane auxiliaire 70. Les chambres intermédiaires 15c, 15d, sont remplies d'un gaz, de l'air sec par exemple. Ces compartiments intermédiaires 15c, Ifid, ont très avantageusement des volumes identiques. La première série de canaux 30 (courts, de diamètre important et orientés radialement) relie le premier compartiment extrême 15a à l'extérieur du corps 10. La seconde série de canaux 40 (longs, fins et orientés axialement) relie le second compartiment extrême 15b à l'extérieur du corps 10. Les membranes 20, 60, 70 sont imperméables au gaz contenu dans les compartiments intermédiaires 15c et 15d et au fluide 2 véhiculé dans les vaisseaux 1. Le fonctionnement du capteur représenté sur les figures 2 et 3 est identique dans le principe à celui précédemment décrit en regard de la figure 1. La membrane 20 n'est pas déplacée lors de variations de pression très lente. Par contre, lorsqu'une variation de pression est appliquée au compartiment extrême 15a par les canaux 30, sans être appliquée au compartiment extrême 15b par Jes canaux 40, la variation de pression appliquée au compartiment intermédiaire 15a est transmise à la membrane 20, via le compartiment intermédiaire 15c, et avec modification simultanée de volume du compartiment intermédiaire 15d. Le déplacement de la membrane 20 est là encore détecté par une fibre optique 50 dont l'extrémité 51 est placée dans le compartiment intermédiaire 15c en regard de la surface réfléchissante 21 de la membrane principale 20. A cet effet, la fibre optique 50 s'étend axialement. Elle traverse l'extrémité axiale du corps 10 délimitée par la calotte hémisphérique 13, ainsi que la membrane 60 qui sépare le compartiment extrême 15a et le compartiment intermédiaire 15c. Plus précisément, de préférence, la membrane 60 est formée d'une pièce rigide ajourée servant de support à la fibre optique et fermée de façon étanche par des parties de membrane souple. Plus précisément encore, selon le mode de réalisation préférentiel illustré sur la figure 3, la membrane 60 comprend un anneau externe 61 pincé entre deux éléments du corps 10, un moyeu interne 62 relié à l'anneau 61 par une pluralité de rayons 63, et des éléments de membrane souple 64, fixés de façon étanche au niveau des secteurs ajourés définis entre l'anneau 61, le moyeu 62 et les rayons 63. Le moyeu 62 possède un alésage cylindrique central recevant la fibre optique 50. Le gaz contenu dans le compartiment intermédiaire 15d du mode de réalisation illustré sur la figure 2 étant plus compressible que le liquide contenu dans le compartiment 15b du mode de réalisation illustré sur la figure 1, le second mode de réalisation représenté sur la figure 2 s'avère plus sensible que le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1. Par ailleurs, on notera que dans la mesure où selon un second mode de réalisation, l'extrémité de détection SI de la fibre optique 59 est placée dans le compartiment intermédiaire 15c rempli de gaz, la transparence optique du liquide 2 véhiculé dans le vaisseau I n'intervient pas et ne peut donc altérer la mesure. On notera enfin que le second mode de réalisation représenté sur la figure 2 est insensible aux variations de température dans la mesure où les volumes des deux compartiments intermédiaires 15c, 15d sont sensiblement identiques. De préférence le corps 10 du capteur représenté sur la figure 2 est formé par assemblage de 4 tronçons 10a, 10b, 10c, 10d assemblés respectivement deux à deux, définissant chacun l'un des compartiments 15a, 15b, 15c, 15d, et adaptés pour pincer respectivement deux à deux l'une des membranes 20, 60 et 70. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. Microcapteur de pression, notamment pour études médicales, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps (10) muni d'une chambre interne (15) et d'au moins deux canaux (30, 40) présentant une différence de perte de charge, qui relient la chambre interne (15) à l'extérieur (10), et des moyens de mesure (20, 50) placés dans la chambre (15) entre les canaux (30, 40) et sensibles à la différence de pression appliquée dans la chambre (15) par les canaux (30, 40). 2. Microcapteur de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (20, 50) comprennent: au moins une membrane (20) souple et raccordée de façon étanche à la surface interne (16) de la chambre (15), entre les deux canaux (30, 40), l'une des faces (21) de la membrane (20) étant optiquement réflé chissante, et une fibre optique (50) dont une première extrémité (51) est placée en regard de la face optiquement réfléchissante (21) de la membrane (20). 3. Microcapteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps (10) muni d'une chambre interne (15), une membrane principale (20) souple, raccordée de façon étanche à la surface interne (16) de la chambre (X5), l'une des faces (21) de la membrane principale (20) étant optiquement réfléchissante, deux membranes auxiliaires (60, 70) souples, raccordées également de façon étanche à la surface interne (16) de la chambre (15) respecti vement de part et d'autre de la membrane principale (20) et à distance de celle-ci, de telle sorte que les membranes auxiliaires (60, 70) délimitent dans la chambre (15), d'une part, par une première de leurs faces. et en association avec la membrane principale (20) deux compartiments intermédiaires (15c, 15d) respectivement de part et d'autre de la membrane principale (20), d'autre part, par leurs secondes faces, deux compartiments extrêmes (15a, 15b), - au moins deux canaux (30, 40) présentant une différence de perte de charge qui relient respectivement les compartiments extrêmes (1Sa, 15b) à l'extérieur du corps (10), et - une fibre optique (50) dont une extrémité (51) est placée en regard de la face optiquement réfléchissante (21) de la membrane principale (20). 4. Microcapteur de pression selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une source lumineuse et un récepteur associés à la seconde extrémité de la fibre optique (50). 5. Microcapteur de pression selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les compartiments intermédiaires (fisc, 15d) contiennent un gaz. 6. Microcapteur de pression selon l'une des revendications 3 et 5, caractérisé par le fait que les compartiments intermédiaires (15c, 15d) possèdent des volumes identiques. 7. Microcapteur de pression selon l'une des revendications 3, 5 et 6, caractérisé par le fait que l'une des membranes auxiliaires (60) est formée d'une pièce rigide ajourée servant de support à la fibre optique (50) et fermée de façon étanche par des membranes souples. 8. Microcapteur de pression selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le corps (10) est généralement cylindrique à bouts arrondis. 9. Microcapteur de pression selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le corps (10) possède une longueur de l'ordre de 5 mm et un diamètre de l'ordre de 0,8 mm. 10. Microcapteur de pression selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le corps (10) présente au moins un alésage (30) large, court et radial côté fibre (50), et au moins un alésage (40) long, fin et axial. Il. Microcapteur de pression selon l'une des revendications I à 10, caractérisé par le fait que le corps (10) est formé par assemblage de différents éléments (10a, lOb, 10c, 10d) avec pincement d'une membrane (20, 60, 70) entre deux éléments adjacents.