Brevet FR2683320A1 — publié le 19930507

Capteur de pression intra-abdominale pour mannequin anthropomorphe La présente invention concerne les capteurs de pression intraabdominale pour mannequin anthropomorphe, c'est-à-dire les mannequins qui sont utilises pour étudier les différents effets produits sur un corps humain par des chocs, par exemple lors d'un accident de voiture, en vue d'en tirer les conséquences quant aux moyens de sécurité qui pourraient tre adoptés pour la sauvegarde des occupants des véhicules automobiles, aéronefs, etc. Pour étudier les différents paramètres qui interviennent, notamment, dans le cas d'accidents entre automobiles et en tirer des conclusions utilisables, on a réalisé des mannequins destinés à occuper la place des passagers, en s'efforçant a ce que leur comportement dynamique soit le plus proche possible de celui des tres humains. C'est ainsi que de tels mannequins possèdent tous les . éléments constitutifs essentiels d'un tre humain, la tte, le thorax, l'abdomen, les membres, etc., et sont placés dans des véhicules, à la place du conducteur et des passagers. On provoque ensuite, avec ces véhicules, différents types d'accidents et on étudie le comportement des mannequins et les effets, sur eux, des chocs qu'ils ont subis. De cette façon, ont pu tre étudiés différents éléments de sécurité, notamment les ceintures de sécurité aussi bien pour les véhicules automobiles que pour les aéronefs ou analogues. Dans ce cas, il a notamment été étudié les forces s'appliquant au niveau du thorax et de l'abdomen des mannequins munis de ces ceintures, lorsque le véhicule dans lequel ils ont été mis en place a subi un choc provoqué expérimentalement. Les études faites jusqu'à ce jour ont permis d'élaborer des dispositifs déjà très performants, mais il est évident que ces études ne sont pas terminées et que des recherches ont toujours lieu pour améliorer encore l'efficacité de cet élément de sécurité. Parmi les paramètres qui doivent tre étudiés pour définir et optimiser la forme, la structure et la qualité d'une ceinture de sécurité, il faut citer notamment les efforts appliqués sur l'abdomen par la partie pelvienne de la ceinture passant sur le bassin. De tels efforts peuvent tre mesures au moyen de capteurs de pression mais, jusqu'à présent, il n'existe pas de capteurs parfaitement adaptés à la mesure des efforts créés dans les circonstances définies ci-dessus, aptes à donner des résultats fiables représentatifs, par exemple, de l'intensité de la pénétration, dans le corps du mannequin, de la partie sous-abdominale de la ceinture. La présente invention a ainsi pour but de réaliser un capteur de pression intra-abdominale pour mannequin anthropomorphe, qui soit parfaitement adapté à ce type de mannequin lorsqu'il est destiné à tre embarqué dans un véhicule de transport pour subir un accident provoqué expérimentalement et qui permette d'obtenir des évaluations fiables des efforts s'appliquant sur l'abdomen des mannequins lors d'un tel accident. Plus précisément, la présente invention a pour objet un capteur de pression intra-abdominale pour mannequin anthropomorphe, caractérisé par le fait qu'il comporte : un support, des moyens de fixation d'au moins un point dudit support avec ledit mannequin, une enveloppe étanche en un matériau relativement souple, des moyens pour fixer ladite enveloppe audit support, un fluide incompressible remplissant ladite enveloppe, et un détecteur apte à délivrer à sa sortie un signal d'information représentatif de la pression dudit fluide dans ladite enveloppe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels : La figure 1 représente une vue éclatée d'un mannequin anthropomorphe dans lequel est installé un capteur de pression selon l'invention, et Les figures 2 et 3 représentent, respectivement dans une vue de face et dans une vue de coté, en coupe, un mode de réalisation d'un capteur de pression selon l'invention en association avec un mannequin anthropomorphe. Les figures annexées à la présente description représentent un seul mode de réalisation d'un capteur de pression selon l'invention. En conséquence, les mmes références y désignent les mmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent. Le capteur de pression intra-abdominale 1 est destiné à tre implanté sur un mannequin anthropomorphe 2 comte ceux qui sont destinés, aux fins de tests expérimentaux, à remplacer les tres humains dans des véhicules comme les automobiles, aéronefs etc, pour étudier les différents effets produits sur un corps humain par un essai de choc réalisé en laboratoire. Un tel capteur de pression 1 comporte un support 10 et des moyens de fixation 11 d'au moins un point de ce support avec le mannequin 2. Dans une réalisation avantageuse, ce support est constitué par une plaque 12 réalisée en un matériau élastique ou analogue. Selon une réalisation possible, les moyens de fixation 11 d'au moins un point du support sur le mannequin sont constitués par au moins une vis 14 qui traverse la plaque 12 et la colonne lombaire 15 du mannequin 2. Le capteur de pression intra-abdominale 1 comporte en outre une enveloppe étanche 16 en un matériau relativement souple et des moyens 25 de fixation de l'enveloppe sur le support 10. Dans le mode de réalisation illustré, l'enveloppe étanche 16 est constituée d'une membrane 17 en forme de manchon 20 et de premiers 18 et seconds 19 moyens pour fermer les deux extrémités 21,22 du manchon, pour constituer un espace étanche 23 rempli d'un fluide incompressible 24. Dans un mode de réalisation avantageux, le fluide imcompressible 24 présente un certain degré de viscosité afin de pouvoir transmettre, à un détecteur 26, l'ensemble des efforts appliqués à l'enveloppe comme explicité ci-après En exemple possible, mais non limitatif, un liquide qui a donné de bons résultats avec un prototype réalisé par le Demandeur est du savon liquide. Les premiers moyens 18 pour fermer l'extrémité 21 du manchon 20 sont avantageusement constitués par des moyens 30 pour pincer, suivant une ligne, le bord du manchon replie sur lui-mme pour former deux lèvres bord sur bord 28 et 29, qui sont en outre collées ensemble pour assurer l'étanchéité de l'enveloppe en cette extrémité 21 du manchon. Les moyens de pincement 30 sont avantageusement constitués par au moins une vis 31 avantageusement d'une longueur suffisante pour traverser le support 10 et emprisonner, entre sa tte et son écrou, l'extrémité 21 du manchon et ce support, cette vis 31 constituant ainsi, en plus, les moyens de fixation 25 de l'enveloppe 16 sur le support 10. Quant aux seconds moyens 19 pour fermer la seconde extrémité 22 du manchon 20, ils sont constitués par un opercule 32 solidarisé de façon étanche, par exemple par collage, au bord 33 de cette seconde extrémité du manchon. Cet opercule peut tre réalisé, par exemple, dans un matériau rigide comme du polycarbonate. Il peut en outre avantageusement comporter des valves capillaires 41,42 pour le remplissage en fluide incompressible 24 et la vidange de l'espace étanche 23. Le capteur comporte en outre un détecteur 26 qui permet de transformer la valeur de la pression du fluide 24 contenu dans l'enveloppe 16 en un signal d'information qu'il délivre à sa sortie 27, ce signal d'information étant avantageusement un signal électrique, de façon a pouvoir tre utilisé par tous les moyens électroniques bien connus en eux-mmes par les hommes de l'art. Le détecteur 26 est par exemple du type comportant des jauges de contrainte montées dans un pont de mesure, ces jauges pouvant tre a effet piézo-résistif. Un tel détecteur est connu en lui-mme et ne sera pas plus amplement décrit ici. A titre d'exemple, il peut tre celui qui est commercialisé par la société ENTRAN sous la référence commerciale EPX-M5. Avantageusement, le détecteur 26 est fixé à travers l'opercule 32 de façon que sa sortie 27 soit en dehors de l'enveloppe étanche 16, mais que sa surface sensible soit, elle, située dans l'espace étanche 23, au contact du fluide incompressible 24. Selon une autre caractéristique avantageuse du capteur, les moyens de fixation 11 d'au moins un point du support 10 avec le mannequin sont situés sensiblement en un premier point 34 de la plaque 12, et les moyens 25 de fixation de l'enveloppe 16 sur le support 10 sont sensiblement localisés en au moins un second point 35 de la plaque, les premier et second points étant non confondus et mme situés à proximité respectivement de deux extrémités opposées de la plaque 12. Dans son utilisation normale, la plaque 12 est fixée à la dernière vertèbre de la colonne lombaire 15, et donc en un point 34 situé plus bas que le point de fixation 35 de l'enveloppe 16 sur le support. L'enveloppe se trouve ainsi suspendue et plaquée sur la face de la plaque 12 opposée à celle qui se trouve au contact de la colonne lombaire 15. Cependant, pour assurer à l'enveloppe 16 un appui parfait contre la plaque de support 12 et permettre, si nécessaire, la transmission à la colonne lombaire de l'ensemble des efforts appliqués à l'enveloppe, le capteur comporte en outre avantageusement, entre l'enveloppe 16 et le support 10, des moyens de calage 36, par exemple une cale en forme sensiblement de coin comme illustré sur la figure 3. Le capteur de pression intra-abdominale 1 décrit ci-dessus s'utilise et fonctionne de la façon suivante : Un mannequin 2 comme illustré sur la figure 1 et comportant un capteur 1 selon l'invention est placé dans un véhicule, à l'une des places habituellement occupée par un tre humain, en étant retenu à cette place par un harnais de sécurité, tel qu'une ceinture de sécurité dont la partie pelvienne passe sur le bassin. Le véhicule est alors accéléré normalement sur une certaine distance, puis soumis à un choc pour simuler un accident susceptible de se produire dans la réalité, la technique connue consistant a projeter le véhicule contre un obstacle et/ou réciproquement. Pendant la première phase, quand le véhicule est arrté, le capteur est à l'état de repos et le signal délivré par le détecteur 26 est nul ou considéré comme tel. Une éventuelle remise à zéro peut tre obtenue en établissant l'équilibre du pont de mesure dans lequel sont insérées les jauges de contrainte. Par contre, en phase d'accélération, et surtout en phase de choc, les forces de retenue transitant par les sangles du harnais de sécurité provoquent des pressions s'exerçant sur les surfaces de contact. Au niveau de l'abdomen, la sangle pelvienne, lorsqu'elle ne prend pas appui sur le"squelette", pénètre dans le bloc abdominal par l'intermédiaire d'un bloc de mousse 40 qui se comprime et transmet les forces de pénétration de la sangle vers la colonne lombaire via 1'enveloppe 16 et la plaque 12. A l'intérieur de l'enveloppe la pression du fluide varie en fonction de l'intensité des forces qui s'exercent sur l'enveloppe et le détecteur 26 délivre à sa sortie 27 un signal qui varie en fonction des variations de la pression du fluide 24. Réciproquement, l'étude des variations du signal délivré par le détecteur permettent d'analyser les effets produits par les sangles de retenue lors du choc subi par le véhicule, sur l'abdomen et sur la masse intra-abdominale, selon la forme des sangles, leur position d'accrochage, la matière les constituant, etc. REVENDICATIONS 1. Capteur de pression intra-abdominale (1) pour mannequin (2) anthropomorphe, caractérise par le fait qu'il comporte : un support (10), des moyens de fixation (11) d'au moins un point dudit support (10) avec ledit mannequin, une enveloppe étanche (16) en un matériau relativement souple, des moyens (25) pour fixer ladite enveloppe audit support, un fluide incompressible (24) remplissant ladite enveloppe, et un détecteur (26) apte à délivrer à sa sortie (27) un signal d'information représentatif de la pression dudit fluide dans ladite enveloppe étanche. 2. Capteur de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit support (10) est constitué par une plaque (12) réalisée en un matériau élastique. 3. Capteur de pression selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de fixation (11) d'au moins un point dudit support avec ledit mannequin sont constitués par au moins un premier élément (14) de fixation solidaire, en un premier point (34), de ladite plaque, et que lesdits moyens (25) pour fixer ladite enveloppe (16) audit support sont constitués par au moins un second élément de fixation (31) en au moins un second point (35) de ladite plaque, lesdits premier et second points de ladite plaque (12) étant non confondus. 4. Capteur de pression selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les deux dits premier (34) et second (35) points de fixation de ladite plaque (12) sont respectivement situés sensiblement à proximité de deux extrémités opposées de ladite plaque. 5. Capteur de pression selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé par le fait que ladite enveloppe (16) est constituée par une membrane (17) en forme de manchon (20) et des premiers et seconds moyens (18,19) pour fermer les deux extrémités (21,22) dudit manchon, pour constituer un espace étanche (23) apte à tre rempli dudit fluide incompressible (24). 6. Capteur de pression selon la revendication 5, caractérise par le fait que les premiers moyens (18) pour fermer une première extrémité (21) dudit manchon sont constitues par des moyens de pincement (30), suivant une ligne du bord (28,29) de cette dite première extrémité (21). 7. Capteur de pression selon les revendications 4 et 6, caractérisé par le fait que ledit second élément de fixation (31) et lesdits moyens de pincement (30) sont constitués par au moins une vis (31) traversant ladite plaque (12) et les bords (18, 19) de ladite première extrémité (21) dudit manchon (20). 8. Capteur de pression selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens (19) pour fermer ladite seconde extrémité (22) dudit manchon (20) sont constitués par un opercule (32) solidarisé de façon tanche au bord (33) de ladite seconde extrémité du manchon. 9. Capteur de pression selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit détecteur (26) est solidarisé audit opercule (32). 10. Capteur de pression selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de calage (36) entre ladite enveloppe (16) et ledit support (10). 11. Capteur de pression selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que ledit liquide (24) présente un certain degré de viscosité. 12. Capteur de pression selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait ledit détecteur (26) est un détecteur a jauges de contrainte montées dans un pont de mesure.