Brevet FR2768539A1 — publié le 19990319

SYSTEMES DE MESURE DU COMPORTEMENT THERMIQUE D'UN NOUVEAU-NE DANS UN INCUBATEUR La présente invention concerne le domaine des systèmes de mesure et simulateurs électriques destinés à étudier les échanges thermiques d'un nouveauné dans un environnement déterminé, et plus particulièrement dans un incubateur. La température interne du mammifère et donc de l'homme reste constante dans une certaine gamme de variation du milieu ambiant dans lequel il se trouve, grâce au mécanisme physiologique de thermorégulation. Or, ce mécanisme physiologique est parfois peu performant chez les nouveau-nés dont les structures sensorielles, les mécanismes effecteurs et le système nerveux sont encore immatures. Compte tenu du taux de mortalité élevé chez les nouveau-nés, et plus spécialement chez les prématurés dont la température corporelle chute rapidement dès la naissance, la compréhension des mécanismes de thermorégulation chez les nouveau-nés est primordiale, notamment dans le but d'améliorer la survie et la croissance des nouveau-nés et le fonctionnement des incubateurs. II est connu par le dispositif de Wheldon d'utiliser des mannequins constitués de cinq cylindres (tronc et membres) et d'une sphère (tête) liés par des joints en polystyrène et chauffés par une ou plusieurs résistances, au moyen d'une tension de commande unique. Cependant, un tel dispositif ne permet pas de quantifier de manière correcte les échanges de chaleur du nouveau-né avec son environnement. En effet, le mannequin présente une forme très éloignée de celle d'un nouveauné, ce qui ne permet pas de prendre en compte les échanges réels se produisant, par exemple au niveau des doigts d'un nouveau-né. Compte tenu du diamètre de certains segments tels que les doigts ou les orteils, ces échanges peuvent être très importants. Par ailleurs, chaque membre du corps d'un nouveau-né présente une température cutanée propre, susceptible d'être différente de celle des autres membres. Ces températures cutanées locales peuvent également être différentes d'un sujet à l'autre. Or, dans le dispositif de Wheldon, la totalité du corps du nouveau-né est chauffée de manière uniforme à partir d'une seule température de consigne : les échanges thermiques réels du nouveau-né, ne peuvent donc pas être reproduits. Enfin, les joints en polystyrène (non conducteur de la chaleur) du mannequin de Wheldon ne permettent pas de prendre en considération les échanges de chaleur qui se produisent à leur niveau vers l'environnement. Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif permettant de pallier à tous ces inconvénients et d'étudier de manière précise les échanges thermiques d'un nouveau-né dans un environnement déterminé dans des conditions les plus proches possibles de la réalité clinique. A cet effet, la présente invention concerne un système de mesure électrique destiné à étudier les échanges de chaleur d'un nouveau-né dans un environnement donné, comprenant un simulateur sous la forme d'un mannequin pourvu de parties dont au moins les segments corporels suivants : un tronc, une tête, deux jambes et deux bras, et muni de moyens de chauffe, des moyens de mesure de la température dudit mannequin étant prévus, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation en température de chaque segment de manière indépendante par rapport aux autres. Le mannequin reproduit au moins une des caractéristiques physiques d'un nouveau-né, telles que la morphologie, la taille, les proportions et le poids. II comprend au moins une articulation entre deux parties contiguës de son corps de la même manière que pour un nouveau-né. II est entièrement composé d'une unique matière telle que le cuivre et recouvert d'une couche de peinture, noir mât ou gris moyen. Selon une forme de réalisation de l'invention, les moyens de régulation sont constitués d'un régulateur Proportionnel Intégral Dérivé ou PID. Selon une autre forme de réalisation, les moyens de régulation sont constitués d'un régulateur flou. Le régulateur est à deux entrées, la différence entre la température mesurée et la température souhaitée pour chacun des segments corporels et la variation de cette différence, avec quatre règles du type Mamdani. De manière avantageuse, le système de mesure selon l'invention, comporte des moyens de modulation du temps de chauffe des segments en plus des moyens de régulation. Les moyens de modulation du temps dedchauffe font dépendre le temps de chauffe de la différence entre la température mesurée et la température souhaitée au niveau de chacun des segments corporels. Selon une forme de réalisation de l'invention, les moyens de chauffe comprennent des composants résistifs chauffants introduits dans chacun des segments corporels. Le fonctionnement des composants résistifs est commandé à partir de relais. Les moyens de mesure sont constitués d'au moins un capteur de température disposé(s) sur chacun des segments corporels afin de déterminer la température cutanée de chacun d'entre eux, la température moyenne des températures mesurées sur un même segment étant prise en compte pour la régulation. Les moyens de régulation sont aptes à comparer la température moyenne cutanée mesurée au niveau de chacun des segments à une température de consigne et à réguler celle-ci en conséquence. De manière avantageuse, le système de mesure comprend des moyens de mesure de la température de l'environnement. Le mannequin est creux, et aucune séparation inteme n'est prévue entre les parties jointives. D'autres avantages et objets de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, se rapportant à un exemple illustratif mais non limitatif de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: . la figure 1 représente une vue d'ensemble en perspective du système de mesure selon l'invention; * la figure 2 représente une vue schématique du fonctionnement par bloc du système de mesure selon l'invention; * la figure 3 représente une vue schématique montrant la disposition et des liaisons entre les blocs fonctionnels principaux de la figure 2; la figure 4 représente une vue schématique des relais; . la figure 5 représente un schéma synoptique de la régulation en température selon l'invention; . la figure 6 représente une vue schématique d'une carte électronique permettant la modulation du temps de chauffe; les figures 7 à 10 représentent chacune l'amplitude des signaux principaux de la carte de modulation en fonction du temps; Ia figure 11 représente la structure synoptique du régulateur à base de logique floue; les figures 12 et 13 représentent les courbes de variation de la température du tronc et de la température moyenne totale en fonction du temps pour deux températures d'air différentes (31 C et 36"C) dans l'incubateur; les figures 14 et 15 représentent les courbes de variation de la température du tronc et de la température moyenne totale en fonction du temps pour une température d'air de 36"C dans l'incubateur lorsqu'il est couvert d'aluminium (isolé) ou non (libre) les figures 16 et 17 représentent les courbes de variation de la température du tronc et de la température moyenne totale en fonction du temps pour une température d'air de 28"C dans l'incubateur lorsqu'il est couvert d'aluminium (isolé) ou non (libre). La présente invention conceme un système de mesure 1 électrique destiné à analyser le comportement thermique d'un nouveau-né placé dans un environnement donné et plus particulièrement dans un incubateur 2. Le système de mesure 1 permet de quantifier les échanges de chaleur entre le nouveau-né et son environnement et d'améliorer le fonctionnement des incubateurs 2 en équilibrant les gains et pertes de chaleur du corps du nouveau-né avec son environnement. Cet équilibre stable permet de préserver la chaleur corporelle du nouveau-né et de réduire au minimum ses dépenses énergétiques. Son effet bénéfique sur la vitesse de croissance, la morbidité et la mortalité des nouveaunés a été démontré. Le système de mesure 1 selon l'invention est constitué d'une manière générale: d'un simulateur sous la forme d'un mannequin 3 représentant le nouveau-né; de moyens de chauffe 4 permettant de chauffer ledit mannequin 3; de moyens de mesure 5 de la température du mannequin 3 en plusieurs points, ainsi que de la température de l'environnement dans lequel se trouve le mannequin et notamment, dans le cas d'un incubateur, la température de l'air ambiant à l'intérieur de l'incubateur, la température au niveau des parois de l'incubateur et la température du local dans lequel l'incubateur est disposé; . de moyens de régulation 6 desdits moyens de chauffe 4 suivant les températures mesurées par lesdits moyens de mesure 5. Le mannequin 3 est placé dans une enceinte et par exemple, comme le montre la figure 1, dans un incubateur 2 ouvert ou fermé, sur un matelas de la même manière qu'un nouveau-né en situation réelle. Les échanges de chaleur du nouveau-né dans l'incubateur 2 se divisent en deux groupes : les transferts de chaleur sèche et le transfert de chaleur émise par évaporation de la sueur sécrétée sur la surface de la peau par les glandes sudoripares. Ce dernier transfert, qui se produit lorsque les modes de transfert de chaleur sèche s'avèrent insuffisants, n'est pas pris en compte dans ce qui suit. Les modes de transfert de chaleur sèche comprennent les transferts par conduction (par contact du nouveau-né avec le matelas sur lequel il repose), par convection (entre la peau du nouveau-né et l'air ambiant), par radiation ou rayonnement (entre le nouveau-né et les parois de l'incubateur, voire les parois de la pièce dans laquelle se trouve l'incubateur). De tels transferts se produisent sur la totalité de la surface extérieure du nouveauné; les moindres courbures, saillies, creux, influent sur ces échanges. Selon une forme de réalisation avantageuse du système de mesure 1 représentée sur la figure 1, la morphologie du mannequin 3 se rapproche au maximum de la morphologie d'un nouveau-né. Toutes les formes et angles de courbure corporels sont respectés. Ainsi, le mannequin 3 comporte les parties 7 corporelles extemes suivantes: une tête 8 avec deux yeux, un nez, une bouche et deux oreilles; un tronc 9 muni d'un sexe masculin ou féminin; deux membres supérieurs 10 avec chacun un bras, un avant-bras et une main munie de cinq doigts; * deux membres inférieurs 11 avec chacun une cuisse, une jambe et un pied muni de cinq orteils. Les formes de chacune de ces parties 7 sont réalisées de la manière la plus approchante possible de celles d'un nouveau-né, pour pouvoir prendre en compte tous les échanges de chaleur susceptibles de se produire dans la réalité, par exemple les échanges par convection et rayonnement, à partir des doigts du nouveau-né. La forme du mannequin est encore susceptible d'être affinée en ajoutant des détails tels que ongles, sourcils, De plus, les parties 7 du corps du mannequin sont articulées les unes par rapport aux autres de la même manière que celles d'un nouveau-né. De cette façon, le mannequin 3 est apte à prendre différentes postures pour chacune desquelles une analyse des échanges de chaleur peut alors être effectuée. Dans la forme de réalisation de la figure 1, seuls sont articulés la tête 8 par rapport au tronc 9, les bras 10 par rapport au tronc 9 et les jambes 11 par rapport au tronc 9. Cependant, comme vu précédemment, toutes les articulations d'un nouveau-né sont susceptibles d'être prévues, telles que articulations du genou, poignet, Le mannequin 3 est entièrement creux et il n'est prévu aucun joint ou aucun moyen de séparation interne au niveau des liaisons articulées entre les parties 7 du corps. Ces dernières s'emboîtent les unes dans les autres et sont associées de manière amovible par exemple par clipsage. Les volumes intérieurs de chacune des parties 7 jointives du corps communiquent entre eux. Les liaisons entre les parties 7 jointives sont telles qu'elles permettent au moins une articulation en rotation dans le plan de ladite liaison. Le mannequin 3 est entièrement composé d'une unique matière et de préférence de cuivre. En effet, le coefficient d'émissivité du cuivre est très proche de celui de la peau dans la gamme du rayonnement infrarouge. Le mannequin 3 est peint en noir mât ou en gris moyen : de cette manière, il constitue un corps opaque de coefficient d'absorption quasiment égal à 1 et est apte à absorber la quasi-totalité du flux d'énergie incident de la même manière que la peau du nouveau-né dans le domaine du rayonnement infrarouge. Dans le domaine du visible, une partie du rayonnement est réfléchie par la peau. Les dimensions, proportions, taille et poids du mannequin respectent ceux d'un nouveau-né. Selon une forme de réalisation de l'invention, le mannequin présente une surface corporelle totale comprise entre 0,2 et 0,3 m2, et de préférence de 0,23m2, et une masse comprise entre 2,5 et 4 kg, et de préférence de 3,3 Kg. Les proportions en surface choisies dans cet exemple pour chacune des parties corporelles, par rapport à l'ensemble du mannequin, sont les suivantes : 17 % pour la tête, 33,76 % pour le tronc, 15,63 % pour les deux membres supérieurs avec épaules, 33,61 % pour les deux membres inférieurs. II est à noter que la morphologie, les dimensions, les proportions, la taille et le poids du mannequin ont été déterminés à partir d'études statistiques des valeurs moyennes d'un nouveau-né. Selon les analyses que l'on souhaite entreprendre, ces valeurs peuvent changer et notamment par exemple dans le cas d'études sur les bébés prématurés ou hypotrophiques. Le mannequin décrit ci-dessus est chauffé dans son entier par les moyens 4 de chauffe se présentant sous la forme de composants 12 résistifs chauffants introduits dans le corps du mannequin 3. Comme indiqué précédemment, le parties 7 du corps ne présentent pas toutes la même température de surface. Ainsi, la présente invention prévoit un composant 12 résistif par segment corporel. Chaque segment corporel est constitué d'une ou d'un ensemble de parties 7 pour lesquelles il est possible de considérer que la température superficielle externe de la paroi de cet ensemble, dite température cutanée est relativement homogène sur toute sa surface. Ceci est vérifié grâce à la thermographie infrarouge. Les segments corporels choisis dans la forme de réalisation selon la figure 2 sont la tête 8, le tronc 9, les membres supérieurs 10 et inférieurs 11. Ainsi, chaque segment corporel dispose de ses propres moyens 4 de chauffe et de ses propres moyens 6 de régulation en température, comme il sera vu plus loin. Les composants 12 résistifs sont choisis notamment pour que la température superficielle cutanée du segment qu'il chauffe soit relativement homogène. Les composants 12 résistifs, selon une forme de réalisation de l'invention, sont constitués de cordons chauffants enroulés sur des serpentins près de la paroi interne de chacun des segments corporels, les serpentins étant fixés aux segments par type de moyen connu. Selon une autre forme de réalisation et compte tenu des dimensions relativement proches des cordons par rapport aux segments corporels, les cordons sont juste introduits dans les parties creuses des segments. Ils ne sont donc pas collés à la paroi. Selon une forme de réalisation préférée, les cordons sont remplacés par des films de résistance collés aux parois internes du mannequin. De cette manière, la température cutanée superficielle de chacun des segments corporels est relativement homogène. Dans une forme de réalisation selon l'invention, les composants résistifs utilisés sont tous identiques et de valeur comprise entre 1.000 et 2.500 Q et de préférence d'environ 1.700 Q. La présence d'un composant 12 par segment et la proximité de ce dernier par rapport à la paroi interne dudit segment correspondant, permettent une diffusion rapide de la chaleur et, de ce fait, une réponse dynamique aux moyens de régulation en température. Les composants 12 sont branchés en dérivation sous une même tension V (figure 2). Des relais 13 commandent le fonctionnement des composants 12 et sont actionnés par les moyens 6 de régulation en température. II est prévu un relais 13 par composant, de manière à réguler les températures de chacun des segments de manière indépendante les unes des autres. Les relais 13 utilisés sont de préférence des relais optoélectroniques permettant d'isoler les appareils de commande (moyens de régulation...) des appareils de puissance (tension V, composants résistifs 12...). Comme le montre la figure 4, à l'entrée du relais, la tension de commande provenant des moyens de régulation actionne un triac branché sur la tension V. Ce triac se déclenche à une tension déterminée Vcc après détection du zéro et permet l'alimentation du composant résistif 12. Dans la forme de réalisation selon la figure 2, il est prévu un composant résistif 12 dans la tête 8 du mannequin, dans chacun de ses membres supérieurs 10 et inférieurs 11, et un composant résistif dans le tronc 9 du mannequin. Les moyens 5 de mesure de la température du mannequin 3 sont constitués par des capteurs 14 de température tels que thermistances, thermocouples, accolés et fixés de manière amovible, par tout type de moyen connu, à la paroi extérieure de celui-ci. Les capteurs 14 sont susceptibles d'être recouverts d'une feuille d'aluminium de manière à réfléchir le rayonnement provenant de l'incubateur et/ou du local dans lequel il est disposé. De manière avantageuse, pour éviter la présence de ces feuilles d'aluminium, les capteurs 14 sont susceptibles d'être directement incorporés dans la paroi en cuivre du mannequin. A chaque segment corporel pourvu d'au moins un composant 12 résistif correspond au moins un capteur 14 de température. Chaque capteur 14 mesure la température Tmes d'un segment corporel et plus précisément sa température cutanée. Si plusieurs capteurs 14 sont utilisés pour un même segment corporel, la température dudit segment correspond alors à la moyenne Tmoy/mes des températures relevées par chacun des capteurs Tmes. En effet, la peau est directement soumise aux influences thermiques extérieures. Sa température varie suivant des paramètres extérieurs (température de l'air, vitesse de l'air, ...) et intérieurs (flux sanguin, température centrale, ...). Le contrôle des échanges de chaleur doit donc être réalisé au niveau de la peau et c'est pour cela que l'on considère la température cutanée du mannequin ou plus exactement la température au niveau de la paroi extérieure du mannequin. Pour plus de précision, un à quatre capteurs, voire plus, sont installés sur chacun des segments corporels. La température moyenne du mannequin 3 est alors obtenue par la moyenne des températures moyennes Tmoy/mes de chacun des segments, pondérée par la surface de chacun d'entre eux. Selon une forme de réalisation de l'invention, le nombre de capteurs associés à chaque segment est le suivant: tête 8, tronc 6, pour chaque autre segment 2. Les capteurs de température des parois de l'incubateur sont fixés sur chacune des parois intérieures de ce dernier. II est prévu au moins un capteur par paroi de l'incubateur. La température de paroi de l'incubateur correspond à la moyenne des températures obtenues pour chacune des parois. Dans la forme de réalisation selon la figure 1, il est prévu un capteur par paroi et la température de paroi de l'incubateur correspond à la moyenne des températures mesurées par chacun des cinq capteurs de paroi. Le capteur de température de l'air ambiant dans l'incubateur est placé longitudinalement et transversalement au centre de l'incubateur à une distance du matelas comprise entre 5 et 20 cm et de préférence à une distance de 10 cm. Les thermistances utilisées pour la mesure des températures des parois de l'incubateur, de l'air ambiant dans celui-ci et de la température du mannequin peuvent être par exemple des thermistances du type YSI (Yellow Spring Instruments) série 409A de précision de plus ou moins 0,1"C. D'autres capteurs sont susceptibles d'être prévus pour la mesure de température, telle que celle du local dans lequel est disposé l'incubateur 2. A titre illustratif, pour la mesure de température du local, des thermistances du type YSI série 402 sont susceptibles d'être utilisées. Les figures 2 et 3 montrent les moyens de régulation à l'aide de schémas de fonctionnement par blocs. Ainsi, chaque capteur 14 est relié à un multiplexeur 15 relié à son tour à un multimètre 16. Les valeurs Vmes analogiques mesurées (telles que tension intensité, impédance...) sont transférées de manière numérique par un Convertisseur Analogique-Numérique CAN 17 à un ordinateur 18 pour être traitées par un régulateur 19 sous forme d'un logiciel contenu dans ce dernier. Tout système hardware de régulation équivalent est susceptible d'être utilisé. Comme montré dans les formes de réalisation selon les figures 5 ou 11, le régulateur 19 est susceptible de se présenter sous la forme d'un régulateur PID ou à base de logique floue. Comme représenté sur la figure 5, la température numérique moyenne Tmoy/rnes d'un segment corporel est calculée (bloc moyenne) à partir de chacune des températures mesurées Tmes sur ledit segment (correspondant respectivement aux valeurs mesurées Vmes) et comparée (bloc comparateur) à la température de consigne Tcons mise en mémoire (bloc consigne) correspondant à la température moyenne que doit présenter le segment corporel concerné du nouveau-né en environnement thermique neutre, c'est-à-dire lorsque les gains et pertes de chaleur du corps du nouveau-né avec son environnement sont équilibrés de manière stable. Selon des données cliniques, la température d'un nouveau-né varie d'un membre à l'autre. En se basant sur de telles données, les valeurs de consigne utilisées pour les expériences décrites ci-après sont les suivantes : tête 36,4"C, tronc 36,56"C, bras 33,53"C, jambe 35,54"C. L'erreur e issue de ladite comparaison (réalisée par le bloc comparateur) est alors traitée par le régulateur 19 de type PID ou à base de logique floue et il en résulte une températeur de commande Tcom à laquelle correspond une valeur de commande Vcom de chauffe du composant 12 résistif dudit segment corporel afin de rectifier l'erreur e Les expériences montrent que, concernant le régulateur 19 PID, un régulateur P ou PI est suffisant, la fonction de dérivation n'influant pratiquement pas. Dans le cas du régulateur 19 à base de logique floue, la régulation est réalisée à partir de règles linguistiques de type: Si Condition, Alors Conséquence. Selon une forme de réalisation dudit régulateur, pour chaque segment, il est prévu un régulateur flou à deux entrées (I'erreur e et la variation de l'erreur d(e)), avec quatre règles de type Mamdani, des fonctions d'appartenance triangulaire sur [-1,1]. La structure du régulateur flou est donnée à la figure 11. Les gains Ge et Gde permettent de ramener e et d(e) dans l'intervalle [-1,1]. Le bloc d(e) calcule la variation de l'erreur. Le bloc de fuaification traduit l'erreur et sa variation en deux valeurs floues, I'opérateur utilisé étant l'opérateur min. Le bloc de règles linguistiques donne des surfaces possibles pour la variation de la commande, étant entendu qu'il y a autant de surfaces que de règles. Le bloc de techniques d'inférence prend en compte toutes ces surfaces possibles pour n'en former qu'une seule représentant la valeur floue de la commande à appliquer. Le bloc de défuzzification convertit la valeur floue de la commande en une valeur numérique comprise entre - 1 et + 1. La variation de la commande obtenue est intégrée par l'intégrateur et traduite à l'échelle du système par le bloc G. II est à noter, comme le montre la figure 5, qu'il est possible d'afficher sur l'écran de l'ordinateur 18 par exemple la valeur de la température cutanée mesurée pour chaque segment et de la température cutanée moyenne pour l'ensemble du mannequin, et de la valeur de la puissance de chauffe nécessaire pour réguler le mannequin en température ainsi que tout autre paramètre jugé intéressant pour l'analyse à effectuer. La valeur de commande Vcom correspondant à la température de commande obtenue Tcom calculée par le régulateur 19 PID ou flou est de type numérique. Elle est donc transformée en valeur analogique par un Convertisseur Numérique Analogique CNA 20 et, comme décrit précédemment, provoque, suivant sa valeur, la mise en fonction des relais et la chauffe du mannequin 3. Comme le montre la figure 3, le CAN 17, CNA 20, multimètre 16, sont intégrés dans un même boîtier, appelé (( module de commande . Afin d'éviter une mise en fonction permanente des relais 13 et des composants 12 résistifs jusqu'à changement de la valeur de commande, surtout lorsque la valeur de consigne est relativement proche de la valeur mesurée, une carte 21 de modulation de temps de chauffe est insérée entre le CNA 20 et les relais 13 (figure 2). La figure 6 représente une forme de réalisation de ladite carte 21. Elle comporte six entrées C31 à C36 et respectivement six sorties correspondantes relais 1 à relais 6. Ces entrées C31 à C36 sont connectées aux six sorties du CNA 20 et les sorties relais 1 à relais 6 aux entrées des six relais 13 prévus pour la commande des six composants 12 situés dans les six segments corporels du mannequin. La carte 21 est constituée d'un bloc générateur 22 de rampe, de blocs 23 à 28 de décalage des signaux C31 à C36 et de blocs 29 à 34 comparateurs du signal provenant du bloc générateur Crampe et du signal provenant respectivement des blocs de décalage 23 à 28 V'COm La carte 21 fonctionne de la manière suivante : le signal d'entrée C31 à C36 correspondant aux signaux de commande Vcom pour chacun des segments corporels du mannequin est décalé par respectivement les blocs 29 à 34 de manière à supprimer les valeurs négatives et décaler le signal vers des valeurs positives, à savoir, dans le cas présent, passer d'une basse tension comprise entre - 15 et 15 volts à une tension comprise entre 0 et 5 volts, ceci de manière à permettre la comparaison avec le signal Vrampe en forme de rampe établi à l'étage suivant. Cet étage de décalage est susceptible d'être intégré au niveau du logiciel contenu dans l'ordinateur 18. L'entrée C31 à C36 est alors directement connectée à l'entrée + du comparateur (respectivement blocs 29 à 34). Le signal Vcom parvenant à l'entrée + du comparateur respectivement 29 à 34 (signal provenant du bloc de décalage 23 à 28 ou directement du CNA 20, suivant la solution choisie parmi celles présentées précédemment) est ensuite comparé, à l'aide du comparateur au signal Vrampe en forme de rampe provenant du générateur 22. Lorsque la valeur de la comparaison est positive, le signal de sortie est égal à la tension d'alimentation du comparateur Vcc, à savoir + 15 volts. Lorsque la valeur de la comparaison est négative, le comparateur bascule et le signal de sortie est alors nul. Le basculement du signal de sortie intervient lorsque la valeur de la rampe Crampe est égale à la valeur du signal V'cOm. Or, plus l'erreur e est importante, plus la température de commande et donc la valeur Vcom de commande est importante. Or plus la valeur Vcom est grande, plus le temps pour que la valeur de rampe atteigne la valeur de commande, c'est-à-dire que le comparateur bascule et que le signal de sortie s'annule est long. Ainsi, plus l'erreur est grande, plus le temps de chauffe est important. De manière évidente, dans le cas du régulateur Proportionnel, la température de commande Tcom est fonction de l'erreur Tcons - Tmoy/mes. Ainsi, plus la valeur de consigne est éloignée de la valeur mesurée, plus la valeur de leur différence, et donc de la valeur de commande proportionnelle à cette différence est grande, et plus le temps pour que la valeur de rampe atteigne celle de la valeur de commande, c'est-à-dire que le comparateur bascule et que le signal de sortie s'annule, est long. La durée pendant laquelle le signal de sortie est égale à la tension d'alimentation Vcc, c'est-à-dire la durée de chauffe est donc fonction de la valeur Tcons Tmoy/mes. Plus la valeur mesurée est éloignée de la valeur de consigne, plus le temps de chauffe est important. Les figures 7A et 8A un signal en tout ou rien à la sortie du comparateur, tel que représenté sur la figure 7B. La durée de chauffe, pendant laquelle le signal de sortie est égal à la tension d'alimentation, est ainsi réduite. En revanche, lorsque la valeur de consigne est éloignée de la valeur mesurée, la valeur de commande fonction de la différence Tcons - Tmoy/mes est grande. II en résulte un signal en tout ou rien à la sortie du comparateur, tel que représenté sur la figure 8B. La durée de chauffe est beaucoup plus importante que dans le cas précédent. Ainsi, lorsque la température mesurée est très éloignée de la température de consigne, la durée de chauffe est plus importante de manière à atteindre la valeur de consigne le plus rapidement possible. La modulation de la durée de chauffe est réglable en modifiant la période ou l'amplitude du signal en forme de rampe. Ces modifications sont susceptibles d'être réalisées à partir du potentiomètre RV1 et de la capacité C1 (figure 6) en changeant leur valeur. Ainsi, dans le cas de la figure 9, I'amplitude du signal Vrampe en forme de rampe est augmentée. II en résulte une diminution du temps de chauffe par rapport à celle de la figure 7B. Dans le cas de la figure 10, la période du signal Vrampe en forme de rampe est augmentée. II en résulte une augmentation de la durée de chauffe par rapport à celle de la figure 7B. Le système de mesure 1 dans son ensemble fonctionne de la manière suivante: Le mannequin 3 est disposé dans un environnement donné, soit dans la forme de réalisation de la figure 1, dans un incubateur 2 sur un matelas. Les différents composants 12 résistifs sont branchés à une alimentation V et commandés par les relais 13. Les différents capteurs 14 de température sont fixés sur la paroi externe du mannequin 3 aux endroits souhaités, ainsi que sur chacune des parois internes de l'incubateur 2. Un capteur de température de l'air de l'incubateur 2 est placé à 10 cm du matelas. Un capteur de l'air du local dans lequel est disposé l'incubateur 2 est également mis en place. L'incubateur 2 est chauffé par air convectif jusqu'à une température déterminée. Les capteurs 14 mesurent la température des segments corporels du mannequin 3 et transmettent la valeur mesurée successivement au multiplexeur 15, multimètre 16, CAN 17 et régulateur 19. L'ordinateur calcule la valeur Tmoy/mes moyenne mesurée de chacun des segments corporels. Le régulateur 19 compare chacune des températures moyennes mesurées à une température de consigne Tcons rentrée en mémoire et en déduit une température de commande et une valeur de commande Vcom correspondante permettant de rectifier les températures cutanées de chacun des segments corporels. La valeur de commande Vcom est transmise successivement au CNA 20, à la carte 21 de modulation de la durée de temps de chauffe et aux relais 13. Suivant la valeur de la commande, le relais 13 alimente ou non les composants 12 résistifs. Lorsque les composants 12 résistifs sont alimentés, ils chauffent et diffusent la chaleur dans le volume du segment corporel correspondant pendant une durée de temps de chauffe périodique fixée par la carte 21 de modulation. Les paramètres du régulateur sont alors fixés de manière à obtenir la régulation la meilleure possible, à savoir la température mesurée la plus proche possible de la température de consigne pour chacun des segments corporels. Les paramètres du régulateur étant réglés, il est alors possible, par exemple, de calculer les coefficients de rayonnement et de convection à partir des valeurs mesurées pour différentes températures de l'air ambiant dans l'incubateur par régression des équations régissant les différents modes de transfert. Ainsi, par exemple, si l'on étudie uniquement les échanges secs, l'échange E de chaleur évaporative est nul (E=0) et que l'on considère l'échange K de conduction négligeable et estimé à 5% des échanges totaux, I'équilibre énergétique d'un nouveau-né exprimé par l'équation: M=R+C+K-E où M représente la production de chaleur; R représente l'échange de chaleur radiative; C représente l'échange de chaleur convective; revient à l'équation suivante: 95%*M=R+C (1) Or la chaleur radiative est donnée par: R=hr*(TskTr) où Tr est la température moyenne de rayonnement; Tsk est la température de la peau. Tr est calculée par la moyenne pondérée, par le taux de surface projetée du nouveau-né sur les parois, des températures des parois. Ce taux de surface projetée est estimé par Michael H. LE BANC (1987) à: e 30% pour la paroi supérieure; 17% pour les parois latérales; 8,5% pour les parois avant et arrière. Ainsi on a: Tr = 0.3 * Tws+ 0.17 * Twld + 0.17 * Twlg + 0.085 Twav + +0.085* Twar + 0.09 Tm où Tws est la température de la paroi supérieure; Td est la température de la paroi latérale droite; Tw9 est la température de la paroi latérale gauche; Twav est la température de la paroi avant; Twar est la température de la paroi arrière. L'échange de chaleur par convection est donné par: C = hc (Tsk - Tincub) où Tincub est la température de l'air dans l'incubateur. L'équation (1) peut alors s'exprimer par: 95% * M = hr *(Tsk - Tr) + hc (Tsk - Tincub). Une régression multiple de l'équation linéaire précédente nous permet de déterminer les coefficients de rayonnement h, et de convection hc. Les coefficients de transfert sont présentés ci-après: Résumé de régression: Nombre : 12 Manquant : 0 R : 0.990 Rcarré : 0.981 R carré ajusté : 0.977 Ec. Type résiduel :11.135 Coefficient de régression Coefficient Erreur Coefficient Valeur de t Valeur de p standardisé standardisé hc 4.942 2.599 0.489 1.9021 0.086 hr 4.779 10.17 0.327 4.699 0.000 Equation 95% * M = 4.942 * (Tsk - Tr) + 4.779 * (Tsk - Ta) Une régression multiple de l'équation puissance quatrième d'équilibre énergétique, nous permet de déterminer la valeur du taux de surface, A, du nouveau-né échangeant du rayonnement avec son environnement. Les résultats de cette régression sont les suivants: Résumé de régression Nombre :12 Manquant : 0 R : 0.990 Rcarré : 0.981 Carré ajusté : 0.977 Ec. Type résiduel :11.148 Coefficient de régression Coefficient Erreur Coefficient Valeur de t Valeur de p standardisé standardisé hc 5.170 2.557 0.511 2.022 0.0707 h 4.210#-8 8.974e-9 0.301 4.691 0.0009 Avec h = Ar #sk. # où a représente la constante de STEPHAN-BOLTZMANN (5,671 09w. M 2k4) Ssk représente le coefficient d'émissivité de la peau. Cette régression nous permet de déterminer la valeur de l'expression a. Sk Ar et connaissant a et Cask on peut déduire la valeur de Ar. On a donc: $sk = 0.95 a = 5.67 10.8 Ainsi on obtient Ar = 0.78 II est présenté dans tout ce qui suit d'autres expériences réalisées avec le système de mesure 1 selon l'invention. Le régulateur est de type proportionnel. Les valeurs des températures des différents segments corporels du mannequin ont été mesurées sous trois ambiances thermiques différentes dans l'incubateur. Le chauffage de celui-ci est effectué par air convectif jusqu'à une température de consigne de: 28 C, 31 0C ou 36 C. La vitesse de l'air à l'intérieur de l'incubateur étant pratiquement nulle, la convection est spontanée et le coefficient de convection hc est considéré constant. La température de l'air dans l'incubateur Tinaub est une moyenne arithmétique de cinq valeurs mesurées prés de la paroi supérieure, de la paroi latérale et près de chaque paroi avant. La température cutanée du mannequin Tsk est calculée par pondération des températures locales de chacun des segments corporels T1. Ssegment i &alpha;i = Stotale L'air de l'incubateur est chauffé jusqu'à ce que la température de consigne soit atteinte. A cet instant, on met en oeuvre le programme de régulation du mannequin et les différentes valeurs des températures : Ttête, Ttronc, Tbras, Tjambes et Tincub sont mesurées. Chaque expérience dure 150 minutes et les valeurs des températures sont relevées toutes les 10 secondes. Cette première étude est complétée par une seconde où l'on couvre les parois internes de l'incubateur de papier aluminium. Sous ces conditions, aucun échange de chaleur par radiation ne peut se produire entre l'incubateur et les parois du local dans lequel se trouve l'incubateur puisque les ondes électromagnétiques sont réfléchies sur cet interface et ne pénètrent pas à l'intérieur de l'incubateur. Dans ces deux conditions, les puissances électriques efficaces, Peffi dissipées par effet Joule dans chaque membre pour atteindre la température de consigne de 36"C imposée sur la surface du mannequin, sont calculées. Les températures obtenues dans les trois ambiances thermiques sont testées par une analyse de variance (ANOVA). Les figures 12 à 16 représentatives des variations de température du tronc et de la température cutanée pondérée en fonction du temps montrent la différence qui existe du fait du rayonnement externe et de la variation de la température de l'incubateur. Les températures mesurées pour les différents segments corporels ne fluctuent pas beaucoup dans le temps, I'écart-type maximal étant de 1,42 C au niveau des bras. C'est sur ces membres que la température maximale est enregistrée tout au long de l'expérimentation. La plus grande fluctuation (TMa > I'incubateur (dont la température d'air est inférieure à la température des bras) et le tronc (qui a la plus grande surface d'échange). De ce fait, ils sont sensibles aux échanges de chaleur qui ont lieu par radiation et convection, ce qui explique la grande variabilité mesurée à leur niveau. La température la plus basse est mesurée sur la tête (34,33"C), qui se situe dans la région froide de l'incubateur (sortie d'air). Le tableau 1 représente les différences de températures inter-segments mesurés pour les deux expérimentations (incubateur libre et isolé) et pour les trois températures d'air: 28"C, 31 0C et 36"C. ONC JAMBES 2s c 1 1 0.14 l î.ca 0.s3 TETE ai j j 0.05 0.25 0.01 t O.J9 a,c3 0 Q4s 2 0.01 2sc I 0. j 1 .22 1 a.77 I c.sa oao J6'C ) ar 1 0.5t 0.01 2FC ) 0.6 o.is i BRAS 3r'C ( C.jZ O.rT a.38 1 3 1 0-; 1 a.d9 1 ~ 0.53 Z9'C ( 432 0.51 r.16 I 2s^c 1 a.32 1 a.5 6 JAMBES 31C a.3, I o.ca 136'C 1 130 1.57 Tableau 1 : Différences de températures inter-segments corporels, mesurées pour les trois ambiances. La partie supérieure est relative à l'incubateur isolé et la partie inférieure à l'incubateur libre. Ces différences de températures sont dues à la réponse dynamique du système de chauffe (temps de chauffe), à la conduction par les surfaces communes entre les segments jointifs emboîtés et à l'hétérogénéité de la température de l'air dans l'incubateur. Ces phénomènes justifient le caractère aléatoire de ces différences, quelle que soit la température d'air. Les résultats concernant les températures des différents membres T enregistrées ont montré qu'il y a une interaction entre les différents segments corporels du fait d'un échange de chaleur par: conduction s'ils sont jointifs (tête-tronc, tronc-épaules, tronc-jambes) * rayonnement s'ils sont l'un en face de l'autre (tronc-bras et jambe droite jambe gauche). Le décalage relevé entre les signaux des différentes températures indique que le temps de chauffe n'est pas le même pour chaque segment. La diffusion de la chaleur est fonction des dimensions corporelles, ce qui explique la variabilité de la réponse dynamique. Les amplitudes des signaux de températures relatives aux différents membres ne sont pas égales bien que les températures de consignes imposées le soient. Cette variation de la température est attribuée à la conduction inter-segments d'une part et à l'échange par rayonnement qui a lieu non seulement entre les segments mais aussi avec les parois de l'incubateur et avec l'enceinte de la salle, d'autre part. Les résultats montrent également que le système conçu est sensible aux échanges de chaleur par rayonnement entre les parois de l'incubateur et les murs du local dans lequel il est disposé. Ceci se traduit par un effet significatif sur les puissances électriques dissipées dans les différents membres du mannequin et permet d'avancer que ce type de mannequin peut être utilisé pour mesurer les échanges radiatifs non seulement de l'ensemble du corps mais aussi de chaque segment corporel. Le calcul théorique du coefficient de rayonnement hr permet de calculer expérimentalement le coefficient de convection ha à partir des équations régissant les différents modes de transfert et, plus particulièrement, de la température de I'air dans l'incubateur, de la température du local, de la température cutanée du mannequin et des puissances dissipées. Si le coefficient hr peut être facilement déterminé par un calcul théorique avec une bonne fiabilité, le coefficient hç ne l'est pas. Dans la littérature connue à ce jour, I'erreur affectant le coefficient hc est de 30%. L'invention a permis de démontrer que le coefficient de convection est lié à la vitesse de l'air dans l'incubateur. II a été également démontré à l'aide du système de mesure selon l'invention que la production de chaleur par le mannequin est susceptible d'être réduite par le port d'une couche et/ou d'un bonnet. II est donc possible de tester l'influence du port d'un vêtement sur les échanges de chaleur. Les températures relevées sur les différentes parties du corps oscillent autour de la température de consigne avec des déviations standards faibles, compte tenu de la complexité des échanges par conduction inter-segments, par convection avec l'air dans l'incubateur et par rayonnement avec les parois. Les résultats obtenus peuvent encore être améliorés en augmentant le nombre capteurs de températures sur les différents segments corporels. L'isolation renforcée des thermistances mesurant Tjncub peut également être faite pour éviter l'effet du rayonnement sur la mesure effectuée. Avec le système de mesure selon l'invention, il est possible notamment: . de quantifier les échanges thermiques du nouveau-né normo ou hypothermique; de quantifier la chaleur reçue ou perdue par l'enfant; * de déterminer les pertes conductives par contact avec le matelas et de quantifier l'influence du matelas chauffant; . d'évaluer l'isolation vestimentaire; de déterminer le flux radiatif reçu dans les incubateurs fermés ou radiants; de quantifier la température de rayonnement. REVENDICATIONS 1. Système de mesure (1) électrique destiné à étudier les échanges de chaleur d'un nouveau-né dans un environnement donné, comprenant un simulateur sous la forme d'un mannequin (3) pourvu de parties (7) dont au moins les segments corporels suivants : un tronc (9), une tête (8), deux jambes (11) et deux bras (10), et muni de moyens (4) de chauffe, des moyens (5) de mesure de la température dudit mannequin (3) étant prévus, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (6) de régulation en température de chaque segment de manière indépendante par rapport aux autres. 2. Système de mesure selon la revendication (1), caractérisé en ce que le mannequin (3) reproduit au moins une des caractéristiques physiques d'un nouveau-né, telles que la morphologie, la taille, les proportions et le poids. 3. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mannequin comprend au moins une articulation entre deux parties (7) contiguës de son corps de la même manière que pour un nouveau ne. 4. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mannequin (3) est entièrement composé d'une unique matière telle que le cuivre et recouvert d'une couche de peinture, noir mât ou gris moyen. 5. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (6) de régulation sont constitués d'un régulateur (19) Proportionnel Intégral Dérivé ou PID. 6. Système de mesure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (6) de régulation sont constitués d'un régulateur 19 flou. 7. Système de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le régulateur est à deux entrées, la différence entre la température mesurée et la température souhaitée pour chacun des segments corporels et la variation de cette différence, avec quatre règles du type Mamdani. 8. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (21) de modulation du temps de chauffe des segments en plus des moyens (6) de régulation. 9. Système de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (21) de modulation du temps de chauffe font dépendre le temps de chauffe de la différence entre la température mesurée et la température souhaitée au niveau de chacun des segments corporels. 10. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (4) de chauffe comportent des composants (12) résistifs chauffants incorporés dans chacun des segments 12 corporels. 11. Système de mesure selon la revendication 10, caractérisé en ce que le fonctionnement des composants (12) résistifs est commandé à partir de relais (13). 12. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (5) de mesure sont constitués d'au moins un capteur (14) de température disposé(s) sur chacun des segments corporels afin de déterminer la température cutanée de chacun d'entre eux, la température moyenne des températures mesurées sur un même segment étant prise en compte pour la régulation. 13. Système de mesure selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens (6) de régulation sont aptes à comparer la température moyenne cutanée mesurée au niveau de chacun des segments à une température de consigne et à réguler celle-ci en conséquence. 14. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (5) de mesure de la température de l'environnement. 15. Système de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mannequin (3) est creux, et en ce qu'aucune séparation interne n'est prévue entre les parties (7) jointives.