Brevet FR2802079A1 — publié le 20010615

L'invention concerne de façon générale le domaine de la pléthysmogra- phie, et plus précisément la pléthysmographie à sonde (ou jauge) exten- sométrique, généralement une jauge mercurielle. Cette technique consiste à déterminer des variations de volume d'un membre, généralement un membre inférieur, en mesurant la circonferen- ce de celui-ci en un ou plusieurs endroits et en évaluant la variation de volume en fonction de la variation de cette circonférence. Les variations de circonférence sont mesurées grâce à une "jauge" cons- tituée d'un mince tube souple extensible et creux en silicone contenant un filet de mercure et connecté à chaque extrémité à un filament conducteur en cuivre. L'allongement de la jauge provoque une augmentation lon gueur et une réduction de diamètre du filet de mercure, modifiant ainsi la résistance électrique de celui-ci. Cette résistance est enregistrée, don- nant ainsi une mesure de la variation de périmètre de la jambe per mettant d'en extrapoler la variation de volume du membre (on notera inci- demment que le mercure peut être remplacé par un autre matériau fluide ou gel conducteur, dès lors que ce dernier présente une résistivité mesu- rable peut suivre les déformations du tube extensible). Cette technique est très aisée à mettre en oeuvre, elle permet d'effectuer des mesures en plusieurs points du membre et sur les deux membres si- multanement. Elle n'est pas invasive, est peu coûteuse et facile à mettre en oeuvre par un praticien sans nécessiter d'appareillage complexe, et c'est pourquoi elle constitue toujours la méthode de référence dans le do maine la pléthysmographie. L'un des inconvénients de cette méthode réside dans la difficulté d'éta- lonner correctement la jauge, condition indispensable pour obtenir pré cision voulue. En effet, au fil du temps, les jauges sont sujettes à un certain vieillisse ment, de sorte qu'il est nécessaire de procéder régulièrement à leur reca- libration. De plus, la précision de la mesure est sujette aux variations de température, ce qui rend souhaitable un nouvel étalonnage avant chaque série de mesures. Jusqu'à présent, l'étalonnage des jauges était réalisé de façon plus ou moins empirique, en étendant la jauge le long d'une règle et en mesurant les variations de résistance en fonction des variations de longueur. Cette manière de procéder présente l'inconvénient d'être assez peu préci se et d'être dépendante de l'habileté de l'opérateur. plus, si la jauge est calibrée à la verticale, le poids spécifique du cure vient perturber la géométrie de la colonne conductrice, dont la sec tion ne sera pas homogène sur toute la longueur du tube souple. Enfin commodité les jauges de grande longueur sont repliées pour cet éta lonnage, ce qui peut induire un défaut d'homogénéité si le tube est replié autour d'un doigt anguleux ou de petit diamètre (pincement, variation cale de section). Inversement, pour une mesure horizontale, la jauge va se déformer flamber si elle est simplement soutenue à ses deux extrémités, ou va frot sur une génératrice si elle est posée à plat, ce qui dans l'un ou l'autre cas aura des incidences sur la géométrie de la colonne de mercure faussera ainsi la calibration. L'un des buts de l'invention consiste à remédier à ces divers inconvéni- ents en proposant un appareil d'étalonnage de jauge extensométrique de pléthysmographie qui soit à la fois précis, fiable, simple d'emploi et coûteux à réaliser. Plus précisément, la jauge à étalonner comprenant un mince tube souple extensible contenant un matériau conducteur et pourvu à ses deux extre- mités de moyens de connexion électrique pour une mesure de résistance entre ces deux extrémités, l'appareil selon l'invention comprend : deux tambours d'axes parallèles situés à distance l'un de l'autre, ces tambours définissant sur un secteur de leur périphérie un chemin d'enroulement la jauge de manière que cette dernière puisse être disposée en au moins une boucle sensiblement plane s'enroulant autour des deux tambours des moyens pour faire varier l'entraxe des tambours ; des moyens pour mesurer la variation de l'entraxe des tambours, et corrélativement la va riation de longueur de la boucle de la jauge ; et des moyens de mesure de la variation de résistance électrique de la jauge en fonction de la variation de longueur ainsi produite. Selon diverses caractéristiques subsidiaires avantageuses - les tambours sont des tambours libres en rotation, de manière à per mettre une homogénéisation la tension de la jauge sur la longueur de la boucle; - l'appareil comprend une pièce de connexion et de renvoi recevant la jauge à ses deux extrémités et à mi-longueur pour dédoubler en deux boucles superposées, et chaque tambour comporte deux gorges superposées recevant chacune l'une des deux boucles, les gorges correspondantes respectives des tambours étant sensiblement copla naires; - l'appareil comprend des moyens d'ajustement préalable de l'entraxe des tambours, de manière à adapter l'appareil à la longueur de la jau ge à étalonner et à appliquer à celle-ci une tension initiale prédétermi née ; - les axes des tambours sont verticaux, de manière la boucle s'étende dans un plan sensiblement horizontal ; - l'appareil comprend des moyens de soutien du fil de liaison de la jau- aux moyens de mesure de la variation de résistance electrique. On maintenant décrire un exemple de réalisation de l'invention en réfé rence aux dessins annexés. figures 1 et 2 sont des vues, respectivement en perspective de des sus et en élévation, de l'appareil selon l'invention. La figure 3 montre le détail de la pièce de connexion et de renvoi rece vant la jauge à ses deux extrémités et à mi-longueur. L'appareil d'étalonnage de l'invention comporte un socle fixe 10 portant un tambour 12 d'axe vertical, librement mobile en rotation. Ce tambour comporte deux gorges 14, 16 de même diamètre (par exemple 25 mm en fond de gorge), avec des régions de plus grand diamètre 18 (pour séparer les deux gorges 14 et 16) et 20 (pour séparer la gorge 16 de la surface supérieure du socle 10). Le tambour 12 est avantageusement pourvu en partie supérieure d'une molette 22 permettant de le manoeuvrer à la main. La largeur des gorges 14, 16 est choisie de manière à correspondre au diamètre de la jauge, typiquement un diamètre de 0,5 mm (correspondant à un diametre interne du capillaire de l'ordre de 0,2 mm) afin de pouvoir y loger celle-ci sans contrainte. Le tambour 12 est solidaire d'une réglette 24 mobile en translation longi tudinale (c'est-à-dire suivant la plus grande dimension de l'appareil) par rapport socle fixe 10. La translation de la réglette 24 est mesuree par un instrument 26 et la valeur mesurée est présentée sur un afficheur 28. La position de la réglette 24 par rapport au socle 10 peut être bloquée au moyen de vis moletées 30. L'instrument de mesure 26 est par exemple une jauge de profondeur nu mérique du même type que celles couramment utilisées en métrologie, la réglette 24 étant constituée par la partie mobile de cette jauge de profon deur. Cet appareil, outre l'affichage 28, comporte avantageusement une sortie numérique directe du type RS-232 permettant notamment un enre gistrement direct des données par un ordinateur auquel est relié l'instru ment de mesure. La mesure avec l'instrument 26 est effectuée typique ment avec une précision de 11100e de millimètre. Le socle fixe 10 porte également une potence 32 terminée à son extrémité par exemple par un ressort 34 permettant d'y bloquer aisément un pour soutenir mécaniquement celui-ci. Le socle 10 est par ailleurs pourvu de deux tiges glissières longitudinales 36 le long desquelles peut être déplacé un coulisseau 40 de manière à placer celui-ci à une distance prédéterminée du socle 10 en fonction de la longueur de la jauge à calibrer. Une fois la position du coulisseau trou vée, celui-ci est bloqué par serrage de deux vis moletées 38. Le coulisseau 40 supporte un second tambour 42, semblable au premier tambour 12 porté par le socle fixe 10. Plus précisément, le tambour 42 comporte deux gorges 44, 46 de même diamètre (par exemple 25 mm en fond de gorge), avec des régions de plus grand diamètre 48 (pour séparer les deux gorges 44 et 46) et 50 (pour séparer la gorge 46 de la surface supérieure du socle 10). Le tam bour 42 est avantageusement pourvu en partie supérieure d'une molette 52 permettant de le manoeuvrer à la main. Pour l'étalonnage de la jauge extensométrique, celle-ci est montée sur une pièce 54 (représentée plus en détail figure 3) de connexion et de ren voi. Cette pièce est en elle-même connue, car elle sert déjà au placement et à la connexion des jauges extensométriques sur le membre à mesurer. La pièce comporte des broches femelles 56 pour la liaison électrique aux extrémités de la jauge, reliées à un fil 58 termine par un prise 60 re liée à un appareil enregistreur tel qu'un enregistreur graphique ou un or dinateur (qui peut être en particulier pour un étalonnage avec l'appareil de l'invention le même que celui auquel est relié l'instrument de mesure 26). La pièce comporte également un bossage de renvoi 62 autour duquel la jauge 64 est passée à mi-longueur, de manière a former une double boucle. Plus précisément, l'une des extrémités 66 de la jauge est enfichée sur la pièce de connexion 54, puis la jauge est déroulée pour passer sur un de- mi-tour autour du tambour 42 dans la gorge 44, puis sur un demi-tour au tour du tambour 12 dans la gorge 14, puis, à mi-longueur au point 68 au tour du bossage de renvoi 62, puis à nouveau sur un demi-tour autour du tambour dans la gorge 16 (l'espacement axial entre les deux gorges 14, 16 correspondant approximativement au diamètre du doigt de renvoi 62) puis jusqu'au tambour 42 sur un demi-tour dans la gorge 46, pour terminer enfichage de la deuxième extrémité 70 dans la pièce de con nexion 54. Le fil d'alimentation et de mesure 58 de la jauge est ensuite accroché à l'extrémité 34 de la potence 32 afin que le poids de ce fil n'in flue pas la mesure à venir. Une fois l'ajustement ainsi réalisé, avant de commencer les mesures pro prement dites, l'opérateur fait légèrement tourner les tambours 12 et 42 au moyen des molettes 22 et 52, de manière à homogénéiser la tension de la jauge sur toute sa longueur, aussi bien sur la partie libre que sur celle en contact avec les tambours. La position du coulisseau est ensuite ajustée en fonction de la longueur de la jauge (les longueurs de jauge varient typiquement de 7 à 57 cm en l'absence sollicitation) et de manière à appliquer une tension initiale prédéterminée, définie une fois pour toutes pour chaque jauge et corres pondant à une valeur particulière de résistance lue l'appareil de me sure. L'instrument 26 est alors mis à zéro, puis la réglette est déplacée par paliers de manière à étirer progressivement la jauge. Les valeurs des paliers sont ajustées par lecture sur l'afficheur 28. La ré sistance de la jauge est alors mesurée et enregistrée, donnant ainsi un point de la courbe d'étalonnage. Une série mesures est ainsi effectuée jusqu'à l'allongement maximal de la jauge, habituellement étirée jusqu'à 4 % de sa valeur nominale. La calibration de la jauge peut être ainsi effectuée avec une précision, une sensibilité et une fidélité très supérieures aux methodes plus ou moins empiriques utilisées jusqu'à présent. De plus, le relevé des mesures aux points d'étalonnage successifs peut être réalise de façon automatique si les mesures de resistance, d'une part, et de déplacement, d'autre part, sont directement enregistrées dans l'ordinateur ce qui réduit encore les erreurs et imprécisions de mesure li ées à l'opérateur. REVENDICATIONS 1. Un appareil d'étalonnage jauge extensométrique de pléthysmogra- phie, notamment de jauge mercurielle, cette jauge comprenant un mince tube souple extensible (64) contenant un matériau conducteur et pourvu à ses deux extrémités (66, 70) moyens de connexion électrique pour une mesure de résistance entre ces deux extrémités, appareil caractérisé en ce qu'il comprend - deux tambours (12, 42) d'axes parallèles situés à distance l'un de l'autre, ces tambours définissant sur un secteur de leur périphérie un chemin d'enroulement de la jauge de manière que cette dernière puis se être disposée en au moins une boucle sensiblement plane s'enrou- lant autour des deux tambours, - des moyens (10, 24, 30) pour faire varier l'entraxe des tambours, - des moyens (26, 28) pour mesurer la variation de l'entraxe des tam bours, et corrélativement la variation de longueur de la boucle de la jauge, et - des moyens de mesure de la variation de résistance électrique de la jauge en fonction de la variation de longueur ainsi produite. 2. L'appareil de la revendication 1, dans lequel les tambours sont des tambours libres en rotation, de manière à permettre une homogénéisation la tension de la jauge sur la longueur de la boucle. 3. L'appareil de la revendication 1, comprenant une pièce (54) de con nexion et de renvoi recevant jauge à ses deux extrémités (66, 70) et à mi-longueur (68) pour la dédoubler en deux boucles superposées, et dans lequel chaque tambour comporte deux gorges superposées (14, 16 ; 44, 46) recevant chacune l'une deux boucles, les gorges correspondan tes respectives (14, 44 ; 16, 46) des tambours étant sensiblement copla naires. 4. L'appareil de la revendication 1, comprenant en outre des moyens (36, 38, 40) d'ajustement préalable de l'entraxe des tambours, de manière à adapter l'appareil à la longueur de la jauge à étalonner et à appliquer à celle-ci une tension initiale prédeterminée. 5. L'appareil de la revendication 1, dans lequel les axes des tambours sont verticaux, de manière que boucle s'étende dans un plan sensible- ment horizontal. 6. L'appareil de la revendication , comprenant en outre des moyens (32, 34) de soutien du fil (58) de liaison de la jauge aux moyens de mesure de la variation de résistance électrique.