Formation des enseignants. Le tensiomètre. Objet technique modélisable issu de l environnement des élèves

Transcription

1 Le tensiomètre Objet technique modélisable issu de l environnement des élèves

2 Un peu d'histoire C'est en 1628 que W. Harvey découvrit la circulation du sang. C'est pourtant seulement en 1730 que la pression sanguine fut mesurée pour la première fois par S. Hales avec un manomètre relié par une canule à l'artère crurale d'un cheval. Cent ans plus tard, en 1828, J.L.M. Poiseuille fit les mêmes mesures avec un manomètre à mercure dont les unités (mm ou cm de mercure) sont encore utilisées en pratique médicale, en contradiction avec le système international d'unités. La méthode courante en pratique clinique a été inventée en 1905 par N. Korotkoff. Elle consiste à mesurer au manomètre la contre pression exercée sur une artère par un brassard gonflable tout en auscultant l'artère.

3 L'enregistrement graphique direct de la pression artérielle avec un manomètre relié par un cathéter à une artère montre des oscillations périodiques synchrones avec le cycle cardiaque. La pression varie à chaque cycle cardiaque entre une valeur minimale d'environ 10 kpa (80 mm Hg), la pression diastolique (PD), une valeur maximale d'environ 16 kpa (120 mm Hg), la pression systolique (PS). Enregistrement manométrique de la pression artérielle * : pression systolique ; ** : pression diastolique ; S : accident dû à la fermeture des valvules sigmoïdes.

4 Les méthodes de mesure de la tension artérielle sont les méthodes auscultatoire et oscillométrique. Ces deux méthodes reposent sur le principe de la manchette et permettent une mesure en temps réel et continu des tensions artérielles. Avec la mesure auscultatoire, les bruits de Korotkoff sont écoutés avec un microphone incorporé dans la manchette, permettant de mesurer la tension systolique et la diastolique. La méthode auscultatoire avec sphygmomanomètre (appareil à colonne de mercure) est toujours l étalon historique de la mesure de tension. Toutes les autres méthodes sont habituellement comparées à ce standard. La méthode oscillométrique est connue depuis le début du siècle. Sa diffusion a commencé après 1980, après la découverte d algorithmes pour le calcul de la tension artérielle A la base de cette méthode, il y a les variations de pression de l onde de pouls. Ces oscillations sont enregistrées par le transformateur de pression de l appareil. L oscillation la plus forte est équivalente à la tension artérielle moyenne, et un algorithme permet de calculer les tensions systolique et diastolique

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14 UML trop orienté «génie logiciel» Créer en 2003 puis normalisé par l OMG depuis V1.2 sorti en 2010 SysML (Systems Modeling Language) est un langage de modélisation générique pour l ingénierie des systèmes, basé sur UML 2. Il permet la spécification, l analyse, la conception, la vérification et la validation de tout système. Les systèmes peuvent être de type matériel, logiciel, information, processus, personnel et d installation.

15 Objectif : refléter les fonctionnalités et les objectifs attendus du système technique du point de vue des acteurs Diagramme des cas d utilisation

16 Diagramme d activité Formation des enseignants

17 2.3 Approche comportementale Modèles de comportement Principes généraux d utilisation Identification et limites des modèles de comportements, paramétrage associé au progiciels de simulation Il s agit de proposer une approche simple permettant de justifier l utilisation d un modèle de comportement, pouvant s appuyer sur une simulation, permettant de justifier le paramétrage, les objectifs associés (justification de performance, prédiction d un comportement et la comparaison avec le réel.

18 2.3 Approche comportementale Modèles de comportement Identification des variables du modèle, simulation et comparaison des résultats obtenus au système réel ou à son cahier des charges Il s agit de faire une analyse permettant de mettre en évidence l influence du paramétrage sur la pertinence des résultats de la simulation.

19 Signal d entrée : évolution de la pression pendant le dégonflage de la manchette Pistes : Simulation par Labview Simulation par Matlab Ces deux logiciels peuvent restituer physiquement le signal enregistré

20 Enregistrement (fichier wav par exemple) des bruits de Korotkoff en plaçant un micro sur l artère humérale, puis amplification puis restitution en concordance avec la pression. Comparaison réel (objet technique) et modèle Etude de la méthode auscultatoire

21 3.2 Constituants d un système Acquisition et codage de l information Capteurs : approche qualitative des capteurs, grandeur mesurée et grandeurs d influence (parasitage, sensibilité, linéarité) On privilégie des activités de travaux pratiques articulées autour de chaînes d acquisition et de traitement logiciel, après instrumentation de systèmes réels.

22 3.2 Constituants d un système Acquisition et codage de l information Conditionnement et adaptation du capteur à la chaîne d information, échantillonnage, blocage

23 Signal d entrée : évolution de la pression pendant le dégonflage de la manchette Piste : Mesure directe exemple : capteur de pression +amplificateur d instrumentation

24 Capteur : MPX2100 : Etendue : 0 à100 kpa Ce qui correspond à 0 à 750 mmhg Amplification par 100 Réglage du zéro

25 Mesure de la pression pendant le dégonflage du brassard

26 3.2 Constituants d un système Acquisition et codage de l information Filtrage de l information : tous types de filtres (approche par gabarit) On privilégie des activités de travaux pratiques articulées autour de chaînes d acquisition et de traitement logiciel, après instrumentation de systèmes réels.

27 Traitement du signal : détermination des valeurs de pressions systoliques et diastoliques Pistes : prototypage rapide Labview simulation et/ou traitement réel du signal

28 Approche par les circuits classiques de l électronique : filtre passe haut, détecteur crête et/ou enveloppe. Circuit détecteur de crête pour repérer la valeur maxi de la pression

29 Tensiomètre de poignet Braun BP2005 Capteur de pression Compresseur Electrovanne Affichage

30 3.1 Solutions technologiques Traitement de l information Traitement programmé : structure à base de microcontrôleurs et structures spécialisées (composants analogiques et/ou numériques programmables) Les opérandes simples (somme, différence, multiplication, retard, comparaison) sont extraites de bibliothèques graphiques fournies. On se limite aux principes de la programmation objet. Pour les systèmes événementiels on utilise les composants programmables intégrés.

31 Traitement du signal : détermination des valeurs de pression systolique et diastolique Flowcode : traitement réel du signal + affichage du résultat Utilisation d un tableur Algorithme implémenté dans un langage objet C# (spécialité SIN)

32 Extrait du programme de mathématiques : 3. Statistiques et probabilités Le travail sur les séries statistiques et les probabilités mené en classe de seconde se poursuit avec la mise en place de nouveaux outils. Les sciences et techniques industrielles et du laboratoire fournissent un large éventail de sujets d étude.

33 Evolution et critique du système Formation des enseignants

34 Douze appareils disponibles en pharmacie ou en grande surface ont récemment été évalué cliniquement. Méthodologie : La moitié des tests de validation a été réalisée à la Policlinique médicale de Lausanne et l'autre moitié a été effectuée à la Policlinique de médecine de Genève. Les résultats montrent que seuls trois appareils de mesure au bras sur sept remplissent tous les critères d'évaluation utilisés alors qu'aucun des cinq appareils au poignet ne remplit les trois critères préétablis.

35 Communication de l information Exemple : La société Withings (start-up française) annonce la sortie d un tensiomètre qui se connecte sur les iphone ou ipod pour assurer une lecture facile de la tension et communiquer les données à un médecin.