EP0193546B1 - Digital decompressemeter with variable perfusions and method for effecting it - Google Patents
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- B63C2011/021—Diving computers, i.e. portable computers specially adapted for divers, e.g. wrist worn, watertight electronic devices for detecting or calculating scuba diving parameters
Definitions
- the invention relates to a method for determining the minimum non-pathological decompression program for a person (diver, hyperbaric worker, aviator, cosmonaut, etc.) who has stayed and breathed a gas mixture containing one or more gases which cannot be metabolized at ambient pressures. greater than that of the "surface" that it ultimately wants to reach, as well as an automatic device for determining and indicating said program and related parameters applying the said method as well as a diving assembly incorporating the said device.
- the need for a decompression program stems from the fact that, during the pressure stay, the non-metabolizable gases have dissolved via the lungs and the blood in the tissues of the organism in greater quantities than those which may exist there at surface pressure, and that too rapid decompression would release in situ, rather than in the exhalation gases via the blood and the lungs, the excess of said gases not consumable by the body in the form of bubbles called " pathological ", that is to say capable of inflicting lesions on the tissues in which they appear and / or of interrupting the blood circulation in certain vessels, the spectrum of observable and generally deferred consequences of these decompression accidents ranging from slight itching localized until death.
- the two main types of decompression are continuous decompression and step decompression.
- Continuous decompression consists in reducing the ambient pressure continuously or in small steps, and is faster but less practical than decompression in stages, which consists in making stops of relatively long duration at relatively distant predetermined ambient pressures. one from the other, generally spaced 3 mem (meters of seawater) 3 ms to the surface, the speed of movement to the first level and between the levels being limited by a given maximum admissible value, generally between 10 and 20 mem / min.
- the ideal decompression program is the minimal program, that is to say the one whose total duration is the shortest without compromising the safety of the person concerned.
- a method for determining decompression programs is precise when the program prescribed by this method for a given exposure comes as close as possible to the minimum program, any deviation going in the direction of safety.
- the first is the accuracy of determining the state of saturation of the person with non-metabolizable gases after a given exposure.
- the second is the precision with which the constraints which said saturation state must obey during decompression are known to avoid the appearance of pathological bubbles.
- the method of the invention has a better first factor and, in turn, a better second factor than conventional methods.
- the state of saturation of the organism is represented by the tensions of non-metabolizable gases in a certain number of tissues. These voltages represent concentrations of dissolved gas scaled so that at Saturation of a given tissue for a given gas (Saturation will be used here with a capital S in the sense of equilibrium where the tissue contains in solution all the gas which can reside therein in a stable manner), the tension of the gas in the tissue is numerically equal to the partial pressure of said gas in the breathed mixture, itself equal to the product of ambient pressure and the molar concentration of the gas in the mixture.
- These tissues do not represent well defined anatomical tissues, but rather sets of diverse anatomical tissues united by a common behavior with regard to the dynamics of exchanges of a given non-metabolizable gas with respiratory gases.
- Each tissue is characterized for a given gas by a constant called period or half-life, which according to the tissue can range from a few minutes to a few hundred minutes, which is defined as the time necessary for the tension of this gas in this tissue reduced by half the difference separating it initially from the saturation tension, equal to the partial pressure of the gas in the respiratory mixture, the latter being assumed to be constant.
- certain methods employ calculation devices for estimating the tensions when the ambient pressure is high, such as the "magnification" of the times actually spent at ambient pressures greater than 70 mem by a factor of 1.5 or 2.
- these tables can be qualified as work decompression tables.
- EP-A-073 499 is also known, according to which the previous dives of a hyperbaric worker are taken into account when calculating the concentration of the inert gas in his tissues.
- tissue blood flow tissue blood flow
- This vasodilatation is accompanied by an increase in cardiac output in order to maintain a constant blood pressure.
- cardiac output in humans can vary between 5 and 25 I / min, i.e. by a factor of 5, or even more: cardiac outputs of around 40 I / mn have been measured in well trained athletes providing maximum effort.
- a muftiplication of the cardiac output by a factor "x" greater than 1 must necessarily be associated with a multiplication by a factor "y” at least equal to "x" of the perfusion of the tissues whose increased metabolism is responsible for the increased cardiac output.
- the ambient temperature that is to say the temperature of the medium which receives the plunger, influences the perfusion of the organic tissues. This is how a low temperature reduces tissue perfusion and reduces the speed of gas exchange.
- the purpose of the method according to the invention is to take into account the exercise of the diver and / or the temperature of the ambient environment in order to more accurately determine the optimal decompression program.
- a high temperature and / or an increased exercise facilitate this exchange, on the other hand, a slow exercise or a rest and / or a low temperature slow down the said exchange.
- the factor which influences the exchange of non-metabolizable gas between the different tissues of the body of the diver and the blood is the perfusion of these different tissues of the body of the diver.
- This pulmonary ventilation can be determined using close measurements of the pressure of the reservoir of the respiratory mixture, then the use of an isothermal expansion law or not to determine the amount of said mixture released by the reservoir.
- the recorded value of the pulmonary ventilation can have as acceptable value 40 liters / min and that of the temperature 10 ° C.
- the memories of the automatic calculation means with memories include data representative of those of the table of GERS (French Navy) and those of the table of the French Ministry of Labor or any other tables.
- the memories of the memory calculation means equipping the device contain the data of a program of calculation in real time and in future time of the quantities of neutral gas present in the theoretical tissues.
- the device comprises registers for receiving the highest value of pulmonary ventilation, the lowest value of the ambient temperature, the value of the highest ambient pressure experienced by the diver and the value of the dive time, the means of calculation based on the value of the minimum ambient temperature and the value of the maximum pulmonary ventilation received by the registers, selecting either the GERS table or the table of the French Ministry of Labor and subsequently according to the value of the highest ambient pressure determining the maximum diving depth and the value of the diving time selecting the corresponding decompression plane in the selected table.
- the device comprises two solenoid valves controlled by the calculation means, one having its input connected to a gas tank other than the respiratory gas tank and its output connected to an inflatable or equivalent vest and the other having its input connected to said vest and its output left to the atmosphere, the calculation means controlling one or other of the valves to inflate the said vest or to deflate it in order to perform an automatic ascent, this being following the observation of a any anomaly according to pre-recorded instructions either following a voluntary order given on the spot.
- the diving assembly forming part of the present invention is characterized in that it incorporates a device applying the present method.
- Knowing P has other obvious safety advantages by allowing good management of respiratory reserves.
- a relatively high value may be used, for example 20 I / min (respectively 1 Vmn).
- this prediction can be made by preceding the ascent of a hypothetical residual stay at the present depth at the end of which the new state of saturation and the new decompression program are calculated as for an actual stay, so that one can predict by successive tests the maximum possible residual time at this depth, taking into account the available breathing gas reserves.
- the method takes into account as exercise parameter, the pulmonary ventilation (VE) determined during the dive, to calculate the quantities (qi) of neutral gas contained in one or more theoretical tissues (i) constituting a mathematical model of the diver's body.
- VE pulmonary ventilation
- the corresponding maximum cardiac rates (Q c) are determined using the empirical tables provided from experiments on several subjects at different ambient pressures.
- the determination of the maximum cardiac rates can be indifferently carried out by any of these two methods.
- the first stage (D1) is determined as that whose depth is equal to or immediately greater than the depth where any one of (q i ) max is reached.
- the quantities of neutral gas (qi) relating to the tissues (i) are not calculated.
- a decompression table either for work (as for example the table of the French Ministry of Labor) or for exploration (as for example the table of GERS of the French Navy) is selected according to the values of the pulmonary ventilation determined and measured room temperature values.
- the recorded values of ventilation and temperature are 40 liters / minute for pulmonary ventilation and 10 ° C for temperature for example.
- the device implementing the method according to the present invention comprises means for measuring the time (t), the ambient temperature ( T ), the ambient pressure (p), the pressure (P) of the reservoir of the respiratory mixture.
- the description of the device will be limited to the embodiment, where the cardiac output is determined by determining the pulmonary ventilation, but it should be noted that said flow can also be determined by measuring the frequency diver's heart.
- the device forming part of the present invention is equipped with a cardiac pulse sensor, known per se, producing signals representative of said pulsations.
- the corresponding cardiac rates are found using the pre-provided correspondence tables.
- the device also includes data input means allowing data entry to choose a decompression plan calculation method and to serve for the determination of said plan; the volume of the respiratory gas reservoir is introduced to serve, among other things, for determining pulmonary ventilation.
- the device also includes indication means receiving the output signals from the calculation means.
- the memories of the calculation means include instructions necessary to calculate the quantities (qi) of neutral gas contained in one or more tissues (i), this by the integration in real time of the exchange rates gaseous of said tissues.
- This calculation takes into account the ambient pressure, the time and the ambient temperature and is performed each time the pulmonary ventilation is determined from successive measurements of the pressure of the respiratory gas reservoir.
- the pulmonary ventilation itself is, according to stored instructions calculated from said measurements and according to an isothermal expansion law or not, known in itself, and taking into account the volume of said tank, the ambient pressure and possibly the evolution of the temperature as a function of time.
- the decompression plan is finally determined by integration in future time of the said gas exchange rates, also following the instructions stored according to the present process.
- the permanent calculation of the quantities (q;) of neutral gas in the various tissues (i) makes it possible to update the decompression plan according to the actual progress of the ascent and possibly in the case of the execution of successive dives at sea, at altitude or speleological.
- the memories of the calculation means comprise the data of at least two decompression tables, for example the table of GERS and the table of the French Ministry of Labor.
- the device also comprises two registers for receiving the highest value of the pulmonary ventilation and the lowest value of the ambient temperature.
- the device also has two other registers for receiving the highest value of the ambient pressure and the value of the dive time.
- the calculation means according to the value of the minimum ambient temperature and the value of the maximum pulmonary ventilation recorded in these registers, select either the GERS table or the table of the French Ministry of Labor.
- the GERS table is selected if the ambient temperature has never been below 10 ° C and if the pulmonary ventilation has never been above 40 liters / minute.
- the calculation means extract from the selected table the decompression plan corresponding to the dive time and the maximum depth reached, these calculation means, by means of indication means indicate to the diver the parameters fixing the stages of decompression (stages and durations of the stages).
- the device automatically detects the fact that the diver ascends, checks whether the diver follows the indications of the decompression plane and is therefore able to warn him via the means of indication if this is not the case, and of updating the decompression program according to the actual progress of the decompression.
- the first embodiment can coexist with the second to take over in the event that the diving profile goes beyond the framework of the prerecorded tables.
- the device comprises a means for measuring the ambient pressure, a means for measuring the time, a means for measuring the ambient temperature and a means for measuring the exercise.
- the device according to the invention comprises at least one means for measuring the pulmonary ventilation to determine the exercise.
- the pulmonary ventilation is determined by measuring the rate of decrease of the pressure P of the respiratory gas reservoir according to (Eq. 4).
- the calculation means and possibly the indication means are sensitive to the signals coming from said pressure measurement means P.
- Said calculating means evaluate the rate of variation of the pressure P as a function of the signals coming from said means for measuring the pressure P and from those coming from the time measuring means at the ends of a small time interval.
- Said calculation means determine the pulmonary ventilation of the user as a function of said rate of variation of P, of the ambient pressure, and of the volume of the reservoir concerned.
- the calculation means also use the current measured value of the pressure P to predict, on the basis of and possibly simultaneously with the current decompression program, the value of P when it reaches the surface assuming that the user would immediately perform its ascent according to the indications of the device and where its pulmonary ventilation during said ascent would have a presumed given value, said value may or may not depend on the values measured until the time when the prediction is made.
- Said calculation means are able to warn the user by means of one or more of the indication means as soon as the value P predicted upon arrival at the surface becomes less than a given safety threshold.
- the above prediction is also effective. killed by preceding the ascent of a hypothetical residual stay at this depth, at the end of which the new state of saturation and the new decompression program are calculated as for an actual stay, so that the means of calculation predict by suc - cess i fs the maximum possible residual duration at this depth, taking into account the available breathing gas reserves.
- the means for measuring the ambient pressure, the ambient temperature, and the pressure of the bottle or bottles each comprise at least one sensor which delivers an analog electrical signal and at least one analog digital converter which receives the analog electrical signal and the converts to digital signal.
- the means for measuring the ventilation in combination with the bottle pressure sensor and the analog-to-digital converter comprises a programmable clock or timer so that the calculation means in relation to the programmable clock can assess the speed of variation. pressure in the bottle.
- the bottle pressure sensor is connected to said bottle by a flexible hose.
- the outputs of these sensors are connected to at least one multiplexer controlled by the calculation means, the output of this multiplexer is electrically connected to the input of the analog to digital converter.
- the calculation means select the outputs of the various sensors sequentially.
- the sensors of the pressure measurement means are reactive or resistive, electro-mechanical or electrical, passive or active, precalibrated or not, with or without internal thermal compensation for sensitivity and / or zero, sensitive to pressures absolute or pressures relative to that prevailing inside the housing or one of its compartments. They may or may not include bellows, Bourdon tubes, levers, converters for displacement into an electrical signal, membranes, intermediate fluids transmitting pressure, flexible or rigid pipes or conduits equipping the sensitive parts of the sensors and the environments where pressures are measured.
- Their electrical part can be composed of one or more discrete or integrated electronic elements, which can behave electrically like a "Wheatstone bridge" whose resistance of one or more of the branches varies according to the measured pressure thus varying the output voltage of said bridge, or as a differential electric oscillator or not, the impedance of one or more of the elements of which varies as a function of the pressure measured, thus varying the oscillation frequency of said oscillator.
- Said means for measuring the pressure or pressures can also include circuits for amplification and / or external thermal compensation of the input (excitation) and / or output signals of the base sensor (s).
- circuits can be integrated into a single component or consist of operational amplifiers and passive components (resistances, capacitors).
- circuits may also be common to the other sensors by insertion of one or more analog demultiplexers and / or muftiplexers controlled by the calculation means between said circuits and the inputs and / or outputs of said sensors.
- Said means for measuring the pressure or pressures may comprise at least one constant voltage source, the output of which is connected either directly or by means of the said amplification and / or thermal compensation circuits at the input (excitation) of the sensor (s), said constant voltage source which, according to an arrangement called “ratiometric", can be that which internally or externally calibrates the analog-digital converter (s).
- the ambient temperature sensor is of the resistive temperature detector (RTD), thermistor, thermocouple, diode or integrated circuit type.
- Said means for measuring the temperature may have parts in common with other elements of the device, the temperature sensor being able in particular to be integrated into one of the pressure sensors or to the analog-to-digital converter being able to be of the voltage-frequency type.
- the signals from the temperature measurement means can be used to compensate for the thermal coefficients of the other measurement means and possibly of the indication means.
- the temperature measurement means comprise at least one analog-digital converter which can be of the voltage-frequency type which they can share with other measurement means if an analog multiplexer is provided. assistant, the output or outputs of said converter being connected to one or more lines of the calculation means, said converter also being able to contain the base temperature sensor.
- the indication means can be directly sensitive, via amplification circuits or via calculation means, to signals from the temperature measurement means and capable of informing the user of the value of said temperature.
- a possible version of the device also includes a means measuring heart rate.
- this means is constituted by a pulse sensor of a known type which is sensitive to the cardiac pulse and which transforms the said pulse into an electrical pulse.
- This means is also constituted by the programmable clock or "timer" which measures by means of an interruption line of the microcomputer the time interval between two electrical pulses received.
- This circuit can for example be a flip-flop of the "Schmidt trigger” type.
- the heartbeat sensor is mounted in a bracelet intended to be attached to the wrist of the diver.
- An electrical line consisting of an electrical wire coated with an insulator connects this sensor to the rest of the device.
- the means of data entry allow the possible modification, for purposes of experimentation or adaptation to new diving conditions or simply for reasons of personal preferences, of some of the quantities that can be held explicitly or implicitly in the memory of the means calculation such as surface pressure, volume of the tank in which the pressure P is measured, type of respiratory system used, safety threshold of the pressure P predicted on arrival at the surface, composition of the respiratory mixture possibly below form of a function of the ambient pressure, number and basic periods (for a given basic cardiac output) of the tissues constituting the mathematical model of the organism, initial values of the tensions of the various non-metabolizable gases in said tissues, maximum values permissible of said voltages as functions of ambient pressure, maximum ascent rate male, desired decompression mode (continuous or stepwise), depths or ambient pressures authorized for the execution of steps in the case of step decompression, coefficients of the correlation cardiac output / pulmonary ventilation / ambient pressure, coefficients correlation of cardiac output / period for each tissue, dive time not to be exceeded, depth or ambient pressure not to be exceeded, calibration constants of the measurement means
- the data input means are composed of magnetic action switches of the "reed” or Hall effect type located inside the housing, controlling the binary state of lines of the calculation means and one or more several magnets encapsulated in or covered with a material suitable for protecting them from corrosion, located outside said housing and movable in translation and / or rotation by the user in order to actuate said switches selectively and remotely.
- the data entry means may also include a locking device to protect the constants against any accidental modification during use or transport of the device.
- the calculation means are for example constituted by a microcomputer which can be of CMOS construction comprising in one or more housings one or more microprocessors with 4, 8, 16, 32 or even 64 bits, one or more clock signal generators, one or more elements of random access memory which can be of the static or dynamic type or a combination of the two, possibly one or more elements of read-only memory programmable or not, possibly one or more "timers” (counting registers), possibly one or more decoders , possibly one or more binary signal amplifiers ("buffers”, “drivers”, buffers, transmitters, receivers, transmitters) possibly one or more auxiliary logic boxes (gates, inverters, movable, muftiplexers, counters, Schmidt flip-flops) possibly one or more passive components (resistors, capacitors), possibly one or more communication interfaces, programmable or not, parallel (PIA, -PIO) or synchronous or asynchronous series (SCI, UART, USART, ACIA).
- the RAM can be kept under permanent voltage so that its content is preserved even during periods of device shutdown.
- the microprocessor (s) can operate in various modes such as “active”, “sleep”, “standby” corresponding to various energy levels.
- the calculation means can have one or more hierarchical or non-hierarchical interruption facilities, maskable or not, internal and / or external, by hardware and / or software, allowing the execution of specific algorithms according to the state of the measurement means. and / or display means and / or the timer (s) if necessary and / or data input means if necessary and / or means for supplying electrical energy.
- One of said interruption facilities preferably of the non-maskable type, controlled by the data input means, can trigger an organized system closure procedure which guarantees the backup of the contents of the RAM.
- the timers if present can fulfill all or part of the functions of the means of on time in association with the clock signal generator (s).
- the clock signal generator (s) can be composed of independent oscillators (crystalline, for example quartz, or others, for example RLC circuits) or outputs from those of the time measurement means, if any, which are separate from the means of calculation.
- the communications between the various components, if there are several, of the calculation means (internal communications) and between the calculation means and the other components of the device (input-output communications) take place via programmable ports.
- latch latch
- one-way or two-way or mixed which may have an inhibition facility (high impedance state) and / or via interrupt lines (by example for reception of frequency type signals) and / or via control lines (such as selection lines, handshake lines) and / or via parallel or serial communication interfaces.
- Some of these ports can be interconnected in a so-called "bus" arrangement.
- the input-output ports can be specialized or projected in memory.
- Said calculation means can fulfill part of the functions of the various measurement means, in particular by performing thermal calibrations and / or compensations of sensitivities and / or zeros, by generating via digital-analog converters analog signals allowing to evaluate the signals to be measured by using comparators or by measuring the frequency of an alternating signal using a "timer" and the associated external capture facility ("input capture interrupt").
- Said calculation means can modify one or more excitation voltages of the measurement and / or indication means by means of digital-analog converters or analog multiplexers associated with potential dividers and possible operational amplifiers.
- sequences of instructions executed by said calculation means may include various tests of the correct functioning of the device, in particular likelihood tests, leading to a warning of the diver via the indication means in the event of a malfunction detected.
- Said calculation means can, thanks to one or more switches of the “sotid-state” type (for example Dartingtons or power Mosfets) or mechanical relays (for example of the “reed” type) selectively or globally control the supply of electrical energy other components of the system, in order to direct their operation (on / off of lamps, horns, etc.) and / or to save energy for example by temporarily deactivating certain measurement means while the output signals of said means measurement are not "online” (active on the input lines of the computing means) or when said output signals are observed, vary very slowly allowing infrequent sampling.
- switches of the “sotid-state” type for example Dartingtons or power Mosfets
- mechanical relays for example of the “reed” type
- the means for supplying electrical energy are, for example, constituted by rechargeable batteries of the cadmium-nickel type or non-rechargeable batteries of the lithium or mercury type.
- Said means for supplying electrical energy occupy, for example, a separate and possibly detachable and replaceable compartment of the housing, hermetically isolated from the other compartment or compartments of said housing while being electrically connected to them.
- Said supply means if they are of the rechargeable type are connected to two stainless steel contacts, for example gold or gold-plated contacts located outside the housing and allow recharging of said supply means, at least one of the two connections by means of a diode or a switch preventing the discharge of said supply means via said contacts in seawater or in the ambient environment of the user, whoever it may be, the switch, in the case of a switch that can be of the reed type controlled from the outside of the housing using a magnet by the user or a relay controlled by the calculation means as a function of the ambient pressure, and / or requests expressed by the user via the data entry means.
- two stainless steel contacts for example gold or gold-plated contacts located outside the housing and allow recharging of said supply means, at least one of the two connections by means of a diode or a switch preventing the discharge of said supply means via said contacts in seawater or in the ambient environment of the user, whoever it may be, the switch, in the case of a switch that can be of the ree
- the compartment of the box containing the said supply means is provided with a manual opening or with a valve for the elimination of gases released by the supply means while preventing the entry of fluids or foreign bodies.
- the device of the invention may also include means for determining the state of charge of the supply means.
- These determination means consist of a constant voltage source, possibly a potential divider to which the potential difference is applied between the terminals of said supply means, and a comparator or more simply a divider of voltage connected to an additional input of the analog multiplexer downstream of the analog-digital converter.
- These means are totally or partially integrated into a single component, the output or outputs of said determination means being connected to one or more ports of the calculation means and / or to the indication means.
- the means of determining the state of charge trigger, after possible expiration of a delay and possible warning of the diver via the indication means, an organized closure of the system guaranteeing the backup of the contents of the RAM.
- the means of indication are made up of visual, sound or tactile means.
- the visual means comprise one or more simple light emitting diodes or arranged in segment display and / or dot matrix and / or "bar-graphs", one or more reflective, transmitive or transflective liquid crystal displays, with direct excitation or multiplexed, illuminable or not, with segments and / or matrices of predefined points and / or symbols and / or "bar-graphs", one or more plasma screens, one or more cathode-ray tube screens, one or more dials with needles, one or more incandescent lamps, one or more flash lamps, one or more electroluminescent tubes or screens, painted and / or engraved legends.
- These visual means are apparent to the user through one or more windows or transparent walls of the housing and are capable of representing, in digital or analog form or as a "bar-graph” or binary (display in two states, such as an LED s illuminating when a certain quantity exceeds a certain threshold) simultaneously or alternatively, automatically or on request via the data input means, any combination of the following information that the calculation means and possibly the measurement means are capable of provide them with:
- full or partial decompression program consisting of couples (depth or ambient pressure, time) and possibly the total duration of the ascent, minimum depth or ambient pressure accessible for continuous decompression, duration of this dive (stay at pressures higher than that prevailing on the surface), time, date, possible residual dive time at this depth or ambient pressure depending on the present estimated state of saturation of the user's body and its residual quantity of gas respiratory and possibly the request it expressed via the data entry means in terms of maximum duration of the dive, maximum depth or ambient pressure reached during this dive, current depth or ambient pressure, ascent rate current, residual amount of respiratory gas present (pressure P or equivalent volume for a given ambient pressure which may be the pressure prevailing on the surface), residual quantity of respiratory gas predicted at the end of the ascent prescribed by the device, pulmonary ventilation, oxygen consumption, user's cardiac output, ambient temperature, all information may have been stored by the user via the data entry means, answer to the question "has the maximum admissible depth (which may have been defined by the user) been exceeded?", answer to the question " has the maximum dive time (which may have been
- the sound means comprise one or more electro-acoustic transducers adapted to the ambient environment (for example hydrophones in a marine or fresh water environment) as well as their associated generator and amplifier circuits. These transducers are electromagnetic or piezoelectric, monotone or multitone, capable of informing the user in a qualitative way (alarms and signals-differentiated or not according to the information transmitted, particularly suitable for information of binary type), or even quantitative for example by speech synthesis if they are associated with one or more speech synthesis circuits receiving their instructions from the calculation means, the information transmitted by said sound means can be any combination of those listed above with reference to the means visuals.
- Tactile means are made up of mechanical appendages driven by electromagnets or electric motors. These mechanical appendages come into contact with any part of the user's body or fixed electrodes in permanent contact with the user's skin. These electrodes cause a slight discharge.
- Said tactile means if present allow, in the event of important information to be transmitted to the user (see list referring to visual means), to draw his attention to said visual means even under ambient noise conditions which would make ineffective sound means.
- the present invention also relates to a diving set comprising, in addition to a device according to the invention, a breathing apparatus composed of reserves of compressed gases carried or not carried by the diver, one or more regulators, and possibly a breathing bag provided with valves and a carbon dioxide absorption cartridge and an automatic oxygen dosing device, possibly a waterproof lamp, possibly orientation instruments (compass, goniometer), a diving mask or helmet, possibly means of propulsion (fins, underwater “scooter”), possibly means of protection against the cold (heated suit or not), possibly means of adjusting the buoyancy of the diver and his equipment (lifeline, ballasts or dry suit) with or without a supply of inflation gas independent of the supply of respiratory gas, possibly a turret or box or cha m decompression bre.
- a breathing apparatus composed of reserves of compressed gases carried or not carried by the diver, one or more regulators, and possibly a breathing bag provided with valves and a carbon dioxide absorption cartridge and an automatic oxygen dosing device, possibly a waterproof lamp, possibly
- a turbine-electric generator assembly (dynamo or rectified alternator) associated with a regulator and capable of extracting the energy for expansion of the respiratory gases and / or inflation of the means for adjusting the buoyancy and to maintain in a state of load satisfying the means of supplying electrical energy to the assembly during the dive.
- Said device according to the invention can be incorporated into the diving helmet and can comprise a corrective optical assembly based on lenses and / or mirrors and / or prisms and / or semi-reflecting blades allowing close-up vision, and possibly superimposed in the normal field of vision, visual means of indication.
- This device can also include conventional sound indication means (speakers, headphones) operating in the gaseous volume of the headset, and can include voice type data input means consisting of a microphone or laryngophone connected to the means of calculation via a speech recognition module.
- the diving assembly can include two solenoid valves controlled by the calculation means, binary way via relays or switches known as “solid-state” or proportionally via digital-analog converters followed by amplifiers, one controlling the entry of the inflation gas into the jacket or dry suit and the other controlling the escape of said gas to the ambient environment, said solenoid valves allowing said means of calculation as a function of time, ambient pressure and possibly its time derivatives - easily calculated as a function of the output signals over a period of time of the time measurement means and of the ambient pressure measurement means -, possibly of information previously stored in memory by the user via the input means data (such as the diver's mass, its volume, its coefficient of resistance to movement in water, the compressibility coefficient and the e volume at the surface of his suit) and possibly the current de
- the calculation means of said device according to the invention may be able to similarly control a solenoid valve responsible for the decompression of a diving turret or chamber or decompression chamber and possibly another responsible for its compression, thus automating the operation of said turret or box or chamber as regards decompression and possibly as regards compression.
- a preferred embodiment among the combinations of embodiments given for each of the main components of the device, particularly suitable for the use of scuba divers, and which has the advantages of being economical, versatile and relatively simple, is as follows :
- the ambient and reservoir pressures are transmitted to the "pressure" inputs, mouthed on one side of the housing, of two absolute pressure sensors, monolithic (with single semiconductor substrate) of the "Wheatstone bridge” type whose measurable pressure ranges are compatible to their respective measurands, via a rot-proof stainless membrane and an incompressible, non-corrosive and electrically non-conductive intermediate fluid in both cases, also via a flexible hose designed for high pressures (armed) connected to the HP outlet of the regulator in the second case.
- the two bridges are excited by constant voltages obtained by amplification of the constant voltage output of the single voltage-frequency converter ("ratiometric" arrangement), on the voltage input to be measured "from which the signals are multiplexed, after amplification and offset. of said bridges as well as the "temperature” output with which said converter is also provided.
- the means of calculating and measuring time consisting of an 8-bit CMOS microcomputer in a box (microprocessor, read-only memory, random access memory, 16-bit timer or timer, 29 input-output lines), control multiplexing analog signals to be measured by two of their input-output lines, and receive the output frequency of the converter on their frequency line to be measured. They are therefore able to know at any time the uncalibrated values of the ambient pressure, the tank pressure and the temperature, to calibrate them and, as regards the pressures, to apply thermal compensations to them.
- the calibration and thermal compensation constants are introduced into the microcomputer's RAM thanks to data input means of the "reed" type controlling the state of input-output lines of said microcomputer.
- the device is provided with a second charge level detector for the main batteries, constituted like the first with a potential divider and a threshold detector, which changes the state of a line of microcomputer input-output when said charge level only allows a few hours of operation, so that the user is notified.
- the main batteries are simply charged via two bare stainless steel contacts emerging from the housing, the discharge of said batteries by the same path being prevented by the interposition of a diode.
- This diode can be short-circuited by an reed switch controlled from the outside, allowing rapid total discharge of the main batteries in an emergency via the external contacts, a condition necessary for the subsequent execution of a rapid total charge at 2 A in 15 minutes without danger for the batteries.
- a second diode connected to the positive pole of the "back-up" battery via a resistor, performs a 1 mA bypass of the current charging, allowing a relatively quick recharging of said back-up battery when it has been used for a prolonged period, which the trickie charging current cannot guarantee.
- the maximum permanent charging current of the together is 68 mA.
- the visual means consist of a transflect i f LCD screen module (lighting either behind or in front) with 32 alphanumeric characters multiplexed, in a resistance scale associated with an analog multiplexer allowing the adjustment of the optimal reading angle of the the screen by that of the excitation voltage of the liquid crystals, into an electroluminescent panel underlying the screen and into a wave generator intended to supply said panel.
- the calculation means control said visual means by fifteen of their input-output lines: eleven are dedicated to data transmissions, three to control the multiplexer 8-1, one to the wave generator of the EL panel controlled via a Darlington .
- the audible indication means consist of a piezoelectric transducer connected to the "frequency output" line of the microcomputer via an amplifier.
Landscapes
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé de détermination du programme minimal de décompression non pathologique d'une personne (plongeur, travailleur hyperbare, aviateur, cosmonaute etc..) ayant séjourné et respiré un mélange gazeux contenant un ou des gaz non métabolisables à des pressions ambiantes supérieures à celle de la "surface" qu'elle veut finalement atteindre, ainsi qu'un dispositif automatique de détermination et d'indication dudit programme et de paramètres connexes appliquant le dit procédé ainsi qu'un ensemble de plongée incorporant le dit dispositif.The invention relates to a method for determining the minimum non-pathological decompression program for a person (diver, hyperbaric worker, aviator, cosmonaut, etc.) who has stayed and breathed a gas mixture containing one or more gases which cannot be metabolized at ambient pressures. greater than that of the "surface" that it ultimately wants to reach, as well as an automatic device for determining and indicating said program and related parameters applying the said method as well as a diving assembly incorporating the said device.
La nécessité d'un programme de décompression provient du fait que, lors du séjour en pression, les gaz non métabolisables se sont dissous via les poumons et le sang dans les tissus de l'organisme en quantités plus importantes que celles pouvant y exister à la pression de la surface, et qu'une décompression trop rapide libère- rait in situ, plutôt que dans les gaz d'expiration via le sang et les poumons, l'excès desdits gaz non consommables par l'organisme sous forme de bulles dites "pathologiques", c'est-à-dire susceptibles d'infliger des lésions aux tissus dans lesquels elles apparaissent et/ou d'interrompre la circulation sanguine dans certains vaisseaux, le spectre des conséquences observables et généralement différées de ces accidents de décompression allant de légères démangeaisons localisées jusqu'au décès.The need for a decompression program stems from the fact that, during the pressure stay, the non-metabolizable gases have dissolved via the lungs and the blood in the tissues of the organism in greater quantities than those which may exist there at surface pressure, and that too rapid decompression would release in situ, rather than in the exhalation gases via the blood and the lungs, the excess of said gases not consumable by the body in the form of bubbles called " pathological ", that is to say capable of inflicting lesions on the tissues in which they appear and / or of interrupting the blood circulation in certain vessels, the spectrum of observable and generally deferred consequences of these decompression accidents ranging from slight itching localized until death.
Les deux principaux types de décompression sont la décompression continue et la décompression par paliers.The two main types of decompression are continuous decompression and step decompression.
La décompression continue consiste à réduire la pression ambiante de façon continue ou par petites étapes, et est plus rapide mais moins pratique que la décompression par paliers, qui.consiste à effectuer des arrêts de durées relativement longues à des pressions ambiantes prédéterminées relativement distantes l'une de l'autre, généralement espacées de 3 mem (mètres d'eau de mer) en 3 mem jusqu'à la surface, la vitesse de déplacement jusqu'au premier palier et entre les paliers étant limitée par une valeur maximale admissible donnée, généralement entre 10 et 20 mem/mn.Continuous decompression consists in reducing the ambient pressure continuously or in small steps, and is faster but less practical than decompression in stages, which consists in making stops of relatively long duration at relatively distant predetermined ambient pressures. one from the other, generally spaced 3 mem (meters of seawater) 3 ms to the surface, the speed of movement to the first level and between the levels being limited by a given maximum admissible value, generally between 10 and 20 mem / min.
Quel que soit le type de décompression utilisé, le programme de décompression idéal est le programme minimal, c'est-à-dire celui dont la durée totale est la plus courte sans pour autant compromettre la sécurité de l'intéressé.Whatever type of decompression is used, the ideal decompression program is the minimal program, that is to say the one whose total duration is the shortest without compromising the safety of the person concerned.
Les raisons pour cela sont évidentes, surtout dans le milieu de la plongée professionnelle où quelques dizaines de minutes perdues en temps de décompression superflu peuvent entraîner des pertes de plusieurs milliers de francs en raison du coût horaire important des plongeurs et des personnes et matériels qui les entourent.The reasons for this are obvious, especially in the professional diving environment where a few tens of minutes lost in unnecessary decompression time can lead to losses of several thousand francs due to the high hourly cost of divers and the people and equipment that surround.
Un procédé de détermination de programmes de décompression est précis lorsque le programme prescrit par ce procédé pour une exposition donnée s'approche au plus près du programme minimal, tout écart allant dans le sens de la sécurité.A method for determining decompression programs is precise when the program prescribed by this method for a given exposure comes as close as possible to the minimum program, any deviation going in the direction of safety.
Deux facteurs critiques limitent la précision d'une méthode donnée.Two critical factors limit the accuracy of a given method.
Le premier est la précision de détermination de l'état de saturation de l'intéressé en gaz non métabolisables après une exposition donnée.The first is the accuracy of determining the state of saturation of the person with non-metabolizable gases after a given exposure.
Le second est la précision avec laquelle sont connues les contraintes auxquelles doit obéir ledit état de saturation pendant la décompression pour éviter l'apparition de bulles pathologiques.The second is the precision with which the constraints which said saturation state must obey during decompression are known to avoid the appearance of pathological bubbles.
Ces deux facteurs ne sont d'ailleurs pas indépendants; en effet, plus les erreurs commises dans la détermination de l'état de saturation sont importantes, plus sévères doivent être les contraintes auxquelles l'on doit soumettre le dit état en cours de décompression si l'on veut éviter une décompression sub-minimale et donc pathologique.These two factors are not independent; indeed, the larger the errors made in determining the state of saturation, the more severe must be the constraints to which the said state must be subjected during decompression if one wishes to avoid a sub-minimal decompression and therefore pathological.
Le procédé de l'invention possède un meilleur premier facteur et, par contrecoup, un meilleur second facteur que les méthodes conventionnelles.The method of the invention has a better first factor and, in turn, a better second factor than conventional methods.
Avant de décrire comment cela est accompli, il est nécessaire d'exposer plus en détail les méthodes conventionnelles.Before describing how this is accomplished, it is necessary to explain in more detail the conventional methods.
Ces méthodes, qu'elles soient appliquées à des scénarios pression ambiantèltemps fictifs comme pour l'établissement de tables de décompression ou au profil réel d'une exposition comme dans les appareils du type décompressi- mètre analogique ou numérique, sont nombreuses mais possèdent toutes, ou tout au moins les plus fiables et donc les plus employées, une architecture de base commune due aux travaux précurseurs de physiologiste britannique J.S. Haldane au début de ce siècle:These methods, whether they are applied to fictitious ambient pressure scenarios such as for the establishment of decompression tables or to the actual profile of an exposure as in apparatuses of the analog or digital decompression type, are numerous but all have, or at least the most reliable and therefore the most used, a common basic architecture due to the pioneering work of British physiologist JS Haldane at the beginning of this century:
L'état de saturation de l'organisme est représenté par les tensions de gaz non métabolisables dans un certain nombre de tissus. Ces tensions représentent des concentrations de gaz dissous mises à l'échelle de telle sorte qu'à Saturation d'un tissu donné pour un gaz donné (on emploiera ici Saturation avec un S majuscule dans le sens de l'état d'équilibre où le tissu contient en dissolution tout le gaz qui peut y résider de façon stable), la tension du gaz dans le tissu soit numériquement égale à la pression partielle du dit gaz dans le mélange respiré, elle-même égale au produit de la pression ambiante et de la concentration molaire du gaz dans le mélange.The state of saturation of the organism is represented by the tensions of non-metabolizable gases in a certain number of tissues. These voltages represent concentrations of dissolved gas scaled so that at Saturation of a given tissue for a given gas (Saturation will be used here with a capital S in the sense of equilibrium where the tissue contains in solution all the gas which can reside therein in a stable manner), the tension of the gas in the tissue is numerically equal to the partial pressure of said gas in the breathed mixture, itself equal to the product of ambient pressure and the molar concentration of the gas in the mixture.
Ces tissus ne représentent pas des tissus anatomiques bien définis, mais plutôt des ensembles de tissus anatomiques divers réunis par un comportement commun en ce qui concerne la dynamique des échanges d'un gaz non métabolisable donné avec les gaz respiratoires.These tissues do not represent well defined anatomical tissues, but rather sets of diverse anatomical tissues united by a common behavior with regard to the dynamics of exchanges of a given non-metabolizable gas with respiratory gases.
Le nombre nécessairement fini de tissus pris en compte par les diverses méthodes constitue un échantillonnage qui se veut représentatif du nombre théoriquement quasi-infini de tels ensembles possibles.The necessarily finite number of tissues taken into account by the various methods constitutes a sampling which is intended to be representative of the theoretically almost infinite number of such possible sets.
Chaque tissu est caractérisé pour un gaz donné par une constante appelée période ou demi- vie, pouvant selon le tissu aller de quelques minutes à quelques centaines de minutes, qui est définie comme le temps nécessaire pour que la tension de ce gaz dans ce tissu voie réduite de moitié la différence la séparant initialement de la tension de Saturation, égale à la pression partielle du gaz dans le mélange respiratoire, cette dernière étant supposée constante.Each tissue is characterized for a given gas by a constant called period or half-life, which according to the tissue can range from a few minutes to a few hundred minutes, which is defined as the time necessary for the tension of this gas in this tissue reduced by half the difference separating it initially from the saturation tension, equal to the partial pressure of the gas in the respiratory mixture, the latter being assumed to be constant.
Cette définition implique que la tension varie exponentiellement en fonction du temps t, selon une loi qui peut s'exprimer différentiellement de la façon suivante:
- q est la tension du gaz dissous dans le tissu
- g est la fraction molaire du gaz dans le mélange
- p est la pression ambiante
- k = Log 2/h est le coefficient exponentiel du tissu où
- Log 2 est le logarithme népérien de 2
- h est la période du tissu ou, si gp et k sont constants, sous la forme intégrée:
- (Eq. 2) q = qo + (gp - qo) (I-exp (-kt))
- où qo est la valeur initiale (au temps 0) et q est la valeur finale (au temps t) de la tension.
- q is the tension of the gas dissolved in the tissue
- g is the molar fraction of the gas in the mixture
- p is the ambient pressure
- k = Log 2 / h is the exponential coefficient of the tissue where
- Log 2 is the natural logarithm of 2
- h is the period of the tissue or, if gp and k are constant, in the integrated form:
- (Eq. 2) q = qo + (gp - qo) (I-exp (-kt))
- where qo is the initial value (at time 0) and q is the final value (at time t) of the voltage.
En addition, certaines méthodes emploient des artifices de calcul pour l'estimation des tensions lorsque la pression ambiante est élevée, comme le "grossissement" des temps réellement passés aux pressions ambiantes supérieures à 70 mem par un facteur de 1,5 ou 2.In addition, certain methods employ calculation devices for estimating the tensions when the ambient pressure is high, such as the "magnification" of the times actually spent at ambient pressures greater than 70 mem by a factor of 1.5 or 2.
L'état de saturation de l'organisme étant ainsi représenté, les contraintes auxquelles il doit obéir lors de la décompression se composent essentiellement de tensions maximales admissibles pour chaque tissu et pour chaque gaz qui sont des fonctions croissantes, généralement linéaires mais ne passant pas nécessairement par l'origine, de la pression ambiante, (voir U.S. 4 192 001). Ces tensions maximales admissibles à une pression ambiante donnée pour un gaz donné sont supérieures à la dite pression ambiante et donc bien évidemment supérieures à la pression partielle du gaz à cette pression ambiante, accordant ainsi aux tissus un certain degré de sursaturation (tension en excès de la tension de Saturation) permise et par là-même la possibilité à au moins l'un d'entre eux de se désaturer à chaque étape de la décompression, la vitesse de désaturation étant proportionnelle l'amplitude de la sursaturation comme l'indique (Eq. 1).The state of saturation of the organism being thus represented, the constraints which it must obey during decompression essentially consist of maximum admissible tensions for each tissue and for each gas which are increasing functions, generally linear but not necessarily passing by the origin, of the ambient pressure, (see US 4,192,001). These maximum allowable voltages at a given ambient pressure for a given gas are greater than said ambient pressure and therefore obviously greater than the partial pressure of the gas at this ambient pressure, thus granting the tissues a certain degree of supersaturation (tension in excess of the saturation voltage) allowed and thus the possibility for at least one of them to desaturate at each stage of decompression, the rate of desaturation being proportional to the amplitude of the supersaturation as indicated ( Eq. 1).
Une autre contrainte dont il a déjà été fait état est la vitesse maximale de décompression ou remontée, qui suffit à assurer la désaturation non pathologique des tissus les plus rapides, comme le sang.Another constraint which has already been mentioned is the maximum speed of decompression or ascent, which is sufficient to ensure the non-pathological desaturation of the fastest tissues, such as blood.
On connaît les tables du laboratoire de la chambre à pression de l'université de Zurich (Druckkammerlabor der Universitât Zürich) dans lesquelles le facteur d'effort physique du plongeur est pris en considération, c'est-à-dire, qu'un plongeur faisant un effort physique sous l'eau peut utiliser ces tables en sécurité.We know the tables of the laboratory of the pressure chamber of the University of Zurich (Druckkammerlabor der Universitât Zürich) in which the factor of physical effort of the diver is taken into account, that is to say, that a diver making a physical effort underwater can use these tables safely.
Autrement dit, ces tables peuvent être qualifiées comme tables de décompression du travail.In other words, these tables can be qualified as work decompression tables.
Ceci est le cas de tables du ministère du travail français.This is the case with tables from the French Ministry of Labor.
On connaît également, le brevet EP-A-073 499 suivant lequel les plongées précédentes d'un travailleur hyperbare sont prises en considération en calculant la concentration du gaz inerte dans ses tissus.EP-A-073 499 is also known, according to which the previous dives of a hyperbaric worker are taken into account when calculating the concentration of the inert gas in his tissues.
Il est à noter que dans tous ces cas, aucune mesure physique, autre que la pression ambiante et le temps, n'est prise en considération pour la détermination du plan de décompression.It should be noted that in all these cases, no physical measurement, other than ambient pressure and time, is taken into account for the determination of the decompression plan.
Afin de comprendre en quoi les méthodes conventionnelles sont susceptibles d'amélioration, on peut se reférer par exemple au paragraphe 3.4.1 du rapport de recherche 6-65 de l'U.S. Navy Experimental Diving Unit par R.D. Workman (1965), où il est dit en substance:In order to understand how conventional methods are likely to improve, we can refer for example to paragraph 3.4.1 of research report 6-65 of the US Navy Experimental Diving Unit by RD Workman (1965), where it is essentially says:
"II est également reconnu que l'admission de gaz inerte durant le travail est plus importante qu'au repos, en raison de l'accroissement du débit cardiaque et de la perfusion des tissus. De même, l'élimination de gaz inerte au cours des périodes de repos sera plus lente que pendant le travail."It is also recognized that the admission of inert gas during work is more important than at rest, due to the increase in cardiac output and tissue perfusion. Similarly, the elimination of inert gas during rest periods will be slower than during work.
La détermination des tensions maximales admissibles à partir de plongées de travail prend cette différence en compte dans une certaine mesure".Determining the maximum allowable voltages from working dives takes this difference into account to some extent ".
La perfusion d'un tissu anatomique (débit sanguin tissulaire) est en effet un facteur important des processus de saturation et désaturation en gaz non métabolisables.The perfusion of anatomical tissue (tissue blood flow) is indeed an important factor in the processes of saturation and desaturation in non-metabolizable gases.
Boycott, Damant et Haldane (The prevention of compressed air illness; J. Hyg. Lond. 8, 445-456, 1908) estiment que le coefficient exponentiel caractéristique k d'un tissu donné pour un gaz donné qui, comme nous l'avons vu, est inversement proportionnel à la période de ce tissu pour ce gaz, peut s'exprimer comme suit:
On s'accorde cependant de nos jours à penser que cela ne serait vrai que pour des tissus bien vascularisés, et que les périodes des tissus mal vascularisés, c'est-à-dire ceux où le gaz en solution doit diffuser sur une distance comparativement longue avant de rencontrer un vaisseau sanguin, dépendraient peu ou prou des perfusions de ces tissus.However, it is nowadays agreed that this would only be true for well-vascularized tissues, and that the periods of poorly vascularized tissues, that is to say those where the gas in solution must diffuse over a comparatively distance long before encountering a blood vessel, would depend more or less on infusions of these tissues.
Ces derniers tissus seraient également ceux dont les périodes sont les plus longues.These latter fabrics would also be those with the longest periods.
La perfusion d'un tissu dont le métabolisme s'accroit, comme un muscle fournissant un effort augmente par dilatation des vaisseaux sanguins qui l'irriguent en réponse à l'hypoxie temporaire provoquée par le dit accroissement de métabolisme.The perfusion of a tissue whose metabolism increases, like a muscle providing an effort increases by dilation of the blood vessels which irrigate it in response to temporary hypoxia caused by the said increase in metabolism.
Cette vaso-dilatation s'accompagne d'une augmentation du débit cardiaque afin de maintenir une pression artérielle constante.This vasodilatation is accompanied by an increase in cardiac output in order to maintain a constant blood pressure.
Entre le repos et un effort soutenu, le débit cardiaque chez l'homme peut varier entre 5 et 25 I/mn, c'est-à-dire par un facteur 5, ou même plus: des débits cardiaques d'environ 40 I/mn ont été mesurés chez des athlètes bien entraînés fournissant un effort maximal.Between rest and sustained effort, cardiac output in humans can vary between 5 and 25 I / min, i.e. by a factor of 5, or even more: cardiac outputs of around 40 I / mn have been measured in well trained athletes providing maximum effort.
Le simple fait de marcher lentement fait augmenter le débit cardiaque d'environ 50 % par rapport à la valeur au repos.The simple act of walking slowly increases the cardiac output by about 50% compared to the value at rest.
Or, par conservation des débits, une muftipli- cation du débit cardiaque par un facteur "x" supérieur à 1 doit nécessairement être associée à une multiplication par un facteur "y" au moins égal à "x" de la perfusion des tissus dont le métabolisme accru est à l'origine de l'augmentation de débit cardiaque.However, by conserving the flow rates, a muftiplication of the cardiac output by a factor "x" greater than 1 must necessarily be associated with a multiplication by a factor "y" at least equal to "x" of the perfusion of the tissues whose increased metabolism is responsible for the increased cardiac output.
Si l'on en croit Boycott, Damant et Haldane, cela signifie que les coefficients exponentiels et donc les vitesses d'échanges gazeux desdits tissus sont multipliés par le même facteur y".If Boycott, Damant and Haldane are to be believed, this means that the exponential coefficients and therefore the gas exchange rates of said tissues are multiplied by the same factor y ".
Les facteurs "x" et donc "y" pouvant être supérieurs à 5, on voit que les erreurs dues à cet effet, commises par les méthodes conventionnelles dans la détermination de l'état de saturation d'un individu, auxquelles Workman fait allusion dans l'extrait de son rapport présenté plus haut, peuvent être importantes.Since the factors "x" and therefore "y" can be greater than 5, we see that the errors due to this effect, made by conventional methods in determining the state of saturation of an individual, to which Workman alludes in the extract from his report presented above can be important.
Si l'on considère un modèle simplifié de l'organisme où les coefficients exponentiels de tous les tissus varieraient proportionnellement au débit cardiaque, et si l'on admet qu'un plongeur peut travailler au fond à un débit cardiaque de 25 IImn puis se décomprimer ensuite à un débit cardiaque de 5 I/mn selon une méthode conventionnelle en toute sécurité - ce dont il est permis de douter -, alors il est simple de voir, par interchangeabilité de "k" et de "t" dans (Eq. 2), que le même plongeur aurait pu en toute sécurité subir le même programme de décompression après une plongée à la même profondeur mais de durée 5 fois plus élevée si son débit cardiaque au fond n'avait été que de 5 Vmn, c'est-à-dire s'il n'avait fourni aucun effort au fond.If we consider a simplified model of the organism where the exponential coefficients of all the tissues would vary in proportion to the cardiac output, and if we admit that a diver can work at the bottom at a cardiac output of 25 IImn then decompress then at a cardiac output of 5 I / min according to a conventional method in complete safety - which is doubtful - then it is simple to see, by interchangeability of "k" and "t" in (Eq. 2 ), that the same diver could safely have undergone the same decompression program after a dive at the same depth but lasting 5 times higher if his cardiac output at the bottom was only 5 Vmn, that is that is, if he had made no effort at bottom.
En effet, son état de saturation au moment d'amorcer sa remontée aurait été exactement le même dans les deux cas.In fact, its state of saturation when it started to rise would have been exactly the same in both cases.
En d'autres termes, il serait parfaitement sûr, dans certains cas, d'utiliser les tables conventionnelles en entrant une durée fictive 5 fois moindre que la durée réelle de la plongée.In other words, it would be perfectly safe, in some cases, to use conventional tables by entering a fictitious duration 5 times less than the actual duration of the dive.
Par exemple, si l'on utilisait la table de plongée à l'air, annexée au décret de 1974 du Ministère du Travail Français régissant les mesures particulières de protection applicables aux travailleurs hyperbares (Bulletin Officiel, fascicule spécial n° 74-48 bis), on pourrait, dans certains cas, remonter en toute sécurité d'une plongée de 50 mn à 57 m en un temps total de 11,4 mn (durée de la remontée préconisée pour une plongée de 50/5 - 10 mn à 57 m) que l'on peut comparer aux 141,6 mn du programme de décompression obtenu par application stricte de la table, réalisent ainsi une économie non négligeable de plus de deux heures ou 92 % sur le temps de décompression.For example, if we used the air diving table, annexed to the 1974 decree of the French Ministry of Labor governing the specific protection measures applicable to hyperbaric workers (Official Bulletin, special booklet n ° 74-48 bis) , we could, in some cases, go up safely from a dive of 50 min to 57 m in a total time of 11.4 min (duration of the ascent recommended for a dive of 50/5 - 10 min to 57 m ) which can be compared to the 141.6 min of the decompression program obtained by strict application of the table, thus achieving a significant saving of more than two hours or 92% on the decompression time.
Il va sans dire qu'un plongeur qui se laisserait tenter par l'économie de temps réalisée dans l'exemple ci-dessus courrait vers de graves ennuis vu la simplicité de nos hypothèses, qui n'étaient destinées qu'à fournir un ordre de magnitude des répercussions possibles sur les durées de décompression réellement nécessaires des variations d'exercice au cours d'une exposition donnée à la pression.It goes without saying that a diver who would allow himself to be tempted by the saving of time achieved in the example above would run into serious trouble given the simplicity of our hypotheses, which were only intended to provide an order of magnitude of possible impact on actual decompression times of exercise variations during a given exposure to pressure.
D'autre part, il est reconnu que la température ambiante, c'est-à-dire la température du milieu qui reçoit le plongeur, influence la perfusion des tissus organiques. C'est ainsi qu'une température basse réduit la perfusion des tissus et réduit la vitesse des échanges gazeux.On the other hand, it is recognized that the ambient temperature, that is to say the temperature of the medium which receives the plunger, influences the perfusion of the organic tissues. This is how a low temperature reduces tissue perfusion and reduces the speed of gas exchange.
Il découle de ce qui précède qu'un plongeur soumis à un milieu froid devra subir une décompression plus lente que lorsque la température ambiante est modérée.It follows from the above that a diver subjected to a cold environment will have to undergo a slower decompression than when the ambient temperature is moderate.
Le procédé selon l'invention a pour but de tenir compte de l'exercice du plongeur et/ou de la température du milieu ambiant pour déterminer avec plus d'exactitude le programme de décompression optimal.The purpose of the method according to the invention is to take into account the exercise of the diver and / or the temperature of the ambient environment in order to more accurately determine the optimal decompression program.
L'exercice du plongeur et la température ambiante influencent tous deux l'échange de gaz non métabolisable entre les tissus et l'extérieur.Both the diver's exercise and the ambient temperature influence the exchange of non-metabolizable gas between the tissues and the exterior.
Une température élevée et/ou un exercice accentué facilitent cet échange, par contre, un exercice lent ou un repos et/ou une température basse ralentissent le dit échange.A high temperature and / or an increased exercise facilitate this exchange, on the other hand, a slow exercise or a rest and / or a low temperature slow down the said exchange.
En effet, le facteur qui influence l'échange de gaz non métabolisable entre les différents tissus du corps du plongeur et le sang (tissu mobile pratiquement en équilibre avec l'extérieur via les poumons) est la perfusion de ces différents tissus du corps du plongeur.Indeed, the factor which influences the exchange of non-metabolizable gas between the different tissues of the body of the diver and the blood (mobile tissue practically in equilibrium with the outside via the lungs) is the perfusion of these different tissues of the body of the diver. .
La mesure de celle-ci pour les différents tissus n'est pas aisée, mais son importance peut être estimée en observant d'une part la température ambiante et d'autre part l'un des paramètres suivants:
- - la ventilation pulmonaire,
- - la consommation d'oxygène,
- - la fréquence cardiaque,
- - le débit cardiaque.
- - pulmonary ventilation,
- - oxygen consumption,
- - heart rate,
- - cardiac output.
Ces quatres paramètres sont liés entre eux, ceci pour différents types de sujets et pour différents types d'exercice.These four parameters are linked together, for different types of subjects and for different types of exercise.
Il suffit par exemple de déterminer la ventilation pulmonaire, pour trouver à l'aide de courbes connues la consommation d'oxygène ou le débit cardiaque.It suffices for example to determine the pulmonary ventilation, to find using known curves the oxygen consumption or the cardiac output.
Cette ventilation pulmonaire peut être déterminée à l'aide des mesures rapprochées de la pression du réservoir du mélange respiratoire, puis de l'usage d'une loi de détente isotherme ou non pour déterminer la quantité du dit mélange libérée par le réservoir.This pulmonary ventilation can be determined using close measurements of the pressure of the reservoir of the respiratory mixture, then the use of an isothermal expansion law or not to determine the amount of said mixture released by the reservoir.
A cet effet, suivant une disposition de l'invention, le procédé, selon lequel le temps (t), la température ambiante (T), la pression ambiante (p), et la pression du réservoir de mélange respiratoire (P) contenant un gaz neutre comme par exemple l'azote sont mesurés, consiste selon une première forme à:
- 1: Calculer les ventilations pulmonaires (V'E) par l'application d'une loi de détente des gaz comme par exemple:
- V est le volume du réservoir du dit mélange respiratoire,
- p est la pression ambiante,
- dP est la variation de pression du réservoir entre deux mesures successives,
- dt est l'intervalle de temps entre deux mesures successives,
- 2: Déterminer les débits cardiaques maximaux (Q C) correspondant aux ventilations pulmonaires (V E), ceci à l'aide de tables empiriques préfournies issues d'expériences sur plusieurs sujets à différentes pressions ambiantes,
- 3: Calculer les quantités (qi) de gaz neutre dissous ou gazeux contenues dans un ou plusieurs tissus théoriques (i) constituant un modèle mathématique de l'organisme du plongeur, ceci en intégrant en temps réel écoulé les vitesses d'échanges gaz eux (dqi/dt) des tissus théoriques selon la relation:
- qi est la quantité de gaz neutre présente dans le tissu correspondant (i),
- Δi est égal à: soit (gp-qi) si qi < (p+Ki) c'est-à-dire en l'absence de bulles dans le tissu (i), soit (gp- (p+Ki)) si q > (p+Ki) c'est-à-dire en présence de bulles dans le tissu (i),
- g est la fraction molaire du gaz neutre dans le mélange respiratoire,
- Ki >0 est une constante préfournie déterminée par expérimentation représentant le seuil de formation des bulles dans le tissu (i).
- ki est le coefficient de temps du tissu (i) calculable comme:
- ki =αi,1Q c+ αi,0 avec ai,1 > 0 si Δi>0 c'est-à-dire une fonction croissante du débit cardiaque dans le cas d'absorption de gaz neutre par le tissu, ou
- ki - βi,1T + βi,0 avec βi,1 > 0 si Ai < 0 c'est-à-dire une fonction croissante de la température dans le cas d'élimination de gaz neutre par le tissu, αi,1 > 0, αi,0, βi,1 > 0 et βi,0 sont des constantes préfournies déterminées par expérimentation pour un tissu (i),
- 4: Calculer par intégration en temps futur de l'équation (1) en supposant que Q c et T conserveront leurs valeurs, l'évolution future de chaque (qi) correspondant à un tissu (i) dans le cas d'une remontée hypothétique à partir de la pression ambiante actuelle (p) à une vitesse constante habituellement utilisée (par exemple de 10 à 20 m/min) jusqu'à ce que (qi) d'un tissu quelconque atteigne une valeur maximale admissible (qi)max.
- 5: Calculer la profondeur à laquelle (qi) d'un tissu quelconque atteindra une valeur maximale admissible (q)max, où (qi)max est une fonction empirique préfournie du tissu et de la profondeur, et déterminer le premier (D1) palier comme celui dont la profondeur est égale ou immédiatement supérieure à la dite profondeur calculée.
- 6: Calculer le temps à passer au palier pour que les (qi) de tous les tissus (i) soient inférieurs ou égaux aux (qi)max du palier suivant, temps à l'issue duquel on peut remonter au palier suivant en un temps court.
- 7: Répéter l'étape (6) jusqu'à l'arrivée à la surface.
- 1: Calculate the pulmonary ventilation (V'E) by applying a gas expansion law, for example:
- V is the volume of the reservoir of said respiratory mixture,
- p is the ambient pressure,
- dP is the variation in tank pressure between two successive measurements,
- dt is the time interval between two successive measurements,
- 2: Determine the maximum cardiac rates (QC) corresponding to the pulmonary ventilations (VE), this using predefined empirical tables stemming from experiments on several subjects at different ambient pressures,
- 3: Calculate the quantities (qi) of dissolved or gaseous neutral gas contained in one or more theoretical tissues (i) constituting a mathematical model of the diver's body, this by integrating in real time the gas exchange speeds ( dqi / dt) theoretical fabrics according to the relation:
- qi is the quantity of neutral gas present in the corresponding tissue (i),
- Δi is equal to: either (gp-qi) if qi <(p + Ki), i.e. in the absence of bubbles in the tissue (i), or (gp- (p + K i )) if q> (p + Ki), i.e. in the presence of bubbles in the tissue (i),
- g is the molar fraction of the neutral gas in the respiratory mixture,
- K i > 0 is a predefined constant determined by experimentation representing the threshold for the formation of bubbles in the tissue (i).
- k i is the time coefficient of the tissue (i) calculable as:
- ki = α i , 1 Q c + α i, 0 with ai, 1> 0 if Δi> 0 i.e. an increasing function of the cardiac output in the case of absorption of neutral gas by the tissue, or
- k i - βi, 1 T + β i, 0 with βi, 1> 0 if Ai <0 i.e. an increasing function of the temperature in the case of elimination of neutral gas by the tissue, αi, 1> 0, αi, 0, βi, 1> 0 and βi, 0 are pre-provided constants determined by experimentation for a tissue (i),
- 4: Calculate by integration in future time of equation (1) assuming that Q c and T will keep their values, the future evolution of each (qi) corresponding to a tissue (i) in the case of a hypothetical rise from the current ambient pressure (p) at a constant speed usually used (for example from 10 to 20 m / min) until (qi) of any tissue reaches a maximum admissible value (qi) max.
- 5: Calculate the depth at which (qi) of any tissue will reach a maximum admissible value (q) max, where (q i ) max is a predefined empirical function of the tissue and the depth, and determine the first (D1) level like that whose depth is equal to or immediately greater than said calculated depth.
- 6: Calculate the time to pass at the level so that the (qi) of all the tissues (i) are less than or equal to the (q i ) max of the next level, time at the end of which we can go up to the next level in one short time.
- 7: Repeat step (6) until reaching the surface.
Trois points importants sont à noter concernant l'équation (1) qui régit l'échange gazeux des tissus:
- - dans le cas d'absorption de gaz neutre par le tissu, la vitesse d'absorption dépend de l'exercice mais pas de la température. En effet, dans un but de sécurité, seul le facteur succeptible d'accélerer l'absorption est pris en compte.
- - dans le cas d'élimination de gaz neutre, la vitesse d'élimination dépend de la température mais par de l'exercice. En effet, toujours dans un but de sécurité, seul le facteur succeptible de ralentir l'élimination est pris en compte,
- - la prise en compte de la présence éventuelle de bulles à travers le paramètre K dans le calcul du gradient Δi répond également à un objectif de sécurité puisqu'elle tend à ralentir l'élimination.
- - in the case of absorption of neutral gas by the tissue, the speed of absorption depends on the exercise but not on the temperature. In fact, for safety reasons, only the factor capable of accelerating absorption is taken into account.
- - in the case of elimination of neutral gas, the elimination speed depends on the temperature but through exercise. In fact, always for safety reasons, only the factor capable of slowing down elimination is taken into account,
- - taking into account the possible presence of bubbles through the parameter K in the calculation of the gradient Δi also meets a safety objective since it tends to slow elimination.
Suivant une forme simplifiée, le procédé consiste à:
- - mémoriser la plus forte valeur de la ventilation calculée (V E)max,
- - mémoriser la plus forte pression ambiante mesurée et en déduire la profondeur maximale atteinte,
- - mémoriser la plus basse température (T)min mesurée,
- - sélectionner une table de décompression du travail comme par exemple la table du ministère français du travail si (V E)max est supérieure à une valeur consignée de ventilation pulmonaire ou si (T)min est inférieure à une valeur consignée de température,
- - sélectionner une table de décompression d'exploration comme par exemple la table du GERS (Marine Française) si (V E)max est inférieure à la dite valeur consignée de ventilation pulmonaire et si (T)min est supérieure à la dite valeur consignée de température,
- - extraire de la table sélectionnée le plan de décompression correspondant à la profondeur maximale atteinte et au temps de plongée mesuré (t).
- - memorize the highest value of the calculated ventilation (VE) max,
- - memorize the highest ambient pressure measured and deduce the maximum depth reached,
- - memorize the lowest measured temperature (T) min,
- - select a work decompression table such as for example the table of the French Ministry of Labor if (VE) max is greater than a set value for pulmonary ventilation or if (T) min is less than a set value for temperature,
- - select an exploration decompression table such as the GERS (French Navy) table if (VE) max is less than the said setpoint value for pulmonary ventilation and if (T) min is greater than the said setpoint temperature ,
- - extract from the selected table the decompression plan corresponding to the maximum depth reached and the measured dive time (t).
La valeur consignée de la ventilation pulmonaire peut avoir comme valeur acceptable 40 litres/min et celle de la température 10°C.The recorded value of the pulmonary ventilation can have as acceptable value 40 liters / min and that of the temperature 10 ° C.
Suivant une autre disposition de la présente invention, le dispositif automatique de détermination et d'indication d'un plan optimal de décompression, selon le procédé, se caractérise en ce qu'il comporte:
- 1: un moyen pour mesurer le temps (t) produisant des signaux représentatifs du dit temps, 2: un moyen pour mesurer la température ambiante (T) produisant des signaux représentatifs de la dite température,
- 3: un moyen pour mesurer la pression ambiante (p) produisant des signaux représentatifs de la dite pression,
- 4: un moyen pour mesurer la pression du réservoir (P) du mélange respiratoire produisant des signaux représentatifs de la dite pression,
- 5: des moyens d'introduction de données permettant notamment l'entrée du volume du réservoir de gaz respiratoire et le choix de l'une ou de l'autre méthode de calcul du plan de décompression.
- 6: des moyens de calcul automatique à mémoires recevant les signaux de sortie des moyens de mesure et des moyens d'entrée de données:
- a) calculant la ventilation pulmonaire (V E),
- b) choisissant une table de décompression à utiliser parmi deux tables de décompression préenregistrées, ceci après avoir comparé la valeur de ventilation maximale calculée avec une valeur consignée de ventilation et la valeur minimale de température avec une valeur consignée de température et extrayant de la table choisie le plan de décompression correspondant au temps de plongée mesuré et à la profondeur maximale mesurée, ou, calculant par intégration en temps écoulé et en temps futur les valeurs de la concentration du gaz neutre dans les différents tissus et établissant le plan de décompression,
- c) produisant des signaux de sortie représentatifs du plan de décompression déterminé,
- 7: des moyens d'indication recevant les signaux de sortie des moyens de calcul.
- 1: a means for measuring time (t) producing signals representative of said time, 2: a means for measuring ambient temperature (T) producing signals representative of said temperature,
- 3: a means for measuring the ambient pressure (p) producing signals representative of said pressure,
- 4: a means for measuring the pressure of the reservoir (P) of the respiratory mixture producing signals representative of said pressure,
- 5: data input means allowing in particular the entry of the volume of the respiratory gas reservoir and the choice of one or the other method of calculating the decompression plane.
- 6: automatic calculation means with memories receiving the output signals from the measurement means and data input means:
- a) calculating pulmonary ventilation (VE),
- b) choosing a decompression table to be used from two prerecorded decompression tables, this after having compared the maximum ventilation value calculated with a recorded ventilation value and the minimum temperature value with a recorded temperature value and extracting from the chosen table the decompression plan corresponding to the dive time measured and the maximum depth measured, or, calculating by integration in elapsed time and in future time the values of the concentration of neutral gas in the different tissues and establishing the decompression plan,
- c) producing output signals representative of the determined decompression plane,
- 7: indication means receiving the output signals from the calculation means.
Suivant une caractéristique de la présente invention, les moyens de mesure des pressions et le moyen de calcul pour calculer, entre autres, la ventilation pulmonaire sont constitués par:
- - un capteur de pression du réservoir du gaz respiratoire (P) connecté au dit réservoir par un tuyau flexible et produisant un signal représentant la dite pression,
- - un capteur de pression ambiante (p) dont l'emplacement est non critique produisant un signal représentant la dite pression,
- - un multiplexeur dont certaines entrées sont connectées à la sortie du capteur de pression du gaz respiratoire et à la sortie du capteur de pression ambiante et dont la sortie communique les dits signaux l'un après l'autre dans un cycle répétitif à un convertisseur analogique numérique,
- - un convertisseur analogique numérique dont l'entrée est reliée à la sortie du muftiplexeur et dont la sortie est reliée à un micro-processeur,
- - un micro-processeur recevant du convertisseur analogique numérique des valeurs successives de pressions mesurées à des intervalles prédéterminés et calculant par la suite la ventilation pulmonaire.
- a pressure sensor of the respiratory gas reservoir (P) connected to said reservoir by a flexible hose and producing a signal representing said pressure,
- - an ambient pressure sensor (p) whose location is non-critical producing a signal representing said pressure,
- - a multiplexer, certain inputs of which are connected to the output of the respiratory gas pressure sensor and to the output of the ambient pressure sensor, and the output of which communicates said signals one after the other in a repetitive cycle to an analog converter digital,
- - an analog to digital converter whose input is connected to the output of the muftiplexer and whose output is connected to a microprocessor,
- - a microprocessor receiving successive values of pressures measured at predetermined intervals from the analog-to-digital converter and subsequently calculating pulmonary ventilation.
Suivant une autre caractéristique, les mémoires des moyens de calcul automatique à mémoires comprennent des données représentatives de celles de la table du GERS (Marine Française) et celles de la table du Ministère Français du Travail ou de toutes autres tables.According to another characteristic, the memories of the automatic calculation means with memories include data representative of those of the table of GERS (French Navy) and those of the table of the French Ministry of Labor or any other tables.
Suivant une autre caractéristique, les mémoires des moyens de calcul à mémoires équipant le dispositif contiennent les données d'un programme de calcul en temps réel et en temps futur des quantités de gaz neutre présent dans les tissus théoriques.According to another characteristic, the memories of the memory calculation means equipping the device contain the data of a program of calculation in real time and in future time of the quantities of neutral gas present in the theoretical tissues.
Suivant une autre caractéristique, le dispositif comporte des registres pour recevoir la plus forte valeur de la ventilation pulmonaire, la plus faible valeur de la température ambiante, la valeur de la plus forte pression ambiante subie par le plongeur et la valeur du temps de plongée, les moyens de calcul d'après la valeur de la température ambiante minimale et la valeur de la ventilation pulmonaire maximale reçues par les registres, sélectionnant, soit la table du GERS, soit la table du Ministère Français du Travail et par la suite en fonction de la valeur de la plus forte pression ambiante déterminant la profondeur maximale de plongée et de la valeur du temps de plongée sélectionnant le plan de décompression correspondant dans la table sélectionnée.According to another characteristic, the device comprises registers for receiving the highest value of pulmonary ventilation, the lowest value of the ambient temperature, the value of the highest ambient pressure experienced by the diver and the value of the dive time, the means of calculation based on the value of the minimum ambient temperature and the value of the maximum pulmonary ventilation received by the registers, selecting either the GERS table or the table of the French Ministry of Labor and subsequently according to the value of the highest ambient pressure determining the maximum diving depth and the value of the diving time selecting the corresponding decompression plane in the selected table.
Suivant une autre caractéristique, le dispositif comporte deux électrovannes commandées par les moyens de calcul l'une ayant son entrée connectée à un réservoir de gaz autre que le réservoir de gaz respiratoire et sa sortie connectée à un gilet gonflable ou équivalent et l'autre ayant son entrée connectée au dit gilet et sa sortie laissée à l'ambiance, les moyens de calcul commandant l'une ou l'autre des vannes pour gonfler le dit gilet ou pour le dégonfler afin d'effectuer une remontée automatique, ceci soit à la suite de la constatation d'une anomalie quelconque selon des instructions préenregistrées soit à la suite d'une commande volontaire donnée sur le champ.According to another characteristic, the device comprises two solenoid valves controlled by the calculation means, one having its input connected to a gas tank other than the respiratory gas tank and its output connected to an inflatable or equivalent vest and the other having its input connected to said vest and its output left to the atmosphere, the calculation means controlling one or other of the valves to inflate the said vest or to deflate it in order to perform an automatic ascent, this being following the observation of a any anomaly according to pre-recorded instructions either following a voluntary order given on the spot.
Suivant une autre disposition de la présente invention l'ensemble de plongée faisant partie de la présente invention, se caractérise en ce qu'il incorpore un dispositif appliquant le présent procédé.According to another arrangement of the present invention, the diving assembly forming part of the present invention, is characterized in that it incorporates a device applying the present method.
La connaissance de P présente d'autres avantages bien évidents en matière de sécurité en permettant une bonne gestion des réserves respiratoires.Knowing P has other obvious safety advantages by allowing good management of respiratory reserves.
Cette gestion est rendue d'autant plus facile que la présente méthode permet, grâce à la connaissance simultanée de P et du programme de décompression, de prédire la valeur de P à l'arrivée en surface par application de l'équation suivante obtenue par intégration de (Eq 4):
- Ps est la valeur de P prédite à l'arrivée en surface
- Po est la présente valeur de P
- x0 est la valeur présumée constante de la ventilation (respectivement consommation d'oxygène) lors de la décompression.
- Ps is the value of P predicted on arrival at the surface
- Po is the present value of P
- x0 is the presumed constant value of ventilation (respectively oxygen consumption) during decompression.
Afin de majorer pour raisons de sécurité la chute de pression P-Ps, on pourra utiliser une valeur relativement élevée par exemple 20 I/mn (respectivement 1 Vmn).In order to increase for safety reasons the pressure drop P-Ps, a relatively high value may be used, for example 20 I / min (respectively 1 Vmn).
La mention "prog" sous le signe intégrale si- gnifie que l'intégration est pratiquée sur le profil pression ambianteltemps du programme de décompression.The word "prog" under the integral sign if- gn i trust that integration is performed on the pressure profile ambianteltemps decompression program.
Naturellement cette prédiction peut être effectuée en faisant précéder la remontée d'un séjour résiduel hypothétique à la présente profondeur au terme duquel le nouvel état de saturation et le nouveau programme de décompression sont calculés comme pour un séjour réel, de sorte que l'on peut prédire par essais successifs la durée résiduelle maximale possible à la présente profondeur compte tenu des réserves de gaz respirable disponibles.Naturally, this prediction can be made by preceding the ascent of a hypothetical residual stay at the present depth at the end of which the new state of saturation and the new decompression program are calculated as for an actual stay, so that one can predict by successive tests the maximum possible residual time at this depth, taking into account the available breathing gas reserves.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférentielle de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant au dessin annexé qui montre un schéma synoptique du dispositif selon l'invention.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the description of a preferred embodiment given by way of nonlimiting example with reference to the appended drawing which shows a block diagram of the device according to the invention.
Comme il a été dit ci-dessus, le procédé, faisant partie de la présence invention, prend en compte comme paramètre d'exercice, la ventilation pulmonaire (V E) déterminée durant la plongée, pour calculer les quantités (qi) de gaz neutre contenues dans un ou plusieurs tissus théoriques (i) constituant un modèle mathématique de l'organisme du plongeur.As mentioned above, the method, part of the invention, takes into account as exercise parameter, the pulmonary ventilation (VE) determined during the dive, to calculate the quantities (qi) of neutral gas contained in one or more theoretical tissues (i) constituting a mathematical model of the diver's body.
En effet, cette ventilation pulmonaire (V E) est égale au débit du mélange respiratoire libéré par le réservoir. Cette ventilation est calculée comme:
- V est le volume du réservoir du mélange respiratoire,
- p est est la pression ambiante,
- dP est la variation de pression du réservoir entre deux mesures successives,
- dt est l'intervalle de temps entre deux mesures successives.
- V is the volume of the respiratory mixture reservoir,
- p is is the ambient pressure,
- dP is the variation in tank pressure between two successive measurements,
- dt is the time interval between two successive measurements.
Une fois que les ventilations pulmonaires sont déterminées, les débits cardiaques maximaux (Q c) correspondants sont déterminés à l'aide des tables empiriques préfournies issues d'expériences sur plusieurs sujets à différentes pressions ambiantes.Once the pulmonary ventilations are determined, the corresponding maximum cardiac rates (Q c) are determined using the empirical tables provided from experiments on several subjects at different ambient pressures.
Ce sont ces débits cardiaques maximaux qui sont utilisés, entre autres, pour le calcul des quantités (qi) de gaz neutre dissous ou non contenues dans les différents tissus théoriques (i) constituant le modèle mathématique de l'organisme du plongeur.These are the maximum cardiac rates which are used, among other things, for the calculation of the quantities (qi) of neutral gas dissolved or not contained in the various theoretical tissues (i) constituting the mathematical model of the diver's body.
Il est à noter que ces débits cardiaques maximaux peuvent être déterminés autrement; les pul- sations cardiaques sont mesurées et les débits cardiaques maximaux sont déterminés à l'aide des tables de correspondance préfournies.It should be noted that these maximum cardiac rates can be determined otherwise; the pul- sat i ons heart are measured and the maximum cardiac output are determined using the préfournies correspondence tables.
La détermination des débits cardiaques maximaux peut être indifféremment effectuée d'une quelconque de ces deux méthodes.The determination of the maximum cardiac rates can be indifferently carried out by any of these two methods.
On calcule les quantités de gaz neutre (qi) contenues dans un ou plusieurs tissus théoriques (i) constituant un modèle mathématique de l'organisme du plongeur par l'intégration en temps réel écoulé des vitesses d'échange gazeux (dqi/dt) des tissus théoriques selon la relation (1 ):
- ki = αi,1 Q c + αi,0 avec αi,1 > 0
- dans le premier cas (Δi > 0) ou comme:
- dans le deuxième cas (Ai < 0)
- ki = αi, 1 Q c + αi, 0 with αi, 1> 0
- in the first case (Δi> 0) or as:
- in the second case (Ai <0)
où αi,1 > 0, αi,0, βi,1 > 0 et βi,0 sont des constantes préfournies déterminées par expérimentation pour chaque tissu (i).
- -Si qi < p + Ki, c'est-à-dire en l'absence de bulles de gaz neutre dans le tissu (i), où p est la pression ambiante et Ki est le seuil de formation de bulles de gaz neutre dans le tissu (i),
- Δi est calculable comme:
- Δi = gp, qi g est la fraction molaire du gaz neutre dans le mélange respiratoire
- - Si qi > p + Ki, c'est-à-dire en présence de bulles de gaz neutre dans le tissu (i)
- Ai est calculable comme:
- -If qi <p + Ki, i.e. in the absence of bubbles of neutral gas in the tissue (i), where p is the ambient pressure and Ki is the threshold for the formation of bubbles of neutral gas in the fabric (i),
- Δ i can be calculated as:
- Δ i = gp, qi g is the molar fraction of the neutral gas in the respiratory mixture
- - If qi> p + Ki, i.e. in the presence of bubbles of neutral gas in the tissue (i)
- Ai is calculable as:
Le premier palier (D1 ) est déterminé comme celui dont la profondeur est égale ou immédiatement supérieure à la profondeur où l'un quelconque des (qi)max est atteint.The first stage (D1) is determined as that whose depth is equal to or immediately greater than the depth where any one of (q i ) max is reached.
On calcule le temps à passer à la profondeur au palier pour que les (qi) de tous les tissus (i) soient inférieurs ou égaux aux (qi)max du palier suivant, temps à l'issue duquel on peut remonter au dit palier suivant en un temps court.We calculate the time to pass to the depth at the level so that the (qi) of all tissues (i) are less than or equal to the (qi) max of the next level, time after which we can go back to said next level in a short time.
On répète cette dernière étape jusqu'à à l'arrivée à la surface.This last step is repeated until arriving at the surface.
Suivant une forme simplifiée du présent procédé, les quantités de gaz neutre (qi) concernant les tissus (i) ne sont pas calculées.According to a simplified form of the present process, the quantities of neutral gas (qi) relating to the tissues (i) are not calculated.
En effet, une table de décompression soit du travail (comme par exemple la table du Ministère Français du Travail) soit d'exploration (comme par exemple la table du GERS de la Marine Française) est sélectionnée en fonction des valeurs de la ventilation pulmonaire déterminées et des valeurs de la température ambiante mesurées.Indeed, a decompression table either for work (as for example the table of the French Ministry of Labor) or for exploration (as for example the table of GERS of the French Navy) is selected according to the values of the pulmonary ventilation determined and measured room temperature values.
Cette forme simplifiée du procédé consiste à:
- - mémoriser la plus forte valeur de la ventilation pulmonaire déterminée (V E)max.
- - mémoriser la plus basse température mesurée, (T)min.
- - sélectionner une table de décompression du travail si (V«E)max est supérieure à une valeur consignée de ventilation pulmonaire ou si (T)min est inférieure à une valeur consignée de température,
- - sélectionner une table de décompression d'exploration si (V E)max est inférieure à la dite valeur consignée de ventilation et si (T)min est supérieure à la dite valeur consignée de température,
- - extraire de la table sélectionnée le plan de décompression correspondant à la profondeur maximale atteinte et au temps de plongée mesuré (t).
- - memorize the highest value of the determined pulmonary ventilation (VE) max.
- - memorize the lowest measured temperature, (T) min.
- - select a work decompression table if (V "E) max is greater than a set value for pulmonary ventilation or if (T) min is less than a set value for temperature,
- - select an exploration decompression table if (VE) max is less than said set ventilation value and if ( T ) min is greater than said temperature set value,
- - extract from the selected table the decompression plan corresponding to the maximum depth reached and the measured dive time (t).
Suivant cette forme simplifiée du procédé, les valeurs consignées de ventilation et de température sont 40 litres/minutes pour la ventilation pulmonaire et 10°C pour la température par exemple.According to this simplified form of the process, the recorded values of ventilation and temperature are 40 liters / minute for pulmonary ventilation and 10 ° C for temperature for example.
Le dispositif mettant en oeuvre le procédé, selon la présente invention comporte des moyens pour mesurer le temps (t), la température ambiante (T), la pression ambiante (p), la pression (P) du réservoir du mélange respiratoire.The device implementing the method according to the present invention comprises means for measuring the time (t), the ambient temperature ( T ), the ambient pressure (p), the pressure (P) of the reservoir of the respiratory mixture.
Ces moyens produisent, chacun, des signaux représentant le paramètre correspondant.These means each produce signals representing the corresponding parameter.
La mesure de la pression du réservoir du mélange respiratoire (P) et de la pression ambiante (p) en fonction du temps (t) permet de déterminer la ventilation pulmonaire et par conséquent, le débit cardiaque.Measuring the pressure of the respiratory mixture reservoir (P) and the ambient pressure (p) as a function of time (t) makes it possible to determine the pulmonary ventilation and therefore the cardiac output.
En ce qui suit, la description du dispositif se limitera à la forme de réalisation, où le débit cardiaque est déterminé via la détermination de la ventilation pulmonaire, mais il est à noter que le dit débit peut être également déterminé via la mesure de la fréquence cardiaque du plongeur.In what follows, the description of the device will be limited to the embodiment, where the cardiac output is determined by determining the pulmonary ventilation, but it should be noted that said flow can also be determined by measuring the frequency diver's heart.
Dans ce dernier cas, le dispositif, faisant partie de la présente invention est équipé d'un capteur de pulsation cardiaque, connu en soi, produisant des signaux représentatifs des dites pulsations.In the latter case, the device forming part of the present invention is equipped with a cardiac pulse sensor, known per se, producing signals representative of said pulsations.
Les débits cardiaques correspondants sont trouvés à l'aide des tables de correspondance préfournies.The corresponding cardiac rates are found using the pre-provided correspondence tables.
Le dispositif comporte également des moyens d'introduction de données permettant l'entrée de données pour choisir une méthode de calcul de plan de décompression et pour servir à la détermination du dit plan; le volume du réservoir de gaz respiratoire est introduit pour servir, entre autres, à la détermination de la ventilation pulmonaire.The device also includes data input means allowing data entry to choose a decompression plan calculation method and to serve for the determination of said plan; the volume of the respiratory gas reservoir is introduced to serve, among other things, for determining pulmonary ventilation.
Le dispositif selon la présente invention comporte également des moyens de calcul automatique à mémoires recevant les signaux de sortie des moyens de mesure et des moyens d'entrée de données:
- a) calculant la ventilation pulmonaire (V E),
- b) choisissant une table de décompression à utiliser parmi deux tables de décompression préenregistrées, ceci après avoir comparé la valeur de ventilation maximale calculée avec une valeur consignée et la valeur minimale de température mesurée, avec une valeur consignée de température et extrayant de la table choisie le plan de décompression correspondant au temps de plongée mesuré et à la profondeur maximale mesurée, ou, calculant par Intégration en temps écoulé et en temps futur les valeurs de la concentration du gaz neutre dans les différents tissus et établissant le plan de décompression,
- c) produisant des signaux de sortie représentatifs du plan de décompression déterminé.
- a) calculating pulmonary ventilation (VE),
- b) choosing a decompression table to be used from two prerecorded decompression tables, this after having compared the calculated maximum ventilation value with a recorded value and the minimum value of measured temperature, with a set temperature value and extracting from the chosen table the decompression plan corresponding to the measured dive time and the maximum depth measured, or, calculating by Integration in elapsed time and in future time the concentration values of the neutral gas in the various tissues and establishing the decompression plane,
- c) producing output signals representative of the determined decompression plane.
Le dispositif comporte également des moyens d'indication recevant les signaux de sortie des moyens de calcul.The device also includes indication means receiving the output signals from the calculation means.
Selon une première forme de réalisation, les mémoires des moyens de calcul comportent des instructions nécessaires pour calculer les quantités (qi) de gaz neutre contenues dans un ou plusieurs tissus (i), ceci par l'intégration en temps réel des taux d'échange gazeux des dits tissus.According to a first embodiment, the memories of the calculation means include instructions necessary to calculate the quantities (qi) of neutral gas contained in one or more tissues (i), this by the integration in real time of the exchange rates gaseous of said tissues.
Ce calcul prend en compte la pression ambiante, le temps et la température ambiante et il est effectué chaque fois que la ventilation pulmonaire est déterminée à partir des mesures successives de la pression du réservoir de gaz respiratoire.This calculation takes into account the ambient pressure, the time and the ambient temperature and is performed each time the pulmonary ventilation is determined from successive measurements of the pressure of the respiratory gas reservoir.
La ventilation pulmonaire elle-même est, selon des intructions mémorisées calculée à partir des dites mesures et selon une loi de détente isotherme ou non, connue en elle-même, et en prenant en compte le volume du dit réservoir, la pression ambiante et éventuellement l'évolution de la température en fonction du temps.The pulmonary ventilation itself is, according to stored instructions calculated from said measurements and according to an isothermal expansion law or not, known in itself, and taking into account the volume of said tank, the ambient pressure and possibly the evolution of the temperature as a function of time.
Le plan de décompression est enfin déterminé par intégration en temps futur des dits taux d'échange gazeux suivant, également, des intructions mémorisées selon le présent procédé.The decompression plan is finally determined by integration in future time of the said gas exchange rates, also following the instructions stored according to the present process.
Le calcul permanent des quantités (q;) de gaz neutre dans les différents tissus (i) permet de réactualiser le plan de décompression en fonction du déroulement réel de la remontée et éventuellement dans le cas d'exécution de plongées successives en mer, en altitude ou spéléologiques.The permanent calculation of the quantities (q;) of neutral gas in the various tissues (i) makes it possible to update the decompression plan according to the actual progress of the ascent and possibly in the case of the execution of successive dives at sea, at altitude or speleological.
Selon une deuxième forme de réalisation, les mémoires des moyens de calcul comportent les données d'au moins deux tables de décompression par exemple la table du GERS et la table du Ministère Français de Travail.According to a second embodiment, the memories of the calculation means comprise the data of at least two decompression tables, for example the table of GERS and the table of the French Ministry of Labor.
Selon cette forme de réalisation, le dispositif comporte également deux registres pour recevoir la plus forte valeur de la ventilation pulmonaire et la plus faible valeur de la température ambiante.According to this embodiment, the device also comprises two registers for receiving the highest value of the pulmonary ventilation and the lowest value of the ambient temperature.
Le dispositif comporte également deux autres registres pour recevoir la plus forte valeur de la pression ambiante et la valeur du temps de plongée.The device also has two other registers for receiving the highest value of the ambient pressure and the value of the dive time.
Les moyens de calcul, en fonction de la valeur de la température ambiante minimale et de la valeur de la ventilation pulmonaire maximale inscrites dans ces registres, sélectionnent soit la table du GERS soit la table du Ministère Français du Travail.The calculation means, according to the value of the minimum ambient temperature and the value of the maximum pulmonary ventilation recorded in these registers, select either the GERS table or the table of the French Ministry of Labor.
A titre d'exemple la table du GERS est sélectionnée si la température ambiante n'a jamais été inférieure à 10°C et si la ventilation pulmonaire n'a jamais été supérieure à 40 litres/minutes.For example, the GERS table is selected if the ambient temperature has never been below 10 ° C and if the pulmonary ventilation has never been above 40 liters / minute.
Les moyens de calcul extraient de la table sélectionnée le plan de décompression correspondant au temps de plongée et à la profondeur maximale atteinte, ces moyens de calcul, par l'intermédiaire des moyens d'indication indiquent au plongeur les paramètres fixant les étapes de la décompression (paliers et durées des paliers).The calculation means extract from the selected table the decompression plan corresponding to the dive time and the maximum depth reached, these calculation means, by means of indication means indicate to the diver the parameters fixing the stages of decompression (stages and durations of the stages).
Il est intéressant de noter que par l'intermédiaire des moyens de mesure le dispositif détecte automatiquement le fait que le plongeur remonte, vérifie si le plongeur suit les indications du plan de décompression et est donc à même de l'avertir par l'intermédiaire des moyens d'indication si ce n'est pas le cas, et de réactualiser le programme de décompression en fonction du déroulement réel de la décompression.It is interesting to note that by means of the measurement means the device automatically detects the fact that the diver ascends, checks whether the diver follows the indications of the decompression plane and is therefore able to warn him via the means of indication if this is not the case, and of updating the decompression program according to the actual progress of the decompression.
Il est à noter que la première forme de réalisation peut coexister avec la deuxième pour en prendre la relève dans le cas où le profil de plongée sortirait du cadre des tables préenregistrées.It should be noted that the first embodiment can coexist with the second to take over in the event that the diving profile goes beyond the framework of the prerecorded tables.
Le dispositif comporte un moyen de mesure de la pression ambiante, un moyen de mesure du temps, un moyen de mesure de la température ambiante et un moyen de mesure de l'exercice.The device comprises a means for measuring the ambient pressure, a means for measuring the time, a means for measuring the ambient temperature and a means for measuring the exercise.
A titre d'exemple le dispositif selon l'invention comporte au moins un moyen de mesure de la ventilation pulmonaire pour déterminer l'exercice.By way of example, the device according to the invention comprises at least one means for measuring the pulmonary ventilation to determine the exercise.
De préférence la ventilation pulmonaire est déterminée par mesure de la vitesse de baisse de la pression P du réservoir de gaz respiratoire selon (Eq. 4).Preferably the pulmonary ventilation is determined by measuring the rate of decrease of the pressure P of the respiratory gas reservoir according to (Eq. 4).
Les moyens de calcul et éventuellement les moyens d'indication sont sensibles aux signaux issus desdits moyens de mesure de le pression P.The calculation means and possibly the indication means are sensitive to the signals coming from said pressure measurement means P.
Lesdits moyens de calcul évaluent le taux de variation de la pression P en fonction des signaux issus desdits moyens de mesure de la pression P et de ceux issus des moyens de mesure du temps aux extrémités d'un petit intervalle de temps.Said calculating means evaluate the rate of variation of the pressure P as a function of the signals coming from said means for measuring the pressure P and from those coming from the time measuring means at the ends of a small time interval.
Lesdits moyens de calcul déterminent la ventilation pulmonaire de l'utilisateur en fonction de ladite vitesse de variation de P, de la pression ambiante, et du volume du réservoir concerné.Said calculation means determine the pulmonary ventilation of the user as a function of said rate of variation of P, of the ambient pressure, and of the volume of the reservoir concerned.
Les moyens de calcul utilisent également la valeur mesurée courante de la pression P pour prédire, sur la base du et éventuellement simufta- nément au programme de décompression courant, la valeur de P lors de son arrivée en surface dans l'hypothèse où l'utilisateur effectuerait immédiatement sa remontée selon les indications du dispositif et où sa ventilation pulmonaire lors de la dite remontée aurait une valeur présumée donnée, la dite valeur pouvant ou non dépendre des valeurs mesurées jusqu'au moment où la prédiction est effectuée.The calculation means also use the current measured value of the pressure P to predict, on the basis of and possibly simultaneously with the current decompression program, the value of P when it reaches the surface assuming that the user would immediately perform its ascent according to the indications of the device and where its pulmonary ventilation during said ascent would have a presumed given value, said value may or may not depend on the values measured until the time when the prediction is made.
Les dits moyens de calcul sont aptes à avertir l'utilisateur par t'intermédiaire d'un ou plusieurs des moyens d'indication dès que la valeur P prédite lors de l'arrivée en surface devient inférieure à un seuil de sécurité donné.Said calculation means are able to warn the user by means of one or more of the indication means as soon as the value P predicted upon arrival at the surface becomes less than a given safety threshold.
La prédiction ci-dessus est également effectuée en faisant précéder la remontée d'un séjour résiduel hypothétique à la présente profondeur, au terme duquel le nouvel état de saturation et le nouveau programme de décompression sont calculés comme pour un séjour réel, de sorte que les moyens de calcul prédisent par essais suc- cessifs la durée résiduelle maximale possible à la présente profondeur compte tenu des réserves de gaz respirables disponibles.The above prediction is also effective. killed by preceding the ascent of a hypothetical residual stay at this depth, at the end of which the new state of saturation and the new decompression program are calculated as for an actual stay, so that the means of calculation predict by suc - cess i fs the maximum possible residual duration at this depth, taking into account the available breathing gas reserves.
Les moyens de mesure de la pression ambiante, de la température ambiante, et de la pression de la ou des bouteilles comprennent chacun au moins un capteur qui délivre un signal électrique analogique et au moins un convertisseur analogique numérique qui reçoit le signal électrique analogique et le convertit en signal numérique.The means for measuring the ambient pressure, the ambient temperature, and the pressure of the bottle or bottles each comprise at least one sensor which delivers an analog electrical signal and at least one analog digital converter which receives the analog electrical signal and the converts to digital signal.
De plus le moyen de mesure de la ventilation en combinaison avec le capteur de pression bouteille et le convertisseur analogique numérique comprend une horloge programmable ou timer de manière à ce que les moyens de calcul en relation avec l'horloge programmable puissent évaluer la vitesse de variation de la pression dans la bouteille.In addition, the means for measuring the ventilation in combination with the bottle pressure sensor and the analog-to-digital converter comprises a programmable clock or timer so that the calculation means in relation to the programmable clock can assess the speed of variation. pressure in the bottle.
De préférence le capteur de pression bouteille est connecté à la dite bouteille par un tuyau souple.Preferably the bottle pressure sensor is connected to said bottle by a flexible hose.
Avantageusement, les sorties de ces capteurs sont connectées à au moins un multiplexeur commandé par les moyens de calculs, la sortie de ce multiplexeur est connectée électriquement à l'entrée du convertisseur analogique numérique.Advantageously, the outputs of these sensors are connected to at least one multiplexer controlled by the calculation means, the output of this multiplexer is electrically connected to the input of the analog to digital converter.
Par l'intermédiaire du multiplexeur les moyens de calcul sélectionnent séquentiellement les sorties des différents capteurs.By means of the multiplexer, the calculation means select the outputs of the various sensors sequentially.
Les capteurs des moyens de mesure des pressions sont réactifs ou résistifs, électro-mécaniques ou électriques, passifs ou actifs, précali- brés ou non, munis ou non d'une compensation thermique interne de la sensibilité et/ou du zéro, sensibles aux pressions absolues ou aux pressions relatives à celle régnant à l'intérieur du boîtier ou d'un de ses compartiments. Ils peuvent comporter ou non des soufflets, des tubes de Bourdon, des leviers, des convertisseurs de déplacement en signal électrique, des membranes, des fluides intermédiaires transmetteurs de pression, des tuyaux ou canalisations souples ou rigides mettant en équipression les parties sensibles des capteurs et les milieux où les pressions sont mesurées. Leur partie électrique peut être composée d'un ou plusieurs éléments électroniques discrets ou intégrés, qui peuvent se comporter électriquement comme un "pont de Wheatstone" dont la résistance d'une ou plusieurs des branches varie en fonction de la pression mesurée faisant ainsi varier la tension de sortie du dit pont, ou comme un oscillateur électrique différentiel ou non dont l'impédance d'un ou plusieurs des éléments varie en fonction de la pression mesurée faisant ainsi varier la fréquence d'oscillation du dit oscillateur.The sensors of the pressure measurement means are reactive or resistive, electro-mechanical or electrical, passive or active, precalibrated or not, with or without internal thermal compensation for sensitivity and / or zero, sensitive to pressures absolute or pressures relative to that prevailing inside the housing or one of its compartments. They may or may not include bellows, Bourdon tubes, levers, converters for displacement into an electrical signal, membranes, intermediate fluids transmitting pressure, flexible or rigid pipes or conduits equipping the sensitive parts of the sensors and the environments where pressures are measured. Their electrical part can be composed of one or more discrete or integrated electronic elements, which can behave electrically like a "Wheatstone bridge" whose resistance of one or more of the branches varies according to the measured pressure thus varying the output voltage of said bridge, or as a differential electric oscillator or not, the impedance of one or more of the elements of which varies as a function of the pressure measured, thus varying the oscillation frequency of said oscillator.
Les dits moyens de mesure de la ou des pressions peuvent comporter également des circuits d'amplification et/ou de compensation thermique externe des signaux d'entrée (excitation) et/ou de sortie du ou des capteurs de base.Said means for measuring the pressure or pressures can also include circuits for amplification and / or external thermal compensation of the input (excitation) and / or output signals of the base sensor (s).
Ces circuits peuvent être intégrés en un seul composant ou constitués d'amplificateurs opérationnels et de composants passifs (résistances, capacités).These circuits can be integrated into a single component or consist of operational amplifiers and passive components (resistances, capacitors).
Ces circuits peuvent en outre être communs aux autres capteurs par insertion d'un ou plusieurs démultiplexeurs et/ou muftiplexeurs analogiques contrôlés par les moyens de calcul entre les dits circuits et les entrées et/ou sorties des dits capteurs.These circuits may also be common to the other sensors by insertion of one or more analog demultiplexers and / or muftiplexers controlled by the calculation means between said circuits and the inputs and / or outputs of said sensors.
Les dits moyens de mesure de la ou des pressions peuvent comporter au moins une source de tension constante dont la sortie est connectée soit directement soit par l'intermédiaire des dits circuits d'amplification et/ou de compensation thermique à l'entrée (excitation) du ou des capteurs, ladite source de tension constante pouvant selon un agencement dit "ratiométrique" être celle qui calibre de façon interne ou externe le ou les convertisseurs analogiques-numériques.Said means for measuring the pressure or pressures may comprise at least one constant voltage source, the output of which is connected either directly or by means of the said amplification and / or thermal compensation circuits at the input (excitation) of the sensor (s), said constant voltage source which, according to an arrangement called "ratiometric", can be that which internally or externally calibrates the analog-digital converter (s).
Le capteur de mesure de la température ambiante est du type détecteur résistif de température (RTD), thermistor, thermocouple, diode ou circuit intégré.The ambient temperature sensor is of the resistive temperature detector (RTD), thermistor, thermocouple, diode or integrated circuit type.
Les dits moyens de mesure de la température peuvent avoir des parties communes avec d'autres éléments du dispositif, le capteur de température pouvant en particulier être intégré à un des capteurs de pression ou au convertisseur analogique numérique pouvant être du type tension-fréquence.Said means for measuring the temperature may have parts in common with other elements of the device, the temperature sensor being able in particular to be integrated into one of the pressure sensors or to the analog-to-digital converter being able to be of the voltage-frequency type.
Il est intéressant de noter que les signaux issus des moyens de mesure de la température peuvent être employés à compenser les coefficients thermiques des autres moyens de mesure et éventuellement des moyens d'indication.It is interesting to note that the signals from the temperature measurement means can be used to compensate for the thermal coefficients of the other measurement means and possibly of the indication means.
Ces compensations peuvent être effectuées analogiquement, soit par excitation directe de l'organe à compenser par la tension de sortie des dits moyens de mesure de la température, soit par l'emploi d'amplificateurs opérationnels pouvant ou non faire partie d'étages amplificateurs.These compensations can be performed analogically, either by direct excitation of the member to be compensated by the output voltage of said temperature measurement means, or by the use of operational amplifiers which may or may not be part of amplifier stages.
Ces compensations peuvent également être effectuées numériquement au quel cas les moyens de mesure de la température comportent au moins un convertisseur analogique-numérique pouvant être du type tension-fréquence qu'ils peuvent partager avec d'autres moyens de mesure si un multiplexeur analogique lui est adjoint, la ou les sorties du dit convertisseur étant connectées à une ou plusieurs lignes des moyens de calcul, le dit convertisseur pouvant en outre contenir le capteur de température de base.These compensations can also be carried out digitally in which case the temperature measurement means comprise at least one analog-digital converter which can be of the voltage-frequency type which they can share with other measurement means if an analog multiplexer is provided. assistant, the output or outputs of said converter being connected to one or more lines of the calculation means, said converter also being able to contain the base temperature sensor.
Les moyens d'indication peuvent être sensibles directement, par l'intermédiaire de circuits d'amplification ou par l'intermédiaire des moyens de calcul, aux signaux issus des moyens de mesure de la température et aptes à informer l'utilisateur de la valeur de la dite température.The indication means can be directly sensitive, via amplification circuits or via calculation means, to signals from the temperature measurement means and capable of informing the user of the value of said temperature.
Comme dit précédemment, une version possible du dispositif comporte également un moyen de mesure de la fréquence cardiaque.As said before, a possible version of the device also includes a means measuring heart rate.
A titre d'exemple, ce moyen est constitué par un capteur d'impulsion d'un type connu qui est sensible à la pulsation cardiaque et qui transforme la dite pulsation en impulsion électrique.By way of example, this means is constituted by a pulse sensor of a known type which is sensitive to the cardiac pulse and which transforms the said pulse into an electrical pulse.
Ce moyen est également constitué par l'horloge programmable ou °timer° qui mesure par l'intermédiaire d'une ligne d'interruption du micro-ordinateur l'intervalle de temps entre deux impulsions électriques reçues.This means is also constituted by the programmable clock or "timer" which measures by means of an interruption line of the microcomputer the time interval between two electrical pulses received.
Il est prévu en sortie du capteur de fréquence cardiaque un circuit de mise en forme des impulsions.There is a pulse shaping circuit at the output of the heart rate sensor.
Ce circuit peut par exemple être une bascule du type "trigger de Schmidt".This circuit can for example be a flip-flop of the "Schmidt trigger" type.
Avantageusement le capteur de pulsations cardiaques est monté dans un bracelet destiné à être fixé au poignet du plongeur.Advantageously, the heartbeat sensor is mounted in a bracelet intended to be attached to the wrist of the diver.
Une ligne électrique constituée par un fil électrique revêtu d'un isolant relie ce capteur au reste du dispositif.An electrical line consisting of an electrical wire coated with an insulator connects this sensor to the rest of the device.
Les moyens d'entrée de données permettent la modification éventuelle, à fins d'expérimentation ou d'adaptation à de nouvelles conditions de plongée ou simplement pour raisons de préférences personnelles, de certaines des quantités pouvant être tenues explicitement ou implicitement dans la mémoire des moyens de calcul telles que pression régnant en surface, volume du réservoir dans lequel la pression P est mesurée, type de l'appareil respiratoire utilisé, seuil de sécurité de la pression P prédite à l'arrivée en surface, composition du mélange respiratoire éventuellement sous la forme d'une fonction de la pression ambiante, nombre et périodes de base (pour un débit cardiaque de base donné) des tissus constituant le modèle mathématique de l'organisme, valeurs initiales des tensions des divers gaz non métabolisables dans lesdits tissus, valeurs maximales admissibles des dites tensions sous la forme de fonctions de la pression ambiante, vitesse d'ascension maximale, mode de décompression désiré (continue ou par paliers), profondeurs ou pressions ambiantes autorisées pour l'exécution de paliers dans le cas d'une décompression par paliers, coefficients de la corrélation débit cardiaque/ventilation pulmonaire/pres- sion ambiante, coefficients de la corrélation débit cardiaque/période pour chaque tissu, durée de plongée à ne pas dépasser, profondeur ou pression ambiante à ne pas dépasser, constantes de calibration des moyens de mesure, coefficients thermiques de sensibilité et/ou de zéro des moyens de mesure et/ou des moyens d'indication, mode d'indication désiré, angle optimal de lecture et/ou demande d'illumination de l'affichage dans le cas d'un affichage à cristaux liquides.The means of data entry allow the possible modification, for purposes of experimentation or adaptation to new diving conditions or simply for reasons of personal preferences, of some of the quantities that can be held explicitly or implicitly in the memory of the means calculation such as surface pressure, volume of the tank in which the pressure P is measured, type of respiratory system used, safety threshold of the pressure P predicted on arrival at the surface, composition of the respiratory mixture possibly below form of a function of the ambient pressure, number and basic periods (for a given basic cardiac output) of the tissues constituting the mathematical model of the organism, initial values of the tensions of the various non-metabolizable gases in said tissues, maximum values permissible of said voltages as functions of ambient pressure, maximum ascent rate male, desired decompression mode (continuous or stepwise), depths or ambient pressures authorized for the execution of steps in the case of step decompression, coefficients of the correlation cardiac output / pulmonary ventilation / ambient pressure, coefficients correlation of cardiac output / period for each tissue, dive time not to be exceeded, depth or ambient pressure not to be exceeded, calibration constants of the measurement means, thermal coefficients of sensitivity and / or zero of the measurement means and / or indication means, desired indication mode, optimum reading angle and / or display illumination request in the case of a liquid crystal display.
Par exemple les moyens d'entrée de données sont composés d'interrupteurs à action magnétique du type "reed" ou à effet Hall situés à l'intérieur du boîtier, commandant l'état binaire de lignes des moyens de calcul et d'un ou plusieurs aimants encapsulés dans ou recouverts d'un matériau propre à les protéger de la corrosion, situés à l'extérieur dudit boîtier et déplaçables en translation et/ou en rotation par l'utilisateur afin d'actionner sélectivement et à distance lesdits interrupteurs.For example, the data input means are composed of magnetic action switches of the "reed" or Hall effect type located inside the housing, controlling the binary state of lines of the calculation means and one or more several magnets encapsulated in or covered with a material suitable for protecting them from corrosion, located outside said housing and movable in translation and / or rotation by the user in order to actuate said switches selectively and remotely.
Les moyens d'entrée de données peuvent comporter également un dispositif de verrouillage pour protéger les constantes contre toute modification accidentelle en cours d'utilisation ou de transport du dispositif.The data entry means may also include a locking device to protect the constants against any accidental modification during use or transport of the device.
Les moyens de calcul sont par exemple constitués par un micro-ordinateur pouvant être de construction CMOS comportant en un ou plusieurs boîtiers un ou plusieurs microprocesseurs à 4, 8, 16, 32 ou voire 64bits, un ou plusieurs générateurs de signaux d'horloge, un ou plusieurs éléments de mémoire vive pouvant être du type statique ou dynamique ou une combinaison des deux, éventuellement un ou plusieurs éléments de mémoire morte programmable ou non, éventuellement un ou plusieurs "timers" (registres de comptage), éventuellement un ou plusieurs décodeurs, éventuellement un ou plusieurs amplificateurs de signaux binaires ("buffers", "drivers", tampons, émetteurs, récepteurs, transmetteurs) éventuellement un ou plusieurs boîtiers de logique annexe (portes, inverseurs, mbnostables, muftiplexeurs, compteurs, bascules de Schmidt) éventuellement un ou plusieurs composants passifs (résistances, condensateurs), éventuellement une ou plusieurs interfaces de communication, programmables ou non, parallèles (PIA,-PIO) ou séries synchrones ou asynchrones (SCI, UART, USART, ACIA). Le ou lesdits générateurs de signaux d'horloge permettent au ou auxdits microprocesseurs d'exécuter en séquence les instructions en code machine stockées en mémoire (morte ou défaut vive) dont sont constituées les diverses opérations de saisie, traitement et transmission d'informations assignées aux moyens de calcul.The calculation means are for example constituted by a microcomputer which can be of CMOS construction comprising in one or more housings one or more microprocessors with 4, 8, 16, 32 or even 64 bits, one or more clock signal generators, one or more elements of random access memory which can be of the static or dynamic type or a combination of the two, possibly one or more elements of read-only memory programmable or not, possibly one or more "timers" (counting registers), possibly one or more decoders , possibly one or more binary signal amplifiers ("buffers", "drivers", buffers, transmitters, receivers, transmitters) possibly one or more auxiliary logic boxes (gates, inverters, movable, muftiplexers, counters, Schmidt flip-flops) possibly one or more passive components (resistors, capacitors), possibly one or more communication interfaces, programmable or not, parallel (PIA, -PIO) or synchronous or asynchronous series (SCI, UART, USART, ACIA). The said clock signal generator (s) allow the said microprocessor (s) to execute in sequence the machine code instructions stored in memory (dead or living fault) of which the various operations for entering, processing and transmitting information assigned to are made up. means of calculation.
La mémoire vive peut être maintenue sous tension permanente afin que son contenu soit préservé même au cours des périodes d'arrêt du dispositif. Le ou les microprocesseurs peuvent fonctionner en divers modes tels que "actif", "sommeil", "standby" correspondant à divers niveaux énergétiques.The RAM can be kept under permanent voltage so that its content is preserved even during periods of device shutdown. The microprocessor (s) can operate in various modes such as "active", "sleep", "standby" corresponding to various energy levels.
Les moyens de calcul peuvent posséder une ou plusieurs facilités d'interruptions hiérarchisées ou non, masquables ou non, internes et/ou externes, par matériel et/ou logiciel, permettant l'exécution d'algorithmes spécifiques selon l'état des moyens de mesure et/ou des moyens d'affichage et/ou du ou des timers s'il y a lieu et/ou des moyens d'entrée de données s'il y a lieu et/ou des moyens d'alimentation en énergie électrique.The calculation means can have one or more hierarchical or non-hierarchical interruption facilities, maskable or not, internal and / or external, by hardware and / or software, allowing the execution of specific algorithms according to the state of the measurement means. and / or display means and / or the timer (s) if necessary and / or data input means if necessary and / or means for supplying electrical energy.
L'une desdites facilités d'interruption, de préférence du type non masquable, commandée par les moyens d'entrée de données, peut déclencher une procédure de fermeture organisée du système qui garantisse la sauvegarde du contenu de la mémoire vive.One of said interruption facilities, preferably of the non-maskable type, controlled by the data input means, can trigger an organized system closure procedure which guarantees the backup of the contents of the RAM.
Les timers s'ils sont présents peuvent remplir tout ou partie des fonctions des moyens de mesure du temps en association avec le ou les générateurs de signal d'horloge. Le ou les générateurs de signal d'horloge peuvent être composés d'oscillateurs (cristallins, par exemple quartz, ou autres, par exemple circuits RLC) indépendants ou de sorties de ceux des moyens de mesure du temps s'il en est, qui sont distincts des moyens de calcul. Les communications entre les divers composants, s'il sont plusieurs, des moyens de calcul (communications internes) et entre les moyens de calculs et les autres composants du dispositif (communications d'entrées-sorties) se font par l'intermédiaire de ports programmables ou non, avec ou sans loquet ("latches"), à sens unique ou à double sens ou mixtes, pouvant posséder une facilité d'inhibition (état de haute impédance) et/ou par l'intermédiaire de lignes d'interruption (par exemple pour la réception des signaux de type fréquence) et/ou par l'intermédiaire de lignes de contrôle (telles que lignes de sélection, lignes de poignée de main "handshake") et/ou via des interfaces de communication parallèle ou série. Certains de ces ports peuvent être interconnectés selon un agencement dit de "bus". Les ports d'entrées-sorties peuvent être spécialisés ou projetés en mémoire. Lesdits moyens de calcul peuvent remplir une partie des fonctions des divers moyens de mesure, notamment en effectuant des calibrations et/ou compensations thermiques de sensibilités et/ou de zéros calculées, en générant par l'intermédiaire de convertisseurs numériques-analogiques des signaux analogiques permettant d'évaluer les signaux à mesurer par l'emploi de comparateurs ou en mesurant la fréquence d'un signal alternatif à l'aide d'un "timer" et de la facilité d'interruption externe associée ("input capture interrupt"). Lesdits moyens de calcul peuvent modifier une ou plusieurs tensions d'excitation des moyens de mesure et/ou d'indication par l'intermédiaire de convertisseurs numériques-analogiques ou de multi- plexeurs analogiques associés à des diviseurs de potentiel et d'éventuels amplificateurs opérationnels et composants passifs afin, par exemple dans le cas d'un affichage à cristaux liquides, de modifier l'angle optimal de lecture pour satisfaire les demandes exprimées par l'utilisateur via les moyens d'entrée de données ou afin de maintenir ledit angle constant en compensant les effets thermiques qui l'affectent. Les séquences d'instructions exécutées par lesdits moyens de calcul peuvent comporter divers tests de bon fonctionnement du dispositif, en particulier des tests de vraisemblance, conduisant à un avertissement du plongeur via les moyens d'indication en cas de malfonction détectée.The timers if present can fulfill all or part of the functions of the means of on time in association with the clock signal generator (s). The clock signal generator (s) can be composed of independent oscillators (crystalline, for example quartz, or others, for example RLC circuits) or outputs from those of the time measurement means, if any, which are separate from the means of calculation. The communications between the various components, if there are several, of the calculation means (internal communications) and between the calculation means and the other components of the device (input-output communications) take place via programmable ports. or not, with or without latch ("latches"), one-way or two-way or mixed, which may have an inhibition facility (high impedance state) and / or via interrupt lines (by example for reception of frequency type signals) and / or via control lines (such as selection lines, handshake lines) and / or via parallel or serial communication interfaces. Some of these ports can be interconnected in a so-called "bus" arrangement. The input-output ports can be specialized or projected in memory. Said calculation means can fulfill part of the functions of the various measurement means, in particular by performing thermal calibrations and / or compensations of sensitivities and / or zeros, by generating via digital-analog converters analog signals allowing to evaluate the signals to be measured by using comparators or by measuring the frequency of an alternating signal using a "timer" and the associated external capture facility ("input capture interrupt"). Said calculation means can modify one or more excitation voltages of the measurement and / or indication means by means of digital-analog converters or analog multiplexers associated with potential dividers and possible operational amplifiers. and passive components in order, for example in the case of a liquid crystal display, to modify the optimum reading angle in order to satisfy the requests expressed by the user via the data entry means or in order to keep said angle constant by compensating for the thermal effects that affect it. The sequences of instructions executed by said calculation means may include various tests of the correct functioning of the device, in particular likelihood tests, leading to a warning of the diver via the indication means in the event of a malfunction detected.
Lesdits moyens de calcul peuvent, grâce à un ou plusieurs interrupteurs de type "sotid-state" (par exemple Dartingtons ou Mosfets de puissance) ou relais mécaniques (par exemple du type "reed") contrôler sélectivement ou globalement l'alimentation en énergie électrique des autres composants du système, afin de diriger leur fonctionnement (marche-arrêt de lampes, avertisseurs sonores, etc) et/ou d'économiser de l'énergie par exemple en désactivant temporairement certains moyens de mesure pendant que les signaux de sortie desdits moyens de mesure ne sont pas "en ligne" (actifs sur les lignes d'entrée des moyens de calcul) ou lorsque les dits signaux de sortie sont observés, varier très lentement autorisant un échantillonnage peu fréquent.Said calculation means can, thanks to one or more switches of the “sotid-state” type (for example Dartingtons or power Mosfets) or mechanical relays (for example of the “reed” type) selectively or globally control the supply of electrical energy other components of the system, in order to direct their operation (on / off of lamps, horns, etc.) and / or to save energy for example by temporarily deactivating certain measurement means while the output signals of said means measurement are not "online" (active on the input lines of the computing means) or when said output signals are observed, vary very slowly allowing infrequent sampling.
Les moyens d'alimentation en énergie électriques sont par exemple constitués par des batteries rechargeables du type au cadmium-nickel ou de piles non rechargeables du type au lithium ou au mercure.The means for supplying electrical energy are, for example, constituted by rechargeable batteries of the cadmium-nickel type or non-rechargeable batteries of the lithium or mercury type.
Les dits moyens d'alimentation en énergie électrique occupent par exemple un compartiment séparé et éventuellement détachable et remplaçable du boîtier, hermétiquement isolé du ou des autres compartiments dudit boîtier tout en leur étant relié électriquement.Said means for supplying electrical energy occupy, for example, a separate and possibly detachable and replaceable compartment of the housing, hermetically isolated from the other compartment or compartments of said housing while being electrically connected to them.
Lesdits moyens d'alimentation s'ils sont du type rechargeable sont connectés à deux contacts inoxydables par exemple en or ou plaqués or situés à l'extérieur du boîtier et permettent la recharge desdits moyens d'alimentation, l'une au moins des deux connexions se faisant par l'intermédiaire d'une diode ou d'un interrupteur interdisant la décharge desdits moyens d'alimentation via lesdits contacts dans l'eau de mer ou le milieu ambiant de l'utilisateur quel qu'il soit, l'interrupteur, s'il s'agit d'un interrupteur pouvant être du type reed commandé de l'extérieur du boîtier à l'aide d'un aimant par l'utilisateur ou un relais commandé par les moyens de calcul en fonction de la pression ambiante et/ou des requêtes exprimées par l'utilisateur via les moyens d'entrée de données.Said supply means if they are of the rechargeable type are connected to two stainless steel contacts, for example gold or gold-plated contacts located outside the housing and allow recharging of said supply means, at least one of the two connections by means of a diode or a switch preventing the discharge of said supply means via said contacts in seawater or in the ambient environment of the user, whoever it may be, the switch, in the case of a switch that can be of the reed type controlled from the outside of the housing using a magnet by the user or a relay controlled by the calculation means as a function of the ambient pressure, and / or requests expressed by the user via the data entry means.
Le compartiment du boîtier contenant les dits moyens d'alimentation est muni d'une ouverture manuelle ou d'une valve pour l'élimination des gaz relâchés par les moyens d'alimentation tout en interdisant l'entrée de fluides ou corps étrangers.The compartment of the box containing the said supply means is provided with a manual opening or with a valve for the elimination of gases released by the supply means while preventing the entry of fluids or foreign bodies.
Le dispositif de l'invention peut comporter également des moyens de détermination de l'état de charge des moyens d'alimentation. Ces moyens de détermination se composent d'une source de tension constante, éventuellement d'un diviseur de potentiel auquel est appliquée la différence de potentiel entre les bornes desdits moyens d'alimentation, et d'un comparateur ou plus simplement d'un diviseur de tension relié à une entrée supplémentaire du multiplexeur analogique en aval du convertisseur analogique-numérique. Ces moyens sont totalement ou partiellement intégrés en un seul composant, la ou les sorties desdits moyens de détermination étant connectées à un ou des ports des moyens de calcul et/ou aux moyens d'indication. Les moyens de détermination de l'état de charge déclenchent, après écoulement éventuel d'un délai et avertissement éventuel du plongeur via les moyens d'indication, une fermeture organisée du système garantissant la sauvegarde du contenu de la mémoire vive.The device of the invention may also include means for determining the state of charge of the supply means. These determination means consist of a constant voltage source, possibly a potential divider to which the potential difference is applied between the terminals of said supply means, and a comparator or more simply a divider of voltage connected to an additional input of the analog multiplexer downstream of the analog-digital converter. These means are totally or partially integrated into a single component, the output or outputs of said determination means being connected to one or more ports of the calculation means and / or to the indication means. The means of determining the state of charge trigger, after possible expiration of a delay and possible warning of the diver via the indication means, an organized closure of the system guaranteeing the backup of the contents of the RAM.
Les moyens d'indication se composent de moyens visuels, sonores ou tactiles.The means of indication are made up of visual, sound or tactile means.
Les moyens visuels comportent une ou des diodes électroluminescentes simples ou agencées en affichage à segments et/ou matrices de points et/ou "bar-graphs", un ou des affichages à cristaux liquides réflectifs, transmitifs ou transflec- tifs, à excitation directe ou multiplexée, illumina- bles ou non, à segments et/ou matrices de points et/ou symboles prédéfinis et/ou "bar-graphs", un ou des écrans à plasma, un ou des écrans à tube cathodique, un ou des cadrans à aiguilles, une ou des lampes à incandescence, une ou des lampes à éclats, un ou des tubes ou écrans électroluminescentes, des légendes peintes et/ou gravées. Ces moyens visuels sont apparents à l'utilisateur à travers une ou plusieurs fenêtres ou parois transparentes du boîtier et sont aptes à représenter, sous forme numérique ou analogique ou de "bar-graph" ou binaire (affichage à deux états, tel une DEL s'illuminant lorsque une certaine quantité dépasse un certain seuil) simufta- nément ou alternativement, automatiquement ou sur requête via les moyens d'entrée de données, une combinaison quelconque des informations suivantes que les moyens de calcul et éventuellement les moyens de mesure sont aptes à leur fournir:The visual means comprise one or more simple light emitting diodes or arranged in segment display and / or dot matrix and / or "bar-graphs", one or more reflective, transmitive or transflective liquid crystal displays, with direct excitation or multiplexed, illuminable or not, with segments and / or matrices of predefined points and / or symbols and / or "bar-graphs", one or more plasma screens, one or more cathode-ray tube screens, one or more dials with needles, one or more incandescent lamps, one or more flash lamps, one or more electroluminescent tubes or screens, painted and / or engraved legends. These visual means are apparent to the user through one or more windows or transparent walls of the housing and are capable of representing, in digital or analog form or as a "bar-graph" or binary (display in two states, such as an LED s illuminating when a certain quantity exceeds a certain threshold) simultaneously or alternatively, automatically or on request via the data input means, any combination of the following information that the calculation means and possibly the measurement means are capable of provide them with:
programme de décompression par paliers intégral ou partiel constitué de couples (profondeur ou pression ambiante, temps) et éventuellement de la durée totale de la remontée, profondeur ou pression ambiante minimale accessible pour la décompression continue, durée de la présente plongée (séjour à des pressions ambiantes supérieures à celle régnant en surface), heure, date, durée résiduelle possible de plongée à la présente profondeur ou pression ambiante en fonction de l'état présent estimé de saturation de l'organisme de l'utilisateur et de sa quantité résiduelle de gaz respiratoire et éventuellement de la requête qu'il a exprimée via les moyens d'entrée de données en matière de durée maximale de la plongée, profondeur ou pression ambiante maximale atteinte au cours de la présente plongée, profondeur ou pression ambiante actuelle, vitesse de remontée actuelle, quantité résiduelle présente de gaz respiratoire (pression P ou volume équivalent pour une pression ambiante donnée pouvant être la pression régnant à la surface), quantité résiduelle de gaz respiratoire prédite au terme de la remontée prescrite par le dispositif, ventilation pulmonaire, consommation d'oxygène, débit cardiaque de l'utilisateur, température ambiante, toute information pouvant avoir été mise en mémoire par l'utilisateur via les moyens d'entrée de données, réponse à la question "la profondeur maximale admissible (pouvant avoir été définie par l'utilisateur) est-elle dépassée ?", réponse à la question "le temps maximal de plongée (pouvant avoir été défini par l'utilisateur) est-il dépassé?", réponse à la question "le temps maximal de plongée aura t'il été dépassé au terme de la remontée prescrite par le dispositirf?" réponse à la question "la quantité résiduelle de gaz respiratoire permet-elle de remonter selon les indications du dispositif (compte tenu d'un seuil de sécurité pouvant avoir été défini par l'utilisateur)?", réponse à la question "la vitesse maximale admissible de remontée est-elle dépassée?", réponse à la question "la profondeur actuelle est-elle inférieure à celle du premier palier à exécuter?", réponse à la question "la profondeur actuelle est elle inférieure à la profondeur minimale admissible de la décompression continue?", réponse à la question "l'état de charge des moyens d'alimen- tation en énergie électrique est-il satisfaisant?".full or partial decompression program consisting of couples (depth or ambient pressure, time) and possibly the total duration of the ascent, minimum depth or ambient pressure accessible for continuous decompression, duration of this dive (stay at pressures higher than that prevailing on the surface), time, date, possible residual dive time at this depth or ambient pressure depending on the present estimated state of saturation of the user's body and its residual quantity of gas respiratory and possibly the request it expressed via the data entry means in terms of maximum duration of the dive, maximum depth or ambient pressure reached during this dive, current depth or ambient pressure, ascent rate current, residual amount of respiratory gas present (pressure P or equivalent volume for a given ambient pressure which may be the pressure prevailing on the surface), residual quantity of respiratory gas predicted at the end of the ascent prescribed by the device, pulmonary ventilation, oxygen consumption, user's cardiac output, ambient temperature, all information may have been stored by the user via the data entry means, answer to the question "has the maximum admissible depth (which may have been defined by the user) been exceeded?", answer to the question " has the maximum dive time (which may have been defined by the user) been exceeded? ", answer to the question" Has the maximum dive time been exceeded after the ascent prescribed by the device? " answer to the question "does the residual quantity of respiratory gas allow to go up according to the indications of the device (taking into account a safety threshold which may have been defined by the user)?", answer to the question "the maximum speed is the allowable ascent exceeded? ", answer to the question" is the current depth less than that of the first bearing to be performed? ", answer to the question" is the current depth less than the minimum allowable depth of the continuous decompression? "answer to the question" charging status means SUPPLY TERMINAL tat i on electrical energy is satisfactory? ".
Les moyens sonores comportent un ou plusieurs transducteurs électro-acoustiques adaptés au milieu ambiant (par exemple des hydrophones en milieu marin ou d'eau douce) ainsi que leurs circuits générateurs et amplificateurs d'ondes électriques associés. Ces transducteurs sont électromagnétiques ou piézo-électriques, monotones ou multitones, aptes à informer l'utilisateur de façon qualitative (alarmes et signaux-différenciés ou non selon l'information transmise, particulièrement adaptés aux informations de type binaire), ou voire quantitative par exemple par synthèse de la parole s'ils sont associés à un ou des circuits de synthèse de la parole recevant leurs instructions des moyens de calculs, les informations transmises par lesdits moyens sonores pouvant être une combinaison quelconque de celles listées ci-dessus avec référence aux moyens visuels.The sound means comprise one or more electro-acoustic transducers adapted to the ambient environment (for example hydrophones in a marine or fresh water environment) as well as their associated generator and amplifier circuits. These transducers are electromagnetic or piezoelectric, monotone or multitone, capable of informing the user in a qualitative way (alarms and signals-differentiated or not according to the information transmitted, particularly suitable for information of binary type), or even quantitative for example by speech synthesis if they are associated with one or more speech synthesis circuits receiving their instructions from the calculation means, the information transmitted by said sound means can be any combination of those listed above with reference to the means visuals.
Les moyens tactiles se composent d'appendices mécaniques mus par des électro-aimants ou des moteurs électriques. Ces appendices mécaniques entrent en contact avec une partie quelconque du corps de l'utilisateur ou d'électrodes fixes en contact permanent avec la peau de l'utilisateur. Ces électrodes provoquent une décharge légère.Tactile means are made up of mechanical appendages driven by electromagnets or electric motors. These mechanical appendages come into contact with any part of the user's body or fixed electrodes in permanent contact with the user's skin. These electrodes cause a slight discharge.
Lesdits moyens tactiles s'ils sont présents permettent en cas d'information importante à transmettre à l'utilisateur (voir liste faisant référence aux moyens visuels), d'attirer son attention vers les dits moyens visuels même dans des conditions de bruit ambiant qui rendraient les moyens sonores inefficaces.Said tactile means if present allow, in the event of important information to be transmitted to the user (see list referring to visual means), to draw his attention to said visual means even under ambient noise conditions which would make ineffective sound means.
La présente invention concerne également un ensemble de plongée comprenant outre un dispositif selon l'invention, un appareil respiratoire composé de réserves de gaz comprimés portées ou non par le plongeur, d'un ou plusieurs détendeurs, et éventuellement d'un sac respiratoire muni de valves et d'une cartouche d'absorption du gaz carbonique et d'un dispositif de dosage automatique de l'oxygène, éventuellement une lampe étanche, éventuellement des instruments d'orientation (compas, goniomètre), un masque ou casque de plongée, éventuellement des moyens de propulsion (palmes, "scooter" sous marin), éventuellement des moyens de protection contre le froid (combinaison chauffante ou non), éventuellement des moyens de réglage de la flottabilité du plongeur et de son équipement (bouée de remontée, ballasts ou combinaison étanche) munis ou non d'une réserve de gaz de gonflage indépendante des réserves de gaz respiratoire, éventuellement une tourelle ou caisson ou chambre de décompression. Il peut comporter un ensemble turbine-générateur électrique (dynamo ou alternateur redressé) associé à un détendeur et apte à extraire l'énergie de détente des gaz respiratoires et/ou de gonflage des moyens de réglage de la flottabilité et à maintenir dans un état de charge satisfaisant les moyens d'alimentation en énergie électrique de l'ensemble en cours de plongée. Ledit dispositif selon l'invention peut être incorporé au casque de plongée et peut comporter un ensemble optique correctif à base de lentilles et/ou de miroirs et/ou de prismes et/ou de lames semi-réfléchissantes permettant la vision rapprochée, et éventuellement superposée au champ de vision normal, des moyens d'indication visuels. Ce dispositif peut comporter également des moyens d'indication sonores conventionnels (hauts parleurs, écouteurs) fonctionnant dans le volume gazeux du casque, et peut comporter des moyens d'entrée de données du type vocal constitués d'un microphone ou laryngophone connecté aux moyens de calcul via un module de reconnaissance de la parole. L'ensemble de plongée peut comporter deux électrovannes contrôlées par les moyens de calcul, de façon binaire via des relais ou interrupteurs dits "solid- state" ou de façon proportionnelle via les convertisseurs numériques-analogiques suivis d'amplificateurs, l'une commandant l'entrée du gaz de gonflage dans le gilet ou combinaison étanche et l'autre commandant l'échappement dudit gaz vers le milieu ambiant, lesdites électrovannes permettant aux dits moyens de calcul en fonction du temps, de la pression ambiante et éventuellement de ses dérivées temporelles - aisément calculé es en fonction des signaux de sortie sur une période de temps des moyens de mesure du temps et des moyens de mesure de la pression ambiante -, éventuellement d'informations préalablement mises en mémoire par l'utilisateur via les moyens d'entrée de données (telles la masse du plongeur, son volume, son coefficient de résistance au mouvement dans l'eau, le coefficient de compressibilité et le volume en surface de sa combinaison) et éventuellement du programme de décompression courant, de stabiliser le plongeur à une profondeur donnée (sur requête du plongeur via les moyens d'entrée de données) ou à toutes profondeurs, de lui faire exécuter une remontée "en catastrophe" ou à vitesse contrôlée (après avertissement éventuel, via les moyens d'indications du plongeur, laissant à ce dernier l'option d'avorter la procédure via les moyens d'entrée de données ou en deconnectant simplement les électrovannes) en cas de détection de condition d'urgence (par exemple une noyade rendue probable par une apnée - débit ventila- toire nul - de durée anormalement longue, ou une pression ambiante anormalement élevée rendant probable un état de narcose chez le plongeur) ou de lui faire exécuter la remontée continue ou par paliers prescrite par le dispositif (sur requête du plongeur via les moyens d'entrée de données).The present invention also relates to a diving set comprising, in addition to a device according to the invention, a breathing apparatus composed of reserves of compressed gases carried or not carried by the diver, one or more regulators, and possibly a breathing bag provided with valves and a carbon dioxide absorption cartridge and an automatic oxygen dosing device, possibly a waterproof lamp, possibly orientation instruments (compass, goniometer), a diving mask or helmet, possibly means of propulsion (fins, underwater "scooter"), possibly means of protection against the cold (heated suit or not), possibly means of adjusting the buoyancy of the diver and his equipment (lifeline, ballasts or dry suit) with or without a supply of inflation gas independent of the supply of respiratory gas, possibly a turret or box or cha m decompression bre. It may include a turbine-electric generator assembly (dynamo or rectified alternator) associated with a regulator and capable of extracting the energy for expansion of the respiratory gases and / or inflation of the means for adjusting the buoyancy and to maintain in a state of load satisfying the means of supplying electrical energy to the assembly during the dive. Said device according to the invention can be incorporated into the diving helmet and can comprise a corrective optical assembly based on lenses and / or mirrors and / or prisms and / or semi-reflecting blades allowing close-up vision, and possibly superimposed in the normal field of vision, visual means of indication. This device can also include conventional sound indication means (speakers, headphones) operating in the gaseous volume of the headset, and can include voice type data input means consisting of a microphone or laryngophone connected to the means of calculation via a speech recognition module. The diving assembly can include two solenoid valves controlled by the calculation means, binary way via relays or switches known as "solid-state" or proportionally via digital-analog converters followed by amplifiers, one controlling the entry of the inflation gas into the jacket or dry suit and the other controlling the escape of said gas to the ambient environment, said solenoid valves allowing said means of calculation as a function of time, ambient pressure and possibly its time derivatives - easily calculated as a function of the output signals over a period of time of the time measurement means and of the ambient pressure measurement means -, possibly of information previously stored in memory by the user via the input means data (such as the diver's mass, its volume, its coefficient of resistance to movement in water, the compressibility coefficient and the e volume at the surface of his suit) and possibly the current decompression program, to stabilize the diver at a given depth (at the diver's request via the data entry means) or at all depths, to make him perform an ascent " in disaster "or at controlled speed (after possible warning, via the diver's means of indication, leaving the latter the option of aborting the procedure via the data entry means or by simply disconnecting the solenoid valves) in case detection of an emergency condition (for example a drowning made probable by apnea - zero ventilatory flow - of abnormally long duration, or an abnormally high ambient pressure making it probable a state of narcosis in the diver) or to make him execute continuous ascent or in steps prescribed by the device (at the diver's request via the data entry means).
Les moyens de calcul dudit dispositif selon l'invention peuvent être aptes à commander simi- lairement une électrovanne responsable de la décompression d'une tourelle de plongée ou caisson ou chambre de décompression et éventuellement une autre responsable de sa compression, automatisant ainsi l'opération de ladite tourelle ou caisson ou chambre quant à la décompression et éventuellement quant à la compression.The calculation means of said device according to the invention may be able to similarly control a solenoid valve responsible for the decompression of a diving turret or chamber or decompression chamber and possibly another responsible for its compression, thus automating the operation of said turret or box or chamber as regards decompression and possibly as regards compression.
Un mode de réalisation préférentiel parmi les combinaisons de modes de réalisation donnés pour chacun des composants principaux du dispositif, particulièrement adapté à l'usage des plongeurs sous marins, et qui présente les avantages d'être économique, versatile et relativement simple, est le suivant:A preferred embodiment among the combinations of embodiments given for each of the main components of the device, particularly suitable for the use of scuba divers, and which has the advantages of being economical, versatile and relatively simple, is as follows :
Les pressions ambiante et du réservoir sont transmises aux entrées "pression", embouchées sur une face du boîtier, de deux capteurs de pression absolue, monolithiques (à substrat semiconducteur unique) du type "pont de Wheatstone" dont les domaines de pressions mesurables sont compatibles à leurs mesurandes respectifs, via une membrane inoxydable imputrescible et un fluide intermédiaire incompressible, non corrosif et électriquement non conducteur dans les deux cas, via également un tuyau flexible conçu pour les hautes pressions (armé) connecté à la sortie HP du détendeur dans le second cas.The ambient and reservoir pressures are transmitted to the "pressure" inputs, mouthed on one side of the housing, of two absolute pressure sensors, monolithic (with single semiconductor substrate) of the "Wheatstone bridge" type whose measurable pressure ranges are compatible to their respective measurands, via a rot-proof stainless membrane and an incompressible, non-corrosive and electrically non-conductive intermediate fluid in both cases, also via a flexible hose designed for high pressures (armed) connected to the HP outlet of the regulator in the second case.
Les deux ponts sont excités par des tensions constantes obtenues par amplification de la sortie à tension constante du convertisseur tension-fréquence unique (agencement "ratiométrique"), sur l'entrée tension à mesurer" duquel sont multiplexés, après amplification et offset, les signaux de sortie desdits ponts ainsi que la sortie "température" dont ledit convertisseur est également muni.The two bridges are excited by constant voltages obtained by amplification of the constant voltage output of the single voltage-frequency converter ("ratiometric" arrangement), on the voltage input to be measured "from which the signals are multiplexed, after amplification and offset. of said bridges as well as the "temperature" output with which said converter is also provided.
Les moyens de calcul et de mesure du temps, constitués d'un micro-ordinateur CMOS 8 bits en un boîtier (microprocesseur, mémoire morte, mémoire vive, temporisateur ou timer 16 bits, 29 lignes d'entrées-sorties), contrôlent le multiplexage des signaux analogiques à mesurer par deux de leurs lignes d'entrées sorties, et reçoivent la fréquence de sortie du convertisseur sur leur ligne fréquence à mesurer. Ils sont donc à même de connaître à tout instant les valeurs non calibrées de la pression ambiante, de la pression du réservoir et de la température, de les calibrer et, pour ce qui concerne les pressions, de leur appliquer des compensations thermiques. Les constantes de calibration et de compensations thermiques sont introduites dans la mémoire vive du micro-ordinateur grâce à des moyens d'entrée de données du type "reed" commandant l'état de lignes d'entrées-sorties dudit micro-ordinateur. Cette manipulation n'a pas besoin d'être répétée lors de chaque mise en marche du dispositif, mais peut l'être à intervalles annuels si une dégradation de la précision du dispositif était constatée. Les constantes stockées dans la mémoire vive survivent en effet aux périodes d'arrêt du dispositif et même à la décharge totale des batteries principales (cadmium-nickel), "sintered cells", 5 x 1,2 V 0,5 Ah) grâce au passage automatique en mode "Standby" (consommation de quelques microampères, mémoires vive sauve gardée) du micro-ordinateur lors de l'arrêt du dispositif ou de la détection par un dispositif approprié d'un état de décharge avancée des batteries principales, ainsi qu'à l'utilisation d'une batterie de "back-up" (cadmiumnickel, "mass plate", 3 x 1,2 V, 0,1 Ah) à faibles pertes par auto décharge destinée à prendre le relais en cas d'épuisement des batteries principales en ce qui concerne exclusivement l'alimentation du micro-ordinateur en Standby et de ses satellites indispensables dans ce mode, qu'elle peut assurer pendant plusieurs mois. Le reste du temps, c'est à dire lorsque les batteries principales sont chargées, elles maintiennent en charge ladite batterie de "back-up" par "trickle charging" à 0,25 mA. D'autre part, le dispositif est muni d'un deuxième détecteur de niveau de charge des batteries principales, constitué comme le premier d'un diviseur de potentiel et d'un détecteur de seuil, qui fait changer d'état une ligne d'entrée-sortie du micro-ordinateur lorsque ledit niveau de charge ne permet plus que quelques heures de fonctionnement, afin que l'utilisateur en soit averti.The means of calculating and measuring time, consisting of an 8-bit CMOS microcomputer in a box (microprocessor, read-only memory, random access memory, 16-bit timer or timer, 29 input-output lines), control multiplexing analog signals to be measured by two of their input-output lines, and receive the output frequency of the converter on their frequency line to be measured. They are therefore able to know at any time the uncalibrated values of the ambient pressure, the tank pressure and the temperature, to calibrate them and, as regards the pressures, to apply thermal compensations to them. The calibration and thermal compensation constants are introduced into the microcomputer's RAM thanks to data input means of the "reed" type controlling the state of input-output lines of said microcomputer. This manipulation does not need to be repeated each time the device is started, but can be repeated at annual intervals if a deterioration in the accuracy of the device was observed. The constants stored in the RAM survive indeed the periods of shutdown of the device and even the total discharge of the main batteries (cadmium-nickel), "sintered cells", 5 x 1.2 V 0.5 Ah) thanks to the auto passage matic in "Standby" mode (consumption of a few microamps, RAM saved) of the microcomputer when the device is stopped or when an appropriate device detects an advanced state of discharge of the main batteries, as well as using a back-up battery (cadmium nickel, "mass plate", 3 x 1.2 V, 0.1 Ah) with low self-discharge losses intended to take over in the event of exhaustion main batteries as regards exclusively the supply of the microcomputer in Standby and its satellites which are essential in this mode, which it can provide for several months. The rest of the time, ie when the main batteries are charged, they maintain the said back-up battery by 0.25 mA trickle charging. On the other hand, the device is provided with a second charge level detector for the main batteries, constituted like the first with a potential divider and a threshold detector, which changes the state of a line of microcomputer input-output when said charge level only allows a few hours of operation, so that the user is notified.
Cet agencement est avantageux à plusieurs titres:
- a) Il permet l'usage de capteurs de pression non calibrés et non thermiquement compensés, donc bon marché.
- b) Il permet une calibration sans manipulation délicate de potentiomètres ou autres composants variables et même sans ouverture du boîtier du dispositif, par simple lecture des indications de l'appareil soumis à des pressions et températures connues et introduction de constantes aisément calculées à partir desdites indications et desdites valeurs connues.
- c) Il assure une calibration/compensation précise parce qu'en aval de tous les circuits analogiques.
- d) Il autorise des recalibrations aussi fréquentes que nécessaires, pouvant être effectuées éventuellement par l'utilisateur lui-même.
- e) Il permet l'affichage de la température de l'eau au bénéfice du plongeur.
- f) Il permet l'entrée d'autres constantes telles que pression en surface, composition du mélange respiratoire etc.... qui seront également préservées lors de l'arrêt ou de la décharge du dispositif.
- a) It allows the use of non-calibrated and not thermally compensated pressure sensors, therefore inexpensive.
- b) It allows calibration without delicate manipulation of potentiometers or other variable components and even without opening the device housing, by simply reading the indications of the device subjected to known pressures and temperatures and introduction of constants easily calculated from said indications and said known values.
- c) It provides precise calibration / compensation because downstream of all analog circuits.
- d) It authorizes recalibrations as frequent as necessary, which can possibly be carried out by the user himself.
- e) It allows the display of the water temperature for the benefit of the diver.
- f) It allows the entry of other constants such as surface pressure, composition of the respiratory mixture, etc., which will also be preserved when the device is stopped or discharged.
La charge des batteries principales s'effectue tout simplement via deux contacts inoxydables nus émergeant du boîtier, la décharge desdites batteries par le même chemin étant empêchée par interposition d'une diode. Cette diode peut être court-circuitée par un interrupteur reed commandé de l'extérieur autorisant en cas d'urgence une décharge totale rapide des batteries principales via les contacts extérieurs, condition nécessaire à l'exécution subséquente d'une charge totale rapide à 2 A en 15 mn sans danger pour les batteries. En amont de cette diode, c'est-à-dire entre la diode et le contact positif extérieur, une deuxième diode connectée au pôle positif de la batterie de "back-up" via une résistance, effectue une dérivation de 1 mA du courant de charge, permettant une recharge relativement rapide de ladite batterie de "back-up" lorsque celle-ci a été mise à contribution de façon prolongée, que le courant de trickie charging" ne saurait assurer. Le courant de charge permanent maximum de l'ensemble est de 68 mA.The main batteries are simply charged via two bare stainless steel contacts emerging from the housing, the discharge of said batteries by the same path being prevented by the interposition of a diode. This diode can be short-circuited by an reed switch controlled from the outside, allowing rapid total discharge of the main batteries in an emergency via the external contacts, a condition necessary for the subsequent execution of a rapid total charge at 2 A in 15 minutes without danger for the batteries. Upstream of this diode, that is to say between the diode and the external positive contact, a second diode connected to the positive pole of the "back-up" battery via a resistor, performs a 1 mA bypass of the current charging, allowing a relatively quick recharging of said back-up battery when it has been used for a prolonged period, which the trickie charging current cannot guarantee. The maximum permanent charging current of the together is 68 mA.
Les moyens d'indication sont de deux types: visuels et audibles. Les moyens visuels consistent en un module-écran LCD transflectif (éclairage indifféremment par derrière ou par devant) à 32 caractères alphanumériques multiplexés, en une échelle de résistances associée à un multiplexeur analogique permettant le réglage de l'angle optimal de lecture de l'écran par celui de la tension d'excitation des cristaux liquides, en un panneau électroluminescent sous jacent à l'écran et en un générateur d'onde destiné à alimenter ledit panneau. Les moyens de calcul commandent lesdits moyens visuels par quinze de leurs lignes d'entrées-sorties: onze sont consacrées aux transmissions de données, trois à la commande du multiplexeur 8-1, une au générateur d'onde du panneau E.L. commandé via un Darlington.There are two types of indication: visual and audible. The visual means consist of a transflect i f LCD screen module (lighting either behind or in front) with 32 alphanumeric characters multiplexed, in a resistance scale associated with an analog multiplexer allowing the adjustment of the optimal reading angle of the the screen by that of the excitation voltage of the liquid crystals, into an electroluminescent panel underlying the screen and into a wave generator intended to supply said panel. The calculation means control said visual means by fifteen of their input-output lines: eleven are dedicated to data transmissions, three to control the multiplexer 8-1, one to the wave generator of the EL panel controlled via a Darlington .
Les moyens d'indication audibles consistent en un transducteur piézo-électrique connecté à la ligne "sortie fréquence" du micro-ordinateur via un amplificateur.The audible indication means consist of a piezoelectric transducer connected to the "frequency output" line of the microcomputer via an amplifier.
En conclusion, voici les avantages que présente un dispositif tel que celui dont la réalisation vient d'être décrite, appliquant les méthodes de calcul du programme de décompression décrites plus haut, par rapport à l'un ou l'autre (tous, en ce qui concerne au moins a, b et c) des dispositifs et procédés existants ou déjà proposés:
- a) Meilleure précision dans la détermination de l'état de saturation de l'utilisateur, conduisent à l'établissement de programmes de décompression plus appropriés aux saturations réelles des tissus, donc généralement plus fiables que ceux prescrits par les dispositifs et procédés existants.
- b) Cette meilleure précision conduit dans de nombreux cas à un programme de décompression substantiellement plus court que celui obtenu par une autre méthode.
- c) L'économie de temps évoquée en (b) se traduit par une économie financière importante en ce qui concerne les compagnies de travaux hyperbares autorisant l'exécution d'une tâche donnée à moindre coût.
- d) Le dispositif mesure et affiche le temps de plongée, la pression ambiante, la pression bouteille, la température ambiante.
- e) Le dispositif prend à sa charge tous les calculs relatifs à la décompression de l'utilisateur, allant jusqu'à la détermination du moment où cette décompressiondevrait commencer en fonction de la quantité résiduelle de gaz respiratoires.
- f) Le programme de décompression est évolutif, c'est-à-dire que même en cours de décompression, le programme qui reste à effectuer s'adapte aux conditions dans lesquelles la décompression a réellement été effectuée jusqu'à ce moment. Cette adaptabilité peut même aller jusqu'à l'application de la règle thérapeutique de la demi-pression ou celle de la demi-profondeur en cas de violation importante des contraintes de décompression, ladite application ne présentant aucune difficulté du point de vue logiciel.
- g) Bonnes communications du dispositif vers le plongeur grâce à des moyens d'indication s'adressant à plusieurs des sens du plongeur. Bonne lisibilité des moyens visuels quelle que soit la lumière ambiante. Flexibilité de l'affichage sur écran, autorisant, outre l'affichage routinier de paramètres numériques relatifs à l'exposition et à la décompression, l'affichage occasionnel de messages alphanumériques explicites (avertissements, alarmes, rappels) accompagnés d'un signal sonore.
- h) Souplesse de calibration, compensation thermique, adaptation à de nouvelles conditions de plongée (pression de surface, composition du mélange respiratoire, etc...) et possibilité de personnalisation du dispositif (constantes définissant la relation ventilation pulmo- naire/débit cardiaque/pression, tensions de contrôle, etc...) grâce aux moyens d'entrée de données.
- i) Le dispositif convient tant aux professionnels qu'aux plongeurs d'exploration grâce à sa méthode de calcul qui tient compte du travail effectué au fond.
- j) Fiabilité technique et longue durée de vie du dispositif, grâce à la possibilité de sceller le boitier en usine en atmosphère inerte, due à la facilité de charge extérieure des batteries.
- k) Faible consommation électrique, permettant le fonctionnement continu du dispositif sur ses réserves énergétiques pendant plusieurs jours et le calcul de désaturation des tissus pendant les intervalles de surface.
- 1) Avertissement de l'utilisateur plusieurs heures avant la décharge totale des batteries principales.
- m) Batterie de back-up assurant la sauvegarde des constantes de calcul dans toutes circonstances (sauf abandon du dispositif pendant plusieurs mois sans le recharger, au quel cas une ré-initialisation des constantes est nécessaire; cette circonstance sera de toute façon détectée par le dispositif et signalée à l'utilisateur).
- n) Recharge indéfinie (après 10 h les batteries principales sont entièrement rechargées mais une prolongation indéfinie de la durée de charge ne les met pas en danger) ou rapide (15 mn, une décharge préalable étant nécessaire et rendue possible par l'interrupteur by- passant la diode de charge, une prolongation de la durée de charge risquant d'endommager les batteries) au choix de l'utilisateur et selon l'urgence de la situation. Un dispositif automatique relativement simple peut assurer la charge à courant constant des batteries dans l'un ou l'autre de ces deux modes (y compris le déclenchement à distance de l'interrupteur reed de by-pass par création d'un champ magnétique le long du reed à l'aide d'une bobine parcourue par un courant, y compris également la décharge préalable à la charge rapide à l'aide d'un dispositif de commutation et de détection de seuil) en toute sécurité, la temporisation de la charge rapide pouvant se faire à l'aide d'un simple timer. Un tel dispositif automatique de charge peut être conçu de façon à fonctionner indifféremment à partir d'une alimentation secteur ou d'une batterie de véhicule de 12 ou 24 V.
- a) Better precision in determining the state of saturation of the user, lead to the establishment of decompression programs more appropriate to the real saturations of the tissues, therefore generally more reliable than those prescribed by the existing devices and processes.
- b) This better precision leads in many cases to a decompression program substantially shorter than that obtained by another method.
- c) The saving of time mentioned in (b) translates into a significant financial saving with regard to the hyperbaric works companies authorizing the execution of a given task at lower cost.
- d) The device measures and displays the dive time, the ambient pressure, the tank pressure, the ambient temperature.
- e) The device takes care of all the calculations relating to the decompression of the user, going until the determination of the moment when this decompression should start according to the residual quantity of respiratory gases.
- f) The decompression program is evolving, that is to say that even during decompression, the program which remains to be carried out adapts to the conditions in which the decompression was actually carried out up to this time. This adaptability can even go as far as applying the therapeutic rule of half-pressure or that of half-depth in the event of a significant violation of the decompression constraints, said application presenting no difficulty from the software point of view.
- g) Good communications from the device to the diver by means of indication addressing several of the diver's senses. Good readability of visual aids whatever the ambient light. Flexible display on screen, allowing, in addition to the routine display of digital parameters relating to exposure and decompression, the occasional display of explicit alphanumeric messages (warnings, alarms, reminders) accompanied by an audible signal.
- h) Flexible calibration, thermal compensation, adaptation to new diving conditions (surface pressure, composition of the respiratory mixture, etc.) and possibility of customizing the device (constants defining the pulmonary ventilation / cardiac output / relationship) pressure, control voltages, etc.) by means of data entry.
- i) The device is suitable for both professionals and explorers thanks to its calculation method which takes into account the work done at the bottom.
- j) Technical reliability and long service life of the device, thanks to the possibility of sealing the case in the factory in an inert atmosphere, due to the ease of external charging of the batteries.
- k) Low power consumption, allowing the continuous operation of the device on its energy reserves for several days and the calculation of tissue desaturation during surface intervals.
- 1) User warning several hours before the total discharge of the main batteries.
- m) Back-up battery ensuring the backup of the calculation constants in all circumstances (except abandonment of the device for several months without recharging it, in which case a reinitialization of the constants is necessary; this circumstance will in any case be detected by the device and reported to the user).
- n) Indefinite charging (after 10 a.m. the main batteries are fully charged but an indefinite extension of the charging time does not endanger them) or rapid (15 min, a prior discharge being necessary and made possible by the by- passing the charging diode, an extension of the charging time may damage the batteries) at the option of the user and depending on the urgency of the situation. A relatively simple automatic device can ensure constant current charging of the batteries in either of these two modes (including the remote triggering of the reed bypass switch by creating a magnetic field the along the reed using a coil traversed by a current, including also the discharge prior to rapid charging using a switching and threshold detection device) safely, the timing of the quick charge that can be done using a simple timer. Such an automatic charging device can be designed to operate indifferently from a mains supply or from a 12 or 24 V vehicle battery.
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