NEUVIÈME LEÇON

De* appareil# cnrcglstrcarn en biologie

(salle).

Thermographe : appareil enregistreur des températures. — Manomètre enregistrant les pressions moyennes. — Balance et aréomètre enregistrant les changements de poids.

Messieurs,

Les appareils que vous avez vus dans la précédente séance sont destinés à enregistrer des mouvements proprement dits : des déplacements d’organes que l’œil ne perçoit pas ou qu’il apprécie mal. 11 existe, vous le savez, bien d’autres phénomènes susceptibles d’être enregistrés, la météorologie nous fournit des exemples de notation graphique des changements qui surviennent dans la température, dans la pression barométrique, etc. J’ai pensé qu’il serait utile de construire pour les besoins de la physiologie des appareils analogues traduisant, sous forme d’un graphique continu, les changements qui surviennent dans la température animale, dans la pression des liquides ou des gaz de l’organisme, et même dans le poids absolu d’un animal mis en expérience.

Les appareils répondant à ces différents besoins sont : le thermographe ou enregistreur des températures, le manomètre enregistreur et la balance enregistrante.

Le thcnnoyraphe présente sur les thermomètres ordinaires celte grande supériorité, qu’il permet de suivre avec exactitude les variations qui surviennent, à chaque instant, dans la température d’une ou de plusieurs parties du corps d’un animal. L’emploi du thermomètre, et la notation des indications de cet instrument à intervalles réguliers et très-courts, permettraient sans doute de construire une courbe assez fidèle des variations de la température d’un point du corps pendant un certain temps. Mais ceux qui ont tenté de semblables expériences savent combien elles sont difficiles à exécuter. S’il fallait observer à la fois les variations de la température de deux points, ces difficultés augmenteraient encore; il faudrait plusieurs aides très-attentifs pour suffire aux exigences de ces notations multiples. Or, plus on s’occupe des problèmes relatifs è la température animale, [dus on voit qu’il est nécessaire d’observer l’état de cette température en plusieurs points à la fois. Cette méthode d’exploration simultanée permet de constater certaines variations antagonistes de la température centrale et de la température périphérique; l’une d’elles s’élève tandis que l’autre s’abaisse.

Le thermographe se compose de deux parties distinctes : Une boule de thermomètre à air et un appareil à levier qui enregistre les effets de la température sur l’air de la boule Ihermomélrique. Deux ou plusieurs thermographes peuvent être employés à la fois : la boule de chacun sert à explorer la température d’un point particulier, tandis que les enregistreurs, superposés les uns aux autres, comme les leviers du cardiographe (fig. 36),

expriment chacun, à chaque instant, l’état de la tempéra-, ture qui agit sur lui.

La figure 53 représente un thermographe simple. La boule thermométrique plonge dans un vase plein d’eau dont la température est alternativement élevée et abaissée. De celle boule, part un tube capillaire de cuivre recuit qui se porte à l’appareil enregistreur, mais auparavant se fixe, par une pièce à frottement, sur un tube en U fortement scellé sur un pied de plomb.

On peut, grâce à cette masse pesante qui fixe solidement la partie moyenne du tube thermométrique, manier en tous sens la boule de l’appareil, la porter en toutes directions sans ébranler les pièces délicates qui constituent le reste de la machine.

L’appareil enregistreur est ainsi constitué. Un tube de verre, fermé à la lampe par l’une de ses extrémités, est courbé en demi-cercle et fixé sur une roue légère et bien équilibrée. Le centre de courbure du tube de verre coïncide avec l’axe de la roue. Si l’on place alors le tube de verre de telle sorte que le milieu de la convexité de l’arc qu’il décrit soit tourné en bas, et si l’on y introduit une petite quantité de mercure, cet index métallique partage la cavité du tube en deux chambres, l’une close, du côté où le tube est fermé, l’autre communiquant librement avec l’extérieur par l’extrémité ouverte du tube.

Supposons maintenant que l’air de la chambre close vienne à augmenter de volume, l’index de mercure sera poussé vers l’orifice ouvert du tube. Mais, par son poids même, cet index tend à occuper la partie inferieure de ce système équilibré; il en résultera une rotation du tube

Fjg. 53. — Therroofraphc ou appreil enregistrant les variation» de la température.

autour de son axe de suspension, et en réalité on verra l’index rester immobile pendant que l’appareil tournera. Plaçons perpendiculairement sur l’axe une longue aiguille équilibrée; celle-ci amplifiera en raison de sa longueur la rotation imprimée à l’axe ; elle pourra par sa pointe tracer sur une glace enfumée qui chemine à côté d’elle les oscillations qu’elle décrit.

Reste à faire communiquer la chambre close avec la boule du thermomètre à air. Pour cela, le tube capillaire qui communique avec l’intérieur de la boule thermométrique par l’une de ses extrémités reçoit à l’autre extrémité une courbure semblable à celle du tube de verre dans lequel on l’introduit en lui faisant traverser l’index de mercure (lj jusqu’à ce que son ouverture arrive dans la chambre close.

L’appareil étant ainsi disposé, si l’on chauffe avec la main la boule du thermomètre à air, on voit la chambre close recevoir l’air expulsé de la boule et prendre une plus grande étendue, l’appareil tourner sur son axe et l’aiguille s’élever, tandis que le mercure reste dans sa position déclive. Si l’on plonge dans l’eau froide la boule du thermomètre, l’air se condense dans cette boule et aspire celui de la chambre close, ce qui produit une rotation en sens inverse de l’appareil et un abaissement de l’aiguille.

Lorsqu’on emploie cet instrument, on place la boule du lhermographe dans la cavité dont on veut explorer

(1) Pour celle partie qui traverse l'index de mercure il faut prendre un tube de fer très-fin, tous les autres mélaux seraient promptement amalgamés.

les variations de température, et l’on rompt la continuité du tube de transmission au niveau de l’une des branches du tube en U. L’air de la boule thermométrique se trouve ainsi en communication avec l’extérieur, et se dilate librement, en se mettant en équilibre de température avec la cavité explorée. Lorsque cet équilibre est atteint, on rétablit la continuité du tube après avoir mis au zéro l’aiguille de l’enregistreur. A partir de ce moment, tout changement de température agissant sur la boule se traduit par un mouvement de l’aiguille. Lorsque l'expérience est terminée, si l’on veut connaître la valeur absolue des indications de la courbe, on cherche d’abord, avec un thermomètre à mercure, quel est le degré de chaleur qu’il faut appliquer à la houle thermométrique pour amener l’aiguille à la position initiale (ou zéro arbitraire). On évalue aussi, avec le même étalon, les différentes oscillations de l’aiguille, en cherchant quelle élévation ou quel i abaissement de température produit des oscillations semblables (1).

Le principe sur lequel est basée la construction de mon thermographe consiste dans l’équilibre constant de cet appareil autour de son index de mercure. Il s’ensuit que l’aiguille de l’instrument n’a pour ainsi dire aucune force motrice disponible, et qu’elle ne saurait tracer des graphiques sur une surface qui lui présenterait quelque résistance de frottements. Une glace enfumée qui, pour les

(1) Il suffît de faire une fois pour toutes la graduation expérimentale de l’instrument pour savoir à quel changement de température correspond l’élévation ou l'abaissement des graphiques obtenus avec cet appareil dans toutes les expériences ultérieures.

enregistreurs ordinaires, n’offre qu’une résistance de frottements insignifiante, aurait pour le thermographe une résistance trop grande encore. J’ai dù, pour obtenir des graphiques, recourir au moyen suivant.

Le support vertical qui porte l’appareil à levier pivote sur lui-même, de telle sorte que l’aiguille indicatrice exécute des oscillations transversales dans lesquelles sa pointe va battre contre la surface enfumée et y laisse un point blanc à chacun de ses contacts. Si les oscillations de l’aiguille se renouvellent assez fréquemment, et si la plaque enfumée chemine avec lenteur, les points tracés se trouvent au contact les uns des autres et forment une ligne continue qui s’élève ou s’abaisse suivant les mouvements de l’aiguille dans le plan vertical.

On conçoit que dans ces conditions, la tendance de l’appareil à prendre son équilibre n’est entravée que pendant les instants très-courts qui correspondent au pointage, et* que, pendant tout le reste de ses oscillations transversales, l’aiguille est entièrement libre dans ses mouvements.

Pour obtenir ces oscillations transversales qui produisent le pointage, j’emploie un petit mouvement d’horlogerie qui, dans la figure 53, est représenté au premier plan, supporté par une pièce de bois. Cet appareil fait mouvoir alternativement à droite et à gauche un petit cadre de fil de fer qui vient battre contre une petite tige perpendiculairement implantée dans le support pivotant de l’appareil. Toutes les dix. secondes, une impulsion est ainsi donnée au support qui pivote sur lui-même, amène l’aiguille au contact de la plaque et se relire par l’elîel d’un

léger ressort (1). Les petits ébranlements communiqués ainsi au thermographe ont une influence favorable sur la marche de l’instrument, en ce qu’ils assurent son équilibre autour de l’index de mercure et régularisent les mouvements de cet index. C’est ainsi que lorsqu’on veut consulter un baromètre à mercure, on frappe légèrement sur cet instrument pour que le mercure prenne exactement son niveau.

Une condition indispensable pour que le thermographe fournisse des indications exactes, c’est que l’air soitherméliquementemprisonné dans l’intérieur de l’instrument. Si les joints qui unissent les différentes pièces permettent la moindre fuite, l’air s’échappera au dehors lorsque la boule lhermométrique sera échauffée, ou bien, si elle est refroidie, il se fera une rentrée de l’air extérieur dans l’appareil. Dans l’un comme dans l’autre cas, les indications du graphique seront faussées. Il est donc indispensable de vérifier l’occlusion des différents points de l’appareil avant de s’en servir.

Pour cela, on charge d’un léger poids l’aiguille indicatrice; celle-ci s’abaisse d’un certain nombre de degrés, puis reste fixe si les joints sont hermétiques.

Le poids ajouté au levier, en faisant tourner l’appareil, a comprimé l’air contenu dans ses différentes cavités, jusqu’à ce que la force élastique de cet air soit suffisante pour soutenir l’index de mercure dans une position où il fait

(1) Les mouvements destinés au pointage ne doivent pas être trop rapides, sans quoi l'aiguille, oscillant transversalement avec trop de vitesse, tendrait par la force centrifuge à se rapprocher du zéro, c’est-à-dire de la position horizontale.

équilibre au poids addilionnel. Admeltons la moindre fuite, l’air comprimé s’échappera et sa tension baissant, l’aiguille chargée s’abaissera elle-même indéfiniment. La vitesse avec laquelle l’aiguille descend dans ces conditions indique l’importance de la fuite (1).

Réglage de la sensibilité du thermographe. — On peut modifier de différentes manières la sensibilité de l’instrument : 1° en changeant le diamètre ou le rayon de courbure du tube de verre qui contient l’index de mercure; 2° en adaptant à l’instrument des boules thermométriques de volume variable.

Si l’on réduit le diamètre du tube de verre qui contient l’index de mercure, il est évident que la quantité d’air nécessaire pour faire parcourir à l’index un certain trajet sera moindre que si le tube était large. Dès lors, la dilatation de l’air produite par un certain échauffement de la boule thermométrique se traduira par un plus grand parcours de l’aiguille si le tube employé est étroit.

Une pareille augmentation de la sensibilité pourra être obtenue si l’on diminue le rayon de courbure du tube de verre employé. Dans ce cas, un même échauffement de la boule thermométrique fera parcourir à l’index de mer-

(1 ) Le lhermographe est en même temps barométrographe -, il est influencé par l'état de la pression atmosphérique, de telle sorte que l’air qui y est renfermé se met sans cesse en équilibre de pression avec l’air ambiant. Une augmentation de la pression atmosphérique devra donc faire baisser l’aiguille indicatrice comme le ferait un refroidissement. La diminution de pression fera élever l’aiguille. Mais ces influences de la pression extérieure sont trèsfaibles et. de plus, comme elles sont assez lentes à se produire, on peut entièrement les négliger dans une expérience qui ne dure pas trop longtemps. makey, 12

cure le même trajet linéaire, mais ce trajet représentera sur la petite circonférence un arc d’un plus grand nombre de degrés qui sera reproduit par la course de l’aiguille.

Le moyen le plus usuel de faire varier la sensibilité de l’appareil est de donner à la boule thermométrique un volume plus ou moins grand. On peut ainsi obtenir à volonté une course très-petite ou très-grande de l’aiguille en vissant à l’extrémité du tube de transmission des boules de grosseurs variables; une même température produit alors une augmentation de volume proportionnelle à la quantité d’air sur laquelle elle agit. On peut donc employer le parcours de l’aiguille indicatrice, soit à noter de très-grands écarts de température, soit à apprécier de très-petites fractions d’un seul degré.

Du reste, dans les expériences physiologiques, il faut souvent employer des boules de petit volume, par exemple lorsqu’on veut explorer la température du sang dans les vaisseaux; c’est donc une limite imposée dans la pratique à la sensibilité de l’instrument. Mais, avec des boules allongées, on peut avoir bien assez de volume d’air et par conséquent de sensibilité pour les besoins ordinaires.

Enfin, un inconvénient des grosses boules thermométriques, c’est la lenteur avec laquelle elles s’échauffent ; inconvénient bien léger à moins qu’on ne veuille enregistrer, à quelques secondes près, l’instant où se produisent les variations de la température.

Le volume du tube de cuivre qui sert à la transmission de l’air, et la longueur de ce tube, ne sont pas indifférents ; il est bon de prendre ce tube aussi fin et aussi

court que possible, pour que le volume d’air qu’il contient soit négligeable.

Le manomètre enregistreur . — Vous connaissez déjà le kymographion de Ludwig enregistrant les oscillations d’un manomètre à mercure, mais vous savez aussi que cet appareil est impropre à signaler la forme réelle des changements qui surviennent dans la pression du sang à l’intérieur des vaisseaux. En général, tout manomètre déforme les mouvements brusques qui lui sont transmis. J’ai développé ailleurs (1) les raisons qui doivent faire rejeter l’emploi du manomètre pour l’estimation des pressions variables. Mais j’ai indiqué aussi une disposition qui permet d’obtenir avec le manomètre la mesure exacte de la pression moyenne du sang dans les artères Le manomètre compensateur présente en bas de la colonne de mercure un rétrécissement qui éteint les oscillations et laisse le niveau de cette colonne sensiblement fixe au point qui exprime la moyenne pression (2).

Un manomètre compensateur qui porterait un flotteur enregistrant, comme celui que Ludwig emploie dans son appareil, donnerait des indications exactes de tous les changements qu’éprouve la pression moyenne du sang dans un vaisseau. Mais pour simplifier l’instrumentation et la réduire aux appareils dont je me sers ordinairement, j’enregistre de la manière suivante les indications du manomètre compensateur. — Si l’on adapte au tube de verre dans lequel s’élève le mercure le tube decaout-

(1) Phytiol. méd. de la circulation du sang, p. 142.

(2) Voyez, pour ta théorie de cet instrument, Phys, mdd., p. 143.

180 Dl MOUVEMENT DANS LES FONCTIONS DE LA VIE.

choncqui se rend au tambour d’un cardiographe ordinaire, il est clair que la colonne de mercure, en s’élevant sous l’influence d’une pression plus forte, chassera devant elle l’air dont elle prendra la place, l’enverra dans le tambour du cardiographe et soulèvera le levier. L’ascension plus ou moins grande de ce levier exprimera, en l’enregistrant, l’augmentation delà pression mesurée par le manomètre. L’inverse se produira, et le levier descendra, si la pression baisse et amène une descente du niveau du mercure.

Toutefois, comme l’élasticité d’une membrane de*caoutchouc change avec les différents degrés d’extension de cette membrane, il faut déterminer expérimentalement la hauteur à laquelle s’élève le levier sous l’influence de pressions connues. C’est la graduation expérimentale de l’appareil.

On évite cet inconvénient eu adaptant au manomètre, non plus le tube de transmission d’un cardiographe, mais celui d’un thermographe, appareil qui, pour des déplacements égaux du niveau manométrique, donne des mouvements égaux de l’aiguille enregistrante.

Quelle que soit la disposition employée, on peut régler à volonté la sensibilité du manomètre enregistreur et cela de plusieurs manières différentes.

1° En employant des tubes manométriques de différents diamètres. Une égale ascension du mercure déplacera un volume d’air proportionnel au carré du diamètre de l’instrument.

2° En employant des liquides de différentes densités pour la construction de l’appareil. Un manomètre à eau

donne des indications 13 fois plus grandes qu’un manomètre à mercure (1).

3° Enfin, en inclinant le manomètre, on accroît à volonté la sensibilité de l’instrument, car c’est la hauteur verticale du niveau du mercure au-dessus de celui du réservoir qui exprime la pression mesurée ; et cette hauteur verticale se traduira par une longueur plus grande de la colonne de mercure si celle-ci est inclinée. Or comme le mouvement de l’aiguille indicatrice croît avec le parcours de la colonne manométrique, on peut conclure que tous les degrés de sensibilité pourront être donnés, suivant le besoin, au manomètre enregistreur, suivant qu’on inclinera plus ou moins la colonne de l’instrument.

De la balance enregistrante. — Le changement de poids d’un corps peut être traduit en mouvement au moyen de certains artifices.

Prenons par exemple un aréomètre à volume variable et plongeons-le dans l’eau. Au-dessus de l’instrument adaptons une capsule à large surface, et versons-y un peu d’éther. L’aréomètre plonge d’une certaine quantité sous l’influence de cette surcharge, puis reprend son immobilité; mais sous l’influence de l’évaporation de l’éther vous le voyez bientôt s’élever graduellement et reprendre son niveau primitif lorsque l’éther est comf1) Ce rapport des indications des manomètres suivant la nature du liquide employé dans leur construclion n’existe que pour les manomètres à air libre, dans le manomètre enregistreur, les indications sont réduites par la résistance élastique de la membrane du tambour, dont il faut tenir compte daus les évaluations absolues.

plément évaporé. Nous pourrions facilement enregistrer le mouvement d’ascension de l’aréomètre et nous aurions ainsi l’expression graphique parfaitement exacte de la vitesse de l’évaporation de l’éther. Nous pourrions accélérer ou ralentir l’ascension de la courbe en élevant ou en abaissant la température ambiante; en créant un courant d’air plus ou moins rapide qui accélère plus ou moins celte évaporation.

Un sel déliquescent placé dans la capsule de l’aréomètre donnerait lieu au mouvement inverse; il ferait plonger l’instrument d’autant plus vile que l’humidité de l’air lui céderait une plus grande quantité d’eau. — On peut varier de mainte façon les expériences de ce genre et enregistrer le mouvement par lequel un corps gagne ou perd de son poids.

Un animal placé dans les mêmes conditions, c’est-àdire supporté par un aréomètre de grandes dimensions pourrait traduire graphiquement la perte de poids qu’il subit par le fait de l’évaporation à la surface pulmonaire et à la surface cutanée. On pourrait obtenir ainsi des indications utiles relativement aux diverses influences qui augmentent ou diminuent celle évaporation. Mais une grave difficulté se présente tout d’abord, c’est que les mouvements exécutés par l’animal impriment à l’instrument des oscillations qui dérangent complètement ses indications. Il s’agit donc d’empêcher les mouvements brusques de l’animal de se traduire dans le graphique de l’appareil, et d’enregistrer seulement les changements qui surviennent dans son poids.

Voici une disposition qui satisfait à celte exigence.

L’aréomètre étant immergé dans un long vase cylindrique porte à sa partie inférieure une tige solide sur laquelle sont adaptées une série de rondelles écartées les unes des autres d’un centimètre environ et qui, par leur ensemble, forment une sorte de piston remplissant presque exactement le vase cylindrique. Lorsqu’on cherche à enfoncer brusquement dans l’eau ce piston formé de rondelles, on éprouve une résistance absolue; mais si l’on imprime à ce même piston une impulsion lente, il obéit au moindre effort (1).

On peut alors placer un animal en expérience sur le plateau qui surmonte l’aréomètre, et l’on peut, sans être gêné par les sauts qu’il exécute, obtenir l’indication graphique de la diminution lente de son poids.

Je n’ai pas besoin d’indiquer plus explicitement les autres pièces de l’appareil ; rien n’est plus facile que d’enregistrer fidèlement un mouvement aussi graduel que lemergence de cet aréomètre (2).

J’ai beaucoup insiste sur la disposition de ces enregistreurs qui traduisent en mouvement des phénomènes de

(lj Cette disposition est empruntée à une machine pneumatique imaginée par M. Deleuil. Dans cette machine, le piston remplit presquo exactement un corps de pompe de cristal et porte à sa circonférence une série de cannelures circulaires dont chacune, brisant la mince colonne d'air qui tendrait à passer entre le piston et le corps de pompe, rend à peu près imperméable à l’air une jointure qui n'est pas hermétique.

(2) On peut, en donnant à la partie de l’appareil qui émerge graduellement un diamètre approprié, disposer les choses de telle sorte qu’une émergence de 1 centimètre de hauteur exprime la perte du poids de 1 centimètre cube d’eau. Les indications graphiques correspondent alors exactement à l’évaporation produite par la transpiration de l’animal et se lisent éire'lement sans réduction.

18 û DU MOUVEMENT DANS LES FONCTIONS DE LA VIE.

diverses natures; si j’ai plus longuement décrit ces appareils, c’est que vous aurez souvent l’occasion de voir fonctionner ici les enregistreurs du mouvement proprement dit, tandis que je n’aurai pas à faire usage des autres dans ces leçons. Je tenais beaucoup, en exposant devant vous l’état actuel de la méthode graphique, à vous montrer que son domaine, est bien plus étendu qu’on ne pourrait le croire tout d’abord; et s'il est vrai que cette méthode nous fournit l’expression la plus parfaite des phénomènes à l’étude desquels elle s’applique, nous devons chercher à étendre de plus en plus son emploi.