PREMIÈRE LEÇON

Principe de la méthode graphique.

Appareils enregistreurs.

Principe de la méthode graphique. — La iiiéthocle graphique est basée sur ce principe que les phénomènes ayant pour éléments essentiels l'intensité et la durée peuvent être traduits par une courbe rapportée à deux axes, en général perpendiculaires : sur l'un on compte le temps, c'est la ligne des abscisses; sur l'autre, appelé ligne des ordonnées, on exprime l'intensité.

Si l'évolution du phénomène n'est pas Irop rapide, les courbes peuvent être construites avec des points cor-

p. Dubois. Physiolog. expérimcnt.

!» MÉTHODE (JUA/'JJIQL E

respondants aux moments des o])servations ; mais, dans le cas contraire, on doit se servir des appareils enregistreurs, lesquels fournissent des courbes continues. Ces derniers, quand ils sont construits pour cela, enregistrent aussi des phénomènes lents par des graphiques continus.

Ces deux sortes de cour])es sont utilisées par le physiologiste.

Jleur^js Heures

FiG. 1. — Principo lie la représentation gra- Fio. ï. — Courbe de température [)ri.sc nlii(|ue d'un pliéuoniùne (tcmi)ératuroj: o,r j)ar points,

ligne des temps, o // ligne des températures. Le point a marque la température à 5 heures. >

Supposons que nous voulions représenter graphiquement les variations successives de la température d'un organisme pendant un certain nondjre d'heures et à intervalles fixes. Nous traçons deux axes rectans-ulaires ox,oy, et sur ces deux axes des divisions équidistantes et quelconques indiquant, par exemple, les unes les heures et les autres les degrés. La température présentée à une heure déterminée sera figurée par le point a obtenu par le croisement des lignes parallèles aux axes, menées l'une par l'heure en question, l'autre par le degré de température (fig. i). La courbe des températures sera représentée par la réunion des points obtenus d'une façon analogue, mais elle n'en sera pas moins discontinue (fig. a). Dans ce cas, une des phases du phénomène peut ne pas être indiquée, tel organisme

AI'l>ARi:iLS EXnEGlSTlîlU nS

ayant ou 18" à y heures, ij" à '.\ heures, el, Oaiis l'inlervalle, à ■> h. 3o, pai' exemple, :>.o" (fig. W).

nS.

Fig. o. — Inconvénient possible de la courbe prise par points. La marche de la température peut avoir été a 6 c au lieu de a c.

Appareils enregistreurs. Courbes continues. — Les appareils enregistreurs se composent, en principe, d'une surface se déplaçant, d'une façon régulière, devant de petits stylets traçant sur [elle toutes les modifications

Fig. 4. — Appareil enregistreur de Marey.

d instrumenls enregistrants susceplil)h^s d\Mre influencés par le phénomène que Ton étudie.

Dans la pratique, on donne presque toujours à celle

A MÉTHODE GliAl'IllQUK

surrace la forme de la paroi courbe tl'iiii cylindre : celui-ci tourne régulièrement autour d'un axe et vient présenter successivement toutes ses génératrices sous la plume de l'instrument qui enregistre.

Appareil e>'registiieur de Marey. — Dans cet appareil (fig. 4), le cy lindre est mû par un mouvement d'horlogerie, dont la régulation est obtenue par un système de palettes. Celles-ci s'écartent d'autant plus, sous l'action de la force centrifuge, que la rotation est plus rapide; la résistance de l'air croit à mesure et provoque alors le ralentissement, de façon à supprimer l'accélération.

Le mouvement d'horlogerie commande trois axes moteurs. Chacun d'eux imprime au cylindre une vitesse différente : un tour en une minute, un tour en une seconde environ et une vitesse intermédiaire.

¥io, 5. — Tocs d'entraînement : la pièce h lixéo sur l'axe moteui' peut engrener avec la pièce a tiséo sur l'axe du cylindre, et entrainer par suite ce dernier dans sa rotation.

Le cylindre est relié, à volonté, à l'un des axes moteurs par deux pièces appelées tocs (fig. 5), l'une « portée par l'axe en question, l'autre b par celui du cylindre, et s'enfonçant chacune à frottement dur sur leurs axes respectifs; engrenées Tune avec l'autre, elles déterminent un entraînement du cylindre, lequel est soutenu par deux tourillons. Un frein permet d'arrêter le cylindre et de le remettre en marche presque instantanément.

APPAREIL ENREGISTREUR DE MA RE y r,

Avec ce système, le cylindre se meut circulairement devant les plumes des instruments enregistrants. Il est parfois utile qu'il se déplace en hélice. Le dispositif pour ce mouvement n'existe pas dans l'appareil de Marey, mais on y remédie en fixant les instruments sur un pied se déplaçant horizontalement.

La combinaison de ces deux mouvements, circulaire et rectiligne, engendre une hélice. Le déplacement horizontal du pied (fig. 6) est produit par la rotation d'une

iG. 6. — Chariot à vis destiné à entraîner automatiquement les instruments enregistrants devant le cylindre enregistreur.

vis dont les deux bouts sont immobilisés et qui entraîne par suite l'écrou qu'elle traverse. Cet écrou supporte une tige verticale à laquelle peuvent être fixées les tiges horizontales portant les instruments enregistrants. Le déplacement varie de vitesse, grâce à une palette dont on incline plus ou moins les ailes et qui régularise le mouvement d'horlogerie faisant tourner la vis.

Cet appareil classique est élégant, maniable et commode pour la majorité des expériences. Toutefois, ses vitesses de rotation sont peu nombreuses et, pour les.niouvements lents, il exige un mouvement d'horlogerie spécial ou un système de poulies actionnées par une liorloge à poids.

(i Ml-rniODE GRAnilIQUE

Appareil enrkgistreuiî l.mversel de R. Dubois. — Poiii' les expériences ou pour les observations de physiologie comparée, il esl souvent ulile d'eniployer des

Fio.7.— Appareil enregistreur de R.Dubois (posé sur le incublo laboratoire, V. page 32) : rf, dynamo ; cy, cylindre ; s, tige pour supporter les appareils enregistrants; l, un de CCS appareils; M, appareil de Marey.

vitesses très différentes. L'appareil du professeur R. Dubois (fig. 7) répond à ce besoin. Il est mis en action par un

APPAREIL EMtEGISTIiEL R DE H. DUBOIS 7

moteur à grande vitesse, turbine à eau ou moteur électrique, ce qui sufïit à donner une régulation suffisante, même quand le moteur a de petits écarts, la vitesse la plus rapide du cylindre étant très inférieure à celle du moteur. Le mouvement est transmis à une vis sans fm qui commande une roue dont Taxe est le promoteur de tout le sys- \ème d'engrenages ultérieurs : ces engrenages permettent, en faisant commander les pignons par les roues ou les roues par les pignons, d'avoir un nombre très considérable de vitesses du cj lindre, variant (pour 86 tours du moteur l)ar minute) entre tours par minute et un tour en 3 jours, avec 34 vitesses intermédiaires.

Dans cet appareil, le cylindre peut se déplacer horizontalement, en même temps qu'il tourne sur lui-même, ce qui permet d'obtenir un mouvement en hélice, si commode parfois. Un deuxième système d'engrenages entrant à volonté en relation avec le moteur donne des déplacements variant de 12 centimètres par minute à i centimètre en 24 heures, avec 106 vitesses intermédiaires. Pour une vitesse donnée de rotation du cylindre, il y en a neuf de translation, qui varient dans le rapport de i à 100. Le déplacement est produit par une vis entraînant un écrou mobile.

Ajoutons qu'un embrayage particulier permet de mettre en marche ou d'arrêter presque instantanément le cylindre, sans toucher au moteur; et enfin que l'appareil peut basculer autour d'un axe horizontal, ce qui permet au cylindre d'être placé soit verticalement, soit horizontalement. La tige sur laquelle on fixe les appareils enregistrants est solidaire du bâti qui porte le cylindre et rigoureusement parallèle à l'axe de celui-ci; elle l'accompagne dans les mouvements de bascule.

Avec ces divers avantages et ses vitesses multiples, cet appareil répond à tous les besoins du physiologiste et pourrait même rendre des services pour d'autres usages. Le cylindre, de grande taille, permet de prendre de nom-

s MÉTHODE GRAPHIQUE

breux tracés, pendant une expérience de longue durée, sans aucune interruption.

La diversité des types d'appareils usités aujourd'hui a des inconvénients incontestables. Il est certain que le tracé d'un même mouvement enregistré sur deux cylindres de même rayon, mais animés de vitesses différentes, est tout à fait différent. Il en sera de même avec deux cylindres de diamètre inégal animés de la même vitesse. Les physiologistes auraient donc intérêt à choisir un diamètre étalon. Quant aux vitesses, il est bien souvent utile, pour l'analyse d'un phénomène, d'en pouvoir varier facilement la rapidité, surtout en physiologie comparée ou générale. Le mieux serait alors, avec un diamètre étalon pour tous les cylindres, d'indiquer toujours la vitesse employée.

NoiRCissAGE DES CYLINDRES. — Les cylindres qu'on emploie dans les appareils enregistreurs sont métalliques et leurs sections perpendiculaires à l'axe sont rigoureusement circulaires et égales, de manière que, sur toute leur longueur, la plume de l'instrument enregistrant appuie toujours avec la même force pendant la rotation.

Pour prendre des tracés, on recouvre le cylindre d'une feuille de papier blanc appliquée bien exactement sur sa surface et dont on colle les bords. Il serait possible d'inscrire directement sur le papier blanc avec une plume encrée, c'est ce que l'on fait souvent pour les mouvements lents; mais, dans la grande majorité des cas, on se sert d'une pointe sèche et d'un papier glacé, peu combustible et enduit d'une couche de noir de fumée. Pour le préparer, on suspend le cylindre sur un support et, tout en le faisant tourner lentement, de la main gauche, on promène au-dessous, avec la main droite, très régulièrement et toujours de gauche à droite, la flamme fuligineuse d'un rat de cave. Quand on est arrivé à l'extré-

FIXAGE DES TRACÉS y

mité droite du cylindre, on recommence par Texlrémité gauche, pour laisser au papier le temps de se refroidir. On continue ainsi jusqu'à ce que le papier soil recouvert d'une couche bien uniforme et pas trop épaisse de noir de fumée. Il faut éviter de maintenir la flamme trop longtemps au même endroit, dans la crainte de roussir le papier.

On peut noircir encore le papier avec un bec de gaz à flamme large, après avoir fait passer le gaz au travers d'un flacon plein de ponce imbibée de benzine; mais la flamme obtenue par ce procédé est un peu trop fuligineuse et le grain du noir déposé sur le papier est un peu trop gros. Les meilleurs rats de cave, pour Tusage qui nous occupe, doivent être faits avec une mèche de lampe à alcool enduite de cire jaune ou blanche mélangée d'un peu de résine.

Fixage des tracés. — Les tracés obtenus sur les cylindres noircis, par suite de l'enlèvement par la plume de l'appareil enregistreur d'une légère couche de noir de fumée, s'effaceraient très facilement. Quand on veut les garder comme documents, il faut les fixer. Pour cela, il suffit de mouiller la feuille avec une solution alcoolique de gomme laque. Certaines personnes conseillent de détacher la feuille et de la plonger dans le bain fixateur, comme on le fait dans le cas d'une épreuve photographique. Il est préférable d'employer le dispositif suivant. Le cylindre est soutenu par des tourillons audessus d'une cuvette creusée en forme de segment de cylindre dans laquelle est le bain fixateur, et sa hauteur de suspension est telle, qu'il vient frôler la surface du bain. On n'a alors qu'à tourner lentement le cylindre pour l'humecter sur toute sa surface, le relever ensuite sur deux tourillons placés un peu plus haut et le laisser égoutter.

10 MÉTHODE GRAPinqiK

Quand régouttage est suflisant, on fend le papier suivant la génératrice le long de laquelle la feuille a été collée, puis cette dernière est suspendue verticalement pour la laisser sécher. Lorsqu'elle est sèche, le tracé est ineffaçable. On annexe généralement à cet appareil un flacon rempli de liquide fixateur, muni de deux tubulures : l'une est traversée par un tube de verre plongeant au fond du flacon et dont le bout supérieur est relié, au moyen d'un tube de caoutchouc, à une ouverture située au fond de la cuvette ; l'autre est en relation avec une poire de caoutchouc qu'il suffit de presser pour faire arriver le liquide dans la cuvette. On place ensuite une pince à pression sur le tube de caoutchouc. L'opération du vernissage terminée, la pince est enlevée et, en abaissant le flacon, on y fait rentrer le liquide fixateur.

Lecture des tracés. — Ils se lisent comme l'écriture, de gauche à droite. Avant de détacher la feuille, il faut donc marquer par un indice le haut qui correspond au bout droit du cylindre, quand celui-ci se déplace, comme c'est l'usage, d'avant en arrière par rapport à la plume. On peut se contenter de tracer sur la feuille une flèche indiquant le sens de rotation du cylindre, ou bien encore de marquer d'un H le bout droit de la feuille.

D'après les principes que nous avons indiqués en commençant, amplitude sur les ordonnées, temps sur les abscisses, ou interprétera facilement les courbes obtenues.

DEUXIÈME LEÇON Instruments enregistrants.

Tous sont plus ou moins basés sur un principe unique : transmission à un levier (qui est parfois un rayon lumineux) des mouvements produits dans Fappareil par les phénomènes qu'il est chargé de traduire et qui rimpressionnent de façons diverses. En physiologie, les instruments employés le plus fréquemment sont les tambours, dont le prototype est le tambour de Marey.

Tambours explorateurs et enregistreurs. — Le principe de ces instruments est le suivant. Soit une boule de caoutchouc A (fig. 8), reliée

par un tube de caoutchouc à r^,,.^^^/^^^^^^ — une autre boule B, le tout for- — ^

niant un SVStème clos et rem- Fig. s. — Principe des appareils enregistrants à air. A, ampoule cxplopli d'air. Toutes les variations ratrice; b, ampoule réceptrice.

de pression que Ton fera subir

à l'air de la boule A se transmettront à l'air de la boule B. Si l'on en comprime une, l'autre se gonflera. Les deux ampoules sont remplacées, dans la pratique, par des tambours. L'un, destiné à recueillir le phénomène et qui est le tambour explorateur, peut avoir des formes extrêmement variées , que nous aurons à étudier au cours de ces leçons; le deuxième, destiné à traduire le phénomène \n\v une courbe et appelé tambour cnrcgis-

H lysmcMEyrs K.\nK(nsri{.\.\rs

treur, piéseiile loujours la jiième forme. Il consiste en une petite casserole sur laquelle est leudue modérément une membrane de caoutchouc (fig. 9), et qui est en relation avec l'extérieur par une tubulure latérale. On conçoit facilement que, toutes les fois qu'on souillera dans ce tambour, la membrane de caoutchouc se soulèvera; toutes les fois, au contraire, qu'on y aspirera, elle se déprimera. Ce sont les mouvements de cette membrane qui seront transmis au levier inscripteur. Pour cela, on colle, sur le milieu de la membrane, un discpie mince en aluminium, portant une petite tige qui lui est

Fig. — Tambour enregistreur île Maroj.

perpendiculaire; cette tige vient elle-même s'articuler avec une glissière qui commande un levier dont le point d'oscillation, situé dans le voisinage, est fixé à une pièce permettant à ce levier de basculer et de se mettre, soit parallèlement à la surface de la membrane, soit en position angulaire par rapport à celle-ci. Le levier est prolongé par une petite tige mince et plate, de bois très léger, terminée elle-même par une plume en corne ou en baleine, taillée en pointe aiguë. Toutes les fois que la membrane se soulève, la tige et la glissière, qui en sont rendues solidaires par le disque d'aluminium, soulèvent le levier et, comme le point d'application est fixé très près du point fixe, si l'autre bras du levier a une certaine longueur, son extrémité décrira un arc de cercle relativement considérable pour un faible déplacement du point d'application. Le tambour peut être fixé à une tige-support

]■/: un-ICA TIOX, SENSWnJTÉ, RÉGLAGE in

à Taide d'une douille qu'immobilise une vis de pression : nous indiquerons plus tard quelles sont ses parties accessoires.

VÉRIFICATION, SENSIBILITÉ, régl\gp:. — Avant d'employer un tambour, il faut s'assurer : i° qu'il ne présente pas de fuites; i° que sa membrane de caoutchouc jouil bien de toute son élasticité.

Pour s'assurer que le tambour est étanche, on souffle dedans à l'aide d'un tube en caoutchouc que l'on pince ensuite : le levier doit rester dévié.

Pour vérifier le deuxième point, on laisse la plume du tambour tracer une ligne sur le cylindre qui tourne au-devant d'elle, le tambour étant d'abord au repos; puis on soufïle brusquement dans le tambour, et le levier, un instant dévié, doit revenir exactement à sa position primitive, la deuxième ligne tracée doit être exactement superposée à la première.

Le tambour est d'autant plus sensible que l'extrémité de la plume subit de plus grands déplacements pour un même soulèvement de la membrane. On règle la sensibilité par les rapports des bras de levier, soit en allongeant ou en raccourcissant la plume, soit en rapprochant ou en éloignant du point fixe la glissière citée plus haut. Il est parfois nécessaire d'avoir une très grande sensibilité; dans d'autres cas, on doit modérer l'amplitude des oscillations de la plume.

On donne au tambour enregistreur son maximum de sensibilité en tendant sans traction la membrane de caoïilchouc qui le recouvre : de cette façon, il obéit aux mouvements les plus légers de l'explorateur.

Les modifications que l'on apporte à la sensibilité font déjà partie du réglage. Il faut s'assurer aussi qu'à l'étal de repos, l'air contenu dans l'appareil est bien à la pression atmosphérique. Si la membrane est, soit gonflée.