6 6 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 676 6 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 67

tude de cas (lacclromtre) afin de limiter les moyens.

Une application (un mini-site) tlchargeable ddie au tensiomtre regroupe les activits par squences. Les premires pages de chaque squence en prsen-tent les objectifs atteindre et le droul opratoire. La dernire partie du mini-site est consacre aux res-sources. Les corrigs de tous les travaux seront joints au dossier tlcharg.

La premire squenceLa premire squence sinscrit dans la dmarche pda-gogique en V 3 , identique celle du cycle starter . Elle va permettre didentifier lvolution technologique, la solution technologique innovante et le principe dinnovation.

Une recherche documentaire au moyen dun dos-sier ressource en ligne constitu dune banque de liens slectionns accs libre, associe une dmarche dinvestigation, va permettre llve de mettre en vi-dence lvolution technologique : le remplacement de la poire de gonflage par un compresseur, le remplacement du stthoscope et du praticien par un botier lectro-nique, et la gestion par microcontrleur. Ce matriel, ne ncessitant plus la prsence de personnel mdical, permet lautomesure de la tension domicile.

Lapprhension de la dimension mdicale et lappro-priation du vocabulaire ddi la tension artrielle prcdent les manipulations des tensiomtres (voir La pression artrielle en encadr).

Ensuite, llve est amen par un QCM une rflexion sur la solution technologique innovante, puis liden-tification du principe dinnovation.

Extraits du questionnaire Quy a-t-il de chang, au niveau de la mise en uvre, entre la prise de tension au cabinet mdical et lauto-mesure domicile ? Quels sont les composants du tensiomtre qui ont t remplacs dune gnration lautre (se rfrer aux documents ressources) ? Par quoi ont-ils t remplacs ? Dfinir la solution technologique innovante en inscri-vant une (et une seule) croix dans le tableau 4 .

La deuxime squenceLa deuxime squence concerne la mise en uvre et la simulation de la solution technologique : le micro-contrleur.

Le tensiomtre automatiqueDiDier CZAPLeWSKi, ChriStoPhe PUNteL[1]

Le domaine mdical fournit de nombreux exemples dinnovations technologiques. Cest donc naturellement vers lui que sest tourne lquipe du lyce Rosa-Parks de Montgeron pour cette tude de cas, caractrise par la mise en uvre dune solution utilisant un microcontrleur. Loccasion dinitier les lves de seconde la programmation laide de loutil informatique FlowCode.

Prsentation de ltude Le thmeLenseignement dexploration cration et innovation technologiques propose aux lves de seconde de dcouvrir pourquoi et comment un produit sinscrit dans une volution technologique faite de dcouvertes, dinventions et dinnovations et pourquoi une dmarche de crativit est indispensable linnovation. Ltude comparative de deux tensiomtres de gnrations dif-frentes, lun automatique 1 et lautre ncessitant un oprateur 2 , sinscrit parfaitement dans ce cadre, comme les lves, par des manipulations et des obser-vations, vont le mettre en vidence.

Lorganisation des activitsCette tude de cas doit tre prcde du cycle star-ter ; en effet, la matrise du vocabulaire des principes dinnovation est un pralable son bon droulement.

Nous avons mis en place des sances de 2 heures, ce qui aboutit, in fine, 27 semaines effectives (54 heures sont dues llve). Le groupe est constitu de 15 lves rpartis en 4 quipes .

La mise en uvre pdagogiqueLanalyse complte du tensiomtre comporte trois squences de dure variable pour un total de 8 heures ( Le droulement de ltude de cas est dcrit en encadr). Elle est effectue paralllement une autre

mots-cls lectronique, innovation, numrique, pdagogie, travaux pratiques

1 Le tensiomtre automatique

2 Le tensiomtre ncessitant un oprateur

[1] Respectivement, professeur de gnie lectrique et professeur de gnie mcanique au lyce Rosa-Parks de Montgeron (91). Courriels : didier.czaplewski@ac-versailles.fr ; christophe.puntel@ac-versailles.fr.

6 6 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 676 6 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 67

performance optimal. La dfaillance de lune dentre elles provoque un dysfonctionnement.

Loi 2 : Conductibilit nergtique du systmeCette partie est principalement consacre aux diff-rentes nergies.

Le groupe moteur-compresseur est le composant qui lui seul runit les nergies en prsence. Son principe de fonctionnement est le suivant : les piles fournissent de lnergie au moteur ; ce dernier entrane en rotation, via un arbre de transmission, une membrane incline qui cre une pression dair ; cette nergie est trans-mise vers le brassard par le tuyau flexible.

Loi 3 : Coordination du rythme des partiesOn sintresse la dcomposition du systme auto-matis. Tout systme automatis possde un schma structurel.

Loi 4 : Augmentation du niveau didalitImplicitement, un systme doit tendre vers le systme idal ; il doit donc voluer.

lissue dune tude comparative entre le tensio-mtre manuel et le tensiomtre numrique, llve va donner son apprciation sur diffrents critres et vrifier que le systme, sans tre parfait, volue dans le bon sens.

travers ces lois, llve va donc apprendre recon-natre les parties dun systme technique, les nergies en prsence et aborder la structure dun systme auto-matis. Enfin, par une tude comparative entre deux gnrations dun mme systme, il vrifiera que celui-ci a progress et quil tend vers un niveau didalit.

Exemple dactivit : Associer chaque composant identifi 7 la partie qui lui est propre. Pour cela, cocher la case correspondante dans le tableau 8 .

Le tensiomtre automatiqueDiDier CZAPLeWSKi, ChriStoPhe PUNteL[1]

Pour comprendre la solution technologique

1re squence

2e squence

3e squence

Deux produits

Identification de lvolution technologique

Identification de la solution

technologique innovante

Identification du principe dinnovation

Simulation ou mise en uvre

de la solution technologique

Identification de la loi dvolution

Compte rendu et prsentation

des rsultatsQuestionnement,

analyse

Investigation

Investigation Exprimentation

Modlisation

CommunicationObservation comparative

Recherche documentaire

Recherche documentaire Manipulation du rel ou du virtuel

Caractrisation par analogie

Formalisation et synthse crite

Pour faire la synthse de la dcouverte des lves

Pour comprendre le type dvolution technologique

Llve est progressivement amen, en manipulant, dcouvrir les limites dune solution cble par rap-port une solution microprogramme 5 .

Pendant cette squence (se droulant sur 2 sances), llve va utiliser le logiciel FlowCode V4 6 et une carte de programmation pour allumer une del, et au final crire le rsultat dune mesure sur un cran LCD (comme le ralise le tensiomtre automatique).

La troisime squenceLa dernire squence traite des lois dvolution du systme et des contraintes normatives des appareils mdicaux.

Les lois dvolutionDans une dmarche de crativit, les lois dvolution caractrisent le dveloppement de chaque systme tech-nique indpendamment de son domaine technique. Cette premire partie aborde certaines dentre elles :

Loi 1 : Intgralit des parties dun systme techniqueUn systme technique est dcompos en quatre parties distinctes, qui doivent chacune atteindre un degr de

3 La dmarche pdagogique en V

4 Le tableau complter

5 La solution cble et la solution microprogramme

6 Lutilisation du logiciel FlowCode

Fonction attendue Solution technologique

Votre choix ( justifier)

Stocker des donnes, des variables et un programme informatique

Microcontrleur

Prsenter des informations lisibles lutilisateur

Afficheur

Pressurisation du brassard

Pompe air comprim

Protger le systme et tre agrable lil

Botier en plastique

6 8 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 6 96 8 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 6 9

Les contraintes normativesCette partie est consacre aux contraintes normatives relatives aux appareils mdicaux. La mise sur le march de ce type dappareils ncessite lautorisation de la Communaut europenne. Llve va vrifier que lappareil mis sa disposition rpond aux exigences, quune recherche guide sur le site de lAfssaps (lAgence franaise de scurit sanitaire des produits de sant, www.afssaps.fr) va mettre en vidence.

La pression artrielleLa pression artrielle correspond la pression du sang dans les artres. on parle aussi de tension artrielle, car cette pression est la force exerce par le sang sur la paroi des artres, elle tend stricto sensu la paroi de lartre.Lunit internationale de mesure de pression est le pascal (Pa). toutefois, lusage fait que la pression artrielle est souvent mesure en centimtres de mercure (cmhg), parfois en millimtres de mercure (mmhg).

elle est exprime par 2 mesures : La pression maximale au moment de la contraction du cur (systole) La pression minimale au moment du relchement du cur (diastole)

La mthode de mesure oscillomtriqueLa technique oscillomtrique de mesure de la pression artrielle a t mise au point par tienne-Jules Marey en 1876. elle est base sur lobservation que des oscillations sont enregistres dans la poche gonflable du sphygmomanomtre (tensiomtre) lors de son dgonflage. Les oscillations dbutent avant la relle valeur de la pression systolique (PAS) et se poursuivent au-del de la relle valeur de la pression diastolique (PAD), mais lamplitude maximale des oscillations correspond la pression artrielle moyenne, qui peut ainsi tre directement mesure par cette mthode. Comme la pression artrielle moyenne nest pas un paramtre utilis en pratique clinique, il est ncessaire destimer la valeur de la PAS et de la PAD en utilisant des mthodes de calcul automatises partir de la valeur de cette pression moyenne. Des appareils lectroniques ont t mis au point pour raliser ces mesures.La fiabilit des appareils automatiques qui utilisent la mthode oscillomtrique dpend de l algorithme employ pour lestimation des pressions systoliques et diastoliques. Celui-ci varie selon lappareil et la srie de fabrication. La connaissance de la fiabilit et de la reproductibilit dun appareil automatique est indispensable avant son utilisation. Pour mesurer la sensibilit dun tensiomtre lectronique, une srie de tests est effectue et ensuite compare une prise de tension traditionnelle sur une colonne de mercure.il existe des protocoles dtude clinique qui ont pour but de dterminer la qualit mtrologique des appareils de mesure tensionnelle (des protocoles internationaux et dautres qui sont rfrencs dans la norme europenne NF eN 1060-3).

Remarque : en langage courant (par exemple chez le mdecin), la tension est donne par deux nombres, correspondant la pression systolique suivie de la pression diastolique exprimes en cmhg. Par exemple, 12/8 de tension et non 12,8 indique une pression systolique de 12 cmhg et une pression diastolique de 8 cmhg, qui seront le plus souvent affiches sur un appareil de mesure avec les nombres 120 et 80 (mmhg).

7 Les composants identifis

Composant Moteur Transmission Travail Contrle

Groupe moteur-compresseurCarte lectronique

Microcontrleur

Capteur de pression groupe moteur-compresseurCapteur de pression sanguine

Piles

Tuyau flexible

Fils lectriques

Afficheur numrique

Brassard

8 Le tableau complter

raccord de brassard

Groupe moteur-compresseur

Capteur de dtection de la pression maxi. dans le brassard

Capteur de pression sanguine (infos diastole/systole)

Afficheur numrique

Carte lectronique

Microcontrleur

tuyau flexible

Fils lectriques

6 8 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 6 96 8 t e c h n o l o g i e 1 7 2 m a r s 2 0 1 1 m a r s 2 0 1 1 t e c h n o l o g i e 1 7 2 6 9

partir des critres du tableau comparatif 9 quil doit complter, llve apprcie la supriorit dun produit sur lautre. In fine, il valide lvolution du sys-tme, en correspondance avec la loi 4 daugmentation du niveau didalit. n

Le droulement de ltude de casSQUENCE 1

type dactivits temps Activits lve Matriel et documentation Fichier lve Fichier professeur

Vocabulaire : environnement mdical environnement technologique

2 heures

recherche sur le mini-site

Pack office, VLC, Firefox, Acrobat readerressources numriques

rponses sur questionnaire

Corrig joint(rpertoire ad hoc)

Manipulation des 2 supports

exprimentation(prise de sa tension artrielle)

Stthoscope + brassardtensiomtre automatiqueFilms (mini-site)

identification de la solution technologique innovante

rflexion QCM

identification du principe dinnovation

rflexion QCM

SQUENCE 2

type dactivits temps Activits lve Matriel et documentation Fichier lve Fichier professeur

Cblage sur platine + exprimentation FlowCode

2 x 2 heures

ProgrammationSimulation dalgorigrammeCblage transfert sur platines

Logiciel FlowCode V4Platines labdecPlatines pack USB FlowCode Bornier vis

rponses sur questionnaire

Fichiers numriques des solutions joints

SQUENCE 3

type dactivits temps Activits lve Matriel et documentation Fichier lve Fichier professeur

Vocabulaire des lois dvolution : parties dun systme technique reconnaissance des parties du tensiomtre nergies en prsence parties dun SA augmentation du niveau didalit

2 heuresrecherche WikipdiaManipulation

ressources numriquestensiomtre automatique

rponses sur questionnaire

Corrig joint

Approche lgislative recherche site Afssaps ressources numriques

TOTAL 8 HEURES

COMPTE RENDU ET PRSENTATION DES RSULTATS

type dactivits temps Activits lve Matriel et documentation Fichier lve Fichier professeur

restitution des rsultats2 h pour le groupe

Prparation du compte rendu

PowerPoint et vidoprojecteurPrsentation complter

Critres dapprciation Tensiomtre manuel Tensiomtre automatique

Prix (le moins cher)

Facilit de mise en uvre

Facilit de lecture

Mmorisation des mesures pour suivi mdical

nergie ncessaire

Design

Fiabilit

TOTAL

9 Le tableau comparatif

En ligneCes travaux sont disponibles en tlchargement sur le site de lacadmie de Versailles ladresse suivante :

www.sti.ac-versailles.fr/spip.php?article_122