TP - Respiration humaine avec la console Esao® Visio


Mesurer les volumes échangés lors de la respiration humaine lors d'une phase de repos puis d'activité physique puis lors du retour au repos en filmant l'activité pour témoigner de l'intensité de celle-ci.

Rappels théoriques et objectifs
Une activité physique, comme la course à pieds ou encore le vélo entraîne une adaptation de l'organisme pour assurer l'apport en oxygène au muscle.
Le rythme respiratoire, c'est-à-dire le nombre de cycles respiratoires effectué par minute, semble varier de manière significative. La réalisation de spirographie au repos puis après un effort modéré puis un effort soutenu permet de comparer ces variations. La vidéo simultanée et synchronisée permet de garder trace du contexte et de l'activité physique et de mettre en évidence le lien entre la forme de la courbe et le phénomène d'inspiration et d'expiration.

La problématique peut également être poussée plus loin en amenant les élèves à s'interroger sur le fait que ces variations ne sont pas identiques d'un individu à l'autre pour un effort donné. La mutualisation des données va ainsi permettre d'introduire des notions en relation avec par exemple, l'entraînement, le tabac et ainsi contribuer à une éducation à la santé.
Mode opératoire
Mesurer les volumes échangés lors de la respiration humaine lors d'une phase de repos puis d'activité physique puis lors du retour au repos en filmant l'activité pour témoigner de l'intensité de celle-ci.
Montage

Connecter l'adaptateur Chronowin à l'interface ESAO® Visio.
Connecter la webcam à l'interface.

Déroulement du TP

Paramétrage logiciel
Démarrer le logiciel Atelier Scientifique SVT par le menu Démarrer de Windows.

Le capteur est reconnu et apparaît immédiatement sous forme d'un double capteur volumètre et débitmètre ; glisser l'icône du volumètre sur l'axe des ordonnées.
Glisser également l'icône webcam sur l'axe des ordonnées, une fenêtre vidéo apparaît permettant de positionner celle-ci le mieux possible pour voir l'élève en train de pédaler sur le vélo ou faire des flexions.
Glisser l'icône réveil en abscisses et paramétrer le temps 30 secondes et 1001 points.

Acquisition
Faire respirer l'élève pendant 2 ou 3 cycles en veillant à ne pas respirer par le nez. Pour limiter la respiration par le nez, il est possible d'utiliser un masque.

Quand la respiration est stabilisée, démarrer l'acquisition en cliquant sur le feu vert.
Pour ne pas que l'élève soit influencé par la courbe, il est conseillé que celui-ci tourne le dos à l'écran du PC pendant l'acquisition.

Effectuer une première acquisition au repos, puis une seconde après un effort modéré.

Résultats obtenus

Exemples de résultats obtenus au repos

A l'aide de l'outil fréquence accessible par clic droit dans le graphique, déterminer la fréquence respiratoire en déplaçant les points d?accroche de manière à faire coïncider les intervalles et les cycles cardiaques enregistrés.

On obtient dans notre exemple, une fréquence de 14 cycles par minute.

A l'aide du pointeur, accessible de la même manière par clic droit dans le graphique, déterminer le volume moyen échangé lors d'un cycle. On obtient cette valeur en fixant à l'aide de la souris, la première droite au niveau de l'ordonnée minimal du signal, puis en déplaçant la souris sans relâcher au niveau de l'ordonnée minimale.

On obtient un volume ventilé d'environ 1 litre par cycle.

Effectuer la même opération avec le même élève après une période d'activité physique modérée.

Dans l'atelier affichage , effectuer un clic droit sur la seconde courbe et valider afficher en bas. Vous obtenez vos 2 courbes repos et effort superposées.

Au cours de l'effort, onconstate sur le graphique inférieur ci-dessous, une augmentation progressive de l'amplitude du volume échangé pour arriver à 1,6 litres et une augmentation de la fréquence à 19 cycles.

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