Brevet FR2305198A1 — publié le 19761022

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de commande et d'asservissement de pompe de transfusion sanguine. Le procédé et le dispositif selon l'invention utilisent de préférence les techniques de l'électronique, mais on comprendra, a la lecture de la description, que des dispositifs utilisant d'autres techniques peuvent aussi être utilisés, au moins pour certaines parties ou certaines fonctions. Les applications médicales de l'électronique ont jusqu a maintenant concerné plus spécialement les phases de diagnostic et de surveillance des malades. L'optimisation de la thérapeutique nta guère été tentée jusqu a maintenant. C'est pourtant un domaine susceptible de tirer un bénéfice qualitatif et quantitatif d'une intervention des techniques électroniques. Le dispositif selon l'invention a été étudié particulièrement pour la perfusion automatique et contrôlée de sang en réanimation chirurgicale, après chirurgie lourde afin de maintenir au malade un volume sanguin circulant correct. Selon l'invention, le dispositif se réfère aux valeurs des pressions artérielles systoliques et pression veineuse centrales disponibles sous forme de signaux analogiques dans les ensembles de "monitoring" entourant déjà les malades ainsi qu'a des seuils critiques définis par le réanimateur. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif comporte des moyens pour contrôler la validité des signaux utilisés avant de les exploiter. Conformément a l'invention, le dispositif utilise pour l'infusion une pompe péristaltique dont la vitesse et la cadence des rotations sont asservies aux pressions de commande. La pompe en effet fonctionne par intermittence. La durée de chaque période de fonctionnement et la fréquence de ces périodes ainsi que la vitesse de rotation de la pompe pendant une période de fonctionnement sont variables. Le dispositif selon l'invention utilisé les signaux de pression artérielle systolique, Asy pression auriculaire droite instantanée, Aur . pression artérielle diastolique, Adiast. Les deux premiers sont utilisés pour asservir l'infusion de sang et le troisième est utilisé pour vérifier automatiquement la validité du signal de pression artérielle ("amortissement" de la courbe par suite de manque de perméabilité du cathéter par exemple). La qualité du signal de pression auriculaire droite est également contrôlée automatiquement par examen des valeurs maxima de sa dérivée. Si les signaux Asy et Adiast ne sont pas fournis par l'équipement de monitoring existant, il suffit de prélever la pression artérielle instantanée et d'ajouter au dispositif selon l'invention un moyen de détection des maxima et minima. A cet effet, on peut réserver une carte libre comportant par ailleurs des amplificateurs a gain ajustable pour l'interfaçage avec différents types d'équipements de monitoring. On sait que pour éviter la coagulation dans les cathéters de détection de pression, on y provoque un écoulement constant grâce a une pression continue. On désignera par P C A la pression de perfusion continue artérielle et P C a la pression de perfusion continue auriculaire. Le réanimateur affiche manuellement les seuils dtintervention. Asyo : limite inférieure de la pression artérielle systolique au-del de laquelle il peut y avoir perfusion; Auo : limite inférieure de la pression auriculaire moyenne au-del de laquelle il peut y avoir perfusion. La rotation de la pompe d'infusion est commandée par le dépassement simultané de ces deux limites. ORGANIGRAMME L'appareil doit intégrer sur un temps b (définit de façon a comprendre plusieurs cycles respiratoires et a éliminer son influence sur les pressions) choisi ici égal a 20 s, les valeurs Asy et Aur, déductions faites des pressions de perfusion continue P C A et P C a et comparer Pratiquement il est plus simple de comparer et Cette façon de faire permet en particulier d'utiliser une horloge définissant le temps t beaucoup moins précise sans affecter le résultat de la comparaison. Le détail d'un cycle de fonctionnement est le suivant Les entrées manuelles (PCA, PCa, Au , Asy ) étant affichées, l'appareil calcule sur un temps t = 20 s puis compare ces valeurs a zéro. - Si I1 ou 12 inférieurs à 0, le systeme n'injecte pas de sang et at tend secondes avant de faire un nouveau calcul de li et 12 et une nouvelle tentative (t = 30 s ) - Si I1 et 12 supérieurs à O le système donne l'ordre d'injecter pendant un temps t ajustable, avec un débit d'injection proportionnel à I1 + 12 Cet ordre peut être inhibé par diverses alarmes que nous détaillerons plus loin ou par le contrôle de la qualité des signaux de pression. L'ordre exécuté, la pompe attend T secondes (temps de cycle ajustable) avant de faire un nouveau calcul de I1 et 12 et une nouvelle tentative d'injection. Le détail des sécurités relatives à la qualité des signaux de pression est le suivant Lors d'alarmes, quelque soit leur type, il y a alarme générale sonore Alarme générale visuelle ~ détail de la cause de l'alarme générale sur le panneau avant du dispositif. - Le calcul de Iî et 12 fait, au moment où la pompe va se mettre à tourner, le dispositif contrôle le gradient (Asy - Adiast) qui, s'il est trop faible, provoque l'alarme "artérielle amortie" et l'inhibition de l'ordre d'injection (en effet Asy étant plus basse que la réalité, ce signal peut être faux). A ce même instant, le dispositif contrôle également les valeurs de Asy et Au. - Si la moyenne sur 20 s de Asy est inférieure à une limite fixéelo, la pression Asy est beaucoup trop faible. On a alarme et inhibition du signal d'injection (cas où la chaine de pression est au zéro pour le réglage, ou hors service, cathéter débranché, etc ...). Le dispositif attend alors T + t secondes avant un nouveau calcul de I1 et 12 et une nouvelle tentative. - Si la moyenne sur 20 s de Aur est inférieure à une limite fixée I' même remarque et même comportement cette fois-ci à cause de Aur. Le cas des pressions trop hautes (coups de seringues, perfusions continues mal réglées) n'est pas envisagé car dans ce cas, le dispositif ne perfuse pas. Les détails des autres dispositifs de sécurité du dispositif sont les suivants Admettons qu'après calcul de I et 12 et examen de la validité des i 2 signaux de pression, la pompe ait reçu l'ordre de tourner, le dispositif s'assure alors - qu'il n'y a pas de bulles dans la tuyauterie, - qu'il reste du sang dans le flacon, - que la rotation du moteur de pompe est conforme à l'ordre donné, - que les opérations d'intégration sont valables (en particulier le contrôle de la dérive des intégrateurs). En ce qui concerne les sécurités Bulles et Niveau, celles-ci peuvent être assurées par des capteurs photoélectriques et sont de type négatif: l'absence du capteur, son mauvais positionnement provoquent l'alarme. Pour les Bulles, dès que le capteur perçoit la présence d'une bulle, il y a alarme sonore et lumineuse, arrêt immédiat de la pompe et arrêt du cycle en cours. L'opérateur doit intervenir pour chasser la bulle ou les bulles, en ouvrant la tubulure à l'extrémité malade avec un robinet à trois voies par exemr ple et en provoquant par action manuelle sur une commande la rotation de la pompe. La pompe ne peut repartir d'elle-même pour terminer son temps d'injection (t) que si la commande manuelle a duré un certain temps ininterrompu (30 à 40 s) après le passage de la dernière bulle devant le capteur. Pour le niveau, dès que le capteur perçoit le manque de sang dans le flacon d'alimentation, il y a alarme sonore et lumineuse, arrêt immédiat de la pompe et du cycle en cours. Dès la mise en place du nouveau flacon, le niveau est rétabli, le cycle interrompu repart et la pompe termine ses t secondes d'injection, sauf évidemment si l'on a provoqué la formation de bulles dans la tubulure auquel cas on retombe dans le cas d'alarme précédent. En ce qui concerne la rotation du moteur, deux cas peuvent se produire : le moteur ne tourne pas alors qu'il en a l'ordre (blocage de la pompe par la tubulure, panne d'alimentation, etc ....) ou le moteur est alimenté alors qu'il n'en a pas l'ordre (panne). Ces cas de pannes, bien que très peu probables sont envisagés car ils peuvent avoir de graves conséquences pour le malade. Le dispositif de captation de ces informations consiste en la mesure du courant consommé par le moteur, confrontée à l'ordre de rotation de la pompe. Cas où le moteur ne tourne pas: dès la détection de l'incident, il y a alarme sonore et lumineuse et arrêt immédiat du cycle en cours et de l'alimentation électrique de la pompe afin de protéger son moteur dans le cas du blocage. Après avoir ôté la cause du blocage éventuel, on réarme en appuyant brièvement sur le bouton "#AN". Le cycle interrompu repart, les signaux d'alarme s'arrêtent et la pompe termine s'il y a lieu sa phase d'injection t secondes. Si les signaux d'alarme se rétablissent quand on lâche le bouton 'MAN", tout blocage mécanique étant éliminé, on peut affirmer que l'origine de l'incident est électrique et que le dispositif est en panne. Cas où le moteur est alimenté alors qu'il n'en a pas l'ordre : la pompe reçoit un ordre de rotation issu de la comparaison de li et I2 à zéro qui peut être inhibé par les diverses alarmes. Si le moteur est alimenté alors qu'il n'en a pas l'ordre ou que cet ordre est inhibé (la pompe peut alors tourner ou être arrêtée par suite du blocage mécanique) il y a alarme sonore et visuelle, arrêt du cycle en cours et coupure de l'alimentation du moteur de la pompe. La commande manuelle reste efficace. L'alarme ne peut être annulée que par l'extinction du dispositif. L'appareil est en panne. Pour le contrôle des intégrateurs, on utilise le fait que, pendant la rotation de la pompe, après leur RAZ, les intégrateurs qui calculent I et 1 sont inu 1 2 utilisés et on met à profit ce temps pour vérifier les dérives possibles. Si une dérive importante (anormale) qui peut être dangereuse pour le malade existe, il y a alarme sonore et visuelle, arrêt de l'horloge et de la pompe. Le dispositif n'est plus utilisable et doit être dépanné : recherche de la cause de dérive et réparation. La commande manuelle reste efficace. La figure unique du dessin ci-joint représente à titre d'exemple un schéma bloc d'un dispositif selon l'invention. Les entrées 1' et 2' des intégrateurs 1 et 2 reçoivent les signaux, pour l'entrée 1, Asy, et les entrées manuelles Asyo et P C A, et pour l'entrée 2, Aur et les entrées manuelles Auro et PCa. De l'intégrateur 1 part vers le comparateur 3 un signal. et de l'intégrateur 2 part vers le comparateur 4 un signal Les comparateurs 3 et 4 délivrent chacun un signal si et respectivement, soit I , soit I2, est positif. Ces signaux sont envoyés dans une me- moire 5 qui enregistre les résultats des comparaisons et les conserve pendant le cycle. Si à la fois I et I sont positifs, la mémoire adresse l'ordre de i 2 fonctionnement par la ligne 5' à la commande 6 du moteur 7. L'organe 8 de contrôle du moteur surveille celui-ci et signale à l'organe 9 alarme-moteur si celui-ci tourne ou non. L'alarme moteur donne un ordre d'arrêt à tout le dispositif si le moteur tourne sans ordre, (ligne A) ou ne tourne pas quand il a l'ordre de tourner (ligne B). Un détecteur de niveau 10 donne l'alarme (ligne C) s'il nty a plus de sang dans le flacon. Le dispositif s'arrête par l'intermédiaire de la com mande 6 du moteur et l'alarme est déclenchée (sonore, visuelle ou autre). Un détecteur de bulle 11 donne aussi l'alarme par la ligne D si une bulle est détectée dans la tubulure. La vitesse du moteur est déterminée en fonction de la somme I1 + I2 . Des connexions 12, 13, relient les sorties des intégrateurs i 2 1 et 2 à un sommateur 15 qui additionne I1 + I2 pour donner un signal déterminant la vitesse, par exemple grâce à un multivibrateur 16 et un onduleur 17 qui alimente le moteur 7. Un autre comparateur 19 contrôle surveille la valeur de Asy, et si la moyenne sur 20 secondes de Asy - Asyo est inférieure à une limite fixe, ce qui veut dire que la pression Asy est beaucoup trop faible, on a alarme et inhibition du signal d'injection. Une mémoire 20 garde l'information pendant le temps d'un cycle et agit sur la commande 6 du moteur par la ligne E. De même pour la pression Aur, le comparateur 21, la mémoire 22 et la ligne F empêchent l'injection. Les comparateurs 25 et 26 vérifient les intégrateurs 1 et 2 pendant la rotation de la pompe, alors qu'ils sont inutilisés : une alarme de dérive, par la ligne 6 inhibe le signal d'injection, si la sortie de l'intégrateur ou de l'amplificateur correspondant est supérieure, à l'arrêt, à un seuil d. Un sommateur 27 reçoit sur l'entrée 27' la pression Adiast, pour vérifier la validité du signal de pression artérielle. Cette entrée reçoit également les pressions P C A et Asyo et la limite , fixée à la construction par exemple, telle que si Asy - Adiast est inférieure à cette valeur t , le sommateur délivre un signal d'inhibition, à la mémoire 28, puis par la ligne H à la commande 6 du moteur. Enfin, la pression Aur est injectée par la ligne 30' dans I'organe 30 filtre-dérivateur-détecteur de crète pour comparaison en 31 de la dérivée de Aur ( d (aur) ) à une valeur de consigne, #our détecter ltobstruction ou la mau ~dt max valse mise en place du cathéter; un signal d'inhibition est envoyé par la li- gne I et la mémoire 32 à la commande 6 du moteur. Une horloge 33 fournissant par exemple des impulsions à 0,1 Hz règle l'organe 34 des niveaux logiques de commande, délivrant les ordres de marche et d'arrêt du moteur à la commande 6. Les lignes A, B, C, D et G d'alarme sont connectées à l'horloge et l'alarme bloque celle-ci, ce qui fixe le système dans l'état où il se trouve au moment de l'alarme. Le dispositif selon l'invention réalise ainsi un fonctionnement totalement autonome de la pompe péristaltique d'infusion. On peut en fait dire que le dispositif prend des décisions pour rétablir la situation, en fonction des pressions relevées sur le malade. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de pompe d'infusion sanguine, du type péristaltique, en particulier pour opération chirurgicale, caractérisé en ce que la pompe fonctionne par intermittence et que la cadence des périodes de fonctionnement, et la vitesse pendant ces périodes sont asservies à au moins une pression sanguine du patient, l'infusion étant inhibée quand la valeur de la pression dépasse un seuil choisi. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fonctionnement de la pompe est asservi aux valeurs de la pression artérielle systolique et de la pression veineuse centrale, l'infusion étant commandée quand simultanément les valeurs de ces deux pressions sont inférieures à des valeurs de consigne. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le débit de la pompe pendant une période de fonctionnement est proportionnel à la valeur moyenne de l'écart entre la pression mesurée et la valeur de consigne. 4. Procédé selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que les pressions mesurées sont intégrées pendant une durée correspondant à plusieurs cycles respiratoires du patient, puis les valeurs moyennes obtenues sont comparées à des valeurs de consigne et les résultats sont mémorisés pendant la durée d'un cycle et adressés à un organe de commande de la pompe. 5. Dispositif de commande de pompe d'infusion sanguine, en particulier pour installation d'opérations chirurgicales, comportant une pompe d'infusion péristaltique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour recevoir les indications de pression reçues et les comparer à des valeurs de consigne et des moyens d'action sur la commande du moteur, pour autoriser ou interdire sa rotation, en fonction de signaux délivrables par les moyens de comparaison. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mémoire pour enregistrer les informations délivrables par les moyens de comparaison, ces moyens de mémoire comportant des moyens pour agir sur la commande du moteur. 7. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit comprenant un intégrateur pour recevoir des indications de pression, un comparateur pour recevoir les signaux délivrables par ltintegrateur, une mémoire pour enregistrer les signaux délivrables par le comparateur et pour agir sur la commande du moteur.