Brevet FR2371202A1 — publié le 19780616

L'invention concerne un dispositif dtaspiration automatique de liquide tel que sang ; ce dispositif est, en particu- lier, destiné lors d'interventions chirurgicales à éviter au sang de se répandre ou de s'accumuler au niveau des zones de saignement ; il peut notamment, être utilisé lors des opérations dites à "coeur ouvert" pour aspirer le sang qui s'écoule au niveau de la cavité thoracique du malade ainsi qu'au niveau des cavités principales du coeur, en vue de le renvoyer vers un système, dit système de circulation extra-corporelle (C.E.C.) qui assure la circulation sanguine, l'élimination du gaz carbonique contenu dans le sang et l'oxygénation de celui-ci pendant toute la période où le coeur est arrêté et ne remplit plus ses fonctions. Pour éviter l'accumulation du sang dans la cavité thoracique et les cavités du coeur, on utilise actuellement des canules d'aspiration placées dans chaque cavité et associées à des pompes d'aspiration qui sont mises en route au début de l'intervention et produisent une aspiration continue et constante pendant toute la durée de celle-ci. Ce système traditionnel présente des inconvénients. En l'absence de sang, les pompes restent en fonctionnement et l'aspiration se poursuit ; les canules aspirent de l'air qui se mélange au sang aspiré et des germes peuvent, ainsi être introduits dans celui-ci ; en outre, le sang contient des bulles d'air en grand nombre qu'il faut ensuite éliminer avant recyclage. De plus, les pompes qui opèrent des compressions mécaniques traumatisantes sur le sang, font subir à celui-ci des lésions inutiles (hémolyse,...) pendant les périodes où elles tournent sans neces- sité alors qu'il n'y a pas d'écoulement de sang au niveau de l'extrémité des canules. Par ailleurs, un autre défaut de ces systèmes réside dans les risques de lésions des tissus : il peut , en effet, arriver que l'extrémité d'une canule se colle sur le tissu et que l'aspiration qui se poursuit engendre une lésion de celui-ci par effet de succion ; au surplus, dans ce cas, la canule se trouve obtur4e##r- le tifssuet est inapte à rempiisr sa fonction d'aspi--- ration du sang qui peut, alors, s'accumuler à son voisinage. La présente invention se propose de fournir un dispositif perfectionné d'aspiration de sang et, de façon plus génfra- le d'aspiration de liquide, remédiant aux défauts Un obJectif de l'invention est, en particulier, de supprimer toute aspiration inutile en l'absence d'écoulement dans la zone concernée. Un autre objectif est d'éliminer tout risque de lésion des tissus au voisinage desquels est réalisée l'aspiration. Un autre objectif est d'éviter que l'aspiration puisse être neutralisée par collage d'un tissu à l'extrémité d'une canule. A cet effet, le dispositif d'aspiration automatique visé par l'invention est-du type comportant, au moins, une canule d'aspiration, un conduit raccordé à chaque canule, et une pompe associée au conduit de chaque canule pour envoyer le lapide aspiré vers un réservoir ; selon l'invention, ce dispositif sm- prend, d'une part, un organe de détection de liquide, placé au voisinage de l'extrémité de chaque canule et apte à délivrer des si de gnaux représentatifs de la présence ou l'absencedeliquide dans celle-ci, d'autre part, des moyens d'asservissement de la pompe, reliés à l'organe de détection pour recevoir les signaux issus de celui-ci et adaptés pour engendrer l'arrêt de la pompe en cas de signal correspondant à l'absence de liquide. Ainsi, en l'absencedeliquide au niveau de l'ex- trémité d'une canule, le fonctionnement de la pompe associé à celle-ci est interrompu jusqu'à ce qu'il y ait un nouvel écoulement de EquBe : aucune aspiration d'air ne se produit, cependant quelelquide déjà aspiré dans le conduit n'est pas inutilement comprimé par la pompe puisque cette dernière ne fonctionne qu'en cas de besoin ; cet avantage le liquide concerné est constitué par du sang. Selon un mode de réalisation préféré, l'organe de détection de liquide de chaque canule comprend deux électrodes situées en regard l'une de l'autre au voisinage de l'extrémité de la canule ; des moyens d'alimentation électrique sont prévus pour appliquer aux bornes de celles-ci une tension électrique et les moyens d'asservissement qui commandent le fonctionnement de la pompe, comportent des moyens de détection des variations de la résistance électriqile. #ntre électrodes. En l'absence de Lqffide, la résistance entre électrodes présente une valeur déterminée qui diminue fortement lorsque du liquide apparait entre celles-ci à l'extrémité de la canule. Cette variation est détectée et lorsque la résistance passe au dessous d'un seuil prédéterminé, la pompe est mise en marche elle est arrêtée à nouveau lorsque la résistance entre électrodes saccroît au delà de ce seuil. Dans le cadre de l'application à la séparation du @ang, les expérimentations ont montré que le dispositif était très sélectif ; le seuil ci-dessus évoqué peut être fixé de façon que le dispositif réagisse correctement en présence de sang et ne réagisse pas avec la plupart des liquides courants (eau ou autre) qui ont une résistivité très supérieure à celle du sang. Le dispositif présente, ainsi, l'avantage sur le plan pratique d'aspirer uniquement le sang qui apparaît, sans risque de mélange avec d'autres liquides. Par ailleurs, le dispositif d'aspiration conforme à l'invention est, de préférence, complété par - un capteur de dépression associé à chaque canule pour délivrer des signaux représentatifs de la pression régnant dans la canule et dans son conduit en amont de la pompe, - des moyens de traitement de ces signaux adaptés pour délivrer un signal de dépression lorsque la dépression atteint un seuil maximum jusqu'à retour de celle-ci à une faible valeur déterminée, ces moyens de traitement étant reliés aux moyens d'asservissement de la pompe, lesquels sont adaptés pour engendrer l'arrêt de la pompe en cas de signal correspondant à l'absence de liquide et/ou en#cas de signal de dépression, - des moyens de remise à la pression normale de chaque canule et de son conduit, ces moyens étant adaptés pour permettre à la pression extérieure de se rétablir dans ladite canule et dans son conduit au cours des arrêts de la pompe. En cas d'amorce de collage d'un tissu à l'extrémité de la canule, une dépression apparaît dans la canule et son conduit ; lorsque celle-ci atteint le seuil maximum sus-évoqué, le fonctionnement de la pompe est interrompu, de sorte que l'effet de succion ne peut s'aggraver. Le seuil maximum est fixé en deçà de la limite correspondant à un risque de lésion des tissus. Lorsque la pompe est arrêtée, les moyens de remise à la pression normale engendrent la diminution de la dépression et, en cas de présencedeliquide à l'extrémité de la canule, la pompe est remise en marche lorsque la dépression atteint une faible valeur déterminée. De préférence, ces moyens de remise à la pression normale comprennent un conduit dedérivationdeliqnd'e,,'doté d'un orifice calibré pour introduire une perte de charge déterminée ce conduit est agencé entre le réservoir de i,#n# et la canule ou son conduit pour permettre un retour du liquide è Faible débit. Ce mode de réalisation évite que des bulles d'air soient introduites dans le liquide au cours de la remise en pression. L'invention ayant été exposée dans sa forme générale, la description qui suit, en référence aux dessins annexés, en présente,à titre d'exemple non limitatif,un mode de réalisation et des schémas explicatifs ; sur ces dessins - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif conforme à l'invention, la figure 2 est une vue de détail, à échelle dilatée, d'une canule d'aspiration, - la figure 3 est une vue de détail d'un capteur manométrique équipant ce dispositif, - la figure 4 est un schéma synoptique des moyens électroniques du dispositif, - la figure 5 est un schéma de détail d'un sousensemble électronique et la figure 6 en est un diagramme explicatif, - la figure 7 est un schéma de détail d'un autre sous-ensemble et les figures 8 et 9 en sont respectivement un diagramme et un tableau expliatifs. Le dispositif d'aspiration automatique illustré aux figures est, en particulier, appelé à équiper un système de circulation extra-corporelle (C.E.C.) utilisé en chirurgie cardio-vasculaire pour remplacer le rôle du coeur et des poumons momentanément mis hors fonction. Plusieurs dispositifs d'aspiration de ce type équiperont le système C.E.C. pour aspirer le sang aux divers emplacements appropriés : cavité thoracique et cavités cardiaques. Bien entendu, le dispositif peut être utilisé dans d'autres applications, chaque fois qu'il convient d'éviter une accumulation de sang. Le dispositif comprend une canule 1 appelée à être placée dans la zone où le sang est à aspirer, un conduit 2 raccordé à cette canule, et une pompe d'aspiration symbolisée en 3 adaptée pour aspirer le sang et le refouler vers un réservoir 4 ; ce dernier peut faire partie du système C.E.C. ou, au contraire, être un réservoir spécial, commun aux différents dispositifs d'aspiration prévus. Ce réservoir joue le rôle de piège à bulles d'air et débarrasse le sang de l'air dont il pourrait être chargé, avant que celui-ci soit traité dans le système C.E.C. vers lequel il est dirigé par un conduit 5. La canule 1 que l'on aperçoit en détail à la figure 2 comporte au voisinage de son extrémité deux électrodes 6 et 7 portées par sa paroi ; chaque électrode est reliée à un fil conducteur électrique tel que 8 noyé dans la paroi. A l'extrémi- té arrière de la canule, un système de connection 9 permet de brancher ces fils sur des conducteurs symbolisés en 10 à la figure 1. Ces conducteurs sont reliés à un ensemble électronique symbolisé en 11 et dont un exemple de réalisation sera décrit en détail plus loin. Cet ensemble assure la commande de la pompe 3 et conditionne le fonctionnement ou l'arrêt de celle-ci en fonction des signaux reçus ; les conducteurs de liaison entre la pompe et l'ensemble Il sont symbolisés en 12 à la figure 1. Par ailleurs, un conduit de dérivation 13 est agencé entre le réservoir 4 et le conduit 2 pour permettre un retour de sang à faible débit à travers un orifice calibré symbolisé en 14 ; cet orifice présente une section de passage ajustable pour permettre d'effectuer un réglage du débit de retour. Le dispositif comporte également une prise de pression 15 qui transmet à un capteur manométrique 16 une pression proportionnelle à celle qui règne dans le conduit 2 en amont de la pompe. Ce capteur fournit une indication visuelle de pression et génère des signaux représentatifs de celle-ci. Ce capteur manométrique peut être de tout type, capteur à sortie potentiométrique ou autres. On a représenté, à titre d'exemple, à la figure 3 un type de capteur constitué par un manomètre mécanique à dépression, équipé de deux capteurs électroniques qui délivrent des signaux électriques, d'une part, lorsque la dépression atteint un seuil maximum DPM, d'autre part, lorsqu'elle atteint une valeur faible, proche de zéro DPm ; en l'exemple,-ces capteurs sont, chacun, constitués par un phototransistor 17 ou 18 disposé à côté d'une petite source lumineuse 19 ou 20.Le manomètre comporte une aiguille indicatrice 21 dont l'extrémité 21a est dotée d'un petit miroir sur sa face en regard du cadran Lorsque l'aiguille atteint la valeur DPN ou DP , son m miroir vient au niveau du photo-transistor et de la source lumineuse correspondants et la lumière réfléchie de la source provoque l'émission d'un signal électrique par le photo-transistor. Bien entendu, ce n'est là qu'un exemple possible de réalisation qui possède l'avantage d'être peu onéreux. La figure 4 présente, à titre d'exemple, un schéma synoptique de l'ensemble électronique Il équipant le dispositif. Cet ensemble comprend, d'une part, un circuit de détection de sang qui fournit un signal de commande Q1 à deux niveaux, changeant d'état selon que canule contient-du sang (par exemple état 1) ou n'en contient pas (état 0), d'autre part, un circuit de détection de dépression qui fournit un signal de commande Q2 à deux niveaux, ayant un état déterminé (par exemple état 0) entre l'apparition de la dépression maximum DPM et celle de la dépression nulle ou faible DP et ayant un état différent m en dehors de cette période (état 1). Le circuit de détection de sang comprend des moyens d'alimentation des électrodes, composés d'un oscillateur 22 apte à délivrer une tension alternative à moyenne fréquence, par exemple de l'ordre de 50 kilohertzs, et un atténuateur 23 adapté pour ajuster l'amplitude de cette tension dans une plage de faibles valeurs, par exemple de l'ordre du millivolt. Les électrodes (organe de détection de sang symbolisé en 24 à la figure 4) sont ainsi traversées par un courant alternatif, d'intensité très faible (de l'ordre de la cinquantaine de nono-ampères) qui satisfait aux normes médicales : il n'existe dans ces conditions aucun risque d'électrolyse du sang, de stimulation de la cellule cardiaque ou de polarisation de celle-ci lorsque la canule est implantée dans le coeur. Pour éliminer toute composante continue de la tension aux bornes des électrodes, celles-ci sont, de préférence, protégées immédiatement en amont et en aval, par des moyens d'isolement tels que transformateurs d'isolement 25 et 26, condensateurs, etc... Les variations de la résistance entre électrodes sont détectées grâce à un amplificateur 27 qui amplifie la tension délivrée, à des moyens de redressement et de filtrage 28 qui éliminent la composante alternative négative du signal et intègrent celui-ci pour restituer une composante continue moyenne, et à un détecteur de seuil 29 (bascule ou autre) qui émet le signal QI à deux niveaux déjà évoqués, niveau 0 lorsque la composante moyenne dépasse le seuil choisi (absence de sang) et niveau 1 lorsqu'elle est inférieure à ce seuil (présence de sang). Par ailleurs, le circuit de détection de dépression comprend le capteur de dépression déjà évoqué (symbolisé en 30 à la figure 4) et des moyens de traitement des signaux de dé pression maximum DP M et signaux de faible dépression DP délivrés m par celui-ci. En l'exemple, ces moyens sont constitués par des conformateurs 31 et 32, qui confèrent à chacun de ces signaux une amplitude constante déterminée pour permettre de les injecter dans un circuit binaire à portes logiques 33 qui délivre le signal Q2 à deux niveaux déjà évoqués, niveau O pendant l'inter valle s'étendant entre l'apparition de DPM et de DP et état 1 m en dehors de cet intervalle. La figure 5 représente un exemple-de circuit 33 réalisé au moyen de huit portes logiques NON ET ; la figure 6 illustre l'allure des signaux d'entrée DPM et DP (après mise en m forme) et celle du signal de sortie Q2 délivré par ce circuit. Pour commander la pompe, il suffit d'injecter les signaux Q1 et Q2 à l'entrée d'une porte logique 34, adaptée pour délivrer un signal Q conditionnant l'arrêt de la pompe en cas d'absence de sang et/ou en cas de dépression (entre l'apparition de la dépression maximum jusqu'au retour à faible dépression). Dans le cas de signaux Q1 et Q2 du type décrit ci-dessus, la porte 34 est une porte ET qui fournit un signal Q dont l'allure est schématisée à la figure 8 et dont les états sont indiqués dans le tableau de la figure 9 en fonction des états des signaux Q1 et Q2. L'état O du signal Q correspond à l'arrêt de la pompe (absence de sang et/ou dépression) et l'état I à son fonctionnement (présence de sang et absence de dépression). Bien entendu, la description ci-dessus est donnée à titre non limitatif pour illustrer l'invention ; d'autres moyens équivalents peuvent être prévus sans que l'on sorte du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1/ - Dispositif d'aspiration automatique de liquide tel que sang, destiné - terventions chirurgicales à éviter au sang de se répandre ou de s'accumuler au niveau des zones de saignement, ce dispositif comportant, au moins, une canule d'aspiration, un conduit raccordé à chaque canule, et une pompe associée au conduit de chaque canule pour envoyer le liquide aspiré vers un réservoir, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu.'il comprend, d'une part, un organe de détection de liquide, placé au voisinage de l'extrémité de chaque canule et apte à délivrer des signaux représentatifs de la présence ou de l'absence delqu#d#- dans celle-ci, d'autre part, des moyens d'asservissement de la pompe, reliés à l'organe de détection pour recevoir les signaux issus de celui-ci et adaptés pour engendrer l'arrêt de la pompe en cas de signal correspondant à l'absence delNuM! . 2/ - Dispositif d'aspiration automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend - un capteur de dépression associé à chaque canule pour délivrer des signaux représentatifs de la pression régnant dans la canule et dans son conduit en amont de la pompe, - des moyens de traitement de ces signaux adaptés pour délivrer un signal de dépression lorsque la dépression atteint un seuil maximum jusqu'à retour de celle-ci à une faible valeur déterminée, ces moyens de traitement étant reliés aux moyens d'asservissement de la pompe, lesquels sont adaptés pour engendrer l'arrêt de la pompe en cas de signal correspondant à l'absence de liquide et/ou en cas de signal de dépression, - des moyens de remise à la pression normale de chaque canule et de son conduit, ces moyens étant adaptés pour permettre à la pression extérieure de se rétablir dans ladite canule et dans son conduit au cours des arrêts de la pompe. 3/ c Dispositif d'aspiration automatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de détection de l4iL'de de chaque canule comprend deux électrodes, situées en regard l'une de l'autre au voisinage de l'extrémité de la canule et aux bornes desquelles est appliquée une tension électrique par des moyens d'alimentation électriques, les moyens d'asservissement de la pompe comprenant des moyens de détection des variations de la résistance électrique entre électrodes. 4/ - Dispositif d'aspiration automatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électriques comprennent un oscillateur apte à délivrer une tension alternative à moyenne fréquence et un atténuateur adapté pour a#juster l'amplitude de cette tension dans une plage de faibles valeurs. 5/ - Dispositif d'aspiration automatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de détection des variations de résistance comprennent un amplificateur de la tension entre électrodes, des moyens de redressement et de filtrage de cette tension et un détecteur de seuil apte à émettre un signal de commande à deux niveaux, changeant d'état lorsque la tension issue des moyens de redressement et de filtrage passe au dessous d'un seuil déterminé. 6/ - Dispositif d'aspiration automatique selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que des moyens d'isolement du type condensateurs ou transformateurs, sont disposés immédiatement en amont et en aval des électrodes dans le circuit électrique en vue éliminer la composante continue de la tension aux bornes de celles-ci. 7/ - Dispositif d'aspiration automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de dépression est un capteur manométrique équipé de deux capteurs électroniques, l'un adapté pour délivrer un signal lorsque la dépression atteint le seuil maximum précité, 11 autre adapté pour délivrer un signal lorsque la dépression atteint une faible valeur proche de zéro. 8/ - Dispositif d'aspiration automatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de traitement des signaux issus du capteur de dépression comprennent, d'une part, des conformateurs recevant les signaux délivrés par les capteurs électroniques et aptes à leur conférer une amplitude constante déterminée, d'autre part, un circuit binaire à portes logiques adapté pour délivrer un signal de commande à deux niveaux, ayant un étatdéterminé entre l'apparition du signal de dépression maximum et celle du signal de faible dépression et un état différent en dehors de cet intervalle. 9/ - Dispositif d'aspiration automatique selon l'une des revendications 2, 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens de remise à la pression normale de chaque canule et de son conduit comprennent un conduit de dérivation,doté d'un orifice calibré et agencé entre le réservoir et la canule ou son conduit pour permettre un retourduliquk ] e à faible débit. 10/ - Dispositif d'aspiration automatique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice calibré du conduit de dérivation présente une section de passage ajustable. 11/ - Dispositif d'aspiration automatique selon les revendications 5 et 8 prises ensemble, caractérisé en ce que le signal à deux niveaux issu du détecteur de seuil et le signal à deux niveaux issu du circuit binaire sont injectés dans une porte logique adaptée pour délivrer un signal d'arrêt de la pompe en cas d'absencedeliquideet/ou en cas de dépression depuis l'apparition de la dépression maximum jusqu'au retour à faible dépression.