Brevet FR2459646A1 — publié le 19810116

La présente invention se rapporte aux appareils de commande de débits destinés à être utilisés dans les son- des parcourues par un courant de fluide du type que l'on ren- contre dans les dispositifs de mesure dynamique de la pres- sion sanguine. Dans ces dispositifs, on insère habituellement une sonde dans un vaisseau sanguin du patient, jusqu'au point o des mesures doivent être exécutées. La sonde est maintenue pleine d'une solution neutre, stérile, qui s'écoule en réali- té dans le vaisseau sanguin du patient à un très faible débit par exemple de 3 ml/h. Ce faible débit est nécessaire pour maintenir la sonde ouverte ou libre sur toute sa longueur en empêchant la pénétration de constituants du sang dans l'ex- trémité introduite ou intérieure de cette sonde. En mesurant les variations de la pression du liquide dans la sonde, on peut obtenir toute une série de données utiles concernant la pression, le débit, etc, du sang à l'extrémité intérieure. Lorsqu'on prépare ces sondes pour leur utili- sation, on doit les purger totalement de leur air qui pour- rait être dangereux pour le patient. Etant donné que le fai- ble débit normal exigerait un temps très long pour les opé- rations de purge et de remplissage, les appareils de la tech- nique antérieure sont agencés de manière à fournir des débits beaucoup plus élevés (mode de purge rapide) destinés à être utilisés au cours de l'opération initiale de. purge et de rem- plissage de la sonde et également oendant l'utilisation, pour permettre d'injecter momentanément du fluide à un débit plus élevé dans le corps du patient, afin d'éliminer les débris qui pourraient s'être accumulés à l'extrémité intérieure de la sonde. Le brevet des E.U.A. no 3 675 891 décrit un appareil de purge de sonde de la technique antérieure. Suivant l'invention, dans son aspect le plus large, un appareil de commande du débit comprend un bottier dans lequel est ménagé un passage d'écoulement présentant une entrée et une sortie. Un plongeur de soupape est monté coulissant dans un boîtier et est repoussé élastiquement con- tre un siège prévu dans les parois du passage. Le plongeur comporte un passage capillaire qui évite efficacement le siège de la soupape permet l'écoulement d'un premier débit, faible, entre l'entrée et la sortie lorsque le plongeur de la soupape est appuyé sur son siège. Lorsque le plongeur est écarté de son siège, il s'établit un deuxième circuit à grand débit permettant la purge de l'appareil et de la son- de correspondante. Dans une forme de réalisation préférée, des moyens de commande du débit sont prévus à l'entrée du pas- sage d'écoulement pour limiter le débit dans le mode de pur- ge rapide. Dans ce fonctionnement en purge rapide, les appa- reils de la technique antérieure présentent un risque de for- mation de bulles d'air dans la chambre de goutte à goutte du dispositif de mesure si l'opérateur ne prend pas assez de précautions. Ces bulles peuvent pénétrer dans le conduit menant au corps du patient et, non seulement, entraîner un dan- ger pour le patient mais également dégrader fortement les performances dynamiques du dipositif de mesure combiné à la sonde. Les bulles peuvent être engendrées par l'effet de Venturi du jet relativement rapide de liquide qui s'écoule pendant le mode-de purge rapide. En prévoyant un dispositif de limitation du débit dans l'entrée du passage, on évite les débits excessifs et on réduit le risque de formation de bulles. Dans une forme de réalisation de l'invention qui sera décrite ci-dessous, l'extrémité aval du passage d'écoulement débouche dans une chambre limitée à son extré- mité inférieure par une membrane flexible de transmission de la pression. Cette chambre a une orientation et une configu- ration par rapport au passage d'écoulement, telle que l'air contenu à l'intérieur est facilement purgé pendant le rem- plissage exécuté avant l'utilisation. La membrane permet d'isoler du patient l'appareil de contrôle de pression tout en laissant cet appareil en communication avec le patient pour la transmission des pressions. Les caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront mieux au cours de la description qui va suivre, de modes de réalisation donnés à titre d'exemples représentés aux dessins annexés. Notamment, la présence de moyens de décharge des surpressions qui évitent la détério- ration des instruments de mesure des pressions combinés à ce dispositif, la possibilité d'actionner l'appareil d'une seule main d'une façon simple, la facilité avec-laquelle l'appareil peut être vidé de sa solution, et le faible coût de construction de l'appareil, qui permet de le jeter après utilisation sans entraîner de grands frais. Sur les dessins la Fig. 1 est une vue schématique d'un appa- reil de commande du débit suivant l'invention, incorporé dans un dispositif de mesure dynamique; - la Fig. 2 est une vue en élévation, avec une coupe partielle; d'une forme de réalisation de l'invention; et la Fig. 3 est une vue en élévation, avec coupe partielle d'une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle une membrane de transmission de pression est incorporé dans l'appareil. Plusieurs formes préférées de réalisation de l'invention sont décrites ci-dessous en se référant aux des- sins sur lesquels les organes correspondants sont désignés par les mêmes numéros de référence sur toutes les figures. La Fig. 1 est une vue schématique d'un dis- positif 10 de mesure hémodynamique qui comprend un perfuseur à pression 14 une chambre de goutte à goutte 16, un appareil de commande du débit 18 et un appareil de contrôle de pression 20. L'appareil de commande du débit 18 règle le débit du li- quide qui s'écoule du perfuseur à pression 14 dans le corps du patient, par l'intermédiaire de la chambre de goutte à goutte 16 et de la sonde 12. L'appareil de contrôle 20 con- necté fonctionnellement à la sonde est destiné à enregistrer toute une série de données utiles telles que la pression sanguine, etc. La Fig. 2 est une vue en élévation, avec cou- pe partielle, d'une forme de réalisation de l'appareil de commande du débit 18 suivant l'invention. Un boîtier 22 de forme générale cylindrique comporte un premier alésage in- térieur de grand diamètre, ou chambre 24, et un deuxième alésage intérieur 26 de plus petit diamètre, qui sont réu- nis par un siège de soupape conique 28 pour former un pas- sage d'écoulement. Un conduit d'entrée 30 débouche dans l'a- lésage 24 par le bas, comme représenté, et présente un bos- sage muni d'un raccord classique 32. An droit de l'embouchu- re du conduit d'entrée 30 dans l'alésage 24 est formé un siè- ge conique 33 de clapet du conduit d'entrée, associé à un clapet mobile, de préférence du type bille, qui limite le débit ainsi qu'on l'expliquera plus complètement dans la sui- te. La géométrie du siège 33 et celle du clapet correspon- dant 35 sont étudiées de façon à restreindre partiellement le débit de pénétration dans l'alésage 24 sans cependant jamais arrêter totalement l'écoulement entre le conduit 30 et l'alésage 24. Suivant une forme de réalisation préférée le conduit d'entrée comporte en outre une bague de retenue 37 servant à retenir le clapet 35 lorsque cela peut être nécessaire pendant qu'on purge l'appareil des bulles d'air emprisonnées, ainsi que cela sera expliqué plus complètement dans la suite. Un conduit de sortie 34 débouche dans l'alé- sage 26 et est muni d'un bossage portant un raccord classi- que 36. Le boîtier 22 est de préférence moulé par injection en une matière telle qu'une matière plastique transparente du type polycarbonate. Un plongeur de soupape 38 est monté coulissant dans l'alésage 24. Une tige d'actionnement 40 part de l'ex- trémité d'entrée du plongeur 38 et traverse un trou ménagé dans un chapeau 42. Un bouton d'actionnement 44 est prévu sur l'extrémité extérieure de la tige 40. Un ressort cylin- drique élastique, 46, de faible longueur, en une matière telle qu'un caoutchouc de silicone, est interposé entre le plongeur 38 et le chapeau 42 et est fixé à ces deux éléments de manière étanche. Le cylindre élastique 46 a des dimensions telle que, lorsque l'appareil est assemblé comme représenté, le plongeur 38 est repoussé Plastiquement vers le siège 28. La constante élastique du ressort 46 est choisie de manière que, si la pression à l'extrémité de sortie de l'appareil s'approche d'un niveau indésirablement élevé pour un trans- ducteur de pression connecté fonctionnellement à cette ex- trémité de l'appareil, le plongeur 38 se déplace vers la droite en regardant le dessin, pour contribuer à équilibrer la pression. Le plongeur 38 comprend également une collerette circonférentielle radiale 48 qui-a un diamètre suffisamment inférieur à celui de l'alésage 24 pour permettre au liquide de s'écouler à travers l'appareil avec le débit désiré. L'ex- trémité desortie du plongeur 38 est munie d'un contre alésa- ge 50 dai lequel un cylindre de verre 52 est fixé par des moyens appropriés. Une lumière capillaire 54 est formée dans le cylindre 52 et son diamètre est choisi de façon à laisser passer le débit continu désiré à travers l'appareil en usage réel et à amortir les pointes indésirables de la pression d'entrée. Un ou plusieurs passages radiaux 56 sont prévus dans le fond du contre-alésage 50 et débouchent dans l'alé- sage 24, sur le côté d'entrée de la collerette circonféren- tielle 48, pour compléter le circuit à débit faible et con- tinu à travers l'appareil. Le côté de sortie de la colleretz- te circonférentielle 48 présente une surface conique de géo- métrie analogue à celle du siège 28. Un joint d'étanchéité élastique 58, en une matière telle que le caoutchouc de si- licone, est emprisonné entre le plongeur 38 et le siège 28. Le joint 58 a de préférence des dimensions telles qu'il se déplace avec le plongeur 38 et son diamètre extérieur est suf- fisamment petit pour permettre un deuxième débit plus élevé ou débit de purge lorsque le plongeur 38 se déplace vers la droite en regardant le dessin. Toutefois, le joint 58 peut également avoir des dimensions appropriées pour s'ajuster sans jeu dans l'alésage 24, au droit du siège 28, auquel cas son diamètre intérieur est choisi de façon à laisser passer un deuxième débit ou débit de purge plus élevé. En- fin, un passage de sortie auxiliaire 60 est formé à travers un bossage muni d'un raccord 62, auquel un instrument de mesure de pression approprié est fixé pendant l'utilisation.*.- La Fig. 3 est une vue en élévation, avec cou- pe partielle, d'une autre forme de réalisation d'un appareil 61 ïe commande du débit suivant l'invention; Cet appareil 61 est identique à celui du mode de réalisation représentée sur la Fig.2, sauf que le conduit d'entrée 30 débouche à la par- tie supérieure et que le conduit de sortie 26 ouvre vers le bas, comme représenté, dans une chambre 66 délimitée par une paroi circonférentielle 68, qui pend vers le bas et s'évase dans l'ensemble vers l'extérieur. Le bord inférieur de la paroi 68 définit une lèvre annulaire 70 à laquelle est her- métiquement fixée une mince membrane souple 72 en matière plastique. Ainsi ce liquide contenu dans la chambre 66 obli- ge la membrane 72 à fléchir en réponse aux variations de la pression. Ces variations sont transmises à un liquide situé de l'autre côté de la membrane 72. La pression de cet autre liquide est mesurée par un transducteur, non représenté, qui est raccordé à l'appareil par un raccord approprié 74. Pour permettre d'actionner l'appareil d'une façon simple et d'assurer un débit plus élevé de purge, un levier de purge 76 est monté coulissant sur la tige d'actionnement 40. Un doigt de retenue 78 fait saillie sur le boîtier 22 et est engagé dans un trou 80 du levier 76 pour maintenir ce dernier en position d'actionnement commode. En fonctionnement, l'appareil 10 représenté sur la Fig. 1 est connecté pour recevoir du liquide par le conduit d'entrée 30. La force du courant de fluide dans le conduit 30 maintient le clapet 35 en contact avec le siège de clapet 33 du passage d'entrée restreignant ainsi partiel- lement l'écoulement qui pénètre dans l'alésage 24. Ce débit partiellement étranglé est toutefois toujours supérieur au débit qui serait nécessaire pour assurer un écoulement con- tinu à faible débit dans l'appareil. Le liquide s'écoule donc depuis l'alésage 24 à travers les passages 56 et le capillaire 54 puis sort par le conduit de sortie 34. Pour utiliser l'appareil dans le mode de pur- ge rapide, ou avec un deuxième débit de purge plus élevé, afin d'accélérer l'expulsion de l'air de l'appareil, avant d'enfoncer la sonde dans un vaisseau du patient, on tire la tige d'actionnement vers la droite, en regardant le dessin, ce qui permet au liquide de passer autour du plongeur 28 et à un courant à plus grand débit de balayer l'air de l'ap- pareil. Lorsque l'appareil a été purgé et que la sonde a été insérée dans un vaisseau du patient, le passage capillaire 54 laisse passer un faible débit continu. Périodiquement, pour s'assurer que l'extrémité intérieure de la sonde n'est pas obstruée, on manoeuvre la tige d'actionnement 40 pour provoquer un écoulement rapide afin de faire passer une brè- ve mais forte impulsion de liquide dans le circuit, ce qui a pour effet de déloger et d'expulser les particules indési- rables éventuellement présentes. Ce mode de purge rapide pour- rait provoquer la formation de bulles d'air dans la chambre de goutte à goutte du dispositif de mesure si le débit était trop élevé. C'est l'organe 38 de commande du débit du conduit d'en- trée qui évite le passage d'un débit trop élevé. L'organe de commande du débit d'entrée laisse passer les débits suffisants pour assurer l'écoulement avec un débit normal et, en supplé- ment, pour permettre l'écoulement avec le deuxième débit de purge plus élevé mais il ne laisse pas le débit élevé attein- dre une valeur capable de provoquer la formation de bulles d'air dans le circuit. C'est-à-dire que l'organe de commande du débit est calibré pour permettre la purge rapide et l'ex- pulsion rapide des particules indésirables mais pour empêcher le débit d'atteindre une valeur suffisamment élevée pour pro- voquer la formation de bulles dans la chambre à air. Si une bulle se loge dans l'appareil, celui-ci peut être déconnecté du dispositif et retourné si nécessaire (Fig.3) de manière que la bille 35 s'éloigne de son siège 33 et appuie contre la bague de retenue 37 pour permettre l'expulsion de la bulle d'air. En l'absence de la bague de retenue qui sert à main- tenir la bille dans l'entrée tout en laissant circuler un grand débit de fluide, on aurait pu être contraint à jeter l'appareil dans le cas de la formation d'une bulle. Lors de son utilisation, l'appareil de la Fig. 3 fonctionne à peu près de manière identique à celui de la Fig. 2. Un débit plus élevé de purge est facilement obtenu avec une seule main, en saisissant le boîtier 22 et le levier 76 entre le pouce et l'index et en serrant. Grâ- ce à la forme évasée vers le bas de la chambre 66 et à la position du conduit de sortie 26 à l'extrémité supérieure de cette chambre, l'air contenu dans la chambre 66 peut être facilement et rapidement purgé de l'appareil avant la mise en place de la sonde dans le vaisseau sanguin du pa- tient. En outre, étant donné que le débit de purge et le débit lent sont orientés à peu près parallèlement à la membrane 72, il ne se produit pas de déformation intempes- tive de cette membrane sous l'effet de l'écoulement. Diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux formes de réalisation décrites à titre non limitatif. Par exemple, pour commander le débit dans le conduit d'entrée, on peut utiliser un clapet à vo- let oscillant. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Appareil de commande du débit destiné à être utilisé dans un dispositif de circulation de liquide pour le contrôle de la pression hémodynamique, comprennant une sonde qui est continuellement purgée pendant son utili- sation, caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier (22) comportant au moins un passage, qui a une entrée et une sor- tie; un siège de soupape (28) défini dans ce passage; un plongeur de soupape (38) monté élastiquement dans le passa- ge et en contact avec le siège de soupape; un alésage capil- laire (54) qui traverse au môins partiellement le plongeur pour former un circuit à faible débit entre l'entrée et la sortie lorsque le plongeur est en contact avec son siège; et des moyens d'écartements (40) pour sélectivement écarter le plongeur du contact du siège de soupape afin de former un circuit à grand débit qui autour du plongeur passe de l'entrée à la sortie. 2. Appareil suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le boîtier comprend une chambre(66)qui s'étend vers le bas à partir du passage et dont la paroi inférieure est formée par une membrane souple, (72) et en ce que l'appa- reil comprend en outre des moyens (74) situés à l'extérieur de la membrane et destinés au raccordement d'un dispositif sensible à la pression. 3. Appareil suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que la chambre (66) comporte des parois latéra- les dirigées vers le bas, qui s'évasent progressivement, de sorte que le gaz emprisonné dans la chambre s'élève dans celle-ci lorsqu'elle se remplit de liquide, pour être expulsé de l'appareil par la sortie (34). 4. Appareil suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le plongeur (38) comprend un corps de forme générale cylindrique muni d'une collerette circonférentielle à peu près radiale, un contre alésage qui traverse axialement le corps cylindrique dans lequel est monté l'organe (52) tra- versé par le capillaire 54, et au moins un passage (48) qui va du contre-alésage,vers l'extérieur, jusqu'a une surface ex- terne du corps cylindrique. 5. Appareil suivant la revendication 4,carac- térisé en ce qu'il comprend en outre un organe d'étanchéi- té élastique (58) placé entre la collerette cylindrique et le siège (28) de la soupape. 6. Appareil suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le plongeur (38) comporte une tige d'actionnement axial (40) montée pour coulisser dans un trou traversant le bottier, et en ce qu'en outre un or- gane élastique (46) est monté autour de la tige entre le plongeur et le bottier. 7. Appareil suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens d'écartement comprennent une tige d'actionnement (40) axiale et solidaire du plongeur, qui est montée pour coulisser dans un trou du boîtier. 8. Appareil suivant la revendication 7, carac- térisé en ce qu'il comprend en outre un bouton de manoeuvre (44) monté sur l'extrémité de la tige d'actionnement (40) qui se trouve à l'extérieur du trou et un levier (76) mon- té sur le boîtier, de façon à coopérer avec le bouton afin d'écarter le plongeur du siège de la soupape. 9. Appareil suivant la revendication 5, ca- ractérisé en ce que l'organe d'étanchéité est une bague élastique (46) dont le diamètre extérieur est choisi de manière à permettre au liquide de circuler dans le passage lorsque le plongeur a été écarté du-siège. 10. Appareil suivant la revendication 5, ca- ractérisé en ce que l'organe d'étanchéité est une bague élastique (46) dont le diamètre intérieur est tel que le liquide peut circuler dans le passage lorsque le plongeur a été écarté de son siège. 11. Appareil suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée est équipée de moyens de commande du débit qui limitent le débit dans le circuit à grand débit afin de réduire à un minimum le risque de formation de bulles d'air dans le dispositif. 12. Appareil- suivantla revendication 11, ca- il ractérisé en ce que les moyens de commande du débit com- prennent un deuxième siège de clapet et une bille agencée pour coopérer avec ce deuxième siège. 13. Appareil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'entrée est équipée d'un moyen de retenue qui sert à retenir la bille. 14. Appareil de contrôle de pression hémo- dynamique, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil de commande du débit suivant l'une des revendications précédentes.