Brevet FR2561514A1 — publié le 19850927

La présente invention concerne les perfectionne- ments aux coupoles de transmission de pression, utilisées pour accoupler ou transmettre la pression sanguine d'un patient à un transducteur qui produit un signal électrique correspondant à la pression. Les coupoles utilisées à cet effet sont en général constituées par une base en matière plastique, par une paroi qui est habituellement circulaire et dont la partie inférieure est réunie à la base de manière à former une cavité, par une membrane flexible scellée à la partie supérieure de la paroi de manière à fermer la cavité, et par des orifices s'étendant à travers ladite base pour pénétrer dans la cavité de telle sorte que cette dernière peut être remplie avec un liquide. Un type de transducteur, avec lequel on peut utili- ser une coupole de transmission de pression, est constitué par un corps comportant un espace cylindrique formé dans l'une de ses surfaces et un diaphragme élastique fixé à cette surface de manière à fermer ledit espace. Il est possible de prévoir une ouverture s'étendant à travers le corps de manière à transmettre la pression de l'air ambiant auditespace. La partie inférieure de l'espace cylindrique et la surface intérieure du diaphragme sont recouvertes par un matériau conducteur de manière à former les plaques d'un condensateur dont le diélectrique est formé par l'air présent dans ledit espace. Le transducteur est en général placé dans un logement ménagé à l'intérieur d'un boîtier du transducteur. Lors du fonctionnement, la coupole de trans- mission de pression et le boîtier du transducteur sont fi- xés par serrage l'un a l'autre de telle sorte que la partie supérieure de la paroi du dôme est en contact avec la surfa- ce extérieure du diaphragme sur le pourtour de l'espace cylindrique ménagé dans le corps du transducteur, et la membrane est en contact intime avec le diaphragme. Lorsque la pression du fluide dans la cavité de la coupole augmente et diminue, cette pression est transmise ou appliquée par l'intermédiaire de la membrane flexible au diaphragme élas- tique de manière & provoquer un rapprochement ou un écarte- ment de ce dernier par rapport au fond de la cavité situé dans le corps du transducteur et à accroître et réduire de ce fait la capacité du condensateur. Des connexions élec- triques accouplent le condensateur à un circuit qui trans- forme ces modifications de capacité en un signal correspon- dant a la pression du fluide. On a trouvé que dans les coupoles de l'art anté- rieur, des variations de la température de la base de la coupole de transmission de pression, provoquées par des variations de la température de l'air ambiant ou du fluide à l'intérieur de la cavité de la coupole, provoquent, dans la partie inférieure de la paroi, l'apparition de forces radiales intenses qui sont transmises à la partie supérieure de cette paroi. Le diaphragme et le transducteur font en général l'objet d'une dilatation thermique beaucoup plus faible que la base en matière plastique et de ce fait ne se dilatent et ne se contractentpasaumimedegré que la base. Comme cela sera expliqué, ceci peut conduire au fait que le diaphragme du transducteur fléchit vers le haut ou vers le bas en modifiant la capacité du condensateur, ce qui entraîne comme effet le fait que le signal de pression est erroné. Si la partie de la force radiale transmise à la partie supérieure de la paroi dépasse la force de frotte- ment entre la membrane et le diaphragme dans la zone qui s'étend conjointement sur la même étendue que la-partie supérieure de la paroi, cette partie supérieure de la paroi glisse en direction d'un emplacement différent et entraîne une erreur dans le signal de pression ou un décalage du zéro. En outre ce déplacement de lapatie supéieOedelaparipr rapport au diaphragme entraîne des erreurs dans les indica- tions ultérieures de pression étant donné que la partie supérieure de la paroi ne revient pas dans sa position ini- tiale sur le diaphragme lorsque la température de la base revient à sa valeur initiale. Conformément à la présente invention, la paroi for- mant la cavité de la coupole de transmission de pression est réalisée de manière à être d'une élasticité telle que la partie des forces radiales, qui est appliquée à sa base et qui est transmise à sa partie supérieure, est essentiel- lement réduite. Par conséquent le fléchissement du diaphrag- me du transducteur et le glissement de la partie supérieure de la paroi par rapport au diaphragme sont essentiellement réduits. La paroi d'une coupole de transmission de pression de l'art antérieur possédait un diamètre intérieur de 2,29 cm, une hauteur de 0,269 cm et une épaisseur de 0,254 cm et était constituée en une matière plastique rigide telle que du polycarbonate. Le rapport de la hauteur de la paroi à sa largeur était par conséquent égal à 1,06. Cette paroi possédait une très faible élasticité et transmettait pres- que toutes les forces radiales présentes au niveau de sa base à sa partie supérieure. Un moyen préféré d'obtenir la valeur désirée de l'élasticité consiste à accroître le rapport de la hauteur à la largeur d'une paroi constituée en un matériau rigide. On a obtenu de bons résultats avec une paroi circulaire constituée par du polycarbonate possé- dant un diamètre intérieur de 2,39 cm, et une hauteur de 0,269 cm et une épaisseur de 0,0635 cm. Le rapport de la hauteur de cette paroi à son épaisseur était égal à 4,2. Il serait souhaitable d'avoir une paroi encore plus mince, possédant cette hauteur, mais ceci serait difficile à ob- tenir au moyen d'un procédé de moulage, et l'usinage ou l'adjonction d'une pièce séparée serait trop onéreux. On estime que l'on peut obtenir de bons résultats avec les rapports mentionnés plus haut entre 10 et 2,5. Un autre moyen d'accroître l'élasticité est de réa- liser la paroi en un matériau flexible, mais ceci a pour effet de réduire la réponse aux hautes fréquences, étant donné que le matériau se dilate et se contracte trop aisé- ment. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1A, lB et 1C sont des vues en coupe transversales représentant respectivement les conditions prévalant dans une coupole de transmission de pression de l'art antérieur dans le cas o sa base n'est ni dilatée, ni contractée, dans le cas o sa base est dilatée et dans le cas o sa base est contractée; - les figures 2A, 2B et 2C sont des vues en coupe transversale illustrant respectivement les conditions pré- valant dans une coupole de transmission de pression compor- tant une paroi constituée en un matériau rigide et réalisée conformément à la présente invention, dans le cas o sa base n'est ni dilatée, ni contractée, dans le cas o sa base est dilatée et dans le cas o sa base est contractée; - les figures 3A, 3B et 3C sont des vues en coupe transversale illustrant respectivement les conditions pré- valant dans une coupole de transmission de pression compor- tant une paroi constituée en un matériau flexible dans le cas o sa base n'est ni dilatée, ni contractée, dans le cas o sa base est dilatée et dans le cas o sa base est contractée. On va donner ci-après une description détaillée de l'invention. Sur toutes les figures des dessins, les composants identiques sont désignés de la même manière et les cavités et espaces sont supposés être circulaires. Afin de conser- ver la clarté des dessins, on n'y a représenté aucun rac- cordement électrique. La figure 1A représente une coupole de transmission de pression D1 de l'art antérieur, fixée par serrage sur un transducteur T. La coupole D1 est représentée comme étant constituée par une base 2 à laquelle la partie inférieure d'une paroi annulaire W1 est réunie de manière à former une cavité 4. Un orifice 6 et un autre orifice identique, non représenté, fournissent les moyens permettant de fixer un cathéter et de remplir le cathéter et la cavité 4 avec un fluide. Une membrane M est scellée à la partie inférieure de la paroi W1 de manière à fermer la cavité 4, et un anneau entourant la paroi W1 est réuni à la base 2. Le transducteur T comporte un corps 7 dans lequel est ménagé un espace cylindrique 8 et auquel est fixé un diaphragme d servant à recouvrir l'espace 8. La surface inférieure du diaphragme d est recouverte par une couche en matériau conducteur et la partie inférieure de l'es- pace cylindrique 8 est recouverte par une couche 12 consti- tuée en un matériau conducteur et qui, bien que ce ne soit pas représenté sur cette vue, possède la forme d'un cercle, et par une couche 14 constituée en un matériau conducteur et qui est distante de la couche 12. La couche 14 est réali- sée sous la forme d'un anneau, mais ceci n'est pas représen- té sur la figure 1A. La coupole de transmission de pression D1 et le trans- ducteur T peuvent être fixes par serrage l'un à l'autre de n'importe quelle manière appropriée, comme par exemple au moyen d'une structure à ressorts telle que celle repré- sentée dans le brevet US n 4 185 641. Cette structure est représentée schématiquement par les raccordements respectifs de ressorts de traction 18 et 20 montés entre l'anneau 5 situé sur la coupole de transmission de pression D1 et les parties saillantes 22 et 24 situées sur le transducteur D. La figure lB est une illustration d'une coupole de transmission de pression D1 de l'art antérieur de la figure 1A et du transducteur T, dans le cas o la base 2 de la coupole D1 est dilatée radialement. Etant donné qu'elle est fixée à la base 2, la partie inférieure de la paroi annulaire W1 est également dilatée radialement, et étant donné que la paroi W1 possède une élasticité si faible, sa partie supérieure est dilatée radialement avec une ampleur analogue. Etant donné que les forces extérieures radiales appliquées au niveau de la partie supérieure de la paroi W1 sont si élevées, elles sont supérieures à la force de frottement entre la membrane M et le diaphragme d dans la zone qui s'étend conjointement sur la même étendue que la partie supérieure de la paroi W1 et ont pour effet que la partie supérieure de la paroi W1 glisse vers l'extérieur par rapport au diaphragme d, comme cela est indiqué. La force radiale extérieure ainsi exercée par la partie supé- rieure de la paroi W1 sur le diagramme d crée, autour du bord de l'espace cylindrique 8, des couples qui provoquent un fléchissement du diaphragme d vers le haut, comme cela est représenté, en augmentant la séparation entre la plaque du condensateur et les plaques 12 et 14 du condensateur. Ceci provoque une diminution erronée du signal de pression. La figure 1C est une illustration de la coupole de transmission de pression D1 de l'art antérieur de la figure 1A, en combinaison avec le transducteur D, la base de la coupole D1 étant contractée radialement. A nouveau l'élasticité de la paroi W1 est si faible que sa partie supérieure se contracte d'une manière correspondant à la position représentée. Les forces radiales internes exercées sur le diaphragme d en provoquentle fléchissement vers le bas, ce qui réduit l'intervalle de séparation entre la pla- que 10 du condensateur et les plaques 12 et 14 du condensa- teur et entraîne un accroissement erroné du signal de pres- -sion. Comme cela a été indiqué précédemment, le rapport de la hauteur à la largeur pour la paroi annulaire W1 de la coupole D1 de l'art antérieur était égal à 1,06:1. On a obtenu le résultat conformément à la présente invention en obtenant le rapport 4,2:1. De façon idéale le rapport devrait être supérieur à cette valeur et être nettement supérieur à 10:1. On considère que le rapport le plus faible présentant un avantage significatif est égal à 2,5:1. Pour des raisons qui ne sont pas liées à l'invention, la hauteur de la paroi a été limitée de telle sorte que l'on n'a pas pu atteindre l'accroissement désiré du rapport en réalisant la paroi annulaire W2 avec une épaisseur inférieure à 0,254 cm, qui avait été mentionnée précédemment. Cependant on a pu obtenir le rapport désiré en augmentant la hauteur. bien que ceci puisse être obtenu par usinage ou bien en réalisant la paroi sous la forme d'une pièce séparée, la dépense sup- plémentaire a été considérée comme trop élevée pour une coupole qui est un élément jetable bon marché. Cette valeur a pu être obtenue avec des coupoles réalisées en polycar- bonate et possédant un module d'élasticité en flexion égal à 2,21.106 kPa. Un matériau possédant un module d'élasticité égal à 1,03.106 kPa ou à 4, 82 kPa fournira un fonctionnement satisfaisant. La figure 2A illustre la combinaison d'une coupole de transmission de pression D2 réalisée conformément à la présente invention, et du transducteur T, la base 2 n'étant ni dilatée, ni contractée. La coupole D2 est la même que la coupole D1 hormis le fait que sa paroi annulaire W2 est plus élastique que la paroi W1 étant donné que le rapport de la hauteur à son épaisseur est supérieur. Le fait que la paroi de la partie supérieure de la paroi annulaire W1 varie ou non par rapport au pourtour de l'espace cylindrique 8 comme représenté sur les figures lB et 1C, dépend théoriquement de la force avec laquelle lesressorts18 et 20 rapproche la coupole D1 et le transduc- teur T l'un de l'autre, mais les forces produites par la dilatation thermique sont en général suffisamment élevées pour requérir que les forces exercées par les ressorts soient d'une valeur élevée impossible à obtenir s'il faut éviter un glissement. En outre des ressorts permettant de fournir une telle force sont onéreux et nécessiteraient que l'opé- rateur exerce une force d'une intensité peu pratique lors de l'accouplement et du désaccouplement entre la coupole D1 et le transducteur T. Dans tous les cas, bien qu'un glis- sement provoque en soi des modifications du signal de sortie délivré par le transducteur, il se produira encore un flé- chissement vers le haut et un fléchissement vers le bas, qui sont représentés respectivement sur les figures lB et 1C. Lorsque la base 2 et par conséquent la partie infé- rieure de la paroi W2 se dilatent vers l'extérieur comme représenté sur la figure 2B, la paroi W2 conforme à la pré- sente invention est suffisamment élastique pour fléchir, ce qui rend les forces radiales extérieures appliquées entre la membrane et le diaphragme du transducteur dans une zone s'étendant conjointement sur l'étendue de la partie infé- rieure de la paroi, inférieures aux forces de frottement que l'on obtient avec des forces raisonnables retenant par serrage la coupole D2 et le transducteur T l'un contre l'au- tre. Dans cet état, il ne se produit aucun glissement. En outre les forces radiales s'exerçant entre la membrane M et le diaphragme d dans la zone qui s'étend conjointement sur l'étendue de la partie inférieure de la paroi W2, sontsi faibles qu'elles ne provoquent aucun fléchissement du dia- phragme d. La figure 2C montre ce qui se produit lorsque la base 2 de la coupole de transmission de pression selon la présente invention se contracte. En raison de son élas- ticité supérieure, la paroi W2 fléchit comme cela est repré- senté de sorte que les forces radiales internes sont trop faibles pour qu'il se produise un glissement ou bien pour provoquer un fléchissement du diaphragme d. Par conséquent, lorsque l'on utilise la coupole de transmission de pression D2 préférée, la dilatation ou la contraction de la base 2 de la coupole de transmission de pression n'a aucun effet significatif sur le signal de pression. Les figures 3A, 3B et 3C illustrent l'effet qui se produit lorsque l'on utilise une coupole de transmission de pression D3 qui diffère de la coupole D1 en ce que sa pa- annulaire W2 est aussi épaisse que la paroi W1, mais est cons- tituée en un matériau flexible tel que du caoutchouc plutôt qu'en un matériau rigide, si bien qu'elle fléchit quasiment de la même manière que la paroi W2, lorsque la base 2 se di- late ou se contracte. Mais, comme cela a été mentionné pré- cédemment, la dilatation et la contraction du matériau fle- xible réduisent la réponse aux hautes fréquences. REVENDICATIONS 1. Coupole de transmission de pression destinée à transmettre la pression sanguine à un transducteur, carac- térisée en ce qu'elle comprend une base (2), une paroi (W2, W3) dont la partie inférieure est fixée à ladite base de manière à former une cavité (4), une membrane (M) fixée à la partie supérieure de ladite paroi de manière à fermer ladite cavité, et des orifices (6) communiquant avec cette cavité, ladite paroi (W2; W3) ayant une élasticité telle que la majeure partie des forces radiales produites par l'extension et la contraction de la base (2) ne sont pas transmise à la partie supérieure de ladite paroi. 2. Coupole de transmission de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite paroi (W2)est constituée par du polycarbonate. 3. Coupole de transmission de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite paroi (W1)est constituée en un matériau flexible. 4. Coupole de transmission de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite paroi (W1)est constituée par du polycarbonate et possède une largeur de 0,635 cm et une hauteur de 0,269 cm. 5. Coupole de transmission de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de la paroi (W2) à son épaisseur est compris entre 10 et 2,5 et que le module d'élasticité lors de la flexion du matériau, dont est constituée la paroi, est compris entre 1,03.106 kPa et 4,83.106 kPa. 6. Coupole de transmission de pression, caractéri- sée en ce qu'elle comporte une base(2),une paroi (W2) dont la partie inférieure est scellée à la base de manière à former une cavité (4), des orifices (6) mettant en commu- nication ladite cavité (4) et des points situés à l'exté- rieur de la coupole, une membrane (M) fixée à la partie supérieure de la paroi (W2) de manière à fermer ladite ca- vité, un transducteur (T) comportant une surface sensible a la pression et placée en contact avec ladite membrane (M), et des moyens (18, 20) servant à maintenir ledit trans- ducteur (T) du dôme (D2) l'un à l'autre de manière à établir une force prédéterminée de 8,91 N à 35,6 N entre ladite membrane (M) et ladite surface sensible à la pression, le coefficient statique de friction entre ladite membrane et ladite surface sensible a la pression étant compris entre 0,5 et 0,2, tandis que l'élasticité de ladite paroi (W2)est telle que, lors de l'apparition de variations de la tempé- rature entre 15 C et 400C dans le fluide contenu dans ladite cavité ou de la température ambiante, la partie supérieure de ladite paroi (W2) reste fixe par rapport à ladite surface sensible à la pression.