Brevet FR2663231A1 — publié le 19911220

i L'invention concerne un dispositif destiné à un appareil d'insufflation permettant de mesurer et de commander la pression d'un fluide insufflé dans une cavité du corps, comprenant une conduite d'entrée, un premier dispositif à soupape monté en aval de la conduite d'entrée, un accumulateur intermédiaire pour le fluide, une conduite de sortie en aval dudit dispositif à soupape et de l'accumulateur intermédiaire, un affichage de la pression régnant dans la cavité du corps, un second dispositif à soupape prévu en aval du premier dispositif à soupape, et une unité logique. 1 o Un tel dispositif est connu par le brevet allemand DE-A-30 00 218 Les cavités du corps, dans le sens du préambule, sont surtout des cavités du corps d'humains et d'animaux, et en particulier de l'abdomen par exemple Les cavités du corps sont également des régions qui ne sont pas en fait des cavités en soi, par exemple l'interstice d'une articulation du genou qui doit être expansée par pompage pour constituer une cavité du corps. Les dispositifs connus de ce type ont besoin d'un grand nombre de composants et d'éléments de mesure Dans tous les appareils, la mesure de la pression dans les cavités du corps est en outre réalisée en faisant tomber le débit du gaz à zéro Ainsi, le débit maximal pouvant être atteint est considérablement réduit Par ailleurs, le débit du gaz pulse de façon considérable. Le but de l'invention est de créer une possibilité grâce à laquelle, lors de la mesure de la pression dans la cavité, il ne soit pas nécessaire de faire baisser le débit du fluide jusqu'à la valeur zéro ou une valeur proche de celle-ci. Selon l'invention, ce but est atteint par les caractéristiques suivantes: a) on prévoit un accumulateur intermédiaire entre le premier et le second dispositif à soupape; b) un convertisseur de pression/tension est monté entre l'accumulateur intermédiaire et l'unité logique; c) aussi bien le premier que le second dispositif à soupape peut être commandé par l'unité logique; d) l'unité logique calcule la pression dans la cavité du corps à partir d'au moins deux pressions de l'accumulateur intermédiaire qui se suivent dans le temps et qui tombent; e) l'affichage de la pression est commandé par l'unité logique. Si l'on ouvre le second dispositif à soupape, la pression dans l'accumulateur intermédiaire tombe selon une loi déterminée Si les conditions sont idéales c'est-à-dire si la résistance à l'écoulement est constante la pression dans l'accumulateur intermédiaire baisse alors précisément selon une fonction e Lorsqu'on connaît d'une fonction e deux valeurs ainsi que sa constante de chute Tau, et il est alors possible de déterminer son comportement En particulier, il est possible de déterminer à quelle valeur la plus basse elle devient asymptotique La valeur asymptotique est égale à la pression régnant dans la cavité. On calcule la constante de chute Tau à partir de la résistance multipliée par le volume de l'accumulateur intermédiaire Mais cette résistance n'est pas constante pour diverses raisons; par exemple, on utilise à l'extrémité de la conduite de sortie des aiguilles creuses différentes, présentant en elles-mêmes une résistance différente La résistance est également différente en fonction de la position de la conduite de sortie qui est flexible dans sa région d'extrémité Il est également possible que l'aiguille creuse présente des parties rétrécies différentes dans sa section dès le début ou pendant son utilisation Finalement, la résistance est plus ou moins importante du fait de turbulences Par exemple, elle peut être plus élevée quand la pression est plus élevée que lorsque la pression est faible, etc. Comme la constante de chute Tau n'est pas connue ou seulement de façon imprécise, on a besoin dans la pratique de trois points de mesure (ou plus). On peut ainsi calculer l'asymptote Si la courbe asymptotique qui est préalablement calculée est située au-dessous de la pression désirée dans la cavité, il faut alors continuer de pomper jusqu'à ce que l'asymptote corresponde à la pression désirée. L'unité logique peut être constituée par un microprocesseur dont la programmation est possible sans activité inventive et facilement réalisable Il n'y a pas de problèmes de calcul et de commande de ce type quand on utilise un microprocesseur du type le plus simple. En utilisant un premier dispositif à soupape constitué par un distributeur à OUVERTURE/FERMETURE, on obtient à l'entrée des conditions simples, et le dispositif peut être peu coûteux et ne pas poser de problèmes pour améliorer le passage du fluide au moyen de plusieurs branches parallèles. Si le second dispositif à soupape est également un distributeur à OUVERTURE/FERMETURE, on obtient la même situation qui est indiquée ci-dessus. L'invention prévoit que l'accumulateur intermédiaire est rigide quand les fluides sont gazeux Cet accumulateur intermédiaire a alors un volume constant, ce qui facilite les calculs. Mais quand il s'agit de fluides incompressibles, l'invention prévoit que l'accumulateur intermédiaire présente une élasticité définie Ceci permet d'utiliser des fluides incompressibles et cependant d'effectuer de façon sûre les calculs nécessaires. L'invention prévoit par ailleurs que la conduite d'entrée du dispositif est raccordée à un point de branchement o deux branches partant des dispositifs à soupape et des accumulateurs intermédiaires qui sont parallèles entre elles se poursuivent jusqu'à un point de jonction avec la conduite de sortie, que le dispositif à soupape et également la première, seconde et troisième branches sont reliées à l'unité logique, et que les dispositif à soupape de la branche peuvent être excités de façon décalée dans des périodes de temps On obtient ainsi un mode de réalisation particulièrement pratique Même quand il s'agit de cavités importantes du corps telles que l'abdomen d'un humain, on peut les gonfler de façon raisonnablement rapide S'il s'agit par contre de cavités du corps d'animaux de grande taille, par exemple d'éléphants, il est alors recommandé de prévoir un nombre plus important de branches. L'invention prévoit également que les accumulateurs intermédiaires de la seconde, troisième branche ou plus sont reliés à l'unité logique par des convertisseurs de pression-tension Dans ces cas également, il est possible de calculer les débits. Par ailleurs, l'invention prévoit que la durée d'OUVERTURE/FERMETURE du dispositif à soupape est variable Il est alors possible d'adapter les diverses phases de travail à cette durée. Par exemple, en remplissant l'accumulateur intermédiaire dès le début et alors qu'il n'est pas encore plein, il est possible de commander le dispositif à soupape au début sur "OUVERTURE" pendant une durée plus longue, et de raccourcir cette durée à mesure que l'on se rapproche de la pression finale Si l'on désire calculer l'asymptote, on peut également rendre les durées de mesure plus courtes ou plus longues pour calculer la courbe asymptotique de la fonction e ou de fonctions similaires à la fonction e. Selon l'invention, plus on prévoit de cycles de remplissage de l'accumulateur intermédiaire, plus la pression qui doit être atteinte dans la cavité du corps est faible, et inversement On peut ainsi parvenir de façon optimale à la pression de consigne de l'accumulateur intermédiaire Lorsque la pression de consigne est atteinte, on peut alors arrêter complètement le remplissage. L'invention prévoit que l'unité logique commande un affichage du débit du fluide On peut ainsi obtenir une mesure de la pression et également une mesure du débit sans autres dispositions constructives. Selon l'invention, il est prévu après le second dispositif à soupape un accumulateur tampon Dans ce cas, le courant du fluide dans l'aiguille creuse peut être rendu régulier et on peut obtenir un courant continu. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs aux dessins annexés. la figure 1 est un schéma par blocs d'un premier mode de réalisation; la figure 2 est un schéma par blocs d'un second mode de réalisation; la figure 3 représente une courbe descendante et toutes les formules permettant de calculer les grandeurs intéressantes; la figure 4 est un diagramme pression-temps de l'accumulateur intermédiaire 23; la figure 5 est un diagramme des temps de la pression dans l'abdomen, la figure 6 est un diagramme des temps du volume de gaz qui s'écoule. Selon la figure 1, un robinet de fermeture 12 est monté à la sortie d'une bouteille de gaz 11 Ce robinet est relié à un réducteur de pression 13 Entre les deux est monté un affichage 14 indiquant la quantité de gaz en réserve Après le réducteur de pression 13 est monté un clapet de non-retour 16 Alors que le réducteur de pression 13 réduit la pression à quelques bars (par exemple 4), un réducteur de pression 17 réduit cette pression à 50 mm de Hg Entre 16 et 17 est branché un accumulateur intermédiaire 18 raccordé de son côté à une soupape de surpression 19 Si 13 tombe en panne, 19 réduit alors la pression 17 est raccordé à un distributeur 21 comprenant une entrée et deux sorties Le gaz est envoyé par l'une ou l'autre des sorties en fonction de la position du distributeur. Dans une première branche 22 et après la sortie 21 est prévu un second accumulateur intermédiaire 23 qui est suivi par un distributeur de sortie 24 comportant une position d'ouverture et une position de fermeture En parallèle et de façon totalement identique est montée une seconde branche 26 comprenant un accumulateur intermédiaire 27 et un distributeur de sortie 28 Les accumulateurs intermédiaires 23, 27 sont rigides et contiennent par exemple 0,25 litre Les sorties de 24, 28 sont reliées à un point de jonction 29 qui est raccordé à un dispositif de mesure d'expansion de la cavité Il permet de voir si le gaz passe Il ne s'agit pas d'un débitmètre Entre 29 et 31 est montée en dérivation une soupape de surpression 32 servant de sécurité et empêchant la pression régnant dans la cavité du corps de monter au- delà d'une valeur déterminée Après 31 suit un tuyau flexible 33 auquel est raccordée une aiguille creuse 34. Aussi bien à 23 qu'à 27 est raccordé un convertisseur 35, 40 qui convertit la pression régnant dans 23, 27 en une tension Ces tensions sont appliquées par des conducteurs 36, 37 à une commande 38 La commande 38 commande par des conducteurs électriques 39, 41, 42 le distributeur 21 et les distributeurs de sortie 24, 28 pour les amener dans l'une ou l'autre position Si 21 est ouvert vers la branche 22, 24 est alors fermé En ce qui concerne 22, on a également condition que si 24 est ouvert, 21 est fermé pour 22 Il est clair qu'il en va de même pour la branche 26 Dans la commande 38 est prévu un microprocesseur dont les fonctions seront expliquées plus loin. Un accumulateur tampon (non montré) peut être prévu après le point de jonction 29. La commande 38 commande un dispositif d'affichage de pression 43 et un dispositif d'affichage de volume 44. Dans le schéma par blocs de la figure 2, on retrouve de nombreux composants Les différences consistent dans le fait que le clapet de nonretour 16 a été éliminé Il en va de même pour l'accumulateur intermédiaire 18 dont la fonction était de permettre un remplacement de bouteilles de gaz sans interrompre le fonctionnement du dispositif. Le dispositif de mesure 31 de l'expansion de la cavité 31 est également omis, et à la place de la coûteuse soupape de surpression 32 est prévu un interrupteur de surpression 46 qui arrête le passage du gaz allant à l'aiguille creuse dans le cas d'une surpression et qui ne laisse pas échapper la pression comme la soupape de surpression 32. Dans le second mode de réalisation et à la place du distributeur 21, on utilise de préférence deux distributeurs d'entrée 47, 48 ne présentant qu'une position d'ouverture et une position de fermeture et dont la position est commandée par des conducteurs 49, 51 par l'intermédiaire de la commande 38 On a alors des distributeurs d'entrée et de sortie de type identique, présentant un meilleur comportement de réponse, un meilleur prix et analogues A la figure 2, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références qu'à la figure 1. On remplit l'accumulateur intermédiaire 23 jusqu'à une pression de 50 mm de Hg (figure 3), 24 étant fermé et 47 étant ouvert (figure 2) 38 ferme le distributeur d'entrée 47 et ouvre 24 Ceci a lieu au moment 52. Le gaz se dirige alors par 34 dans l'abdomen qui n'est pas représenté et la pression dans 23 tombe selon la courbe 53 Mais au cours du fonctionnement effectif, le distributeur de sortie 24 se referme après la mesure par Pc Si on continue de le laisser ouvert, la pression continue de tomber comme montré à la figure 3 Au cours d'un premier cycle, P 2 se trouve sur l'axe t, et plus le volume provenant de 23 parvient dans l'abdomen, plus P 2 augmente La ligne parallèle à l'axe t passant par P 2 peut être considérée comme une asymptote. On mesure alors la pression dans ce mode de réalisation à des intervalles de 100 msec au moment t = O, au moment t = tl et au moment t = t I + dt, l'intervalle entre les temps étant tous les mêmes La commande 38 reçoit par l'intermédiaire du conducteur 36 les pressions tombantes Pa, Pb et P c Selon la figure 3, on obtient la pression P 2 par la formule ( 1) La formule ( 2) fournit la valeur de x La formule ( 3) est équivalente à la formule ( 2) Comme la pression de consigne dans l'abdomen a été réglée à l'avance dans la commande 38, celle-ci peut déterminer si elle a été atteinte ou non par P 2 Les travaux de calcul et de comparaison qui sont nécessaires peuvent être effectués par un microprocesseur très simple et sans surcharge La programmation ne pose aucune difficulté. Selon la formule ( 4), on peut également calculer la résistance, V représentant le volume de l'accumulateur intermédiaire 23. Grâce à la formule ( 5), il est possible de calculer la quantité de gaz qui passe Pv représente la pression dans l'accumulateur intermédiaire à l'état plein (figure 4, No 56, 58, 61), Pl la pression dans l'accumulateur intermédiaire (partiellement) vide (figure 4, No 57, 59), Pu la pression de l'environnement et V à nouveau le volume de l'accumulateur intermédiaire. La figure 6 montre que le volume de gaz dans le patient est, après quatre minutes, d'un peu plus de trois litres Pour obtenir une mesure indiquant la quantité de gaz approximativement absorbée par le patient, une mesure de débit est importante. La figure 5 a la même échelle des temps que la figure 6 On voit dans ce cas que la pression dans l'abdomen monte jusqu'à environ 12 mm de Hg. La figure 4 qui est la plus intéressante n'est pas à la même échelle des temps que les figures 5 et 6 Les références 1, 2, 3, 4, 5 qui sont respectivement entourées par un cercle, sont représentées à plus grande échelle et l'axe des temps est interrompu aux points 54. Pendant la durée 1, le distributeur de sortie 24 est fermé au point 55 et le distributeur d'entrée 47 est ouvert Après 110 msec et au point 56, 47 est alors fermé et 24 ouvert, et la pression est mesurée dans 23 Le gaz pénètre alors dans l'abdomen Au point 57 et après la même durée, c'est-àdire 110 msec, on effectue à nouveau une mesure, 24 étant fermé et 47 ouvert La pression monte alors dans 23 Au point 58, 47 est fermé et 24 est ouvert et la pression tombe Au point 59, il en va de même qu'au point 57, et au point 61 qu'au point 58 Les points de crête sont de plus en plus proches les uns des autres sur la ligne 62 représentant une pression de 50 mm de Hg L'intervalle entre mesures et commutations reste le même, à savoir 110 msec Pendant la période 2, les vallées sont très plates Après le point 63, on cesse de pomper pour remplir l'accumulateur intermédiaire 23 et il se vide selon la courbe 53 On mesure P, Pb et P à des intervalles de 100 msec et la commande 38 provoque les fermetures susmentionnées On effectue à nouveau un pompage après la mesure de P et comme décrit précédemment jusqu'à la ligne représentant une pression de 50 mm de Hg et on mesure à nouveau Pa, Pb et Pc Naturellement, les cycles sont sensiblement plus nombreux que ceux montrés à la figure 4, ce que l'on constate également quand on compare avec la figure 5. Quand on est dans la période 4, il est alors nécessaire de pomper encore un petit nombre de fois pour remplir l'accumulateur intermédiaire Par exemple, l'accumulateur intermédiaire 23 doit être raccordé dix fois au réducteur de pression 17 pendant la période 1, cinq fois pendant la période 4 et plus du tout pendant la période 5. Si l'on mesure Pa, Pb et Pc pendant la période 5, on détermine si la pression de consigne a été atteinte dans l'abdomen du patient La quantité de gaz qui doit alors s'écouler dans l'abdomen est déterminée par l'absorption du gaz par le patient et par une éventuelle fuite Il ne faut pas qu'une quantité trop importante de gaz se diffuse dans le corps, dans la mesure o il s'agit du corps d'un humain ou d'un animal, car dans ce cas une quantité trop élevée de gaz de ce type parviendrait dans le sang Pendant la période 5 et pendant une longue durée, l'accumulateur intermédiaire 23 n'est plus chargé, ou seulement très légèrement, ceci signifiant que pendant cette période on a d'importants intervalles de temps pendant lesquels 47 est fermé et 24 est ouvert P 2 est mesuré statiquement pendant cette durée. Ceci est valable pour la branche 22. Il en va exactement de même pour la branche 26, mais avec un décalage de la moitié de la cadence des mesures On doit se représenter les montagnes de la figure 4 mais décalées de 55 msec Il en résulte un effet de lissage en ce qui concerne le point de jonction 29 et le reste des irrégularités de la tension peut être lissé par l'accumulateur tampon qui n'est pas représenté. Quand on prévoit trois branches, on obtient trois montagnes respectivement décalées d'un tiers d'une période Quand on dispose de plus d'une unique branche, la courbe de la figure 5 monte, ce qui fait que la pression de consigne est atteinte plus rapidement, et selon la figure 6, ceci signifie que le volume de gaz nécessaire a déjà été insufflé. REVENDICATIONS 1 Dispositif destiné à un appareil d'insufflation au moyen duquel il est possible de mesurer et de commander la pression d'un fluide insufflé dans une cavité du corps, comprenant une conduite d'entrée, un premier dispositif à soupape monté en aval de la conduite d'entrée, un accumulateur intermédiaire pour le fluide, une conduite de sortie en aval dudit dispositif à soupape et de l'accumulateur intermédiaire, un affichage de la pression régnant dans la cavité du corps, un second dispositif à soupape prévu en aval du premier dispositif à soupape, et une unité logique, caractérisé en ce que a) on prévoit un accumulateur intermédiaire entre le premier et le second dispositif à soupape; b) un convertisseur de pression/tension est monté entre l'accumulateur intermédiaire et l'unité logique; c) aussi bien le premier que le second dispositif à soupape peut être commandé par l'unité logique; d) l'unité logique calcule la pression dans la cavité du corps à partir d'au moins deux pressions de l'accumulateur intermédiaire qui se suivent dans le temps et qui tombent; e) l'affichage de la pression est commandé par l'unité logique. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif à soupape est une soupape à OUVERTURE/FERMETURE. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second dispositif à soupape est une soupape à OUVERTURE/FERMETURE. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accumulateur intermédiaire est rigide quand il s'agit d'un fluide gazeux. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accumulateur intermédiaire présente une élasticité définie quand il s'agit d'un fluide incompressible. 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d'entrée va à un point de jonction, en ce qu'au moins deux branches constituées par des dispositif à soupape et des accumulateurs intermédiaires sont montées en parallèle entre elles et se poursuivent jusqu'à un point de jonction avec la conduite de sortie, en ce que le dispositif à soupape et les seconde, troisième, etc branches sont reliées à l'unité logique et en ce que les dispositifs à soupape des branches peuvent être commandés en étant décalés dans des périodes de temps. 7 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les accumulateurs intermédiaires des seconde, troisième, etc branches sont également reliés par un convertisseur de pression-tension à l'unité logique. 8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée d'OUVERTURE/FERMETURE du dispositif à soupape est variable. 9 Dispositif selon la revendication 1 ou 8, caractérisé en ce que plus les cycles de remplissage des accumulateurs intermédiaires sont nombreux, plus la pression devant être atteinte dans les cavités du corps est faible (et inversement). 10 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité logique commande un affichage de débit du fluide. Il Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un accumulateur tampon est prévu après le second dispositif à soupape. 12 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'aucun des dispositifs à soupape n'est commandé en même temps sur "ARRET" par l'unité logique.