Brevet FR2696645A1 — publié le 19940415

L'invention concerne un dispositif pour l'insuf- flation d'un milieu dans une cavité de corps, comprenant un organe d'étranglement et une vanne actionnable électromagnétiquement dans une trajectoire entre une conduite d'amenée et une conduite de sortie, une commande de vanne qui, respectivement, ferme et ouvre la vanne pendant une phase de mesure interve- nant au début d'un cycle et pendant la phase de remplis- sage consécutive allant jusqu'à la fin du cycle, un générateur de rythme déterminant à chaque fois la durée de la phase de mesure et, un dispositif de mesure de la pression, qui génère un signal PREEL électrique déterminant la pression dans la cavité du corps, signal qui est fourni, à chaque fois, pendant une phase de mesure. Un dispositif de ce type est connu d'après le DE 3 000 218 C 2 Le fonctionnement intermittent est déterminant de sorte que,par l'intermédiaire du canal d'insufflation, la pression peut être en même temps déterminée dans la cavité du corps La durée de la phase de mesure et de la phase de remplissage est prédétermi- née au moyen d'une commande par un dispositif à rythmer. Pour influencer l'opération de remplissage, il est prévu plusieurs organes d'étranglement qui peuvent intervenir de manière alternative dans la trajectoire des conduites et qui présentent des résistances hydrauliques diffé- rentes Ainsi, le débit (Volume par unité de temps) ne peut être modifié que de manière approximative, car ces organes d'étranglement ne représentent qu'un élément de détermination du débit parmi beaucoup d'autres Une optimisation dans le sens d'un remplissage le plus rapide possible de la cavité de corps, en respectant des paramètres limites prédéterminés médicalement, n'est pas possible. Le but de l'invention est donc de créer un dispo- 2 2696645 sitif conforme à la technique, qui permet d'exécuter une insufflation de manière automatique le plus rapidement possible, tout en respectant, de manière précise, les paramètres limites prédéterminés. Ce but est atteint par le fait qu'il est prévu, dans la trajectoire de conduite, un dispositif de mesure du débit qui génère un signal FREEL représentatif du débit pendant un cycle, qu'il est prévu un dispositif générateur, qui génère un signal FTHEORIQUE représentatif du débit moyen à régler pendant un cycle, et qu'un circuit ET est prévu qui, à la coïnci- dence du signal FREEL et du signal FTHEORIQUE, déclenche respectivement la fin d'une phase de remplis- sage d'un cycle et ainsi,le début d'une phase de mesure de cycle suivant. La régulation du débit moyen, donc calculéaen moyennne sur tout un cycle, compense l'interruption ou la réduction du débit nécessaire à la mesure de la pression pendant les phases de mesure Le débit moyen se réglant automatiquement correspond, de ce fait, à un remplissage ininterrompu avec ce débit réglé, ce qui garantit ainsi une opération de remplissage très rapide. Dans ce cas, le respect du débit prédéterminé est régulé de manière si précise qu'il n'existe aucun danger pour le patient en fonctionnement normal La régulation au débit moyen souhaité compense automatiquement tous les facteurs influençant le débit, comme en particulier la différence de pression décroissante entre la cavité du corps et la conduite d'amenée. Du fait que le dispositif de mesure du débit génère un signal FREEL qui représente le volume s'écou- lant par l'organe d'étranglement cumulé depuis le début de la phase de remplissage d'un cycle, et du fait que le dispositif générateur délivre un signal FTHEORIQUE qui représente le volume du milieu qui doit s'écouler dans la trajectoire des conduites, cumulé depuis le début de la phase d'une mesure d'un cycle, l'augmentation de ce volume par unité de temps étant réglable, la représenta- tion et le traitement des signaux sont clairs et efficaces. Du fait que le dispositif générateur présente un premier générateur de fonctions pour émettre un signal Fmax, dont l'accroissement par unité de temps est réglable par l'intermédiaire d'un élément de réglage actionnable manuellement, que le dispositif générateur présente un second générateur de fonctions pour émettre un signal F dont l'accroissement par unité de temps est modifié par un signal t P, qui est établi par un élément de différen- ciation selon la différence entre un signal PREEL et un signal PTHEORIQUE, l'augmentation étant à zéro pour une différence zéro et devenant plus raide avec une différence croissante et, que le dispositif générateur présente une comman- de de sélection, qui fournit la plus petite valeur de signal du signal F ou du signal Fmax en tant que signal ETHEORIQUE, il peut être effectué un "remplissage de départ" se déroulant avec le débit maximal prédétermi- nable manuellement, auquel cas la valeur maximale est prédéterminée par le médecin d'un point de vue médical. Dès que la pression dans la cavité du corps parvient dans une zone proche de la pression théorique, on commute automatiquement sur un "remplissage final", o les phases de remplissage deviennent de plus en plus courtes, jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de remplissage lorsque la pression théorique est atteinte. En considérant que le dispositif de mesure du débit présente une unité de calcul, qui reçoit un signal d'entrée représentant une chute de pression par les organes d'étranglement, à partir de quoi l'unité de calcul détermine le débit respectif correspondant et le délivre sous forme du signal FREEL, on peut utiliser des capteurs de pression qui, selon la technologie actuelle, détectent des différences de pression très fines et permettent ainsi un calcul du débit plus exact que ce qui est possible avec des appareils de mesure directs de débit. D'après la configuration préférée de l'invention dans laquelle la vanne est aussi utilisée comme organe d'étranglement, la vanne existante qui présente obliga- toirement une action d'étranglement est utilisée en même temps comme organe de mesure d'étranglement Cela réduit les dépenses et évite une résistance supplémentaire réduisant le débit On peut obtenir ainsi un débit de pointe plus élevé pour une pression d'entrée donnée. La configuration dans laquelle on dispose, entre la vanne et la conduite de sortie, un accumulateur pour le milieu à insuffler, l'allure de la pression dans l'accumulateur étant évaluée pendant la phase de mesure pour déterminer à chaque fois la pression dans la cavité du corps, fait ressortir une manière de détermination de la pression telle qu'elle est décrite dans le DE 4 019 239 Dans ce cas, on identifie, par trois mesures de la pression à la suite, pendant la phase de mesure, l'allure de la courbe de la chute de pression, à partir de quoi, sans devoir attendre la compensation statique de la pression, on calcule à l'avance la pression de la cavité du corps à l'état statique De ce fait la phase de mesure peut être considérablement réduite par rapport au principe connu d'après le DE 3 000 218 C 2 cité en introduction, selon lequel il faut attendre la compensa- tion de pression pour mesurer la pression effective. L'accumulateur nécessaire à cette "mesure dynamique de la pression" n'a besoin de maintenir un débit décroissant (exponentiellement) que le temps d'effectuer les trois mesures de pression Plus l'élément de mesure de la pression disponible est précis et la résolution de la mesure bonne, plus les mesures de pression peuvent être effectuées à la suite à intervalles de plus en plus courts Ainsi, pour un mileu auto- compressible (gaz), un tube ou un morceau de tuyau souple de 10 cm de long peut déjà servir de volume d'accumulation suffisant. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'inven- tion sont représentées, à titre d'exemples non limita- tifs, aux dessins annexés. La figure 1 est un circuit de principe d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est un diagramme en fonction du temps pour illustrer le fonctionnement du dispositif. Dans la description suivante, il est présumé, pour des raisons de simplicité que le milieu à insuffler est du gaz (en particulier du C 02) Conformément à la fig 1, une cartouche à gaz 10 alimente une conduite d'amenée 12, par l'intermédiaire d'un détendeur 11, en gaz qui est ici disponible à une pression réglée Pmax - mm Hg Dans le trajet de la conduite 13 qui suit, il existe un organe d'étranglement 14 et une vanne 15 actionnable électromagnétiquement qui peut fermer et ouvrir la conduite pour la relier à un accumulateur suivant 16 La sortie de l'accumulateur 16 mène à une conduite de sortie 17 à laquelle est raccordée une aiguille d'insufflation 19 par l'intermédiaire d'un tuyau flexible 18 Le trajet de la conduite pour le gaz 6 2696645 est mis en évidence par des lignes en traits forts, à la différence des lignes électriques. Ainsi, des deux côtés de l'organe d'étranglement 14, un capteur de pression différencielle 20 subit l'impact du gaz et fournit un signal électrique corres- pondant à la chute de pression au niveau de l'organe d'étranglement 14, à une unité de calcul 21 qui, à partir de là, en tenant compte de la résistance hydrau- lique ou perte de charge de l'organe d'étranglement 14, calcule le débit à travers l'organe d'étranglement et l'exprime par le signal FTHEORIQUE Le capteur de pression différencielle 20 et l'unité de calcul 21 cons- tituent un dispositif de mesure de débit. La pression P dans l'accumulateur 16 est conver- tie par un convertisseur de pression 22 en un signal électrique, qui est analysé par un dispositif de mesure de pression 23 décrit plus en détail dans le DE 4 019 239 Ai, pour générer à partir de là un signal électrique PREEL, qui représente la pression extra- polée depuis l'allure d'origine de la courbe, dans la cavité abdominale, après la compensation de pression entre l'accumulateur et la cavité abdominale. Le signal PREEL ainsi qu'un signal PTHEORIQUE, prélevé par un indicateur de valeur théorique 24 réglable manuellement, sont entrés dans un élément différenciateur 25 qui, à partir de là, forme un signal A P. Un dispositif générateur 26 se compose d'un premier, d'un second générateur de fonctions 27, 28 et d'une commande de sélection 29 Le premier générateur de fonctions 27 émet un signal Fmax de valeur à croissance linéaire avec le temps, partant toujours de zéro, comme cela est à nouveau expliqué à l'aide de la fig 2 Dans ce cas, l'accroissement par unité de temps est modifiable par l'intermédiaire d'un élément de réglage 7 2696645 manuel 30 Le second générateur de fonction 28 émet un signal F de valeur à croissance également linéaire avec le temps, partant toujours de zéro, comme cela est également expliqué plus en détail à l'aide de la fig 2. Dans ce cas, l'accroissement par unité de temps est variable en fonction du signal LP et cela de sorte que pour a P zéro, le signal F reste également à zéro ( - pas d'accroissement) et que, pour une valeur croissante de A P, un accroissement de plus en plus rapide s'effectue. La commande de sélection 29 délivre alors respec- tivement le plus petit des deux signaux F et Fmax comme signal FTHEORIQUE- Une commande de vanne 31 comprend un amplifica- teur de commande 32 qui entraine la bobine magnétique de la vanne 15 ainsi qu'un circuit ET 33, qui reçoit le signal FREEL et le signal FTHEORIQUE Si ces signaux coïncident, le circuit ET 33 déclenche un signal de commande S qui provoque le début d'un nouveau cycle, d'une manière qui va être décrite. Etant donné que diverses fonctions se déroulent en fonction du temps, il est représenté un générateur de rythme ou horloge 34, qui agit aussi bien sur le disposi- tif générateur 26 que sur la commande de vanne 31. Si des signaux analogiques sont traités, il s'agit alors, selon la valeur du signal, de valeurs de tension élevées correspondantes Dans le cas de signaux à codage numérique, la valeur apparaît en caractères binaires Dans le diagramme suivant de la fig 2, les valeurs des signaux sont représentées sous forme analo- gique pour une meilleure compréhension. Il est entendu que dans le cas d'un traitement numérique des signaux, la plupart des circuits et dispositifs cités précédemment se déroulent comme des "programmes d'organisation", dans lesquelsun matériel homogène exécute, en étant commandé par programme, différentes opérations décalées dans le temps. A la fig 2 a, la courbe de la pression P dépen- dante du temps, dans l'accumulateur 16, est représentée pendant plusieurs cycles La fig 2 b illustre le débit F., en particulier FREEL A la fig 2 c, le volume de gaz V est montré en tant que fonction du temps t. La pression P dans l'accumulateur 16 peut attein- dre, quand la vanne 15 est ouverte, au maximum la valeur limite Pmax prédéterminéepar le détendeur 11 Cet état se retrouve au moment du début de l'échelle de temps Au moment tol, un nouveau cycle commence par le début d'une phase de mesure, de sorte que la vanne 15 ferme En conséquence, l'accumulateur se vide de manière exponen- tielle, l'asymptote de la courbe représentant ici la pression se produisant en dernier à l'état statique au moment de la compensation de pression, dans la cavité du corps Mais, on n'a pas besoin d'attendre cet état Il suffit d'identifier l'allure de la courbe à l'aide de trois mesures de pression symbolisées par des points sur la courbe Un système de courbe est stocké dans une mémoire à modèles, qui fait partie du dispositif 23 de mesure de la pression A l'identification de l'une des courbes, le dispositif de mesure de pression délivre la valeur correspondante de PREE Lo A la fig 2 a, on peut reconnaître que tout d'abord PREE Lo est encore très éloigné de PTHEORIQUE La phase de mesure dure environ 0,2 1 sec et se termine au moment til. Au moment tll, une phase de remplissage commence avec l'ouverture de la vanne 15 La pression P dans l'accumulateur 16, s'élève rapidement à Pmax (fig 2 a). Etant donné que la différence de pression par rapport à la pression encore très faible dans la cavité du corps s'élève à PREE Lo, un débit élevé FREE Lo (fig 2 b) peut se former pendant la phase de remplissage Le but de la régulation consiste, pendant "le remplissage de départ", à régler un débit Fmax moyen homogène sur toute la durée d'un cycle Si la durée de la phase de mesure est fixée et si la grandeur du débit FREEL dépend sensiblement de la différence de pression et des résis- tances hydrauliques, la régulation intervient en faisant varier automatiquement la durée de la phase de remplis- sage Pour ce faire, d'après la fig 2 c, la génération au moment t Ol du signal Fmax commençant à zéro est démarrée Au moment til, le signal FREE Lo se produit à l'ouverture de la vanne 15, et augmente avec l'écoule- ment du temps Etant donné que le débit est égal au volume de gaz V par unité de temps t, les diagrammes, pour imax et FREE Lo dans le diagramme V-t, sont représentés par des droites d'origine en tol, respective- ment, til, et de raideur de pente différente Au point d'intersection des deux droites, la condition FREE Lo - Fmax est rempli Cet état est enregistré par le circuit ET 33, qui indique sur ce la fin de la phase de remplis- sage et ainsi la fin du cycle en cours jusqu'à présent. Cet état correspond au début d'une nouvelle phase de mesure d'un nouveau cycle au moment to 2. Après achèvement de la phase de mesure au moment t 12, un débit réduit FREEL 1 intervient étant donné que la différence de pression par rapport à la cavité du corps est devenue plus petite en raison du remplissage précédent Au diagramme de la fig 2 c, la droite pour FREEL 1 est donc un peu moins inclinée qu'auparavant. De ce fait, le point d'intersection avec les droites Fmax débutant à t O 2 se produit cette fois plus tard, de sorte que la phase de remplissage dure plus longtemps en compensation d'un débit FREEL inférieur. Ce processus se répète dans les cycles suivants de manière analogue, plus FREEL diminue constamment avec le degré de remplissage croissant de la cavité du corps, plus la durée de remplissage s'allonge. A l'exemple du quatrième cycle, la formation de la valeur moyenne est représentée encore une fois. L'ampleur de la surface FREEL 4 X t F 4 est égale à la surface Fmax x t Z 4-. Au diagramme de la fig 2, seul le principe de l'opération est représenté En fait les grandeurs absolues et les rapports de temps sont différents. Ainsi, la phase de mesure est la plupart du temps plus courte que la phase de remplissage Cependant, si les rapports réels sont représentés, on ne peut plus repro- duire au format du dessin plusieurs cycles se différen- ciant de manière claire Ceci est évident quand on pense qu'un cycle peut effectivement durer jusqu'à plusieurs secondes par rapport à une phase de mesure qui dure au maximum une seconde. Jusqu'à présent, on a décrit le déroulement du réglage pendant "le remplissage de départ", dans lequel il s'agit de remplir la cavité du corps le plus rapide- ment possible En tant que critères limites d'un point de vue médical, les valeurs de Pmax et Fmax sont ici prédéterminées, valeur Fmax qui a été transmise jusqu'à présent en tant que grandeur de référence FTHEORIQUE par la commande de sélection 29 En supposant que le médecin laisse le réglage de l'organe de réglage inchan- gé, l'accroissement des droites Fmax reste alors identi- que à chaque cycle. Cependant, dès que la pression dans la cavité du corps se rapproche de la valeur théorique réglée PTHEORIQUE, un autre mode opératoire "remplissage final" est exécuté dans lequel plus la différence AP est réduite, plus la grandeur de référence FTHEORIQUE diminue. il Ici, le critère est le signal F suivant la fig. 1 Tant que sa valeur de signal est supérieure à celle du signal Fmax, ce dernier sera utilisé comme grandeur de référence FTHEORIQUE Mais dès que le signal F, dont l'ascension en fonction du temps est une fonction de AP, est égal ou inférieur au signal Fmax, F reprend la commande. A la fig 2 c, la droite Flo présente un taux de croissance nettement inférieur à celui de la droite Fmax En conséquence, le point d'intersection des droites Flo et FREEL 10 se trouve dans le temps plus près du moment til O, bien que la pente de la droite FREE Ll O est encore plus faible que dans les cycles précédents. C'est pourquoi la phase de remplissage est maintenant considérablement raccourcie, auquel cas avec la valeur FREE Ll O inférieure, il résulte un débit moyen Flo inférieur correspondant pour ce cycle. Dans le onzième cycle suivant, PREEL 11 est encore plus près de PTHEORIQUE, avec pour conséquence que la phase de remplissage de tlll à t 012 est encore plus courte De cette manière, la compensation de PREEL à PTHEORIQUE est amenée très en douceur, sans le risque de dépasser l'objectif Dès qu'on a PREEL PTHEORIQUE, la croissance du signal F est nulle, cela veut dire que sa valeur reste à zéro, de sorte qu'une phase de mesure est suivie immédiatement d'une autre phase de mesure De manière appropriée, on peut activer ici un circuit de surveillance, qui a pour conséquence qu'un intervalle de pose d'éventuellement 500 ms s'inter- pose. Quand une perte de pression survient dans la cavité du corps, celle-ci est enregistrée dans la phase de mesure suivante et selon l'ampleur de la t AP consta- 12 2696645 tée, cela déclenche à nouveau une phase de remplissage de durée appropriée, de sorte que la pression théorique est atteinte automatiquement. A l'exemple de la figure 1, l'organe d'étrangle- ment 14 est représenté comme un élément séparé. Cependant, la vanne 15 représente également un organe d'étranglement, même si à sa construction on recherche une résistance hydraulique aussi petite que possible. Mais à l'aide de capteurs de pression suffisamment sensibles, tels qu'ils sont déjà disponibles actuelle- ment, ce faible effet d'étranglement peut être aussi utilisé pour la détermination du débit On ne va donc pas utiliser une vanne faisant office d'organe d'étran- glement, mais une vanne normale et ainsi une autre limitation du débit maximal est suppriméa,débit qui de toute façon est déjà restreint par l'aiguille d'insuffla- tion. La présente régulation illustrée est indépendante du principe suivant lequel la pression est déterminée dans la cavité du corps soit à l'état de la compensa- tion statique de pression d'après le DE 3 000 218 C 2, soit à l'état de l'interpolation dynamique d'après le DE 4 019 239 Ai. La vanne précitée est représentative pour de tels éléments avec lesquels le débit peut être influence de manière comparable, comme par exemple à l'aide d'un régulateur de pression commandé. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour l'insufflation d'un milieu dans une cavité de corps, comprenant un organe d'étranglement et une vanne actionnable électromagnétiquement dans une trajectoire entre une conduite d'amenée et une conduite de sortie, une commande de vanne qui, respectivement, ferme et ouvre la vanne pendant une phase de mesure interve- nant au début d'un cycle et pendant la phase de remplis- sage consécutive allant jusqu'à la fin du cycle, un générateur de rythme ou horloge déterminant à chaque fois la durée de la phase de mesure et, un dispositif de mesure de la pression, qui génère un signal PREEL électrique déterminant la pression dans la cavité du corps, signal qui est fourni, à chaque fois pendant une phase de mesure, caractérisé, en ce qu'il est prévu, dans la trajectoire de conduite ( 13), un dispositif de mesure du débit ( 20, 21) qui génère un signal FREEL représentatif du débit pendant un cycle, en ce qu'il est prévu un dispositif générateur ( 26) qui génère un signal FTHEORIQUE représentatif du débit moyen à régler pendant un cycle, et en ce qu'un circuit ET ( 33) est prévu qui, à la coïncidence du signal FREEL et du signal FTHEORIQUE, déclenche respectivement la fin d'une phase de remplissage d'un cycle et ainsi, le début d'une phase de mesure de cycle suivant. 2 Dispositif selon la revendication 1 caracté- risé en ce que le dispositif de mesure du débit ( 20, 21) génère un signal FREEL qui représente le volume s'écou- lant par l'organe d'étranglement ( 14) cumulé depuis le début de la phase de remplissage d'un cycle et, en ce que le dispositif générateur ( 26) génère un signal FTHEORIQUE qui représente le volume du milieu qui doit s'écouler dans le trajet de la conduite ( 13), cumulé depuis le début d'une phase de mesure, l'accrois- sement de ce volume par unité de temps étant réglable. 3 Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le dispositif générateur ( 26) présente un premier générateur de fonctions ( 27) pour émettre un signal Fmax, dont l'accroissement par unité de temps est réglable par l'intermédiaire d'un élément de réglage ( 30) actionnable manuellement, en ce que le dispositif générateur ( 26) présente un second générateur de fonctions ( 28) pour émettre un signal F, dont l'accroissement par unité de temps est modifié par un signal t P, qui est établi par un élément de différenciation ( 25) selon la différence entre un signal PREEL et un signal PTHEORIQUE, l'augmentation étant nulle pour une différence zéro et devenant plus raide avec une différence croissante et, en ce que le dispositif générateur ( 26) présente une commande de sélection ( 29), qui fournit la plus petite valeur de signal du signal F ou du signal Fmax en tant que signal FTHEORIQUE- 4 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le dispositif de mesure du débit présente une unité de calcul ( 21) qui reçoit un signal d'entrée représentant une chute de pression par l'organe d'étran- glement, de sorte que l'unité de calcul détermine le débit respectif correspondant et le délivre sous forme du signal FREEL. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la vanne ( 15) est à la fois utilisée comme organe d'étranglement. 6 Dispositif selon la revendication 1, caracté- 2696645 risé en ce qu'un accumulateur ( 16) pour le milieu à insuffler est disposé, entre la vanne ( 15) et la con- duite de sortie ( 17), l'allure de la pression dans l'accumulateur ( 16) étant évaluée pendant la phase de mesure pour déterminer à chaque fois la pression dans la cavité du corps. 7 Dispositif selon l'une des revendications 2, 4 ou 6, caractérisé en ce que l'organe d'étranglement ( 14) est disposé entre la conduite d'amenée ( 12) et la vanne ( 15).