Brevet FR2875416A1 — publié le 20060324

L'invention concerne un dispositif de mesure de la pression différentielle dans des doseurs d'anesthésique, équipé d'un capteur de pression différentielle protégé contre une surcharge due à de brusques variations de pression. Les dispositifs de ce type peuvent être utilisés dans tous les cas où il est nécessaire de mesurer une pression différentielle lorsqu'on dose des anesthésiques. Un principe souvent appliqué, en matière de dosage d'anesthésique, repose sur une alimentation séparée des gaz anesthésiants et du gaz frais, en direction d'un lieu de mélange. Dans ce cas, les composants gazeux sont transportés dans un système de canalisations dans lequel différents dispositifs de résistance à l'écoulement sont intégrés. Le gaz frais est acheminé vers le lieu de mélange par une conduite dans laquelle est intégrée une résistance à l'écoulement invariable, c'est-à-dire ce que l'on appelle une dérivation. Le gaz anesthésiant est acheminé par une conduite dans laquelle est intégrée une résistance à l'écoulement variable qui sert à doser le gaz anesthésiant. Les deux conduites se rejoignent dans le lieu de mélange. C'est là que les composants gazeux sont mélangés. A partir du lieu de mélange, le mélange gazeux est acheminé vers le patient. Le gaz anesthésiant est dosé en faisant varier la résistance à l'écoulement variable du dispositif doseur. On tente de maintenir un rapport de mélange constant entre le gaz anesthésiant et le gaz frais. Par conséquent, un système de ce type est généralement calibré de telle sorte que, lorsque l'anesthésique est correctement dosé, la même pression règne en amont des deux résistances à l'écoulement, c'est-à-dire en amont de la dérivation et en amont de la résistance à l'écoulement variable du dispositif doseur. C'est un capteur de pression différentielle qui surveille si cette situation reste constante et qui mesure la pression dans les deux conduites. Dans le cas idéal, la pression différentielle mesurée est égale à zéro. En fonctionnement normal, des valeurs de pression très faibles sont toutefois maintenues. La sensibilité du capteur de pression différentielle utilisé pour effectuer cette mesure de pression différentielle est donc généralement très élevée, ce qui nécessite une plage de mesure réduite, tout en disposant d'une très bonne précision de mesure. On est ainsi certain de pouvoir surveiller très précisément les rapports de mélange. Un dispositif de ce type présente l'inconvénient que des pressions différentielles plus élevées, apparaissant soudainement, peuvent endommager durablement un capteur de pression différentielle aussi sensible, en dépassant sa plage de mesure. Dans un cas de fonctionnement normal, une situation d'écoulement stable règne dans le système de canalisations destiné aux composants gazeux, en direction du lieu de mélange. Dans cette situation d'écoulement stable, une pression différentielle infiniment faible règne au niveau du capteur de pression différentielle. Si, pour différentes raisons, cette situation d'écoulement stable est perturbée de façon indésirable, les différentes branches des conduites d'alimentation ne sont pas en mesure, du fait que des résistances à l'écoulement différentes y sont intégrées, de réagir avec une même constante de temps à ces variations ou à ces perturbations. Une nouvelle situation d'écoulement va donc apparaître, avec plus ou moins de décalage, dans les différentes branches des conduites. Au cours de cette période d'ajustement, on peut constater, au niveau du capteur de pression différentielle, des pressions différentielles situées au-delà de la plage de mesure du capteur de pression différentielle. Par contre, il n'est pas possible que la différence entre les pressions subsiste longtemps, car les conduites d'alimentation sont réunies au niveau du lieu de mélange et forment ainsi un court-circuit pneumatique. II suffit cependant que des pressions différentielles élevées apparaissent pendant un court instant pour endommager durablement le capteur de pression différentielle, qui est sensible. II est possible, par exemple, que la connexion en direction du patient soit bouchée pendant un court instant. Ceci entraîne une augmentation rapide de la pression dans le système, qui, au maximum, peut correspondre à la pression de l'alimentation en gaz frais. Si le système est réouvert, on assiste à une décharge tout aussi rapide. Ces processus dynamiques entraînent des variations de pression égales, mais pas au même moment, au niveau des deux points de mesure de pression où le capteur de pression différentielle est relié aux conduites d'alimentation en composants gazeux, en raison des différentes résistances à l'écoulement de la dérivation et du dispositif de résistance à l'écoulement variable. Pendant un court instant, il règne donc des pressions différentielles élevées. L'invention a donc pour but d'empêcher efficacement un endommagement du capteur de pression différentielle dû à de courtes pointes 35 de pression différentielle. Ce but est atteint grâce à un dispositif de mesure de pression différentielle destiné à des doseurs d'anesthésique, permettant de mesurer la pression différentielle entre deux conduites d'acheminement de composants gazeux vers un lieu de mélange, dispositif qui comprend au moins un capteur de pression différentielle relié aux conduites d'acheminement des composants gazeux, des éléments tampons étant intégrés dans la liaison entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et le capteur de pression différentielle. Leurs volumes sont avantageusement conçus, en liaison avec la résistance à l'écoulement de moyens qui limitent une pénétration des composants gazeux dans les volumes tampons, de telle sorte qu'à l'intérieur des éléments tampons, en cas de variations de pression, on dispose d'une réactivité caractérisée par des constantes de temps supérieures aux constantes de temps qui caractérisent la réactivité des conduites d'acheminement des composants gazeux. Il est particulièrement avantageux que les temps de réponse aux variations de pression caractéristiques, à l'intérieur des éléments tampons, soient supérieurs, d'au moins un ordre de grandeur, aux temps de réponse caractéristiques constatés dans les conduites d'acheminement des composants gazeux. En général, le capteur de pression différentielle est relié à une conduite d'acheminement du gaz frais et à une conduite d'acheminement d'un gaz anesthésiant. Avantageusement, la liaison entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et le capteur de pression différentielle est conçue de telle sorte que les parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons présentent une résistance à l'écoulement supérieure à celle de la conduite d'acheminement du gaz anesthésiant. Ceci peut être réalisé, par exemple, si les éléments tampons présentent eux-mêmes des moyens qui déterminent la résistance à l'écoulement des parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons. Ces moyens de détermination de la résistance à l'écoulement peuvent également être prévus en amont des éléments tampons. Les moyens permettant de déterminer la résistance à l'écoulement des parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons comprennent, selon un mode de réalisation avantageux, des obturateurs à travers lesquels les composants gazeux peuvent pénétrer dans les éléments tampons. Le grand avantage apporté par le dispositif selon l'invention réside en ce que de courtes pointes de pression différentielle n'ont pas d'effet négatif sur le capteur de pression différentielle et que son bon fonctionnement est ainsi préservé. Les dimensions des éléments tampons et des dispositifs de résistance à l'écoulement qui limitent le remplissage des éléments tampons sont telles que le temps qui serait nécessaire pour atteindre la pression maximale à l'intérieur de chaque élément tampon est supérieur à la durée d'apparition des différences de pression dans l'ensemble du système de canalisations. Pour les flux gazeux habituels, dans les doseurs d'anesthésique, on a constaté qu'un dispositif était efficace lorsque les obturateurs installés à l'entrée des éléments tampons, pour régler la résistance à l'écoulement, présentent un diamètre de 150pm au maximum, et lorsque les éléments tampons proprement dits présentent un volume d'au moins 0,2 ml. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse d'un dispositif selon l'invention, les éléments tampons présentent un volume de 1 ml. Du côté opposé au capteur de pression différentielle, les éléments tampons sont équipés d'obturateurs présentant un diamètre de 100 micromètres. Ces obturateurs et, le cas échéant, les conduites correspondantes, assurent une liaison entre les éléments tampons et les conduites d'acheminement des composants gazeux. Avec les obturateurs ou d'autres moyens permettant d'augmenter la résistance à l'écoulement, les éléments tampons constituent des éléments pneumatiques d'amortissement. Le dispositif selon l'invention comprend donc au moins deux éléments d'amortissement qui sont chacun disposés entre les points de mesure placés dans les conduites d'acheminement des composants gazeux et les entrées de signaux du capteur de pression différentielle. Ces éléments d'amortissement constituent sensiblement un volume susceptible d'être rempli, par l'intermédiaire d'un dispositif de résistance à l'écoulement, c'est-à-dire par exemple d'un petit obturateur. Dans ce cas, l'obturateur limite le volume, du côté orienté vers le point de mesure. Le capteur de pression différentielle, par contre, est relié aux éléments d'amortissement par des conduites de mesure, sans autre dispositif de résistance à l'écoulement. Le débit massique à travers les obturateurs est nettement plus faible que celui qui traverse la dérivation et celui qui traverse le dispositif de résistance à l'écoulement variable, à chaque fois avec la même différence de pression. Il est possible de réaliser les éléments d'amortissement en adoptant une conformation spéciale des conduites de liaison qui relient le capteur de pression différentielle avec les conduites de transport des composants gazeux. A cet effet, une partie étroite des conduites de liaison est dimensionnée de telle sorte qu'elle serve essentiellement de dispositif de résistance à l'écoulement limiteur; par contre, une autre partie présentant une section transversale plus importante sert d'élément tampon. Lorsque l'on ferme ou ouvre brutalement la conduite de gaz mélangé, on constate à l'intérieur du système, jusqu'à l'emplacement des obturateurs, pratiquement la même situation que s'il n'y avait pas d'éléments d'amortissement. Cette situation n'est cependant pas transmise directement au capteur de pression différentielle. Le faible débit massique à travers les obturateurs retarde la montée en pression dans les volumes des éléments tampons en amont du capteur de pression différentielle, et entraîne une montée ou une chute de pression plus lente et plus régulière aux entrées de mesure du capteur de pression différentielle. Avant que la pression différentielle maximale ait pu se former en amont des entrées de signaux, un équilibre de pression a déjà pu s'établir dans l'ensemble du système, ce qui a pour conséquence que la pression différentielle ne peut pas continuer à monter. Globalement, on obtient des valeurs maximales plus faibles pour la différence de pression relevée au niveau du capteur de pression différentielle et qui est captée par lui. Une réduction de l'ouverture des obturateurs ou une augmentation des volumes en amont du capteur de pression différentielle, ou les deux, entraînent un renforcement de l'effet amortisseur. II s'est avéré qu'on obtient un très bon effet amortisseur avec des diamètres d'obturateurs de 100 micromètres et un volume d'élément tampon d'un millimètre. Le retardement de la formation du signal au niveau du capteur de pression différentielle, qui s'ensuit, permet cependant de garantir, comme auparavant, en fonctionnement normal, un dosage fiable des anesthésiques. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple d'exécution. Sur le dessin: la figure 1 représente un dispositif de mesure de la pression 35 différentielle dans des doseurs d'anesthésique selon l'état de la technique, la figure 2 représente un dispositif selon l'invention destiné à mesurer la pression différentielle dans des doseurs d'anesthésique. La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de mesure de la pression différentielle dans les doseurs d'anesthésique. A partir d'une alimentation en gaz frais 1, une conduite de gaz frais 2 mène à un lieu de mélange 3. Dans la conduite de gaz frais 2 est intégrée une résistance invariable, c'est-à-dire ce que l'on appelle une dérivation 4. Une alimentation en gaz anesthésiant 5 est également reliée au lieu de mélange 3 par une conduite de gaz anesthésiant 6. Dans la conduite de gaz anesthésiant 6 est intégré un dispositif de résistance à l'écoulement 7 variable. Le mélange des composants gazeux s'effectue dans le lieu de mélange 3. Le mélange gazeux qui s'y forme est acheminé vers le patient par une conduite de gaz mélangé 8. Entre les alimentations en gaz 1, 5 et les dispositifs de résistance à l'écoulement 4, 7 se trouvent des bifurcations 9, 9', à l'intérieur des conduites de gaz, au niveau desquelles il est possible de relever la pression à mesurer. Au niveau de ces bifurcations 9, 9', qui servent de points de mesure, sont prévues des conduites de mesure 10, 10', qui relient les points de mesure à un capteur de pression différentielle 11. Le système est calibré de telle sorte qu'en fonctionnement normal, il règne la même pression en amont du dispositif de résistance à l'écoulement invariable 4 et du dispositif de résistance à l'écoulement variable 7. Ceci ne peut être obtenu, en partie, que si l'on utilise des dispositifs de résistance à l'écoulement nettement différents. Si une fermeture intervient dans la conduite 8, il va régner, dans tout le système de canalisations, une pression qui correspond à la pression d'alimentation en gaz la plus haute. Cette élévation de la pression ne va cependant pas intervenir simultanément dans toutes les parties des conduites. On assiste au contraire, du fait de la présence des différents dispositifs de résistance à l'écoulement 4, 7, à des montées de pression plus ou moins rapides; ceci a pour conséquence qu'entre l'instant où intervient la fermeture dans la conduite 8 et celui où est atteinte la pression finale maximale dans la conduite de gaz frais 2 et dans la conduite de gaz anesthésiant 6, des pressions nettement distinctes peuvent régner. La différence de pression est pleinement ressentie au niveau du capteur de pression différentielle 11. Si cette pression différentielle dépasse la plage de mesure du capteur de pression différentielle 11, celui-ci peut être endommagé ou détruit. Des différences de pression tout aussi importantes peuvent également être constatées en cas de décharge subite du système de canalisations, par exemple lors d'une ouverture soudaine de la conduite 8 après une montée préalable de la pression. La figure 2 représente un dispositif de mesure de pression différentielle selon l'invention, destiné à des doseurs d'anesthésique, dans lequel des éléments tampons 12, 12' sont intégrés selon l'invention dans les conduites de mesure 10, 10'. Les parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons présentent une résistance à l'écoulement plus élevée que la conduite d'acheminement du gaz anesthésiant. Cette élévation de la résistance à l'écoulement est obtenue grâce au fait que les éléments tampons 12, 12' présentent des composants supplémentaires, destinés à augmenter la résistance à l'écoulement, qui déterminent sensiblement la résistance à l'écoulement dans les parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons. Cette augmentation de la résistance à l'écoulement peut être obtenue, par exemple, en intégrant des obturateurs 13, 13' en forme de perforations à travers lesquels les composants gazeux peuvent s'écouler dans les éléments tampons 12, 12'. L'efficacité des éléments tampons dépend sensiblement de leurs dimensions. Le dispositif ainsi équipé atténue la montée et la chute de la pression, plus ou moins rapide, en amont des entrées de signaux du capteur de pression différentielle 11, lors d'une fermeture brusque ou d'une ouverture soudaine de la conduite en direction du patient. Ainsi, le fonctionnement dans le temps, aux deux entrées de signaux, est plus semblable et la différence de pression qui en résulte est plus faible. Lorsque le dispositif est correctement dimensionné, les différences de pression maximales ne dépassent pas les limites prédéterminées au niveau du capteur de pression différentielle 11. En outre, il est possible de maintenir les différences de pression qui apparaissent, à l'intérieur de la plage de mesure du capteur de pression différentielle 11, ce qui permet de surveiller en continu la pression différentielle, même en cas d'incident. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de pression différentielle destiné à des doseurs d'anesthésique, permettant de mesurer la pression différentielle entre deux conduites (2, 6) d'acheminement de composants gazeux vers un lieu de mélange (3), dispositif qui comprend au moins un capteur de pression différentielle (11) relié aux conduites (2, 6) d'acheminement des composants gazeux, caractérisé en ce que des éléments tampons (12, 12') sont intégrés dans la liaison entre les conduites (2, 6) d'acheminement des composants gazeux et le capteur de pression différentielle (Il). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les volumes des éléments tampons (12, 12'), en liaison avec la résistance à l'écoulement de moyens qui limitent une pénétration des composants gazeux dans les volumes tampons (12, 12'), sont conçus de telle sorte qu'à l'intérieur des éléments tampons (12, 12'), en cas de variations de pression, on dispose d'une réactivité caractérisée par des constantes de temps supérieures aux constantes de temps qui caractérisent la réactivité des conduites (2, 6) d'acheminement des composants gazeux. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les temps de réponse aux variations de pression caractéristiques, à l'intérieur des éléments tampons (12, 12'), sont supérieurs, d'au moins un ordre de grandeur, aux temps de réponse caractéristiques constatés dans les conduites (2, 6) d'acheminement des composants gazeux. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur de pression est relié à une conduite d'acheminement du gaz 25 frais et à une conduite d'acheminement d'un gaz anesthésiant. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons présentent une résistance à l'écoulement supérieure à celle de la conduite d'acheminement du gaz anesthésiant. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments tampons présentent des moyens qui déterminent la résistance à l'écoulement des parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens permettant de déterminer la résistance à l'écoulement des parcours d'écoulement entre les conduites d'acheminement des composants gazeux et les éléments tampons comprennent des obturateurs (13, 13') à travers lesquels les composants gazeux peuvent pénétrer dans les éléments tampons. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les obturateurs présentent un diamètre de 150 pm au maximum et en ce que les 5 éléments tampons présentent un volume d'au moins 0,2 ml. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les obturateurs présentent un diamètre de 100 pm et en ce que les éléments tampons présentent un volume d'1 ml.