CA2179276A1 - Procede d'injection controllee par une pompe a perfusion - Google Patents
Procede d'injection controllee par une pompe a perfusionInfo
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Abstract
Procédé d'injection contrôlée de liquide dans un tube au moyen d'une pompe du type péristaltique actionnée par un moteur rotatif (12) à courant continu sous la commande d'une unité de commande (10) telle qu'un microprocesseur, un codeur optique (18) transmettant des impulsions à l'unité de commande (10) pendant le fonctionnement par intermittence du moteur. Le procédé consiste à commander le moteur pendant un temps correspondant à un nombre d'impulsions égal à une valeur de consigne. A chaque phase de fonctionnement du moteur (12), égale à un nombre prédéterminé d'impulsions, la valeur de consigne est diminuée du nombre d'impulsions transmises pendant la phase de décélération précédente lorsque l'alimentation est coupée. L'erreur ainsi obtenue sur la valeur du volume à injecter reste approximativement constante pendant toute la durée de l'injection. Le procédé de l'invention peut être utilisé ave profit dans un système de perfusion ambulatoire programmable.
Description
WO 9S117914 2 1 ~ ~ 2 7 ~ PCT~FR94/01549 .
Procedé d ' inj ection controlée par une pompe a perfusion rl ln~ t~hn1a~
La présente lnvention ~ un procédé d ' in; ection contrôlée de liquide dans un tube utilisé dans un système du type comprenant une source de liquide à injecter reliée au tube en amont de celui-ci, une pompe agissant par pression exercée sur le tube pour injecter le liquide en provenance de la source de liquide vers l'aval du tube, un moteur rotatif a courant continu pour actionner la pompe et obtenir une quantité de liquide injecté fonctlon de 1 ' angle dont a tourné le moteur, et une unité de, a_ du moteur, le moteur Ll ~ Lkll-L a l'unité de, 1~ des ~l$1Onc dont la Leyu~ est proport~onn~ a la vitesse du moteur.
Et~t dD 1~ t~hn1nue De plus en plus de r~l~ ~c ~. 1noR sont traitées par in~ection d'une ~uL-,L~-~e ~ L~u~e dans le corps du patient. Ainsi, dans le traitement du diabète, il est nhr~RR;~lre de pratiquer des inJections régulieres d ' 1 n c:l ~1 1 nP au patient . D ' autres r- 1 A a. i Pc telles que le cancer sont ~3~1~ L traitées par in~ection de substances - ~ ~1 Le~uc~tss . Mais les injections régulières par aiguille et seringue posent de r ' esux problemes tels que la régularité des injections a respecter, et surtout le probleme posé par les ' _~B cutanés ~c~Rlonn~5~ par les multiples injections effectuées.
La solution a donc eté pour le patient d ' avoir un traitement continu grace a une aiguille a perfusion placée a demeure a 1 ' entrée du catheter implanté chez le patient, en général au moyen d ' une chambre implantée, connectée a une pompe.
L ' amélioration a~p~l L~e par cette technique a été que le patient porte la pompe sur lui, dans une poche, ou WO 95/17914 ~17 9 2 7 6 PCT/FR94/01549 Is~..;Luul.ée à une ceinture. La pompe entrainée par un petit moteur électrigue, inJecte de façon continue la substance - ' 'I t ~ L~:ù~: danæ le _~ Llle L~L, et donc f ournit la chimiotherapie nPcp~At re au patlent sans avoir à pratlguer de conttnllpll~s inJections par ~t~ e et seringue.
Quel gue soit le système mécanigue utilisé par les pompes d' inJection d'une substance ' 1 tI Leuse (péristaltique, nut~tion, doigts, cames. . . ), une in~ection en continu se traduit par une L _ La Llon du volume à
délivrer en petites guantités in~ectées a intervalles réguliers. Cette technigue de rL, _ LaLlon est nPrPq~At re car les volumes in; ectes sont f aibles pour des durées généralement longues, surtout lorsgu'il s'agit de sy~t`
ambulatoires et portables . Af in de se 1 a~L u.;l~er d ' un fonct{r-- ~ continu, le proce8sus est toujours le meme:
la pompe injecte dans le tube relié à 1 ' aiguille de perfusion une guantite de substance ' 't ~ L~:use appelée bolus, toujours identigue, par exemple 25 ILl ou 50 ~
Seule la période de LLI _ L~Llon peut-être 'lftPP de façon a obtenir un traitement sur une période plus ou moins longue .
I.a méthode ci-dessus a pour avantage de nécessiter une gestion de ~ '~ du moteur relativement simple. Mais elle ~ Les~l-L~ 1 ' inconvénient que les résultats rhArr-cr~_ cinétigues ne sont pas touJ ours adaptés au traitement . En effet, comme le bolus minimum est fixe, une inJection d'un petit volume (50, 100 ml) de gubgtance -''t~ LeU8e devant se f aire sur une durée longue ( 4 ou 5 J ours ) nécessite oblig2toirement des longues périodes de LL _ LaLlon~ Ainsi, si le traitement exige une inJection de 100 ml pendant 5 Jours, le debit théorigue est de 0,83ml/h ou 13,88 ILl/mn. Mais comme le système fournit un bolus de 50 1ll, il faut une période de 3mn 36 sec, c'est à
dire que le systeme délivrera 50 ~1 toutes les 3mn 36 sec, Ce type de . ,tP ne donne pag de bons résultats d'un point de vue rhArr^C0-Cinétique parce que la perfusion se traduit par une grande fluctuation de uull _llLL2Lion de ., .. . . _ .. . . ..... . _ _ _ _ _ _ _ ~
W09~/17914 217 ~ 2 ~ ~ PCT/FR94/01~49 produit in~ecté entre deux in~ectlons comme 1 ' lllustre la flgure l. A chaque lnjectlon représentée sur le premler graphlque par les lmr--lR~nnq PqpArPPq dans le temps par une pérlode de fL _ LaLlOn, la uul.~-3ntfclLlon de 12 substance Lc:use lnjectee dans l ' organlsme du patient Al-- ~ Le jusslu'a une concentratlon maximum Cmax. Puls apres cette lnjectlon et jusqu'à la sulvante, la concentratlon diminue jusqu'à une c:u~ Llr LlOn minimum Cmln.
Afln de rl~m1n--Pr au maximum le rapport Cmax/ Cmln, ll faut la~luull~l les injectlons le plU8 posslble, ce qui nécesslte l ' in~ectlon de boll P1 f Lrllres plus petlts et une pérlode de rl _, Ld LLon plus courte . Cecl n ' est r~Al iqAhlP qu'avec des 2,yl- ~ mécanlgues du "type contlnu" dotés d'une ~ '~ moteur élaborée afin d'obtenlr des prer1qionq acceptables. En fonctlon des débits ~ aut pouvolr falre varier les deux pCIl ~ Ll _s que sont le bolus et la periode de ~l _ Lr. Llon ou seulement le bolus sl la pérlode cholsle est acceptable dans tous les cas.
Mals ce type de - exlge une grande préclsion a challue injection ce qui entraîne la nécessité de tli qror;Pr d'un matériel _ ~ ~I.L et d'un loglrir, l compllqué (du type PID ) pour un agserv1 r - L en position et/ou en vltesse. En outre, le matérlel du fait qu ' il est lourd et L et le ln~1riel du falt qu'il prend heA~cn~lr de temps CPU, sont tous deux gros uun~j teurs d'énergie, ce ul n'est Ah~q~rl L pas adapté aux pompes ambulatoires ne ~llqpr,5r~nt que de plleg pour 1~A1~ LaLlon de l'Pnl ' ~e.
EYr~nq~ 1 ' i nventi nn Un premler but de l ' lnvention est donc de fournlr un procédé d'ln~ection de llqulde dans un tube ~ LLa..L
d'obtenlr une dlstributlon du llgulde ~Pnqfhll L ~ ~ _ dans le temps.
Un autre but de l ' invention est de fournir un procédé
r LLc.l.L de contrôler et de réguler l'injection de liquide dans un tube en utlllsant, a chaque pérlode, une _ _ _ _ _ , . . ... _ _ . _ , .
W095117914 2~79 ~ o , ! 2 ~ r , 15~9 correction qui est basée part1 el 1 L sur la guantlté de liquide inJectée pendant la période ~léc~d~"Lt Encore un autre but de 1 ' invention est de réaliser un procédé d'in;ection d'une substance ''1~_ L~ u6e au moyen d ' une pompe ambulatoire, qui permet d ' avoir un rapport entre la ~;u ~ znL~aLlon maximum et la ~;ull.;~llL aLlOn minimum de la substance dans 1 ' organisme du patient très proche de un L ' ob~ et de 1 ' invention est donc un procéde caractérisé par les étapes suivantes, mises en oeuvre chaque mise en route du moteur compter les impulsions tr~nomi c~c par le moteur et fournir un signal de coupure d'~ LaLlon du moteur lorsque le nombre d'1 lctnnq atteint une valeur de cnnC1 ~n~ m, compter les ~ , 1 c1 nnQ n L., 1 c~c par le moteur entre la coupure de son ~1 t L~tlon et son arrêt, faire la somme m + n et l ' ajouter a la somme totale des ~ - l c1 nnc ~ 5c.5 depuis la première mise en marche du moteur, soustraire de cette somme ainsi trouvée une valeur théorique égale au prodult d'un nombre p-éd&L~.,I~ine par N de f~çon à obtenir une erreur algébrique, et .~ ,1AC~r la valeur de rnnci~ne par une nouvelle valeur égale à la différence entre ledit nombre p.&d~ L~LIl lné et un nombre égal à la somme de l'erreur algébrique et d'une .;ull~,L~I~L~ prédét~m~n~, de sorte que 1 ' erreur algébrique est approximativement la même ~ chaque phase de fonct~ nnr^ t du moteur Dans le mode de réalisation préfére de l'invention, la c~ Lal~Lt!
.~dé~ née est définie comme etant le nombre moyen d ' impulsions tr~næmis par le moteur entre la coupure de son ~ 1~ La Llon et son arrêt lorsque le nombre total d'i, lcinnc tri~n~m1sF~c par le moteur est égal audit nombre ~- &dé Le-l llné, Rrève des~ riDtion des ~l~cc~ nc Les buts, ob;ets et l,c ~ &-lstiques de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit faite en .ér&-tl,~ aux dessins dans lesquels _ . ... _ . . _ . _ . _ ... _ ...... ... , .. _ . _ _ _ _ _ _ _ _ _ Wo95117914 21 7~ 2 7 g r~,l/rl~5~'01543 la figure l l~yL~s~1lL- les diagrammes par rapport au temps des impulsions d'in~ectlon d'une substance L~ e et de la uunL~ LL atlon résultante de substance dans l ' organlsme du patient .
la flgure 2 Lt,~és~ L~ sur un meme diagramme par rapport au temps, les courbes de _ le moteur, des lRinnR tran~ c en retour par le moteur et de vltesse du moteur, la flgure 3 représente schéma~1 ql t un premler mode de réallsation de l ' lnventlon utillsant un mluLucu--LlOleur, et la flgure 4 L~lese..Le schématiquement un ~ lYi'' mode de réalisation de l ' lnvention utilisant un miL,LU~ s~
cT ~tl nn A-st~ l ' invent~ ~n Comme ll a été mentionné pr~ L, un des buts de 1 ' invention est d ' obtenir un rapport des UU11U~11 LL ations maximum et minimum (voir figure l) de la ~ul;~Lanu~
''l; Lt:u~ dans l'organisme du patient, qui soit le plus proche de l.
Pour arriver à ce résultat, il est utile au~a~aval1t de ,_ , ~ dLt: le fonct~ ~-~ L d ' un moteur a courant continu utilisé pour la le de la pompe en reférence à
la figure 2. De faQon genérale lorsque le moteur est dans la phase de foncti~- L représentée par la courbe l, il LL L des f , 1 c~ nnR de codeur à l ' unité de ~ ' .
Comme illustré par la courbe II, lorsque le moteur est mis en marche, il accelère jusqu'à atteindre sa vitesse - 'nz-lP Vn au bout d'un certain temps, comme illustré sur la courbe III. Puis il reste a cette vitesse n~ 'nAle.
~usqu'à l'arrêt de l'~i LatlOn. A partir de cet arret, il décélere jusqu'à son arret complet. Il y a donc tr~nomlRs~on d'i, lR~nnc par le moteur pendant toute la durée où il est ', mais ~g~ 1 t pendant sa phase de decélération après la coupure de l ' ~1 1 - La Llon, Pour que la uclllcellLLaLlon de la c~ub~La1lu:t:
...... . .... ~
Wo 9S/17914 ' PCT/FR94/01549 Z1~2~ 6 t~use ne ~ c~ fle trop bas, la logique veut que l'on diminue la periode de LL~ _ Latlon (voir figure 1) tout en tllm1n~Ant ~gAl~ t la quantité de substance ~iJ~_ Lt:use ln~ectée a chaque mise en marche du moteur.
Mais comme on vient de le voir en Li~-LeLe:ni-e à la figure 2, le moteur présente une phase ae aécélération après la f in de la ~ ' au moteur pendant laquelle la pompe contlnue d'injecter le 5~1- L, et qu'il est 1, ~FL ~hle ae connaitre avec précision à moins de ~1 cr~ci~r ae moyens très sophistiques comme 11 a aéJà été mentionné, incompatibles avec une pompe portable. Plus on aiminue la périoae de LLI _, La~lon, plu8 on augmente la fréquence de mise en route du moteur, et plus on ~ l'erreur de précision sur la quantité inJ ectée due aux phases de aécélération du moteur .
Le principe de 1 ' invention consiste donc a '~
la aurée de fonc~ i nr L du moteur a chaque mise en route de façon à, , -Ar 1'erreur a~ 5P prér5i~ L, ceci grAce à la LL ~8~0n des 1, 1cli nc (générees par un codeur optique ou un codeur magnétique ) par le moteur vers 1 i unité de ~ ' e .
On par determiner une période de Lr, _ LaLlOn courte qui empêche la ~ llLLatiOn de la ~ub~Ldll~ ''1 Le~ e de dibsc~l~dL~ trop bas.
G~Sneralement, il faut choisir cette périoae bien en aessous ae la aemi-vie ae la ~ub~Lal~;e inJectée. Cnnnn; Cci~nt le volume toti~l ~ in~ecter, on détermlne le volume basal ou bolus a in~ ecter a chague periode . Ce volume basal est fA~ converti en nombre a~i, 1c1i nc du codeur, pUi8QU ' on connalt le volume aélivré par tour du moteur et donc le volume inJecte i~ chaque ~ lcli~n. On connait donc le nombre d' 1 , 1 ci~nC théoriques ~u~ Ant au fonctl~~~ t du moteur pour chaque période de LL, LaLiOn. Le procédé va donc con8ister à rectifier, à
chaque mise en route du moteur, le nombre d'impulsions théorique8 de ~i '~ du moteur par 1 ' erreur absolue du nombre cumulé d' 1, 1 cii~nc, erreur due à la perlode de . _ _ _ _ . ... . _ . . . _ _ _ _ _ _ wogs/l7s~4 2. ~ 7 ~ PCI/FR94/OlS49 deceleration du moteur dont il est lmpossible de déterminer la duree avec precision, de façon à obtenir une valeur de ~nclgnr- (en nombre d'i _ lc~nnc) de, 'A moteur.
L ' exemple suivant ~ L LL ~ de mleux , =l1dL ~: le principe de 1 ' invention. Sl~rroc~nc que la période de LL _ ~ L~ Lion choisie pour le traitement ait permls de determlner un nombre theorlque de lO ~ ~ l R1 nnc pendant 1 ~cq~ c le moteur dolt etre , ' ' a chaque phase N de fonc~ r-- - ~ L .
Les valeurs des dlrLéLt:..L~s varlables (valeur de cnncl~nc~, erreur relatlve, erreur abgolue, . . . ) pendant les phaseg de foncf ~ nnn L sont données d2ns le tableau I .
Phase de 1 2 3 4 5 6 7 8 fonctl r-- L
valeur de 10 4 7 6 6 7 6 6 C:nnct ~n~
nombre d'l , lc~rJnc 16 7 11 10 9 11 10 10 de la phase erreur 6 3 4 4 3 4 4 4 relatlve nombre d ' 1 _ l c1 nnc 16 ~23 34 44 53 64 74 84 ~- ~ e~c erreur 6 3 4 4 3 4 4 4 absolue A chaque phase de ~onct~~ L, la valeur de la rnnQ~gn~ egt egale à lO (nombre théorique de ~
moteur) ~m1nll~se de l'erreur sur le nombre total d'1 i lc~nnc souhalte pour Ltl-~e~:L~L la ,I.Lu..~Ll.eraple.
Ainsi, a la phase 2, l'erreur etant de 6, la valeur de rnnc~nr est 4. A la phase 3, l'erreur étant de 3, la valeur de cnnc1gn~ est etablie ~ 7... et ainsi de suite .
On volt, a la lecture du tableau cl-dessus, que l'erreur cumulee tend a se 8t~h~ 1 i C~r à 4 ou plus genéralement entre 3 et 5. Une telle erreur c~LLe~-,--d en fin de traitement à
quelques centalnes de nanolltres, donc egt n-5~1 ig~ hlr Wo 9S/17914 ~ 1 7 9 2 7 ~ PCrlFR94/01549 comparée à 50 ou 100 ml in; ectés au total . On doit noter que cette erreur est diL~:u. t liée au moment d'inertie du moteur donc ~ la vitesse atteinte par le moteur lors de la coupure d ' ;~ 1 i Lc,tion du moteur .
A la lecture des chiffres de l'exemple ci-dessus, on voit que 1 ' erreur absolue est en f ait égale a 1 ' erreur relative (nombre d'1, lclnnc renvoyées par le moteur pendant la phase de décélération ) . Ceci est dû au f ait que Si Nn est le nombre d ' 1 1 c~ cmc ~ 1 éeC à la phase n, Vn la valeur de rnnci~nP et en est l'erreur relative a la phase n, le nombre d ~1 , 1 c1 nnc ~- l ppc 1B phase n est égal a Nn = Nn- 1 + Vn + en et donc 1 ' erreur absolue à la phase n est égale a En - Nn - 10 . n 80it En ~ Nn_1 + Vn + en - lO.n et comme à chaque phase la nouvelle valeur de cnnC~ ~nP
est r~lr--lée en L~:LLclllullllllL de 10 l'erreur absolue ~L ~u~d~-- Lt:, soit :
Vn - 10 - [Nn-1 - 10 . ( n-l ) ]
Vn - lO.n - Nn-l on en tire En ~ en Donc à chaque phase, 1 ' erreur absolue est égale a l'erreur relative, c'est a dire au nombre d'1 lc~nnc de la phase de décélération du moteur.
Comme on 1 ' a mentionné ~ ' ' L le nombre d ' 1 , 1 c1 nnC Le:llVUy~:e8 par le moteur n ' est pas une valeur pouvant être determinée avec certitude. LL est toutefois pncR~hle d'en connaître la valeur approximative. C'est pourquoi le procédé qui vient d ' être décrit peut être amélioré en introduisant une valeur rectificative L,L~d~Lel...inee dans le calcul de la valeur de rnnc1gnP. La valeur de C!one~np est, a chague phase, égale au nombre théorique d'i, lc1nnc diminué de l'erreur 2bsolue ~cedt:-~Le a laquelle on ajoute une u~,llxLdl~te ~L~d~ nP~
LLanL d'obtenir un nombre total d'l, lc~mc (y W0 95ll79l4 ~17 9 2 7 ~ I l/rr L'01543 compris la phase de décéleratlon ) approximativement égal au nombre théorique. Alnsi, tou~70urs dans l'hy~Lhès~ d'une v21eur théorique de 10 7 1 c 7 nnc à chaque phase de fonct~r-- ~ L, et en considérant une Li.,nxLdl.L~:
rectificative de 4, les valeurs des dirrel~:llL~s variables (valeur de cnnC1rJnp~ erreur relative, erreur dbsolue, . . . ) pendant le6 phaseg de ~onc+ t r - - L sont données dans le taDleau II suivant.
Phase de 1 2 3 4 5 6 7 8 fonc+~ c7nn L
valeur 6 6 5 7 6 6 5 7 de c~ncl rJnP
nombre d' 7, 1c7nnr_ 10 11 8 11 10 11 8 11 de la phase err~ur 4 5 3 4 4 5 3 4 relative nom~7re d ' 1 , 1 c 7 nnr~ 10 21 29 40 50 61 69 80 1 ~5PQ
erreur 0 1 -1 0 0 1 -1 0 absolue Ici encore, il est intéressant de r~llc~1Pr l'erreur absolue pour .;.~ L~IL7 1 gu'elle se déduit directement de 1 ' erreur relative.
~7i Nn est le nom~re d' 7 lq7nnc ~ 1PP8 à la phase n, Vn la valeur de ~r~7nc7gnp et en est l'erreur relative à la phase n, le nombre d'i, lsinnc, 71~Pc a la phase n est ~gal à
Nn ' Nn- 1 + Vn + en et donc 1 ' erreur absolue à la phase n est égale à
En = Nn - lO.n soit En = Nn_l + Vn + en - 10 . n et com7l e à chaque phase la nouvelle valeur de cr~nc: 7 ~nP
est r~-~71~ll1PP en I~ L de 10 l'erreur absolue pL~ d~--L~ L~e de la ~i~7--r~LrlllL~ 4, soit:
Vn ~ 10 - [Nn_1 - lO.(n-l)] - 4 WO sS/17914 PCTIEP.94/01549
Procedé d ' inj ection controlée par une pompe a perfusion rl ln~ t~hn1a~
La présente lnvention ~ un procédé d ' in; ection contrôlée de liquide dans un tube utilisé dans un système du type comprenant une source de liquide à injecter reliée au tube en amont de celui-ci, une pompe agissant par pression exercée sur le tube pour injecter le liquide en provenance de la source de liquide vers l'aval du tube, un moteur rotatif a courant continu pour actionner la pompe et obtenir une quantité de liquide injecté fonctlon de 1 ' angle dont a tourné le moteur, et une unité de, a_ du moteur, le moteur Ll ~ Lkll-L a l'unité de, 1~ des ~l$1Onc dont la Leyu~ est proport~onn~ a la vitesse du moteur.
Et~t dD 1~ t~hn1nue De plus en plus de r~l~ ~c ~. 1noR sont traitées par in~ection d'une ~uL-,L~-~e ~ L~u~e dans le corps du patient. Ainsi, dans le traitement du diabète, il est nhr~RR;~lre de pratiquer des inJections régulieres d ' 1 n c:l ~1 1 nP au patient . D ' autres r- 1 A a. i Pc telles que le cancer sont ~3~1~ L traitées par in~ection de substances - ~ ~1 Le~uc~tss . Mais les injections régulières par aiguille et seringue posent de r ' esux problemes tels que la régularité des injections a respecter, et surtout le probleme posé par les ' _~B cutanés ~c~Rlonn~5~ par les multiples injections effectuées.
La solution a donc eté pour le patient d ' avoir un traitement continu grace a une aiguille a perfusion placée a demeure a 1 ' entrée du catheter implanté chez le patient, en général au moyen d ' une chambre implantée, connectée a une pompe.
L ' amélioration a~p~l L~e par cette technique a été que le patient porte la pompe sur lui, dans une poche, ou WO 95/17914 ~17 9 2 7 6 PCT/FR94/01549 Is~..;Luul.ée à une ceinture. La pompe entrainée par un petit moteur électrigue, inJecte de façon continue la substance - ' 'I t ~ L~:ù~: danæ le _~ Llle L~L, et donc f ournit la chimiotherapie nPcp~At re au patlent sans avoir à pratlguer de conttnllpll~s inJections par ~t~ e et seringue.
Quel gue soit le système mécanigue utilisé par les pompes d' inJection d'une substance ' 1 tI Leuse (péristaltique, nut~tion, doigts, cames. . . ), une in~ection en continu se traduit par une L _ La Llon du volume à
délivrer en petites guantités in~ectées a intervalles réguliers. Cette technigue de rL, _ LaLlon est nPrPq~At re car les volumes in; ectes sont f aibles pour des durées généralement longues, surtout lorsgu'il s'agit de sy~t`
ambulatoires et portables . Af in de se 1 a~L u.;l~er d ' un fonct{r-- ~ continu, le proce8sus est toujours le meme:
la pompe injecte dans le tube relié à 1 ' aiguille de perfusion une guantite de substance ' 't ~ L~:use appelée bolus, toujours identigue, par exemple 25 ILl ou 50 ~
Seule la période de LLI _ L~Llon peut-être 'lftPP de façon a obtenir un traitement sur une période plus ou moins longue .
I.a méthode ci-dessus a pour avantage de nécessiter une gestion de ~ '~ du moteur relativement simple. Mais elle ~ Les~l-L~ 1 ' inconvénient que les résultats rhArr-cr~_ cinétigues ne sont pas touJ ours adaptés au traitement . En effet, comme le bolus minimum est fixe, une inJection d'un petit volume (50, 100 ml) de gubgtance -''t~ LeU8e devant se f aire sur une durée longue ( 4 ou 5 J ours ) nécessite oblig2toirement des longues périodes de LL _ LaLlon~ Ainsi, si le traitement exige une inJection de 100 ml pendant 5 Jours, le debit théorigue est de 0,83ml/h ou 13,88 ILl/mn. Mais comme le système fournit un bolus de 50 1ll, il faut une période de 3mn 36 sec, c'est à
dire que le systeme délivrera 50 ~1 toutes les 3mn 36 sec, Ce type de . ,tP ne donne pag de bons résultats d'un point de vue rhArr^C0-Cinétique parce que la perfusion se traduit par une grande fluctuation de uull _llLL2Lion de ., .. . . _ .. . . ..... . _ _ _ _ _ _ _ ~
W09~/17914 217 ~ 2 ~ ~ PCT/FR94/01~49 produit in~ecté entre deux in~ectlons comme 1 ' lllustre la flgure l. A chaque lnjectlon représentée sur le premler graphlque par les lmr--lR~nnq PqpArPPq dans le temps par une pérlode de fL _ LaLlOn, la uul.~-3ntfclLlon de 12 substance Lc:use lnjectee dans l ' organlsme du patient Al-- ~ Le jusslu'a une concentratlon maximum Cmax. Puls apres cette lnjectlon et jusqu'à la sulvante, la concentratlon diminue jusqu'à une c:u~ Llr LlOn minimum Cmln.
Afln de rl~m1n--Pr au maximum le rapport Cmax/ Cmln, ll faut la~luull~l les injectlons le plU8 posslble, ce qui nécesslte l ' in~ectlon de boll P1 f Lrllres plus petlts et une pérlode de rl _, Ld LLon plus courte . Cecl n ' est r~Al iqAhlP qu'avec des 2,yl- ~ mécanlgues du "type contlnu" dotés d'une ~ '~ moteur élaborée afin d'obtenlr des prer1qionq acceptables. En fonctlon des débits ~ aut pouvolr falre varier les deux pCIl ~ Ll _s que sont le bolus et la periode de ~l _ Lr. Llon ou seulement le bolus sl la pérlode cholsle est acceptable dans tous les cas.
Mals ce type de - exlge une grande préclsion a challue injection ce qui entraîne la nécessité de tli qror;Pr d'un matériel _ ~ ~I.L et d'un loglrir, l compllqué (du type PID ) pour un agserv1 r - L en position et/ou en vltesse. En outre, le matérlel du fait qu ' il est lourd et L et le ln~1riel du falt qu'il prend heA~cn~lr de temps CPU, sont tous deux gros uun~j teurs d'énergie, ce ul n'est Ah~q~rl L pas adapté aux pompes ambulatoires ne ~llqpr,5r~nt que de plleg pour 1~A1~ LaLlon de l'Pnl ' ~e.
EYr~nq~ 1 ' i nventi nn Un premler but de l ' lnvention est donc de fournlr un procédé d'ln~ection de llqulde dans un tube ~ LLa..L
d'obtenlr une dlstributlon du llgulde ~Pnqfhll L ~ ~ _ dans le temps.
Un autre but de l ' invention est de fournir un procédé
r LLc.l.L de contrôler et de réguler l'injection de liquide dans un tube en utlllsant, a chaque pérlode, une _ _ _ _ _ , . . ... _ _ . _ , .
W095117914 2~79 ~ o , ! 2 ~ r , 15~9 correction qui est basée part1 el 1 L sur la guantlté de liquide inJectée pendant la période ~léc~d~"Lt Encore un autre but de 1 ' invention est de réaliser un procédé d'in;ection d'une substance ''1~_ L~ u6e au moyen d ' une pompe ambulatoire, qui permet d ' avoir un rapport entre la ~;u ~ znL~aLlon maximum et la ~;ull.;~llL aLlOn minimum de la substance dans 1 ' organisme du patient très proche de un L ' ob~ et de 1 ' invention est donc un procéde caractérisé par les étapes suivantes, mises en oeuvre chaque mise en route du moteur compter les impulsions tr~nomi c~c par le moteur et fournir un signal de coupure d'~ LaLlon du moteur lorsque le nombre d'1 lctnnq atteint une valeur de cnnC1 ~n~ m, compter les ~ , 1 c1 nnQ n L., 1 c~c par le moteur entre la coupure de son ~1 t L~tlon et son arrêt, faire la somme m + n et l ' ajouter a la somme totale des ~ - l c1 nnc ~ 5c.5 depuis la première mise en marche du moteur, soustraire de cette somme ainsi trouvée une valeur théorique égale au prodult d'un nombre p-éd&L~.,I~ine par N de f~çon à obtenir une erreur algébrique, et .~ ,1AC~r la valeur de rnnci~ne par une nouvelle valeur égale à la différence entre ledit nombre p.&d~ L~LIl lné et un nombre égal à la somme de l'erreur algébrique et d'une .;ull~,L~I~L~ prédét~m~n~, de sorte que 1 ' erreur algébrique est approximativement la même ~ chaque phase de fonct~ nnr^ t du moteur Dans le mode de réalisation préfére de l'invention, la c~ Lal~Lt!
.~dé~ née est définie comme etant le nombre moyen d ' impulsions tr~næmis par le moteur entre la coupure de son ~ 1~ La Llon et son arrêt lorsque le nombre total d'i, lcinnc tri~n~m1sF~c par le moteur est égal audit nombre ~- &dé Le-l llné, Rrève des~ riDtion des ~l~cc~ nc Les buts, ob;ets et l,c ~ &-lstiques de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit faite en .ér&-tl,~ aux dessins dans lesquels _ . ... _ . . _ . _ . _ ... _ ...... ... , .. _ . _ _ _ _ _ _ _ _ _ Wo95117914 21 7~ 2 7 g r~,l/rl~5~'01543 la figure l l~yL~s~1lL- les diagrammes par rapport au temps des impulsions d'in~ectlon d'une substance L~ e et de la uunL~ LL atlon résultante de substance dans l ' organlsme du patient .
la flgure 2 Lt,~és~ L~ sur un meme diagramme par rapport au temps, les courbes de _ le moteur, des lRinnR tran~ c en retour par le moteur et de vltesse du moteur, la flgure 3 représente schéma~1 ql t un premler mode de réallsation de l ' lnventlon utillsant un mluLucu--LlOleur, et la flgure 4 L~lese..Le schématiquement un ~ lYi'' mode de réalisation de l ' lnvention utilisant un miL,LU~ s~
cT ~tl nn A-st~ l ' invent~ ~n Comme ll a été mentionné pr~ L, un des buts de 1 ' invention est d ' obtenir un rapport des UU11U~11 LL ations maximum et minimum (voir figure l) de la ~ul;~Lanu~
''l; Lt:u~ dans l'organisme du patient, qui soit le plus proche de l.
Pour arriver à ce résultat, il est utile au~a~aval1t de ,_ , ~ dLt: le fonct~ ~-~ L d ' un moteur a courant continu utilisé pour la le de la pompe en reférence à
la figure 2. De faQon genérale lorsque le moteur est dans la phase de foncti~- L représentée par la courbe l, il LL L des f , 1 c~ nnR de codeur à l ' unité de ~ ' .
Comme illustré par la courbe II, lorsque le moteur est mis en marche, il accelère jusqu'à atteindre sa vitesse - 'nz-lP Vn au bout d'un certain temps, comme illustré sur la courbe III. Puis il reste a cette vitesse n~ 'nAle.
~usqu'à l'arrêt de l'~i LatlOn. A partir de cet arret, il décélere jusqu'à son arret complet. Il y a donc tr~nomlRs~on d'i, lR~nnc par le moteur pendant toute la durée où il est ', mais ~g~ 1 t pendant sa phase de decélération après la coupure de l ' ~1 1 - La Llon, Pour que la uclllcellLLaLlon de la c~ub~La1lu:t:
...... . .... ~
Wo 9S/17914 ' PCT/FR94/01549 Z1~2~ 6 t~use ne ~ c~ fle trop bas, la logique veut que l'on diminue la periode de LL~ _ Latlon (voir figure 1) tout en tllm1n~Ant ~gAl~ t la quantité de substance ~iJ~_ Lt:use ln~ectée a chaque mise en marche du moteur.
Mais comme on vient de le voir en Li~-LeLe:ni-e à la figure 2, le moteur présente une phase ae aécélération après la f in de la ~ ' au moteur pendant laquelle la pompe contlnue d'injecter le 5~1- L, et qu'il est 1, ~FL ~hle ae connaitre avec précision à moins de ~1 cr~ci~r ae moyens très sophistiques comme 11 a aéJà été mentionné, incompatibles avec une pompe portable. Plus on aiminue la périoae de LLI _, La~lon, plu8 on augmente la fréquence de mise en route du moteur, et plus on ~ l'erreur de précision sur la quantité inJ ectée due aux phases de aécélération du moteur .
Le principe de 1 ' invention consiste donc a '~
la aurée de fonc~ i nr L du moteur a chaque mise en route de façon à, , -Ar 1'erreur a~ 5P prér5i~ L, ceci grAce à la LL ~8~0n des 1, 1cli nc (générees par un codeur optique ou un codeur magnétique ) par le moteur vers 1 i unité de ~ ' e .
On par determiner une période de Lr, _ LaLlOn courte qui empêche la ~ llLLatiOn de la ~ub~Ldll~ ''1 Le~ e de dibsc~l~dL~ trop bas.
G~Sneralement, il faut choisir cette périoae bien en aessous ae la aemi-vie ae la ~ub~Lal~;e inJectée. Cnnnn; Cci~nt le volume toti~l ~ in~ecter, on détermlne le volume basal ou bolus a in~ ecter a chague periode . Ce volume basal est fA~ converti en nombre a~i, 1c1i nc du codeur, pUi8QU ' on connalt le volume aélivré par tour du moteur et donc le volume inJecte i~ chaque ~ lcli~n. On connait donc le nombre d' 1 , 1 ci~nC théoriques ~u~ Ant au fonctl~~~ t du moteur pour chaque période de LL, LaLiOn. Le procédé va donc con8ister à rectifier, à
chaque mise en route du moteur, le nombre d'impulsions théorique8 de ~i '~ du moteur par 1 ' erreur absolue du nombre cumulé d' 1, 1 cii~nc, erreur due à la perlode de . _ _ _ _ . ... . _ . . . _ _ _ _ _ _ wogs/l7s~4 2. ~ 7 ~ PCI/FR94/OlS49 deceleration du moteur dont il est lmpossible de déterminer la duree avec precision, de façon à obtenir une valeur de ~nclgnr- (en nombre d'i _ lc~nnc) de, 'A moteur.
L ' exemple suivant ~ L LL ~ de mleux , =l1dL ~: le principe de 1 ' invention. Sl~rroc~nc que la période de LL _ ~ L~ Lion choisie pour le traitement ait permls de determlner un nombre theorlque de lO ~ ~ l R1 nnc pendant 1 ~cq~ c le moteur dolt etre , ' ' a chaque phase N de fonc~ r-- - ~ L .
Les valeurs des dlrLéLt:..L~s varlables (valeur de cnncl~nc~, erreur relatlve, erreur abgolue, . . . ) pendant les phaseg de foncf ~ nnn L sont données d2ns le tableau I .
Phase de 1 2 3 4 5 6 7 8 fonctl r-- L
valeur de 10 4 7 6 6 7 6 6 C:nnct ~n~
nombre d'l , lc~rJnc 16 7 11 10 9 11 10 10 de la phase erreur 6 3 4 4 3 4 4 4 relatlve nombre d ' 1 _ l c1 nnc 16 ~23 34 44 53 64 74 84 ~- ~ e~c erreur 6 3 4 4 3 4 4 4 absolue A chaque phase de ~onct~~ L, la valeur de la rnnQ~gn~ egt egale à lO (nombre théorique de ~
moteur) ~m1nll~se de l'erreur sur le nombre total d'1 i lc~nnc souhalte pour Ltl-~e~:L~L la ,I.Lu..~Ll.eraple.
Ainsi, a la phase 2, l'erreur etant de 6, la valeur de rnnc~nr est 4. A la phase 3, l'erreur étant de 3, la valeur de cnnc1gn~ est etablie ~ 7... et ainsi de suite .
On volt, a la lecture du tableau cl-dessus, que l'erreur cumulee tend a se 8t~h~ 1 i C~r à 4 ou plus genéralement entre 3 et 5. Une telle erreur c~LLe~-,--d en fin de traitement à
quelques centalnes de nanolltres, donc egt n-5~1 ig~ hlr Wo 9S/17914 ~ 1 7 9 2 7 ~ PCrlFR94/01549 comparée à 50 ou 100 ml in; ectés au total . On doit noter que cette erreur est diL~:u. t liée au moment d'inertie du moteur donc ~ la vitesse atteinte par le moteur lors de la coupure d ' ;~ 1 i Lc,tion du moteur .
A la lecture des chiffres de l'exemple ci-dessus, on voit que 1 ' erreur absolue est en f ait égale a 1 ' erreur relative (nombre d'1, lclnnc renvoyées par le moteur pendant la phase de décélération ) . Ceci est dû au f ait que Si Nn est le nombre d ' 1 1 c~ cmc ~ 1 éeC à la phase n, Vn la valeur de rnnci~nP et en est l'erreur relative a la phase n, le nombre d ~1 , 1 c1 nnc ~- l ppc 1B phase n est égal a Nn = Nn- 1 + Vn + en et donc 1 ' erreur absolue à la phase n est égale a En - Nn - 10 . n 80it En ~ Nn_1 + Vn + en - lO.n et comme à chaque phase la nouvelle valeur de cnnC~ ~nP
est r~lr--lée en L~:LLclllullllllL de 10 l'erreur absolue ~L ~u~d~-- Lt:, soit :
Vn - 10 - [Nn-1 - 10 . ( n-l ) ]
Vn - lO.n - Nn-l on en tire En ~ en Donc à chaque phase, 1 ' erreur absolue est égale a l'erreur relative, c'est a dire au nombre d'1 lc~nnc de la phase de décélération du moteur.
Comme on 1 ' a mentionné ~ ' ' L le nombre d ' 1 , 1 c1 nnC Le:llVUy~:e8 par le moteur n ' est pas une valeur pouvant être determinée avec certitude. LL est toutefois pncR~hle d'en connaître la valeur approximative. C'est pourquoi le procédé qui vient d ' être décrit peut être amélioré en introduisant une valeur rectificative L,L~d~Lel...inee dans le calcul de la valeur de rnnc1gnP. La valeur de C!one~np est, a chague phase, égale au nombre théorique d'i, lc1nnc diminué de l'erreur 2bsolue ~cedt:-~Le a laquelle on ajoute une u~,llxLdl~te ~L~d~ nP~
LLanL d'obtenir un nombre total d'l, lc~mc (y W0 95ll79l4 ~17 9 2 7 ~ I l/rr L'01543 compris la phase de décéleratlon ) approximativement égal au nombre théorique. Alnsi, tou~70urs dans l'hy~Lhès~ d'une v21eur théorique de 10 7 1 c 7 nnc à chaque phase de fonct~r-- ~ L, et en considérant une Li.,nxLdl.L~:
rectificative de 4, les valeurs des dirrel~:llL~s variables (valeur de cnnC1rJnp~ erreur relative, erreur dbsolue, . . . ) pendant le6 phaseg de ~onc+ t r - - L sont données dans le taDleau II suivant.
Phase de 1 2 3 4 5 6 7 8 fonc+~ c7nn L
valeur 6 6 5 7 6 6 5 7 de c~ncl rJnP
nombre d' 7, 1c7nnr_ 10 11 8 11 10 11 8 11 de la phase err~ur 4 5 3 4 4 5 3 4 relative nom~7re d ' 1 , 1 c 7 nnr~ 10 21 29 40 50 61 69 80 1 ~5PQ
erreur 0 1 -1 0 0 1 -1 0 absolue Ici encore, il est intéressant de r~llc~1Pr l'erreur absolue pour .;.~ L~IL7 1 gu'elle se déduit directement de 1 ' erreur relative.
~7i Nn est le nom~re d' 7 lq7nnc ~ 1PP8 à la phase n, Vn la valeur de ~r~7nc7gnp et en est l'erreur relative à la phase n, le nombre d'i, lsinnc, 71~Pc a la phase n est ~gal à
Nn ' Nn- 1 + Vn + en et donc 1 ' erreur absolue à la phase n est égale à
En = Nn - lO.n soit En = Nn_l + Vn + en - 10 . n et com7l e à chaque phase la nouvelle valeur de cr~nc: 7 ~nP
est r~-~71~ll1PP en I~ L de 10 l'erreur absolue pL~ d~--L~ L~e de la ~i~7--r~LrlllL~ 4, soit:
Vn ~ 10 - [Nn_1 - lO.(n-l)] - 4 WO sS/17914 PCTIEP.94/01549
2~2~6 lo Vn - lO.n - Nn-1 ~ 4 on en tire En - en - ~
On O~ aLa~t: donc gu'il suffit encore de rnne1~l~rer l ' erreur relative de la phase précédente pour ~ clll Dr la valeur de cnnR1~ne pour chaque phase, sauf pour la prem$ere phase où la valeur de cnnc1 ~n~ est égale au nombre d ~ l _ l R1 onc théorigue dimlnué de la Cu~l~ La éa~teL "-Lnée .
Afin d'améliorer le procédé, on peut envisager d'avolr plusleurs tenslons d'~l1 Ld~lon du moteur pouvant être sélectlonnées, I,eL l Lal~ une plus grande plage d'utlllsatlon. En effet, plus la tension est faible, moins l'erreur est i ,- ~alll,e du fait d'une vitesse - 'nAle plus f ~ible .
Dans le mode de réalisation préferé de l ' invention, le moteur a courant continu ~l 1 L~ sous 5V ~ ~~ la pompe avec une réduction de l/27, et un codeur optique fournissant 16 1 l c1 nnc par tour moteur, Avec des caractéristiques de la pompe telles que la quantité de liquide in; ectée à chaque tour de pompe soit de 25,ul, la quantité injectée a chaque 1, l c1nn est alors de 25111 / 27x16 = 57, 87 nl.
Si on choisit une période de LL ~ lon de S9, c ' est à dire si le moteur est mis en fonctinnn t toutes les 58, et en prenant un nombre d'~r--ls1nnc théorique égal ~ 10 a chaque phase de fonct1 - L, la quantité de substance ''11 tt:ust, in~ectée par heure sera de 57, 87nl x 10 x 720 = 416, 66~1 Avec la même pompe, mais en ~-hn1 c1 ~R~nt un nombre d'1 ~ lc1nnc théorique égal à 20 on obtient une quantité
horaire de 883, 32 Ill, Ainsl, avec une même periode de LL~ ~a~lon, mais en 1~hn1c1RR~nt un nombre d'1, lRlnnc th~orique différent, il est poCc~ d'adapter la ~;IILU.I~ L~ie selon le traitement desiré, Le procédé de l ' invention peut être 1 , l ' - ~ de f~çon générale par le systeme illustré sur la figure 3.
~ wo 95117914 21 7 9 2 7 6 PCT/FR94101549 L'unite de . '- est un mi.:luc:ullLLuleur fQllrn1cRAnt 1~A1~ Lation V au moteur 12 au moyen du L~L~ul 14.
Le miuLocu-lL-oleur , Le en mémoire la valeur du nombre d ~1 , 1 ql nne théorique à délivrer a chaque phase de fonct~ L du moteur. Au d Laye d'une phase de fonct~-- L, le mi.:.uou..Ll~leur envoie un signal de validation sur la ligne 16 pour fermer le ~ LaLeul 14 et Al 1 L~I le moteur 12. Le codeur 18 Ll L en retour des lnp--l Rlonq au mi~ilu~,ullLlt,leur 10. Celles-ci sont ~5~ , Lées de la valeur de ~ nnc~gnP ~usgu'à la valeur 0. A cette valeur, le microcontroleur cesse de trAn L LLe le signal de validation sur la ligne 16 et le moteur 12 n ' est plus A11 L~. Pendant la phase de décéleration, les 1 1 e~nnq transmises par le codeur 18 sont , L~es pour détermlner l'erreur relative qui va servir pour rAlc~ r l'erreur absolue et la nouvelle valeur de ~nnq1 ~nP à appliguer lors de la phase de fonctl nnr L suivante.
Le mode de réalisation préféré de 1 ' invention peut etre réalisé par le systeme illustré sur la figure 4. Dans cette réalisation, l ' unité de : ~ est ~ L un miuLu~luce25sl3ul 20. De la meme façon que pr~ '' t, la tension d ' alimentation est fournie au moteur 22 par l'illL '~ re d'un ~ LaLeul 24. Un . , Lt:ul/ ' , LeuL
26 reçoit de/ou Ll, L ses données au mi.;lu~Lu~ P~jPIll 20 au moyen d'un bus 28 de 8 bits, la ~~ d'écriture ou de lecture se faisant au moyen des lignes de ~ '- 30.
Au ~ Lay~ d'une phase de fonctlr-- L du moteur, la valeur de ~onR~SJnp égale à un nombre d'l, lqlnnR théorique diminué d'une Cull~Lant~ déL~ inée, est chargée dans le , L~U1/~1P , Leul 26. La sortie 32 de ce dernler étant activée R-"-11 L lorsque le ~ , Leul est vide, elle est donc A 0 et un 1 est fourni à la sortie de 1 ' i~lvel ~eul 34, ce qui a pour effet de fermer le ~ LaL U1 24 ~ LLa-~L
1IA11 LaLlon du moteur 22. Par conséquent, le codeur 36 Ll L des lrr'UlRlnnR. Du fait que la sortie de llillVt:lY~UL 34 est à 1, la porte ET 38 est passante alors que la porte ET ~0 Lec~:vallL un 0 en sortie de la ligne 32 _ _ _ _ _ _ _ Wo 95117914 2 1 7 ~ 2 PCT1~94101549 est bloquee. Les 1, lclnnq LL 1Qeq par le codeur 36 sont donc fournles, Yia le circuit ET 38, a l'entrée de ~' , Lcly~ DEC du ~ L~uL/d' , L~UL 26. Lorsque le , LeuL/dec Le:uL 26 atteint la valeur 0, un signal l est envoye sur la ligne 32, qui rend passante la porte ET 40 mais bloque la porte ET 38 du f ait que la sortie de V~L~UL 34 est à 0. En outre, la sortie à O de 1 ' illV~ UL 34 ouvre le ~ L~L~ul 24 et coupe 1~A11 L~tion du moteur 22. Les 1, lRinne fo~lrni~R par le codeur 36 pendant la phase de décéleration du moteur sont donc tr~nom1 ce8, via la porte ET 40, à l'entrée de ~ , L~ye:
COM du, , Lt~u /d~ , L~UL 26. A la ~fin de la phase de d~célération, la valeur atteinte par le ,_ , LeuL 26 lue par le mi~;Lu~Lu~Rse~r 20 au moyen du bus 28 est soustraite du nombre théorique d ' 1 , l e1 nnR ( lO dans les ~ l~R donnes ci-dessus) de façon à obtenir la nouvelle valeur de rnnR1~n-~ à charger dans le , k:uL/~ , Lt:ul 26 au ~' L~y~ de la phase suivante.
Le 1og1ri~1 n~re~sA~re pour 1 1~' Lel le procédé de l ' invention dans le 8ystème illustre sur la f igure 4 est très simple. En effet, on ~re par fournir les co..,,L,111Les du système, soit:
-le volume lnjecté par tour moteurs -le nombre d ~ ~ , 1 R1 nne par tour motcur A partir de ces constantes, le log~r1~1 détermine ~1, ' L, en fonction de la duree du traitement et du volume total à délivrer pendant le traitement, le nombre d'1, 1R~one à générer ~ chaque période ou valeur de cnnRl ~n~, soit NIP - nombre d ' 1 1 R1 nnR par période Le 1 o~l ci P~l est ensuite q~ 1. L composé des instructlons suivantes fl~5rol11 ~e a chaque phase du fonctl nnn~ L du moteur lecture du ~ UL ERR
remise à zéro du, , L~UL
calcul de NIP - ERR 5 VAL ( valeur de r~nnRi ~nr ) Ch~Ly L de VAL dans le ~' , L~UL
.. ... _ .. .. _ .. _ . ...... _ _ _ _ _ _ ~ WO 95~17914 2 1 7 9 2 7 ~ P_llr~ l~als49 Si on diminue la valeur de rnnR~gn~ à la première phase par une valeur rectificative dans le but de rl1m1n~ r la valeur de 1 ' erreur comme on 1 ' a mentionné pffr~S~l t il faut établir la valeur de deblt de la varlable NIP, non pas égale au nombre d ' 1 , 1 ci nnc a obtenir par perlode, mals à ce nombre diminué de la valeur rectificative.
Afin d'améllorer le procédé mis en oeuvre par le systeme illustré sur la flgure 4, il est pncqlhle d'adjolndre un 10~1r1~ d'auto-adaptatlon. En effet, du fait gue les pa~ ` LLt:S peuvent être diLr~:Lel l ~ suivant l'application (gros debit, petit débit. . . ) et que les 1.5 utilisés (tube q~l1rnn~, moteur, rapport de reductlon. . . ) peuvent être diLfeL~ , on obtient une réponse du moteur L~L~ e par un nombre d~ rl~lcirnQ
apres la coupure de 1~A11 La~lon qul est dlfférente selon les cas.
Le 1 !Ji r1 ~1 d ' auto-adaptatlon , _--d d ' abord une 2,~yuenae d ' apprentissage au cours de laquelle on détermine le nombre d ' ~ , 1 c1 ~-nq genére après la coupure d ' ;~ c.tion du moteur pour des valeurs de Gnnci ~n~
~L.yLes~lves.
Valeur de rnnci~n~ Nombre d'1 lc1nnq pendant la décélération l ~ , 1 qt nn n, l0 1, 1c1nnR n,~
50 11 lclnnc n~"
100 1, lq~nnq nlA~
200 ~ 1 q~nnc n7 500 i , 1 c1 nnq nc~
On détermine la valeur ni pour un nombre d ' 1 , 1 qi onC suffisant pour que le moteur atteigne sa vltesse n n;~ . Le nombre d'i, 1q1Onq maxlmum peut etre 200, 500 ou meme l000.
Ensuite, à partir des valeurs nl, nl0, nSO... le 1 n~ r~ ~1 fait une interpolation linéaire pour chaque couple Wo 95/17914 PCT/FR94/01549 21~32~ ~
de 2 valeurs de c~nCl~n~ sucr~Qc1ves de façon à dc~termlner un nombre n pour une valeur de nr~ncl ~n~ quelconque.
Les valeurs nl gul ont éte alnsl dét~rm1 n~f~C sont utlllsées lors d'une perfuslon pour détermlner la c:u-l~Lul-L~
a L~ lt3i de la valeur de rnnc1~nP théorlque pour en tlrer la valeur de nnncl gne réelle d appllquer a chaque phase de foncti ~ -- L du moteur.
Mals, on peut ~A 1 ' L prévoir une troisleme phase du lo~;llniel d'auto ada~,LaLlon qul conslste à établir une table dans 1 A~r-~l 1 P on détermine la valeur de nonql ~ne a appllquer en rt:Llun. 1-d-~L de la valeur de r.nnC~nF~ théorique le nombre d ~ 1 _1 c1 ~mC ~wLLt~ -ldullL obtenu à la séquence d'apprentlssage du ]os1r1~1. Alnsl, la table obtenue contlendra la valeur de l ' erreur relatlve a appllquer pour chaque valeur de cnncl ~n~ théorique telle qu ' elle apparait dans le tableau II ci-dessus.
Bien que dans le mode de réallsatlon préféré, le procedé de l ' lnventlon solt 1 1 f L~ en partle au moyen d'un 1rg1n1~1 (dans le ml~;~u~ ssQul de la flgure ~) et en partle au moyen de matérlel, il est a la portée de l ' homme du metler d ' l l~ L~:~ ce procéde s~ t au moyen de clrcults loglques. Mals avec les progres de la mlnlaturisation des dlsposltlfs a s~m1.~, -1 Lt:ul-L, ll est plus ~ (llrl~ r d'utlllser la p--lsCAnre d'un mi~ L~L~
pour effectuer certaines fonctions à l'alde d'un lQ~ iel.
On O~ aLa~t: donc gu'il suffit encore de rnne1~l~rer l ' erreur relative de la phase précédente pour ~ clll Dr la valeur de cnnR1~ne pour chaque phase, sauf pour la prem$ere phase où la valeur de cnnc1 ~n~ est égale au nombre d ~ l _ l R1 onc théorigue dimlnué de la Cu~l~ La éa~teL "-Lnée .
Afin d'améliorer le procédé, on peut envisager d'avolr plusleurs tenslons d'~l1 Ld~lon du moteur pouvant être sélectlonnées, I,eL l Lal~ une plus grande plage d'utlllsatlon. En effet, plus la tension est faible, moins l'erreur est i ,- ~alll,e du fait d'une vitesse - 'nAle plus f ~ible .
Dans le mode de réalisation préferé de l ' invention, le moteur a courant continu ~l 1 L~ sous 5V ~ ~~ la pompe avec une réduction de l/27, et un codeur optique fournissant 16 1 l c1 nnc par tour moteur, Avec des caractéristiques de la pompe telles que la quantité de liquide in; ectée à chaque tour de pompe soit de 25,ul, la quantité injectée a chaque 1, l c1nn est alors de 25111 / 27x16 = 57, 87 nl.
Si on choisit une période de LL ~ lon de S9, c ' est à dire si le moteur est mis en fonctinnn t toutes les 58, et en prenant un nombre d'~r--ls1nnc théorique égal ~ 10 a chaque phase de fonct1 - L, la quantité de substance ''11 tt:ust, in~ectée par heure sera de 57, 87nl x 10 x 720 = 416, 66~1 Avec la même pompe, mais en ~-hn1 c1 ~R~nt un nombre d'1 ~ lc1nnc théorique égal à 20 on obtient une quantité
horaire de 883, 32 Ill, Ainsl, avec une même periode de LL~ ~a~lon, mais en 1~hn1c1RR~nt un nombre d'1, lRlnnc th~orique différent, il est poCc~ d'adapter la ~;IILU.I~ L~ie selon le traitement desiré, Le procédé de l ' invention peut être 1 , l ' - ~ de f~çon générale par le systeme illustré sur la figure 3.
~ wo 95117914 21 7 9 2 7 6 PCT/FR94101549 L'unite de . '- est un mi.:luc:ullLLuleur fQllrn1cRAnt 1~A1~ Lation V au moteur 12 au moyen du L~L~ul 14.
Le miuLocu-lL-oleur , Le en mémoire la valeur du nombre d ~1 , 1 ql nne théorique à délivrer a chaque phase de fonct~ L du moteur. Au d Laye d'une phase de fonct~-- L, le mi.:.uou..Ll~leur envoie un signal de validation sur la ligne 16 pour fermer le ~ LaLeul 14 et Al 1 L~I le moteur 12. Le codeur 18 Ll L en retour des lnp--l Rlonq au mi~ilu~,ullLlt,leur 10. Celles-ci sont ~5~ , Lées de la valeur de ~ nnc~gnP ~usgu'à la valeur 0. A cette valeur, le microcontroleur cesse de trAn L LLe le signal de validation sur la ligne 16 et le moteur 12 n ' est plus A11 L~. Pendant la phase de décéleration, les 1 1 e~nnq transmises par le codeur 18 sont , L~es pour détermlner l'erreur relative qui va servir pour rAlc~ r l'erreur absolue et la nouvelle valeur de ~nnq1 ~nP à appliguer lors de la phase de fonctl nnr L suivante.
Le mode de réalisation préféré de 1 ' invention peut etre réalisé par le systeme illustré sur la figure 4. Dans cette réalisation, l ' unité de : ~ est ~ L un miuLu~luce25sl3ul 20. De la meme façon que pr~ '' t, la tension d ' alimentation est fournie au moteur 22 par l'illL '~ re d'un ~ LaLeul 24. Un . , Lt:ul/ ' , LeuL
26 reçoit de/ou Ll, L ses données au mi.;lu~Lu~ P~jPIll 20 au moyen d'un bus 28 de 8 bits, la ~~ d'écriture ou de lecture se faisant au moyen des lignes de ~ '- 30.
Au ~ Lay~ d'une phase de fonctlr-- L du moteur, la valeur de ~onR~SJnp égale à un nombre d'l, lqlnnR théorique diminué d'une Cull~Lant~ déL~ inée, est chargée dans le , L~U1/~1P , Leul 26. La sortie 32 de ce dernler étant activée R-"-11 L lorsque le ~ , Leul est vide, elle est donc A 0 et un 1 est fourni à la sortie de 1 ' i~lvel ~eul 34, ce qui a pour effet de fermer le ~ LaL U1 24 ~ LLa-~L
1IA11 LaLlon du moteur 22. Par conséquent, le codeur 36 Ll L des lrr'UlRlnnR. Du fait que la sortie de llillVt:lY~UL 34 est à 1, la porte ET 38 est passante alors que la porte ET ~0 Lec~:vallL un 0 en sortie de la ligne 32 _ _ _ _ _ _ _ Wo 95117914 2 1 7 ~ 2 PCT1~94101549 est bloquee. Les 1, lclnnq LL 1Qeq par le codeur 36 sont donc fournles, Yia le circuit ET 38, a l'entrée de ~' , Lcly~ DEC du ~ L~uL/d' , L~UL 26. Lorsque le , LeuL/dec Le:uL 26 atteint la valeur 0, un signal l est envoye sur la ligne 32, qui rend passante la porte ET 40 mais bloque la porte ET 38 du f ait que la sortie de V~L~UL 34 est à 0. En outre, la sortie à O de 1 ' illV~ UL 34 ouvre le ~ L~L~ul 24 et coupe 1~A11 L~tion du moteur 22. Les 1, lRinne fo~lrni~R par le codeur 36 pendant la phase de décéleration du moteur sont donc tr~nom1 ce8, via la porte ET 40, à l'entrée de ~ , L~ye:
COM du, , Lt~u /d~ , L~UL 26. A la ~fin de la phase de d~célération, la valeur atteinte par le ,_ , LeuL 26 lue par le mi~;Lu~Lu~Rse~r 20 au moyen du bus 28 est soustraite du nombre théorique d ' 1 , l e1 nnR ( lO dans les ~ l~R donnes ci-dessus) de façon à obtenir la nouvelle valeur de rnnR1~n-~ à charger dans le , k:uL/~ , Lt:ul 26 au ~' L~y~ de la phase suivante.
Le 1og1ri~1 n~re~sA~re pour 1 1~' Lel le procédé de l ' invention dans le 8ystème illustre sur la f igure 4 est très simple. En effet, on ~re par fournir les co..,,L,111Les du système, soit:
-le volume lnjecté par tour moteurs -le nombre d ~ ~ , 1 R1 nne par tour motcur A partir de ces constantes, le log~r1~1 détermine ~1, ' L, en fonction de la duree du traitement et du volume total à délivrer pendant le traitement, le nombre d'1, 1R~one à générer ~ chaque période ou valeur de cnnRl ~n~, soit NIP - nombre d ' 1 1 R1 nnR par période Le 1 o~l ci P~l est ensuite q~ 1. L composé des instructlons suivantes fl~5rol11 ~e a chaque phase du fonctl nnn~ L du moteur lecture du ~ UL ERR
remise à zéro du, , L~UL
calcul de NIP - ERR 5 VAL ( valeur de r~nnRi ~nr ) Ch~Ly L de VAL dans le ~' , L~UL
.. ... _ .. .. _ .. _ . ...... _ _ _ _ _ _ ~ WO 95~17914 2 1 7 9 2 7 ~ P_llr~ l~als49 Si on diminue la valeur de rnnR~gn~ à la première phase par une valeur rectificative dans le but de rl1m1n~ r la valeur de 1 ' erreur comme on 1 ' a mentionné pffr~S~l t il faut établir la valeur de deblt de la varlable NIP, non pas égale au nombre d ' 1 , 1 ci nnc a obtenir par perlode, mals à ce nombre diminué de la valeur rectificative.
Afin d'améllorer le procédé mis en oeuvre par le systeme illustré sur la flgure 4, il est pncqlhle d'adjolndre un 10~1r1~ d'auto-adaptatlon. En effet, du fait gue les pa~ ` LLt:S peuvent être diLr~:Lel l ~ suivant l'application (gros debit, petit débit. . . ) et que les 1.5 utilisés (tube q~l1rnn~, moteur, rapport de reductlon. . . ) peuvent être diLfeL~ , on obtient une réponse du moteur L~L~ e par un nombre d~ rl~lcirnQ
apres la coupure de 1~A11 La~lon qul est dlfférente selon les cas.
Le 1 !Ji r1 ~1 d ' auto-adaptatlon , _--d d ' abord une 2,~yuenae d ' apprentissage au cours de laquelle on détermine le nombre d ' ~ , 1 c1 ~-nq genére après la coupure d ' ;~ c.tion du moteur pour des valeurs de Gnnci ~n~
~L.yLes~lves.
Valeur de rnnci~n~ Nombre d'1 lc1nnq pendant la décélération l ~ , 1 qt nn n, l0 1, 1c1nnR n,~
50 11 lclnnc n~"
100 1, lq~nnq nlA~
200 ~ 1 q~nnc n7 500 i , 1 c1 nnq nc~
On détermine la valeur ni pour un nombre d ' 1 , 1 qi onC suffisant pour que le moteur atteigne sa vltesse n n;~ . Le nombre d'i, 1q1Onq maxlmum peut etre 200, 500 ou meme l000.
Ensuite, à partir des valeurs nl, nl0, nSO... le 1 n~ r~ ~1 fait une interpolation linéaire pour chaque couple Wo 95/17914 PCT/FR94/01549 21~32~ ~
de 2 valeurs de c~nCl~n~ sucr~Qc1ves de façon à dc~termlner un nombre n pour une valeur de nr~ncl ~n~ quelconque.
Les valeurs nl gul ont éte alnsl dét~rm1 n~f~C sont utlllsées lors d'une perfuslon pour détermlner la c:u-l~Lul-L~
a L~ lt3i de la valeur de rnnc1~nP théorlque pour en tlrer la valeur de nnncl gne réelle d appllquer a chaque phase de foncti ~ -- L du moteur.
Mals, on peut ~A 1 ' L prévoir une troisleme phase du lo~;llniel d'auto ada~,LaLlon qul conslste à établir une table dans 1 A~r-~l 1 P on détermine la valeur de nonql ~ne a appllquer en rt:Llun. 1-d-~L de la valeur de r.nnC~nF~ théorique le nombre d ~ 1 _1 c1 ~mC ~wLLt~ -ldullL obtenu à la séquence d'apprentlssage du ]os1r1~1. Alnsl, la table obtenue contlendra la valeur de l ' erreur relatlve a appllquer pour chaque valeur de cnncl ~n~ théorique telle qu ' elle apparait dans le tableau II ci-dessus.
Bien que dans le mode de réallsatlon préféré, le procedé de l ' lnventlon solt 1 1 f L~ en partle au moyen d'un 1rg1n1~1 (dans le ml~;~u~ ssQul de la flgure ~) et en partle au moyen de matérlel, il est a la portée de l ' homme du metler d ' l l~ L~:~ ce procéde s~ t au moyen de clrcults loglques. Mals avec les progres de la mlnlaturisation des dlsposltlfs a s~m1.~, -1 Lt:ul-L, ll est plus ~ (llrl~ r d'utlllser la p--lsCAnre d'un mi~ L~L~
pour effectuer certaines fonctions à l'alde d'un lQ~ iel.
Claims (8)
1. Procédé d'injection contrôlée de liquide dans un tube dans un système d'injection du type comprenant une source du liquide à injecter reliée audit tube en amont de celui-ci, une pompe du type péristaltique agissant par pression sur le tube pour injecter le liquide en provenance de la source de liquide vers l'aval dudit tube, un moteur rotatif à courant continu (12, 22) pour actionner ladite pompe et obtenir une quantité de liquide injecté dans ledit tube qui est fonction de l'angle dont a tourné ledit moteur, et une unité de commande (10, 20) du moteur, ledit moteur transmettant à ladite unité commande des impulsions dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse dudit moteur ; ledit procédé comprenant les étapes suivantes effectuées par ladite unité de commande à chaque mise en route dudit moteur:
compter les impulsions transmises par ledit moteur et fournir un signal de coupure d'alimentation dudit moteur lorsque le nombre d'impulsions atteint une valeur de consigne m compter les impulsions n transmises par ledit moteur entre la coupure de son alimentation et son arrêt, faire la somme m + n et l'ajouter à la somme totale des impulsions accumulées depuis la première mise en marche du moteur, soustraire de cette somme ainsi trouvée une valeur théorique égale au produit d'un nombre prédéterminé par N
de façon à obtenir une erreur algébrique, et remplacer la valeur de consigne par une nouvelle valeur égale à la différence entre ledit nombre prédéterminé et un nombre égal à la somme de ladite erreur algébrique et d'une constante prédéterminée, de manière à
ce que ladite erreur algébrique soit approximativement la même à chaque phase de fonctionnement dudit moteur;
ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite constante prédéterminée est définie comme étant le nombre moyen d'impulsions transmis par ledit moteur (12, 22) entre la coupure de son alimentation et son arrêt lorsque le nombre total d'impulsions transmises par ledit moteur est égal audit nombre prédéterminé.
compter les impulsions transmises par ledit moteur et fournir un signal de coupure d'alimentation dudit moteur lorsque le nombre d'impulsions atteint une valeur de consigne m compter les impulsions n transmises par ledit moteur entre la coupure de son alimentation et son arrêt, faire la somme m + n et l'ajouter à la somme totale des impulsions accumulées depuis la première mise en marche du moteur, soustraire de cette somme ainsi trouvée une valeur théorique égale au produit d'un nombre prédéterminé par N
de façon à obtenir une erreur algébrique, et remplacer la valeur de consigne par une nouvelle valeur égale à la différence entre ledit nombre prédéterminé et un nombre égal à la somme de ladite erreur algébrique et d'une constante prédéterminée, de manière à
ce que ladite erreur algébrique soit approximativement la même à chaque phase de fonctionnement dudit moteur;
ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite constante prédéterminée est définie comme étant le nombre moyen d'impulsions transmis par ledit moteur (12, 22) entre la coupure de son alimentation et son arrêt lorsque le nombre total d'impulsions transmises par ledit moteur est égal audit nombre prédéterminé.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, à la première mise en route dudit moteur ( 12, 22 ), ladite valeur de consigne m est établie à une valeur égale audit nombre prédéterminé moins ladite constante prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite constante prédéterminée est déterminée automatiquement et préalablement à l'injection du liquide, par ladite unité de commande ( 10, 20 ) tenant compte des paramètres de l'injection à effectuer et des caractéristiques de ladite pompe et dudit moteur rotatif au moment de ladite injection.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite unité de commande (10, 20) comporte un logiciel d'auto-adaptation déterminant au cours d'une séquence d'apprentissage préalable à la perfusion, le nombre d'impulsions transmises par ledit moteur entre la coupure de son alimentation et son arrêt pour toutes les valeurs de consigne théoriques possibles.
5. Système de perfusion destiné à injecter une substance médicamenteuse dans un cathéter implanté dans le corps d'un patient, à l'aide d'une pompe agissant par pression sur un tube relié d'une part à un réservoir de ladite substance médicamenteuse et d'autre part audit cathéter, ladite pompe étant entraînée par un moteur (12, 22)) à courant continu, sous la commande d'une unité de commande (10, 20), ledit moteur étant associé à un codeur (18, 36) transmettant des impulsions à ladite unité de commande pendant le fonctionnement du moteur; ledit système étant caractérisé par le procédé de mise en oeuvre selon l'une des revendications 1 à 4.
6. Système de perfusion selon la revendication 5, dans lequel l'unité de commande est un microcontrôleur (10).
7. Système de perfusion selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ladite unité de commande comprend un microprocesseur (20) et un compteur/décompteur (26) chargé
au démarrage dudit moteur (22), par une valeur de consigne, ledit compteur/décompteur décomptant les impulsions transmises par ledit codeur (36) jusqu'à ce que son contenu atteigne 0 de façon à fournir un signal de coupure de l'alimentation dudit moteur, ledit compteur/décompteur 26 comptant alors les impulsions fournies par ledit codeur de façon à obtenir une erreur à soustraire de ladite valeur de consigne pour obtenir une nouvelle valeur de consigne à
utiliser lors du démarrage suivant dudit moteur.
au démarrage dudit moteur (22), par une valeur de consigne, ledit compteur/décompteur décomptant les impulsions transmises par ledit codeur (36) jusqu'à ce que son contenu atteigne 0 de façon à fournir un signal de coupure de l'alimentation dudit moteur, ledit compteur/décompteur 26 comptant alors les impulsions fournies par ledit codeur de façon à obtenir une erreur à soustraire de ladite valeur de consigne pour obtenir une nouvelle valeur de consigne à
utiliser lors du démarrage suivant dudit moteur.
8. Système selon l'une des revendications 5, 6 ou 7, dans lequel est ladite pompe est une pompe péristaltique.
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