FR2660755A1 - Method for detecting bubbles in a tube conveying a liquid, device implementing the method and support for device - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE DETECTION DE BULLES DANS UN TUBE
VEHICULANT UN LIQUIDE, DISPOSITIF METTANT EN OEUVRE
LE PROCEDE ET SUPPORT POUR DISPOSITIF
La présente invention concerne un procédé de détection de bulles dans un tube véhiculant un liquide, son dispositif de mise en oeuvre du procédé et un support pour un tel dispositif de détection.METHOD OF DETECTING BUBBLES IN A TUBE
VEHICLE CARRYING LIQUID, DEVICE USING THE SAME
THE DEVICE METHOD AND SUPPORT
The present invention relates to a method for detecting bubbles in a tube carrying a liquid, its device for implementing the method and a support for such a detection device.
Par détection de bulles, on entend la détection d'air, qu'il soit présent dans le tube sous forme de bulles ou parce que le tube est vide. By bubble detection is meant the detection of air, whether it is present in the tube in the form of bubbles or because the tube is empty.
La présente invention s'applique plus particulièrement à la détection de bulles dans des tubes transportant des liquides physiologiques, sang, plasma ou autres, destinés à etre injectés dans les veines d'un patient. The present invention applies more particularly to the detection of bubbles in tubes carrying physiological liquids, blood, plasma or the like, intended to be injected into the veins of a patient.
Dans cette application notamment, il est particulièrement utile de pouvoir détecter la présence de bulles ou la présence d'un tube vide représentant un réel danger pour le patient afin d'interrompre la transfusion ou la perfusion. In this application in particular, it is particularly useful to be able to detect the presence of bubbles or the presence of an empty tube representing a real danger for the patient in order to interrupt the transfusion or the infusion.
Il est connu dans l'art antérieur, de disposer à la sortie d'une pompe péristaltique ou d'un réchauffeur de sang, un détecteur de bulles photo-électrique qui émet un rayon lumineux perpendiculairement à la surface du tube, de sorte que le rayon traverse ce tube de part en part, diamétralement sans etre dévié, et qui reçoit ce rayon du côté opposé symétriquement par rapport à l'axe du tube. Dès que la variation du niveau de la réception dépasse un seuil prédéterminé, la pompe d'entrarnement du liquide est stoppée en attendant qu'un opérateur en provoque le redémarrage après avoir vérifié la cause de l'incident. It is known in the prior art, to have at the outlet of a peristaltic pump or a blood warmer, a photoelectric bubble detector which emits a light ray perpendicular to the surface of the tube, so that the ray crosses this tube right through, diametrically without being deflected, and which receives this radius on the opposite side symmetrically with respect to the axis of the tube. As soon as the variation in the reception level exceeds a predetermined threshold, the liquid feed pump is stopped while waiting for an operator to restart it after having verified the cause of the incident.
L'inconvénient principal d'un tel système est qu'en raison de la nature des liquides amenés à circuler dans le tube, le détecteur ne peut distinguer la présence d'une bulle dans le tube, d'un changement d'opacité du liquide qui peut intervenir sans que l'arrêt de la pompe soit nécessaire. The main disadvantage of such a system is that due to the nature of the liquids caused to circulate in the tube, the detector cannot distinguish the presence of a bubble in the tube, a change in opacity of the liquid which can intervene without stopping the pump.
De plus, en présence de micro-bulles liées à l'agitation du liquide dans les appareillages situés en -amont du détecteur, la pompe se trouve arrêtée alors que la présence de ces micro-bulles n'est pas nécessairement gênante dans la mesure où elles peuvent généralement être retenues par un piège à bulles situé sur le tube en aval du détecteur. In addition, in the presence of micro-bubbles linked to the stirring of the liquid in the equipment located upstream of the detector, the pump is stopped while the presence of these micro-bubbles is not necessarily annoying insofar as they can generally be retained by a bubble trap located on the tube downstream of the detector.
En raison de ce qui précède, ce type de détecteur a tendance à se déclencher de manière intempestive, ce qui a pour conséquence une baisse de vigilance de l'opérateur qui peut avoir tendance à redémarrer la pompe de manière systématique, ce qui constitue un danger certain pour le patient. Due to the above, this type of detector tends to trigger unexpectedly, which results in a decrease in alertness of the operator who may tend to restart the pump systematically, which constitutes a danger certain for the patient.
La présente invention a pour but de proposer un procédé de détection de bulles permettant de distinguer la présence d'une bulle ou d'un tube vide, d'un changement d'opacité du liquide. The object of the present invention is to propose a method for detecting bubbles making it possible to distinguish the presence of a bubble or an empty tube from a change in the opacity of the liquid.
Selon sa caractéristique principale, la présente invention concerne un procédé de détection de bulles dans un tube véhiculant un liquide, caractérisé en ce qu'il consiste - à émettre un premier faisceau lumineux directif et non diamétral dans un premier plan orthogonal à l'axe de symétrie du tube - à placer un premier récepteur de faisceaux lumineux dans ledit premier plan orthogonal symétriquement par rapport audit axe de symétrie - à détecter la présence ou l'absence d'air en analysant les paramètres de la lumière reçue par ledit premier récepteur. According to its main characteristic, the present invention relates to a method for detecting bubbles in a tube conveying a liquid, characterized in that it consists in - emitting a first directional and non-diametrical light beam in a first plane orthogonal to the axis of symmetry of the tube - placing a first receiver of light beams in said first plane orthogonal symmetrically with respect to said axis of symmetry - detecting the presence or absence of air by analyzing the parameters of the light received by said first receiver.
Comme on le verra par la suite, au moyen d'une émission de lumière non tangentielle à la surface du tube, on obtient qu'en présence de liquide, le faisceau incident soit réfracté par le liquide et ainsi dévié dans le tube. As will be seen later, by means of a non-tangential light emission on the surface of the tube, it is obtained that in the presence of liquid, the incident beam is refracted by the liquid and thus deflected in the tube.
Le faisceau lumineux est alors soumis à une deuxième déviation lorsqu'il ressort du tube vers le récepteur. En présence d'air, la réfraction du faisceau incident en raison du changement de milieu ne permet pas au faisceau lumineux d'atteindre directement le point du tube en regard du récepteur, mais ce faisceau est soumis à diverses réflexions et réfractions dans le tube avant de parvenir au récepteur.The light beam is then subjected to a second deflection when it emerges from the tube towards the receiver. In the presence of air, the refraction of the incident beam due to the change in environment does not allow the light beam to directly reach the point of the tube opposite the receiver, but this beam is subjected to various reflections and refractions in the front tube to reach the receiver.
De ce fait et de manière préférée, la détection de bulles selon l'invention consiste à analyser la quantité de lumière reçue par le récepteur, cette quantité étant beaucoup plus faible si l'on se trouve en présence d'air. Therefore and preferably, the detection of bubbles according to the invention consists in analyzing the quantity of light received by the receiver, this quantity being much lower if one is in the presence of air.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le faisceau lumineux est monochromatique et de préférence dans la gamme des infrarouges. According to another characteristic of the invention, the light beam is monochromatic and preferably in the infrared range.
Avantageusement, la détection de bulles peut consister en une analyse de la longueur d'onde reçue par rapport à la longueur d'onde émise, celle-ci se trouvant modifiée de manière différente si le faisceau incident traverse du liquide ou de l'air dans le tube, ou consister à analyser l'intervalle de temps nécessaire à une impulsion pour parvenir au détecteur, l'émission étant alors constituée d'un faisceau lumineux pulsé. Advantageously, the detection of bubbles may consist of an analysis of the wavelength received relative to the wavelength emitted, the latter being modified differently if the incident beam passes through liquid or air in the tube, or consist in analyzing the time interval necessary for a pulse to reach the detector, the emission then consisting of a pulsed light beam.
Afin d'éviter que dans le cas d'un liquide très opaque, les résultats de cette détection soient entachés d'incertitudes, le procédé selon la présente invention consiste de manière particulièrement avantageuse à :
- à émettre un second faisceau lumineux directif et diamétral dans un second plan orthogonal audit axe de symétrie du tube
- à placer un second récepteur de faisceaux lumineux dans ledit second plan orthogonal symétriquement par rapport audit axe de symétrie
- à détecter une discontinuité dans la quantité de lumière reçue par ledit second récepteur.In order to avoid that in the case of a very opaque liquid, the results of this detection are tainted with uncertainties, the method according to the present invention consists in a particularly advantageous manner in:
- emitting a second directional and diametral light beam in a second plane orthogonal to said axis of symmetry of the tube
- placing a second receiver of light beams in said second plane orthogonal symmetrically with respect to said axis of symmetry
- detecting a discontinuity in the quantity of light received by said second receiver.
On dispose ainsi de deux détecteurs sur le chemin du liquide contenu dans le tube qui peuvent jouer des rôles complémentaires, les résultats du second détecteur étant par exemple analysés en permanence et étant destinés à stopper la circulation du liquide dès qutapparaît une discontinuité dans la quantité de lumière qu'il reçoit, et les résultats du premier détecteur, autorisant par exemple le redémarrage de la circulation, sont analysés lorsque l'arrêt par le second détecteur a été motivé par une valeur de la quantité de lumière qui se situe dans une plage d'incertitude du spectre de cette quantité de lumière où le second détecteur ne distingue pas la présence d'une bulle dans le tube, d'un changement d'opacité du liquide. There are thus two detectors on the path of the liquid contained in the tube which can play complementary roles, the results of the second detector being for example continuously analyzed and being intended to stop the circulation of the liquid as soon as there appears a discontinuity in the quantity of light it receives, and the results of the first detector, authorizing for example the restart of circulation, are analyzed when the stop by the second detector has been motivated by a value of the amount of light which is within a range d uncertainty of the spectrum of this quantity of light where the second detector does not distinguish the presence of a bubble in the tube, of a change in opacity of the liquid.
Ainsi un opérateur n'est pas gêné par des arrêts intempestifs de la machine, dans la mesure où le premier détecteur, en autorisant le redémarrage de la machine s'il détecte que le tube est empli de liquide, ne nécessite l'analyse de l'opérateur qu'en cas de présence effective d'air dans le tube. Thus an operator is not bothered by untimely stops of the machine, insofar as the first detector, by authorizing the restarting of the machine if it detects that the tube is filled with liquid, does not require the analysis of the 'operator only if air is actually present in the tube.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse du procédé de l'invention, ledit second plan orthogonal est situé en aval dudit premier plan dans le sens d'écoulement du liquide. According to a particularly advantageous characteristic of the method of the invention, said second orthogonal plane is located downstream of said first plane in the direction of flow of the liquid.
On évite ainsi que lorsque le tube devient vide de liquide, le second détecteur ne stoppe la machine et que le premier détecteur en autorise le démarrage si le front de séparation de liquide/air ne lui est pas encore parvenu. This avoids that when the tube becomes empty of liquid, the second detector does not stop the machine and that the first detector authorizes the start if the liquid / air separation front has not yet reached it.
Dans un tel cas, le second détecteur ne détecterait plus de discontinuités dans la quantité de lumière reçue et ne réarrêterait pas la machine.In such a case, the second detector would no longer detect discontinuities in the quantity of light received and would not stop the machine.
Cette disposition du second plan en aval du premier permet notamment de ne pas avoir à faire référence au résultat du premier récepteur en permanence, mais seulement lorsque le second récepteur a stoppé l'écoulement. This arrangement of the second plane downstream of the first notably makes it possible not to have to refer to the result of the first receiver permanently, but only when the second receiver has stopped the flow.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection de bulles permettant la mise en oeuvre du procédé. Another object of the present invention is to provide a bubble detection device allowing the implementation of the method.
Ce but est atteint par le fait que l'invention se rapporte à un dispositif de détection de bulles dans un tube de transport de liquide, caractérisé en ce qu'il comporte une premier détecteur constitué d'un premier élément photo-émetteur émettant un faisceau de lumière nondiamétral, dans un premier plan orthogonal à l'axe de symétrie du tube et parallèle à la tangente à la surface interne du tube, et un premier élément photorécepteur situé dans ledit premier plan, de l'autre côté du tube et selon une direction parallèle à la tangente de la surface interne diamétralement opposée du tube ; et un second détecteur comportant un second photo-émetteur émettant un faisceau lumineux diamétral dans un second plan orthogonal à l'axe de symétrie du tube et un second élément photorécepteur situé dans ledit second plan de l'autre côté du tube. This object is achieved by the fact that the invention relates to a device for detecting bubbles in a liquid transport tube, characterized in that it comprises a first detector consisting of a first photo-emitting element emitting a beam of nondiametral light, in a first plane orthogonal to the axis of symmetry of the tube and parallel to the tangent to the internal surface of the tube, and a first photoreceptor element located in said first plane, on the other side of the tube and according to a direction parallel to the tangent of the diametrically opposite internal surface of the tube; and a second detector comprising a second photo-emitter emitting a diametral light beam in a second plane orthogonal to the axis of symmetry of the tube and a second photoreceptor element located in said second plane on the other side of the tube.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse du dispositif selon l'invention, ledit second détecteur est situé en aval du premier détecteur dans le sens d'écoulement du liquide du tube. According to a particularly advantageous characteristic of the device according to the invention, said second detector is located downstream of the first detector in the direction of flow of the liquid from the tube.
Selon d'autres caractéristiques du dispositif de l'invention
- celui-ci comporte un circuit électronique de traitement des signaux délivrés par les deux détecteurs pour analyser la quantité de lumière reçue par les photorécepteurs par rapport à la quantité de lumière émise par lesdits photo-émetteurs ou par rapport à un seuil prédéterminé
- ledit premier photo-émetteur émet un faisceau lumineux monochromatique de préférence dans un spectre infrarouge et ledit second photo-émetteur émet un faisceau lumineux polychromatique de préférence dans un spectre visible. According to other characteristics of the device of the invention
- This includes an electronic circuit for processing the signals delivered by the two detectors to analyze the amount of light received by the photoreceptors relative to the amount of light emitted by said photo-emitters or relative to a predetermined threshold.
- Said first photo-emitter emits a monochromatic light beam preferably in an infrared spectrum and said second photo-emitter emits a polychromatic light beam preferably in a visible spectrum.
La présente invention concerne également un support pour dispositif de détection, caractérisé en ce qu'il comporte
- une gorge cylindrique ouverte selon une génératrice sur une largeur inférieure au diamètre interne du cylindre
- deux alésages situés de part et d'autre de l'axe de symétrie longitudinal de la gorge et diamétralement opposés et destinés à recevoir ledit premier photo-émetteur et ledit premier photo-récepteur du premier détecteur
- deux trous situés sur deux faces opposées et débouchant dans la gorge selon un axe de symétrie perpendiculaire à l'axe de symétrie de la gorge et destiné à recevoir ledit second photo-émetteur et ledit second photodétecteur dudit second détecteur.The present invention also relates to a support for a detection device, characterized in that it comprises
- a cylindrical groove open along a generatrix over a width less than the internal diameter of the cylinder
- two bores located on either side of the longitudinal axis of symmetry of the groove and diametrically opposite and intended to receive said first photo-emitter and said first photo-receiver of the first detector
- Two holes located on two opposite faces and opening into the groove along an axis of symmetry perpendicular to the axis of symmetry of the groove and intended to receive said second photo-emitter and said second photodetector of said second detector.
Afin d'éviter les influences de la luminosité extérieure sur la détection, ledit support comporte avantageusement un couvercle destiné à obturer ladite gorge cylindrique ouverte. In order to avoid the influences of the external luminosity on the detection, said support advantageously comprises a cover intended to close said open cylindrical groove.
Le dispositif selon la présente invention peut être avantageusement disposé à la sortie d'une pompe péristaltique sur le tube déformable sur lequel ladite pompe agit pour entraîner le liquide que contient le tube. The device according to the present invention can advantageously be arranged at the outlet of a peristaltic pump on the deformable tube on which said pump acts to entrain the liquid that the tube contains.
L'analyse des résultats d'un dispositif selon l'invention appliquée à une pompe péristaltique consiste avantageusement à
- à stopper la pompe dès que le second détecteur détecte la présence d'une bulle ou un changement d'opacité du liquide dans une zone d'incertitude prédéterminée
- à analyser les résultats de la détection du premier détecteur afin de déterminer si de l'air est présent dans le tube
- à autoriser le redémarrage de la pompe si le premier détecteur détecte la présence de liquide
- à interdire le redémarrage de la pompe si le premier détecteur détecte la présence d'une bulle et ce jusqu'à la purge du tube.The analysis of the results of a device according to the invention applied to a peristaltic pump advantageously consists in
- to stop the pump as soon as the second detector detects the presence of a bubble or a change in the opacity of the liquid in a zone of predetermined uncertainty
- to analyze the results of the detection of the first detector in order to determine whether air is present in the tube
- to allow the pump to restart if the first detector detects the presence of liquid
- to prohibit restarting the pump if the first detector detects the presence of a bubble and this until the tube is purged.
On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 représente schématiquement une vue en perspective du dispositif de détection permettant la mise en oeuvre du procédé
- la figure 2 représente une vue en perspective du support de détection selon l'invention
- la figure 3 représente une vue en coupe du tube au niveau du premier plan de détection --on l'invention, en l'absence de liquide, ar f ' q-##r apparaître les trajets optiques
- la figure 4 représente une vue en coupe du tube au n- u du premier plan de détection selon l'invention en précnce de liquide, en faisant apparaître les trajets optiques
- et la figure 5 représente un graphique des signaux de détection du second détecteur reçus par le circuit électronique selon l'invention.A particular embodiment of the invention will now be described in more detail which will make it better understand the essential characteristics and the advantages, it being understood however that this embodiment is chosen by way of example and that it is not at all limiting. Its description is illustrated by the accompanying drawings, in which
- Figure 1 schematically shows a perspective view of the detection device allowing the implementation of the method
- Figure 2 shows a perspective view of the detection support according to the invention
- Figure 3 shows a sectional view of the tube at the first detection plane --on the invention, in the absence of liquid, ar f 'q - ## r appear the optical paths
- Figure 4 shows a sectional view of the tube at the n- of the first detection plane according to the invention in precnce of liquid, showing the optical paths
- And Figure 5 shows a graph of the second detector detection signals received by the electronic circuit according to the invention.
Le détecteur de bulles véhiculées dans un liquide 1 dans l'âme d'un tube 1 est représenté sur le plan de principe à la figure 1. The bubble detector conveyed in a liquid 1 in the core of a tube 1 is shown on the block diagram in FIG. 1.
Ce détecteur comporte dans un premier plan P disposé de façon orthogonale par rapport à l'axe de symétrie du tube 1, un premier détecteur 2 constitué d'une première source photo-émettrice 3 et d'un premier photorécepteur 4 situés l'un par rapport à l'autre, symétriquement par rapport à l'axe de symétrie du tube 1, sans être diamétralement alignés l'un à l'autre. This detector comprises in a first plane P disposed orthogonally to the axis of symmetry of the tube 1, a first detector 2 consisting of a first photo-emitting source 3 and a first photoreceptor 4 located one by with respect to each other, symmetrically with respect to the axis of symmetry of the tube 1, without being diametrically aligned with one another.
Du premier photo-émetteur 3 sort un faisceau 8 dont 11 axe de symétrie est parallèle à un axe de symétrie 9 passant par le point Q d'intersection de l'axe de symétrie du tube 1 avec la plan P. Comme on le verra ultérieurement ce faisceau incident 8 sera dans certaine condition réfracté selon un faisceau 10 à l'intérieur du tube 1, pour sortir de ce tube selon un faisceau émergent 11 qui est aligné avec l'axe de symétrie du premier photo-récepteur 4 du premier détecteur 2. Ce photorécepteur 4 a son axe de symétrie décalé par rapport à l'axe de symétrie 9 passant par le point Q. La distance de décalement entre les faisceaux incidents 8 et émergents 11 par rapport à l'axe de symétrie 9 est dans ce cas identique. From the first photo-emitter 3 emerges a beam 8 of which 11 axis of symmetry is parallel to an axis of symmetry 9 passing through the point Q of intersection of the axis of symmetry of the tube 1 with the plane P. As will be seen later this incident beam 8 will in certain condition be refracted according to a beam 10 inside the tube 1, to exit this tube according to an emerging beam 11 which is aligned with the axis of symmetry of the first photo-receptor 4 of the first detector 2 This photoreceptor 4 has its axis of symmetry offset with respect to the axis of symmetry 9 passing through the point Q. The offset distance between the incident beams 8 and emerging 11 relative to the axis of symmetry 9 is in this case identical.
Un second détecteur 5 est prévu en aval par rapport au sens découlement du liquide représenté par la flèche A et disposé dans un plan P', orthogonal à l'axe de symétrie du tube 1 et donc parallèle au plan P. Ce second détecteur 5 est constitué d'une deuxième source photoémettrice 6 et d'un deuxième photorécepteur 7 situés de façon diamétralement opposés l'un par rapport à l'autre en étant alignés. A second detector 5 is provided downstream relative to the direction of flow of the liquid represented by the arrow A and disposed in a plane P ', orthogonal to the axis of symmetry of the tube 1 and therefore parallel to the plane P. This second detector 5 is consisting of a second light emitting source 6 and a second photoreceptor 7 located diametrically opposite one with respect to the other while being aligned.
Du second photo-émetteur 6 sort un faisceau lumineux 8' de préférence dans le spectre visible, et dont l'axe de symétrie vient couper orthogonalement l'axe de symétrie du tube 1. Ce rayonnement sort de ce tube pour être reçu dans le second photorécepteur 7. From the second photo-emitter 6 there emits a light beam 8 ′ preferably in the visible spectrum, the axis of symmetry of which orthogonally intersects the axis of symmetry of the tube 1. This radiation leaves this tube to be received in the second photoreceptor 7.
Comme on peut le voir à la figure 4, le faisceau incident 8 du premier photo-émetteur 3 vient frapper la surface extérieure 16 du tube 1 selon un angle tel qu'une majorité du faisceau lumineux est réfractée selon un faisceau 12. Une faible partie du faisceau incident 8 est réfléchie selon un faisceau 13. En présence de liquide dans l'âme du tube 1, la majorité du faisceau réfracté 12 est réfractée selon le faisceau 10, une faible portion étant réfléchie en un rayon 12'. Ce faisceau 10, en arrivant sur la face diamétralement opposée de la surface interne 14 du tube, va être réfracté selon un faisceau 15 et au niveau de la surface externe 16 du tube 1, et être réfracté selon le faisceau émergent 11. De cette façon une majorité du faisceau émis par le photo-émetteur 3 sera reçue par le photorécepteur 4. As can be seen in FIG. 4, the incident beam 8 of the first photo-emitter 3 strikes the outer surface 16 of the tube 1 at an angle such that a majority of the light beam is refracted according to a beam 12. A small part of the incident beam 8 is reflected in a beam 13. In the presence of liquid in the core of the tube 1, the majority of the refracted beam 12 is refracted in the beam 10, a small portion being reflected in a radius 12 '. This beam 10, arriving on the diametrically opposite face of the internal surface 14 of the tube, will be refracted according to a beam 15 and at the level of the external surface 16 of the tube 1, and will be refracted according to the emerging beam 11. In this way a majority of the beam emitted by the photo-emitter 3 will be received by the photoreceptor 4.
En l'absence de liquide dans le tube 1, au niveau du premier détecteur 2, celui-ci va se comporter de la façon représentée à la figure 3. Le faisceau incident 8 émis par le photo-émetteur 3 va être, comme précédemment, en partie réfracté selon le faisceau 12 et pour une autre fraction, réfléchi selon le faisceau 13. En arrivant sur la surface interne 11 du tube 1, une fraction du faisceau 12 sera réfractée dans l'air en un faisceau 17, une faible portion du faisceau 12 étant, comme précédemment réfléchie en un rayon 12'. Le faisceau 17 se trouve approximativement parallèle au faisceau incident 8 en raison du rapport des indices de réfraction qui est sensiblement inverse au rapport des indices de réfraction ayant donnés le faisceau 12.De ce fait le faisceau 17 n'atteindra pas directement un point opposé de la surface interne 11 lui permettant d'être diffracté vers le récepteur 4, mais subira des réflexions multiples 17', 17", 17"', ... dans le tube avant d'y parvenir et la quantité de lumière y parvenant sera considérablement affaiblie par les réfractions 18 se produisant à chaque point d'impact du faisceau 17 sur la surface interne 14 du tube 1. In the absence of liquid in the tube 1, at the level of the first detector 2, this will behave as shown in FIG. 3. The incident beam 8 emitted by the photo-emitter 3 will be, as before, partly refracted according to the beam 12 and for another fraction, reflected according to the beam 13. On arriving on the internal surface 11 of the tube 1, a fraction of the beam 12 will be refracted in air into a beam 17, a small portion of the beam 12 being, as previously reflected in a radius 12 '. The beam 17 is approximately parallel to the incident beam 8 due to the ratio of the refractive indices which is substantially inverse to the ratio of the refractive indices which have given the beam 12. Therefore the beam 17 will not directly reach an opposite point of the internal surface 11 allowing it to be diffracted towards the receiver 4, but will undergo multiple reflections 17 ', 17 ", 17"', ... in the tube before reaching it and the quantity of light arriving there will be considerably weakened by the refractions 18 occurring at each point of impact of the beam 17 on the internal surface 14 of the tube 1.
Le niveau très faible du signal reçu par le photorécepteur 4 en présence d'air dans le tube par rapport au niveau de réception du même signal en présence de liquide permettra de détecter la présence d'une bulle d'air au niveau du détecteur 2. The very low level of the signal received by the photoreceptor 4 in the presence of air in the tube compared to the level of reception of the same signal in the presence of liquid will make it possible to detect the presence of an air bubble at the level of the detector 2.
Concernant le second détecteur 5, le signal de détection délivré par le photorécepteur 7 situé de façon diamétralement opposé par rapport à l'axe de symétrie du tube et au photo-émetteur 6 va correspondre au signal 19 de la figure 5. Ce signal 19, traité par un circuit électronique, évoluera en fonction de l'opacité du liquide circulant dans le tube 1, par exemple pour correspondre à un signal proche des valeurs de tension comprises dans une fourchette de O à 1,5 Volt pour les opacités importantes et à un signal correspondant à une fourchette de tension comprise entre 2,5 et 5 Volts pour les liquides de faible opacité. Le passage d'une bulle d'air au niveau du second détecteur 5 provoquera l'apparition d'un pic dans le signal tel que celui représenté par la référence 20. La référence 21 représente le cas où une micro-bulles ou un aggrégat passe devant le détecteur.La référence 22 représente le cas d'une bulle qui reste présente devant la cellule de détection, la référence 23 représente le cas d'une bulle petite ou moyenne dans un liquide clair et la référence 24 représente le cas d'une grosse bulle occupant tout le diamètre dans le cas d'un liquide clair. Concerning the second detector 5, the detection signal delivered by the photoreceptor 7 located diametrically opposite with respect to the axis of symmetry of the tube and to the photo-emitter 6 will correspond to the signal 19 of FIG. 5. This signal 19, processed by an electronic circuit, will evolve as a function of the opacity of the liquid circulating in the tube 1, for example to correspond to a signal close to the voltage values included in a range of O to 1.5 Volts for significant opacities and to a signal corresponding to a voltage range between 2.5 and 5 Volts for liquids of low opacity. The passage of an air bubble at the level of the second detector 5 will cause the appearance of a peak in the signal such as that represented by the reference 20. The reference 21 represents the case where a micro-bubbles or an aggregate passes in front of the detector. Reference 22 represents the case of a bubble which remains present in front of the detection cell, reference 23 represents the case of a small or medium bubble in a clear liquid and reference 24 represents the case of a large bubble occupying the entire diameter in the case of a clear liquid.
On peut ainsi fixer par exemple un seuil de tension pour les pics, au-delà de laquelle la présence d'air doit être considérée effectivement comme une bulle et non pas comme une micro-bulle non gênante, ce seuil peut par exemple correspondre à des pics supérieurs à 0,4 Volt. We can thus set for example a voltage threshold for peaks, beyond which the presence of air must be effectively considered as a bubble and not as a non-annoying micro-bubble, this threshold can for example correspond to peaks greater than 0.4 Volt.
Si les pics des signaux se situent dans les zones de forte opacité ou de faible opacité, la détection peut être suffisante sans qu'il soit nécessaire de faire appel au premier détecteur pour la confirmer. En effet, en détectant l'opacité, toute présence de bulles correspond à une variation de cette opacité faisant transiter le signal brusquement vers une zone plus claire, s'il part d'une zone à opacité importante, en raison de la perte de la quantité de lumière due à l'opacité. Ce pic sera par contre vers une zone plus opaque s'il part d'une zone de faible opacité en raison de l'effet de loupe que constitue alors le liquide dans le tube par rapport à l'air. On constate donc que la zone de tension correspondant à la présence d'air dans le tube se trouve comprise entre la zone de tension correspondant à un niveau très opaque et la zone de tension correspondant à un niveau très clair. If the signal peaks are in areas of high opacity or low opacity, detection may be sufficient without the need to call the first detector to confirm it. In fact, by detecting the opacity, any presence of bubbles corresponds to a variation in this opacity causing the signal to pass suddenly to a lighter area, if it starts from an area with significant opacity, due to the loss of the amount of light due to opacity. This peak will on the other hand be towards a more opaque zone if it starts from a zone of low opacity due to the magnifying effect which the liquid in the tube then constitutes in relation to the air. It can therefore be seen that the tension zone corresponding to the presence of air in the tube is between the tension zone corresponding to a very opaque level and the tension zone corresponding to a very clear level.
Dans une application particulière, la zone d'incertitude peut approximativement être comprise entre 1,8 et 2,2 Volts. Néanmoins on comprend également que dans le cas d'un changement d'opacité du liquide sans présence de bulles, le signal correspondant à ce changement passe par cette zone d'incertitude et il est alors très difficile de distinguer la présence d'une bulle d'air d'un simple changement d'opacité. In a particular application, the uncertainty zone can be approximately between 1.8 and 2.2 Volts. However, it is also understood that in the case of a change in opacity of the liquid without the presence of bubbles, the signal corresponding to this change passes through this area of uncertainty and it is then very difficult to distinguish the presence of a bubble d looks like a simple change in opacity.
Cette incertitude sur la détection est éliminée grâce à l'utilisation du premier détecteur 2 qui permet de faire la distinction entre un liquide et de l'air par le fait qu'un élément venant perturber l'indice de réfraction relatif entre la paroi du tube et le milieu interne du tube va provoquer une grande modification dans le trajet lumineux du faisceau, et par conséquent une grande modification dans le signal analysé. This uncertainty on the detection is eliminated thanks to the use of the first detector 2 which makes it possible to distinguish between a liquid and air by the fact that an element disturbing the relative refractive index between the wall of the tube and the internal medium of the tube will cause a large change in the light path of the beam, and therefore a large change in the signal analyzed.
De cette façon, en fixant une zone de double détection C représentée, par exemple, par les tensions comprises entre 1,8 Volt et 2,2 Volts dans les signaux du deuxième détecteur, et en faisant alors appel à la détection du premier détecteur pour confirmer ou infirmer le résultat, on pourra déterminer, indépendamment du fait de la variation de l'opacité du liquide, si l'anomalie constatée sur la courbe de réponse du deuxième photorécepteur correspond à une bulle ou à un changement d'opacité. In this way, by setting a double detection zone C represented, for example, by the voltages between 1.8 Volt and 2.2 Volts in the signals of the second detector, and then calling on the detection of the first detector to confirm or invalidate the result, it will be possible to determine, independently of the fact of the variation in the opacity of the liquid, whether the anomaly observed on the response curve of the second photoreceptor corresponds to a bubble or to a change in opacity.
L'utilisation conjointe de ces deux détecteurs permet notamment d'éviter les erreurs de détection par exemple dans le cas de bulles n'occupant pas l'intégralité de la section du tube, car si pour certaines applications le premier détecteur peut suffir, pour d'autres applications, et notamment des applications pour des perfusions ou des transfusions dans un domaine médical, celui-ci pourrait être insuffisant si une bulle, n'occupant pas toute la section, échappait à la détection en raison de sa position dans le tube.Alors qu'au moyen de ces deux détecteurs la partie de la section qui ne serait pas couverte par les faisceaux dans le cadre de leur détection correspondrait à des micro-bulles ou à des aggrégats dans les liquides physiologiques, sang, plasma ou autres qui ne représentent pas de dangers pour le patient dans la mesure où ils seront généralement éliminés par un piège à bulles monté en aval dans le tube. The joint use of these two detectors makes it possible in particular to avoid detection errors for example in the case of bubbles not occupying the entire section of the tube, because if for certain applications the first detector may be sufficient, for d Other applications, and in particular applications for infusions or transfusions in a medical field, this could be insufficient if a bubble, not occupying the entire section, escaped detection because of its position in the tube. Whereas by means of these two detectors the part of the section which would not be covered by the beams within the framework of their detection would correspond to micro-bubbles or to aggregates in physiological liquids, blood, plasma or others which do not represent no danger to the patient since they will generally be eliminated by a bubble trap mounted downstream in the tube.
La figure 2 représente un support qui permet la mise en oeuvre du procédé selon l'invention en assurant la constitution du dispositif dont le principe a été décrit précédemment. Un bloc 25 comporte un évidement ou gorge cylindrique 26 ouvert selon une génératrice de direction parallèle à l'axe de symétrie de cet évidement 26, de façon à ce que les côtés 27 de cette ouverture débouchent sur la surface latérale 38 de ce bloc 25 par des chanfreins 28. La distance entre les deux bords 27 de l'ouverture est légèrement inférieure au diamètre externe du tube 1, de façon à assurer une immobilisation de ce tube une fois qu'elle a été introduite par élasticité dans l'évidement cylindrique 26. Perpendiculairement à l'axe de symétrie de cet évidement, sont pratiqués dans le bloc 25 et de part et d'autre de cet évidement 26, des trous 29 et 30 assurant le guidage des faisceaux incidents et émergents du second détecteur 5. Des évidements 31 et 32 sur les faces latérales du bloc 25 permettent de loger le photo-émetteur 6 et le photorécepteur 7 du second détecteur 5. Dans un plan parallèle et inférieur (dans la visualisation de la figure 2) au plan des premiers trous 29 et 30, figurent deux autres trous ou alésages 33 et 34 décalés axialement par rapport à l'axe de symétrie du cylindre 26 de la façon représentée à la figure 1. Ces alésages 33 et 34 débouchent sur les faces latérales du bloc 25 dans des évidements 35 et 36 permettant de loger le photo-émetteur 3 et le photorécepteur 4 du premier détecteur 2. FIG. 2 represents a support which allows the implementation of the method according to the invention while ensuring the constitution of the device whose principle has been described previously. A block 25 has a cylindrical recess or groove 26 open along a direction generator parallel to the axis of symmetry of this recess 26, so that the sides 27 of this opening open onto the lateral surface 38 of this block 25 by chamfers 28. The distance between the two edges 27 of the opening is slightly less than the external diameter of the tube 1, so as to immobilize this tube once it has been introduced by elasticity into the cylindrical recess 26 Perpendicular to the axis of symmetry of this recess, are made in the block 25 and on either side of this recess 26, holes 29 and 30 ensuring the guiding of the incident and emerging beams of the second detector 5. Recesses 31 and 32 on the lateral faces of the block 25 make it possible to house the photo-emitter 6 and the photoreceptor 7 of the second detector 5. In a parallel and lower plane (in the visualization of the figure 2) in the plane of the first holes 29 and 30, there are two other holes or bores 33 and 34 offset axially relative to the axis of symmetry of the cylinder 26 as shown in FIG. 1. These bores 33 and 34 open onto the side faces of the block 25 in recesses 35 and 36 making it possible to house the photo-emitter 3 and the photoreceptor 4 of the first detector 2.
Un couvercle 37 est fixé, après engagement du tube 1, sur la paroi frontale 38 du bloc 25, par exemple au moyen de vis traversant des trous 39 du couvercle 37 et s'engageant des orifices 40 de la paroi 38 afin d'isoler complètement les plans orthogonaux où se produisent les détections, de toute influence extérieure à la lumière. A cover 37 is fixed, after engagement of the tube 1, on the front wall 38 of the block 25, for example by means of screws passing through holes 39 of the cover 37 and engaging holes 40 of the wall 38 in order to completely isolate the orthogonal planes where the detections occur, of any influence external to light.
Le couvercle 37 peut également être lié au bloc 24 par un axe de pivotement placé à un coin de ce couvercle en regard d'un des orifices 40. The cover 37 can also be linked to the block 24 by a pivot pin placed at a corner of this cover opposite one of the orifices 40.
On a ainsi réalisé un support pour dispositif de détection qui permet de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. A support for a detection device has thus been produced which makes it possible to implement the method of the invention.
Selon une application préférée du dispositif de l'invention, celui-ci est appliqué à un tube de transport d'un liquide physiologique. According to a preferred application of the device of the invention, it is applied to a tube for transporting a physiological liquid.
Dans ce type d'application, il est particulièrement intéressant d'équiper une pompe péristaltique d'un support selon l'invention dans lequel est engagée le tube traversant la pompe péristaltique à la sortie de celle-ci afin de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. On peut prévoir que lors de l'écoulement d'un liquide physiologique entraîné par la pompe péristaltique dans le tube, dès que le second détecteur détecte la présence d'une bulle ou un passage dans la zone d'incertitude C (figure 5) lors d'un changement d'opacité du liquide, le dispositif selon l'invention par ses moyens électroniques commande l'arrêt de la pompe et analyse les résultats fournis par le premier détecteur afin de vérifier si il s'agit d'une bulle d'air ou d'un changement d'opacité.Dans le cas où il s'agit d'un changement d'opacité, c'est-à-dire que la détection opérée par le premier détecteur montre la présence de liquide, le redémarrage de la pompe est autorisé de manière simple, par exemple par simple pression sur un bouton de démarrage. Dans le cas contraire, c'est-àdire si le premier détecteur confirme la présence d'air dans le tube, il interdit tout redémarrage avant que ne soit effectué une purge du tube et donc un processus de redémarrage particulier sur la pompe péristaltique. In this type of application, it is particularly advantageous to equip a peristaltic pump with a support according to the invention in which the tube passing through the peristaltic pump is engaged at the outlet of the latter in order to implement the method according to the invention. We can foresee that during the flow of a physiological liquid entrained by the peristaltic pump in the tube, as soon as the second detector detects the presence of a bubble or a passage in the zone of uncertainty C (figure 5) during of a change in opacity of the liquid, the device according to the invention by its electronic means controls the stopping of the pump and analyzes the results provided by the first detector in order to check whether it is a bubble of or a change in opacity. In the case of a change in opacity, that is to say that the detection carried out by the first detector shows the presence of liquid, the restarting of the pump is authorized in a simple manner, for example by pressing a start button. Otherwise, that is to say if the first detector confirms the presence of air in the tube, it prohibits any restart before purging of the tube and therefore a particular restart process on the peristaltic pump.
En fonction des applications de la présente invention, le support peut être disposé avec l'ouverture de l'évidement cylindrique 26 dirigé vers le haut, de sorte que des micro-bulles présentes dans le tube se trouvent dans la partie haute de celle-ci et donc ne soient pas détectées. A l'inverse si l'on souhaite que toute présence d'air soit détectée, on placera le support selon l'invention de sorte que l'ouverture de son évidement cylindrique 26 soit dirigé latéralement, dans ce cas toute présence d'air, même sous la forme de micro-bulles sera détectée par le second détecteur. Depending on the applications of the present invention, the support can be arranged with the opening of the cylindrical recess 26 directed upwards, so that microbubbles present in the tube are found in the upper part thereof. and therefore are not detected. Conversely, if it is desired that any presence of air be detected, the support according to the invention will be placed so that the opening of its cylindrical recess 26 is directed laterally, in this case any presence of air, even in the form of micro-bubbles will be detected by the second detector.
Naturellement l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. Naturally, the invention is in no way limited by the features which have been specified in the foregoing or by the details of the particular embodiment chosen to illustrate the invention. All kinds of variants can be made to the particular embodiment which has been described by way of example and to its constituent elements without departing from the scope of the invention. The latter thus includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations.
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