POUSSE – SERINGUE PROGRAM1 DOSSIER PEDAGOGIQUE
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SOMMAIRE :
ETUDE FONCTIONNELLE : [Page 3 à 14]
1. Analyse fonctionnelle du système. [Page 3 à 5]
1.1 Mise en situation. [Page 4 à 5]
1.2 Fonction Globale et schéma fonctionnel associé. [Page 5]
1.3 Fonction d'usage et schéma fonctionnel associé. [Page 5]
2. Analyse fonctionnelle de l’Objet Technique : POUSSE SERINGUE. [Page 6 à 14]
2.1 Fonction Globale et schéma fonctionnel associé. [Page 6]
2.2 Fonction d’usage du Pousse Seringue et schéma fonctionnel associé. [Page 6]
2.3 Elargissement de l'étude. [Page 7]
2.4 Schéma fonctionnel de 1er degré de l’Objet Technique. [Page 8 à 9]
2.5 Schémas fonctionnels de 2ème degré des fonctions principales étudiées. [Page 10 à 14] SCHEMAS STRUCTURELS : [Page 16 à 20] DOCUMENTAION TECHNIQUE : [Page 21 : DT1 à DT12]
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1. Analyse fonctionnelle du système.
1.1 Mise en situation.
1.1.1 Présentation. Le système étudié permet de réaliser une perfusion : c’est un système de perfusion. Exemple : Suite à un infarctus, il faut administrer au patient de l’Heparin ( Anticoagulant ) en intraveineuse afin de liquéfier son sang.
1.1.2 Expression du besoin. Après l’administration du produit perfusé, celui-ci va réagir et aura un effet maximum au bout de quatre heures dans notre exemple, après cela l’effet diminue, on peut donc observer le graphique suivant:
Une autre méthode permet de supprimer les variations importantes en perfusant la solution de façon constante, on utilise alors un système à Seringue Auto Pulsé (appelé dans le milieu hospitalier S.A.P.). Leur grande fiabilité d’utilisation et leur système de sécurité leur permettent de s’adapter à tous besoins. Certains permettent même de placer deux seringues afin de pouvoir réaliser un mélange de produits avant de les injecter.
1.1.3 Diagramme Sagittal.
Patient Infirmière
Pousse SeringueSeringue
Mise en fonctionnement
Informations visuelles et
sonores
Installer l' aiguille
Problèmes éventuels
Liquideà débit
constant
Poussée linéaire sur le piston
Positionnerla seringue
sur le pousseseringue
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1.1.4 Approche des milieux associés. Milieu Humain. Les manipulations de préparation et la surveillance nécessitent l’intervention d’infirmières consciencieuses. Milieu économique. Le système de seringue auto pulsé étant autonome, décharge le personnel d’une présence assidue pendant les phases de longues durées, d’où une surveillance possible de plusieurs postes. Milieu Physique. Le système contient une batterie qui lui permet de fonctionner même lors d’un déplacement du patient (en ambulance, d’un local à un autre ). Milieu Technique. - Gamme de débit : de 0.1 à 99ml/H par incrément de 0.1 ml/H. - Limite de temps : de 1 à 24 heures par incrément de 1 heure. - Précision débit : ± 3% avec seringues sélectionnables suivant norme NF 90.251.
1.2 Fonction Globale et schéma foctionnel associé.
1.2.1 Fonction Globale du système. Soigner un patient en lui injectant un remède efficace pour traiter ses problèmes.
1.2.2 Schéma fonctionnel de Niveau 1 du système.
Soigner par perfusion
Solutionmédicamenteuse
Guérison ou
amélioration de l'état du patient
1.3 Fonction d'usage et schéma fonctionnel associé.
1.3.1 Fonction d’Usage du système . Réaliser une perfusion en intraveineuse à débit constant.
1.3.2 Schéma fonctionnel de Niveau 2 du système.
Réaliser une perfusion avec un pousse seringue
Solutionmédicamenteuse
Solution injectée en
intraveineuse
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2. Analyse fonctionnelle de l’Objet Technique : POUSSE SERINGUE.
2.1 Fonction Globale et schéma fonctionnel associé.
2.1.1 Fonction Globale de l’Objet Technique. Réaliser une poussée sur un piston de façon linéaire avec des instructions précises sur le temps et la vitesse.
2.1.2 Schéma Fonctionnel de Niveau 1 de l’Objet Technique.
Poussée linéaire
Données etconsignes Avancée du piston
2.2 Fonction d’usage du Pousse Seringue et schéma fonctionnel associé.
2.2.1 Fonction d'usage. La fonction d'usage de l'objet technique est de pousser une seringue de façon continue selon un temps et une vitesse déterminés.
2.2.2 Schéma Fonctionnel de Niveau 2 de l’Objet Technique.
Captage des informations
Présence seringue
Information de l'infirmière :- Type de seringue- Débit- Temps Gestion des
informations et création des divers signaux de commande
Informations
visuelles et sonores
Informations
vers terminal
Commandedu moteur
Déplacement du piston
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2.3 Elargissement de l'étude. Le pousse seringue étudié est réalisé par la société BECTON DICKINSON, sa référence est le PROGRAM 1s.
2.3.1 Configuration matérielle.
Informations techniques sur le POUSSE SERINGUE : - Les infirmières doivent positionner la seringue sur l’appareil et le programmer, il faut donc qu’il soit simple à utiliser.
- Types de seringues pré-programmées :
N° de programmation Type et marque Volume (ml) Diamètre intérieur (mm) 1 BD (PLASTIPACK) 60 26.6 2 TERUMO 60 29.1 3 BRAUN (OMNIFIX) 60 27.9 4 MONOJECT 60 26.6 5 BRAUN (PERFUSOR) 50 27.9 6 BD 50 27.9 7 BD 30 21.6 8 TERUMO 30 23 9 BD 20 19 10 TERUMO 20 19.9 11 BRAUN (PERFUSOR) 20 20.2 12 BD 10 14.5 13 TERUMO 10 15.8 14 BRAUN (PERFUSOR) 10 15.8
- Son poids de 2.9 Kg et sa poignée de transport lui permettent une grande mobilité dans un service hospitalier. - Alimentation : - secteur 220-240 V 50-60 Hz Imax=50 mA. - batterie 6V 1.1AH (Autonomie 5 H, recharge 15 H). - Alarmes et sécurités : Toutes les fonctions du pousse seringue sont contrôlées en permanence. - Limite de temps : de 1 à 24 heures par pas de 1 heure.
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2.4 Schéma fonctionnel de 1er degré de l’Objet Technique.
2.4.1 Schéma fonctionnel
2.4.2 Définitions des fonctions principales et des E/S
FA1 : Alimentation des différentes fonctions : Conversion de la tension alternative issue du secteur (220V, 50Hz) en tensions continues 5V et 6.8V
E : - Energie électrique EDF. - Marche et arrêt de l'appareil. S : - Tensions continues 5V et 6.8V (fonctionnement sur secteur) et 6V (fonctionnement sur batterie) - Contrôle de la tension de l'alimentation (alarme batterie ; pré-alarme batterie, présence
secteur,…).
FP1 : Acquisition des données extérieures par capteurs optiques ou par interrupteurs ou par clavier. E : - Données de l'infirmière, Débrayage, contre - pression, Pré-Alarme (fin de perfusion), position de
la seringue et de son maintien. S : - Information électrique représentant les différentes entrées.
FP2
Gérerl'énergie
électrique FA1
Traiter les données
FP4
Transmission des
informations
FP5
Commandedu moteur pas à pas
FP3
Energie Electriquedu réseau EDF
Energie électriquedistribuée aux
différentes fonctions
Données extérieures
Déplacementde la crémaillère
(du piston)
Terminal
Afficheurs
Sonore
Contrôle del'alimentation
Mise en fonctionnement de l'appareil
Arrêt del'appareil
ON,OFF
Données del'infirmière
Contrôle d'avance mécanique
FP2
Freqmoteur
Init moteur
Alarme et
Pré-alarmeAcquisition des données extérieures FP1
Phases du moteur
Dent de la crémaillère
Seringue
Débrayage
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FP2 : Contrôle d'avance mécanique : vérifie la vitesse d'avance du piston E : - Débrayage ( pendant une phase de débrayage le piston est libre, cela permet de positionner la
seringue ) - Freq moteur : image de la vitesse du moteur (issue de FP4). - Dent de la crémaillère ( pour vérifier le déplacement réel du piston). S : - Init moteur : Problème , vitesse du moteur non correcte.
FP3 : Commande du moteur pas à pas : création des signaux de commande des phases du moteur. E : - Freq moteur : image de la vitesse du moteur (issue de FP4). - Init moteur : Arrêt de la rotation du moteur. S : - Déplacement du piston. - Phases du moteur.
FP4 : Traiter les données :gestion complète du fonctionnement de l'appareil par carte à microprocesseur.
E : - Données extérieures ( issues de FP1) - Contrôle de l'alimentation (vérification de la tension d'alimentation : important pour un
fonctionnement sur batterie ). - Phases du moteur pas à pas pour vérifier la commande de celui-ci. S : - Données à transmettre à l'infirmière (FP5) - Freq moteur : commande de la vitesse du moteur pas à pas. - Arrêt de l'appareil
FP5 : Transmission des données à l'infirmière (sous formes visuelles et sonores). E : - Données (issue de FP4 : Débit, temps écoulé, type de seringue, alarme et code d'alarme ). S : - Données à afficher sur afficheur LCD. - Données à transmettre au terminal de surveillance à distance. - Sonnerie pour prévenir l'infirmière d'une alarme ou d'une pré-alarme.
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2.5 Schéma fonctionnel de 2ème degré des fonctions principales étudiées.
2.5.1 Etude de FP2 : Cette fonction contrôle la partie mécanique mobile en faisant un test de sous débit et de sur débit.
2.5.1.1 Schéma Fonctionnel de 2nd degré de FP2
2.5.1.2 Etude structurelle des Fonctions Secondaires. Rôle de FS21. Cette fonction détecte la présence d’une dent de la crémaillère par un capteur optique. Rôle de FS22. Les signaux délivrés par cette fonction sont temporisés. Rôle de FS23. Le signal de sortie ‘Reset’ permet d’initialiser les fonctions de contrôle. Il s’active à la mise sous tension et dans une phase de débrayage. Pour le rendre inactif, il faut une impulsion sur son entrée ‘Fin reset’. Rôle de FS24. Cette fonction contrôle si le piston n’est pas trop lent, cas pouvant se produire lors d’une panne du moteur ou d’un blocage de la partie mobile de l’appareil. Si une dent de la crémaillère ne parvient pas avant la 1664ème impulsion du signal ‘Freq Moteur’ alors l’appareil est en sous débit. Rôle de FS25. Cette fonction vérifie que le piston n’avance pas trop rapidement, ce serait dû à une mauvaise commande du moteur où un débrayage de l’appareil sans commuter l’interrupteur. Rôle de FS26. Cette fonction renvoie un signal ‘Init moteur’ à l’état haut si un des signaux ‘Sur débit’ ou ‘Sous débit’ est actif.
Création de signaux temporisés
FS22
Freq Moteur
Debrayage
FP4
FP1
Controle de sous débit
FS24
Opto
Controle desur débit
FS25
Production du signal de initialisation
du moteur FS26
Reset
Fin reset
Front M
Création du signal d'initialisation FS23
Front D
Sousdébit
Surdébit
Init Moteur
Détection d'une dent de la crémaillère
FS21
Dent de la
crémaillère
FP3
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2.5.2 Etude de FP3. Cette fonction crée les signaux de commande du moteur pas à pas en fonction de la vitesse calculée.
2.5.2.1 Schéma Fonctionnel de 2nd degré de FP3.
2.5.2.2 Etude structurelle des Fonctions Secondaires. Rôle de FS31. Cette fonction crée les différents signaux de commande des phases du moteur. Rôle de FS32. Cette fonction amplifie les signaux de commande des différentes phases puis convertit l ’énergie électrique en énergie mécanique par le moteur pas à pas. Rôle de FS33. Cette fonction transmet les informations (phases) à la partie de traitement afin de contrôler le fonctionnement du moteur et de déclencher l’alarme (AA) si celui-ci n’est pas correct.
/
Création de tension de référence pour les
phases du moteur FS31
Amplification et conversion
électrique/mécanique FS32
Transmission des informations de
commande du moteur
FS33
Freq moteur
Init moteur
Phases'
4
/PHMOT
FP4
Phases''
4
Déplacement
du piston/
Phases
FP4
FP2
FP4
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2.5.3 Etude de FP4. La fonction principale FP4 délivre le signal 'freq moteur', qui est la consigne de vitesse pour piloter le moteur pas à pas.
Le logiciel permettant de générer ce signal est décomposer de la manière suivante : * Saisir les données de l’infirmière (Type de seringue, débit, temps max). * Transmettre les données de l’infirmière vers FP5 pour les afficher. * Rechercher le diamètre de la seringue dans la mémoire (EPROM) connaissant le type de la seringue. * Calcul de la période du signal ‘Freq Moteur’ connaissant le diamètre de la seringue et le débit ( il faut 1200 impulsions pour que le piston du moteur avance de 4mm). * Envoyer à chaque période, une impulsion pour que le moteur tourne à sa vitesse calculée.
2.5.3.1 Schéma Fonctionnel de 2nd degré de FP4.
Rôle de FS4.1 : Cette fonction génère un signal périodique carré (0 ;+5V) de fréquence 5MHz. Rôle de FS4.2 : Cette fonction exécute et gère le programme de fonctionnement du pousse-seringue, permettant entre-autre de fournir le signal ‘Fréq Moteur’ (qui est la consigne de vitesse pour piloter le moteur pas à pas) et de gérer les différentes alarmes. Rôle de FS4.3 : Cette fonction appelée ‘chien de garde’ (watch-dog) surveille en permanence le bon déroulement du programme et, en cas d’anomalie, empêche le pousse - seringue de rester dans un état de non - fonctionnement en provoquant la réinitialisation du microprocesseur.
Générer unsignal
d'horlogeFS4.1
Traiter les données
FS4.2
Surveiller lefonctionnement
FS4.3
MémoriserFS4.4
Décoder lesadresses
FS4.5
VERS AUTRES PERIPHERIQUES
Bus des ports Vers autres périphériques
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Rôle de FS4.4 : Cette fonction mémorise des données et surtout les diamètres pré - programmés des seringues (EPROM). Rôle de FS4.5 : Cette fonction permet de sélectionner un des différents périphériques du micro – contrôleur (EPROM, RAM, ACIA, …) afin qu’ils (1 périphérique avec le micro – contrôleur) puissent échanger des données sans conflit.
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2.5.4 Etude de FA1. Cette fonction alimente les différentes fonctions en fournissant deux différentes tensions continues 5V et 6.8V (fonctionnement sur secteur) ou 6V (fonctionnement sur batterie).
2.5.4.1 Schéma Fonctionnel de 2nd degré de FA1. Tension
Stocker l'énergieélectrique
secteur Abaisser latensionFA11
Redresserla tensionFA12
Filtrer latensionFA13
Réguler latensionFA14 FA15
6,8V
Alimentationmoteur
Sélectionner
Détecter la décharge
d'alimentationle type
Interrupteur "30"
Réguler la
tension à 5 volts
Pré-alarme
Alarmebatterie
batterie
de la batterie
FA16FA17
FA18
5V
Alimentationbuzzer
2.5.4.2 Etude structurelle des Fonctions Secondaires.
Rôle de FA11. Cette fonction transforme le signal sinusoïdal alternatif issu du secteur (Ueff=220V ; f=50Hz) en un signal sinusoïdal alternatif de valeur efficace abaissée (Ueff=15V ; f=50Hz).
Rôle de FA12. Cette fonction transforme le signal alternatif issu de FA11 en un signal redressé (toujours positif).
Rôle de FA13. Cette fonction réduit l’ondulation du signal redressé.
Rôle de FA14. Cette fonction maintient (régule) une tension constante égale à 6,8V quelle que soit la consommation du pousse-seringue.
Rôle de FA15. Cette fonction stocke l’énergie électrique (c’est une batterie) et la restitue sous forme d’une tension continue de 6V.
Rôle de FA16. Cette fonction permet de sélectionner le type d’alimentation (batterie ou secteur) du pousse-seringue.
Rôle de FA17. Cette fonction maintient (régule) une tension constante égale à 5V quelle que soit la consommation du pousse-seringue.
Rôle de FA18. Cette fonction permet de détecter la décharge de la batterie en fournissant 2 signaux électriques d’alarme :
- pré-alarme batterie = +5 Volts si la tension batterie est inférieure à 6V (se déclenche 2 heures avant la décharge complète); 0V si la tension batterie est égale à 6V.
- alarme batterie : +5 Volts si la tension batterie est inférieure à 5,8V (c’est la décharge complète de la batterie ce qui provoque l’arrêt de la perfusion); 0V si la tension batterie est supérieure à 5,8V.
EN
2
1X/Y
0123
2 4
3 56
1 7
CI 6/1
74HC139
EN
2
1X/Y
0123
2 4
3 56
1 7
CI 6/2
74HC139
EN
2
1X/Y
0123
2 4
3 56
1 7
CI 12/1
74HC139
&1
23
CI 22/2
4081
11
23
CI 20/1
4071
11
23
CI 20/2
4071
11
23
CI 20/3
4071
A08
A17
A26
A35
A44
A53
A62
A71
A823
A922
A1019
CE18
OE20
WE21
D0 9
D1 10
D2 11
D3 13
D4 14
D5 15
D6 16
D7 17
CI 21
6116A
A010
A19
A28
A37
A46
A55
A64
A73
A825
A924
A1021
A1123
A122
CE20
OE22
PGM27
VPP1
D0 11
D1 12
D2 13
D3 15
D4 16
D5 17
D6 18
D7 19
CI 3
27C64
EN
C1
1D3 2
4 5
7 6
8 9
13 12
14 15
17 16
18 19
1
11
CI 2
74HC373
PB036
PB135
PB234
PB333
PB432
PB531
PB630
PB729
D0/A0 28
D1/A1 27
D2/A2 26
D3/A3 25
D4/A4 24
D5/A5 23
D6/A6 22
D7/A7 21
A11 16
A12 15
OSC238
RST1
IRQ2
TIMER37
OSC129
PA014
PA113
PA212
PA311
PA410
PA59
PA68
PA77
A10 17A9 18A8 19
DS 4
AS 6
R/W 5
LI 3
CI 1
6805
CI 17/3
4069
XT1
5MHzR28
10k
C122pF
C222pF
RN410k
RN110k
+5V
+5V
VERS
FP2ET
FP3
BUS D'ADRESSE
BUS DE DONNEE
BUS DE CONTROLE
BUS DU PORT
DS
ASR/W
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
A9A10A11A12
A8
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A9A10A11A12
A8
B0B1B2B3B4B5B6B7
B0B1B2B3B4B5B6B7
A0A1A2A3A4A5A6A7
A9A10
A8
/DRAMR/W/DS
/DS/P32
B0B1B2B3B4B5B6B7
/RS
T
BU
S D
U P
OR
T
BU
S D
'AD
RE
SS
E
BU
S D
E D
ON
NE
E
BU
S D
E C
ON
TRO
LE
AS
BU
S D
'AD
RE
SS
E
BU
S D
'AD
RE
SS
E
BU
S D
E C
ON
TRO
LE
BU
S D
E D
ON
NE
E
BU
S D
E D
ON
NE
E
BU
S D
'AD
RE
SS
E
BU
S D
E C
ON
TRO
LE
/DR
AM
/P32
AS
/DS
A10
A11
A12
A0
A1
A8
A9
/DA
/SDA/SSA
/PH MOT/ALARM
1
CX
RCX
R
2
1
4
5
3
6
7
CI 5/1
4538
1
CX
RCX
R
2
1
4
5
3
6
7
CI 5/2
4538
&1
23
CI 22/1
4081
CI 17/4
4069
R4
VC
C8
GN
D1
Q 3
DC 7
TH 6
CV5
TR2
CI 19
NE555
+5V+5V
+5V +5V
R4
33k
R5
15k
RN3/110k
R61M
R73.3k
C3
100n
C4
22n
C5100nF C6
1µF
PA
7
/RS
T
POUSSE SERINGUE PROGRAM1
STRUCTURE REALISANT LA FONCTION TRAITER LES DONNEES
BERTHOME G
BP
FS
B0B1B2B3B4B5B6B7
R/W
A9
A8A1
DS/RST
PB7
PA6
PB5
B0
B1
B2
B3
B4
B5
PB0
PA0PA1PA2PA3PA4PA5
B1
B0
B2
B3
B2
B3
B4
B5
B1
B0
CLAVIER
MAX222
V+ 3
V- 7
T1Out 15
T2Out 8
C1+2
C1-4
C2+5
C2-6
T1In12
T2In11
R1In14
R2In9
R1Out 13
R2Out 10SHDM18
U2
MAX222
ACIA
D422
D523
D624
D725
xTL1 6
xTL0 7
R/W28
CS02
P227
RS013
RS114
TxD 10
RxC 5
D018
D119
D220
D321
RxD12
CS13
RES4
CTS9
DCD16
DSR17
IRQ 26
DTR 11
RTS 8
U1
ACIA
ALARME SONORE
R1
LD2
ALIM MOTEUR
TEMOIN ALARME
&8
910
U22:C
4081R2
D10
RN
+5V
D8
D2Art
/SSA
/SDA
=11
23
CI24:A
4030
AFFICHAGESERINGUE
DEBIT DUREECode alarmeVoir structure
BP
FS
LD1
R37
+5V
TEMOIN DEPERFUSION
S
1D
C1
R
51
32
4
6CI11:A
4013
S
1D
C1
R
913
1112
10
8CI11:B
4013
CI13:F
1413
CI13:E
1413
CI13:A
1413
CI13:B
1413
CI13:C
1413CI13:D
1413
PH3
PH4
PH1
PH2
ALIM MOTEUR
PHASE2
PHASE1
PHASE4
PHASE3
MOTEUR
SURVEILLANCEMOTEUR
C9
C10
RNXT2
C11 C12
/DA
&12
1311
CI22:D
4081
RN
+5V
C7
C8
BUS DE CONTRÔLE
BUS D'ADRESSES
BUS DE DONNEES
BUS DES PORTS
OFF
+5V
RN3/1
PHASE2
PHASE1
PHASE4
PHASE3
SURVEILLANCEMOTEUR
R26
47k R25
47k R24
47k R23
47k
RN1/3100k
1 2
CI15:A
3 4
CI15:B
5 6
CI15:C
13 12
CI15:D
12 11
14 13
EN15
IC16
2 3
4 5
6 7
10 9
EN1
IC16
/PHMOT
/ALARM+5V
12 11
14 13
EN15
2 3
4 5
6 7
10 9
EN1
Alarme batteriePré-alarme batterie
CONTRE PRESSION
DEBRAYAGE
PRE-ALARME
RN2A100k
+5V
OPB 860N55 OPB 860N55
+5V
=15
64
IC24:B
4070DETECTION
R4010k
R4110k
21
IC17:A
4069
RECEPTION PC
TETE PISTON
OPTODETECTIONPRESENCESERINGUE
VERS PC
POUSSE SERINGUE PROGRAM 1
STRUCTURES REALISANT LES FONCTIONS
FP1 : "Acquisition des données extèrieures"FP5 : "Transmission des informations"
BERTHOME G Lycée Mireille GRENET
R39220
FS BP BP
B3
B2
B1
B0
B5
B4
B4
B5
B0
B1
B2
B3
BIN/7SEG
D027
D128
D229
OSC35
DA131
DA232 G1F1E1D1C1B1A1
D330
G2F2E2D2C2B2A2
G3F3E3D3C3B3A3
G4F4E4D4C4B4A4
CS133
CS234
BP5
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D128
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CS234
BP5
4 AfficheursLCD 7 segments
ab
cd
e
f g
P
P1
G1F1E1D1C1B1A1
G2F2E2D2C2B2A2
G3F3E3D3C3B3A3
G4F4E4D4C4B4A4
P2
P3
P4
COM1
AC
0v
4 AfficheursLCD 7 segments
ab
cd
e
f g
P
P1
G1F1E1D1C1B1A1
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G3F3E3D3C3B3A3
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P2
P3
P4
COM1
AC
0v
BUS DE DONNEES
/SSA
/SDA
MODULE AFFICHAGEBERTHOME G Lycée Mireille GRENET