pousse – seringue program1 dossier...

POUSSE – SERINGUE PROGRAM1 DOSSIER PEDAGOGIQUE

C. VRILLEAUD


C. VRILLEAUD

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.


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Schéma structurel de FA1 :


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Schéma structurel de FP2 :


C. VRILLEAUD

Schéma structurel de FP3 :

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

BIN/7SEG

D027

D128

D229

OSC35

DA131

DA232 G1F1E1D1C1B1A1

D330

G2F2E2D2C2B2A2

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CS133

CS234

BP5

4 AfficheursLCD 7 segments

ab

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P1

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COM1

AC

0v

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BUS DE DONNEES

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