TP Calcul Pousse Seringue

 

T P DE TECHNOLOGIE TPN°1 : PRECISION DE LA CHAINE CINEMATIQUE CINEMATIQUE DU POUSSE-SERINGUE  T° Sciences de l’Ingénieur

DURÉE : 1H30 PREAMBULE

 Le pousse-seringue est conçu pour perfuser des substances médicamenteuses injectables.  Le contrôle très précis du débit en fait son intérêt majeur.  Les effets des médicaments peuvent être influencés par les caractéristiques de fonctionnement de l’appareil (variation de vitesse, variation de pression,… pres sion,… ) et les matériels qui lui sont associés (seringue, cathéter,…) (voir ci-dessous) ci-dessous) .  Le risque est donc réel pour la personne sous perfusion si les caractéristiques de l’installation ne  ne   sont pas conformes.

On envisage envi sage d donc onc d de e vér vér i fi er , au ttrr av ave er s de l’étude  qui suit, la capacité de l’appar l’appareil eil à garantir un  déb dé bi t co consta nstant nt e en n re r espe spect ct la norme en vi viggueur ( N F 90-251) et d de es do donnée nnéess du co constr nstructe ucteur ur.. P ui uiss da dans ns u un n seco second nd te tem mps, de mett ttrr e e en n évidence évidence le less ffac acte teur urss qui po pour urrr aient iinf nfluer luer sur la sta stabil bilii té de ce dé débi bit. t.

MAIN D’ŒUVRE

MILIEU

MATIERE Cathéter  pincé

Température Erreur de manip. Support

Absence de liquide

Changement de seringue

Occlusion de veine

Blocage mécanique du pousse seringue Commande électronique défectueuse

VARIATION DE DEBIT DANS LE CORPS DU PATIENT

Moteur pousse seringue défectueux Changement des paramètres d’injection   d’injection

Cathéter défectueux

Seringue défectueuse Présence d’air dans le circuit

Batterie de secours défectueuse ou déchargée

MATERIEL TP N°1 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E17

Bolus

Purge défectueuse de l’air dans le circuit  circuit 

METHODE 2009

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Objectif de l’étude : VERI FI ER LES CARACT CARACTER ER I ST STII QUES ET LA PRE PRE CISION DE LA CHAI NE CI NEMAT NEMATII QUE : « MOTEUR - POUSSO POUSSOII R »

 Il s’agit donc dans un premier temps de définir la r elation ci ciné ném mati ati que liant la rotation de l’arbre moteur m  au déplacement déplacement du poussoir L p.  Puis dans un second temps de calculer calculer la p  pré récision cision thé héo ori que de déplacement du poussoir et vérifier r éell lle ement cette cette préci précisi sion on (mesures).

I.  DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES CARACTERISTIQUES CINEMATIQUES CINEMATIQUES THEORIQUES. Simulation du fonctionnement : Lancer le fichier vidéo Film Transmission.avi (menu TPN°1 du site SSI dans « TP SYSTEMES » )  récPousse upérer sur le site site sous Décompacter fich fichier ier «  puis SW TP n°1le»    , à récupérer SSI, Méca3D et observer.  »fichier Seringue sur le Bureau leWindows ouvrir

Schéma cinématique de la transmission :



Voir site SSI  TPN°1 puis menu « Caractéris Caractéristiques tiques Transmission»

Caractéristiques Caractéris tiques : 

1

(1)  Moteur pas à pas unipolaire ( 24pas/tour) (2)  Réducteur à engrenages engrenages à denture droite (r = 2/125 ) avec roue de sort sortie ie à Z2 =40 dents  (3)  Roue dentée à denture droite (Z3 = 64 dents , m = 0.6mm ) (4)  Vis M6 , pas =2mm (2filets)  (5)  Écrou débrayable (en deux parties) (6)  Capteur optique à fourche (rotation du moteur) (7)  Crémaillère (m = 0,5 mm) de mesure de déplacement (8)  Potentiomètre (9)  Pignon ( Z =  dents) (10)  Tige de déplacement rapide de l’écrou  l’écrou  (11)  Poussoir (avec micro-capteur + ressort taré , destinés à détecter des seuils de pression)  

(12) Lev Levier ier de com comman mande de ma manue nuelle lle ( m mise ise en lace ser serin in ue et déb débra ra a e éécro crou) u) TP N°1 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E17

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1.  D’après les caractéristiques et le schéma précédent, schéma précédent, calculer calculer le déplace déplacement ment théorique Lp du poussoir  pour 1 tour de l’arbre moteur. (Tous les calculs et la démarche seront détaillés ci-dessous)  Pour cela : moteur   a) Calculer le nombre de tours effectués par la roue de sortie du réducteur : 2 

 b) En déduire le nombre de tours eeffectués ffectués par la vis (4) :

moteur  

vis 

(   vis v  is =  3 )

c) Calculer le déplacement linéaire de l’écrou (donc du poussoir) : poussoir) : Lp 

d) Écrire l’expression l’expression littérale liant l’angle de rotation du moteur

moteur  

et Lp.

2.  Calculer la valeur du déplacement mini Lpmin du poussoir et en déduire sa précision théorique. (à détailler)

la vis si l’on impose au moteur de faire 7200 pas .  3.  Déterminer le nombre de tours ( vis) que devra faire la

4.  Dans ce cas, en déduire la longueur du déplacement théorique du poussoir. (Lp)

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II.  CARACTERISTIQUES CINEMATIQUES REELLES.  Nous allons maintenant, vérifier expérimentalement les résultats théoriques obtenus précédemment.  Pour cela, nous allons commander commander directement le moteur pas à pas (carte+ 68HC11+ programme) et on mesurera la valeur du déplacement obtenu pour le poussoir (comparateur pou pourr mesurer le déplacemt ).

-> 3 ca cass ser ser ont envi nvisa sagg és :

*S Sans ans se serr i ngue ng ue ( = à vide) vide) * Avec seringue 50ml + liquide + …:( piston sorti et piston mi -course) -course) * Avec seringue 20ml + liquide + … (piston sorti et piston mi -course) -course)

CONFIGURATION DE L’INSTALLATION : « Sans seringue » 

Le poussoir ne doit pas être en fin de course (ni à droite, ni à gauche).

Pousse-seringue sans seringue  (façade en plexi ou non) sous tension.

Comparateur « comprimé comprimé au 2/3 » en appui sur le poussoir et réglé sur le zéro .

Ordinateur sous tension

Carte de commande du moteur sous tension et reliée à l’ordinateur (câble série)  série) 

MODE OPERATOIRE :  *Vérifier la liaison par câble série entre la carte de commande et l’ordinateur.  l’ordinateur.   *Mettre sous tension la carte, le pousse seringue et l’ordinateur.  l’ordinateur.  *Vérifier que le poussoir ne se trouve pas en fin de course. * Placer le palpeur du comparateur en appui sur le poussoir (compar. comprimé au 2/3 et réglé sur 0) * Copier les fichiers contenus sur le site SSI dans TP N°1 : « Fichiers Basic11.7zip  puis le décompacter décompac ter et copier tous les fichiers directement dans le répertoire C:\BASIC11\ C:\BASIC11\   du PC ssur ur lequel vvous ous travaillez.   Lancement du programme de de gestion du moteur pas à pas :

BASIC11  (Barre programmes à gauche du Bureau Windows) - Cliquer sur l’icône BASIC11  puis CONFIGURATION le Hardware : mc68hc811e2  mc68hc811e2   - Sélectionner dans le menu FICHIER  puis - Cliquer sur FICHIER   puis OUVRIR   le fichier C:\BASIC11\ C:\BASIC11\  mot120.BAS 1 fenêtre s’ouvre  s’ouvre ;

*en haut de l’écran c’est le programme non compilé de commande moteur * en bas c’est le «  « Débogueur » qui permettra le lancement l ancement du programme

- Agrandir la fenêtre du programme et vérifier que le nombre de pas imposés est celui de la question (3) précédente sinon modifier. - Cliquer  de la fenêtre du programme. Le programme est alors montre Compiler nombresur de fautes effectuées : 0. (Modifier et recomp recompiler iler si né nécessaire cessaire ou assemblé appeler leetprof ). le TP N°1 POUSSE SERINGUE T- CI5-E11/E12/E17

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- Vérifier que « CIBLE STOP » apparaît en bas de la fenêtre du Débogueur (sinon appuyer sur STOP dans le menu de la fenêtre ou sur le bouton RESET de la carte de commande). - Cliquer dans la fenêtre du débogueur sur CHARGER  pour  pour débuter le chargement char gement du programme.

Il suffit maintenant de cliquer sur « go » dans la fenêtre du Débogueur pour que le moteur tourne : (les leds doivent clignoter sur la carte !!) MESURES : (sans seringue)  1) Lancer la rotation du moteur, effectuer la mesure du déplacement déplacement du poussoir. Recommencerr l’opération 2 fois et calculer la va Recommence valeur leur moyenne . ( A VIDE )

MESURE N°1

MESURE N°2

Moyenne

LP réelle 2) La valeur théorique de déplacement imposée est-elle respectée ? Calculer l’écart éventuellement.  éventuellement. 

CONFIGURATION DE L’INSTALLATION : « Avec seringue + liquide » 

MODE OPERATOIRE :  On utilisera le pousse ser ingue ingue carter non démonté en configuration d’utilisation normale normale ,  ,  équipé d’une seringue 50 ml ou 20 ml remplie d’eau ou d’air.  d’air.   Le cathéter sera relié à l’extrémité de la seringue et évacuera l’eau (ou l’air) dans une éprouvette.  éprouvette. 

*Brancher le câble d’alimentation d’alimentation de commande (hors tension ) * Idem pour le câble série *Mettre sous tension la carte, le pousse-seringu pousse-seringue. e. *Vérifier que le poussoir ne se trouve pas en fin de course.

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* Remplir la seringue 50ml (ou 20 ml ) d’eau , adapter le cathéter en en bout , et positionner sur le pousse seringue. * Placer le palpeur du comparateur en appui sur le poussoir (compar. comprimé au 2/3 et réglé sur 0) * Relancer le programme de commande du moteur.

MESURES : (Avec seringue + liquide)  1) Lancer la rotation du moteur, effectuer la mesure du déplacement déplacement du poussoir. Recommencerr l’opération 1 fois et calculer la va Recommence valeur leur moyenne. (EN CHARGE)

Seringue 50ml piston sorti au maxi Seringue 50ml piston sorti à moitié Seringue 20ml piston sorti au maxi Seringue 20ml piston sorti à moitié

MESURE N°1

MESURE N°2

Moyenne

LP1 réelle =  LP2 réelle =  LP3 réelle =  LP4 réelle = 

2) La valeur théorique est-elle respectée dans chacun des cas ? 

3) Comparer Comparer (Lp1 eett Lp2) ou (Lp3 et L Lp4) p4) ? Qu’en conclue-t-on conclue-t-on ?(rigidité,frottement,mesures…) ?(rigidité,frottement,mesures…)   (Bien regarder les paramètres qui changent !!)

4) Comparer Comparer Lp2 et Lp4 ? Qu’en conclue-t-on conclue-t-on ?

5) Obtient-on Obtient-on les mêmes valeurs valeurs qu’à vide ? Qu’en conc conclue lue-t-on -t-on ?

6) Calculer l’erreur moyenne mo yenne sur le déplacement et préciser si cela est conforme aux données constructeur qui annonce une précision de +/- 1mm .

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