Tensiomètre

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Contexte

La pression artérielle est la pression que le sang exerce contre les parois des artères lorsqu'il les traverse. Le pouls fait référence à l'éjection périodique de sang du ventricule gauche du cœur vers l'aorte. Le ventricule gauche, ou chambre, reçoit le sang de l'oreillette gauche, une autre chambre du cœur. En se contractant, le ventricule gauche conduit le sang dans l'aorte, une artère centrale par laquelle le sang est acheminé dans les artères de tous les membres et organes, à l'exception des poumons. Le pouls, transmis par les artères sous la forme d'une onde de pression répétée, est le mécanisme qui fait circuler le sang dans le corps.

Les points haut et bas de cette onde de pression sont mesurés avec le sphygmomanomètre, ou tensiomètre, et sont exprimés numériquement en millimètres de mercure. Le nombre le plus élevé, pression systolique, mesure la pression maximale exercée sur les artères et le muscle cardiaque; le chiffre inférieur, pression diastolique, mesure la pression minimale exercée. La lecture des deux mesures indique à quel point le système humain travaille dur. Tous les médecins tiennent compte de la tension artérielle d'un patient lorsqu'ils déterminent l'état de santé général ou diagnostiquent une maladie.

Le tensiomètre est utilisé en conjonction avec un stéthoscope. Après avoir fixé la bande de constriction, ou brassard, autour de l'un des bras du patient au-dessus du coude, le clinicien gonfle le brassard en y pompant de l'air avec une poire en caoutchouc jusqu'à ce que la colonne de mercure ou l'aiguille de la jauge (également connue sous le nom de cadran anéroïde) cesse de bouger, généralement à un point compris entre 150 et 200 millimètres de mercure. Le stéthoscope est ensuite placé sur l'artère brachiale, à l'intérieur du bras au niveau du coude, tandis que l'air est lentement libéré du système via une petite valve fixée au bulbe. Le technicien regarde attentivement pendant que l'air s'échappe et que l'indicateur de pression diminue en conséquence. Le point sur la jauge auquel le pouls peut être entendu pour la première fois à travers le stéthoscope indique la pression systolique, et la lecture de la jauge lorsque le son disparaît indique la pression diastolique. Les pressions normales varient selon les individus, mais la pression systolique varie généralement entre 110 et 140, tandis que la pression diastolique va de 65 à 80. Une pression supérieure aux niveaux normaux prédispose le patient à des problèmes de santé tels que les maladies cardiaques, les accidents vasculaires cérébraux et l'insuffisance rénale.

De nombreuses premières tentatives de mesure de la pression artérielle impliquaient de fixer un instrument directement à l'une des artères du patient, une pratique douloureuse et dangereuse. Le premier sphygmomanomètre à utiliser un brassard gonflé a été développé en 1876 par Samuel Siegfried von Basch. Vingt ans plus tard, le médecin italien Scipione Riva-Rocci a développé un appareil plus précis qui a rapidement remplacé l'instrument de von Basch. La conception de Riva-Rocci ressemblait beaucoup au moniteur d'aujourd'hui, mais son mode opératoire ne permettait de mesurer la pression artérielle que lorsque le cœur était contracté. En 1905, la procédure de mesure a été encore affinée par Nikolai Korotkoff, qui a ajouté l'utilisation d'un stéthoscope pour détecter le pouls, permettant ainsi aux médecins de mesurer la pression artérielle pendant que le cœur était également détendu. Korotkoff soupçonnait que les deux lectures de pression étaient importantes, et nous réalisons aujourd'hui que certaines indications, telles qu'une augmentation de la systolique avec une pression diastolique stable ou en baisse, peuvent suggérer des lésions cérébrales.

L'ampoule en néoprène est généralement fabriquée par moulage par injection sous vide. Dans ce processus, le néoprène fondu est injecté dans un moule de la forme appropriée. Le moule est équipé de minuscules trous, à travers lesquels l'air dans la chambre est aspiré juste avant l'entrée du néoprène. Le vide qui en résulte fait que le néoprène s'écoule uniformément dans la cavité. Quelques secondes après l'injection, le néoprène refroidit et durcit et peut être retiré.
Le manomètre contient deux disques en bronze phosphoreux soudés ensemble. Certains tensiomètres utilisent soit un manomètre à mercure, soit un affichage électronique.

Conception

Tous les tensiomètres sont dotés d'un dispositif de pompe à air équipé d'une valve de contrôle, d'un moyen d'indication de la pression, d'une bande de serrage à attacher au patient et des divers tuyaux de raccordement qui actionnent le système. Bien qu'il existe trois types distincts de tensiomètres, ils diffèrent fondamentalement par leurs moyens d'enregistrer la pression :un type utilise un manomètre ou un cadran; un autre type utilise un manomètre à mercure (un manomètre est un instrument qui mesure la pression des liquides et des gaz); et le troisième utilise un affichage électronique ou numérique. Malgré la disponibilité des sphygmomanomètres à affichage électronique, les instruments qui utilisent un manomètre ou un cadran sont toujours plus populaires car ils sont plus faciles à entretenir ainsi que précis, durables et peu coûteux. Cet article se concentrera sur le type de cadran ou de manomètre.

Un tensiomètre typique comprend une pompe en néoprène ou en caoutchouc qu'un technicien médical serre pour augmenter la pression d'air dans le système. L'augmentation de la pression d'air gonfle la bande de constriction et fournit un signal de pression au manomètre ou à la jauge d'indication. Le processus est contrôlé par une vanne, qui a un raccord de tuyau pour attacher le tube menant à la bande de constriction et à la jauge. Un dispositif de débit unidirectionnel qui fait partie intégrante de la vanne ne fonctionne que lorsque la vanne est fermée. Il se compose généralement d'un petit disque ou d'une bille en caoutchouc qui est placé sur le passage d'air à partir de l'ouverture de la poire à pression et fixé par une vis ou un clip. L'air comprimé soulève légèrement la boule lorsque l'ampoule est pressée, scellant l'ouverture à l'atmosphère et forçant l'air à entrer dans le brassard. Lors de la libération de l'ampoule, la bille scelle l'ouverture entre l'ampoule et le tuyau, ouvrant le premier à l'atmosphère et lui permettant de se remplir d'air. Ce cycle est répété jusqu'à ce que la pression de démarrage correcte soit atteinte. La vanne manuelle ouvre une voie de dérivation pour évacuer l'air pendant que les lectures sont prises.

Les tuyaux en caoutchouc sont fabriqués par extrusion continue, dans laquelle le caoutchouc fondu est forcé à travers un bloc matrice par une vis rotative appareil. À l'intérieur du bloc se trouve une tige de la même taille que l'intérieur du tube ; au fur et à mesure que le caoutchouc s'écoule autour de cette tige et hors de la matrice, il se refroidit et prend la forme du tube. Il est ensuite coupé à la bonne longueur.

Matières premières

L'instrument à cadran, ou de type anéroïde, est un manomètre mécanique doté d'une aiguille et d'un cadran calibrés en millimètres de mercure. Le manomètre se compose de trois groupes de pièces de base :un élément de pression et un ensemble douille ; un ensemble mouvement et cadran; et un boîtier de protection et un ensemble lentille les renfermant. L'élément de pression comprend deux disques en bronze phosphoreux d'environ 0,010 pouce (0,025 centimètre) avec une lèvre formée sur le bord extérieur. Le mouvement est généralement composé de polycarbonate et de laiton et contient un petit train d'engrenages qui amplifie la courte distance de déplacement des disques. L'ensemble du mouvement supporte également le cadran, qui peut être en laiton, en aluminium ou en plastique. L'arbre de sortie du mouvement est monté avec l'aiguille en aluminium.

La poire de compression est généralement en caoutchouc ou en néoprène, tout comme les tuyaux de raccordement. La bande, ou brassard, est essentiellement une vessie en néoprène recouverte de tissu avec une fermeture auto-agrippante (Velcro). La vessie est enfermée dans un tissu en nylon ou en fibres synthétiques, ce qui la protège des coupures lors de son utilisation par les techniciens de secours sur place et réduit l'inconfort du patient. La bande doit être très flexible et durable pour s'adapter aux différences infinies des patients et des situations. La vanne de régulation peut être en polycarbonate, laiton, acier inoxydable, ou des combinaisons de ces matériaux.

Le processus de fabrication

De nombreux fabricants achètent les composants du tensiomètre séparément, puis assemblent et emballent l'appareil pour la vente. Chaque pièce a son propre processus de fabrication et d'assemblage.

L'ampoule

• 1 L'ampoule peut être fabriquée à l'aide de divers procédés, mais elle est le plus souvent produite par moulage par injection sous vide. De l'air comprimé est utilisé pour souffler le caoutchouc ou le néoprène fondu dans la cavité d'un jeu de matrices en métal en deux parties comportant l'image négative de l'ampoule (l'opération ressemble à souffler une bulle de gomme à l'intérieur d'une bouteille). La matrice contient également de petits trous à travers lesquels l'air est aspiré juste avant que le matériau ne soit injecté, l'aidant à s'écouler dans la cavité de la matrice à une épaisseur uniforme. Bien que ces trous soient suffisamment grands pour permettre à l'air de s'échapper, ils sont trop petits pour permettre à des quantités importantes de caoutchouc de s'échapper. Le reste du caoutchouc qui est aspiré dans les trous produit de petites protubérances qui ressemblent aux petits "moustaches" visibles sur un pneu neuf. Quelques secondes après son injection, le matériau s'est refroidi pour que la filière puisse être ouverte, révélant l'ampoule finie. Après un minimum de travail manuel pour enlever les moustaches, l'ampoule est prête à être fixée aux autres composants.

Les vannes

• 2 Les vannes sont fabriquées par moulage sous pression, moulage par injection plastique et usinage à partir de barres. Ils intègrent des fonctions de connexion qui permettent de fixer l'ampoule et le tuyau. Les vannes usinées peuvent être fabriquées sur un tour contrôlé par un programme informatique qui lui demande de tourner la forme, les filetages et d'autres caractéristiques.

Un tensiomètre fini. Alors que les moniteurs qui utilisent des manomètres pour l'affichage de la pression continueront d'être populaires en raison de leur portabilité, les écrans électroniques seront de plus en plus utilisés à mesure que de nouvelles sources d'alimentation sont développées et que la conception est rendue plus robuste. Les moniteurs de mercure tomberont probablement en disgrâce en raison des effets dangereux du mercure.

La jauge

• 3 La jauge se compose d'autres sous-ensembles, chacun contenant des pièces usinées, moulées et embouties. Le composant le plus important du manomètre est l'élément de pression. Il est construit en soudant deux disques ensemble au niveau de la lèvre formée pour construire une plaquette creuse. La pression du système est introduite dans la plaquette à travers un trou dans la connexion de la douille, qui à son tour est connectée à la poire de compression et au brassard. Au fur et à mesure que la pression interne augmente, la plaquette gonfle. C'est ce gonflement qui est détecté par l'ensemble du mouvement, provoquant la rotation de l'aiguille autour du cadran. Après assemblage, la jauge doit être calibrée. Ceci est accompli en le connectant à une source de pression avec une jauge principale de précision connue. De légers ajustements sont effectués dans la tringlerie de mouvement jusqu'à ce que l'aiguille du manomètre reflète les lectures de pression correctes.

La manchette

• 4 Le brassard de constriction, ou vessie, est fabriqué en thermoscellant deux feuilles de caoutchouc ensemble pour former une bande flexible. Un raccord de tube est incorporé dans ce processus d'étanchéité, fournissant une connexion pour l'alimentation en air. Un revêtement en tissu est ensuite cousu à la vessie par des méthodes conventionnelles.

Les flexibles

• 5 Les tuyaux sont fabriqués par extrusion continue, un processus dans lequel des pastilles de caoutchouc ou de matériau similaire sont chauffées jusqu'au point de fusion, auquel elles deviennent argileuses et visqueuses. Dans la même machine, un dispositif à vis rotative force ce matériau fondu à travers un bloc matrice, qui est simplement un trou dans un bloc d'aluminium de la même taille que l'extérieur du tube. Fixée à l'intérieur du bloc se trouve une tige de la même taille que l'intérieur du tube et positionnée au centre du trou. Lorsque le matériau s'écoule autour de la tige et sort du trou, il se refroidit et prend la forme du tube. À ce stade, il est coupé à longueur et enroulé sur des bobines pour être expédié à l'installation d'assemblage.

Assemblage des composants

• 6 Lors de l'assemblage final, des tuyaux sont utilisés pour connecter les composants décrits ci-dessus. Les tuyaux sont ensuite vérifiés pour les fuites et l'étalonnage est vérifié. C'est un bon exemple de JIT (juste à temps) planification des besoins en matériaux et TQC (concept de qualité totale) la gestion. Manquant l'un des composants, l'ensemble est inutile. L'usine doit recevoir les pièces et les fournitures en temps opportun pour assurer la livraison du produit fini au client. Les articles doivent être de qualité satisfaisante, afin qu'ils puissent être assemblés correctement et sans compromettre la conception. De nombreuses entreprises ont aujourd'hui mis en place des procédures de gestion de la qualité. Ces procédures sont simplement des études intensives de tous les aspects de la fabrication pour éliminer ou réduire la possibilité de produire une pièce défectueuse. Il ne s'agit pas seulement de fabriquer la pièce, mais aussi de la concevoir, de sélectionner les matériaux, de choisir le choix de l'emballage et tous les autres aspects qui déterminent la qualité du produit fini.

Le futur

Les fabricants de produits médicaux et leurs fournisseurs sont sujets à des poursuites en responsabilité en raison d'une défaillance (ou d'une défaillance perçue) de leurs produits. Une partie du coût des instruments provient des frais d'assurance et de défense de l'entreprise contre ces poursuites. De nombreuses entreprises ont abandonné des produits parce que le risque de responsabilité est un fardeau financier trop lourd pour elles. Par exemple, l'instrument de type mercure sera probablement abandonné en raison de problèmes de matières dangereuses comme discuté ci-dessus. Les versions électroniques augmenteront très probablement à mesure que de nouvelles conceptions de sources d'alimentation et une meilleure robustesse seront atteintes. Les techniciens médicaux et les thérapeutes s'appuient sur les mesures de la pression artérielle comme référence pour la santé et, par conséquent, un certain type de sphygmomanomètre sera toujours utilisé.