Description de la plateforme

La plateforme d’administration de gaz, SAGAS (Small Animal Gas Administration Sys-tem) est composée d’un module d’administration comprenant vingt-trois vannes pneuma-tiques placé contre l’aimant (Figure B.2.1, b) et dont le rôle consiste à mélanger, stocker, administrer le gaz et ventiler le petit animal ; d’un module de commande placé dans la salle de l’imageur mais loin de l’aimant (Figure B.2.1, c) et permettant le contrôle des vannes du module d’administration et l’acquisition des signaux des capteurs de pression. Enfin le tout est contrôlé par un ordinateur, placé dans la salle de la console (Figure B.2.1, d), grâce à une interface utilisateur qui autorise d’une part le séquençage des différents évènements associés à la ventilation, administration et au mélange de gaz, d’autre part, la visualisation et l’enregistrement en temps réel des signaux venant des différents capteurs.

B.2 SAGAS : Small Animal Gas Administration System

(a)

(b)

(c)

(d)

Figure B.2.1 – En (a), schéma de l’implantation des différents modules (b,c et d) com-posant la plateforme d’administration de gaz SAGAS

B.2.2.1 Modules d’administration et de commande

Le module d’administration (Figure B.2.2) est composé de quatre compartiments,

chacun contenant un sac, dédiés au mélange et au stockage de gaz, de vingt-trois vannes pneumatiques permettant d’assurer la ventilation et l’administration des gaz, ainsi que de douze capteurs de pression disposés au niveau des compartiments et des vannes pour sur-veiller la pression dans l’ensemble du système. Ce module doit être d’une part amagnétique mais doit également être compatible avec le stockage et l’administration de l’hélium-3 hy-perpolarisé pour ne pas dépolariser le gaz avant son administration. La possibilité de mélanger jusqu’à trois gaz différents permet de pouvoir caractériser le parenchyme pul-monaire soumis à des gaz de densité et de viscosité différentes.

Figure B.2.2 – Module d’administration de gaz de la plateforme SAGAS

Le module de commande (Figure B.2.3) est un boîtier électronique conçu au

labora-toire qui doit donc être placé hors de l’aimant mais dans la salle de l’IRM, n’entraînant pas de perturbations électromagnétiques ou radiofréquence lors de l’acquisition IRM. Il comporte une alimentation électrique 12 V, une carte de contrôle et une carte d’acquisi-tion, et commande vingt-trois électrovannes reliées à chacune des vannes pneumatiques du module d’administration. Enfin, la carte d’acquisition recueille les signaux des 12 capteurs de pression disposés sur le module d’administration.

Figure B.2.3 – Module de commande de la plateforme SAGAS

Fonctionnement : l’ouverture et la fermeture des vannes pneumatiques sont réalisées

par une combinaison entre une arrivée d’air comprimé et une arrivée de vide. Concernant la ventilation de l’animal, l’inspiration est réalisée par une entrée supplémentaire reliée à une bouteille d’air comprimé connectée à la vanne n°1 (Figure B.2.4.a). Ainsi, les vannes 1, 5 et 6 sont ouvertes et laissent passer le flux d’air vers le petit animal. À la fin d’une inspiration, les vannes 1, 5 et 6 sont fermées, et le système ouvre le circuit d’expiration à l’atmosphère (vanne 2), ce qui correspond à l’état de repos du système (Figure B.2.4.b).

B.2 SAGAS : Small Animal Gas Administration System Concernant l’administration d’un gaz, ce sont les ouvertures et fermetures des vannes 3,4 et de 7 à 23 qui permettent la vidange et le remplissage des compartiments, ainsi que l’administration du gaz. Durant les séquences permettant la vidange et le remplissage des sacs, le système ouvre le circuit d’expiration à l’atmosphère, permettant au petit animal de respirer spontanément.

(a)

(b)

Figure B.2.4 – Schéma du circuit d’inspiration (a) et du circuit d’expiration à l’atmo-sphère (b) lors de la ventilation du petit animal (les circuits sont tracés en bleu).

B.2.2.2 Programme et interface utilisateur

Un programme de contrôle, développé en python, permet le dialogue entre l’ordinateur et les cartes de contrôle et d’acquisition du module de commande. Une interface utilisateur (Figure B.2.5), intuitive et ergonomique, permet de paramétrer et lancer la ventilation du petit animal, de charger ou de programmer des séquences d’administration. Elle permet également d’afficher et d’enregistrer en temps réel des paramètres de ventilation à partir des signaux envoyés par les capteurs de pression disposés sur le module d’administration. Le paramétrage de la ventilation et de l’administration se fait en créant une séquence composée de configurations parmi les 120 disponibles, et dont la durée de l’application de chacune des configurations est personnalisée par l’utilisateur. Par exemple la ventilation comprend trois configurations à savoir l’arrivée de l’air pour l’inspiration (0, 2 s) puis une apnée (0, 2 s) et enfin la mise à l’atmosphère du module (0, 4 s) pour l’expiration du pe-tit animal. Les séquences ainsi créés sont placées dans la fenêtre “Séquences” (1). Il est également possible d’agencer différentes séquences dans un certain ordre souhaité avec un nombre de répétition déterminé grâce à la fenêtre “Playlist manager” (2). Dans la fenêtre « Quick editor » (3), apparaissent les temps d’application paramétrables de chaque confi-guration. La fenêtre “Data” (4) est une fenêtre d’affichage dans laquelle on peut observer l’édition de séquences, la calibration de capteurs, ou plus simplement le schéma de dérou-lement d’une séquence. L’information renvoyée par les capteurs de pression est égadérou-lement affichée comme le montre la figure B.2.1.d où les signaux de six capteurs différents sont affichés lors de la simulation d’une ventilation. Enfin la fenêtre « Message log » (5) per-met de suivre le bon déroulement des processus de communication entre l’ordinateur et les cartes de contrôle et d’acquisition.

Concernant les boutons, le bouton «Administration» permet de lancer une séquence d’ad-ministration ou simplement la ventilation contrôlée du petit animal, le bouton «Acqui-sition» permet d’afficher les données provenant des capteurs de pression, et le bouton «Storage» permet de lancer l’enregistrement de données.