Brevet FR2337824A1 — publié le 19770805

La présente invention concerne une nouvelle pompe pour l'écoulement de liquide, telle qu'une pompe à perfusion utilisable notamment dans les milieux médicaux et hospitaliers. La pompe faisant l'objet de la présente invention, où le liquide est évacué sous pression d'une tubulure, et dans un sens déterminé est du type comprenant un marteau animé d'un mouvement de va et vient à fréquence rapide, venant frapper ladite tubulure de façon à provoquer l'écoulement dudit liquide. Une telle pompe est décrite et revendiquée dans le brevet américain 3 171 360 et son reissue 26 509 au nom de W. M. WALTON. Il a toutefois été remarqué que cette pompe présentait un certain nombre d'inconvénients ; en particulier, il n'y a rien de prévu concernant l'étanchéité de la tubulure, lorsque l'écoulement du liquide est arrêté, que ce soit accidentellement, par mise en oeuvre des sécurités1 ou volontairement par arrêt de la perfusion, ou plus généralement de l'écoulement de liquide. Une telle étanchéité est cependant indispensable dans la plupart des cas, des accidents pouvant survenir lorsque le liquide à évacuer continue à s'écouler. En outre, dans le cas du brevet WALTON, il a été trouvé qu'il y avait une certaine incertitude quant au sens d'écoulement du liquide ; en effet, en présence du seul marteau, meme présentant une face inclinée, il n'est pas sur que le liquide parte dans un sens plutôt que dans un autre. C'est d'ailleurs pourquoi WALTON prévoit des moyens réduisant le diamètre de la tubulure, le liquide s'écoulant normalement du côté où se trouve le diamètre le plus réduit; meme dans ce cas pourtant, le sens d'écoulement du liquide risque d'etre inversé car il dépend de divers facteurs, et notamment de la position du récipient où se trouve le liquide à évacuer. Il résulte de ces inconvénients un manque de sécurité qui peut n'être pas trop grave dans les cas de transfusion classique, mais qui exclut l'utilisation de cette pompe lorsqu'il s'agit de domaines très spécialisés, tels que nutrition des prématurés, perfusion de micro-gouttes ... La pompe faisant l'objet de la présente invention pallie ces inconvénients et offre une sécurité totale grâce à l'étanchéité de la tubulure et à la présence d'éléments interdisant tout passage de bulle d'air. De façon plus précise, la pompe faisant l'objet de la présente invention est notamment remarquable en ce qu'elle comprend, outre ledit marteau et en aval de ce dernier par rapport au sens d'écoulement du liquide, un élément venant en appui sur la tubulure, mais pouvant s'en écarter sous l'effet de la pression du liquide engendrée par le mouvement de va et vient du marteau, ledit appui étant tel qu'il assure une étanchéité totale à ce niveau de ladite tubulure, empêchant tout liquide et/ou gaz de passer lorsque ledit appui est réalisé. Selon une variante d'exécution, le mouvement de va et vient du marteau est obtenu grâce à un électroaimant à deux pôles. Selon une autre variante d'exécution, on prévoit, en amont dudit marteau, un dispositif destiné à empêcher les vibrations de remonter dans la tubulure jusque vers la chambre à goutte, évitant ainsi tout dégazage du liquide à évacuer. D'autres avantages et caractéristiques de la pompe ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre faite en regard des figures données à titre indicatif et nullement limitatif parmi lesquelles - la figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention - la figure 2 représente un détail d'une variante d'exécution - la figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'invention - la figure 4 représente schématiquement une pompe à perfusion selon l'invention. En se reportant maintenant à la figure 1, on remarque la tubulure 1 où se trouve le liquide à évacuer, l'écoulement de ce dernier étant provoqué par le mouvement de va et vient du marteau 2. En aval de ce dernier par rapport au sens d'écoulement E du liquide, on place un élément 3, maintenu en appui contre la tubulure 1 grâce à des ressorts ou analogues 4 ; en position de repos, c'est-à-dire lorsque l'appui est réalisé, l'élément 3 donne une étan chéité totale à ce niveau de la tubulure 1, en empêchant tout liquide et/ou gaz de passer à ce niveau en raison de la compression de la tubulure. Lorsque le marteau 2 frappe la tubulure 1, en régime permanent, le liquide étant incompressible, une pression P est créée à l'intérieur de la tubulure entre le marteau 2 et l'élément 3.Les ressorts 4 exercent une force F qui est choisie de telle sorte que F c P, c'est-à-dire que lorsque le marteau 2 vient frapper la tubulure 1, l'élément 3 qui présente préférentiellement une face inclinée 5 tournée vers le marteau 2 s'écarte de sa position d'appui, laissant ainsi s'écouler une certaine quantité de liquide. Il est à noter que grâce à cet agencement, le liquide ira toujours dans le sens E d'où une sécurité d'emploi qui n'existait pas jusqu'à présent, cette sécurité étant renforcée par le fait qu'il y a étanchéité au niveau de l'élément 3, et que par suite, dans le cas d'un arrêt du marteau 2, la pression P diminue, et l'élément 3 reste en position d'appui empêchant tout liquide et/ou gaz de passer dans un sens comme dans l'autre, la pression P étant alors inférieure à F. Afin de parfaire cette étanchéité, on placera avantageusement en regard de l'élément 3 et de l'autre eôté de la tubulure 1 un élément élastique 6 tel que le caoutchouc. En outre, l'un des risques majeurs des perfusions, à savoir le pas sage de bulles d'air dans le corps du patient subissant la perfusion est ici totalement supprimé. En effet, supposons qu'une bulle d'air ait franchi le seuil du marteau 2, se trouvant ainsi entre ce dernier et l'élément 3 ; lors que le marteau 2 viendra frapper la tubulure I, il se créera dans celle-ci une pression P', cette dernière étant inférieure à P à cause de la bulle d'air qui est compressible. Par suite, la force F restera suffisante pour que l'élément 3 maintienne sa position d'appui, et empêche tout liquide et/ou gaz de passer, ledit liquide comprenant ici une bulle d'air et constituant un grave danger pour le patient. Outre cet élément en aval 3, la figure 1 illustre une réalisation préférentielle du marteau 2 qui se présente en section sous forme d'un V, dont l'une des branches 7 est inclinée par rapport à la tubulure 1, et dont l'autre branche 8 se termine par deux saillies 9 ; ce marteau 2 est mobile en rotation autour d'un axe 0. En position de repos, un ressort ou analogue 10 maintient la branche 7 en appui contre la tubulure 1, l'étanchéité étant là encore réa lisée. Un électroaimant 11 à deux pôles 12 est excité périodiquement grâce à l'enroulement 13 alimenté par exemple en courant alternatif normal.La eombi- naison d'une part de l'excitation de l'électroaimant ll et d'autre part du ressort 10 permet de faire osciller le marteau 2 autour de son axe , la bran che 7 venant frapper périodiquement la tubulure I.En raison de la fréquence élevée des impulsions, et donc des excitations, le marteau 2 n'a pas le temps de retrouver sa position de repos (appui sur la tubulure avec étanchéité qui peut être renforcée par la présence d'un élément légèrement élastique tel qu'un caoutchouc dur 4), et ledit marteau ne vient frapper que la partie supe rieure de la tubulure 1. 11 est à remarquer que dans ce sas, la course du mar teau 2 est relativement faible ; il est possible d'augmenter cette course, notamment en supprimant une impulsion sur deux et en laissant donc au ressort 10 le temps de repousser complètement le marteau 2 contre la tubulure 1.Cette supression est facilement réalisable, en interposant sur l'enroulement 13. une diode non représentée ici, qui ne laissera subsister par exemple que les ?miter nonces positives. L'un des problèmes essentiels sus-mentionnés, est l'étanchéité au niveau de l'élément 3 : ala réalisation de la -'57.figure 1 montre que cette étant chéité est obtenue grâce à un ressort 4 dont la ligne d'action et l'axe de la tubulure sont situés dans un meme plan. Il est bon de rappeler a ce niveau que la tubulure est #réalisée en une matière plastique qu'il est difficile d'aplatir complètement, notamment lorsqu'elle est neuve. Cet aplatissement complet. aboutissant à une étanchéité totale est possible grâce au ressort 4, à ce r:tue ee dernier soit suffisamment puissant, ce qui conduit àune valeur de F çlevée. Ceja peut constituer un inconvénient, car pour vaincre F, et donc pour écarter l'élément 3 de la tubulure 11 il faudra une valeur de P très élevée, c qui nwest pas toujours souhaitable.Une autre solution consiste à util ser r un ressort 4' plus faible que le ressort 4, venant en appui sur une surface tr tYOiI' figure 2) ; on peut alors prévoir un excentrique 16, mobile autour d'un ae XX. Cet excentrique sera actionné avant la mise en route de la pompe et viendra appuyer sur la base 17 de ltélément 3, comprimant ainsi fortement la tubulure 1. Il a été remarqué que cette forte compression de la tubuure neuve était suffisante pour qu'une étanchéité ultérieure soit réalisée, même avec un ressort doux 4' plus faible que le ressort 4 qui est un ressort dur. l'utilisation d'un électroaimant à deux pôles et d'un marteau oscil lant n rotation permet de réduire considérablement le bruit de la pompe en mouvement, le marteau ne venant frapper à aucun moment le noyau de l'éleetro- aimant. Si le problème de bruit importe peu, il est possible de simplifier encore la pompe, en utilisant comme cela est représenté à la figure 3, un marteau 18, présentant une face inclinée 19, tournée vers l'élément 3, oscillant en translation, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la tubulure 1. Ce marteau a un mouvement de va et vient grâce à un électroaimant dont le noyau 21 est excité par l'enroulement 22. Dans ce cas, il est difficile d'empocher la base 23 du marteau d'entrer en contact avec le noyau 21, d'où un certain bruit. Ce dernier peut donc être réduit en utilisant le marteau illustré à la figure 1; une amélioration peut encore être apportée au niveau du bruit, en utilisant comme axe de rotation 0 un pivot dont les extrémités en forme de pointeaux tournent librement dans des crapaudines ou analogues, ces détails n'étant pas ici représentés. La figure 4 permet de retrouver les divers éléments de la figure 1 appliqués à une pompe à perfusion comprenant notamment une chambre à goutte 24 et un récipient 25 où se trouve le liquide à perfuser. Cette pompe comprend en outre éventuellement un dispositif 26, placé en amont du marteau 2. Il a en effet été remarqué, que dans le cas de fortes vibrations au niveau du marteau 2, ces fortes vibrations pouvaient remonter jusque dans la chambre à goutte avec le risque de dégazer le liquide, c'es-t-à-dire de produire des micro-bulles d'air. Ce risque disparaît si lton interpose ce dispositif anti-vibrations 26 entre la chambre à goutte 24 et le marteau 2, ledit dispositif 26 rétrécissant partiellement la tubulure 1 et arrêtant les vibrations, ledit rétrécissement se faisant sans jamais aboutir à une étanchéité ; ce dispositif 26 a préféren tiellement une face inclinée du côté opposé au marteau. Comme cela a été prévu ci-dessus l'alimentation de l'enroulement excitant l'électroaimant 11 ou 21 se fait par du courant alternatif, dont les alternances de même polarité peuvent être supprimées. Dans certains cas il est préférable d'utiliser un courant continu pulsé. D'autres modifications l'art peuvent être apportées à la présente invention sans pour autant sortir du cadre de la pré sente invention. REVENDICATIONS 1) Pompe pour l'écoulement de liquide où ce dernier est évacué sous pression d'une tubulure, et dans un sens déterminé, du type comprenant un marteau animé d'un mouvement de va et vient à fréquence rapide venant frapper ladite tubulure de façon à provoquer ledit écoulement, caractérisée en ce qu'elle comprend outre ledit marteau, et en aval de ce dernier par rapport au sens d'écoulement du liquide, un élément venant en appui sur la tubulure, mais pouvant s'en écarter sous l'effet de la pression du liquide engendrée par le mouvement de va et vient du marteau, ledit appui de cet élément étant tel qu'il assure une étanchéité totale à ce niveau de ladite tubulure, empêchant tout liquide et/ou gaz de passer lorsque ledit appui est réalisé. 2) Pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite étanchéité est réalisée par un ressort dur maintenant en appui ferme ledit élément contre ladite tubulure. 3) Pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite étan chéité est réalisée par un ressort doux, l'étanchéité initiale, c'est-à-dire de la tubulure neuve, étant obtenue grâce à une forte compression de celle-ci, notamment par utilisation d'un excentrique appuyant sur la base dudit élément, avant la mise en marche de la pompe. 4) Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que ledit élément présente une face inclinée par rapport à la tubulure, ladite face étant tournée vers le marteau. 5) Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'un morceau d'élément élastique tel que le caoutchouc est disposé en regard dudit élément et de l'autre côté de la tubulure. 6) Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que le marteau présente une face inclinée par rapport à la tubulure, ladite face étant tournée vers ledit élément. 7) Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit marteau, en position de repos est en position d'appui sur la tubulure, assurant l'étanchéité de cette dernière à ce niveau, sous l'action d'un ressort, la ligne d'action du ressort et l'axe de la tubulure étant situés dans un même plan. 8) Pompe selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'un élément légèrement élastique tel qu'un caoutchouc dur est disposé en regard dudit marteau, de l'autre côté de la tubulure. 9) Pompe selon les revendications 6 et 7 caractérisée en ce que ladite face inclinée est constituée par une branche d'un V, l'autre branche se terminant par deux saillies, un électroaimant à deux pôles faisant osciller ledit V autour d'un axe de rotation situé entre la ligne d'action du ressort et la tubulure, perpendiculairement au plan défini par ladite Igno et l'axe de ladite tubulure. 1OJ Pompe selon la revendicatIon 9 caractêrisee en ce que I-axe de rotation est constitué d'un pivot dont les extrémités en forme de pointeaux tournent dans des crapaudines ou analogues. 11) Pompe selon les revendications 6 et 7 saraetér-sée on ce que Ledit ressort a une ligne d'action perpendiculaire à l'axe de la tubulure, ledit marteau oscillant en translation sous l'effet d'un électroalmant situé dans le prolongement dudit marteau. 12) Pompe selon l'une des revendications 9 ou 11 caractérisée en ce que ledit électroaimant est excité par un enroulement alimenté en courant alternatif. 13) Pompe selon la revendication 12 caractérisée en ce que toutes les alternances de même polarité sont supprimées, notamment par l'utilisation d'une diode placée sur ledit enroulement. 14) Pompe selon l'une des revendications 9 ou ll caractérisée en ce que ledit électroaimant est excité par un enroulement alimenté en courant continu, pulsé. 15) Pompe selon l'une quelconque des revendications T à 14 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif anti-vibrations situé on amont dudit marteau, et rétrécissant le diamètre de ladite tubulure sans amais aboutir à une étanchéité. 16) Pompe selon la revendication 15 caractérisée en ce que ledit dispositif présente une face inclinée par rapport à ladite tubulure, ladite face étant tournée du côté opposé audit marteau.