Brevet FR2466642A1 — publié le 19810410

L'invention concerne la commande des pompes à débit variable du type péristaltique, telles que celles que lton utilise en médecine, pour véhiculer du sang ou d'autres liquides administrés en perfusion.. Le fonctionnement des pompes péristaltiques implique l'entraînement en rotation d'un rotor qui porte des galets de serrage local d'un tube déformable conduisant le liquide à véhiculer par la pompe. Cet entraînement peut réalisé manuellement par une manivelle, mais il est également courant d'associer ce type de pompes à un moteur électrique. Dans les deux cas, le réglage du débit véhiculé par la pompe s'effectue en faisant varier la vitesse de rotation du rotor support de galets. La variation de vitesse s'obtient facilement par action sur.la tension de commande dans le cas d'un moteur à courant continu. Cependant, les pompes péristaltiques classiques dans lesquelles le rotor support de galet est entraîne par un moteur électrique ne permettent qu'une gamme de variation de vitesse dont les valeurs extrêmes sont dans un rapport qui ne peut guère être supérieur à 40. Or, il est souvent intéressant de pouvoir réaliser sans modification du dispositif mécanique des variations de débit sur une étendue beaucoup plus importante, entre des valeurs extrêmes dont le rapport peut dépasser 300* C'est le cas en particulier des pompes à perfusion utilisées pour véhiculer du sang dans les salles d'opération, et il est évident que dans ce genre d'application, c'est o une sujétion importante pour l'utilisateur que de devoir changer de pompe, ou la démonter pour changer de tube, ou encore passer d'un entraînement par moteur à une commande manuelle , pour pouvoir couvrir toutes les variations de débit qui lui sont nécessaires. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients grâce à un dispositif de commande du moteur d'entraînement à courant continu qui permet de couvrir, au moyen d'un organe de commande unique des variations de débit déplacement manuel, à la fois une gamme de débits relativement élevés par une régulation en elle-même classique et une gamme de débits relativement faibles en uti lisant une commande par impulsions. Le dispositif permet donc deux régimes de commande différents du moteur, affectés respectivement à deux gammes de variations différentes des débits, mais le passage d'un régime à l'autre s'effectue automatiquement, sans intervention spéciale de l'utilisateur, lorsque celui-ci déplace un organe de commande manuelle qui couvre 11 ensemble des deux gammes. Ainsi, l'invention a essentiellement pour objet un dispositif de commande d'une pompe à débit variable du type péristaltique, associée à un moteur à courant continu pour l'entraînement en rotation d'un rotor portant des galets de serrage local d'un tube déformable conduisant un liquide à véhiculer par la pompe, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un organe de commande à déplacement manuel couvrant les variations de débit sur deux gammes jointives différentes, respectivement de débits relativement faibles et de débits relativement élevés, des premiers moyens de réglage de débit dans la gamme des débits élevés, agissant sur la vitesse de rotation sous la commande dudit organe manuel, des seconds moyens de réglage de débit dans la gamme des débits faibles1 agissant sur la durée et/ou la fréquence d'impulsions de commande transmises au moteur, sous la commande du même organe manuel, et des moyens de commutation commandés par ledit organe manuel pour faire agir les premiers ou les seconds moyens de réglage respectivement dans chacune desdites gammes. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif suivant l'invention comprend un premier circuit de commande du moteur par une tension continue variable comportant des moyens de réglage de la tension jusqu'à une valeur nominale, asservis à organe manuel, qui constituent lesdits premiers moyens de réglage de débit, un second circuit de commande du moteur par des impulsions de tension à ladite valeur nominale, comportant lesdits seconds moyens de réglage, et des-moyens de commutation constitués par une came portée par l'organe manuel et commandant alternativement la fermeture de chacun desdits circuits, en passant automatiquement du second au premier dans le sens des valeurs croissantes de débit affichées, pour une valeur de transition entre les deux gammes cor respondant à ladite valeur nominale de tension. D'autres caractéristiques dè l'invention apparai- tront à la lecture de la description ci-après qui concerne un mode de réalisation particulier, nullement limitatif, illustré par les figures 1 à 3 des dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande des variations de débit d'une pompe péristaltique suivant l'invention la figure 2 représente des détails des éléments mécaniques du dispositif de commande et de la pompe à laquelle il est associé ; et la figure 3 représente des détails de la réalisation mécanique au niveau de l'organe de commande manuelle des variations de débit. On commencera par rappeler brièvement en référence à la figure 2, les éléments mécaniques essentiels d'une pompe péristaltique, telle que celles qui sont utilisées en médecine pour véhiculer du sang ou d'autres liquides. Pour plus de détails, on se reportera éventuellement à la description d'une pompe de ce genre qui figure dans la demande de brevet déposée le même jour par la Demanderesse sous le titre "Pompe péristaltique". Sur la figure 2 on a simplement fait figurer le rotor couplé à l'arbre de sortie 12 d'un moteur d'entraînement M, lequel rotor porte deux galets 15 et 16 diamétralement opposés sur le rotor dans lequel ils sont montés rotatifs par des axes disposés radialement, perpendiculairement à l'axe de sortie 12 du moteur.Ces galets présentent extérieurement des surfaces coniques centrées sur l'axe du rotor et ils sont poussés élastiquement vers la paroi 9, de forme tronconique pour présenter la même inclinaison sur l'axe de rotation. Le tube déformable conduisant le liquide à véhiculer par la pompe est disposé pour former une boucle autour de l'axe de rotation contre cette paroi 9, sur le trajet des galets 15 et 16, qui l'écrasent ainsi à leur passage en le serrant contre la paroi 9, ou plus exactement contre le fond parallèle d'une gorge 27 dans laquelle le tube déformable est partiellement engagé. Le déplacement périodique des points d'application des galets depuis l'entrée du tube dans la pompe jusqu'a sa sortie assure la circulation du liquide le long du tube. Le moteur M est un moteur électrique classique du type alimenté en courant continu. Par l'intermédiaire d'un ensemble de circuits de commande C détaillé sur le schéma synoptique de la figure 1, on peut -faire varier le débit de la pompe au moyen d'un organe de commande à déplacement manuel qui est ici constitué par un bouton B que l'on fait tourner manuellement en regard d'une échelle graduée des débits. Le bouton de commande B remplit trois fonctions de commande : la commutation entre deux régimes de commande différents du moteur, le réglage du débit par action sur la vitesse de rotation du moteur dans le régime intervenant aux débits élevés, et le réglage du débit par action sur des impulsions de commande du moteur dans le régime intervenant aux faibles débits. Sur chacun des deux circuits de commande correspondants le réglage utilise un potentiomètre commandé depuis le bouton B par l'intermédiaire d'un train d'engrenages réducteur.On a ainsi représenté sur la figure 3 l'axe 31 du bouton B qui porte deux pignons 32 et 33, engrenant respectivement l'un avec un pignon 34 actionnant le potentiomètre 35 qui commande la régulation de vitesse de rotation dans le régime en courant continu et l'autre avec un pignon 36 actionnant un potentiomètre 37 qui commande le réglage de la fréquence des impulsions dans le régime de commande du moteur par impulsions. Les trains d'engrenages respectifs permettent d'utiliser l'étendue maximale de réglage de chacun des potentiomètres 35 et 37, chacun en correspondance avec une fraction seulement de la course de rotation du bouton B. En outre, l'axe 31 du bouton de commande porte une came 38 visible latéralement sur la figure 3 et de face sur la figure 2. Le profil de la came 38 apparaît sur la fig. 2. I1 se compose de deux arcs de cercle de diamètres différents centrée sur l'axe du bouton, de sorte qu'il répartit les débits de l'échelle de réglage en deux gammes différentes, à la transition desquelles il commande le changement de position d'un commutateur 39. Suivant sa position, ce commutateur détermine la fermeture sélectivement de l'un ou de l'autre des deux circuits de commande du moteur1 respectivement par l'intermédiaire des relais P1 et P2. La disposition du bouton devant l'échelle graduée est telle que dans l'ordre des débits croissants le relais P1 soit d'abord alimenté dans la gamme des faibles débits pour fermer le circuit de commande par impulsions et que la commutation provoque ensuite l'alimentation du relais P2 pour passer au régime de commande en continu aux débits élevés. Les relais utilisés dans le cas particulier décrit sont des relais optoélectroniques comportant une diode alimentée par l'intermédiaire du commutateur et un transistor qui ferme le circuit de commande correspondant lorsque la diode est sous tension. Sur la figure 3 on a représenté schématiquement les relais P1 et P2 comme des interrupteurs placés sous la commande du bouton B. Le circuit de commande du moteur dans le régime dit "en continu" est en lui-même classique. I1 comprend une génératrice tachymétrique T couplée au moteur M et un comparateur régulateur de vitesse, sur le circuit fermé par le relais P2. Le comparateur régulateur de vitesse R est asservi au bouton B (potentiomètre 35). On a représenté par ailleurs en A1 la source d'alimentation du moteur dans le sens d'avance normal et en C1 un amplificateur de commande de puissance. Le circuit de commande par impulsions est constitué, quant à lui, par un générateur d'impulsions, G, et un formateur d'impulsions, F11 sur un circuit qui est relié à l'amplificateur C1 lorsqu'il est fermé par le relais P1. Au niveau du formateur F1 la durée des impulsions peut être préréglée, tandis que le réglage de fréquence en G est asservi au bouton B (potentiomètre 37). En fonctionnement, lorsqu'on fait varier le débit dans la gamme des débits élevés, par exemple entre 10 et 400 ml/mn, ctest le circuit de commande en continu qui intervient, celui où l'on règle la vitesse de rotation du moteur par action sur une tension continue variable, dans le circuit à génératrice tachymétrique classique. Lorsque le débit souhaité s'abaisse à moins de 10 ml/mn, le dispositif passe automatiquement à l'autre circuit de commande et le moteur est entraîné par des impulsions, la tension restant à la valeur nominale qu'elle a au moment du changement. Ce régime permet le réglage aux débits faibles, jusqu'à du goutte à goutte à î ml/mn par exemple. Pour parfaire encore le fonctionnement du régime de commande par impulsions, le dispositif peut avantageusement comporter, comme représenté sur la figure 1, un second circuit d'excitation du moteur M, avec une source A2 de signe opposé par rapport à la source A1, un amplificateur C2 et un formateur d'impulsions F2. Ce dernier, soumis aux mêmes réglages de fréquence que le formateur F1, permet d'appliquer au moteur M une courte impulsion de blocage, de sens inverse, après chacune des impulsions d' entraînement transmises directement par F1 et C1. Ces impulsions brèves assurent l'arrêt immédiat du moteur après chaque impulsion d'entrainement. La disposition qui précède permet d'éviter le traînage de rotation par inertie mécanique à la suite de chaque impulsion. Un autre procédé pour éviter ce trainage consiste à suramortir le moteur en le shuntant par une résistance convenable ou une diode absorbant la totalité des courants inverses lorsque les caractéristiques du moteur le permettent. Le dispositif peut encore comporter un autre perfectionnement pour éviter le ralentissement de la circulation du liquide dans le tube chaque fois qu'un galet est en position d'échappement, c'est-à-dire qu'il a quitté l'appui sur le tube déformable à l'endroit de la sortie de la pompe, alors qu'il n'est pas encore en appui sur le tube du côté de son entrée dans la pompe. Dans ce but, une compensation est assurée en imposant provisoirement une vitesse de rotation plus importante pendant qu'un galet est en position d'échappement. On prévoit par exemple que le rotor de la pompe (le support de galets ou les galets eux-mêmes) actionne un contact au moment où un galet passe en position d'échappement pour commander, pendant le temps nécessaire à la compensation, la modification de l'un des éléments (résistance ou capacité additionnelle) qui déterminent la vitesse de rotation du moteur. Les différents modes de réalisation qui ont été spécifiquement mentionnés ne sont nullement limitatifs et l'invention englobe bien entendu toutes leurs variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'une pompe à débit variable du type péristaltique, associée à un moteur à courant continu pour l'entraînement en rotation d'un rotor portant des galets de serrage local d'un tube déformable conduisant un liquide à véhiculer par la pompe, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un organe de -commande à déplacement manuel couvrant les variations de débit sur deux gammes jointives différentes, respectivement de débits relativement faibles et de débits relativement élevés, des premiers moyens de réglage de débit dans la gamme des débits élevés, agissant sur la vitesse de rotation sous la commande dudit organe manuel, des seconds moyens de réglage de débit dans la gamme des débits faibles agissant sur la durée et/ou la fréquence d'impulsions de commande transmises au moteur, sous la commande du même organe manuel, et des moyens de commutation commandés par ledit organe manuel pour faire agir les premiers ou les seconds moyens de réglage respectivement dans chacune desdites gammes. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qutil comprend un premier circuit de commande du moteur par une tension continue variable comportant des moyens de réglage de la tension jusqu'à une valeur nominale, asservis à l'organe manuel, qui constituent lesdits premiers moyens de réglage de débit, un second circuit de commande du moteur par des impulsions de tension à ladite valeur nominale, comportant lesdits seconds moyens de réglage, et en ce que lesdits moyens de commutation sont constitués par une came portée par l'organe manuel et commandant alternativement la fermeture de chacun desdits circuits, en passant automatiquement du second au premier dans le sens des valeurs croissantes de débit affichées, pour une valeur de transition entre les deux gammes correspondant à ladite valeur nominale de tension. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de réglage agissent sur la fréquence des impulsions. 4. Dispositif suivant la revendication 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que ledit second circuit comporte en outre des moyens pour soumettre le moteur à des impulsions de blocage de sens inverse après chaque impulsion d'en trainement.