Brevet FR2479915A1 — publié le 19811009

Les pompes péristaltiques ou pompes à galets sont bien connues et ont trouvé un large champ d'application dans le domaine médicale Une application caractéristique des pompes de ce type est par exemple le pompage du sang lors d'une dialyse du sang. D'autres applications sont également bien connues. Il résulte de la simplicité et de la fiabilité des pompes péristaltiques qu'elles sont largement répandues dans les milieux médicaux. D'une façon caractéristique les pompes péristaltiques à galets utilisées dans le domaine médical comprennent un stator ayant une surface d'appui ou de portée contre laquel- le un rotor comprime un ou plusieurs tuyaux souples au cours de sa rotation, ce rotor entrant en contact avec les tuyaux souples par l'intermédiaire de deux galets ou davantage Lors de la rotation du rotor, l'agent fluide se trouvant dans le ou les tuyaux souples est entrainé dans le sens de la rotation du rotor. En variante le fluide peut être amené à la pompe sous pression de sorte qu'il résulte de la rota- tion du rotor que la pompe agit comme un dispositif de me- sure. Dans l'un ou l'autre cas la connaissance du diamètre interne du ou des tuyaux souples et de la vitesse de rota- tion du rotor fournit une indication de la quantité de flui- de qui traverse le ou les tuyaux souples, cette quantité pouvant tre réglée en faisant varier la vitesse du rotor. Parmi les problèmes que posent les pompes péristalti- ques connues on peut citer les variations de dimension des galets du rotor ainsi que les variations de la surface d3ap- pui ou rampe du stator et des tuyaux souples eux-mêmes. De plus les galets du rotor ne roulent pas toujours sur les tuyaux souples, mais au lieu de cela ont tendance à "frotter" ces tuyaux. On rencontre également un certain flottement du tuyau. Chacun de ces phénomènes, s'il se prolonge,-peut pro- voquer une défaillance mécanique des tuyaux. De même, du fait que le tuyau souple n'est pas comprimé contre la surfa- ce de portée du stator sur la totalité des 3600 de la rota- tion du rotor, les forces appliquées à ce dernier ne sont pas uniformes pendant la totalité de sa rotation. Dans les grandes pompes on peut remédier à ceci en augmentant la di- mension de l'arbre d'entraînement. Cependant cette solution peut se révéler impraticable dans les petites pompes. Dans tous les cas il en résulte des variations notables du cou- ple nécessaire pour entraîner le rotor en rotation de 3600. Ltinvention a pour objet un pompe péristaltique per- fectionnée par l'utilisation d'une cale disposée de façon appropriée par rapport à la surface d'appui ou de portée du stator. La cale applique au rotor une forcé de compres- sion d'équilibrage ou de compensation et égalise ainsi les forces appliquées au rotor au cours des 3600 de sa rotation. En outre un manchon de recouvrement peut partir de la cale pour recouvrir chaque tuyau souple dans la région de la sur- face d'appui du stator pour compenser les variations de di- mensions entre les galets du rotor ainsi que les variations de la surface d'tappui et des tuyaux eux-mêmes. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'épaisseur de la cale, dans sa région la plus épaisse, est voisine de l'épaisseur combinée du tuyau, complètement com- primé, et du manchon de compensation. Des pattes de fixa- tion peuvent être prévues pour coopérer avec le stator afin de contribuer à maintenir l'ensemble cale/manchon dans la position désirée. Les caractéristiques et avantages de l'invention ap- paraîtront plus clairement au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé donné uni- quement à titre d'exemple et dans lequel: - la Fig. 1 montre une pompe péristaltique de l'art antérieur; - la Fig. 2 en est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 - la Fig. 3 montre schématiquement le perfectionnement apporté à la pompe péristaltique, suivant l'invention; la Fig. 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré du perfectionnement représenté à la Fig. 3; - la Fig. 5 illustre une variante du mode de réalisa- tion de la Fig. 4; Les Fig. 1 et 2 représentent une pompe péristaltique a galets caractéristique de la technique antérieure compre- nant un stator 10 qui constitue une surface de portée ou rampe d'appui pour un ou plusieurs tuyaux souples 11. Un rotor 12 est monté rotatif sur 3600 et porte plusieurs ga- lets 13 qui sont en contact avec le ou les tuyaux souples 11 et les comprime contre la surface de portée du stator 10 afin de régler l'écoulement du fluide à travers ces tuyaux 11. Dtune façon caractéristique les galets 13 sont portés par des bras 14 sollicités qui maintiennent une pression uniforme de compression sur les tuyaux 11. La pompe repré- sentée aux Fig. 1 et 2 est celle décrite dans le brevet des Etats-Unis No 4 108 575. A Le rotor 12 de la pompe représenté sur les Fig.-l et 2 est entraîné par un arbre 15 de rotor qui lui-même est en- tralné par un moteur approprié. Lorsque la pompe se trouve dans la position représentée à la Fig. 1, la compression du tuyau souple 11 par le galet 13 le plus haut applique au rotor 12 une force qui n'est pas équilibrée par une force correspondante exercée sur le galet 13 le plus bas du fait que celui-ci n'est pas en contact avec le tuyau 11. Dans les pompes plus petites, nécessitant un arbre 15 de rotor relativement petit, ceci peut avoir tendance à déformer l'arbre 15 du rotor, ce qui peut entra ner une compression incomplète du tuyau souple 11 contre la surface de portée d u stator 10. Il peut en résulter une fuite au niveau du galet supérieur 13 et une imprécision dans le débit suppo- sé du fluide à travers le tuyau 11. Cela est particulière- ment vrai lorsque le fluide est amené au tuyau souple sous pression et peut même se révéler critique lorsque le fluide est un médicament à distribuer et la pompe péristaltique est utilisée pour régler le débit de ce médicament. L'invention concerne un dispositif pour appliquer au rotor une force de compensation ou d'équilibrage lorsque l'un des galets du rotor n'exerce pas d'action de compres- sion sur le ou les tuyaux de la pompe. Ce dispositif est représenté schématiquement à la Fig.3 qui montre un stator ayant une surface d'appui 21 qui est dans son ensemble cylindrique, et un tuyau souple 22 s'étendant depuis un point 23 d'entrée du tuyau dans le stator jusqu'à un point 24 de sortie du tuyau souple du stator, et recouvrant la surface de portée incurvée 21 du stator. Un rotor 25 porte plusieurs galets 26 (deux de ces galets sont représentés) qui tournent autour d'un axe central 27, de façon connue pour comprimer le tuyau souple 22 contre la surface de por- tée 21 du stator. De préférence la compression du tuyau est complète, comme représenté en 28, afin de supprimer les fuites. Bien entendu les galets 26 peuvent être portés par des bras ou être rappelés élastiquement d'une autre façon afin de régler la force de compression appliquée au tuyau 22, la forme particulière du rotor 25 et des galets 26 ne faisant pas partie de l'invention. Lorsqu'un fluide est amené à l'Ientrée du tuyau 22, comme indiqué par la flèche 29, et que le rotor 25 tourne dans le sens indiqué par la flèche 30, le fluide parcourt le tuyau souple 22 pour sortir de celui-ci, comme indiqué par la flèche 31. Cependant, comme indiqué en référence aux Fig. 1 et 2, lorsque le rotor approche de la position représentée en traits interrompus à la Fig.3, le galet le plus bas est éloigné du tuyau 22 de sorte qu'une force est appliquée au galet le plus haut par le tuyau comprimé, sans qu'il existe une force compensatrice ou d'équilibrage s'e- xerçant sur le galet le plus bas. Cette force tend à pro- voquer une déformation de l'ensemble du rotor, ayant pour résultat une compression incomplète du tuyau souple 22 et 24799 15 en conséquence une fuite au niveau du galet 26 le plus haut. Suivant l'invention, cette force est équilibrée au moyen d'une cale 32 qui est en contact avec le galet 26 le plus bas, représenté en traits interrompus, et lui applique une force qui compense ou équilibre la force appliquée par le tuyau comprimé 22 sur le galet 26 le plus haut, représenté en traits interrompus. La cale 32 est portée par un support 33 et diverge à partir de sa partie la plus épaisse (qui recouvre le support 33),en fonction de la configuration de la surface de portée 21 du stator et du degré de compression du tuyau 22 contre lequel elle est en contact, d'une façon qui peut Atre facilement déterminée par un technicien. En outre afin de réduire les fuites, la cale suivant l'inven- tion permet également une demande de couple résistant plus uniforme au moteur d'entratnement du rotor 25. Des pattes 35 partent de la cale 32 et s'étendent dans les orifices d'entrée et de sortie 23 et 24 du tuyau souple afin d'aider à maintenir la cale 32 en position contre la rotation du rotor 25, et des galets 26 qui sont en contact avec elles, ainsi qu'à centrer de façon appropriée le tuyau 22 dans les orifices d'entrée et de sortie 23 et 24. Un man- chon 36 part égalenient de la cale 32 en étant de préférence venue de matière avec la cale 32, afin de recouvrir le tuyau souple 22 entre celuici et les galets 260 Le manchon 36 compense les variations de dimensions des galets 26 du rotor ainsi que les variations de dimensions de la surface de por- tée 21 et du tuyau souple 22 lui-même. En variante le man- chon 36 peut être formé séparément de la cale 32 et recou- vrir à la fois cette dernière et le tuyau souple 22 pour as- surer les fonctions précitées. Le manchon 36 non seulement compense les variations de dimensions, mais empêche le frot- tement des galets 26 sur le tuyau 22 tandis que l'ensemble tout entier formé par la cale 32, les pattes 35 et le man- chon 36 diminue le flottement du tuyau souple qui, comme le frottement des galets 26 sur le tuyau 22,pourrait provoquer une défaillance prématurée de celui-ci. Dans le mode de réalisation préféré représenté à la Fig. 3 et comprenant le manchon 36, l'épaisseur de la cale dans sa zone la plus épaisse (au niveau de la flèche 34> est voisine de l'épais- seur combinée du tuyau souple, complètement comprimé, et du manchon 36, le support 33 fournissant une surface courbe qui constitue un prolongement de la surface d'appui 21 qui est dans son ensemble cylindrique. La cale 32 et le manchon 36 peuvent etre réalisés en toute matière appropriée, par exemple en une matière à base de silicone. Il est évident que des modifications et des variantes peuvent être apportées à l'invention. Des variantes sont d'ailleurs représentées sur les Fig. 4 et 5, la Fig.4 mon- trant un ensemble unitaire constitué par la cale 32, les pattes 35 et le manchon 36 tandis que la Pig.5 montre un ensemble unitaire constitué par la cale 32 et des pattes 25. L'ensemble représenté,à la Fig. 5 peut être utilisé avec ou sans un manchon séparé suivant l'application désirée et les problèmes à résoudre, sans s'écarter pour autant du ca- dre de l'invention. De même bien que décrite comme une pom- pe péristaltique, il est évident que le perfectionnement décrit dans la présente description peut être utilisé avec une structure de pompe à galets dans laquelle le fluide en- trant dans le tuyau souple 22, comme indiqué par la flèche 29, se trouve sous pression, la rotation du rotor 25 servant à régler la quantité de fluide pouvant circuler dans le tuyau souple 22 disposé dans le stator 20. En fait il est prévu que les modes de réalisation préférés de l'invention seront utilisés dans un mécanisme de distribution de médi- caments, le médicament à distribuer étant contenu dans un réservoir sous pression et amené au tuyau souple 22 comme représenté par la flèche 29. La pompe péristaltique peut ainsi servir dans une application médicale pour distribuer le médicament en une quantité déterminée par le diamètre interne du tuyau souple 22 et par la vitesse du rotor 25. 24799 15 REVEND ICAT IONS 1 - Pompe péristaltique à usage médical comprenant un stator 10, une entrée 23 pour un tuyau souple 22, une sor- tie 24 pour ce tuyau, une surface déportée 21 de forme in- curvée, le tuyau souple 22 s'étendant depuis l'entrée jus- qu'à la sortie le long de la surface de portée, et un ro- tor 25 pouvant tourner de 3600 et portant plusieurs galets 26 pour comprimer le tuyau souple contre la surface de por- tée, caractérisée en ce qu'elle comprend une cale 32 qui est disposée en regard de la surface d'appui 21 de façon à appliquer au rotor une force d'équilibrage de la compression du tuyau souple 22. 2 - Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la cale 32 comprend un manchon 36 s'étendant de fa-- çon à recouvrir le tuyau souple 22. 3 - Pompe suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de la cale 32, dans sa région la plus épaisse, est voisine de l'épaisseur combinée du tuyau sou- ple 22, complètement comprimé, et du manchon 36. 4 - Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de la cale 32, dans sa région le plus épaisse, est voisine de la distance entre un galet 26 du rotor 25 et la surface de portée 21 du stator 20 lorsque le galet 26 du rotor comprime complètement le tuyau souple. - Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens 36 solidaires de la cale 32 et recouvrant le tuyau souple 22 pour compenser les varia- tions des galets/26 du rotor 25, de la surface de portée 21 du stator et du tuyau souple 22. 6 - Pompe suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'épaisseur de la cale 32, dans sa région la plus épaisse, est voisine de l'épaisseur combinée du tuyau sou- ple 22, complètement comprimé, et des moyens 36 pour com- penser les variations entre les galets 26 du rotor et celles de la surface 21 de portée et du tuyau souple. 7 - Pompe suivant l'une des revendications 1 à 6, ca- ractérisée en ce que la cale 32 comprend des pattes 35 en saillie qui pénètrent dans les orifices d'entrée 23 et de sortie 24 du tuyau souple. p