Brevet FR2477020A1 — publié le 19810904

La présente invention concerne les appareils de perfu- sion ou goutte-à-goutte et, plus particulièrement, un ensemble pompe-cassette pour un tel appareil. Le brevet des Etats-Unis no décrit un appareil de perfusion assurant le pompage d'un fluide ou semi-solide d'une section d'amont vers une section d'aval. La pompe com- porte des sections de conduit d'amont et d'aval et une cas- sette amovible établissant une communication entre ces sec- tions. La cassette présente une fenêtre et un diaphragme est disposé en travers de la fenêtre. Des moyens portés par la pompe agissent sur le diaphragme pour faire varier le volume de la cavité ou chambre de pompe définie par la cassette. La cassette présente des orifices d'entrée et de sortie exempts de valves communiquant avec ladite chambre. Le fluide est pom- pé dans le conduit par étranglement et ouverture des sections de conduit en des points d'amont et d'aval et par déplacement approprié du contenu de la chambre de pompe de la cassette. L'appareil de perfusion décrit dans la demande précitée offre des avantages notables par rapport à de nombreuses structures antérieures. L'absence de valves dans la cassette améliore nettement la fiabilité et réduit la complexité de fabrication et donc le prix de revient. La précision obtenue est en outre meilleure que dans les structures de cassette antérieures.'Par commande adéquate des effets de pincement subis par les tubes à l'entrée et à la sortie de la cassette, on peut obtenir des débits bien constants, même jusqu'à des * valeurs très faibles. On a observé que, dans l'appareil de perfusion décrit ci-dessus, la présence d'air dans la chambre de pompe de la cassette risque d'affecter fâcheusement le fonctionnement du dispositif. Ce risque découle de trois phénomènes. Tout' d'abord, avec de fortes contre-pressions, le niveau de li- quide s'élève dans la chambre de goutte-à-goutte qui alimente l'appareil, du fait d'une dilatation subie par l'air comprimé lorsque la valve d'entrée s'ouvre préalablement au remplissage, ce qui risque de déclencher un avertisseur d'épuisement de bouteille. En second lieu, le débit de sortie diminue à mesure que la contre-pression et'le volume d'air augmentent, ce qui affecte la précision de pompage. En troisième lieu, avec des 2477020 -: - contre-pressions faibles, qui peuvent être dues à ce que l'ai- guille est.située-bas (à une distance de 30 à 90 cm au-dessous de la cassette), le débit de refoulement augmente, du fait que l'air se dilate lors de l'ouverture de la valve de sortie, ce qui affecte aussi la précision. On peut réduire sensiblement ou supprimer les effets exercés par l'air présent dans la cassette en retournant en fait la cassette de façon à placer la sortie de la chambre de pompe en haut de l'entrée en bas. Avec une telle orientation, l'air atteint la sortie sous forme de bulles et est expulsé avec le fluide ou semi-solide refoulé. Un tel principe est appliqué dans Jacassette décrite dans le brevet US 4 410 118 publié le 20 Février 1979. Toutefois, bien que satisfaisante, une telle disposition peut donner lieu à confusion chez le personnel hospitalier cherchant à identifer l'entrée. Cette ambiguïté provient de ce que la plupart des appareils de per- fusion antérieurs traditionnels sont disposés de façon que 1' écoulement ait lieu continuellement vers le bas depuis la bouteille jusqu'à l'entrée, située au sommet de la pompe. La présente invention a pour buts de proposer: - une cassette et un ensemble pompe-cassette pour appa- reil de perfusion; - un appareil de perfusion comportant un ensemble pompe- cassette remarquable en ce que l'effet exercé sur la préci- sion par l'air présent dans la cassette est sensiblement sup- primé et en ce que la cassette est facile à poser dans la pompe et ne soulève pas d'ambiguïté pour la mise de l'appareil en état de marche; une cassette de structure perfectionnée de nature à faciliter l'utilisation grace à un-minimum d'ambigulté. D'autres buts de l'invention apparaîtront au technicien à la lecture de la description qui va suivre, donnée en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de perfusion comportant application de l'invention; la figure 2 est une vue de face d'une cassette réalisée selon l'invention; la figure 3 est une vue entièrement en coupe de la cas- sette selon l'invention, suivant la ligne 2-2 de la figure 2 la figure 4 est une vue entièrement en coupe de la cassette et d'une pompe associée réalisées selon l'inven- tion; et les figures 5 et 6 sont des vues de face schématiques illustrant respectivement deux variantes de l'invention. D'une manière très générale, l'ensemble cassette-pompe selon l'invention (figures 1 et 4) assure le pompage d'un fluide ou semi-solide d'une section d'amont 11-12 à une sec- tion d'aval 13 d'un appareilde perfusion affecté à un patient 14. La pompe 15 supporte une cassette 16 (figures 2-3, 5 ou 6) qui comprend une enceinte rigide 17 définissant une cham- bre de pompe 18. L'enceinte rigide présente.un orifice d'en- trée 21 placé de manière à être proche du haut de la cassette quand celle-ci est en position active dans la pompe. L'en- ceinte rigide présente aussi un orifice de sortie 23, ainsi qu'une fenêtre 25. Un diaphragme flexible 27, disposé en tra- vers de la fenêtre, ne se prête pas à être traversé par le fluide ou semisolide. Des moyens de manoeuvre 28 agissent sur le diaphragme pour faire varier la capacité de la chambre 18. La cassette a une configuration assurant son orientation par rapport à la pompe de façon que l'orifice de sortie soit si- tué en haut de la chambre de pompe quand la cassette est en position active par rapport à la pompe. La chambre de pompe a une configuration interne telle que les bulles de gaz éven- tuelles atteignent l'orifice de sortie quand la cassette est en position active. Un passage de sortie 29 établit une com- munication entre l'orifice de sortie et un emplacement décalé par rapport à cet orifice et situé de manière à rendre commo- de la mise de la cassette et de la pompe en état de marche. Ce passage peut être situé soit dans la cassette, soit dans une partie de la pompe même voisine de la cassette. On va maintenant considérer plus particulièrement la fi- gure 1, qui illustre l'application de l'invention à un appa- reil de perfusion intraveineuse pour l'administration à un patient 14 d'un liquide provenant d'un réservoir ou moyen de stockage de fluide 12. Le fluide est introduit Dar voie intra- veineuse à travers un cathéter approprié 30 fixé à la section d'aval 13 de l'appareil. Un ruban adhésif 31 maintient le cathéter en place sur le bras d'un patient 14, d'une manière bien connue de l'homme de l'art. Le réservoir de fluide 12 peut être une bouteille traditionnelle pour goutteà-goutte, suspendue à un support 32. Une chambre de goutte-à-goutte 33, fixée à la partie inférieure de la bouteille 12, peut être de structure courante.Un avertisseur d'épuisement de bouteille non représenté, de structure adéquate, peut être prévu au- dessous de la chambre de goutte-à-goutte ou fixé à celle-ci pour signaler l'épuisement du contenu de la bouteille 12. Le contenu de la bouteille 12 traverse la section de conduit d'amont 11 du goutte-à-goutte, constituée dans l'exemple illustré par un tuyau souple. Bien que la bouteille 12 soit représentée placée sur le support 32 à un niveau élevé par rapport au patient 14, comme c'est le cas pour de nombreux appareils de perfusion intraveineuse, il n'est pas indispensable, avec l'appareil selon l'invention, de placer la bouteille aussi haut, étant donné que le fluide est canalisé jusqu'au patient sous 1' effet de pompage positif exercé par la pompe 15. La pompe 15, représentée sur la figure 1, peut être contenue dans une en- veloppe 34 portant des boutons de commande tels que 35. La pompe 15 peut reposer sur une table de chevet 39 ou autre structure appropriée et est interposée entre les sections d'amont 11 et d'aval 13 de l'appareil. Des rondelles 41 assu- rent l'étanchéité, à l'entrée et à la sortie de l'enveloppe 34,des sections d'amont 11 et d'aval 13 respectivement. L'appareil selon l'invention comporte, dans la pompe 15, une cassette remplaçable 16. La cassette utilisée dans 1' appareil selon l'invention n'exige pas de valves, ce qui simplifie beaucoup l'appareil et réduit énormément le coût de sa partie remplaçable. En outre, l'appareil selon l'inven- tion comporte une cassette dans laquelle un volume notable est déplacé lors de chaque course de pompage.-Ce volume dé- placé par course est de préférence, dans l'appareil selon 1' invention, au moins égal à 0,25 ml et inférieur à 1 ml envi- ron. Dans cet intervalle, on obtient les résultats les plus satisfaisants. Typiquement, la chambre de pompe a, pour la position du diaphragme correspondant à son volume maximum, une capacité d'environ 1,9 ml. La cassette est spécifiquement représentée sur les fi- gures 2 et 3. La cassette est essentiellement réalisée en trois pièces seulement. La pièce principale est un corps mou- lé 17, en une matière plastique de qualité médicale appro- priée. Ce corps a un contour de forme générale circulaire, comportant un rebord asymétrique 40 formé d'un rectangle acco- lé à un demi-cercle. Grâce à cette forme asymétrique, coopé- rant avec une configuration correspondante de la pompe, on ne peut monter la cassette qu'avec la bonne orientation, ainsi qu'on l'exposera ci-dessous. Il est prévu un embout 43 à re- lier à la section de conduit d'amont de l'appareil de perfu- sion et (du côté inférieur du corps 17) un embout 44 à-relier à la section de conduit d'aval de l'appareil. A la différence de nombreuses cassettes selon la technique antérieure, ni l'entrée ni la sortie ne comporte de valve. Le corps 17 dé- finit la chambre de pompe 18, de forme générale cylindrique, présentant un côté ouvert ou fenêtre 25. Un évidement annulai- re 45 entoure le côté ouvert de la chambre de pompe et reçoit le bord annulaire 47 du diaphragme flexible 27. Le diaphragme 27 est en une matière flexible de qualité médicale imperméable au fluide ou semi-solide pompé et est capable de fléchir comme décrit ci-dessous dans une mesure suffisante pour assurer le déplacement du volume souhaité, comme on le décrira aussi en détail. En vue de maintenir en place le diaphragme flexible, une bague de montage 49 prend appui dans un rebord annulaire complémentaire 51 saillant sur le corps 17 et est convenable- ment scellée sur l'enveloppe, par exemple par soudage aux sultra-sons, pour former un joint et maintenir le diaphragme 27 en place en travers du côté ouvert de la chambre de pompe 18. Comme illustré par la figure 4, des moyens sont prévus pour étrangler et ouvrir les sections de conduit d'amont li et d'aval 13 en une séquence voulue pour assurer à la manière de valves le pompage de la section de conduit d'amont 11 dans la section de conduit d'aval 13 de l'appareil de perfusion. Bien qu'on puisse utiliser tous moyens propres à étrangler les sections de conduit de la manière qu'on décrira, dans l'appareil représenté à titre d'exemple sur la figure 4, les moyens d'étranglement sont les extrémités amenuisées de bar- res mobiles 63 et 65 respectivement. Ces barres présentent un montage mobile, assuré par des moyens adéquats non repré- sentés, à l'intérieur du corps 34 de la pompe 15. Les tran- ches arrondis des extrémités amenuisées des barres 63 et 65 portent contre les sections de conduit respectives, d'amont 11 et d'aval 13. Ces sections de conduit sont supportées dans des gorges ou canaux complémentaires ménagés dans un châssis 66 à l'intérieur du corps 34 de la pompe 15. Une hotte 53 s' étend en travers du châssis 66 comme représenté pour assurer l'étanchéité entre la région de la cassette 18 et les moyens moteurs qu'on décrira ci-dessous. En vue d'expulser le contenu de la chambre de pompage 18, l'extrémité arrondie d'une barre oblongue 67 présente un montage mobile dans un support convenable, non représenté, fixé au châssis 66. L'extrémité arrondie de la barre 67 porte contre le diaphragme 27 refermant le côté ouvert de la cham- bre de pompe 18 de la cassette 16. Quand la cassette est cor- rectement montée, les moyens de manoeuvre 28 distendent lé- gèrement le diaphragme 27 vers l'intérieur, même au maximum de rétraction, demeurant ainsi constamment en contact avec le diaphragme pendant toute la course de pompage. Quand-la barre 67 est ainsi rétractée au maximum, la chambre de pompe a son volume opératoire maximum. A mesure que la barre 67 se déplace vers l'intérieur, le diaphragme se distend vers l'intérieur, ce qui réduit le volume de la chambre de pompe 18. La pompe 15 comporte une porte articulée 60, qui s'ouvre pour permettre la pose et la dépose de la cassette 16 et des régions des sections d'amont 11 et d'aval 13 intérieures au corps de pompe 34. Comme on le voit sur la figure 4, quand la porte 60 est fermée, un ressort à boudin 55, maintenu dans un évidement 57 de la porte recouvert par une plaque 59, pres- se une coupelle de sollicitation 61 contre le corps de casset- te 17, maintenant ainsi ce corps en place contre le châssis 66. Il est prévu des blocs presseurs 62 et 64, fixés à la por- te 27 par des vis de réglage 68. Le bloc 62 est placé du côté opposé de la section de conduit d'amont 11 opposé à la barre 63. De manière analogue, le bloc 64 est placé du côté de la section de conduit d'aval 13 opposé à la barre 65. En ajustant correctement les positions des blocs 62 et 64 à 1- aide des vis 68, on peutrégler pendant la fabrication la -7 pression exercée par les moyens d'étranglement pendant le fonctionnement qu'on décrira, de façon à assurer l'intercep- tion hermétique du tube associé, et donc sa fermeture totale, comme on l'exposera, Pour assurer la séquence souhaitée de déplacement des barres mobiles 63,65 et 67, les extrémités de ces barres oppo- sées à la cassette et aux sections de conduit portent des palpeurs de came appropriés 71 appliqués sous pression (par des ressorts non représentés) contre les surfaces de cames 91, 93 et 95. Ces cames 91,93 et 95 sont montées sur un arbre à cames 97 qui tourne sous l'action d'un moteur d'entraînement 103. Le moteur d'entraînement est un moteur pas-à- pas afin d' assurer par incréments la rotation de l'arbre et, ainsi, le déplacement et la commande des barres mobiles. is Sur la figure 4, le moyen d'étranglement inférieur 65 est en position voulue pour intercepter par étranglement ou pincement la section de conduit souple d'aval 13.Sous l'effet de l'écoulement naturel dû à la pression hydrostatique régnant dans la section d'amont, ou de la succion (dépression) engen- drée par la rétraction de la barre 67, la chambre de pompe 13 de la cassette 16 se remplit. La course de pompage a lieu - quand les seconds moyens d'étranglement 65 sont rétractés pour ouvrir pleinement la section de conduit 13 et que les premiers moyens d'étranglement 63, en extension, étranglent ou inter- ceptent la section' de conduit d'amont 11. En se déplaçant vers l'intérieur, la barre de manoeuvre 67 réduit le volume de la chambre de pompe 18, provoquant l'expulsion d'une partie au moins du contenu dans la section d'aval de l'appareil. L'am- plitude du mouvement décrit vers l'intérieur par la barre de manoeuvre 67 détermine le volume déplacé pendant la course de pompage. Les courses de remplissage et de pompage ont lieu en séquence et se répètent conformément à la rotation de 1' arbre à cames 97 et à la configuration des cames 91,93 et 95. Selon le mode de réalisation de cassette illustré par - 35 les figures 2 et 3, un passage vertical 29 ménagé par alésage dans la paroi arrière de la cassette s'étend vers le haut et se termine à l'extrémité supérieure de la chambre de pompe. Un orifice ou trou à axe horizontal 23, qui constitue l'ori- fice de sortie,> s'étend depuis un point du pourtour de la chambre de pompe 18 jusqu'au passage vertical 29. La courbure de la face intérieure de la chambre de pompe facilite la mon- tée des bulles vers le sommet de cette chambre. En conséquen- ce, ces bulles franchissent aisément le trou 23 et passent dans l'extrémité supérieure du passage 29 pour être refoulées à l'extérieur avec le fluide ou semi-solide qui s'écoule au cours du pompage. Ainsi, l'air qui pénètre éventuellement dans la chambre de pompe est refoulé hors de celle-ci et ne s'y accumule pas. Du fait que de l'air ne peut s'accumuler dans la chambre de pompe, l'appareil conserve sa précision. On va maintenant considérer la figure 5, qui montre un agencement dans lequel le passage 29 reliant l'orifice de sortie 23 à un point proche de lapartie basse de la cassette 16 est ménagé dans le bloc de montage ou châssis 66 de la pompe même. L'orifice de sortie, de forme générale circulaire, est centré sur un axe qui est sensiblement vertical quand la cassette est montée pour fonctionner. Le passage 29 décrit une boucle reliant la cassette 16 à un point situé plus bas que la cassette. Le tube souple normalement relié à la cas- sette et qui constitue la section d'aval de l'appareil de perfusion est placé dans ce passage par l'opérateur lors de la pose de la cassette. La porte 60 est ensuite fermée et le dis- positif est prêt à fonctionner. Un détecteur 105 peut être monté sur le circuit pour signaler la présence d'air dans ce dernier. Les tubes flexibles sont interceptés par les barres 63 et 65 en 63' et 65' respectivement. La figure 6 illustre une variante selon laquelle l'ori- fice de sortie 23, de forme générale circulaire, est centré sur un axe sensiblement horizontal quand la cassette-est en position de fonctionnement. Le tube flexible s'étend alors, sur partie au moins de sa longueur-, horizontalement entre l'orifice de sortie et le côté de sortie de la pompe. On voit donc que l'invention propose une combinaison pompe-cassette remplaçable, pour appareil de perfusion, qui est facile à utiliser et supprime les difficultés résultant de l'accumulation d'air dans la chambre depompe de la casset- te. Cet ensemble est facile à poser et maintient la disposi- tion classique dans laquelle la section d'entrée ou d'amont de l'appareil part du sommet et la section d'aval, du bas de la pompe. De manière générale, les dispositions décrites se prê- tent à diverses modifications sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Combinaison, à une pompe d'appareil de perfusion refoulant un fluide ou semi-solide d'une section d'amont de l'appareil de perfusion à une section d'aval de cet appareil, d'une pompe-cassette remplaçable, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte rigide (34) définissant une chambre de pompe (18), cette enceinte rigide présentant des orifices d' entrée (21) et de sortie (23), ainsi qu'une fenêtre (25), un diaphragme flexible (27) s'étendant en travers de cette fe- nôtre et ne se prêtant pas à être traversé par des fluides ou semisolides, ce diaphragme subissant l'action des moyens (67) portés par ladite pompe (15) pour faire varier le volume de laditeachambre de pompe (18), ladite cassette ayant une con- figuration qui assure son orientation par rapport à ladite pompe (15) de façon que lesdits orifices d'entrée (21) et de sortie (23) soient tous deux situés près du sommet de ladite chambre de pompe (18) quand ladite cassette (16) est en posi- tion active par rapport à ladite pompe, ladite chambre de pompe (18) ayant la configuration interne voulue pour que des bulles de gaz atteignent ledit orifice de sortie (23) quand ladite cassette est en position active, laditeicombinaison comportant des moyens qui définissent un passage (29) de com- munication entre ledit orifice de sortie (23) et un emplace- ment décalé par rapport à cet orifice de sortie quand ladite cassette est en position active. 2. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens définissant ledit passage (29) sont situés sur ladite pompe (15). 3. Combinaison selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite pompe comporte des moyens (66) de support de ladite cassette (16), ces moyens de support définissant ledit passage (29). 4. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens définissant ledit passage (29) sont situés sur ledite cassette (16). 5. Combinaison selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit passage (29) est défini par ladite enceinte rigide (34). 6. Pompe-cassette remplaçable pour incorporation à une pompe d'appareil de perfusion refoulant un fluide ou semi- solide d'une section d'amont de l'appareil de perfusion à une section d'aval de cet appareil, ladite cassette (16) comprenant une enceinte rigide (34) qui définit une chambre de pompe (18), cette enceinte rigide présentant des orifices d'entrée (21) et de sortie (23) ainsi qu'une fenêtre (25), un diaphragme flexible (27) s'étendant en travers de ladite fenêtre et ne se prêtant pas à être traversé par des fluides ou semisolides, ladite cassette ayant une configuration qui assure son orientation par rapport à ladite pompe de façon que lesdits orifices d'entrée (Z1) et de sortie (23) soient placés près du sommet de ladite chambre de pompe (18) quand ladite cassette est en position active par rapport à la pompe, ladite chambre de pompe (18) ayant la configuration interne voulue pour que des bulles de gaz atteignent ledit orifice de sortie (23) quand ladite cassette est en position active, ladite cassette comportant encore des moyens qui définissent un passage (29) de communication entre ledit orifice de sortie (23) et un emplacement proche de la partie inférieure de ladite cassette (16) quand ladite cassette est en position active. 7. Cassette selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit passage (29) est constitué par un conduit qui tra- verse la paroi de ladite enceinte rigide (34). 8. Cassette selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens définissant ledit passage (29) sont consti- tués par une paroide même étendue que ladite enceinte rigide (34) et située das ladite chambre de pompe (18). 9. Pompe-cassette remplaçable pour utilisation dans une pompe d'appareil de peifusion refoulant un fluide ou semi- solide d'une section d'amont de l'appareil de perfusion à une section d'aval de cet appareil, ladite cassette étant carac- térisée en ce qu'elle comprend une enceinte rigide (34) qui définit une chambre de pompe-(18), ladite enceinte rigide présentant des orifices d'entrée (21) et de sortie (23) ainsi qu'une fenêtre (25), un diaphragme flexible (27) s'étendant en travers de ladite. fenêtre et ne se prêtant pas à être tra- versé par des fluides ou semi-.solides, ladite cassette (16) ayant une configuration qui assure son orientation par rapport 24770U0 à ladite pompe (15) de façon que lesdits orifices d'entrée (21) et de sortie (23) soient-placés près du sommet de ladite chambre de pompe (18) quand ladite cassette est en position active par rapport à la pompe, ladite chambre de pompe ayant la configuration interne voulue pour que des bulles de gaz atteignent ledit orifice-de sortie (23) quand ladite cassette est en position acitve, ledit orifice de sortie de ladite cassette étant de forme générale circulaire et son axe étant sensiblement vertical quand ladite cassette est en position active, et un tube souple (13) s'étendant dudit orifice de sortie jusqu'en un emplacement proche de l'extrémité inférieu- re de ladite cassette. 10. Pompe-cassette remplaçable pour incorporer à une pom- pe d'appareil de perfusion refoulant un fluide ou semi-solide d'une section d'amont de l'appareil de perfusion à une sec- tion d'aval de cet appareil, ladite cassette comprenant une enceinte rigide (34) qui définit une chambre de pompe(18), ladite enceinte rigide présentant des orifices d'entrée (21) et de sortie (23), ainsi qu'une fenêtre (25), un diaphragme flexible (27) s'étendant en travers de ladite'fenêtre et ne se prêtant pas à être traversé par des fluides ou semi-solides, ladite cassette (16) ayant uneconfiguration qui assure son orientation par rapport à la pompe de façon que lesdits orifi- ces d'entrée et de sortie soient placés près du sommet dé ladite chambre de pompe quand ladite cassette est en position active par rapport à la pompe, ladite chambre de pompage ayant la configuration interne voulue pour que des bulles de gaz atteignent ledit orifice de sortie (23) quand ladite cassette est en position active,.ledit orifice de sortie de ladite cassette étant de forme générale circulaire et son axe étant sensiblement horizontal quand ladite cassette est en position active, et un tube souple (13) s'étendant, sur partie au moins de sa longueur, suivant une direction générale horizontale à partir dudit orifice de sortie.