Brevet FR2486676A1 — publié le 19820115

L'invention concerne un procédé et un appareil de régulation de débit de goutte à goutte permettan de maintenir parfaitement constant le débit de liquide sortant goutte à goutte d'un tuyau élastique ayant tendance, par sa nature même, à s'écraser à froid. La nécessité de réguler le débit d'un liquide coulant goutte à goutte est très importante dans les applications médicales et scintiques. En particulier cette régulation est indispensable dans les application'sd'injections intraveineuses (IV). Les dispositifs d'injections intraveineuse nécessitent que le fluide soit biologiquement inerte et stérile pour éviter la contamination de ce fluide dans le tube; d'autx part les risques de fuites d'air doivent être extr4mement faibles. Un autre impératif est que les tubes utilisée soient très bon marché car ces tubes sont généralement jetés après usage. Ainsi, des matériaux tels que le chlorure de polyvinyle (PVC) et autres se sont avérés très utiles pour réaliser des conduits de passage du fluide intraveineux entre le sac ou la bouteille contenant celfluide, et le patient. Pour réguler le débit du fluide de manière à maintenir un débit de goutte à goutte, on a utilisé jusqu'à maintenant des dispositifs tels que des pinces réglable permettant de pincer le tube pour modifier le débit du fluide en appliquant sur celui-ci une force dirigée vers l'intérieur. Les régulateurs de débit de fluide de ce type sont cependant difficiles à régler lorsqu'on descend à des débits très faibles et l'on obtient typiquement des variations dans le temps des caractéristiques du débit lorsque le matériau du tube s'écrase au froid pn prenant la forme de la pince. D'autres dispositifs couramment utilisés pour réguler un débit de fluide coulant goutte à goutt sont les dispositifs du type à rouleau. Dans ces dispositifs le rouleau se déplace longitudinalement sur la surface extérieure du tube pour restreindre le débit. Un tel dispositif à rouleau est décrit dans le brevet USA No 3.135.259. Cependant le problé posé par l'utilisation d'un tel dispositif à rouleau reste que le tube de PVC utilisé tend toujours à s'écraser au froid. L'un des procédés proposés pour réduire ou supprimer ce problèm de l'écrasement à froid du tube de PVC, est décrit dans le brevet USA NO 3. 512.748. Ce brevet propose l'utilisation d'un 2 2486676 élément élastique poreux introduit dans le trou du tube au voisinage du point d'application de la pince. Cet élément d'introduction est disposé de manière à modifier la section transversale du trou intérieur du tube pour modifier ainsi le débit du fluide à l'intérieur du tube. Ce procédé, cependant, présente l'inconvénient que l'élément d'introduction doit être biologi- quement inerte et stérile pour éviter de contaminer le fluide à l'intérieur du tube. Toute contamination par l'élément d'intro- duction du fluide d'injection intraveineuse (IV) risquerait en effet d'infecter le patient. Ce procédé selon le brevet ci- dessus est destiné à contr8ler le trou lui-même et non les parois du tube; il ne permet donc pas d'atteindre le débit de goutte à goutte parfaitement constant qu'on pourrait obtenir en contrôlant convenablement les parois du tube lui-même. Un autre procédé de régulation d'un débit dans un tube d'injection intraveineuse (IV) ou autre, consiste à utiliser des pompes de contr8le de débit. Cependant ces pompes sont très chères et ne sont pas pratiques à utiliser pour les applications intraveineuses. Les soupapes de commande perçant le conduit et venant en contact avec le liquide, ne conviennent pas non plus aux applications intraveineuses IV à cause des risques de contamination qu'elles entraînent et à cause du fait qu'elles ne permettent pas de contr8ler les très faibles débits. Pour réduire au minimum l'écrassement à froid du matériau du tube, on peut utiliser un matériau plus résistant que le PVC à ce phénomène, ce matériau pouvant par exemple être constitué par du silastène. Un tel matériau, cependant, est beaucoup plus cher que le PVC et augmente les coûts des injections intraveineuses (IV) d'autant plus que le tube est jetable après chaque injection. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en créant des moyens de régulation permettant de maintenir parfaitemeat constant le débit de goutte à goutte d'un tube élastique ayant tendance, par sa nature même, à s'écraser à froid. L'invention a également pour but d'obtenir ce débit parfaitement constant de goutte à goutte sans risquer de contaminer le liquide coulant dans le tube. 3 2486676 L'invention a encore pour but de créer un procédé pratique et économique permettant de maintenir parfaitement constant le débit de goutte à goutte. A cet effet l'invention concerne un dispositif de régulation de débit de goutte à goutte d'un tube élastique dont la paroi définit un conduit de débit de liquide, cette paroi présentant une surface intérieure en contact avec le débit de liquide et une surface extérieure emprisonnée en un point quelconque de sa longueur par les surfaces de contact du dispositif de régulation permettant de réduire le débit du liquide, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de contr8ler la paroi du tube au moins dans la zone o celle-ci est en contact avec le dispositif de régulation de débit, ces moyens étant montés de manière à être en contact direct avec la paroi du tube pour assurer une fixation suffisam- ment précise du tube permettant d'obtenir un débit de goutte à goutte parfaitement constant. L'invention concerne également le procédé utilisant le dispositif ci-dessus. Le dispositif permettant de contr8le la paroi du tube peut se placer soit sur la surface extérieure de la paroi du tube soit sur la surface intérieure de celle-ci, soit encore entre la surface extérieure et la surface intérieure de la paroi du tube. Dans tous les cas le dispositif de contrôle de la paroi du tube est en contact direct avec celle-ci, sans agir de façon notable sur la section du conduit. Les moyens de régulation selon l'in- vention sont particulièrement bien adaptés pour réguler le débit de goutte à goutte dans des systèmes d'injections intra- veineuses utilisant des tubes de PVC. Ces moyens permettent d'obtenir un débit de goutte à goutte parfaitement constant en évitant les difficultés de l'écrasement à froid et en supprimant tout risque de contamination du liquide d'injection (IV). D'autres caractéristiques et avan- tages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple préféré, mais non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins ci- joints dans lesquels: - la figure 1 représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle une pince est bandée 4 2486676 élastiquement en position d'ouverture tandis qu'une tige de serrage graduée permet d'amener la pince dans un certain nombre de positions d'ouverture voulues, un revêtement adhésif étant fixé à la partie de la pince venant en contact avec le tube, - la figure 2 est une vue de côté de la figure 1, dans laquelle la pince est représentée en position complètement ouverte et en position partiellement fermée, - la figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle on utilise une pince semblable à celle de la figure 1, mais avec de petites broches noyées dans les c8tés opposés du tube et se fixant aux c8tés opposés de la pince, la figure 4 est une vue de c8té de la forme de réalisation de la figure 3 dans laquelle la pince est représentée en vue complètement ouverte et partielle- ment fermée, - la figure 5 est une vue de c8té d'une pince selon l'art antérieur, montée sur un tube, - la figure 6 est un diagramme du débit non constant obtenu en utilisant un dispositif de serrage pour injection intraveineuse IV, selon l'art antérieur, et - la figure 7 est un diagramme du débit constant obtenu en utilisant le dispositif de contr8le de débit, selon l'invention, représenté sur la figure 1. Le dispositif de contr8le de débit de goutte à goutte selon l'invention peut s'utiliser avec n'importe quel tube élastique ou flexible risquant, par sa nature même, de s'écraser à froid. L'écrasement ou déformation à froid peut se définir comme une variation continue des dimen- sions après la déformationinitiale instantanée d'un matériau souple soumis à une charge statique. D'une façon générale les matériaux susceptibles d'un écrasement à froid, utilisés ici, sont de type polymères. Un exemple non limitatif de ces matériaux est le chlorure de polyvinyle (PVC). Le dispositif de régulation de débit selon l'invention concerne n'importe quel dispositif permettant de réduire le débit des liquides de manière à obtenir un écoulement de goutte à goutte. Il est préférable que ce dispositif assure l'étanchéité, par rapport à l'extérieur, du liquide s'écoulant dans le tube, de manière à éviter tout risq de contamination de ce liquide. Des exemples non limitatifs de ces dispositifs de régulation comprennent les moyens à pinces de blocage et les dispositifs à rouleau. De tels dispositifs tels que par exemple les moyens à pinces de blocage, peuvent se placer pratiquement n'importe o le long de la surface exté. rieure de la paroi du tube et peuvent se monter de façon fixe. Si le montage n'est pas fixe le dispositif peut se déplacer le long de la surface extérieure de la paroi du tube. Pour contr8ler suffisamment la fixa tion de la paroi du tube on peut utiliser un adhésif monté enti un point de contact de la surface extérieure du tube et le dispositif de régulation de débit. Un tel adhésif peut s'utilig de n'importe quelle manière convenable telle que par exemple sous la forme d'une bande ou par étalement sur les surfaces à coller. L'adhésif peut s'appliquer soit sur la surface extériet de la paroi du tube soit encore sur le dispositif de régulatior de débit, à l'endroit o celui-ci doit venir en contact avec la surface extérieure du tube. Il est cependant préférable que l'adhésif soit appliqué directement sur le dispositif de régu- lation de débit car cela permet une plus grande soupl&&se d'utilisation en ce sens que le dispositif peut se placer le long de la paroi extérieure du tube. De plus une couche protec- trice amovible de matériau non adhésif peut recouvrir l'adhésif sur le dispositif de régulation, cette couche protectrice pouva s'enlever lorsqu'on veut monter le dispositif sur le tube. Dans une variante de réalisation on peut contr8ler suffisamment la paroi du tube pour fixer de faço permanente le dispositif de régulation de débit par soudure sur la surface extérieure de ce tube. Des exemples non limitatifs d ces procédés par soudure, comprennent le collage solide et la soudure à chaud. Un autre procédé de contrôle de la paroi du tube permettant de fixer suffisamment celui-ci,consist à renforar la paroi de ce tube au moins dans la zone o cette paroi est en contact avec le dispositif de régulation de débit. Un moyen de réaliser ce renforcement consiste à utiliser des broches pouvant se placer sur la surface extérieure de la paroi du tube, entre les surfaces extérieure et intérieurede la paroi du tube, ou sur la surface-intérieure de cette paroi. Il est 6 2486676 préférable que les broches ne soient pas en contact avec le fluide pour éviter la contamination, mais cette solution de mise en place des broches peut néanmoins constituer une forme de réalisation de l'invention, en particulier si les éléments de broches sont en matériau stérile. Outre les broches, on peut utiliser non limitativement, de nombreux autres procédés permettant de renforcer la paroi du tube, et notamment l'épaississement du matériau du tube dans la zone de contact entre la paroi du tube et le dispositif de régulation de débit; l'insertion d'un autre matériau entre la surface extérieure de la paroi du tube et le dispositif de régulation de débit cet autre matériau pouvant par exemple être un morceau de caoutchouc placé entre le tube en matière plastique et le dispositif de régulation de débit; ou encore la mise en place d'un anneau entourant le pourtour de la surface intérieure de la paroi du tube dans la zone o celle-ci est en contact avec le dispositif de régulation de débit, une variante de réalisation consistant, là encore, à monter l'anneau entre les surfaces intérieui et extérieure de la paroi du tube dans la zone o celle-ci est en contact avec le dispositif de régulation de débit. Les applications d'utilisation du dispositif de régulation de débit de goutte à goutte selon l'invention couvrent de nombreux domaines, y compris le domaine scientifique et le domaine médical. Des exemples non limitatifs de ces applications comprennent l'utilisation d'ensembles d'injections intraveineuses (IV), de gouttes à gouttes pour travaux de laboratoire tels que par exemple les titrages de solutions, ou encore de gouttes à gouttes alimentant en eau des systèmes d'humidification. En se référant maintenant aux dessins, la figure 1 représente un dispositif de pince 10 constituant le dispositif de contrôle de débit. Le débit se règle en faisant tourner l'écrou à oreilles 12 sur l'élément de vis 14. Les mâchoires de la pince se prorogent vers l'intérieur par une partie 16 recouverte d'une couche adhésive 18 venant directement en contact avec la paroi 20 du tube. Cette paroi 20 comporte une surface intérieure 24 venant directement en contact avec le liquide dont on veut régler le débit, et avec une surface extérieure 22. La couche adhésive 18 est placée de manière à 7 2486676 venir en contact direct avec la surface extérieure 22 de la paroi de tube 20. La figure 2 représente le dispositif de pince de la figure 1 en vue latérale dans laquelle la posi- tion complètement ouverte de la pince est représentée en traits pleins et la position intermédiaire de contrôle de débit est représentée en pointillés. La figure 3 représente également un dispositif de pince semblables à celui de la figure 1. Cependant sur la figure 3, deux éléments de broches 26 sont disposés dans les c8tés opposés (à 1800) du tube, et fixés aux c8tés opposés (à 1800) du dispositif de pince. Ces broches 26 sont placées de manière à venir en contact avec la paroi extérieure. La figure 4 représente une vue de c8té du dispositif de pince de la figure 3, en position ouverte et en position partiellement fermée. La figure 5 représente un dispositif de pince selon l'art antérieur, dans lequel les mâchoires de la pince 28 sont en contact avec le tube 30. L'invention présente, par rapport au: dispositifs selon l'art antérieur, l'avantage de maintenir un débit de liquide parfaitement constant pendant de très longues périodes de temps. De plus ce dispositif de régulation de débit selon l'invention est très pratique et très bon marché. D'autre part les moyens mis en oeuvre ne risquent pas, en général, de contaminer le liquide passant dans le tube, et conviennent donc parfaitement bien pour les applications médicales telles que les injections intraveineuses. EXEMPLE 1 Un dispositif d'injection intravei- neuse a été mis en oeuvre en utilisant une bouteille standard de transfusion intraveineuse avec un tube de PVC, et un dispo- sitif de régulation de débit à rouleau selon l'art antérieur. Dix échantillons (10) ont été prélevés à divers intervalles de temps pendant le débit continu de goutte à goutte du fluide dtinjection (IV) coulant de la bouteille.. Les résultats obtenus sont portés dans le tableau 1 ci-dessous. 8 2486676 TABLEAU i Nombre de Lecture sur la Durée d'écoulement gouttes bouteille (IV),en cm de 50 gouttes, en sec. 0 22 100 26 200 29 300 31 400 31 500 34 50o 600 36 700 36 800 38 900 40 1 5 La figure 6 représente les résultats obtenus dans l'exemple 1, portés dans le tableau 1 ci-dessus. On a porté sur cette figure 6 le temps d'écoulement de 50 gout- tes en fonction de la quantité de liquide d'injection (IV) lue sur la bouteille fournissant les goutteso Gomme on peut le voir sur la figure 6, la quantité de temps nécessaire pour l'técoule- ment de 50 gouttes n'est pas constante mais augmente en même temps que les valeurs lues sur la bouteille (IV). La lecture de la bouteille (IV) donne une indication de la durée pendant laquelle le dispositif de commande est en contact avec le tube. En effet plus la lecture de la bouteille est grande, plus longue est la période de temps pendant laquelle le dispositif de com- mande est en contact avec le tube. Lorsque la durée de contact augmente, la tendance du PVC à s6écraser à froid augmente également. Exemple 2 On utilise le même système IV que dans l'exemple 1 avec cette différence que le dispositif de régulation à rouleau selon l'art antérieur est remplacé par le dispositif selon l'invention. Le dispositif de régulation selon l'invention 3.5 utilisé ici consiste en une pince dent les mâchoires sont recouvertes d'une bande adhésive, cette bande adhésive étant en contact avec le tube IV en chlorure de polyvinyle (PVC). Comme dans le cas de l'exemple 1, on prélève dix échantillons (10) à divers intervalles de temps pendant le débit continu goutte à Ar goutte du fluide IV coulant de la bouteille. Les résultats de 9 2486676 cet exemple 2 sont portés dans le tableau 2 ci-dessous. TABLEAU 2 Nombre de Lecture sur la Durée d'écoulement gouttes bouteille (IV),en cm3 de 50 gouttes, en sec. 50 0 24 100 24 200 24 300 24 - 25 400 24 - 25 50 500 24 - 25 600 25 708 25 800 25 900 25 En se référant à la figure 7, celle-ci représente les résultats de l'exemple 2 portés sur un graphique représentant la durée d'écoulement de 50 gouttes en fonction de la lectufe de la bouteille en cm3. On peut constater sur cette figure 7 que la durée d'écoulement de 50 gouttes est pratique- ment constante pour toutes les valeurs lues en cm3 sur la bouteille (pendant toute la transfusion du fluide IV). En comparant la figure 6 à la figure 7 il apparaît clairement que le dispositif de régulation selon l'invention est très supérieu aux dispositifs selon l'art antérieur en ce qu'il n'est pas affecté par la durée de contact du dispositif avec le tube. Il n'apparaît pas de phénomène d'écrassement à froid dans l'exempl 2 selon l'invention alors que ce phénomène apparaît dans l'exem ple 1 d'un dispositif selon l'art antérieur. De nombreuses variantes de réalisation sont bien entendu possibles sans sortir du cadre de l'invention comme cela apparaîtra à l'évidence aux spécialistes de la question. 2486676 REVENDICATIONS - Dispositif de régulation de débit de goutte à goutte d'un tube élastique (20) dont la paroi définit un conduit de débit de liquide, cette paroi présentant une sur- face intérieure (24) en contact avec le débit de liquide et une surface extérieure (22) emprisonnée en un point quelconque de sa longueur par les surfaces de contact (16, 18) du dispositif de régulation permettant de réduire le débit du liquide, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permet- tant de contrôler la paroi du tube (20) au moins dans la zone o celle-ci est en contact avec le dispositif de régulation de débit (10), ces moyens étantTmontés de manière à être en contact direct avec la paroi du tube (20) pour assurer une fixation suffisamment précise du tube (20) permettant d'obtenir un débit de goutte à goutte parfaitement constant. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (20) est en chlorure de polyvinyle (PVC). 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de contr8le de débit du liquide sont constitués par une pince (10). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de pince (10) ne sont pas montés de façon fixe sur la paroi du tube (20) mais peuvent se déplacer le long de la surface extérieure (22) de cette paroi. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on contr8le la paroi du tube en utilisant un adhésif (18) appliqué de manière à se loger entre la surface extérieure (22) de la paroi du tube (20) et le dispositif de régulation de débit (10). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on contrôle la paroi du tube en soudant le dispositif de contrôle de débit (10) sur la surface extérieure (22) de la paroi du tube. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on contr8le la paroi du tube (20) en renforçant cette paroi. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le renforcement de la paroi du tube se 1 1 2486676 fait en utilisant des éléments de broches (26). 9.- Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le renforcement se fait en augmentant l'épaisseur du tube (20) dans la zone de contact avec le dispo- sitif de régulation de débit. 10.- Dispositif selon la revendication caractérisé en ce que le renforcement se fait en utilisant un anneau. 11.Dispositif selon la revendication caractérisé en ce que le renforcement se fait en introduisant un matériau entre le dispositif de régulation de débit (10) et la surface extérieure (22) de la paroi du tube. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le fluide est un fluide d'injection intraveineuse. 13.- Procédé de régulation de débit de goutte à goutte utilisant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à contrôler la paroi du' tube (20) dans la zone au moins o cette paroi est en contact avec le dispositif de régulation de débit (10) et à s'assurer que ce dispositif soit en contact direct avec la paroi du tube (20) pour permettre une fixation suffisamment précise du tube maintenant un débit de goutte à goutte parfaitement constant. 14.- Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il utilise un tube (20) en chlorure de polyvinyle (PVC). 15.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que la paroi du tube (20) se contrôle en utilisant un adhésif (18). 16.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le fluide dont on contr8le le débit est un fluide d'injection intraveineuse. 17.- Appareil de régulation de débit de liquide, pour la mise en oeuvre du dispositif et du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16,appareil caractérisé en ce qu'il comprend un tube élastique (20) dont la paroi définit un conduit ouvert au débit du liquide, cette paroi de tube (-0) comportant une surface intérieure (24) en 4o contact avec le débit de liquide et une surface extérieure (22), 12 2486676 l'appareil comprenant en outre des moyens de pince (10) compor- tant des mâchoires (16) fixées à la paroi du tube des deux cô8tés de celui-ci de manière à contrôler l'écrasement à froid de la paroi de tube (20) dans la zone o celle-ci est en contact avec les mâchoires (16), et à réduire ainsi le débit de liquide en déformant la paroi du tube (20) entre les mâchoires. 18.- Procédé de régulation de débit selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à appliquer le dispositif de régulation de débit (10) sur les surfaces extérieures opposées du tube (20), à renforcer le tube (20) dans la zone o celui-ci est en contact avec le dispositif de régulation de débit (10) de manière à contrôler l'écrasement à froid du tube pour obtenir un débit de goutte à goutte parfai- tement constant. 19.- Appareil de régulation de débit selon la revendication 17, utilisant un dispositif de régulation de débit (10) permettant de réduire le débit du liquide par déformation du tube (20),.:appareil caractérisé en ce qu'il comporte un renforcement du tube (20) dans la zone o celui-ci est en contact avec le dispositif (10), de manière à controler l'écrasement à froid du tube (20) avec suffisamment de précision pour garantir un débit de goutte à goutte parfaitement constant