Brevet FR2490958A1 — publié le 19820402

Procédé et appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes. La présente invention concerne un procédé et appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes pendant une longue période de temps au moyen d'une pompe péristaltique. Les appareils pour administrer les solutions médicales, telles que des agents hormonaux et des agents chimiothérapeuti- ques par doses minimes pendant une longue période de temps sort lO bien connus. De tels appareils sont maintenant du type porta- tif et utilisent une pile comme source d'énergie de manière que le traitement puisse être prolongé efficacement sans per- turber la vie Journalière du patient. D'une façon générale, ces appareils distribuent les solutions médicales de façon intermittente et non pas continue, principalement parce qu'il est nécessaire,dans le cas d'une utilisation prolongée,de ré- duire à un minimum la consommation de courant des piles et d'obtenir un fonctionnement de la section d'entratnement dans des conditions optimales. Une autre raison est qu'une inJec- tion continue se traduirait par une surcharge de solution médi- cale qui nuirait au patient. De plus, un mécanisme extrêmement compliqué est nécessaire pour injecter de façon continue des solutions médicalespar doses minimes. Par exemple, dans le cas de l'administration d'insuline, une dose journalière de 10 ml de solution d'insuline est administrée petit à petit à des intervalles de 15 minutes. Ilest pratiquement impossible d'injecter ce volume minime de façon continue. La plupart des appareils d'injection utilisetdonc une pompe péristaltique qui est actionnée de façon intermittente de manière à distri- buer une solution médicale par dosesminim essur une longue péribde de temps. Les pompes péristaltique propuLent unliquide à travers un tube en appliquent localement une pression au tube de manière à pincer le tube et à déplacer progressivement le point de pincement en direction de l'extrémité de décharge. Le pince- ment du tube cesse lorsque le point de pincement atteint l'extrémité de décharge.Cette opération est répétée de façon cylique. Malheureusement, du fait que le tube pincé reprend sa forme cylindrioue immédiatement après nue cesse le pincement, l'alimentation en liquide se trouve interrompue momentanément en ce point. Un contre-courant apparalt à l'extrémité de décharge. En d'autres termes, une pulsation se produit dans l'alimentation en liquide. Divers procédés ont été proposés Jusqu'à présent pour empêcher cette pulsation. Tous les procé- dés antérieurs ont cherché à réduire èunminimum l'influence de la pulsation en rapprochant d'un écoulement stable l'écou- lement du liquide à distribuer. Du fait qu'une pulsation apparaît d'une façon inhérente dans les pompes péristaltiques, l'appareil servant à distribuer des solutions médicales par doses minimes sur une longue pé- riode de temps en utilisant de telles pompes péristaltiques a pour inconvénient qu'une erreur notable se produit dans la dose pour chaque distribution individuelle si le cycle de pulsa- tion est choisie de façon incorrecte. Une telle erreur dans la dose a une influence indésirable sur le patient. Cette erreur n'est pas importante par rapport à la dose envisagée si le temps de distribution simple ou individuelle est suffisamment plus long que la période de pulsation. Toutefois, une erreur dans la dose de distribution s'écartera considérablement de la précision recherchée si le temps d'une distribution indi- viduelle est plus cclurt ou un peu plus long que la période de pulsation. Si le fonctionnement de la pompe est continu, une erreur dans la dose de distribution par suite de la pulsation se trouve compensée rapidement. Par contre, du fait qu'un long intervalle de temps sépare une distribution de la distribution suivante dans le cas d'un fonctionnement intermittent, une erreur dans la dose de distribution n'est pas compensée tant ja pas, que la distribution suiva R/commence. Dans un fonctionnement intermittent, on ne peut pas éviter une variation dans une dose de distribution individuelle par suite de la pulsation. Les inventeurs ont effectué des recherches en ce qui concerne l'appareil de distribution péristaltique pour trouver comment commander l'appare[1 pour éliminer l'influence de la pulsation inhérente sur chaque dose de distribution. La pulsation apparalt lorsque le pincement du tube cesse immédiatement après quelepoint de pincement a atteint l'extrémité de décharge. La quantité de la solution déchargée par le déplacement du point de pincement depuis l'extrémité d'aspiration Jusqu'à l'extrémité de décharge est toujours constante. Du fait que le déplacement du point de pincement depuis l'extrémité d'aspiration Jusqu'à l'extrémité de déchar- ge se répète de façon précise, la quantité de la solution propulsée entre le début du déplacement du point de pincement à partir d'une certaine position et la fin du déplacement à la position initiale est touJours constante. En d'autres termes, la quantité de la solution déchargée pendant une pé- riode de pulsation est constante. Si la dose par distribution intermittente simple ou individuelle était réglée sur un multiple entier d'une période de pulsation, les doses successives pourraient être égales quelle que soit la pulsation se produisant dans la pompe péris- taltique. Dans la technique antérieure, la dose de distribu- tion n'était pas réglée avec précision et il était difficile d'ajuster la dose sur une valeur voulue pour un utilisateur particulier. Récemment, on. a mis au point des dispositifs d'entrée comportant un circuit/commande électronique numéri- que. incorporé et dans lesquels une valeur numérique re- présentant une dose voulue peut 8tre introduite par l'utilisa- teur. Dans de tels dispositifs, on peut établir une valeur d'entrée sous la forme d'un nombre entier. Avec un appareil de distribution combiné avec un dispositif de commande numé- rique, on modifie la dose de distribution en proportion de la valeur établie. Par conséquent, l'utilisateur peut facilement établir, c'est-à-dire régler une valeur voulue. Un autre avan- tage est une précision accrue par suite de la commande numéri- que. Dans un tel appareil de distribution commandé, toutes les dose de distribution réglables sont des multiples de l'unité minimale. La dose par distribution intermittenteindividuelle peut être constante grâce à l'utilisation de l'unité minimale correspondant à une période de pulsation. Un objet de la présente invention est donc de procu- rer un procédé et/ appareil pour distribuer une solution médi- cale par dosesminimessur une longue période de temps en utili- sant un système de distribution péristaltique, dans lequel 249O958 la dose par distribution intermittenteindlviduelle est tou- Jours maintenue à une valeur constante précise. Un autre objet de la présente invention est de four- nir un procédé et un appareil du type mentionné ci-dessus, dans lequel la dose par distribution intermittenteindividuelle peut 8tre modifiée électriquement. Selon le premier aspect de la présente invention, la demanderesse a créé un procédé pour distribuer de façon intermittent'une solution médicale par doses minimessur une longue période de temps au moyen d'un dispositif de distribu- tion péristaltique, caractérisé par le fait que la dose par distribution intermittente individuelle est réglée de manière à être égale à une dose correspondant à une période qui est un multiple entier de la période de pulsation du dispositif de distribution péristaltique, grâce à quoi la dose indi- viduelle est constante indépendamment de la pulsation. De préférence, une dose cumulative par temps unitaire peut être modifiée en fonction de la thérapie appliquée au malade et du symptome présenté par le malade. La dose cumulative peut être modifiée par variation du multiple entier de la période de pulsation et/ou de l'intervalle de temps de la distribution intermittente. Suivant le second aspect de la présente invention, la demanderesse a créé un appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes sur une longue période de temps grâce au fonctionnement intermittent d'une pompe péristaltique, caractérisé par le fait qu'il comprend un moteur pour entratner la pompe péristaltique et un moyen de commande pour actionner de façon intermittentale moteur pendant un temps correspondant à un multiple entier de la période de pulsation de la pompe péristaltique. L'appareil comprend, en outre, un moyen pour régler de façon sélective le multiple entier de la période de pulsation de la pompe péristaltique et/ou un moyen pour régler de façon sélective l'intervalle de temps de l'actionnement du moteur, grace à quoi une dose cumulative par unité de temps est modifiée de façon sélective de manière à répondre/une thérapie et à un symptSme particuliers 24 9958 La pompe péristaltique que l'on peut utiliser dans la présente invention peut être du type à galets, à doigts ainsi que tout autre type. Quand on utilise une pompe péristaltique du type à galets, le rotor est fixé à demeure à un arbre d'entratnement rotatif et une pluralité de galets équidistants sont montés de façon tournante sur le rotor dans une disposi- tion mutuelle symétrique par rapport à l'arbre d'entralnement. L'arbre d'entratnement rotatif peut être de préférence associé à un détecteur de toursqui détecte la rotation de l'arbre de manière à émettre des impulsions de détection en proportion du nombre de tours détectés. Le moteur préféré pour entraPner la pompe péristaltique est un moteur pas à pas. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un pompe péristaltique du type à galets; la figure 2 est un diagramme montrant la forme d'onde de la pompe péristaltique; la figure 3 est une schéma synoptique d'un des modes de réalisation de la présente invention utilisant un moteur à courant continu; et la figure 4 est une schéma synoptique d'un autre mode de réalisation de la présente invention utilisant un moteur pas à pas. On va décrire de façon plus détaillée en se référant aux modes de réalisation illustrés utilisant une pompe péris- taltique du type à galets le procédé pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes selon la présente invention. En se référant à la figure 1, on voit que l'on y a représenté une pompe péristaltique typique du type à galets comprenant un arbre d'entratnement rotatif 3, un rotor 1 fixé à demeure à cet arbre, et une pluralité (quatre) d-ans un présent mode de réalisation, de galets 2 équidistants, montés de façon tournante sur le rotor 1 dans une disposition mutuel- le symétrique par rapport à l'arbre 3. Un stator 4 comporte une cavité semi-circulaire qui est disposée concentriquement au rotor. Un tube 5 comportant une entrée reliée à une source 24S9958 de solution médicale et une sortie reliée à une aiguille (non représentée) s'étend entre le rotor 1 et le stator 4. Le tube est pincé en deux ou trois points par des galets 2 portant contre la cavité du stator par l'intermédlaire du tube. Au fur et à mesure que le rotor 1 tourne dans la direction repré- sentée par une flèche, la solution médicale est délivrée en une quantité ou dose définie par la quantité se trouvant dans le tube 5 entre les deux points adjacents pincés par les galets. Un écoulement pulsatoire ou décharge péristaltique a lieu lorsque le galet avant 2 cesse d'être en contact avec le stator 4 à l'extrémité de décharge. Du fait que quatre galets sont montés sur le rotor 1 dans le présent mode de réalisation, une pulsation a lieu quatre fois par tour du rotor 1. La disposition symétrique des galets se traduit par des écoule- ments pulsatoires ayant la même forme d'onde. La forme d'onde de l'écoulement pulsatoire est représentée sur la figure 2. Quand une distribution intermittente est effectuée en sections égales de la période de pulsation représentée en t et t' selon le procédé antérieur, la quantité ou dose de solution distri- buée varie chaque fois sous l'influence d'une pulsation comme on peut le comprendre d'après la figure 2. Selon la présente invention, une distribution intermittente est effectuée en une dose correspondant à une période de pulsation représentée par T ou T' ou par un multiple entier d'une période. Ensuite, chaque dose est maintenue en permanence à une valeur de dose prédéter- minée pendant une longue période de temps. Un mode de réalisation préféré de la présente invention est illustré par le schéma synoptique de la figure 3. On va décrire la structure du mode de réalisation représenté par ce schéma synoptique conjointement avec son fonctionnement. La référence 8 désigne une pompe péristaltique du type à galets telle que celle représentée sur la figure 1. L'arbre d'entral- nement rotatif du rotor de la pompe est accouplé à l'arbre de sortie final d'un train réducteur 7 dont l'arbre d'entrée primaire est accouplé à un moteur 6 à courant continu. La rota- tion du moteur 6 provoque l'entralnement de la pompe 8 par l'intermédiaire de l'arbre. Un arbre d'entralnement de la pompe 8 associé à un détecteur 9 de tours qui détecte la rotation de l'arbre de a pompe de manière à engendrer les impulsions de détection en proportion du nombre de tours. Le détecteur 9 de tourspeut 6tre un codeur d'impulsions, par exemple. La référence 12 désigne un dispositif de réglage de doses o la dose est réglée au moyen d'un commutateur rotatif à affichage numérique, par exemple, une valeur réglée ou valeur de consigne apparatt à la sortie sousla forme d'un signal numérique BCD (binaire codé décimal). Le dispositif 12 de réglage de dose est relié électriquement à un circuit de com- mande ll se présentant sous la forme d'un décompteur prérégla- ble, par exemple. Le circuit de commande ll est relié électri- quement à un temporisateur 13 qui transmet un signal préréglé au circuit de commande 11 chaque fois qu'une distribution in- termittente doit être effectuée. A la réception du signal préréglé du temporisateur 13, le circuit de commande ll intro- duit le signal numérique BCD du dispositif 12 de réglage de dose dans le compteur pour prérégler le contenu de ce compteur sur.la valeur de consigne. Le compteur est conçu de manière que sa sortie "0" fournisse un signal d'entratnement à un cir- cuit 10 d'entratnement de moteur de manière à actionner le moteur lorsque le contenu du compteur a une valeur autre que "0". Du fait que le contenu préréglé du comp eur se trouve à la valeur de réglage de dose, la sortie "0" du compteur four- nit un signal d'entratnement de moteur sous l'action duquel le moteur 6 commande sa tournée. En fonction de la rotation du moteur, le détecteur 9 de tours engendre des impulsions de détection. Un diviseur 14 présentant un rapport de division de fréquence 1/n est branché entre le détecteur 9 et le circuit de commande ll lorsque le rapport entre le nombre de pulsations et le nombre d'impulsions de détection est l:n. Le diviseur 14 peut 9tre supprimé lorsque ce rapport est 1:1. Les impulsions de détection provenant du diviseur 14 ou bien directement du détecteur 9 de tour&sont appliquées à l'entrée de comptage du decompteur préréglable 11. Le compteur ll soustrait "1" de son contenu chaque fois qu'il reçoit une impulsion de détection. Lorsque le contenu du compteur ll se trouve finalement réduità "0", la sortie "0" cesse de fournir un signal d'entratnement de moteur, grâce à quoi le moteur 6 s'arrête. Le détecteur 9 de tourcesse également d'engendrer 249S958 une impulsion de détection,de sorte que le contenu du compteur est maintenu à '"0". Il en résulte que le moteur,et par consé- quent la pompe périphériqueest maintenu à l'arrêt Jusqu'au moment suivant de distribution. Au moment suivant de distri- bution, le temporisateur 13 fournit à sa sortie un signal préréglé et l'opération mentionnée ci-dessus est alors effec- tuée de nouveau. Grâce à l'agencement ci-dessus, l'entrée de comptage du décompteur préréglable 11 reçoit des impulsions de détec- tion au point correspondant aux mêmes positions sur les formes d'ondes de pulsation engendrées par la pompe 8. Par conséquent, la pompe péristaltique 8 du type à galets commence toujours la distribution aux mêmes positions sur les formes d'onde de pulsation indépendamment de la valeur préréglée dans le dispositif de réglage de dose. La dose de la solution dis- tribuée entre le démarrage et l'arrêt de la pompe 8 est tou- Jours un multiple entier de la quantité de solution distribuée pendant un cycle de pulsation. Si l'unité minimale de doses est m fois plus grande que la quantité de solution distri- buée pendant un cycle de pulsation, le diviseur 14 doit pré- senter un rapport de division de l/nm, ou mn est un nombre entier égal à 2 ou plus. Un autre mode de réalisation de la présente invention est représenté par le schéma synoptique de la figure 4. L'agen- cement de la figure 4 est similaire à celui de la figure 3 sauf que l'on a supprimé de l'agencement de la figure 3 le détecteur 9 de toum en remplaçant le moteur classique 6 à courant continu par un moteur 6' pas à pas et que l'on ajouté un générateur 15 d'impulsions d'entratnement. Contrairement au moteur classique à courant continu, le moteur pas à pas exige un circuit spécial d'entralnement lO',car la simple application d'une tension ne suffit/p ur exciter le moteur pas à pas. Du fait que le moteur pas à pas tourne d'un pas chaque fois qu'il reçoit une impulsion à son entrée, on peut commander le nombre de tours en se basant sur le nombre d'im- pulsions d'entrée. Le générateur 15 d'impulsions d'entralnement engendre des impulsions à une fréquence constante lorsque le contenu du décompteur préréglable ll n'est pas "0" mais arrête la génération d'impulsions lorsque le contenu du compteur est 24595çS "O". Le diviseur 14 divise le nombre d'impulsions d'entralne- ment et fournit la valeur divisée à l'entrée de comptage du compteur 11. Si P est le nombre de pas nécessaires pour que le moteur pas à pas 6' effectue un tour, si Q est le rapport de réduction du train réducteur 7 et si R est le nombre d'lmpul- sions émises par tour de la pompe péristaltique 8, le diviseur 14 présente un rapport de division de R/PQ. L'unité minimale de dose sur la base de laquelle toute dose voulue est réglée par le dispod tif 12 de réglage de dose devient alors égale à la quantité de solution distribuée pendant un cycle de pulsa- tion, ce qui élimine toute variation ou erreur de la dose due à la pulsation comme c'est le cas dans le premier mode de réali- sation représenté sur la figure 3. Bien qu'on ait utilisé une pompe péristaltique du type à galets dans les modes de réalisation décritsci-dessus, la présente invention ne se limite pas à une telle pompe. On pourrait tout aussi bien utiliser également dans la présente invention des pompes péristaltique du type à doigts ou tout autre pompe péristaltique pourvu qu'elle puisse créer de maniè- rere cyclique un écoulement pulsatoire. Comme on le voit d'après ee qui précède, la dose d'une solution médicale par simple distribution intermittente peut etre maintenue à une valeur fixe voulue pendant une longue période de temps grâce à la présente invention. La dose peut être modifiée sélectivement en fonetlon de la thérapie appliquée à un patient ainsi qu'en fonction des sympt8mes présentés par ce patient. Le système de commande est simple et fiable. La présente invention présente de grands avantages sur la techni- que antérieure. 249Z95S REVENDICATIONS 1. Procédé pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes pendant une longue période de temps au moyen d'un dispositif de distribution pé- ristaltique, caractérisé par le fait que la dose par distri- bution intermittente individuelle est réglée de manière à être égale à une dose correspondante à une période qui est un multiple entier de la période de pulsation du dispositif de distribution péristaltique, grâce à quoi la dose individuel- le est constante indépendamment de la pulsation. 2. Procédé pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une dose cumulative par unité de temps peut être modifiée par variation du multiple entier de la période de pulsation et/ou de l'intervalle de temps de dis- tribution intermittente. 3. Appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes pendant une longue période de temps grâce au fonctionnement intermittent d'une pompe péristaltique, caractérisé par le fait qu'il comprend: un moteur pour entraîner ladite pompe péristaltique; et un moyen de commande pour actionner de façon intermit- tente ledit moteur pendant un temps correspondant à un multiple entier de la période de pulsation de ladite pompe péristaltique. 4. Appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour régler de façon sélective le multiple entier de la période de pulsation de laditepompe péristaltique et/ou un moyen pour régler de fa- çon sélective l'intervalle de temps d'actionnement dudit moteur pour entra ner ladite pompe péristaltique, une dose comulative par unité de temps étant ainsi modifiée de façon sélective. 5. Appareil pour distribuer de façon intermittent une solution médicale par doses minimes suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite pompe péristaltique est une pompe péristaltique du type à galetscomprenant un rotor fixé à demeure à un arbre d'entratnement rotatif et une pluralité 24%95S il de galets équidistants montés sur le rotor dans une disposition mutuelle symétrique par rapport à l'arbre d'entratnement. 6. Appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes suivant les revendlca- tions 3 ou 4, caractérisé par le fait que ladite pompe péristal- tique est une pompe péristaltique du type à doigts. 7. Appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses min!mes suivant l'une quelcon- que des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un détecteur de toursassocié à l'arbre d'entratnement rotatif de ladite pompe péristaltique pour détec- ter le nombre de tours de l'arbre de manière à engendrer des impulsions de détection en proportion du nombre de tours détec- tés. 8. Appareil pour distribuer de façon intermittente une solution médicale par doses minimes suivant l'une quelcon- que des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que ledit moteur entratnant la pompe péristaltique est un moteur pas à pas.