Brevet FR2504805A1 — publié le 19821105

La présente invention apporte un perfectionnement aux appareils distributeurs-doseurs de liquide à jeter après usa- ge et, plus particulièrement, à un appareil pour la perfusion intraveineuse ou entérique de quantités précisément dosées de liquide tel que médicament ou substance nutritive. Lors d'une perfusion intraveineuse ou entérique, il est souvent souhaitable et parfois absolument nécessaire de ré- gler la quantité de liquide administrée, ainsi que la vitesse d'administration, en vue d'un dosage précis Il est courant, dans de tels appareils distributeurs-doseurs de prévoir une chambre compte-gouttes séparée sur le conduit canalisant le liquide d'un réservoir de liquide jusqu'au patient, afin de fournir une indication visuelle sur le débit d'administration de liquide Le dosage est usuellement opéré en prévoyant un moyen de formation de gouttes quelconque à l'extrémité supé- rieure de la chambre compte-gouttes et en comptant les gout- tes qui tombent à la base de cette chambre, d'ou le liquide est canalisé jusqu'au patient. Couramment, le dosage est effectué grâce à un étalonnage en unités correspondant au nombre de gouttes par unité de temps multiplié par le volume de liquide présent dans chaque goutte La grosseur des gouttes est déterminée par la confi- guration physique du moyen de formation de gouttes et est usuellement fixe pour chaque moyen de formation de gouttes, et la vitesse d'égouttement est couramment commandée par un dispositif du type pince qui réduit par pincement le débit d'écoulement à travers le conduit de canalisation de liquide. Attendu que l'ensemble de l'appareil distributeur-doseur ou d'administration de liquide par voie intraveineuse (IV), aussi dit goutteà-goutte, doit demeurer absolument stérile, il est généralement du type à jeter après usage Il faut donc que son prix de revient soit modéré et, le réglage de dose précis exigeant que les gouttes aient le même volume d'un goutte-à-goutte à l'autre, le moyen de formation de goutte doit être le même pour tous les appareils. Le moyen de formation de goutte courant pour goutte-à- goutte à jeter après usage est une pièce en matière plastique moulée, telle que letampon selon le brevet US 3 311 268, qui ferme l'extrémité supérieure de la chambre compte-gouttes et '4805 est traversé par un passage dont le diamètre est préfixé pour la formation de gouttes d'une grosseur donnée Le technicien sait que la grosseur des gouttes émanant d'un tel passage est usuellement fonction du diamètre du passage De tels tampons de formation de gouttes sont en général façonnés au moyen d' une matrice de moulage par injection comportant une matrice male de moulage par injection légèrement conique destinée à former le passage de liquide L'une des difficultés rencon- trées dans la fabrication en série de tels moyens de formation de goutte découle de l'usure subie par les matrices en raison du frottement glissant entre la partie male de la matrice et la pièce moulée, de sorte qu'après moulage de plusieurs cen- taines de milliers de moyens de formation de goutte, l'usure constante subie par la matrice hale conique de moulage par injection provoque à la longue une réduction de la grandeur de la matrice mâle, et donc du diamètre du passage de forma- tion de goutte ainsi que du volume des gouttes formées par celui-ci. Attendu que la chambre compte-gouttes à jeter est en gé- néral insérée dans un dispositif doseur permanent qui déter- mine la vitesse d'égouttement, par action sur un moyen de com- mande d'égouttement, pour l'adapter au dosage souhaité, il est d'importance majeure que le volume des gouttes formées demeure constant d'un dispositif de formation à l'autre, faute de quoi il serait nécessaire d'étalonner chaque goutte-à-goutte à jeter avant de l'utiliser. Le brevet US 3 276 639 décrit une forme de moyen de for- mation de goutte pour l'émission de gouttes de liquide ayant un volume uniforme et précisément préfixé Ce brevet propose de prévoir un élément de formation de goutte spécial à l'ex- trémité d'un passage de formation de goutte en forme de tube à débouché évasé Cet élément peut bien assurer les résultats indiqués et fournir des gouttes de volume souhaité mais, s'il est aussi moulé par injection, les matrices servant à le fa- çonner s'usent après un service prolongé, ce qui modifie lé- gèrement et en continu la dimension des éléments, de sorte que ce moyen de formation de goutte particulier présente en- core le même inconvénient, résidant dans l'impossibilité que tous les éléments fabriqués dispensent des gouttes ayant le même volume précis et uniforme à partir du moment oles matri- cesde fabrication de ces éléments commencent à s'user. La présente invention a donc pour buts de proposer un moyen de formation de goutte qui ait la configura- tion voulue pour former des gouttes ayant toutes le même volu- me uniforme, prédéterminé avec précision; qui soit peu coûteux à réaliser et que l'on puisse fa- briquer en grandes séries sans usure des outils, et donc sans modification des dimensions critiques que déterminent le vo- lume de goutte; qui donne des gouttes ayant un volume prédéterminé uni- forme d'un moyen de formation à l'autre, et qui soit tel que la géométrie exacte de ses pièces qui sont déterminantes quant au volume de goutte soit facile à maintenir pendant sa fabrication. Selon la présente invention, il est prévu un distributeur -doseur de goutte, pour interposition sur le moyen de canali- sation de liquide, dans lequel le moyen de formation de goutte comporte deux pièces plates, coplanaires et espacées, d'épais- seur uniforme comportant des tranches planes parallèles, se faisant face, séparées par une distance préfixée, dont des parties obliques définissent un tronçon de sortie. On va maintenant décrire l'invention en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue de profil schématique d'un dis- positif selon l'invention en association active avec un goutte-à-goutte; la figure 2 est ui e vue en perspective grossie du moyen de formation de goutte disposé à l'extrémité supérieure de la chambre compte-gouttes selon la figure 1; la figure 3 est une vue en plan réduite du moyen de formation de goutte selon la figure 2; la figure 4 en est une vue en coupe droite suivant la ligne 4-4 de la figure 3; la figure 5 en est une vue en coupe droite suivant la ligne 5-5 de la figure 3; et la figure 6 en est une vue en élévation latérale sui- vant la ligne 6-6 de la figure 3. En se référant maintenant à la figure 1 des dessins, on y voit, représenté schématiquement de profil, un goutte-à-goutte de perfusion IV comportant un récipient en liquide 10 qui con- tient un liquide 12 à administrer à un patient, dont la figu- re représente en 14 la main et une partie de l'avant-bras Le récipient 10 est relié au patient 14 par un moyen de canali- sation de liquide divisé en des sections d'amont ou supérieu- re 16 a et d'aval ou inférieure 16 b, une vanne de réglage 19 étant accouplée à la section supérieure 16 a et une chambre compte-gouttes 20 reliant la vanne 19 à la section inférieure 16 b La chambre 20 supporte dans son intérieur un moyen de formation de goutte 21 qu'on décrira plus loin et sa paroi latérale est transparente pour permettre le comptage de gout- tes, telles que 22, interceptant un faisceau lumineux qui émane d'une source schématisée en 24 et traverse la chambre 20 avant d'atteindre une photodiode 26 Le conducteur de sortie 28 de la photodiode 26 est relié à un comparateur 30 qui four- nit sur un conducteur de sortie 32 un signal de commande élec- trique destiné à actionner un moteur pas-à-pas 34 dont la vis- mère 35 exerce dans la vanne formant collecteur 19 une fonc- tion de réglage telle qu'exposée en détail dans la demande de brevet US en cours Sérial N 0229 350 déposée le 29 janvier 1981 et cédée à la demanderesse A l'extrémité inférieure de la chambre compte-gouttes 20, les gouttes se rassemblent en une mare telle qu'indiquée en 23 à partir de laquelle le liquide s'écoule dans le moyen de canalisation 16 b. Les moyens et le procédé permettant de compter les gout- tes, d'engendrer un signal proportionnel au compte de gouttes réel, de comparer dans un comparateur 30 ce signal à un autre signal, proportionnel au compte de goutte souhaité, et d'en- gendrer sur un conducteur 32 un signal proportionnel à la différence entre les comptes souhaité et réel, ne font pas partie de l'invention attendu qu'il existe déjà de nombreux dispositifs propres à fournir un signal de réglage adéquat. Le moyen de formation de goutte selon la présente inven- tion est utilisable en association avec l'un quelconque des dispositifs de comptage selon la technique antérieure de na- ture à fournir un compte réel, à comparer le compte réel avec un compte souhaité, et à engendrer un signal de réglage s'il n'y a pas concordance précise entre le compte réel et le C 4805 compte souhaité En outre, bien que la description porte sur l'application de l'invention à un goutte-à-goutte de perfu- sion IV tel que représenté sur la figure l,il va sans dire que le moyen de formation de goutte 21 selon l'invention est applicable exactement de la même manière à un goutte-à-goutte de perfusion antérique dans lequel un récipient tel que 10 est rempli d'un liquide 12 pour perfusion antérique et non intraveineuse, et le passage de fluide 16 b est inséré dans une cavité du corps ou un conduit gastrique et non dans une veine En outre, le moyen de formation de goutte 21 est inté- ressant pour toute application exigeant la formation de gout- tes d'un volume précis préfixé à partir d'un moyen de fabri- cation de goutte fabriqué en série. En se référant aux figures 2 à 6, on y voit un moyen de formation de goutte 21 selon la présente invention facile à fabriquer en série, avec une usure négligeable des outils de moulage et avec reproductibilité exacte du volume de goutte d'un moyen 21 à l'autre Le moyen de formation de goutte 21 est réalisé par moulage d'un seul tenant et comprend deux piè- ces plates coplanaires et espacées 40 et 42, deux colonnes verticales circulaires 44 et 46 et des anneaux supérieur 48 et inférieur 50 Les pièces plates 40 et 42 présentent des tranches 41 et 43 disposées face à face et espacées définis- sant un canal d'écoulement 45 qui présente deux côtés fermés, par les tranches 41 et 43, et deux côtés ouverts. Bien que les pièces plates, colonnes verticales et an- neaux soient moulés d'un seul tenant, il va de soi que ces six éléments peuvent être fabriqués séparément par estampage ou autrement et qu'on peut ensuite les assembler en les fixant les uns aux autres par collage ou autrement. L'anneau supérieur 48 présente une tranche périphérique apte à s'insérer sans jeu dans la chambre compte-gouttes 20 et un épaulement supérieur 49, dirigé vers l'extérieur, qui repose sur le bord supérieur de la chambre compte-gouttes 20 pour supporter le moyen de formation de goutte 21 L'anneau supérieur 48 présente aussi une ouverture centrale 52 à peu près de même étendue que l'ouverture de la vanne 19 ou, en l'absence de vanne directement superposée à la chambre compte- gouttes 20, de même étendue que le débouché de la section 16 a. Dans la réalisation préférée de la présente invention, l'an- neau 48 est directement accouplé à la vanne de réglage 19, le liquide passant par son ouverture 52 dans l'interstice qui sépare les pièces plates 40 et 42 A l'anneau inférieur 50, qui présente aussi une ouverture centrale 54 ayant à peu près la même grandeur que l'ouverture 52, est fixé un "pare- projections" qui peut être formé d'un tronçon de tube taillé en sifflet pour présenter un bec oblique qui définit un dé- bouché allongé Le "pare-projections", en combinaison avec 1 ' anneau inférieur 50, empêche le liquide de s'écouler ailleurs que dans la partie de la chambre 20 traversée par le faisceau lumineux, et évite ainsi des erreurs de comptage. Le volume de la goutte formée par le moyen 21 est fonc- tion, d'une manière générale, de quatre dimensions physiques, à savoir de l'espacement D entre les tranches 41 et 43 des pièces plates 40 et 42, de l'épaisseur T des pièces plates et 42, de l'obliquité e du tronçon de sortie du canal 45, défini entre les pièces plates 40 et 42, et de la hauteur ver- ticale H du tronçon de sortie divergent du canal 45 Des expé- riences opérées avec soin ont donné les valeurs suivantes de volume de goutte en millilitres pour un moyen de formation de goutte 21 dont les pièces plates 40 et 42 ont une épaisseur T de 0,76 mm et une obliquité de tronçon de sortie O de 40 . H (mm) D (mm) V (ml) 2,41 1,17 0,059 2,41 1,12 0,057 1,65 1,17 0,050 On a en outre constaté que, bien que le volume de goutte soit fonction de l'épaisseur des pièces plates, de l'espace- ment de ces pièces, ainsi que du degré et de la hauteur d'obli- quité, il est sensiblement indépendant de la longueur des tranches 41 et 43 des pièces plates Autrement dit, tant que la longueur du canal 45 représente au moins le double de 1 ' espacement des pièces plates, la grosseur de goutte ne varie pas sensiblement avec la longueur du canal. On conçoit que, lors de la fabrication du moyen de for- mation de goutte 21, les matrices subissent beaucoup moins d' usure par frottement glissant entre matrice et moulage que la matrice mâle selon la technique antérieure, présentant un long tronçon conique de formation du passage de liquide En consé- quence, ni l'épaisseur-des pièces plates ni l'espacement des tranches 41 et 43 ne sont guère influencés par l'usure des - matrices Il en va de même de l'obliquité et de la longueur du tronçon divergent du canal de sortie Attendu qu'aucune des autres dimensions n'est critique, on peut fabriquer en série le moyen de formation de goutte selon l'invention avec une bonne certitude que le premier et le millionième moyens fabriqués aient les mêmes dimensions et forment donc des gout- tes ayant rigoureusement le même volume. Bien qu'on attribue la reproductibilité du volume de goutte à la possibilité pour la matrice de conserver des di- mensions plus constantes -du fait que l'usure subie en ser- vice est négligeable on conçoit qu'il peut y avoir à cette reproductibilité d'autres raisons L'une des théories avancées est que le canal ouvert permet à la goutte de se former par simple effet de tension de surface sans intervention d'une dépression établie au-dessus de la goutte comme dans les moyens de formation de goutte existants. On a ainsi décrit un moyen de formation de goutte que I' on peut fabriquer en série avec une bonne certitude d'obtenir une rigoureuse reproductibilité du volume de goutte d'un moyen 21 à l'autre, ce qui permet d'associer à chaque goutte- à-goutte de perfusion IV un régulateur étalonné pour définir le volume total administré en fonction de la vitesse d'égout- tement. C 4805 REVENDICATIONS 1 Distributeur-doseur de gouttes comportant un réser- voir de liquide ( 10), un moyen de formation de goutte ( 21), relié au réservoir, présentant un orifice ( 56) au niveau du- quel des gouttes du liquide peuvent se former, une chambre compte-gouttes ( 20), accouplée au moyen de formation de gout- tes, à travers laquelle les gouttes tombent et dans laquelle les gouttes s'accumulent, un dispositif de déversement ( 16 b) accouplée à la base de la chambre compte-gouttes pour canaliser le liquide jusqu'à un moyen d'utilisation ( 14), un moyen do- seur ( 19) associé à la chambre compte-gouttes pour déterminer la vitesse d'égouttement, et un moyen de réglage de vitesse d'écoulement ( 24-35) destiné à faire varier la vitesse d'égoub- tement, caractérisé en ce que le moyen de formation de gouttes ( 21) comprend: deux pièces plates ( 40, 42) coplanaires et espacées présentant des tranches plates ( 41, 43) parallèles et se faisant face. 2 Distributeur-doseur de gouttes selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pièces plates ont une épais- seur sensiblement uniforme. 3 Distributeur-doseur de gouttes selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites pièces plates ont sensible- ment la méme épaisseur. 4 'Distributeur-doseur de gouttes selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites tranches ont un espacement préfixé. Distributeur- doseur de gouttes selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites tranches définissent un ca- nal rectangulaire oblong ouvert sur deux côtés. 6 Distributeur-doseur de gouttes selon la revendication , caractérisé en ce que les tronçon inférieurs desdites tranches se faisant face ( 41, 43) divergent l'un par rapport à l'autre pour définir un tronçon de sortie évasé. 7 Distributeur-doseur de gouttes selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'épaisseur desdites pièces plates, l'espacement desdites tranches, l'obliquité desdits tronçons de tranche divergents et la longueur de ces tronçons de tran- che divergents sont choisis en vue de la formation de gouttes d'un volume préfixé. v 4805 8 Moyen de formation de goutte pour la formation d'une goutte de volume précisément défini, caractérisé en ce qu'il comprend: deux pièces plates ( 40, 42) coplanaires présentant des tranches parallèles ( 41, 43), se faisant face, qui ont un espacement préfixé pour définir deux côtés d'un canal ( 45), les tronçons inférieurs desdites tranches s'écartant oblique- ment l'un de l'autre pour définir un tronçon de sortie diver- gent dudit canal. 9 Moyen de formation de goutte selon la revendication -10 8, caractérisé en ce que lesdites tranches se faisant face sont plates. Procédé de formation de gouttes d'un-liquide, carac- térisé en ce qu'il comprend les opérations de: formation d' un canal ( 45) oblong, disposé verticalement défini seulement par deux tranches opposées ( 41, 43) dont l'espacement préfixé dépend du volume de goutte souhaité; et amenée du liquide à l'extrémité supérieure dudit canal. 11 Procédé de formation de gouttes selon la revendica- tion 10, caractérisé en ce que le tronçon inférieur dudit ca- nal diverge avec une obliquité et sur une distance qui dépen- dent du volume de goutte souhaité.