Brevet FR2522505A1 — publié le 19830909

1. La présente invention concerne un appareil d'injection/sous pression pour applications médicales, compor- tant un carter, qui est pourvu d'un premier support servant à la mise en place du cylindre d'une seringue, un coulisseau mobile par translation par rapport au carter, entraîné par l'intermédiaire d'un moteur et qui comporte un second support pour le montage de la tige de piston de la seringue, et un contacteur disposé sur le carter et sollicité par un élément d'actionnement, relié au coulisseau, pour arrêter le moteur lors d'un rapprochement mutuel maximal des supports. De tels appareils d'injectionsous pression servent à distribuer uniformément à un patient, à l'aide d'une seringue, un médicament liquide pendant 24 heures par exemple A cet égard, l'impératif consiste à distribuer de très petits volumes, par exemple de 0,06 à 6 ml/h, avec une grande constance temporelle et simultanément dans des condi- tions de stérilité très poussées L'écart de vitesse doit être au maximum d'environ 1 % L'utilisation de produits pharmaceutiques très efficaces nécessite non seulement une grande constance temporelle dans le dosage mais également la génération d'une alarme dans le cas o l'infusion est terminée ou interrompue. Dans les appareils d'injectionsous pression, le second support déplaçant le piston de seringue a une course limitée par la longueur des seringues Il est par conséquent connu d'équiper un appareil d'injectionsous pres- sion d'un contacteur de fin de course qui arrête le moteur entraînant le coulisseau lorsque la seringue est épuisée. Il s'agit dans ce cas d'un arrêt qui est fonction de la course Par suite des tolérances de fabrication de l'appa- reil d'injectior/sous pression et de la seringue, on doit maintenir une réserve de sécurité de manière que l'arrêt s'effectue déjà avant que la seringue soit complètement vidée. Dans ce cas, il subsiste dans la seringue une quantité rési- duelle du médicament, ce qui présente un gros inconvénient, notamment lors de médicaments coûteux. Dans les appareils d'injectionsous pression, il peut arriver également le cas o le flexible relié à la seringue est obstrué pour une raison quelconque, par exemple par pliage Dans ce cas, la seringue fonctionne en opposition à une grande perte de charge, ce qui peut défor- mer le piston de la seringue Cela est notamment le cas pour des seringues à utiliser une seule fois, qui sont formées de matière plastique Bien que l'appareil d'injection sous pression fontionne correctement, la quantité nécessaire de produit ne peut pas être fournie au patient Cette condition peut conduire finalement à une surcharge de l'appareil d'in- jection sous pression Pour cette raison, on a mis au point des sécurités anti-surcharge qui déclenchent une alarme ou qui arrêtent le moteur dans le cas d'une montée excessive de la pression dans la seringue. L'invention a pourobjet de fournir un appareil d'injection sous pression du type défini ci-dessus, dans lequel le dispositif de déclenchement pour le circuit d'arrêt en fonction de la course et pour le circuit d'arrêt en fonction de la charge et le générateur d'alarme sont combinés l'un avec l'autre pour simplifier l'appareil et rendre son fonc- tionnement plus sûr. Selon la présente invention, il est Drévu que le premier support soit disposé sur le carter de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à la direction de mouvement du coulisseau et soit arrêté par poussée contre une butée, en direction du second support,à l'aide d'un dispo- sitif de blocage et en ce que sur le premier support soit disposé un autre élément d'actionnement qui actionne le contacteur dans le cas d'un mouvement du premier support en opposition à l'action du dispositif de blocage. A cet effet, on utilise le même contacteur aussi bien pour le circuit d'arrêt en fonction de la course que pour le circuit d'arrêt en cas de surcharge Le circuit d'arrêt en cas de surcharge entre alors toujours en fonction lorsqu'il ne peut plus sortir de solution d'injectioide la seringue Il contrôle par conséquent la totalité du processus d'injectiondu début jusqu'à la fin Un arrêt pour surcharge se produit alors également lorsque, pour une raison quelconque, l'arrêt en fonction de la course est empêché à la fin de la course de la seringue. Alors que le circuit d'arrêt en fin de course réagit exactement dans le cylindre lorsque la position prédé- terminée du piston est atteinte, le circuit d'arrêt pour sur- charge réagit avec un certain retard En cas de surcharge, on doit notamment solliciter initialement le dispositif de blocage Cela procure l'avantage que des surcharges de courte j O durée, qui sont provoquées par exemple par un pliage seulement temporaire du flexible relié à-la seringue aboutissant au patient, ne déclenchent aucune alarme. Conformément à un mode avantageux de réalisa- tion de l'invention, le premier support et l'autre élément d'actionnement sont fixés sur une partie de guidage qui est montée de façon à pouvoir coulisser longitudinalement sur le carter Cette partie de guidage est soumise à l'action du dis- positif de blocage dont l'autre extrémité s'accroche sur le carter. L'autre élément d'actionnement est avantageuse- ment une vis réglable Par ajustement de cette vis, il est possible de faire concorder mutuellement le système du circuit d'arrêt en fonction de la course avec le système réagissant aux surcharges En outre, il est possible de régler la force, et par conséquent également la course correspondante, pour lesquelles la sécurité anti-surcharge est déclenchée. Conformément à un mode avantageux de réalisa- tion de l'invention, les éléments d'actionnement agissent sur un levier commun qui est sollicité par un ressort à partir de l'élément de commande du contacteur Les fonctions du circuit d'arrêt en fonction de la course et du circuit de sécu- rité ou surcharge sont combinées entre elles par le levier commun. Un avantage particulier de l'invention consiste en ce qu'un seul contacteur servant à arrêter le moteur est actionné en fonction de deux paramètres de fonctionnement différents Il est ainsi possible de réduire la complexité technique et de simplifier l'appareil d'injection sous pression. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 est une représentation schématique d'un appareil d'injection sous pression conforme à l'invention, la fig 2 est une vue latérale d'un autre mode de réalisation d'un appareil d'injection sous pression, en partie en vue arrachée, la fig 3 est une coupe longitudinale de l'appareil d'injectiansous pression de la fig 2, la fig 4 est une vue en perspective du dispositif de commande de l'appareil doinjectionsous pression des fig 2 et 3, et la fig 5 représente un diagramme du proces- sus de commande dans le cas du circuit d'arrêt en fonction de la charge. L'appareil d'injection sous pression représenté schématiquement sur la fig 1 comporte un premier support , qui est fixé sur un carter 11 par l'intermédiaire d'une articulation 12 et dans lequel est engagé la pièce d'embou- chure du cylindre 12 d'une seringue 13, de façon que le cylindre 12 soit maintenu par rapport au support 10. L'extrémité arrière de la tige de piston 14 de la seringue 13 est montée sur un second support 15, qui peut être déplacé par un mécanisme d'entraînement linéaire parallèlement à la seringue 13 L'entraînement linéaire se compose dans le cas considéré d'une crémaillère 16, qui est entraînée par un moteur électrique 19 par l'intermédiaire d'un engrenage ou d'une roue tangente 17 et d'un mécanisme de transmission 18 La tige de piston 14 est déplacée par le second support 15 dans la direction de la flèche 20, de manière que le liquide contenu dans la seringue 13 soit éjec- té lentement et de façon continue hors de la seringue. Le premier support 10 est constitué par un levier sur l'extrémité libre duquel s'accroche un ressort 21 dont l'autre extrémité est fixée sur le carter 11 Le ressort 21, qui est agencé sous la forme d'un ressort de trac- tion, a une précontrainte suffisamment forte pour que, lors d'un épuisement normal de la seringue 13, il tire le support contre la butée 22 du carter 11 Lorsque la force exercée par le cylindre 12 sur le support 10 dépasse la valeur admis- sible, le ressort 21 est allongé et le support 10 pivote autour de l'articulation 12 Lors de ce mouvement de pivote- ment, une tige 23 reliée à l'extrémité libre du support 10 actionne un contacteur 24 qui est normalement fermé et qui est branché dans le circuit d'alimentation en courant du moteur 19 En cas de surcharge, le contacteur 24 est ouvert par l'intermédiaire de la tige 23 et par le mouvement du levier 10 de manière à arrêter le moteur 19 Il se produit simultané- ment une génération d'alarme acoustique et/ou optique. Sur le contacteur 24 agit un autre élément d'actionnement se présentant sous la forme d'une tige 25 qui est disposée sur la crémaillère 16 ou sur le second support 15 La tige 25 a une longueur telle que son extrémité ouvre le contacteur 24 quand le piston de la seringue 13 a atteint la position limite avant dans le cylindre 12 Les deux éléments d'actionnement 23, 25 agissent ainsi indépendamment l'un de l'autre sur le contacteur 24, c'est-à-dire que chacun des deux éléments d'actionnement peut ouvrir le contacteur 24, normalement fermé, indépendamment de l'autre élément d'actionnement pour ouvrir le circuit d'alimentation en cou- rant du moteur 19 On a représenté sur les figures 2 à 4 un second môde de réalisation de l'appareil d'injection sous pression. Le carter 30 se compose dans ce cas d'un tube dans lequel est disposé un manchon 31 relié rigidement au coulisseau 32 et pouvant se déplacer longitudinalement par translation. A l'une des extrémités du carter 30, il est prévu un roulement à billes 33 dans lequel est monté un embout d'arbre 34, qui est relié par une extrémité avec un engrenage 35 et par son autre extrémité avec un tube 36, disposé coaxialement dans le carter 30 L'engrenage 35 est entraîné à partir du moteur (non représenté) par l'intermédiaire d'un pignon et il assure ainsi l'entraînement du tube 36 A l'extrémité avant du tube 36, il est prévu la noix 37 d'une transmission à circulation de billes La noix 37 est montée sur une broche 38 qui est elle-même maintenue dans le coulisseau 32 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 39 et qui s'étend coaxialement dans le tube 36 La transmission à circulation de billes se compo- sant de la noix 37 et de la broche 38 correspond à celle de la demande de brevet allemand DE-OS 14 25 787 et elle ne sera par conséquent pas expliquée de façon détaillée dans la suite Il suffit de noter qu'une telle transmission à circulation de billes n'est pas irréversible, c'est- à-dire qu'il est possible que, lorsque le tube 36 est immobile, la broche 38 puisse se déplacer par rapport à la noix 37 par mouvement linéaire du coulisseau 3 2, auquel cas obliga- toirement la broche 38 est entraînée en rotation. L'extrémité de la broche 38 est reliée, par l'intermédiaire d'un embout d'arbre 41 lié rigidement à la broche, à un bouton tournant 42 qui fait saillie du coulis- seau 32 et qui peut être tourné à la main Sur l'embout d'arbre 41 est monté un manchon 43 relié rigidement à celui- ci et qui peut être accouplé avec le carter du coulisseau 32 par l'intermédiaire d'un accouplement à roue libre 40. L'accouplement à roue libre 40 est agencé d'une manière semblable à une roue libre de bicyclette Il comporte des aiguilles (non représentées) qui autorisent la rotation de la broche 38 seulement dans la direction o la seringue est enfoncée mais non dans la direction inverse La roue libre 40 comporte un dispositif de déclenchement qui peut être actionné par l'intermédiaire d'un bouton-poussoir 44 Lorsque le bouton poussoir 44 est enfoncé, la broche 38 est complète- ment désaccouplée du coulisseau 32 de sorte que ce coulisseau 32 peut être déplacé par translation dans les deux directions. Lorsque cela se produit, la broche 38 tourne dans la noix 37 immobilisée Pendant la poussée du bouton 44, le coulis- seau 32 peut ainsi être réglé dans la position désirée. Lorsque le bouton-poussoir 44 est ensuite relâché, on peut effectuer un réglage précis du coulisseau 32 en faisant tourner le bouton 42, mais cependant seulement dans la direction o le manchon 31 est introduit à l'intérieur du carter 30 mais non dans la direction inverse Lorsqu'ensuite le moteur est enclenché, le tube 36 tourne en même temps que la noix 37 de sorte que le coulisseau 32, relié au carter 30 de manière à ne pas pouvoir tourner par rapport à celui-ci, est déplacé linéairement par translation. Le carter 30 comporte intérieurement une rainure longitudinale 45 dans laquelle peut coulisser l'organe d'actionnement 46, fixé sur l'extrémité de gauche du manchon 31 L'organe d'actionnement 46 se compose d'une pièce métallique en forme de bande, qui s'étend jusqu'à l'extrémité de gauche du manchon 31 L'organe d'actionnement 46 remplit plusieurs fonctions: il sert de sécurité anti- rotation pour le manchon 31 et ainsi pour le coulisseau 32 par rapport au carter 30, il agit par son bord de droite comme un élément de butée pour limiter la sortie du coulis- seau 32 hors du carter en liaison avec une vis 47 fixée sur le carter 30 et pénétrant dans la rainure longitudinale 45, et il assure en outre l'actionnement du contacteur 48 lorsque le coulisseau 32 atteint sa position limite de gauche. Le carter 30 comporte, à l'endroit o se trouve l'extrémité de gauche de l'élément d'actionnement 46 dans la position limite de gauche du coulisseau 32, un trou oblong 49 dans lequel pénètre de l'extérieur l'appendice 50 d'un levier 51 L'axe 52 du levier 51 est orienté horizontalement et parallèlement à l'appendice 50 de sorte que le levier 51 peut être tourné par l'élément d'actionnement 46 autour de son axe 52 Le levier 51 actionne alors le bras de commande 53 du contacteur 48,qui est branché dans le circuit d'alimentation en courant du moteur et qui est normalement fermé. Sus l'axe 52 du levier 51 est monté un ressort 54 qui a tendance à écarter le levier 51 du bras de commande 53 L'actionnement du contacteur 48 est effectué par l'élé- ment d'actionnement 46 en opposition à la tension du ressort 54 (fig 4). Sur le côté inférieur du carter 30, il est prévu, conformément à la fig 2, une partie de guidage 55 pouvant coulisser longitudinalement Cette partie de guidage se compose d'une tôle en forme de U, dont la plaque de base 56 comporte des trous oblongs de guidage dans lesquels s'engagent des appendices 57 du carter 30 Le dispositif de blocage, qui assure initialement la poussée de la partie de guidage 55 en direction du coulisseau 32 (vers la droite), se compose de deux ressorts 58, dont un seul est représenté sur la fig 2 Les ressorts 58 sont des ressorts de traction qui s'accrochent par une de leurs extrémités sur un téton 59 relié au carter 30 et par leurs autres extrémités sur un téton 60 disposé entre les branches de la partie de guidage et relié rigidement à la partie de guidage 55 La partie de guidage 55 comporte,en outre, à son extrémité de gauche, un taquet 61 recourbé perpendiculairement au carter 30 et qui est traversé par le second élément d'actionnement, agencé sous forme d'une vis 62, parallèlement à l'axe du carter 30. Sur la vis 62, qui est vissée dans un filetage du taquet 61, il est prévu un contre-écrou 63 L'extrémité libre (gauche) de la vis 62 vient buter contre le levier 51 et elle entraîne celui-ci, en opposition à la force du ressort 54, en direction du bras de commande 53 du contacteur 48. Sur la plaque de base 56 de la partie de gui- dage 55, le premier support 65 est fixé par l'intermédiaire d'éléments d'appui 64 Ce support 65 se compose d'une partie en forme de L, dont la branche libre est dirigée vers le bas, conformément à la fig 2 Dans la branche libre 65, il est prévu un évidement latéral dans lequel est engagé le col de la seringue 13 La tige de piston 14 de la seringue 13 est montée dans un évidement du second support 66, qui fait saillie vers le bas du coulisseau 32 Le coulisseau 32 est relié au carter 30 par l'intermédiaire d'un soufflet plissé 67, qui recouvre la partie du manchon 31 dépassant du carter en correspondance à la longueur de sortie du coulisseau 32. Comme le montre la fig 4, le levier 51 est un levier à un seul bras La vis 62 est plus rapprochée de l'axe 52 du levier que l'appendice 50 Pour cette raison, la course de la vis 62 pour l'exécution du processus de com- mande est plus courte que la course de l'appendice 50 Cela permet d'obtenir une courte course de commande pour le circuit de sécurité ou surcharge et une course de commande correspon- dante pour le circuit d'arrêt en fonction de la course, avec la possibilité d'une détermination très précise de la position de coupure. Lorsqu'il se produit une contre-pression dans la seringue 13, ce qui peut par exemple résulter d'un pliage du flexible relié à la pièce d'embouchure de la seringue, la force d'appui exercée par le cylindre 12 sur le premier support 65 est augmentée de sorte que finalement la précon- trainte des ressorts 58 est dépassée, ce qui provoque une translation de la partie de guidage 55 vers la gauche par rapport au carter 30 Dans ce cas, l'élément d'actionnement 62 fait pivoter le levier 51, qui actionnne finalement le contacteur 48 pour l'arrêt du moteur. Le déroulement du processus de coupure en fonc- tion de la charge a été représenté sur la fig 5, o on a porté le long de l'axe des abscisses la course du coulisseau 32 et le long de l'axe des ordonnées la force agissant sur le premier support 65. La force F 1 est nécessaire pour assurer l'in- jection le long de toute la course (course du piston de la seringue) F 1 est cependant égal à la somme de la force de frottement de la seringue 13 et de la force servant à vaincre les résistances à l'écoulement dans le circuit de liquide. Aussitôt que le circuit de liquide est bloqué, la tige de piston 14 commence à se déformer élastiquement La constante d'élasticité de la tige de piston 14 est désignée par CK. Il se produit alors une force 2 à l'aide de laquelle le cylindre 12 de la seringue 13 est poussé contre le premier support 65 Après que cette force F 2 est vaincue, les ressorts 58 sont plus tendus La course de coupure du contacteur 48 doit maintenant s'effectuer sur 0,5 mm jusqu'à ce que le moteur soit arrêté lorsque la force F 3 est atteinte. Alors que le système de coupure pour surcharges intervient avec un retard temporel correspondant lorsqu'il se produit une contre-pression excessive dans le circuit, le système de coupure en fonction de la course réagit constam- ment et avec précision, par l'intermédiaire de l'élément d'actionnement 46, lorsque le coulisseau 32 atteint la posi- tion prédéterminée ou bien lorsqu'une course déterminée est atteinte par le piston dans la seringue 13 Avec ce type de système de coupure en fonction de la course, l'appareil d'injection sous pression est protégé contre l'emploi de seringues trop courtes Il ne peut pas se bloquer Le système de coupure en fonction d'une surcharge de pression offre par contre une protection contre l'utilisation de seringues trop longues & i REVENDICATIONS 1 Appareil d'injection sous pression pour. applications médicales, comportant un carter, qui est pourvu d'un premier support servant à la mise en place du cylindre d'une seringue, un coulisseau mobile par translation par rapport au carter, entraîné par l'intermédiaire d'un moteur et qui comporte un second support pour le montage de la tige de piston de la seringue, et un contacteur disposé sur le carter et sollicité par un élément d'actionnement, relié au coulisseau, pour arrêter le moteur lors d'un rapprochement mutuel maximal des supports, caractérisé en ce que le premier support ( 65) est disposé sur le carter ( 30) de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à la direction de mouvement du cou- lisseau ( 32)et est arrêt par un dispositif de blocage ( 58) en étant poussé contre une butée en direction du second support ( 66) et en ce qu'il Est prévu sur le premier support ( 65) un autre élément d'actionnement ( 62) qui actionne le contacteur ( 48) lors d'un mouvement du premier support ( 65) en opposition à l'action du dispositif de blocage ( 58). 2 Appareil d' injectionsous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier support ( 65) et l'autre élément d'actionnement ( 62) sont fixes sur une partie de guidage ( 55) qui est montée sur le carter ( 30) de façon à pouvoir coulisser longitudinalement. 3 Appareil d'injection sous pression selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'autre élément d'actionnement ( 62) est une vis réglable. 4 Appareil d'injection sous pression selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments d'actionnement ( 46, 62) agissent sur un levier commun ( 51) qui est écarté par un ressort ( 54) de l'élément de commande ( 53) du contacteur ( 48).