Brevet FR2551350A1 — publié le 19850308

DISPOSITIF D'INJECTION DE FLUIDE, APTE A ETRE IMPLANTE. La présente invention concerne un appareil pour fluides à injecter, pouvant être implanté dans le corps humain ou dans le corps d'un animal. On sait que pour le traitement de diverses maladies, il est nécessaire d'administrer des drogues de façon continue ou de façon fractionnée et répétée au cours de la journée. Ainsi il est de plus en plus courant d'injecter des fluides à l'aide d'un cathéter intramusculaire, intravasculaire ou intrapéritonéal Ces fluides sont par exemple des solutions d'insuline pour le traitement du diabète, des anticoagulants pour les porteurs de prothèses valvulaires, des neuroleptiques, des médicaments antiarythmiques, des produits anticancéreux et des médicaments pour la restauration de la fertilité féminine. Les doses injectées peuvent être fractionnées ou continues Dans ce dernier cas, le débit doit être préréglé. On utilise actuellement plusieurs sortes de dispositifs. Les dispositifs les plus anciens sont des pompes externes, portées en bandouillière et reliées à un cathéter traversant la peau. Elles sont commandées par un circuit électrique alimenté par une pile ou un accumulateur Cependant, de tels dispositifsont pour ont pour inconvénient que le fluide peut être contaminé par des germes provenant de l'extérieur En outre, la température du fluide n'est pas égale à la température du corps du patient puisque la pompe et le réservoir de fluide sont externes. S Enfin, le dispositif externe procure un handicap au patient qui ne peut exécuter toutes les activités souhaitées telles que baignade, douche, etc On a donc conçu plus récemment des pompes implantables qui peuvent 8 tre rechargées de l'extérieur à l'aide d'une seringue. Ces pompes sont soit mécaniques soit électriques. Les pompes mécaniques de la technique antérieure, telle que celle qui est décrite dans le brevet français n 76/02 736, sont constituées d'un bottier séparé en deux chambres par une barrière imperméable flexible Entre le bottier et la barrière se trouve en permanence un fluide qui est en équilibre liquide/vapeur Le volume à l'intérieur de la barrière constitue le réservoir de fluide à injecter Ainsi la pression de vapeur du fluide en équilibre de phases exerce une pression constante sur le volume de fluide à injecter et ce dernier est explulsé à un débit constant par un capillaire de sortie Lorsque le réservoir de fluide à injecter 25 est vide, on injecte le fluide à l'aide d'une seringue, ce qui procure l'expansion du réservoir de fluide et entraîne la condensation de la vapeur du fluide en équilibre de phases et le cycle d'injection peut recommencer. Le fluide en équilibre de phases est un gaz qui se liquifie au voisinage de la température du corps ( 37 C) et est par exemple du butane. De telles pompes ont donné de bons résultats mais cependant leur principal inconvénient est de délivrer le fluide de traitement à un débit non réglable et pratiquement constant. Elles sont à ce titre inutilisablespour traiter complètement la plupart des affections. Les pompes électriques comportent en général une alimentation électrique telle qu'une pile, un circuit électronique permettant de régler le débit du fluide à injecter dans le temps, un réservoir de fluide à injecter et une pompe. Ces pompes électriques ont pour inconvénient de comporter outre le réservoir de l'organe de pompage, un circuit électronique et une source d'énergie de longue durée Ces pompes sont chères et volumineuses. L'invention vise à pallier ces inconvénients. Un but de l'invention est donc de fournir un dispositif d'injection de fluides permettant d'obtenir un débit de fluide variable dans le temps Un autre but de l'invention est de fournir un 20 dispositif comportant à la fois des éléments mécaniques et des éléments électroniques, les éléments mécaniques étant seuls implantés car bon marché, et les éléments électroniques étant externes, car chers, et donc récupérables du fait qu'ils ne sont pas implantés. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'injection de fluides, apte à être implanté, comportant en combinaison, des canalisations d'amenée et de sortie du fluide, un réservoir de fluide, une canalisation intermédiaire disposée entre le réservoir et les canalisations d'entrée et de sortie, des moyens de commutation entre les canalisatior d'amenée, de sortie et la canalisation intermédiaire, des moyens de pompage du fluide dans le réservoir, 35 des moyens élastiques commandant le débit du fluide injecté, des moyens magnétiques. Les moyens magnétiques agissent d'une part simultanément sur les moyens élastiques et sur les moyens de pompage et d'autre part sur les moyens de commutation lorsque les moyens magnétiques sont actifs dans un sens,ils tendent les moyens élastiques et commandent les moyens de pompage qui délivrent une dose déterminée de fluide et sensiblement instantanée, lorsque les moyens magnétiques sont inactifs, les moyens de pompage sont alors commandés exclusivement par les moyens élastiques qui eux sont actifs Les moyens de pompage délivrent une dose continue de fluide. Enfin, lorsque les moyens magnétiques sont actifs dans le sens 15 opposé, ils agissent sur les moyens de commutation qui notamment ouvrrent plus ou moins la canalisation de sortie du fluide et qui par conséquent règlent le débit du fluide injecté. On prévoit des moyens de débrayage des moyens élastiques 20 avec les moyens magnétiques. De préférence, les moyens de commutation sont constitués par une vanne trois voies qui a pour fonction d'ouvrir ou de fermer les canalisations. Les moyens élastiques sont par exemple un ressort, tel qu'un ressort spiralé dont une extrémité est fixe et dont l'autre extrémité est mobile et commandée par les moyens magnétiques Ceux-ci sont par exemple constitués par un barreau magnétique externe qui tourne 30 sous l'action d'un champ magnétique externe. Ainsi, en fonction de la force du ressort, on peut le tendre à l'aide des moyens magnétiques tournant dans un sens de manière plus ou moins importante en déplaçant son extrémité mobile Puis le ressort étant débrayé des moyens magnétiques, il se détend et commande l'injection de fluide. Enfin, des moyens de compta 2 e sont prévus Une première fonction 5 des moyens de comptage est de matérialiser la force avec laquelle on déplace le point mobile du ressort Une seconde fonction des moyens de comptage -est d'indiquer la position des moyens de commutation et notamment l'ouverture et la fermeture des différentes canalisations. On peut disposer un petit marteau qui tape sur une plaque métallique à chaque fois que les moyens magnétiques effectuent un certain nombre de tours. Le marteau peut taper,par exemple une fois lorsque le barreau 15 magnétique a effectué un tour dans un sens et peut taper par exemple deux fois lorsque le barreau magnétique effectue un tour en sens inverse. Des moyens d'amplification sonores, tels qu'un micro, ont pour 20 fonction d'amplifier le son émis par le choc du marteau sur la plaque et le son est ainsi perceptible de l'extérieur du dispositif. Les moyens de pompage sont par exemple une pompe plongeante qui 25 parvient dans le réservoir de fluide. La description suivante, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs permettra de comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. 30 La figure 1 est un schéma du dispositif d'injection de fluides selon 1 ' invention. La figure 2 est un graphique montrant d'une part la détente du ressort au cours du temps et d'autre part la doseinjectéeau cours du temps. Le dispositif 1 d'injection de fluide représenté sur la figure 1 est destiné à être implanté par exemple à un patient atteint de diabète. Le dispositif 1 comporte selon l'invention, une canalisation d'amenée 2 de fluide et une canalisation de sortie 3 de fluide, une canalisation intermédiaire 4 est disposée entre un réservoir 10 5 de fluide 6 et les canalisations 2 et 3 Des moyens de commutation 7 ont pour fonction de mettre en communication ou non les canalisations 2,3,4 Des moyens de pompage 8 permettent de soutirer du fluide 6 pour l'envoyer dans la canalisation intermédiaire 4. Le dispositif 1 comporte en outre des moyens élastiques 9 et des moyens magnétiques 10. Les moyens magnétiques 10 agissent d'une part simultanément sur 20 les moyens élastiques 9 et sur les moyens de pompage 8 et d'autre part sur les moyens de commutation 7. Les moyens magnétiques 10 étant actifs dans un sens, ils tendent les moyens élastiques 9 et commandent les moyens de pompage 8 25 qui délivrent une dose déterminée de fluide, cette dose étant pratiquement instantanée Les moyens élastiques 9 ainsi que les moyens de pompage 8 sont alors embrays avec les moyens magnétiques à l'aide de moyens d'embrayage/débrayage. Lorsque les moyens magnétiques 10 sont inactifs, les moyens de pompage 8 sont commandés par les moyens élastiques 9 qui se détendent Ces moyens élastiques 9 sont alors débrayés des moyens magnétiques 10 Les moyens de pompage 8 délivrent une dose continue de fluide qui est fonction de la force avec laquelle 35 se détendent les moyens élastiques 9. ? 551350 Lorsque les moyens magnétiques 10 sont actifs en sens opposé, ils agissent sur les moyens de commutation 7 Ainsi, les moyens de commutation 7 par exemple ouvrent partiellement les diverses canalisations En fonction de l'ouverture et de la fermeture de la canalisation de sortie, on règle donc le débit du fluide injecté. De préférence les canalisations d'amenée 2 et de sortie 3 sont réunies par une première conduite de liaison 11, les canalisations 10 de sortie 3 et intermédiaire 4 sont réunies par une deuxième conduite de liaison 12, les canalisationsintermédiaire 4 et d'amenée 2 par une troisième conduite de liaison 12, la canalisation intermédiaire 4 et d'amenée 2 par une troisième conduite de liaison 13 Chaque conduite de liaison 11,12,13 peut 15 être ouverte ou fermée par un robinet central 14 tournant ou une vanne trois voies ou chacune par trois robinets 15,16,17. Les moyens élastiques 9 sont, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, constitués par un ressort 18 en spirale. 20 Le ressort 18 comporte une extrémité fixe 19 et une extrémité mobile 20 L'extrémité mobile 20 est commandée par les moyens magnétiques 10. Les moyens magnétiques 10 sont de préférence constitués par un 25 barreau magnétique 21 muni de poles négatifs 22 et positifs 23. Le barreau magnétique 21 tourne sous l'action d'un champ maznétique E externe, soit dans un sens, soit dans le sens opposé. Plus préférentiellement les moyens magnétiques 10 sont externes. Les moyens élastiques 9 sont reliés aux moyens de pompage 8 par l'intermédiare d'un système de pignons 24. Enfin, des moyens de comptage 25 ont pour première fonction de matérialiser la force avec laquelle on tend les moyens élastiques 35 et donc avec laquelle on déplace le point mobile 20 du ressort 18 par l'intermédiaire du champ magnétique E A chaque fois que le ap Duop jauazd mnb a D 'mn aiaxal ap alqlda D-t Ld lse s u, uos a I anb Ield el ms sjrssans sdnog xnop suroul ne adc; neeonzeu al ' (lb aq D Qa 13) asa Aul suas ua uol%eo J aun an:;o$I LZ anbloau eui ne 7 aaeq al anbsto-r Oú ainflu La T = o oal Id Ouo D aonzl;Ano = L : L O * O * 8: O O L ú * O t * O -9 : O: Z/l * O * s O b/L O : O: O: O: Z : O /L: O: z pun U t Pf p; 2 ' N: :úL ollnpuo D: ZL o:lnpuop: ll o 3 rnpuo 3: sdnoo @p ozqou-: Sl : lu-e Amns aepom al alduaxa xed i Oo Aexd uo saro A So O l oauiqoi np uollsod el enblpul aiouos eu Ls at lsu * 8 t - ossei al ajpuai mfod agn;za;aj uo-llevom ap suas ne asoddo suas al suep aumno: LZ anbl:gu 3 em neoaeq al anbsiol aon;oa; 4 ja;ue 4 q atn 4 ou Lia el 1 a aonlia Anol úL la 'ZL'tl uose Il apsellnpuon D sap aon Gluauo ap no ain 14 ia Ano, p op tal taslliligle Z ap uoi Douo_ apuo Das mnod zuo SZ aecluo D ap sua Xoui sal oi Dcui un;uamal IO Iuaoa J Id snld 'smnao Lorl dm Te -sua Xom sap tcd 91 lldume sa mnb uos un zua;:amal (aoauasoadai uou) anbald aun sloj aun lu-eddeig (oluasoaloda uou) nuaoe; mui:;rad un aldmaxa xedc 'sz aeldioz ap sua Xoui sal ' (a qui parvient dans le fluide 6. Enfin, on prévoit aux extrémités libres respectives 26 et 27 des canalisations d'amenée 2 et de sortie 3 d'une part un embout 28 de raccordement avec une conduite externe et d'autre part une seringue ou un cathéter 29. Le fonctionnement du dispositif 1 est le suivant: Tous les moyens sont implantés dans le corps d'un patient Le réservoir 6, la pompe 8, l'engrenage 24, le comptetr 25, le ressort 18, les différentes canalisations 2,3,4 et conduites 12,13,14, la 20 vanne trois voies 14 sont donc implantés Seuls le barreau magnétique 21 et l'enbout 28 de raccordement sont donc externes. Le cathéter 29 parvient dans une veine par exemple ou dans le péritoine. Dans l'exemple d'un patient atteint de diabète, le fluide injecté est de l'insuline Le débit D d'insuline est fixé thérapeutiquement et est d'envriron 1 unité par heure de façon continue et de 10 à 20 unités par heure au moment des repas. 30 Lorsque le dispositif 1 vient d'être implanté, on remplit le réservoir 5 en ouvrant le robinet 17 et fermant les robinets et 16 et donc en tournant le barreau aimanté 21 dans le sens opposé au sens nécessaire pour tendre le ressort (sens inverse des aiguilles d'une montre) On compte le nombre de coups émis par le signal sonore et l'on sait que la conduite 13 est ouverte lorsque 8 coups sont émis. Par l'embout 28 on introduit du fluide 6 qui parvient dans le réservoir 5 selon le sens de la flèche F 1. On fait ensuite tourner le barreau magnétique 2 dans le sens des aiguilles d'une montre et tend le ressort 18 à une force donnée qui correspond à un débit de fluide donné, par exemple 10 1,2 unité par heure (voir figure 2) Le compteur 25 permet de connaître la force à laquelle on tend le ressort et donc le débit maximum D de fluide. Si, lorsque l'on tend le ressort on ne désire pas injecter 15 de fluide, on ferme auparavant toutes les conduites 11,12,13 et préalablement on compte 2 coups en tournant le barreau 21 en sens inverse du sens de rotation des aiguilles d'une montre. Puis, le ressort 18 étant débrayé,le fluide est injecté selon le débit D Si le débit souhaité est inférieur ( 1/3 D, 1/2 D, 3/4 D par ex) on agit auparavant en tournant le ressort selon le sens inverse et en comptant le nombre de coups émis, pour ouvrir plus ou moins la canalisation 12. Lorsque le malade désire prendre un-repas, par exemple au temps t = 12 h et t = 20 h, il agit sur le champ magnétique qui commande alors la pompe Une dose instantanée de 13 unités par exemple et alors injectée tandis que le ressort 18 est remonté comme représenté par la courbe R de la figure 2 30 Le dispositif selon l'invention permet un nettoyage facile du cathéter 29 et de la canalisation de sortie 3 Pour ce faire, on ferme les robinets 16 et 17 et on laisse le robinet 15 ouvert. On introduit dans le sens de la flèche F 1 un liquide lé 6 gèrement il acide qui ressort selon la flèche F 2 par le cathéter 29 Les remontées provenant du péritoine et susceptibles de polluer le dispositif sont alors évacuées. C(úL'ZL'LL) saro A 510 o 1 o aurm& aun ed san:t lsuo 3:uos (VL) uo:leinumoo ap sua Xou sal anb J ai re ed asl al De I 'L uo I lpua Aal el uoas Itllisods Ta -' ( 6) sanb:seîa sua oum sai tic Id;uacoalsnpxa sapueo:o luos (Cg) agedu;od ap sua,(ou E sal 'st; euç uos Sz COL) sanb-tu Xe Lut sua Kout sal anbso TL anb j;ngj ait d -lsade 'z a L suo letmpuoa Aa sap anbuolianb aun,l uo Ias l:Lxsocds I -'ú -(L) u TIO llnumo ap sua Aomu sal ans %uassle 'asoddo suas a I su Fp sjgl:e -uos sfl,nbstol -la aaiu u L Isul:uaoua Iqlsuas oz aptin ap aoupa:p asop aun lual Iol p mib ( 8) aediuod ap sua Xoa sag zuapumoa *a ( 6) sanblcsel sua Xout sal -uapual ' suas un suep sl z:uos s Tl,nbsmoj '(OL) sanbl:igu Cui sua Xo u sa I anb iej: a I ec Ld s_ ze 'aúL uolae puaa 1 ej uo Ias}lIS Od Sl -'Z SL (tr L) uourlinwmo:) ap sua Xou sal ans lled aqnep %a (g) adedod ap sua-oul sal mns la ( 6) sanbisel a sua Xom sa I mns ied aun 1 p:uessl Me COL) sanb 1uueut sua Xour sap apln IU np f un o lqú P a I xu Oepuuwmuo ( 6) sarnblse Ia sua Xou L sap O l {s) xlo A Iasae a I suep (g) appnl I np (g) a 2 eduod ap sua Xoum sap (t) a TE Ep a Ifful uol Esle I 83 I a (ú) a a;os ap (z) aauamup suolzresl Ie Ue sa I al ua (Dt) uo Tluqnful O ap suaxou sap (s) agmos ap -la (Z) a 9 uaurm Ep suoa;esl Tte 2 e 3 sat la (s) xa Toasa i ai aoi ua aosod S Tp (t) ax Ielpau LT uoloesl Irua ar S apinl U ap (s) úlo Axoaso un (g) ap-tiri np (ú) alos ap la (z) aauauoe,p suo:esltutm sap : uosleulquioa ua a-Iodmuo 3 11,nb ll al ecd sl lia Iri a'luduei aîle e aide 'sappnij ap ua Iau p jji;sodslg -'L OúIV Rl(Lq'a M 1 h 09 Si S S 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens élastiques ( 9) sont constitués par un ressort ( 18), par exemple en spirale, dont une extrémité ( 19) est fixe et l'autre extrémité ( 20) est mobile et commandée par les moyens magnétiques( 10). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens magnétiques ( 10) sont constitués par un barreau magnétique ( 21) ayant des poles négatifs ( 22) et des poles positifs ( 23) et tournant sous l'action d'un champ magnétique externe E. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens magnétiques ( 10) sont externes. 15 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de comptage ( 25) dont la première fonction estde matérialiser la force selon laquelle on tend les moyens élastiques ( 9) et la seconde fonction 20 est d'indiquer la position des moyens de commutation ( 14) et notamment l'ouverture de la fermeture des différentes canalisations ( 11,12,13). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait 25 que les moyens de comptage ( 25) sont constitués par un marteau frappant sur une plaque, et des moyens d'amplification sonore. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte un système d'engrenage 30 à pignons ( 24) disposé entre les moyens élastiques ( 9) et les moyens de pompage ( 8). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les moyens de pompage ( 8) sont 35 constitués par une pompe plongeante.