Brevet FR2607010A1 — publié le 19880527

L'invention concerne une pompe à seringue hydraulique. Bien que les ensembles de perfusion classi- ques donnent un service fiable pour des débits de per- fusion pouvant descendre à 4 gouttes/min, l'administra- tion intraveineuse de certains médicaments tels que l'insuline dans des cas de diabètes critiques, des anti-arythmiques, des anticoagulants, des vasodilata- teurs et autres, exige des débits de perfusion infé- rieurs d'un ou même deux ordres de grandeur à ceux pouvant être obtenus avec des ensembles de perfusion ordinaires. Actuellement, ce domaine est couvert par des pompes dites à seringue qui comprennent des serin- gues dont les plongeurs sont avancés à des vitesses préréglables au moyen de vis micrométriques (ou de cames) commandées par des motoréducteurs ou des moteurs pas à pas à pilotage électronique. Cependant, ces pompes, bien que donnant habituellement un service satisfaisant, sont relative- ment très coûteuses. L'un des objets de l'invention est de proposer une pompe à seringue qui, bien que n'étant pas moins précise ni moins fiable que les pompes à seringue mentionnées ci-dessus, est beaucoup moins coIteuse et fonctionne sans être alimentée par secteur ou par batterie. L'invention concerne une pompe à seringue hydraulique qui comprend des moyens conçus pour produire un débit d'écoulement de liquide constant, réglable et quantifiable, destiné à servir de liquide d'entraî- nement pour la pompe, des moyens actionneurs hydrauli- ques pouvant être raccordés au moyen de production d'un écoulement de liquide d'entraînement et comprenant au moins un élément conçu pour être soumis à l'action d'un afflux dudit liquide d'entraînement et, en réponse à cet afflux, pour produire un mouvement, et des moyens à volume variable contenant un liquide à perfuser et conçus pour être soumis à l'action de l'élément de production de mouvement et, en réponse à cette action, pour expulser progressivement le liquide à perfuser vers son receveur. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemples nulle- ment limitatifs et sur lesquels: la fiZure I est une élévation avec coupe partielle d'une première forme de réalisation de la pompe à seringue hydraulique selon l'invention; la figure 2 est une coupe transversale schématique de l'actionneur hydraulique d'une deuxième forme de réalisation de l'invention dans laquelle la seringue est remplacée par un sachet en matière plastique; la figure 3 est une coupe transversale schématique d'une autre forme de réalisation dans laquelle la seringue et le piston sont remplacés par des sachets en matière plastique; la figure 4 est une coupe transversale d'une variante de la forme de réalisation de la figure 3, dans laquelle le liquide d'entraînement agit par l'intermédiaire d'un diaphragme sur le sachet à liquide à perfuser; la figure 5 est une élévation schématique avec arrachement partiel illustrant l'utilisation, avec la forme de réalisation de la figure 1, d'un ensemble classique de perfusion non régulé; et la figure 6 est une coupe longitudinale de la soupape de décharge de pression. En référence à présent aux dessins, il est représenté sur la figure 1 un actionneur hydrauli- que 2 sous la forme d'un cylindre hydraulique 4 dans lequel peut coulisser un piston 6. La partie du cylindre située au-dessous du piston 6 est accessible au liquide 8 d'entraînement du dispositif en étant raccordée, par un canal 9 et un tube 10, à un moyen 12, décrit plus en détail ci-dessous, conçu pour produire un écoulement de liquide constant, réglable et quanti- fiable destiné à constituer le liquide d'entraînement mentionné ci-dessus qui, en entrant dans le cylindre 4 par le canal 9, provoque une montée évidente du piston 6. Le cylindre 4 est fermé d'un couvercle 14 présentant un évent 16, un alésage central 18 et une collerette 20 filetée intérieurement. La bride 24 de prise d'une seringue 25, avantageusement du type à jeter après usage, est logée à l'intérieur de la collerette 20 et est bridée contre le couvercle 14 par une bague filetée 22. Le corps 26 de la seringue est ainsi immo- bilisée par rapport au cylindre 4. La tige 28 de plongeur qui, dans ces serin- gues, est réalisée d'une seule pièce avec le plongeur 30 de la seringue, repose sur le fond d'un évidement 32, à l'intérieur duquel elle est centrée, présenté par la surface supérieure du piston 6 du cylindre hydraulique 4. Il est monté sur le cône classique 34 de la sortie de la seringue une soupape 36 de dé- charge de pression dont la fonction est d'empêcher l'établissement d'une pression excessive pouvant appa- raître, par exemple par suite d'une occlusion dans la veine perfusée. Le fonctionnement et la structure de cette soupape seront expliqués davantage ci-dessous en regard de la figure 6. Le tube 38 attaché à la sortie de la soupape 36 aboutit au patient. Le liquide à perfuser est évidemment contenu dans le corps 26 de la seringue. Par ailleurs, le liquide 8 d'entraînement, c'est-à-dire le liquide qui, en entrant dans la seringue par le canal 9, déplace le piston 6, provient de ce qui apparaît immédiatement comme étant la poche 42 d'un ensemble de perfusion, laquelle poche a été indi- quée précédemment comme étant le "moyen 12 conçu pour produire un écoulement de liquide constant, réglable et quantifiable". Cet ensemble (le terme "perfusion" ne désignant plus maintenant - son utilisation présente, mais seulement ses antécédents) est, dans cette forme de réalisation, du type "régulé", c'est-à-dire que, une fois réglé à un certain débit de goutte à goutte, il maintient pratiquement ce débit malgré la baisse du niveau du liquide dans la poche. On voit qu'il comprend le bec effilé 44, poussé à l'intérieur de la poche 42, l'élément de régulation 46 qui, dans la plupart des modèles, présente une échelle graduée, et la chambre transparente 48 de goutte à goutte qui permet de vérifier et de quantifier la formation des gouttes (par exemple en comptant les gouttes par unité de temps). Comme indiqué précédemment, la poche 42 contient à présent le liquide 8 de travail ou d'entraî- nement et elle est accrochée à un support, à une cer- taine hauteur au-dessus de la pompe à seringue 2, afin d'établir une différence de hauteur, ou hauteur de charge, H entre le niveau du liquide dans la chambre de goutte à goutte 48 et le niveau dans le cylindre 4. Cette hauteur de charge H a pour effet l'application d'une force hydrostatique importante sur la surface inférieure du piston, à savoir une force égale à la hauteur H multipliée par l'aire de surface A du piston, multipliée par la hauteur spécifique du liquide et il est rappelé que cette force est totalement indé- pendante du diamètre du tube 10 ou de la quantité réelle de liquide que ce tube contient. On comprendra à présent que la simple présence d'une hauteur de charge H a pour effet d'éle- ver à force le piston 6, chaque goutte faisant monter le piston 6 sur une distance Ah égale au volume V de la goutte divisé par l'aire A du piston 6. A présent, quelle que soit l'amplitude de la montée Ah par goutte de liquide d'entraînement, il est évident que la tige 28 du plongeur et, par conséquent, le plongeur 30 de la seringue sont poussés vers le haut de la même valeur Ah. Il est clair aussi que le volume v de liqui- de à perfuser, expulsé de la seringue 25 lorsque le plongeur 30 avance d'une distance A h, est égal à v = Ah x a, o a est l'aire de la surface du plongeur et, étant donné que a cas, il peut être déterminé par une simple mesure. Il est évident que plus le diamètre du plongeur de la seringue utilisée est petit, plus ce rapport de réduction est grand. Ainsi, une seringue normale de cm3, utilisée avec un cylindre 4 d'un diamètre d'environ 9 cm, donne un rapport de réduction de 1:10, tandis que le même cylindre utilisé avec une seringue de 1 cm3 donne un rapport de réduction d'environ 1:350. A titre d'exemple, en utilisant une seringue de 60/cm3, c'est-à-dire un rapport de réduction de 1:10 (=0,1), une cadence de gouttes de liquide d'entraînement de 4 gouttes/min donne une cadence équivalente de gouttes de liquide à perfuser de 4x0,1 = 0,4. Inversement, si, à ce rapport de réduction, il fallait une cadence équivalente de gouttes de liquide à perfuser de 0,5/min, par exemple, la cadence de gouttes du liquide d'entraî- nement à régler sur l'échelle graduée serait de 0,5/ 0,1 = 5 gouttes/min. Le liquide d'entraînement à utiliser avec la forme de réalisation décrite ci-dessus est option- nel, pourvu que sa viscosité soit dans la gamme de viscosités des liquides physiologiques tels que le sang, le plasma, la solution saline, etc., pour les- quels la graduation 46 de l'ensemble est étalonnée. Un liquide d'entraînement préféré pourrait être de l'eau distillée qui ne laisse aucun résidu. Pour préparer la pompe à seringue selon l'invention à une autre séance de perfusion, il faut vider le cylindre 4 du liquide d'entraînement 8 avant qu'une nouvelle seringue 25 (pleine) puisse être ins- tallée. Le liquide d'entraînement 8 peut être rejeté, un robinet de vidange (non représenté) étant prévu à cette fin, ou bien il peut être renvoyé à la poche 42 par réglage de l'échelle graduée 46 sur la position "amorçage", qui provoque le contournement du trajet d'étranglement d'écoulement de l'ensemble. L'ensemble, y compris la poche 42, est ensuite descendu jusqu'à un niveau situé au-dessous de celui du cylindre 4, ce qui provoque le retour du liquide 8 vers la poche, en peu de temps. Des variantes de dérivation extérieure seront décrites ci-dessous. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 2, la seringue 25 à jeter a été remplacée par une poche 50 en matière plastique pour liquide à perfuser qui, au commencement d'une séance de perfu- sion, remplit totalement l'espace du cylindre situé au-dessus du piston 6 (qui est évidemment dans sa position la plus basse). Conformément à l'hydrostatique de cet agencement, il n'y a aucun rapport de réduction au sens de la forme de réalisation de la figure 1, car il n'y a plus de différence quelconque entre les sec- tions respectives. Par conséquent, le volume de liquide à perfuser expulsé de la poche 50 pour chaque goutte de liquide 8 d'entraînement entrant dans le cylindre 4 est exactement égal au volume de cette goutte. Ici, on obtient une diminution de la cadence de gouttes minimale précitée, encore réglable, de 4 gouttes/min en utilisant des liquides d'entraînement tels que divers types d'huiles dont les viscosités sont très supérieures à celles des liquides physiologiques habi- tuels. En utilisant de telles huiles avec des ensembles de perfusion classiques ou régulés, il est possible d'atteindre des cadences de gouttes de 10 à 100 fois inférieures à celles pouvant être obtenues avec des liquides à perfuser classiques. Le reste de l'installation - ensemble de "perfusion", raccordement de tubes - est identique à celui montré sur la figure 1, sauf que, du fait de la nature du liquide d'entrainement, il est avanta- geux de prévoir une dérivation extérieure 52, de plus grand diamètre (voir figure 1), dont une extrémité est raccordée dans le bec 44 et dont l'autre extrémité aboutit dans un robinet 54 à trois voies qui, dans la position représentée, ferme la dérivation 52 et établit une communication directe entre l'ensemble et le cylindre 4 et qui, lorsqu'il est tourné de 90 , permet à l'huile revenant du cylindre 4 vers la poche 42 de contourner l'ensemble pour vider rapidement le cylindre 4. Conformément à une autre solution, on se dispense du robinet 54 à trois voies en utilisant un clapet de retenue qui permet au liquide d'entraîne- ment de revenir du cylindre 4 vers la poche 42, mais empêche son écoulement de la poche 42 vers l'intérieur du cylindre. La soupape 36 de décharge de pression de la figure 1 n'est pas nécessaire dans les formes de réalisation des figures 2 à 5, car les pressions dans ces formes de réalisation, même pour une occlusion totale, ne peuvent jamais atteindre le niveau dangereux de, par exemple, 300 mm de mercure. La figure 3 illustre une forme de réalisa- tion dans laquelle la seringue 25 et le piston 6 sont remplacés par des réceptacles en matière plastique, le premier étant une poche 50 en matière plastique similaire à celle de la forme de réalisatoin de la figure 2 et le second étant un coussin hydraulique 56 réalisé en une matière élastiquement déformable et pouvant être raccordé par le tube 10 à l'ensemble 12 de distribution de liquide d'entraînement. La poche et le coussin 56 sont logés dans un boîtier rigide 58 en deux parties dont les moitiés sont articulées entre elles au moyen d'une charnière 60 et peuvent être maintenues en position fermée à l'aide d'un verrou 62. Le fonctionnement de cette forme de réali- sation est tout à fait évident. Au commencement, le coussin hydraulique 56 est totalement affaissé et la poche 50 de liquide à perfuser remplit l'ensemble du boîtier. Au fur et à mesure de la perfusion, le coussin hydraulique se remplit lentement et expulse, au même débit, le liquide 40 à perfuser de la poche dans la conduite 38 de perfusion, la somme des volumes respectifs de liquide du coussin hydraulique 56 à liquide d'entraînement et de la poche 50 à liquide à perfuser restant sensiblement constante et égale au volume intérieur du boîtier. Comme précédemment, cette forme de réalisa- tion ne présente pas de rapport de réduction au sens de la forme de réalisation de la figure 1, et des cadences de gouttes inférieures à la cadence minimale des ensembles de perfusion classiques ou régulés sont obtenues par l'utilisation d'un liquide de viscosité relativement élevée en tant que liquide d'entraînement. Le boîtier comporte deux jeux de pieds 64, 64' qui lui offrent deux positions possibles, dressée et à plat. La position dressée est plus avanta- geuse durant l'étape d'amorçage, au cours de laquelle la totalité de l'air doit être éliminée, en particulier de la poche 50 à liquide à perfuser. La figure 4 représente une variante de la forme de réalisation de la figure 3. Dans cette variante, le coussin hydraulique 56, qui a été progres- sivement gonflé par le liquide d'entraînement, est remplacé par un diaphragme élastiquement déformable 66. Dans ce cas, le liquide 8 d'entraînement est intro- duit dans le boîtier 58 et il force progressivement le diaphragme 66 contre la poche 50 à liquide à per- fuser. Dans ce cas aussi, les cadences de gouttes sont abaissées par l'utilisation de liquides à haute viscosité en tant que liquides d'entraînement. La figure 5 illustre l'utilisation, en variante de la forme de réalisation de la figure 1, d'un ensemble classique non régulé 68 de perfusion. 1 0 Dans ce cas, le régulateur 46 est un élément séparé du type monté en série et il est raccordé à la chambre 48 de goutte à goutte par un tube flexible 70 et à l'espace du cylindre, au-dessous du piston 6, par un autre tube flexible 72. Il est évidemment également possible d'effectuer une régulation au moyen des dispo- sitifs simples et bien connus qui sont souvent utilisés avec l'ensemble classique de perfusion, à savoir la pince à galets ou la pince plate. Ces deux moyens sont destinés à être appliqués sur le -tube de sortie de l'ensemble de perfusion et à réduire la section libre de ce tube en l'aplatissant à un degré plus ou moins élevé. La fiabilité et la précision de ces pinces sont cependant plutôt limitées. La figure 6 montre la soupape 36 de déchar- ge de pression. On voit que le corps 74 de la soupape présente une ouverture d'entrée 76 qui est conique de façon à s'ajuster sur le cône classique de la serin- gue 25 (figure 1). Un alésage cylindrique plus petit 78 s'étend de l'extrémité de l'entrée conique, à tra- vers le corps 74, jusqu'au raccord 80 de tube sur lequel est emboîtée la conduite 38 de perfusion menant au patient. Un trou d'évent 82 est maintenu fermé, en cours de fonctionnement, par un clapet circulaire 84 ayant une extrémité conique et rappelé contre le siège 86 par la force élastique d'un diaphragme 88 en caoutchouc maintenu en position par une bague file- tée 90 de retenue. Le diaphragme 88 est sensible à la pression régnant dans l'alésage 78 et, lorsqu'une certaine pression limite est dépassée, il se bombe vers l'extérieur. Ceci permet au clapet circulaire 84 de se rétracter et de soulever son extrémité conique du siège 86, permettant au liquide à perfuser de s'échapper par le trou d'évent 82. Lorsque la pres- sion revient à la normale, la force élastique du dia- 1 1 phragme 88 repousse le clapet circulaire 84 jusqu'à ce que sa pointe obture de nouveau l'évent 82. Il est également possible de réaliser le clapet circulaire 84 d'une seule pièce avec le diaphragme 88. Bien que la forme de réalisation de la figure 1 ait été représentée comme ne comportant qu'une seringue, il est évidemment possible de prévoir plus d'une seringue, par exemple deux seringues, ayant des diamètres différents et actionnées simultanément. Ceci permet de faire varier encore plus les débits de perfusion pouvant être obtenus. Il est également possible de remplacer le piston 6 de la figure 1 par un agencement à soufflet ou par un diaphragme roulant, l'un ou l'autre réduisant sensiblement le frottement et augmentant la douceur de l'action ainsi que la précision. Il va de soi que de nombreuses modifica- tions peuvent être apportées à la pompe à seringue hydraulique décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe à seringue hydraulique, caracté- risée en ce qu'elle comporte des moyens (12) conçus pour produire un écoulement constant, réglable et quantifiable de liquide destiné à servir de liquide (8) d'entraînement pour la pompe, des moyens action- neurs hydrauliques (2) pouvant être raccordés au moyen de production d'écoulement de liquide d'entraînement et comprenant au moins un élément (6) conçu pour être soumis à l'action d'un afflux dudit liquide d'entrai- nement et pour effectuer un mouvement en réponse à cet afflux, et des moyens à volume variable contenant un liquide (40) à perfuser et conçus pour être soumis à l'action de l'élément effectuant un mouvement et, en réponse à cette action, pour expulser progressi- vement le liquide à perfuser desdits moyens vers le receveur de ce liquide. 2. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens produisant un écoulement de liquide d'entraînement comprennent un ensemble de perfusion. 3. Pompe à seringue selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (46) de régulation d'écoulement interposés entre l'ensemble de perfusion et les moyens actionneurs hydrauliques. 3. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de production d'un écoulement de liquide d'entraînement comprennent un ensemble à perfusion régulé. 5. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'actionneur hydraulique est un cylindre hydraulique (4) et en ce que ledit élément est un piston (6) du cylindre, une surface du piston étant accessible au liquide d'entraînement. 6. Pompe à seringue selon la revendication , caractérisée en ce que les moyens à volume variable comprennent une seringue (25) contenant un liquide (40) à administrer par perfusion, le corps (26) de la seringue étant fixe par rapport au cylindre et la tige (28) du plongeur (30) de la seringue reposant contre l'autre surface du piston, l'aire de la surface du piston étant sensiblement plus grande que celle du plongeur de la seringue de manière que le piston, se déplaçant en réponse audit afflux, pousse le plon- geur de la seringue vers l'intérieur du corps de la seringue et expulse ainsi ledit liquide à perfuser par l'ouverture de sortie de ladite seringue. 7. Pompe à seringue selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de production d'un écoulement de liquide d'entraînement sont situés à une hauteur telle au-dessus du cylindre qu'ils exercent une pression notable agissant sur la surface du piston. 8. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une soupape (36) de décharge de pression interposée entre les moyens à volume variable et le receveur du liquide à perfuser. 9. Pompe à seringue selon la revendication , caractérisée en ce que les moyens à volume variable contenant le liquide à perfuser comprennent une poche affaissable (50) pouvant être introduite dans le cylin- dre et remplissant sensiblement l'espace situé au- dessus du piston, laquelle poche présente une ouverture pouvant être raccordée au receveur du liquide à per- fuser. 10. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens actionneurs com- prennent un coussin hydraulique (56) pouvant être raccordé aux moyens produisant un écoulement de liquide d'entraînement, et logé dans un boîtier rigide (58). 11. Pompe à seringue selon la revendication , caractérisée en ce que les moyens à volume variable contenant le liquide à perfuser comprennent une poche affaissable (50) pouvant être introduite dans le boî- tier rigide et présentant une ouverture pouvant être raccordée au receveur du liquide à perfuser, ladite poche partageant le boîtier avec le coussin hydraulique qui peut être raccordé aux moyens de production d'un écoulement de liquide d'entraînement, de manière que, pendant le fonctionnement, la somme des volumes respec- tifs de liquide du coussin hydraulique et de la poche à liquide à perfuser reste sensiblement constante et sensiblement égale au volume intérieur du boîtier rigide. 12. Pompe à seringue selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens actionneurs hydrauliques comprennent un diaphragme (66) déformable élastiquement, partageant un boîtier rigide (58) avec ladite poche affaissable à liquide à perfuser, et monté dans le boîtier de façon à être exposé, par l'une de ses surfaces, à l'afflux du liquide d'entrai- nement et de façon à pouvoir exercer, par l'autre de ses surfaces, une pression contre la poche à liquide à perfuser. 13. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (52, 54) destinés à établir une dérivation contournant les moyens de production d'un écoulement de liquide d'entraînement, les moyens de dérivation étant conçus pour empêcher le liquide d'entraînement de contourner les moyens de production d'écoulement dans le sens dirigé vers les moyens actionneurs hydrau- liques, mais permettant au liquide d'entraînement de contourner les moyens de production d'écoulement lorsqu'il provient des moyens actionneurs hydrauli- ques. 14. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liquide d'entraînement est un liquide ayant une viscosité sensiblement com- prise dans la gamme des viscosités des liquides physio- logiques. 15. Pompe à seringue selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liquide d'entraînement est un liquide ayant une viscosité sensiblement supé- rieure à la gamme des viscosités des liquides physio- logiques.