Brevet FR2716940A1 — publié le 19950908

POMPE POUR LIQUIDES BIOLOGIQUES L'invention concerne le domaine du pompage des liquides, notamment le pompage de liquides biologiques sensibles aux actions mécaniques. La présente invention peut être appliquée avec le plus de succès en médicine, pour la circulation du sang. Bien qu'on connaisse déjà diverses pompes pour le pompage de liquides biologiques et comportant un corps avec un tube élastique placé autour d'une tête de travail mise en rotation dans la direction de pompage du liquide et comportant des éléments à galets pour le serrage dudit tube, le fonctionnement de tels pompes n'exerce qu'une très faible action sur le liquide pompé. Lors de la mise en circulation du sang par les pompes médicales connues il se produit souvent une évolution négative de l'état du patient directement, pendant ou immédiatement après la procédure de transfusion. Le principe de fonctionnement de ces pompes consiste à faire rouler, lors de la rotation de la tête de travail, l'élément (ou les éléments) à galets sur le tube élastique dans la direction de déplacement forcé du liquide en étranglant le tube à l'endroit de son contact avec les galets. Le déplacement de la zone la plus rétrécie du passage du tube provoque un refoulement du liquide dans le tube analogue au déplacement de la masse alimentaire dû à l'effet péristaltique (contraction périodique pulsée) de l'intestin. Par analogie, on appelle ainsi les pompes de ce type "péristaltiques", à cause de leur principe de fonctionnement. Le problème de base à résoudre par de telles pompes est d'assurer une circulation du sang efficace avec le débit (volume par unité de temps) tout en provoquant des perturbations minimales sur le liquide biologique ainsi pompé ou refoulé. Cette dernière condition est très importante du fait que le sang comporte des éléments très sensibles, en particulier les érythrocytes qui sont facilement détruits par des actions mécaniques (chocs, mises en vibrations aiguës etc.). La destruction d'une fraction des éléments du sang, en particulier des globules rouges (appelée aussi "hémolyse") qui se produit inévitablement lors de la transfusion, entraîne en particulier le phénomène indésirable et dangereux de la fibrillation posttransfusionnelle due à la réaction de l'organisme à la présence dans le sang, de substances dissoutes dégagées par les érythrocytes et autres éléments détruits lors du pompage du sang. La réaction de l'organisme est d'autant plus forte, que le volume de sang à transfuser chez le patient est grand, et ainsi, plus grave est l'état du patient et plus grande est la quantité de sang à lui transfuser et plus le phénomène de fibrillation est dangereux. Le phénomène est dans une grande mesure résolu au moyen de pompes du type indiqué, dans lesquelles la mise en circulation du sang est réalisée sans aucune action mécanique brutale, "par effet péristalique". Cependant, ce problème n'est pas encore complètement résolu dans la liste de ceux à résoudre et, même en utilisant les appareils connus les meilleurs pour faire circuler le sang, les médecins constatent tout de même de temps en temps chez leurs patients des cas de fibrillation et se trouvent obligés de faire appel à des interventions d'extrême urgence pour remédier à de telles conséquences. Cette situation rend encore nécessaire le perfectionnement plus poussé des pompes de type connu, pour diminuer encore l'action exercée sur les éléments très sensibles du sang. Un moyen pour perfectionner une pompe de ce type est décrite dans US-A-3,447,478, où on expose une invention ayant pour objet une pompe "péristaltique" pour la mise en circulation du sang comprenant lesdites caractéristiques et comportant des éléments à galets qui étranglent completement un tube pour la mise en circulation du liquide et d'autres éléments à galets servant au réglage du volume de liquide refoulé par unité de temps, en rétrécissant incomplètement la section de passage du tube. Dans la description d'un autre brevet américain, US-A-4012177, on décrit une pompe analogue destinée aux mêmes applications et dans laquelle on utilise une structure de tube perfectionnée favorisant la diminution de l'hémolyse lors de la mise en circulation du sang par ce tube. Les pompes du type péristaltique mentionnées ci-dessus n'assurent pas non plus l'élimination complète du risque d'hémolyse. La nécessité vital de créer une pompe péristaltique qui soit capable de faire circuler du sang humain pratiquement sans en détruire les éléments les plus fragiles comme les globules rouges (sans "hémolyse") existe toujours. En outre, les pompes connues exigent un remplacement relativement fréquent du tube à cause de l'usure de celui-ci, ce qui pose des problèmes supplémentaires pour l'utilisateur. La présente invention vise à créer une telle pompe péristaltique qui permettrait de faire circuler le sang plus efficacement en exerçant une action minimale sur ses constituants fragiles, ainsi qu'à améliorer la fiabilité de fonctionnement de la pompe et à augmenter la longévité du tube utilisé dans cette pompe. Les problèmes posés sont résolus du fait que dans une pompe comprenant un corps dans lequel sont montés au moins un tube élastique pour laisser passer un liquide biologique et comportant au moins une tête de travail mise en rotation dans la direction de refoulement du liquide et comportant au moins un éléments à galets servant à serrer ledit tube, selon l'invention, chaque élément à galets comporte au moins deux galets montés l'un derrière l'autre de telle façon que le galet précédent, dans le sens de rotation de la tête de travail, laisse une section de passage du tube de pompage plus grande que la section de passage laissée par le galet suivant de de même élément à galets. La pompe selon l'invention permet de mettre en circulation du sang en réalisant un étranglement incomplet du tube élastique et, par conséquence, en évitant la destruction des éléments fragiles du sang, et ceci sans abaisser le débit de la pompe. La première onde hydraulique formée par le premier galet de l'élément à galets créé devant çe premier galet, une zone de pression élevée, la valeur de cette pression étant inférieure à celle existant devant le deuxième galet lequel laisse une section de passage du tube élastique plus petite. Une croissance progressive de la pression obtenue dans ces conditions assure une destruction minimale des éléments fragiles du sang. I1 est préférable qu'entre ledit tube et les éléments à galets soit placée une garniture en matière souple, dont l'une des faces sert de surface de roulement pour les galets, son autre face étant appliquée contre le tube. Les éléments à galets peuvent être montés directement sur la tête de travail, mais dans la version préférée d'exécution de l'invention, ils sont reliés à la tête de travail par l'intermédiaire d'une plaque d'entraînement reliant les éléments à galets à la tête de travail. I1 est commode pour l'utilisateur que la pompe soit dotée d'un moyen de réglage du serrage dudit tube, de préférence monté sur la tête de travail. Un tel moyen de réglage du serrage du tube peut comporter un excentrique, qu'on peut faire tourner et fixer en position, qui est monté coaxialement à la tête de travail et coopére avec l'élément (les éléments) à galets. Les moyens de fixation dudit excentrique représentent d'ordinaire des éléments d'arrêt simples, par exemple des goupilles ou des billes. Le premier dans le sens de rotation galet de l'élément à galets et, de préférence, doté d'encore un (un deuxième) moyen de réglage du serrage du tube par variation de la position de ce galet par rapport à la plaque d'entraînement des éléments à galets. Dans cette version, il est le plus commode de réaliser ledit deuxième élément moyen sous la forme d'une fente courbe ou droite ménagée dans la plaque d'entraînement d'éléments à galets et destinée à recevoir l'axe du premier galet, dans le sens de rotation des galets. Ladite garniture souple représente d'ordinaire un ruban en matière élastique, mais elle peut avoir la forme d'une bague ou d'un cylindre. Il va de soi que l'idée de la présente invention exposée dans la revendication générique et les revendications dépendantes, peut être développée dans le sens d'augmentation du nombre de têtes de travail dans une même pompe avec l'obtention d'une station de pompage du sang desservant plusieurs patients à la fois. Un exemple d'un tel développement de l'invention est donné plus loin, dans la description de la version où la pompe selon l'invention comporte deux tubes et deux têtes de travail. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation de 1 invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, où: la figure 1 montre schématiquement la vue générale d'une pompe selon l'invention, en coupe partielle, le couvercle latéral étant enlevé; la figure 2 montre la section de la pompe suivant II-II de la figure 1; la figure 3 représente en détail, et en coupe par tielle, un mécanisme à excentrique d'un moyen de réglage du serrage du tube par des galets; la figure 4 montre un disque de réglage manuel de la position de l'excentrique, vue suivant la ligne IV-IV de la figure 2; la figure 5 représente une plaque d'entraînement d'éléments à galets, vue de dos, suivant la ligne V-V de la figure 2; la figure 6 montre un deuxième moyen de réglage ser vant à faire varier la position du galet premier dans le sens de roulement; et la figure 7 représente schématiquement un mode de réalisation d'une pompe selon l'invention sous la forme d'une station à deux tubes et à deux têtes de travail mues par une commande commune. La figure 1 représente schématiquement la vue générale d'une pompe selon 1 invention et la figure 2 montre sa section. On voit sur ces figures que dans un corps (1) possédant un canal cylindrique (2) est placé un tube élastique (3) dans lequel on fait circuler un liquide biologique (du sang), réalisé de façon classique pour de tels dispositifs, en un matériau n' exerçant aucune action sur le liquide pompé et apte à subir une stérilisation mutiple, par exemple en silicone. Pour un maintien fiable du tube (3) en une position fixe, dans le corps (1), il y a des moyens classiques convenables à cette fin, par exemple des gorges ou canaux correspondant aux dimensions du tube (3) et exécutés par alésage ou autrement. Dans l'espace interne du corps (1) il est monté une tête de travail (5) tournant sur un arbre (4) dans la direction de refoulement du liquide (comme montré sur la figure: dans le sens horaire). La tête de travail (5) est dotée, dans l'exemple donné, de deux éléments à galets (6). Selon l'invention, chaque élément à galets (6) comporte au moins deux galets (7 et 8), montés en série de telle façon que le galet (7), précédent dans le sens de la rotation de la tête de travail (5),(appelé dans ce qui suit "le premier galet") laisse libre une section de passage du tube (3) plus grande que celle laissée par le galet (8) qui le suit (dans ce qui suit, "le deuxième galet") de ce même élément à galets (6). Cette caractéristique que déterminant l'idée de base de l'invention est réalisée dans la version d'exécution montrée sur la figure 1, par l'intermédiaire de la disposition appropriée des axes du premier et du deuxième galets (7, 8) sur des leviers (9) d'une plaque d'entraînement (10) reliant les galets à la tête de travail (5) en rotation. La présence d'une plaque d'entraînement (10) des galets est aussi préférable pour faciliter le réglage de la distance des éléments à galets (6) par rapport à la tête de travail (5) réalisé de façon que les galets (7, 8) assurent la diminution requise de la section de passage du tube (3) à l'endroit de contact et que la distance L1 soit supérieure à L2. I1 est facile d'imaginer pourtant, une pompe selon l'invention dans laquelle la condition de variation de la section de passage du tube (3) (L1 > L2) est remplie par une autre technique, par exemple grâce aux diamètres différents des galets (7, 8). De telles versions de la structure ne sortant pas du cadre de l'invention sont parfaitement évidentes pour les spécialistes, elles ne sont pas explicitées plus en détail dans la présente description. De la même façon on peut utiliser un nombre de galets supérieur à deux dans chaque élément à galets, car même avec un nombre plus grand de galets la condition de base indiquée dans la revendication l:Ll > L2, est parfaitement réalisable. Le seul critère limitatif pour l'augmentation du nombre de galets dans chaque élément à galets (jusqu'à trois et davantage) est la rationalité d'une telle modification, compte tenu des particularités structurelles de la pompe concrète (par exemple de ces dimensions). La tête de travail (5) est réalisée amovible, est montée sur l'arbre (4), est fixée sur ce dernier à l'aide d'un élément à filetage (un écrou 11) et possède une fente (12) pour transmettre le couple moteur de la tête de travail (5) à la plaque d'entraînement (10). Sur la figure 3, est représenté un moyen de réglage du serrage du tube (3) par les galets (7, 8), se présentant sous la forme d'un mécanisme à excentrique comprenant un excentrique (13) monté coaxialement à la tête de travail (5) et des moyens de mise en rotation et de fixation de l'excentrique. On peut faire tourner l'excentrique (13) sur son axe (14) d'un certain angle à l'aide d'un disque de commande manuelle (15) ayant des portions crantées (16) pour les doigts de l'utilisateur (fig. 1), et le fixer en position, après rotation, à l'aide de billes (17) entrant dans des trous (ou évidements) (18) du disque de fixation (15) (figures 2 et 4). Ces ouvertures de fixations (18) sont réparties sur la circonférence du disque (15) avec un pas déterminé, par exemple celui qui correspond à un déplacement radial de l'élément à galets (6) de 0,15 mm. La position de l'excentrique (13) et ses variations, et par conséquent aussi les variations de la distance entre l'élément à galets (6) et la surface intérieure (2) du corps (1), distance déterminant le degré de serrage du tube (3), sont à contrôler à l'aide d'une echelle (19) qu'on peut voir à travers une fenêtre (20) pratiquée dans le disque (15). L'excentrique (la came) (13) lors de sa rotation coopère avec les leviers (9) des éléments à galets (6). Lesdits leviers sont montés à ressorts (les ressorts 21) et de façon à pouvoir pivoter sur la plaque d'entraînement (10), sur des axes (22). De cette façon, en faisant tourner le disque de fixation (15) de l'angle nécessaire, qu'on contrôle sur l'échelle (19) visible à travers la fenêtre (20) du disque (15), on fait tourner l'excentrique (13) et les leviers (9) se déplacent en assurant ainsi la variation requise du degré de serrage du tube (3) par les galets (7, 8). Sur la figure 6 on a représenté un mode de réalisation de la pompe selon l'invention, laquelle est dotée d'une garniture (23) et d'un deuxième moyen de réglage de la position du premier galet (7). Entre le tube (3) et les éléments à galets (6) se trouve placée la garniture (23) en une matière souple dont l'une des faces sert de surface de roulement pour les galets (7 et 8), l'autre face de la garniture étant appliquée contre le tube (3). Ladite garniture permet de diminuer l'usure du tube (3) et exclut l'apparition de forces allongeant le tube, assure une de déformation ondulatoire plus progressive des parois du tube (3) et exclut l'apparition de fissures lors du roulement sur ce tube de galets. Le deuxième moyen de réglage (ou moyen auxiliaire) de la position du prémier galet (7) est une fente (24) ménagée dans le levier (9). L'axe (25) du premier galet (7) pénètre dans la fente 24 et peut y être fixé dans la position requise. L'élément (25) peut être aussi réalisé sous la forme d'un excentrique, ce qui offre des possibilités supplémentaires de réglage de la pompe par l'utilisateur. La direction de la fente (24), qui est oblique et non pas radiale comme dans US-A-3447478, offre à l'utilisateur des avantages supplémentaires, car elle permet d'améliorer la précision du réglage. Dans la pompe selon l'invention, ce deuxième moyen de réglage de la position du premier galet (7) permet sans modifier la position du deuxième galet 8 de choisir la valeur de L(L=L1-L2) pour obtenir un écoulement laminaire du liquide dans le tube (3) sans turbulence, ni cavitation dans la zone de serrage du tube (3) par les galets (7, 8). Les moyens de réglage indiqués dans la description permettent d'élargir le domaine d'application de la pompe, de la rendre plus universelle car un réglage simple de la pompe est toujours possible, même en cas de variations de la viscosité du liquide, de la vitesse d'écoulement, ainsi de dans le cas de remplacement du tube lorsqu'il peut se produire une variation de l'élasticité du tube, de sa section de passage, etc... Enfin, la figure 7 représente schématiquement une station de mise en circulation du sang, basée sur la présente invention. Un organe de commande central (26) fait tourner deux têtes de travail (6', 6") disposées symétriquement, faisant circuler du sang dans des tubes (3', 3"). Il va de soi que le nombre de têtes de travail peut être supérieur à deux. Comme le mode de réalisation correspondant du corps et de l'organe de commande ne font pas objet de la présente invention, leurs structures ne sont pas exposées dans la description. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe pour liquides biologiques comprenant un corps dans lequel sont montés au moins: - un tube élastique laissant passer le liquide biologique et - une tête de travail tournant dans la direction de re foulement du liquide et comportant au moins un élément à galets pour serrer ledit tube, c a r a c t é r i s é e en ce, que l'élément à galets (ou chaque élément à galets) comporte au moins deux galets (7, 8) montés l'un derrière l'autre de telle façon que le galet pré cédent (7), dans le sens de rotation de la tête de travail (5), de l'élément à galets, laisse une section de passage dudit tube (3) plus grande que celle laissée par le galet suivant (8) de ce même élément à galets (7, 8, 9). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'entre ledit tube (3) et les éléments à galets (7, 8) est placée une garniture souple (23) dont l'une des faces sert de surface de roulement pour lesdits éléments à galets (7, 8) et dont l'autre face s'applique contre ledit tube (3). 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit élément à galets (7, 8) est associé à une plaque d'entraînement (10) reliant les galets (7, 8) à la tête de travail (5). 4. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est dotée d'un moyen de réglage (13) du serrage dudit tube (3) par les galets (7, 8), ce moyen de réglage étant monté sur la tête de travail (5), de préférence sur la plaque d'entraînement (10). 5. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de réglage du serrage du tube comporte un excentrique (13) qui est susceptible d'être entraîné en rotation et fixé en position , qui est monté coaxialement à la tête de travail (5) et qui coopère avec le (ou les) éléments à galets (7, 8). 6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce, que les moyens de fixation en position de l'excentrique (13) comportent des moyens de blocage en position (17, 18). 7. Pompe selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce, que le premier galet (7) sur le trajet de roulement de l'élément à galets (7, 8) comporte un deuxième moyen de réglage (24, 25) destiné à modifier la position de ce galet (7) par rapport au levier (9) de la plaque d'entraînement (10). 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce, que le deuxième moyen de réglage du serrage du tube (3) est réalisé sous la forme d'une fente (24) courbe ou rectiligne ménagée dans le levier (9) de la plaque d'entraînement (10) et recevant l'axe (25) du premier galet (7) appliqué sur le trajet de roulement. 9. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite garniture souple (23) comporte un ruban élastique. 10. Pompe selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte deux tubes élastiques (3', 3") et deux têtes de travail correspondantes (6', 6") entraînées par un organe de commande commun (26). 11. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit deuxième moyen de réglage est réalisé sous la forme d'un excentrique.