Brevet FR2795330A1 — publié le 20001229

La présente invention concerne des dispositifs implantables pour l'administration de substances béné- fiques, y compris des médicaments, à un corps vivant. Plus particulièrement la présente invention concerne des dispo- sitifs implantables de commande de débit servant à comman- der l'administration de substances bénéfiques à un corps vivant. Il est connu d'utiliser des pompes implantées d'injection de médicaments servant à administrer une dose réglée et maintenue d'une substance ou d'un médicament bénéfique au corps humain vivant. De telles pompes d'injec- tion sont classées d'une manière générale comme étant des pompes d'injection à débit fixe ou des pompes d'injection à débit variable. Les pompes d'injection à débit fixe admi- nistrent un fluide véhiculant le médicament à un débit pré- réglé, qui ne peut pas être modifié après fabrication. Des pompes implantables à débit variable permettent le réglage du débit, mais seulement avant l'implantation. Le réajuste- ment du débit de pompes à débit variable implique un retrait de la pompe du corps du patient et la chirurgie associée. En raison de l'intervention chirurgicale qui est requise de façon typique pour des modifications de débit à la fois pour les pompes à débit fixe et pour les pompes à débit réglable, il s'est développé une tendance visant à utiliser des pompes à débit pouvant être sélectionné, qui permettent un réglage du débit alors que la pompe reste implantée dans le corps vivant. Cependant la commande du débit dans des pompes à débit pouvant être sélectionné est compliquée en raison de la nécessité de limiter ou de réduire la consommation d'énergie. A cet effet, des efforts ont été faits pour pré- voir des éléments de commande de débit passifs sur des pompes à débit pouvant être sélectionné pour réduire la consommation d'énergie tout en réalisant une commande du débit. Par exemple dans le brevet US N 5 820 589 au nom de Torgerson et McMullen, on décrit le concept d'une pompe implantable, qui est équipée d'un régulateur passif sous la forme d'un collecteur communiquant avec un réseau de dispositifs d'étranglement ou limiteurs, comportant un nombre (n) de soupapes bistables comportant deux états d'écoulement ou un nombre (n) de soupapes multistables avec un nombre (m) d'états d'écoulement. Avec la configuration de soupapes bistables, la combinaison d'ensemble permet d'avoir 2n options de débits. Avec les soupapes multistables, le système possè,de mn options de débits. De façon idéale, de telles soupapes bistables ou multistables n'ont aucune exigence du point de vue puissance, hormis pendant les changements d'états d'écoulement. La puissance est de façon typique délivrée par un signal HF avec des I dispositifs électroniques appropriés prévus sur la pompe pour produire une tension induite à partir du signal HF. Bien que de tels systèmes passifs connus de commande de débit fournissent des variabilités du point de vue des débits, le nombre de configurations d'écoulement pouvant être obtenus est assez limité. C'est pourquoi -il serait souhaitable de réaliser une pompe implantable comportant un système de commande de débit passif, qui fournisse une capacité accrue d'ajustement des débits par rapport à des systèmes connus. Dans des applications d'injection de médicaments, il est fréquemment souhaitable de prévoir l'introduction d'un bolus de médicament dans le patient. Le dosage du bolus peut être requis par exemple lorsque l'activité d'un patient conduit à une douleur accrue, qui n'est pas contrô- lée d'une manière adéquate avec une dose normale. Des sys- tèmes de commande passifs connus ne permettent pas l'administration d'un bolus de médicament. C'est pourquoi il est nécessaire de prévoir une pompe implantable compor- tant un système de commande de débit passif qui permet le dosage et l'administration d'un bolus de médicament. La présente invention résout les problèmes men- tionnés précédemment et d'autres en fournissant une pompe implantable d'injection de médicament, qui comporte un dispositif de commande de débit passif avec une variabilité accrue des réglages du débit par rapport à des dispositifs connus jusqu'alors. Dans une forme de réalisation préférée, l'invention comporte une soupape bistable qui est commandée de façon cyclique par un module de commande pour l'obtention d'un débit moyen désiré dans le temps. Le module de commande délivre des signaux appropriés à des instants appropriés pour ouvrir et fermer la soupape afin d'obtenir un débit moyen désiré dans le temps. Un disposi- tif d'étranglement ou limiteur d'écoulement peut être prévu en aval de la soupape en tant que système de sécurité pour limiter le débit ou pour obtenir une gamme désirée de débits. L'invention fournit également une pompe d'injec- tion de médicament comportant un dispositif de commande de débit passif qui permet le dosage et l'administration d'un bolus de médicament. Dans une forme de réalisation préfé- rée, un conduit de circulation communique avec le réservoir sous pression et avec la première soupape bistable normale- ment fermée. La première soupape bistable est en communica- tion fluidique avec un accumulateur servant à accumuler un bolus de médicament. Une seconde soupape bistable isole le volume de médicament stocké dans l'accumulateur vis-à-vis d'un cathéter d'administration du médicament. Pour doser un bolus de médicament dans l'accumulateur, un module de com- mande envoie un signal approprié pour fermer et ouvrir la première soupape et permettre l'introduction d'une quantité désirée de médicament dans l'accumulateur. La soupape d'entrée est fermée une fois que le bolus a été accumulé. Lorsque l'administration d'un bolus est désirée, le module de commande envoie les signaux appropriés à la seconde sou- pape pour libérer le bolus de l'accumulateur. De façon plus précise, selon un premier aspect l'invention concerne un dispositif de commande de débit pour une pompe implantable comportant un réservoir destiné à contenir un volume de médicament sous pression, le dispo- sitif de commande de débit étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) une soupape en communication fluidique avec le réservoir, la soupape étant adaptée pour prendre deux états d'écoulement; et b) un module de commande pour produire un signal de commande envoyé à la soupape pour amener cette dernière à se placer dans l'un des deux états d'écoulement, le signal de commande réalisant une commande cyclique de la soupape pour l'obtention d'un débit moyen désiré dans le temps. Selon une caractéristique de l'invention, le dis- positif de commande de débit comporte en outre un limiteur de débit en communication fluidique avec la soupape. Selon une caractéristique de l'invention, la sou- pape est choisie dans le groupe comprenant: des soupapes macro-usinées bistables, des soupapes électromagnétiques, des soupapes à actionnement piézoélectrique et des soupapes actionnées par un alliage à mémoire de forme. Selon une caractéristique de l'invention, les deux états d'écoulement comprennent un état ouvert, qui permet un écoulement à travers la soupape, et un état fermé, qui empêche un écoulement à travers la soupape. Selon une caractéristique de l'invention, la sou- pape est une soupape bistable. Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de commande de débit pour une pompe implantable comportant un réservoir destiné à contenir un volume de médicament sous pression, le dispositif de commande de débit étant caractérisé en ce qu'il comporte: a) une soupape en communication fluidique avec le réservoir, la soupape étant adaptée pour permettre sélecti- vement l'écoulement d'un médicament avec deux débits pré- déterminés; b) un module de commande pour produire un signal de commande servant à réaliser une commande cyclique de la soupape entre les deux débits prédéterminés pour l'obtention d'un débit moyen désiré. Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de commande de débit pour une pompe implantable comportant un réservoir destiné à contenir un volume sous pression de médicament, le dispositif de commande de débit étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) un ensemble de commande du débit servant à délivrer un débit à dosage normal d'un médicament depuis le réservoir jusqu'à un patient; et b) un dispositif d'administration d'un bolus commandé de façon passive pour doser et administrer une quantité prédéterminée de bolus de médicament en plus du dosage normal. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de délivrance de bolus comprend un accumula- teur servant à accumuler le bolus du médicament, une sou- pape d'entrée pour permettre sélectivement l'introduction du médicament dans l'accumulateur, et une soupape de sortie pour permettre sélectivement la sortie du médicament accu- mulé à partir de l'accumulateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de commande de débit comporte en outre un module de commande servant à délivrer des signaux respec- tifs de commande à la soupape d'entrée et à la soupape de sortie de manière à permettre l'accumulation du médicament et la sortie du médicament accumulé. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de commande de débit dans un dispositif implantable d'administration d'un médicament, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) prévoir un élément bistable de commande du débit; b) prévoir un module de commande pour produire un signal envoyé à l'élément de commande du débit; et c) une commande cyclique de l'élément de commande de débit passif pour l'obtention d'un débit moyen désiré dans le temps. Selon un autre aspect l'invention concerne un procédé de dosage et de délivrance d'un bolus de médicament dans un dispositif implantable d'administration d'un médi- cament, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consis- tant à: a) prévoir un réservoir pour stocker une quantité du médicament et un accumulateur pour accumuler le bolus du médicament;. b) prévoir un premier élément de commande de débit passif pour commander l'introduction du bolus depuis le réservoir dans l'accumulateur; c) prévoir un second élément de commande de débit passif pour commander la sortie du bolus accumulé hors de l'accumulateur; et d) commander le fonctionnement des premier et second éléments de commande de débit passif pour permettre l'accumulation d'un bolus prédéterminé de médicament dans l'accumulateur et la libération ultérieure du bolus accu- mulé. Selon une caractéristique de l'invention, le dis- positif de délivrance du bolus commandé de façon passive inclut un élément bistable de commande du débit. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une illustration schématique d'un système de commande fluidique selon une forme de réa- lisation préférée de l'invention; - la figure 2 est une illustration schématique d'un système de commande fluidique selon une autre forme de réalisation de l'invention; - la figure 3 est un graphique représentant le signal de commande cyclique associé à la forme de réalisa- tion de la figure 2; et - la figure 4 est une illustration schématique d'un système de commande fluidique et d'un dispositif d'administration de bolus conformément à une autre forme de réalisation préférée de l'invention. La figure 1 représente schématiquement les compo- sants d'une pompe implantable contenant un dispositif de commande de débit passif 100 conformément à une forme de réalisation préférée de la présente invention. Un réservoir pressurisé 12 contient une substance bénéfique située dans un fluide porteur et communique avec un collecteur d'entrée 30 pour convoyer le fluide en direction d'une pluralité de branches d'entrée 32 et d'une même pluralité de soupapes 102. Bien que cinq soupapes soient représentées sur la figure 1, le spécialiste ordinaire de la technique comprendra que l'on peut prévoir un nombre quelconque de soupapes pour obtenir une gamme désirée de débits. A chaque soupape est associé un dispositif d'étranglement ou limiteur fluidique 104, qui est conçu de manière à délivrer un débit prédéterminé, habituellement proportionnel à la différence de pression au niveau du limiteur 104. Chaque limiteur est en communication fluidique avec un Collecteur de sortie 34 qui collecte le courant de fluide sortant de chaque limiteur 104 et véhicule l'écoulement cumulé par l'intermédiaire d'un conduit d'administration 36 jusqu'à un cathéter (non représenté) servant à réaliser l'administration du produit en un emplacement désiré à l'intérieur du corps. Conformément à l'invention, chaque soupape Vl-V5 (soupapes 102) reçoit un signal de commande respectif arrivant suivant un trajet du signal depuis le module de commande 50. Le module de commande 50 délivre, d'une manière compatible avec des techniques de télémétrie connues et en liaison avec un récepteur à hautes fréquences (HF) 16, une énergie sous la forme d'un signal de tension, aux soupapes respectives Vl-V5. Les signaux de tension se présentent de préférence sous la forme d'impulsions ayant une durée et une amplitude suffisantes pour modifier l'état des soupapes Vl-V5. Le module de commande 50 envoie ainsi des signaux respectifs à chacune des soupapes Vl-V5, sur la base de signaux reçus de la part du récepteur HF 16 et qui correspondent à l'un particulier désiré des réglages de débit possibles. Conformément à l'invention, les débits respectifs pour les limiteurs R1R7 sont sélectionnés de manière à fournir une gamme désirée de débits. De façon typique une gamme de débits entre 10 et 2boo00 l/jour (microlitres par jour) sont usuels pour la plupart des applications d'administration de médicaments. De préférence les débits des limiteurs R1-R5 sont associés de manière à fournir un intervalle uniforme d'accroissement ou de réduction du débit pour des états modifiés des soupapes Vl-V5. Par exemple chaque limiteur peut être adapté de manière à délivrer le double du débit du limiteur adjacent et à débit inférieur; le limiteur R1 peut être adapté pour délivrer un débit de 10 pl/jour, le limiteur R2 un débit de 20 pl/jour, le limiteur R3 un débit de 40 pl/jour, le limiteur R4 un débit de 80 pl/jour et le limiteur R5 un débit de pl/jour. Ainsi pour obtenir une gamme désirée de 10 à 2000 4l/jour, avec des intervalles de réglage de ml/jour, il est nécessaire d'utiliser huit limiteurs et les soupapes bistables correspondantes. Comme le noteront les spécialistes ordinaires de la technique, les soupapes 102 du dispositif de commande de débit 100 peuvent être réalisées sous la forme d'une micro- machine comme cela est décrit de façon détaillée par exemple dans le brevet US N 5 839 467 au nom de Saaski et al. De façon similaire les limiteurs 104 peuvent être réalisés sous la forme d'éléments micro- usinés ou de tubes capillaires par exemple. Sinon, les soupapes 102 peuvent être des éléments bistables macro-usinés, incluant, sans qu'il n'y ait là aucune limitation, des soupapes électromagnétiques, des soupapes à commande piézo- électrique, des soupapes actionnées par un alliage à mémoire de forme incluant ce qui est désigné sous le terme "NITONOL" par exemple. En se référant maintenant aux figures 2 et 3, selon un autre aspect de l'invention, un dispositif de com- mande de débit passif permet une commande cyclique d'une soupape 202 pour l'obtention d'un débit désiré. Le module de commande 250 est adapté de manière à délivrer des si- gnaux intermittents pour modifier l'état de la soupape 202 de manière à obtenir des débits moyens désirés dans le temps. La soupape 202 peut être une soupape bistable micro- usinées comme décrit précédemment en référence à la figure 1. La soupape 202 peut être placée dans l'un des deux états par un signal électrique approprié. Ces deux états peuvent correspondre à l'état ouvert et à l'état fermé ou peuvent correspondre à deux débits différents. Un limiteur de débit 204 peut être prévu pour réduire le débit traversant la soupape 202. Conformément à la présente invention, le module de commande 250 délivre des signaux pour modifier périodi- quement l'état de la soupape 202 pour obtenir un débit désiré. En référence à la figure 3, un premier signal 252 est délivré par le module de commande 250 pour commuter l'état de la soupape bistable à l'état ouvert. Pendant l'intervalle de temps touverte, la soupape 202 reste ouverte et un fluide peut circuler avec un débit prédéterminé en direction du corps du patient. Ensuite une fois que la durée touverte s'est écoulée, un second signal 254 est envoyé par le module de commande 250 pour faire passer l'état de la soupape bistable 202 à l'état fermé, dans lequel la soupape 250 reste pendant une période tfermée. Conformément à l'invention, les durées des états ouvert et fermé de la soupape 102 sont choisies de manière à obtenir un débit moyen désiré pendant un long intervalle de temps T. Le dispositif d'étranglement de débit 204 peut être utilisé pour réduire le débit traversant la soupape 202 de manière à permettre une commande plus précise du débit alors que les intervalles de temps touverte et tfermée seraient par ailleurs trop faibles pour être commandés de façon précise par des signaux provenant du module de commande 250. Les spécialistes ordinaires de la technique constateront qu'un nombre réellement infini de débits moyens peuvent être choisis au moyen d'une sélection appro- priée de l'intervalle de temps pendant lequel la soupape 202 reste dans chacun des deux états. On notera que la com- mande cyclique décrite en référence aux figures 2 et 3 peut être utilisée en liaison avec un certain nombre de soupapes dans un réseau de commande de débits tel que décrit précé- demment en référence à la figure 1, tout en entrant encore dans le cadre de la présente invention ici décrite. En se référant maintenant à la figure 4, selon un autre aspect de l'invention il est prévu un système de com- mande de débit passif 300 servant à doser et administrer un bolus de médicament en supplément du réseau de commande de débits décrit ci-dessus en référence à la figure 1. Un pas- sage d'entrée 302 est prévu pour diriger un écoulement de fluide véhiculant un médicament depuis le réservoir 12 en direction d'une soupape d'entrée 304. Un accumulateur 306 est en communication fluidique avec une extrémité de sortie de la soupape d'entrée 304 de manière à permettre la péné- tration du fluide. Une soupape de sortie 308 est prévue sur une extrémité de sortie d'un commutateur 306. La soupape d'entrée 304 et la soupape de sortie 308 peuvent être des soupapes bistables adaptées pour rester dans leurs posi- tions fermées en l'absence d'un signal délivré par le module de commande 320. En fonctionnement, dans le cas de l'envoi au récepteur HF 16 d'un signal de télémétrie approprié indi- quant qu'un opérateur ou un patient a demandé un bolus de médicament, le module de commande 306 envoie un premier signal à la soupape d'entrée 304 pour maintenir cette sou- pape d'entrée 304 dans un état ouvert pendant un intervalle de temps prédéterminé, qui correspond à la quantité de médicament devant être incluse dans le bolus. Le médicament pénètre dans l'accumulateur sous l'effet de la pression provenant du réservoir 12. Lorsque l'intervalle de temps prédéterminé est écoulé, la soupape d'entrée 304 se ferme. Ensuite le module de commande 320 déclenche un signal de commande envoyé à la soupape de sortie 308 et maintient la soupape de sortie 308 dans son état ouvert pour permettre l'administration du bolus de médicament, qui est mis sous pression dans l'accumulateur, au conduit de sortie 310. Bien que l'on ait décrit précédemment la forme de réalisation préférée de la présente invention d'une manière assez détaillée, on notera que différentes formes de réali- sation apparaîtront aux spécialistes ordinaires de la tech- nique à l'évidence à partir de la description précédente. La description est censée être illustrative de la forme de réalisation préférée de l'invention, sans aucun caractère limitatif de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de débit pour une pompe implantable comportant un réservoir (12) destiné à contenir un volume sous pression de médicament, le dispositif de commande de débit étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) un ensemble (300) de commande du débit servant à délivrer un débit à dosage normal d'un médicament depuis le réservoir jusqu'à un patient; et b) un dispositif (306) d'administration d'un bolus commandé de façon passive pour doser et administrer une quantité prédéterminée de bolus de médicament en plus du dosage normal. 2. Dispositif de commande de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de délivrance de bolus comprend un accumulateur (306) servant à accumuler le bolus du médicament, une soupape d'entrée (304) pour permettre sélectivement l'introduction du médicament dans l'accumulateur, et une soupape de sortie (308) pour permettre sélectivement la sortie du médicament accumulé à partir de l'accumulateur. 3. Dispositif de commande de débit- selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module de commande (320) servant à délivrer des signaux respectifs de commande à la soupape d'entrée (304) et à la soupape de sortie (308) de manière à permettre l'accumulation du médicament et la sortie du médicament accumulé. 4. Procédé de commande de débit dans un dispositif implantable d'administration d'un médicament, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) prévoir un réservoir pour stocker une quantité du médicament et un accumulateur pour accumuler le bolus du médicament; b) prévoir un premier élément de commande de débit passif pour commander l'introduction du bolus depuis le réservoir dans l'accumulateur; c) prévoir un second élément de commande de débit passif pour commander la sortie du bolus accumulé hors de l'accumulateur; et d) commander le fonctionnement des premier et second éléments de commande de débit passif pour permettre l'accumulation d'un bolus prédéterminé de médicament dans l'accumulateur et la libération ultérieure du bolus accu- mulé. 5. Dispositif de commande de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (306) de délivrance du bolus commandé de façon passive inclut un élément bistable de commande du débit.