Brevet FR2947873A1 — publié le 20110114

i "Ensemble de Micro Pompe" La présente invention concerne un ensemble de pompe. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Elle concerne notamment une pompe pour l'injection ou l'aspiration d'un très petit volume de liquide. Cette quantité peut notamment être de l'ordre de un millionième ou un milliardième de io millimètre cube (10-9 mm). Une telle pompe est alors appelée une micro-pompe ou une nano-pompe. Par exemple, une pompe selon l'invention peut être utilisée dans le domaine médical. Pour l'administration de produits à usage médical, tels que des médicaments ou autres traitements, il 15 peut être nécessaire de fournir, de manière répétitive ou non, une très faible dose d'un liquide, et ceci pendant une période de temps très longue. C'est notamment le cas pour des traitements de chimiothérapie localisée ou pour l'injection régulière et régulée 20 d'insuline. Un micro-volume ou un nano-volume est administré selon une cadence déterminée. RÉSUMÉ DE L'INVENTION 25 L'ensemble de pompe selon l'invention pour pomper un liquide est caractérisé en ce qu'il comporte au moins : - un cylindre alimenté en liquide ; - un piston monté coulissant axialement de manière étanche dans le cylindre ; 30 - une crémaillère de commande des déplacements du piston dans le cylindre qui est liée en translation axiale avec le piston ; - une roue d'entraînement de la crémaillère ; 30 2 - un moteur rotatif pour l'entraînement en rotation de la roue d'entraînement de la crémaillère ; - un réducteur pour transmettre le mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur à la roue d'entraînement de la crémaillère. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le moteur d'entraînement est un moteur électrique pas à pas ; - l'ensemble comporte une unité de commande du moteur io pas à pas ; - le moteur pas à pas peut tourner à un régime de l'ordre de un degré d'angle par seconde ; - le réducteur est du type à roues et pignons comportant au moins un pignon d'entrée qui est lié en rotation à l'arbre de sortie 15 du moteur, et comportant au moins une roue de sortie liée en rotation à la roue d'entraînement de la crémaillère ; - le cylindre est un cylindre capillaire dont le diamètre intérieur est inférieur ou égal à un demi millimètre ; - le cylindre et le piston sont souples ; 20 - le débit est de l'ordre de un nano millimètre cube . - l'ensemble comporte au moins deux ensembles cylindrepiston-crémaillère et au moins deux réducteurs associés, et les deux pignons d'entrée respectifs des deux réducteurs sont liés en rotation à l'arbre de sortie d'un moteur commun ; 25 - les deux crémaillères sont entraînées simultanément dans le même sens ou dans des sens opposés, et à la même vitesse ou à des vitesses différentes. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre 3 pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 représente de manière schématique, à titre non limitatif, un exemple de réalisation d'un ensemble de pompe qui est illustré en vue latérale ; et - la figure 2 est une représentation détaillée d'un ensemble moto-réducteur pour l'entraînement simultané de deux crémaillères d'un ensemble de pompe selon l'invention à deux pompes. io On a représenté à la figure 1 une pompe 10, proprement dite, comportant un cylindre 12 et un piston 14. Le cylindre 12 est par exemple un tube creux souple en matière plastique, ou en tout autre matériau synthétique. Le tube est du type capillaire avec un diamètre interne de très petite 15 dimension. Le piston 14 est par exemple un fil plein souple en matière plastique ou en tout autre matériau synthétique. Le diamètre externe du fil-piston 14 est complémentaire du diamètre interne du cylindre 12 pour constituer une pompe 10 du 20 type pompe-seringue. Le piston coulisse de manière étanche, dans les deux sens, pour provoquer le déplacement d'une quantité de liquide contenue dans le cylindre 12. L'extrémité libre, à gauche en considérant la figure, du cylindre 12 est ouverte et, selon des moyens de conception 25 générale connue et non représentés, le cylindre peut être relié à un réservoir de liquide à refouler ou à aspirer, par exemple à la manière d'un ensemble de mâitre-cylindre de freinage. Une extrémité libre 16 du piston 14 est reçue dans le cylindre 12. A droite, son autre extrémité opposée est solidaire en 30 translation axiale avec une tige d'entraînement dans les deux sens qui est une crémaillère 18 de commande des déplacements du piston 14 dans le cylindre 12. 4 Pour la commande des déplacements axiaux dans les deux sens de la crémaillère 18 (et donc du piston 14), l'ensemble de pompe selon l'invention comporte un sous ensemble moto-réducteur 20 comportant un moteur rotatif d'entraînement 22 et un réducteur 24 pour transmettre le mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur à la crémaillère 18. A titre d'exemple, le moteur 22 est un moteur électrique pas à pas qui est associé à une unité de commande (non représentée) et à des moyens d'alimentation en énergie io électrique, tels que par exemple une batterie d'alimentation en courant continu. L'unité de commande peut ainsi provoquer la rotation au coup par coup de l'arbre de sortie du moteur 22 selon un pas égal à un degré d'angle et selon une cadence de un coup (un pas) par 15 seconde. Le réducteur 24 permet de démultiplier la course angulaire de l'arbre de sortie du moteur 22 pour entraîner en rotation une roue 26 d'entraînement de la crémaillère 18. En démultipliant la transmission du mouvement de rotation 20 par le réducteur comportant un ou plusieurs étages, on peut obtenir des débits dix, cent ou mille fois plus faibles avec par exemple un, deux ou trois étages de démultiplication par dix. On obtient ainsi aisément des débits de l'ordre de un millionième ou de un milliardième de mm3 par pas du moteur, soit 25 10-9 mm3 par seconde. Par exemple, si l'arbre de sortie tourne au pas de un degré d'angle par seconde, après deux étages de démultiplication, chacun dans un rapport égal à dix, on obtient une rotation de 3,6 degrés d'angle en 360 secondes, etc. 30 Si la roue de sortie 26 qui entraîne la crémaillère a un diamètre d'environ 25 millimètres, son périmètre ou développé est égal à environ 78,5 millimètres pour un tour soit pour 360 degrés d'angle, c'est-à-dire encore 0,785 millimètre pour 3,6 degrés d'angle. Une rotation de 3,6 degrés d'angle en 360 secondes de la roue 26 correspond ainsi à environ 0,0022 millimètre (22.10-4 mm) 5 de déplacement de la crémaillère par seconde. Si le diamètre externe du piston est par exemple égal à 0,3 millimètre, sa section est égale à 0,07065 mm2 et le volume alors déplacé par seconde est égal à environ 0,07065 mm2 x 0,0021 mm, soit 0,0015 mm3 (15.10-4 mm3) par seconde. io Trois étages supplémentaires de réduction dans un rapport à chaque fois de dix (0,0036 degré d'angle en 360 secondes), permettent d'obtenir un débit de 0,00000015 mm3 par seconde, etc. D'autres paramètres de réglage des volumes et des débits 15 sont possibles, tels que par exemple le diamètre du piston 14. La cadence de rotation du moteur peut aussi varier, par exemple entre 0,2 et 2 coups par seconde. On a représenté schématiquement à la figure 2 un ensemble moto-réducteur 20 à deux étages consécutifs de 20 démultiplication. De plus, l'ensemble est double pour l'entraînement simultané de deux crémaillères et donc de deux pompes (non représentées à la figure 2). Le moteur électrique 22 comporte un arbre de sortie 28 qui 25 est lié en rotation avec un pignon de sortie 30 qui tourne donc au même régime que celui de l'arbre28. Le pignon 30 comporte par exemple dix dents et il attaque une première roue 32 de démultiplication qui comporte par exemple cent dents et qui est montée à rotation autour d'un axe 30 34 parallèle à l'axe de rotation 36 de l'arbre de sortie 28 du moteur 22 et du pignon 28. La roue 32 est liée en rotation à un pignon intermédiaire 38 qui comporte par exemple dix dents. Le pignon intermédiaire 38 6 entraîne en rotation la roue dentée de sortie 26 du réducteur 24, qui est aussi la roue d'entraînement de la crémaillère associée 18. La roue 26 comporte par exemple cent dents et les deux étages (30-32 et 38-26) réalisent ainsi une démultiplication de cent. A gauche de la figure 2, l'ensemble réducteur est "doublé" pour l'entraînement simultané d'une deuxième crémaillère 18' au moyen du moteur commun 22. A cet effet, l'arbre 28 est lié en rotation à un deuxième io pignon de sortie 30' qui coopère avec une deuxième roue 32'. La roue 32' est liée en rotation avec un deuxième pignon intermédiaire 38' qui coopère avec une deuxième roue de sortie 26' qui entraîne une deuxième crémaillère 18'. A titre d'exemple, et si les rapports de démultiplication sont 15 les mêmes, les deux crémaillères 18 et 18', et donc les deux pompes (non représentées), sont entraînées simultanément à la même vitesse. Ceci peut permettre deux injections simultanées, mais aussi une injection et une aspiration simultanée pour prélever en 20 un point d'un patient par exemple la même quantité de liquide que celle qui est injectée simultanément en un autre point d'un patient. Les connaissances générales dans le domaine des réducteurs permettent de nombreuses variantes dans le cadre de 25 l'invention, et notamment quant aux rapports de démultiplication et/ou aux sens de déplacement des crémaillères. Les crémaillères peuvent aussi être entraînées simultanément dans des sens opposés (c'est à dire une pour aspirer et l'autre pour refouler), soit en les montant de manière 30 opposée, soit au moyen d'une roue supplémentaire d'inversion. Bien entendu, lorsque le moteur tourne en sens inverse, le travail d'une pompe entraînée est lui aussi inversé. 7 Deux crémaillères peuvent encore être entraînées simultanément à des vitesses différentes en fonction du nombre de dents des roues respectives d'entraînement. Les pignons et roues peuvent être dentées ou coopérer par 5 frottement sans jeu. Un pignon peut coopérer avec la périphérie externe convexe dentée d'une roue (tel que représenté), ou en variante coopérer avec la périphérie interne concave dentée d'une roue. Tous les composants peuvent être de très petites io dimensions pour réaliser un ensemble compact et peu encombrant. L'épaisseur axiale des pignons et roues est par exemple de l'ordre de cinq à huit dixièmes de millimètre (0,5 à 0,8 mm). On peut ainsi réaliser un ensemble moto-réducteur complet de 40 à 15 50 millimètres de diamètre extérieur et d'une épaisseur axiale de l'ordre de 4 à 5 millimètres. Un tel ensemble peut être implanté dans le patient pour des traitements de longue durée. REVENDICATIONS1. Ensemble de pompe pour pomper un liquide comportant au moins : - un cylindre (12) alimenté en liquide ; - un piston (14) monté coulissant axialement de manière étanche dans le cylindre (12) ; - une crémaillère (18) de commande des déplacements du piston (14) dans le cylindre (12) qui est liée en translation axiale avec le piston (14) ; io - une roue (26) d'entraînement de la crémaillère (18) ; - un moteur rotatif (22) pour l'entraînement en rotation de la roue d'entraînement (26) de la crémaillère (18) ; - un réducteur (24) pour transmettre le mouvement de rotation de l'arbre de sortie (28) du moteur (22) à la roue (26) 15 d'entraînement de la crémaillère (18). 2. Ensemble de pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (22) d'entraînement est un moteur électrique pas à pas. 3. Ensemble de pompe selon la revendication 2, 20 caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande du moteur (22) pas à pas. 4. Ensemble de pompe selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le moteur (22) pas à pas peut tourner à un régime de l'ordre de un degré d'angle par seconde. 25 5. Ensemble de pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réducteur (24) est du type à roues et pignons comportant au moins un pignon d'entrée (30) qui est lié en rotation à l'arbre de sortie (28) du moteur (22) et au moins une roue de sortie (32) liée en 30 rotation à la roue d'entraînement (26) d'entraînement de la crémaillère (18). 6. Ensemble de pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre9 (12) est un cylindre capillaire dont le diamètre intérieur est inférieur ou égal à un demi millimètre (0,5 mm). 7. Ensemble de pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre 5 (12) et le piston (14) sont souples. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que son débit est de l'ordre de un nano millimètre cube (10-9 mm3). 9. Ensemble de pompe selon la revendication 2, io caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux ensembles cylindre-piston-crémaillère et au moins deux réducteurs associés, et en ce que les deux pignons d'entrée respectifs (30, 30') des deux réducteurs sont liés en rotation à l'arbre de sortie (28) d'un moteur (22) commun. 15 10. Ensemble de pompe selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux crémaillères sont entraînées simultanément dans le même sens ou dans des sens opposés et à la même vitesse ou à des vitesses différentes.