WO2002061281A1

WO2002061281A1 - Detecteur d"obstruction pour pompe peristaltique rotative

Info

Publication number: WO2002061281A1
Application number: PCT/CH2002/000038
Authority: WO
Inventors: Claude Ray
Original assignee: Precimedix S.A.
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2002-08-08
Also published as: DE60214824D1; ATE340307T1; EP1356207B1; US20040057838A1; US6835049B2; EP1229244A1; EP1356207A1

Abstract

L"invention concerne un détecteur du mauvais fonctionnement d"une pompe péristaltique dans laquelle un tuyau flexible (44) contenant un fluide est écrasé localement contre une pièce d"appui au moyen de galets (32) montés sur un rotor (28) entraîné par un moteur. Ce détecteur est caractérisé en ce qu"il comporte: - une bague (68) montée coulissante sur le tuyau entre deux positions extrêmes, - des moyens d"entraînement (64, 80, 84), actionnés par le rotor, pour soumettre ladite bague à un mouvement de va et vient déterminé entre lesdites positions, et - des moyens de détection (74a, 74b, 84) répondant à un mouvement de va et vient anormal de la bague par la production d"un signal d"alarme.

Description

DETECTEUR D'OBSTRUCTION POUR POMPE PERISTALTIQUE ROTATIVE

La présente invention se rapporte aux pompes péristaltiques rotatives. Elle concerne, plus particulièrement, un détecteur du mauvais fonctionnement, notamment dû à une obstruction, d'une pompe péristaltique rotative miniaturisée notamment destinée à l'injection de solutions de médicaments.

Les pompes miniaturisées à usage médical sont connues depuis plusieurs années. Légères et de faibles dimensions, elles sont portées par le patient de façon discrète et sans inconfort et permettent de lui administrer, par voie sous-cutanée ou intraveineuse, en continu ou selon un programme déterminé, des quantités contrôlées de solutions médicamenteuses, sans qu'il soit, pour autant, alité et relié à un appareil encombrant, coûteux et bruyant. De telles pompes sont, souvent, de type péristaltique rotatif. Leur principe consiste à disposer d'un tuyau en matière plastique déformable relié à un réservoir contenant la solution de médicament et à l'écraser localement contre une pièce d'appui de forme arrondie au moyen de galets presseurs montés sur un rotor entraîné par un moteur agissant par l'intermédiaire d'un train d'engrenages. Le liquide est ainsi aspiré du réservoir et poussé vers le sortie pour être injecté dans le corps du patient.

Le brevet FR 2 753 235, par exemple, décrit une pompe de ce type.

Lors de la conception de telles pompes, il est particulièrement important de se préoccuper du problème que peut poser l'obstruction du tuyau soit parce qu'il est accidentellement pincé soit parce que le corps du patient s'oppose à l'injection du médicament. Il est tout aussi important de s'assurer que le rotor lui-même n'est pas arrêté et effectue correctement sa rotation. Dans les deux cas il est, alors, nécessaire de déclencher une alarme informant le patient que l'injection ne se fait plus normalement afin qu'il alerte immédiatement les personnes responsables. Le but de la présente invention est de fournir un détecteur du fonctionnement défectueux de la pompe, notamment pour cause d'obstruction de son tuyau, qui soit à la fois fiable et de faible prix de revient.

De façon plus précise, l'invention concerne un détecteur du mauvais fonctionnement d'une pompe péristaltique dans laquelle un tuyau flexible contenant un fluide est écrasé localement contre une pièce d'appui au moyen de galets montés sur un rotor entraîné par un moteur, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il comporte:

- une bague montée coulissante sur le tuyau entre deux positions extrêmes,

- des moyens d'entraînement, actionnés par le rotor, pour soumettre ladite bague à un mouvement de va et vient déterminé entre lesdites positions, et

- des moyens de détection répondant à un mouvement de va et vient anormal de la bague par la production d'un signal d'alarme.

De préférence, le diamètre intérieur de la bague est tel qu'elle coulisse librement sur le tuyau flexible tant que le fluide qu'il véhicule s'écoule normalement mais que son déplacement soit stoppé lorsque, en raison d'une obstruction, le fluide ne s'écoule plus normalement et provoque un gonflement du tuyau. Il est alors avantageux que, dans sa portion parcourue par la bague, le tuyau présente, localement, une paroi amincie de manière à ce qu'en cas d'obstruction, son gonflement se fasse à cet endroit.

Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'entraînement comportent:

- au moins un plot solidaire du rotor, - un organe d'entraînement actionné par ledit plot sur une partie de sa course et agissant à son tour sur la bague pour la déplacer, dans une direction, de sa première à sa deuxième position extrême, et

- un ressort agissant sur la bague pour la déplacer, dans la direction opposée, dès qu'elle n'est plus soumise à l'action de l'organe d'entraînement, de sa deuxième à sa première position extrême. L'organe d'entraînement susmentionné est, avantageusement, un ressort en V, dont la pointe est fixe, dont une branche est actionnée par ledit plot et dont l'autre branche agit sur la bague.

De préférence, les moyens d'entraînement comportent trois plots disposés a 120° les uns des autres sur le rotor.

Avantageusement, les moyens de détection comportent:

- un premier interrupteur fermé par la bague lorsque celle-ci est dans sa première position et ouvert dès qu'elle n'est, plus dans cette position, - un deuxième interrupteur fermé par la bague lorsque celle-ci est dans sa deuxième position et ouvert dès qu'elle n'est plus dans cette position, et

- un circuit ayant en mémoire des informations représentatives d'instants auxquels doivent intervenir la fermeture et l'ouverture de ces interrupteurs lorsque le mouvement de va et vient de la bague s'effectue selon un rythme déterminé correspondant à un bon fonctionnement de la pompe, et ayant pour fonction de:

. produire des informations représentatives des instants auxquels s'effectuent la fermeture et l'ouverture des interrupteurs,

. comparer les informations en mémoire avec les informations provenant des interrupteurs, et

. produire ledit signal d'alarme lorsque l'écart entre les instants effectifs d'ouverture et de fermeture des interrupteurs et les instants d'ouverture et de fermeture en mémoire dépassent une valeur déterminée correspondant à un fonctionnement anormal de la pompe.

Selon une réalisation préférée, lesdits instants sont ceux auxquels la bague successivement: - quitte sa première position,

- atteint sa deuxième position, - quitte cette deuxième position, et

- retrouve la première position.

De préférence, lesdites informations sont le nombre d'impulsions fournies au moteur, à partir du moment où la bague quitte sa première position, pour que celle-ci atteigne sa deuxième position, quitte cette position puis retrouve la première position.

La bague est, avantageusement, réalisée en métal et lesdits interrupteurs comportent deux bornes fixes contre lesquelles elle est appliquée lorsqu'elle occupe respectivement ses deux positions extrêmes, et une borne mobile solidaire de la bague.

D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dans lequel:

- la figure 1 est une vue d'ensemble d'une pompe péristaltique équipée d'un détecteur selon l'invention; - la figure 2 est une vue agrandie de l'endroit de la pompe où se trouve la partie mécanique détecteur;

- la figure 3 est une vue en coupe selon A-A du détecteur;

- la figure 4 est un schéma de principe montrant la liaison de la partie mécanique du détecteur à sa partie électronique; - la figure 5 sert à expliquer le fonctionnement du détecteur; enfin,

- la figure 6 présente la séquence des opérations effectuées dans la partie électronique du détecteur.

On se référera, tout d'abord, à la figure 1 qui montre une pompe péristaltique à cassette pour l'injection de médicaments liquides. Cette pompe est formée d'un module pompe 10 et d'une cassette 12 qui s'accouplent de manière amovible. La pompe proprement dite est décrite, de manière très détaillée, notamment dans le brevet FR 2 753 235 déjà cité. La présente description se limitera donc à ses éléments essentiels.

En bref, donc, le module pompe 10 comporte un boîtier en plastique rigide 14 dont la partie côté cassette possède seulement un fond 16 et deux coulisses latérales parallèles 18 servant à la mise en place de la cassette 12 à la manière d'un tiroir.

Sur sa face supérieure, le boîtier 14 comporte un bouton START/STOP 20 servant à commander le démarrage et l'arrêt de la pompe, un avertisseur d'alarme acoustique 22, un bouton BOLUS 24 servant à déclencher l'administration de doses additionnelles de médicament et un affichage LCD 26.

Le boîtier laisse apparaître, entre ses deux coulisses 18, un rotor 28 monté en libre rotation autour d'un axe 30 fixé sur le fond 16 du boîtier et entraîné en rotation au moyen d'un moteur par l'intermédiaire d'un train d'engrenages (non visibles sur la figure).

Le rotor 28 porte trois galets cylindriques 32 disposés à 120° l'un de l'autre et montés libres en rotation autour d'axes parallèles à l'axe 30.

La cassette 12 comporte un boîtier en plastique rigide 34 dont la partie côté module pompe possède seulement une face supérieure 36 et deux bras latéraux parallèles 38 destinés à s'insérer dans les coulisses 18 du module pompe 10. Le reste de la cassette 12 est occupé par deux piles 40 et une poche en plastique 42 remplie d'un médicament liquide, toutes disposées sous des couvercles. La liaison électrique entre la cassette 12 et le module pompe 10 est assurée par des pistes conductrices (non représentées) déposées sur leurs boîtiers respectifs.

La poche 42 est reliée à un tuyau en plastique 44 qui prend place entre les deux bras 38 et dont l'extrémité débouche à l'extérieur de la cassette où elle est obturée par un bouchon 46. C'est au moment de la mise en service de la pompe que ce bouchon sera enlevé pour permettre de brancher un tuyau flexible 48 se terminant par une aiguille d'injection 50.

Dans sa portion comprise entre les bras 38, le tuyau 44 est appliqué contre un pièce d'appui arrondie 52 en forme de U dont le rayon est légèrement supérieur à celui du cercle que parcourt la face externe des galets 32. La pièce 52 fait partie d'une plaque en plastique rigide 54 fixée sous la face supérieure 36 par enclipsage sur deux clavettes 56. C'est sur cette pièce en U 52 que, lors de la rotation du rotor 28 dans le sens de la flèche F, ses trois galets 32 viennent tour à tour écraser le tuyau 44 et pousser ainsi vers l'extérieur, par un mouvement péristaltique, le liquide contenu dans la poche 42.

De chaque côté de la pièce d'appui 52, la plaque 54 est percée d'un canal 58 dans lequel prend place le tuyau 44.

On remarquera, fixé à la plaque 54 par une vis 60 et monté sur le tuyau 44 en aval de la pièce d'appui 52, un élément 62 qui a pour fonction de détecter toute obstruction à l'injection du médicament liquide dans le corps du patient et d'y réagir par l'enclenchement de l'alarme acoustique 22 et l'inscription d'un message sur l'affichage LCD 26.

Il est important de noter que la portion du tuyau 44 qui est soumise à l'action des galets 32 et travers l'élément 62 a un diamètre extérieur réduit qui lui confère davantage de souplesse afin, non seulement, de faciliter sa compression par les galets, mais également, de permettre son gonflement en cas d'obstruction en aval.

On remarquera aussi que le rotor 28 porte, sur sa face supérieure, trois plots métalliques 64 disposés à 120° les uns des autres et servant, comme cela va être maintenant décrit en détail, à l'actionnement de l'élément de détection 62.

Sur les figures 2 et 3, on voit que l'élément 62, réalisé en plastique rigide, est disposé à l'intérieur d'un logement pratiqué dans la face supérieure de la plaque 54. Le fond de ce logement comporte une rainure semi-cylindrique qui délimite, avec une rainure identique formée à la base de l'élément 62, un canal cylindrique 66 débouchant, à ses deux extrémités, dans le canal 58 servant de guide au tuyau 44.

Le canal 66 reçoit une bague 68, avantageusement réalisée en laiton, qui enserre le tuyau 44 dans sa portion plus souple. Le diamètre intérieur de cette bague est ajusté de manière à ce qu'en l'absence de toute obstruction du tuyau en aval, qui aurait pour effet de la faire gonfler, elle puisse coulisser librement sur lui, mais qu'en cas de gonflement dû à une obstruction son mouvement soit empêché. Quant au diamètre extérieur de la bague 68, il est légèrement inférieur au diamètre du canal 66 de manière à ce que celui-ci ne gène en rien son déplacement.

L'élément 62 est percé, à sa partie supérieure, d'une rainure longitudinale 70 parallèle à l'axe de son canal 66 et débouchant sur lui. Par ailleurs, la bague 68 est solidaire d'un arbre 72, réalisé en laiton ou en acier, qui est perpendiculaire à son axe et traverse la rainure 70. Celle-ci limite ainsi la course de la bague 68.

Les deux extrémités du canal 66 sont munies chacune d'une lame de contact métallique en forme de U 74A et 74B laissant passer le tuyau et contre laquelle la bague 68 vient s'appliquer lorsqu'elle se trouve dans l'une ou l'autre de ses positions de fin de course. Chacune de ces lames constitue une borne fixe qui est respectivement reliée à une piste conductrice 76A et 76B disposée sur la face inférieure de la plaque 54.

Cette dernière porte une goupille 78 servant de point de maintien et de pivotement à une lame ressort métallique en V 80 dont l'un des bras 80a est, lors de la progression du rotor 28 selon F, poussé à son extrémité selon G successivement par les trois plots 64. L'extrémité de l'autre bras 80b du ressort est, elle, en appui contre l'arbre 72 de la bague 68 qu'elle pousse ainsi selon H, parallèlement à son axe, sous l'effet des plots 64.

La face inférieure de la plaque 54 porte une deuxième goupille 82 servant de point d'attache à une lame ressort métallique 84 dont l'extrémité est en appui contre l'arbre 72 de manière à exercer sur lui une poussée, selon K, dans le sens opposé à celle qu'exerce le ressort en V 80. La lame 84 constitue une borne mobile qui est reliée à une troisième piste conductrice 76C disposée sur la face inférieure de la plaque.

Comme le montre la figure 4, les trois pistes 76A, 76B et 76C aboutissent au module pompe 10 dont le circuit de commande a pour rôle d'observer la séquence des instants auxquels:

- selon la figure 4a, la bague 68 est en appui contre la borne fixe 74A (première position), ce qui la relie électriquement à la borne mobile 84 et connecte ainsi entre elles les pistes 76A et 76C; - selon la figure 4b, la bague 68 est en appui contre la borne fixe 74B

(deuxième position), ce qui la relie électriquement à la borne mobile 84 et connecte ainsi entre elles les pistes 76B et 76C.

Sur la figure 4, on a schématisé ces deux situations en montrant qu'elles correspondent à la fermeture ou l'ouverture de deux interrupteurs 86 et 88. Le fonctionnement du détecteur selon l'invention va être maintenant décrit avec l'aide des figures 5 et 6, en prenant comme exemple un système dans lequel un tour complet du rotor 28 correspond à 2100 impulsions appliquées à son moteur. Cela signifie que l'un des trois plots 64 vient au contact du ressort en V 80 toutes les 700 impulsions motrices. Le circuit de la pompe a en mémoire des informations représentatives d'instants auxquels doivent intervenir la fermeture et l'ouverture des interrupteurs 86 et 88 lorsque le mouvement de va et vient de la bague s'effectue selon un rythme déterminé correspondant à un bon fonctionnement de la pompe. Ce circuit est, de préférence, un microprocesseur qui a pour fonction de: produire des informations représentatives des instants auxquels s'effectuent la fermeture et l'ouverture des deux interrupteurs,

. comparer les informations en mémoire avec les informations provenant des interrupteurs, et . produire ledit signal d'alarme lorsque l'écart entre les instants effectifs d'ouverture et de fermeture des interrupteurs et les instants d'ouverture et de fermeture en mémoire dépassent une valeur déterminée correspondant à un fonctionnement anormal de la pompe.

Selon un mode de réalisation préféré, le circuit s'intéresse aux instants auxquels la bague 68 successivement:

- quitte sa première position et ouvre donc l'interrupteur 86,

- atteint sa deuxième position et ferme donc l'interrupteur 88, - quitte cette deuxième position et ouvre donc l'interrupteur 88, puis

- retrouve la première position et ferme donc l'interrupteur 86.

Dans l'exemple décrit, les informations en mémoire sont le nombre N d'impulsions fournies au moteur, à partir du moment où la bague quitte sa première position, pour que celle-ci: - atteigne sa deuxième position, soit pour N = 100;

- quitte cette position, soit pour N = 120,

- retrouve la première position, soit pour N = 135,

- quitte cette position, soit pour N = 700.

Le circuit est donc équipé d'un compteur des impulsions fournies au moteur. On part d'un état où aucun des plots 64 n'agit sur le ressort en V 80. Sous l'action de la lame ressort 84, la bague 68 se trouve ainsi en appui contre la lame 74A. L'interrupteur 86 est donc fermé (ON) et l'interrupteur 88 ouvert (OFF). Le compteur est alors à 0.

Comme le montre la figure 6, le cycle débute au moment où l'un des plots 64 met, par l'intermédiaire du ressort 80, la bague en mouvement selon H. En quittant la lame 74A, elle provoque donc l'ouverture de l'interrupteur 86, l'interrupteur 88 restant ouvert. Le circuit se met alors à compter les impulsions motrices.

A la 100^ème impulsion, si tout est normal, la bague arrive contre la lame 74B et provoque ainsi la fermeture de l'interrupteur 88. En revanche, dans le cas où une obstruction du tuyau 44 provoque son gonflement, la bague se trouve empêchée de progresser normalement et l'interrupteur 88 ne se ferme pas. Si ce dernier est toujours ouvert (OFF) à la 105^ème impulsion (N = 105), c'est qu'il y a effectivement un blocage de la bague dû à une sérieuse obstruction du tuyau. Le circuit réagit alors en déclenchant l'activation de l'a11 larme acoustique 22 et l'inscription d'un message d'alerte sur l'afficheur 26. Le porteur de la pompe doit alors, selon les instructions qui lui ont été fournies, la stopper en appuyant sur le bouton 20 et contacter le personnel compétent.

Si aucune anomalie n'a été détectée, la 120^eme impulsion correspond à l'instant auquel l'extrémité du ressort en V 80 échappe au plot 64, ce qui provoque la mise en mouvement rapide de la bague selon K sous l'action de la lame ressort 84. Normalement, l'interrupteur 88 s'ouvre donc. Par contre, si un gonflement du tuyau provoque l'immobilisation de la bague, interdisant donc l'ouverture de l'interrupteur 88, et si celui-ci est toujours fermé (ON) à la 125^ème impulsion (N = 125), le circuit déclenche l'alarme.

Si rien d'anormal ne s'est passé, c'est à la 135^eme impulsion que la bague doit revenir sur la lame 74A et provoquer la fermeture de l'interrupteur 86. Mais si, à la 140^eme impulsion (N = 140), cet interrupteur est toujours ouvert (OFF), cela traduit une obstruction du tuyau et entraîne le déclenchement de l'alarme. Dans le cas d'un fonctionnement normal, la bague va alors, sous l'action de la lame ressort 84, rester appliquée sur la lame 74A, l'interrupteur 86 demeurant donc fermé (ON), jusqu'à ce que le plot 64 suivant remette la bague en mouvement selon H et provoque donc la réouverture de l'interrupteur 86. Cela se produit normalement avec la 700^eme impulsion (N = 700). Mais si, pour cause d'obstruction, l'interrupteur 86 reste fermé (ON), il y a déclenchement de l'alarme. Par contre, si tout va bien, un nouveau cycle démarre alors, identique à celui qui vient d'être décrit, après remise à 0 du compteur.

Ainsi est réalisé un détecteur, à la fois simple, fiable et peu coûteux, qui, en s'assurant que la bague effectue normalement son mouvement de va et vient, permet de signaler toute obstruction du tuyau. Bien entendu, même s'il n'y a pas d'obstruction s'opposant au déplacement de la bague, tout mauvais fonctionnement de la pompe (imputable à la pile, au moteur, au train d'engrenages ou au rotor) entraînant un mouvement anormal de la bague sera aussi détecté et signalé.

L'invention permet donc de détecter, non seulement, une obstruction du tuyau, mais aussi, un mauvais fonctionnement de la pompe elle-même.

Claims

REVENDICATIONS

1. Détecteur du mauvais fonctionnement d'une pompe péristaltique dans laquelle un tuyau flexible (44) contenant un fluide est écrasé localement contre une pièce d'appui (52) au moyen de galets (32) montés sur un rotor (28) entraîné par un moteur, caractérisé en ce qu'il comporte:

- une bague (68) montée coulissante sur le tuyau entre deux positions extrêmes,

- des moyens d'entraînement (64, 80, 84), actionnés par le rotor, pour soumettre ladite bague à un mouvement de va et vient déterminé entre lesdites positions, et

- des moyens de détection (86, 88) répondant à un mouvement de va et vient anormal de la bague par la production d'un signal d'alarme.

2. Détecteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la bague (68) est tel qu'elle coulisse librement sur le tuyau flexible (44) tant que le fluide qu'il véhicule s'écoule normalement mais que son déplacement est stoppé lorsque, en raison d'une obstruction, le fluide ne s'écoule plus normalement et provoque un gonflement du tuyau (44).

3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans sa portion parcourue par la bague (68), le tuyau (44) présente, localement, une paroi amincie de manière à ce qu'en cas d'obstruction, son gonflement se fasse à cet endroit.

4. Détecteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement comportent:

- au moins un plot (64) solidaire du rotor (28), - un organe d'entraînement (80) actionné par ledit plot sur une partie de sa course et agissant à son tour sur la bague (68) pour la déplacer, dans une direction, de sa première à sa deuxième position extrême, et

- un ressort (84) agissant sur la bague pour la déplacer, dans la direction opposée, dès qu'elle n'est plus soumise à l'action de l'organe d'entraînement, de sa deuxième à sa première position extrême.

5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit organe d'entraînement (80) est un ressort en V, dont la pointe est fixe, dont une branche (80a) est actionnée par ledit plot (64) et dont l'autre branche (80b) agit sur la bague (68).

6. Détecteur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comportent trois plots (64) disposés a 120° les uns des autres sur le rotor.

7. Détecteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de détection comportent:

- un premier interrupteur (86) fermé par la bague (68) lorsque celle-ci est dans sa première position et ouvert dès qu'elle n'est plus dans cette position, - un deuxième interrupteur (88) fermé par la bague (68) lorsque celle- ci est dans sa deuxième position et ouvert dès qu'elle n'est plus dans cette position, et

8. Détecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits instants sont ceux auxquels la bague successivement: - quitte sa première position,

- atteint sa deuxième position,

- quitte cette deuxième position, et

- retrouve la première position.

9. Détecteur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que lesdites informations sont le nombre d'impulsions fournies au moteur, à partir du moment où la bague quitte sa première position, pour que celle-ci atteigne sa deuxième position, quitte cette position puis retrouve la première position.

10. Détecteur selon l'une des revendication 7 à 9, caractérisé en ce que la bague (68) est réalisée en métal et en ce que lesdits interrupteurs (86, 88) comportent deux bornes fixes (74A, 74B) contre lesquelles elle est appliquée lorsqu'elle occupe respectivement ses deux positions extrêmes, et une borne mobile (84) solidaire de la bague.