FR2936160A1

FR2936160A1 - Dispositif d'injection avec micropompe electrique a helice

Info

Publication number: FR2936160A1
Application number: FR0856350A
Authority: FR
Inventors: Bernard Perriere
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-03-26
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: FR2936160B1; WO2010031974A1

Abstract

Un dispositif miniaturisé à usage médical pour l'injection ou le prélèvement d'une substance comprend un réservoir (2) raccordé à une aiguille (3) par l'intermédiaire d'une micropompe électrique (4). La micropompe (4) comprend un stator (11) et un rotor (13) central d'un moteur (8) électrique à aimants permanents (21), le rotor (13) central étant traversé coaxialement par une hélice (9) sans fin entourée par un tube (14) ayant une première extrémité (16) raccordée coaxialement à un cône de percussion (15) destiné à pénétrer dans le réservoir (2) et une seconde extrémité (17) raccordée coaxialement à l'aiguille (3).

Description

L'invention concerne un dispositif miniaturisé à usage médical pour l'injection ou le prélèvement d'une substance, comprenant un réservoir raccordé à une aiguille par l'intermédiaire d'une micropompe électrique. Un tel dispositif est déjà connu des documents de brevet FR-2909001 et 5 FR-2912919. Le but de l'invention est de proposer un agencement de micropompe électrique qui soit compacte et simple. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif miniaturisé à usage médical pour l'injection ou le prélèvement d'une substance, comprenant un réservoir 10 raccordé à une aiguille par l'intermédiaire d'une micropompe électrique, caractérisé en ce que la micropompe comprend un stator et un rotor central d'un moteur électrique à aimants permanents, le rotor central étant traversé coaxialement par une hélice sans fin entourée par un tube ayant une première extrémité raccordée coaxialement à un cône de percussion destiné à pénétrer 15 dans le réservoir et une seconde extrémité raccordée coaxialement à l'aiguille. Cet agencement contribue à une optimisation du fonctionnement fluidique de la micropompe tout en minimisant l'encombrement du dispositif d'injection ou de prélèvement. Le dispositif d'injection ou de prélèvement selon l'invention peut aussi 20 présenter les particularités suivantes : - le tube est entouré coaxialement par un disque annulaire portant les aimants du rotor, ce disque annulaire étant disposé entre deux paliers du stator ; - ledit moteur est un moteur pas-à-pas ; - un ou plusieurs capteurs sont prévus pour détecter la présence d'un fluide dans ledit tube. Les avantages et les caractéristiques du dispositif miniaturisé d'injection ou de prélèvement selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés. La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif médical d'injection ou de prélèvement avec une micropompe selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique agrandie en coupe de la micropompe de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif 1 miniaturisé à usage médical selon l'invention prévu pour une injection d'une substance fluide à un individu, par exemple un médicament, ou un prélèvement d'une substance fluide d'un individu, par exemple un prélèvement sanguin. Le dispositif comprend un réservoir 2 pour fluide raccordé à une aiguille 3 par l'intermédiaire d'une micropompe 4 électrique. La micropompe 4 comprend dans un boîtier 5 un moteur 8 apte à entraîner une hélice 9 ou vis sans fin en rotation autour d'un axe 10. Le moteur 8 comporte un stator 11 doté d'une ouverture 12 cylindrique centrée sur l'axe 10 et un rotor 13 central monté sur un tube 14 centré sur l'axe 10 et solidaire en rotation avec l'hélice 9, le tube 14 étant inséré dans l'ouverture 12 cylindrique. Le tube 14 comporte une première extrémité 16 raccordée coaxialement à un cône de percussion 15 destiné à pénétrer dans le réservoir 2 en le perçant et une seconde extrémité 17 raccordée coaxialement à l'aiguille 3 de sorte à former un passage étanche pour le fluide entre le réservoir 2 et l'aiguille 3 via l'hélice 9. Comme on peut le voir sur la figure 1, le cône de percussion 15 et l'aiguille 3 sont alignés avec l'axe 10. Un opercule 18 destiné à être percé par le cône de percussion 15 de sorte à permettre le passage du fluide entre le réservoir 2 et le cône de percussion 15 est inséré sur le réservoir 2 en étant aussi aligné axialement avec l'axe 10. L'alignement de l'aiguille 3, du cône de percussion 15 et de l'opercule 18 avec l'axe 10 de l'hélice 9 permet d'optimiser le fonctionnement, notamment fluidique, de la micropompe 4 et de minimiser l'encombrement du dispositif 1. Cette configuration d'alignement axial permet, en particulier dans le cas d'une injection, au fluide de pénétrer dans la micropompe 4 par gravité et de servir d'amorce pour actionner la micropompe 4, laquelle entraîne ensuite le fluide vers l'aiguille 3 pour réaliser l'injection. Comme représenté figure 1, le stator 11 du moteur 8 comprend ici deux paires de bobines ou électroaimants 19,20 diamétralement opposées autour de l'axe 10, les bobines 19,20 de chaque paire de bobines formant une mâchoire dans laquelle s'insèrent des aimants permanents 21 du rotor 13. Avantageusement, le rotor 13 du moteur 8 se présente sous la forme d'un disque annulaire 22 centré sur l'axe 10 et sensiblement perpendiculaire à l'axe 10, les aimants 21 du rotor 13 étant disposés ici en anneau sur la périphérie externe 23 du disque annulaire 22 et la périphérie interne 24 du disque annulaire 22 entourant le tube 14.

Le moteur 8 peut avantageusement être un moteur pas-à-pas qui permet de pomper un certain volume de fluide avec une grande précision et à une pression et une vitesse constante. Le débit d'injection ou de prélèvement de la substance étant ainsi déterminé par le moteur 8, on peut réaliser une injection ou un prélèvement régulé(e) d'un fluide avec un dosage précis de la quantité de fluide pompée. Le dispositif médical 1 comprend en outre une pile 25 électrique reliée à une commande 26 incluant une ou plusieurs cartes électroniques et qui permet notamment d'alimenter et de piloter le moteur 8, la commande 26 pouvant en particulier varier la vitesse du moteur 8 et donc le débit de la pompe 1 et la pression. La pile 25 électrique peut être avantageusement une biopile ou une pile solaire. Par ailleurs, on voit sur la figure 1 que la micropompe 4 dans le boîtier 5, la pile 25 et la commande 26 sont montées dans une enceinte 27, formée ici de deux parties d'enceinte complémentaires 28,29 cylindriques emboitables l'une dans l'autre de manière simple et amovible, par exemple en se clipsant l'une sur l'autre, de sorte à réaliser une enceinte 27 étanche. Le réservoir 2 est ici monté sur l'enceinte 27 par l'intermédiaire d'une pluralité de plots 30 et d'éléments élastiques 31 qui permettent de maintenir le réservoir 2 à distance de la micropompe 4 avant utilisation du dispositif médical 1, l'opercule 18 étant intact, puis de déplacer le réservoir 2 en direction de la micropompe 4 de sorte que le cône de percussion 15 perce l'opercule 18 et autorise un prélèvement ou une injection.

Le dispositif médical 1 selon l'invention est compact et mesure environ 3 cm de diamètre de sorte à loger la micropompe 4 qui peut mesurer entre 0,5 et 2 cm de hauteur selon l'application, c'est-à-dire en fonction du type de fluide et du volume à injecter ou prélever, ainsi que du temps de fonctionnement nécessaire.

Le moteur 8 de la micropompe 4 peut être réalisé par une technologie micro-mécanique (ou MEMS ) dans des matériaux tels que du verre, des plastiques ou des matériaux composites. Le boîtier 5 peut être réalisé en plastique de sorte à être étanche au fluide. Sur la figure 2, on a représenté plus en détails la micropompe 4 qui comprend en outre deux paliers 34,35 en forme de volants aptes à laisser passer ledit fluide et s'étendant dans l'ouverture 12 cylindrique au niveau de ses extrémités axiales opposées 36,37, ainsi que deux portions d'arbre respectives 38,39 de l'hélice 9 portées par le tube 14 coaxial au niveau de ses extrémités axiales opposées 16,17 par l'intermédiaire d'un ou plusieurs rayons (non montrés), les paliers 34,35 étant destinés respectivement à guider en rotation les portions d'arbre 38,39. On voit sur la figure 2 que le boîtier 5 est ici en deux parties supérieure et inférieure 6,7 complémentaires cylindriques emboitables l'une dans l'autre de manière simple et amovible, par exemple en se clipsant l'une sur l'autre, de sorte à réaliser un boîtier 5 étanche. Plus précisément, les paliers 34,35 sont formés respectivement sur chaque partie 6,7 du boîtier 5, ici sur deux décrochements cylindriques externes 32,33 respectifs de chaque partie 6,7 du boîtier 5. Le stator 11 est fixé sur une partie supérieure 6 du boîtier 5, ici en périphérie du boîtier 5, le boîtier 5 étant dimensionné de telle sorte que, lorsque les deux parties 6,7 du boîtier 5 avec le stator 11 et le rotor 13 sont assemblées pour fermer le boîtier 5 autour de l'hélice 9 dans le tube 14, les portions d'arbre 29,30 de l'hélice 9 sont engagées dans les paliers 34,35 respectifs. Ainsi, on obtient un montage simple de l'ensemble du moteur 8 de la micropompe 4. La micropompe 4 permet notamment d'utiliser un moteur 8 disponible commercialement en intégrant une hélice 9 dans l'axe 10 de rotation de ce moteur 8. Par ailleurs, comme montré sur la figure 2, un ou plusieurs capteurs 40,41 aptes à détecter la présence du fluide dans l'hélice 9 peuvent être disposés le long du tube 14 en étant espacés axialement de sorte à détecter le remplissage du tube 14 par le fluide, ici un premier capteur 40 détecte la présence de fluide en entrée de l'hélice 9 c'est-à-dire vers le cône de percussion 15, et un second capteur 41 détecte la présente de fluide en sortie de l'hélice 9, c'est-à-dire vers l'aiguille 3. Les capteurs 40,41 sont reliés à la commande 26 qui actionne le moteur 8 de la pompe 1 uniquement lorsque le tube 14 est plein, et l'arrête immédiatement lorsque le tube 14 est vide de sorte à permettre une injection d'une substance sans risque d'injecter de bulles d'air. Avantageusement, le tube 14 et le rotor 13 sont munis respectivement de parties complémentaires d'un moyen de blocage 4:2 qui bloquent le tube 14 (et donc l'hélice 9) en translation axiale par rapport au rotor 13. Une première partie du moyen de blocage 42 peut consister en une gorge 43 périphérique creusée dans la paroi externe du tube 14 dans laquelle se clipse facilement le disque annulaire 22 du rotor 13. Une autre partie du moyen de blocage 42 peut être une rondelle 44 concentrique au tube 14 fixée sur la périphérie externe du tube 14 et destiné à bloquer le tube 14 par rapport au rotor 13 dans une première direction dans l'axe 10 indiquée par la flèche A sur la figure 1. Une autre partie encore du moyen de blocage 42 peut être une bague ouverte 45 de diamètre sensiblement égal au diamètre du tube 14 et destinée à bloquer le tube 14 par rapport au rotor 13 dans une deuxième direction dans l'axe 10 opposée à la première direction, indiquée par la flèche B sur la figure 1. Le moyen de blocage 42 permet ainsi un montage aisé de l'hélice 9 avec le tube 14 dans le rotor 13, les portions d'arbre 29,30 venant se loger dans les paliers 34,35 respectifs.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif miniaturisé à usage médical pour l'injection ou le prélèvement d'une substance, comprenant un réservoir (2) raccordé à une aiguille (3) par l'intermédiaire d'une micropompe électrique (4), caractérisé en ce que la micropompe (4) comprend un stator (11) et un rotor (13) central d'un moteur électrique (8) à aimants permanents (21), le rotor (13) central étant traversé coaxialement par une hélice (9) sans fin entourée par un tube (14) ayant une première extrémité (16) raccordée coaxialement à un cône de percussion (15) destiné à pénétrer dans le réservoir (2) et une seconde extrémité (17) raccordée coaxialement à l'aiguille (3).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le tube (14) est entouré coaxialement par un disque annulaire (22) portant les aimants (21) du rotor (13), ce disque annulaire (22) étant disposé entre deux paliers (34,35) du stator (11).
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit moteur (8) est un moteur pas-à-pas.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un ou plusieurs capteurs (40,41) sont prévus pour détecter la présence d'un fluide dans ledit tube (14).