FR3053262A1 - Systeme de preparation d’une composition personnalisee par pression - Google Patents

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Abstract

L'invention propose un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée à partir de N réserves (501-502) de composés actifs (A1-A2), N étant un entier supérieur ou égal à 1, précis, rapide, facile à mettre en oeuvre, hygiénique, et économique. Selon l'invention, le système comprend un générateur de pression pneumatique (200) relié à un répartiteur de pression (300) comprenant N commutateurs de pression (301-306), chacun présentant au moins une entrée (I1) reliée au générateur de pression, une entrée (I2) reliée à la pression atmosphérique et une sortie (311-316), reliées à une entrée d'une réserve de composé actif.

Description

Domaine de l'invention
L'invention concerne un système de préparation d'une composition personnalisée par pression.
Arrière-plan technique
Les industriels tendent de plus en plus à favoriser la fabrication d'objets par l'utilisateur lui-même à partir de données transmises par Internet et mises en oeuvre par des systèmes de fabrication connectés tels que les imprimantes 3D.
Parallèlement, on observe dans le domaine des produits consommables, une tendance à la personnalisation des produits en fonction de l'utilisateur final. Cette tendance est par exemple observée pour la préparation de traitements pharmaceutiques spécifiquement adaptés au patient en fonction de son sexe, de son âge, de son patrimoine génétique, et des spécificités de sa maladie, tels que son cancer ou la souche virale.
L'invention vise à proposer un système de préparation de compositions personnalisées dans le domaine des produits consommables tels que les préparations cosmétiques (produits dermatologiques/ soins de la peau et capillaires, etc.), les produits de traitements thérapeutiques, la nutrition (préparation de boissons vitaminés ou aromatisées personnalisées), l'art et l'artisanat (préparation de peintures personnalisées), les produits ménagers (lessive, parfum d'intérieur, produit vaisselle, produit de nettoyage).
La présente invention vise à proposer un dispositif de préparation et de dispense d'une composition personnalisée parmi un grand nombre (plusieurs milliers / millions / milliards) de préparations possibles à partir d'un nombre restreint de principes actifs, facile à mettre en oeuvre, précis et peu coûteux.
Dans le domaine cosmétique, il a déjà été proposé de tels dispositifs mais ils présentent de nombreux inconvénients.
Le document de brevet FRI570080 décrit un dispositif automatisé comprenant une interface de contrôle commandant des pousseseringues provoquant l'injection du contenu des seringues dans des tubes flexibles se rejoignant dans une zone de mélange constituée d'un connecteur à plusieurs entrées, relié à un cône d'éjection de la composition cosmétique ainsi préparée.
La durée pendant laquelle les pousse-seringues sont actionnés et leur vitesse d'actionnement dépendent de la quantité de composition cosmétique souhaitée, de la proportion des différents principes actifs et bases cosmétiques dans la formulation cosmétique, ainsi que du volume situé entre le connecteur et le cône d'éjection (volume mort).
Cependant, l'utilisation de pousses seringue rend la machine très chère en termes de coûts. Chaque pousse-seringue étant un actionneur volumétrique, la présence d'une bulle éventuelle ne peut pas être détectée et la dose administrée peut ne pas être suffisante. Comme il y a une zone de mélange en avale qui exerce une contre-pression, une partie au moins de la dose de produit peut également revenir en amont du fait de l'élasticité du système, de sorte que les composés peuvent être contaminés par les autres composés contenus dans le mélange.
En outre, dans le cas de préparation très visqueuse, l'élasticité du système génère d'important délais entre l'actionnement des pousse-seringues et la délivrance du produit ce qui rend le système trop long et augmente les risques de dosage erroné (par exemple : prélèvement par l'utilisateur avant d'avoir la dose finale injectée). En outre le mélangeur présente le risque de contamination (remontée des crèmes dans les tubes ou diffusion des principes actifs). Enfin, le dispositif décrit dans ce document comporte un volume mort. Ainsi, le mélange précédent restant dans la zone du mélange, il viendra s'ajouter au mélange instantané une quantité de produits possiblement indésirables issus du mélange précédent.
Le document WO2014080093 décrit un dispositif automatisé comprenant un support de cartouches à usage unique comprenant les composés actifs, un bloc de mélange des composés actifs, une aiguille creuse apte à percer les cartouches, et des moyens d'aspiration du composant actif à travers ladite aiguille creuse vers le bloc de mélange.
L'utilisation de capsules uniques oblige l'utilisateur à de nombreuses manipulations et un risque d'erreur. Cela génère de nombreux coûts (financiers et écologiques) et le fait de ne pas pouvoir changer la quantité administrée par capsule limite le nombre de formulations possibles.
De plus, la quantité préparée est relativement importante et une grande partie peut être gâchée si elle n'est pas utilisée rapidement.
En outre, le bloc de mélange est un actionneur volumétrique, de sorte que la quantité de produit délivrée est sensible à la présence de bulles.
Enfin, le bloc de mélange doit être nettoyé après chaque préparation ce qui génère également des déchets de rinçage, qui doivent être gérés par l'utilisateur et augmentent le risque de formation de biofilms et de contamination bactériologique. De plus, ce document précise simplement que le bloc est rincé avec de l'eau de rinçage, ce qui est très insuffisant pour assurer à la fois l'hygiène et la précision des produits fabriqués.
Résumé de l'invention
L'invention vise à résoudre les problèmes posés par les systèmes de l'art antérieur et permettre une préparation et une administration plus précise et plus rapide d'un grand nombre de formulations, avec un dispositif facile à mettre en oeuvre, hygiénique, précis, rapide et économique.
Grâce au système de préparation selon l'invention, il est possible de préparer des compositions uni dose (une à quelques gouttes) à partir de cartouches multi-utilisation. Chaque cartouche comprend au moins un composé actif, avantageusement mélangé à un excipient de type crème, huile, pâte ou autre fluide. Dans la suite de la description on désignera par «composé actif» le composé et son excipient éventuel.
A cette fin, l'invention a pour objet un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée à partir de N réserves de composés actifs, N étant un entier supérieur ou égal à 1, présentant chacune une résistance hydraulique déterminée, et comprenant chacune une entrée fluidique, une sortie fluidique et un corps comprenant au moins un composé actif, le système comprenant un générateur de pression pneumatique relié à un répartiteur de pression comprenant N commutateurs de pression, chacun présentant au moins une entrée reliée au générateur de pression, une entrée reliée à la pression atmosphérique et une sortie, reliées à une entrée d'une réserve de composé actif, de telle sorte que chaque réserve de composé actif peut être mise en relation soit avec la pression atmosphérique, soit avec la pression générée par le générateur de pression.
Un commutateur de pression est un système de contrôle pneumatique ayant au moins deux entrées 11 et 12 et une sortie 311-316, le dit commutateur étant pilotable pour appliquer à la sortie 31 1-316 une pression de valeur comprise entre les deux valeurs de pressions à l'entrée 11 et à l'entrée 12.
Il peut s'agir par exemple d'une vanne 3 :2 permettant d'appliquer à la sortie soit la pression provenant de l'entrée 11 soit la pression provenant de l'entrée 12. Il peut aussi s'agir d'un régulateur proportionnel pilotable permettant d'appliquer à la sortie 31 1-316 toute pression comprise entre les deux valeurs de pressions à l'entrée 11 et à l'entrée 12.
La résistance hydraulique est une grandeur caractérisant une conduite et permettant de calculer la perte de charge subie par un fluide s'écoulant dans la conduite. La résistance hydraulique de la réserve de composé actif dépend de la structure de la réserve et de la viscosité du composé actif qu'elle contient.
Selon des modes de réalisation particuliers :
• chaque commutateur de pression peut être une vanne 3 :2 ;
• chaque commutateur de pression peut être un régulateur de pression ;
• chaque réserve de composé actif peut comprendre, à sa sortie fluidique, une buse d'éjection, de résistance hydraulique au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique de ladite réserve de composé actif;
• la buse d'éjection peut être un tube cylindrique ;
• chaque réserve de composé actif peut être constituée d'une cartouche multidoses interchangeable et d'un support de cartouches adapté pour maintenir, en utilisation, hermétiquement et indépendamment chaque entrée de cartouche avec une sortie d'un commutateur de pression ;
• les buses d'éjection peuvent être agencées directement en sortie de chaque cartouche ;
• les buses d'éjection peuvent être agencées sur le support de sorte que, en utilisation, elles sont agencées en aval de la sortie des cartouches, et sont adaptées pour être maintenues hermétiquement, en utilisation, contre chaque sortie de cartouche ;
• le générateur de pression pneumatique peut être constitué d'une pompe reliée à un réservoir de pression lui-même relié à un détendeur permettant de réguler la pression en sortie du réservoir;
• le générateur de pression pneumatique peut être constitué par un réservoir de gaz comprimé amovible et interchangeable, associé à un détendeur;
• l'entrée d'au moins un commutateur de pression peut être reliée à une sortie d'une vanne 2 :2 comprenant en outre une entrée à ouverture commandable reliée à la pression atmosphérique de telle sorte qu'au moins une réserve de composé actif peut être soit mise en relation avec la pression atmosphérique, soit mise en relation avec la pression générée par le générateur de pression, soit fermée ;
• la sortie d'au moins un commutateur de pression peut être reliée à une entrée à ouverture commandable d'une vanne 2 :2 comprenant, en outre, une sortie reliée à une réserve de composé actif, de telle sorte qu'au moins une réserve de composé actif peut être soit mise en relation avec la pression atmosphérique, soit mise en relation avec la pression générée par le générateur de pression, soit fermée ;
• le système peut comprendre N capteurs de pression agencés chacun dans une réserve de composé actif, permettant de mesurer la pression dans les N réserves de composé actif ;
• un limiteur de débit peut être agencé entre le générateur de pression et chaque entrée des N commutateurs de pression ;
• un limiteur de débit peut être agencé entre la pression atmosphérique et chaque entrée des N commutateurs de pression ;
• un limiteur de débit peut être agencé entre chaque réserve de composés actifs et chaque sortie des N commutateurs de pression ;
• le système peut comprendre, en outre, N' réservoirs dits « de référence », hermétiques et indéformables en fonctionnement sous la pression et de volumes connus et différents entre eux, N' étant supérieur ou égal à 1, le répartiteur de pression présentant N' commutateurs de pression supplémentaires reliées aux dits réservoirs de références et comprenant chacun un capteur de pression permettant de mesurer la pression interne à chaque réservoir de référence ;
• N+N' limiteurs de débit identiques peuvent être agencés entre le générateur de pression et chaque entrée des N+N' commutateurs de pression ;
• N+N' limiteurs de débit identiques peuvent être agencés entre la pression atmosphérique et chaque entrée des N+N' commutateurs de pression ; et/ou • N+N' limiteurs de débit identiques peuvent être agencés entre chaque réserve de composés actifs et chaque sortie des N+N' commutateurs de pression.
L'invention a également pour objet une cartouche pour un système de préparation et de dispense précédent, la cartouche comprenant un corps, une entrée et une sortie munie d'une buse d'éjection de résistance hydraulique au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique dudit corps.
Selon des modes de réalisation particuliers :
• le corps peut être délimité par une paroi longitudinale, la buse d'éjection étant positionnée dans le prolongement de la paroi longitudinale du corps de la cartouche de sorte que, en utilisation, lorsque plusieurs cartouches sont juxtaposées, les sorties des cartouches forment ensemble une buse de distribution unique ; et/ou • la cartouche peut comprendre une paroi extérieure indéformable par la pression en fonctionnement, et une enceinte interne comprenant le ou les composé(s) actif(s), ladite enceinte étant déformable sous la pression en fonctionnement, et étant destinée à être fixée de manière étanche à la buse d'éjection en position d'utilisation.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation et de dispense d'une composition personnalisée à partir de réserves de composés actifs d'un système précédent, le procédé comprenant les étapes suivantes :
a) activer le générateur de pression pneumatique pour délivrer une pression d'utilisation ;
b) contrôler l'activation des N commutateurs de pression pendant une durée déterminée pour délivrer une pression d'utilisation pendant un temps donné dans au moins une réserve de composé actif et délivrer une dose déterminée de chaque composé actif en fonction de la pression d'utilisation ;
c) à la fin de chaque durée déterminée, contrôler l'activation des N commutateurs de pression pour délivrer une pression atmosphérique dans ladite au moins une réserve de composé actif pour arrêter le flux de composé actif hors de ladite au moins une réserve
Selon des modes de réalisation particuliers :
• au cours de l'étape b), la durée de dispense de chaque composé actif peut être enregistrée, la quantité de composé actif dispensée de chaque réserve étant ensuite déduite et utilisée pour déterminer un état de remplissage de chaque réserve, le procédé comprenant, en outre, une étape d) d'indication de recharge des réserves ;
• lorsque le système comporte une buse d'éjection de résistance hydraulique au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique de ladite réserve de composé actif, ainsi que des capteurs de pression dans les réserves de composés actifs, le procédé peut comprendre, en outre, une étape de détermination de la dose de composé actif dispensé comprenant :
• un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée, la stabilisation et la descente en pression dans ladite réserve de composé actif ;
• une intégration en fonction du temps de la pression ainsi mesurée ;
• un calcul de la dose injectée en divisant l'intégrale ainsi obtenue par la résistance hydraulique ;
• lorsque le système comporte des capteurs de pression dans les réserves de composés actifs, le procédé peut comprendre, en outre, une étape de détermination du taux de remplissage d'au moins une réserve de composé actif (501-508) comprenant :
- un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée et/ou descente en pression dans ladite réserve de composé actif ;
- un calcul du taux de remplissage de ladite réserve de composés actifs par comparaison de la courbe de pression ainsi mesurée avec des courbes de référence de montée et/ou descente en pression dans des réservoirs ayant des taux de remplissage différents.
• lorsque le système comporte des capteurs de pression dans les réserves de composés actifs, et N' réservoirs de référence munis également de capteurs de pression, le procédé peut comprendre, en outre, une étape de détermination du taux de remplissage d'au moins une réserve de composé actif comprenant:
- un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée et/ou descente en pression dans ladite réserve de composé actif ;
ίο
- un enregistrement de la courbe de pression mesurée par les capteurs de pression lors de la montée et/ou descente en pression dans chaque réservoirs de référence ;
- un calcul du taux de remplissage de ladite réserve de composés actifs par comparaison des courbes de montée et/ou descente en pression dans ladite réserve de composé actif avec les courbes de montée et/ou descente en pression dans les réservoirs de référence.
Description des figures
D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés, qui représentent, respectivement :
la figure 1, une vue schématique en coupe d'un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ; la figure 2, une vue schématique en perspective d'un second exemple de réalisation d'un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ;
la figure 2a, une vue schématique en plan d'une vanne 3 :2 utilisée comme commutateur de pression dans un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ;
la figure 2b, une vue schématique en plan d'une vanne 3 :2 combinée à une vanne 2 :2 en sortie, utilisée comme commutateur de pression dans un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ;
la figure 2c, une vue schématique en plan d'une vanne 3 :2 combinée à une vanne 2 :2 en entrée à la pression atmosphérique, utilisée comme commutateur de pression dans un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ;
Ια figure 3, une vue schématique vue de côté du système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée de la figure 2 ; la figure 4, une vue schématique en coupe longitudinale d'un exemple de cartouche de composé actif selon l'invention ;
la figure 5, une vue schématique en vue de dessus d'un ensemble de cartouches équipant un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ;
les figures 6a, 6b et 6c, des vues schématiques en vue de dessous de trois exemples de réalisation d'un ensemble de cartouches équipant un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ;
la figure 7, un graphique illustrant la linéarité du volume de préparation déposé en fonction du temps avec un système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention ; et la figure 8, un graphique illustrant la durée de montée en pression d'une cartouche de composé actif en fonction de son taux de remplissage.
La figure 9, un graphique illustrant la durée de montée en pression simultanée de deux cartouches de composé actif en fonction de leur taux de remplissage La figure 10, un graphique illustrant la durée de descente en pression de deux cartouches de composé actif en fonction de leur taux de remplissage pour des dépressurisation consécutives ou simultanées
La figure 1 1, un graphique illustrant la corrélation entre la dose injectée et l'intégrale de la pression dans une cartouche dans le cas d'un système de génération de pression limitant, pour une injection d'une cartouche unique ou pour une injection simultanée de plusieurs cartouches.
Description détaillée de l'invention
D'une manière générale, le système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention, illustré en figure 1, comprend un bâti 1 00 comprenant un générateur de pression pneumatique 200 relié à un répartiteur de pression 300 comprenant N sorties, N étant un entier supérieur ou égal à 1. N sera égal à 1 pour dispenser un produit unique, par exemple la dispense précise d'un médicament déjà préparé. N est supérieur ou égal à 2 pour la dispense de différents produits à mélanger.
Sur la figure 1, seules deux sorties 31 1-312 sont illustrées.
Chaque sortie est commandable indépendamment et est reliée hermétiquement à une réserve de composé actif.
Le répartiteur de pression a donc pour fonction de répartir la pression du générateur de pression entre les différentes réserves de composé actif. A cette fin, le répartiteur de pression 300 est composé de N commutateurs de pression 301-306 comprenant chacun une sortie 31 1-312, permettant de commuter d'une pression nulle (aucune pression n'arrive à la réserve de composé actif à laquelle le commutateur considéré est relié) à une pression positive d'utilisation. Différents types de commutateurs de pression peuvent être utilisés. Le plus simple est une vanne 3 :2 qui comprend deux positions : une position fermée dans laquelle la pression transmise est la pression atmosphérique et une position ouverte dans laquelle la pression transmise est maximale du générateur de pression. Alternativement, il est possible d'utiliser un régulateur de pression qui permet de transmettre une pression choisie dans l'intervalle compris entre la pression atmosphérique et la pression maximale.
Chaque réserve de composé actif est munie d'une buse d'éjection à sa sortie fluidique, à l'opposé de l'entrée d'air comprimé. Selon l'invention, cette buse d'éjection présente une structure et des dimensions telles que la résistance hydraulique Rhl de la buse d'éjection est largement supérieure à la résistance hydraulique Rh2 de la réserve de composé actif. Cela permet une bonne précision de la dose éjectée. En pratique, la résistance hydraulique Rhl de la buse d'éjection est choisie préférablement au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique Rh2 de la réserve de composé actif.
Pour simplifier les calculs dans la suite de la description, les buses d'éjections sont constituées par un tube cylindrique de section et de longueur telles que la résistance hydraulique Rhl du tube cylindrique est égale à préférablement au moins neuf fois la résistance hydraulique Rh2 de la réserve de composé actif. Cependant, les buses d'éjections (les tubes cylindriques) peuvent également comprendre des structurations internes qui augmentent la résistance hydraulique à longueur de tube égale. Alternativement, les buses d'éjections peuvent présenter une forme complexe, c'est-à-dire non cylindrique, telle que la résistance hydraulique Rhl de la buse est égale à préférablement au moins neuf fois la résistance hydraulique Rh2 de la réserve de composé actif.
Ce rapport entre les résistances hydrauliques des réserves et des buses d'éjection à leur sortie fluidique assure que la dose administrée est proportionnelle à la pression appliquée indépendamment du niveau de remplissage de la cartouche.
Dans le cas où l'utilisateur préférerait ne pas utiliser de buse d'éjection, il est néanmoins nécessaire pour lui de connaître la résistance hydraulique Rh2 du corps de la cartouche ainsi que le taux de remplissage de la cartouche. En effet, il sera possible de calibrer en amont, le débit de composé actif en sortie de cartouche en fonction du taux de remplissage de cette dernière. En utilisation, le niveau de remplissage de la cartouche pourra être extrapolé à partir de l'intégration de l'ensemble des doses déjà dispensées. Cependant, ce mode de réalisation sans buse d'éjection de résistance Rhl au moins 9 fois supérieures à la résistance Rh2 sera particulièrement sensible à la façon dont le composée actif se répartira dans la cartouche. Pour cette raison, il pourra être préférable, pour assurer un bon dosage du composé actif d'introduire cette buse d'éjection.
L'ensemble des éléments électriques ou électroniques sont contrôlés par une carte électronique permettant en outre, par un module de communication, de préférence sans fil (Wifi, Bluetooth, ...), de collecter les préparations devant être dispensées. Le bâti 100 peut inclure un système d'alimentation, un écran tactile 800 ou toute interface nécessaire à l'utilisateur (bouton de mise en marche, de sélection, etc...) pour faire fonctionner le système.
Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 2 à 4, le générateur de pression pneumatique 200 peut être composé d'une pompe 201 reliée à un réservoir de pression 202, par exemple de 200 mL. Ce générateur de pression est lui-même relié à un détendeur 203 permettant de réguler la pression en sortie au-delà de la pression atmosphérique, de préférence au moins 1 bar au-delà.
Alternativement, le générateur de pression peut être constitué par un réservoir de gaz comprimé amovible et interchangeable, par exemple de type cartouche de CO2, associé à un détendeur 203.
La sortie du générateur de pression 204 est reliée à l'entrée 307 d'un répartiteur de pression 300 par l'intermédiaire du détendeur 203. Le répartiteur de pression 300 comprend un circuit pneumatique comprenant une entrée 307 reliée au générateur de pression 200 via le détendeur 203, et N commutateurs de pression 301-306 constitués, par exemple, de vannes 301-306 de type 3 :2 (voir figure 2a), et N tubes flexibles 341-346 reliant les sorties 311316 des N commutateurs de pression 301-306 (ou à les N sorties O1 d'éventuelles vannes 2 :2 équipant les commutateurs de pression) aux réserves de composés actifs 501-508.
Ces vannes comprennent une entrée 11 reliée au générateur de pression, une entrée 12 reliée à la pression atmosphérique et une sortie 31 1-316 reliée à une réserve 501-508 de composé actif Al -A2, de telle sorte que chaque réserve 501-508 de composé actif Al-A2 peut être mise en relation soit avec la pression atmosphérique (absence de poussée pneumatique), soit avec la pression générée par le générateur de pression 200 (génération d'une poussée pneumatique).
Alternativement, il peut être préférable que le répartiteur de pression 300 permette de moduler la poussée pneumatique dans la réserve de composé actif en imposant une pression intermédiaire à la pression du générateur de pression et la pression atmosphérique. Dans ce cas-là, on pourra utiliser un régulateur de pression pilotable plutôt qu'une vanne 3 :2 ce de telle sorte que chaque réserve de composé actif sera indépendamment mise en relation avec une pression comprise entre la pression atmosphérique (absence de poussée pneumatique) et la pression du générateur de pression (génération d'une poussée pneumatique maximale).
Alternativement, il peut être préférable que le répartiteur de pression 300 permette aussi d'isoler les sorties 311 à 316 (fermeture). Autrement dit, ces sorties ne sont ni à la pression atmosphérique, ni à la pression du générateur de pression, elles sont simplement fermées.
Pour cela, comme illustré en figure 2b, on peut par exemple associer une vanne 2 :2 à l'entrée atmosphérique 12 de chaque vanne 3 :2 précédente. Ainsi, l'entrée 12 de la vanne 3 :2 301-306 est reliée à une sortie O1 d'une vanne 2 :2 301 '-306' comprenant en outre une entrée 13 à ouverture commandable reliée à la pression atmosphérique. On entend par ouverture commandable, une ouverture pouvant être soit ouverte soit fermée.
Chaque réserve 501-508 de composé actif A1-A2 peut alors être soit mise en relation avec la pression atmosphérique, soit mise en relation avec la pression générée par le générateur de pression, soit fermée.
Une alternative équivalente est illustrée en figure 2c dans laquelle la vanne 2 :2 est agencée à la sortie 31 1-316 de la vanne 3 :2. Ainsi, la sortie 31 1 -31 6 de la vanne 3 :2 301-306 est reliée à une entrée 13 à ouverture commandable d'une vanne 2 :2 301 '-306' comprenant, en outre, une sortie O1 reliée à une réserve 501-508 de composé actif Al-A2.
De cette manière chaque réserve 501-508 de composé actif AlA2 peut être soit mise en relation avec la pression atmosphérique, soit mise en relation avec la pression générée par le générateur de pression, soit fermée.
De tels mode de réalisation permettent de limiter les fuites de composés actifs par gravité, hors des réserves de composés actifs.
Alternativement, il est possible d'utiliser deux vannes 2 :2 reliées l'une à l'autre, au lieu d'une vanne 3 :2 et d'une vanne 2 :2. Ceci est plus économique.
Chaque sortie 311 à 316 du répartiteur de pression 300 est reliée à une réserve de composé actif par l'intermédiaire des commutateurs de pression 301-306 à l'aide de tubes flexibles 341-342, par exemple de diamètre interne supérieur à 1 mm.
Avantageusement, on peut utiliser des limiteurs de débit pour contrôler la montée en pression (pour l'éjection de composé actif) et/ou la descente en pression (après l'éjection). Cela permet d'assurer un débit constant du gaz, par exemple de 50 L/min, et de rendre la montée et la descente en pression des cartouches plus reproductible et indépendante du nombre de cartouches à pressuriser, de leur taux de remplissage et de la capacité de pressurisation du générateur de pression.
Pour contrôler la montée en pression, un limiteur de débit est agencé à chaque entrée 11 de chaque commutateur de pression 301-306 relié au répartiteur de pression.
Pour contrôler Ια descente en pression, un limiteur de débit est agencé à chaque entrée 12 (ou 13) de chaque commutateur de pression 301-306 reliée la pression atmosphérique.
Pour limiter à la fois la montée et la descente en pression, on peut soit agencer un limiteur de débit aux deux entrées 11 et 12 (ou à l'entrée 13 d'une éventuelle vanne 2 :2 équipant le commutateur de pression) de chaque commutateur de pression 301-306, soit agencer un limiteur de débit à chaque sortie 31 1 -31 6 de chaque commutateur de pression 301-306 (ou à la sortie O1 d'une éventuelle vanne 2 :2 équipant le commutateur de pression).
Les réserves de composé actif comprennent avantageusement un support 400 muni de N logements 401 et de N cartouches 501-502 multi-doses interchangeables comprenant chacune un composé actif A1-A2, par exemple sous forme de crème.
Le support 400 est adapté pour maintenir, en utilisation, hermétiquement et indépendamment chaque entrée 51 1 -51 2 de cartouche 501 502 avec une sortie du répartiteur de pression.
Par exemple, le support est vissé sur le support 1 00 de sorte que les cartouches 201-502 sont appliquées hermétiquement contre un joint 350.
Le joint d'étanchéité 350 permet d'assurer que la pression entre les différentes cartouches est bien indépendante et qu'il n'y a pas de fuite entre le support 400 et chaque cartouche.
Le support comprend au moins deux logements pour au moins deux cartouches afin de pouvoir faire un mélange des composés actifs A1-A2 contenus dans les cartouches.
Pour une application cosmétique, le support comprend au moins quatre, de préférence au moins six, avantageusement au moins huit logements pour, respectivement, quatre, six ou huit cartouches.
L'ensemble des éléments électriques ou électroniques (les vannes, la pompe, les capteurs de pression, le calculateur de dose, etc.) sont contrôlés par une carte électronique permettant en outre, par un module de communication, de préférence sans fil (Wifi, Bluetooth, ...), de collecter les préparations devant être dispensées. Le bâti 100 peut inclure un système d'alimentation, un écran tactile 800 ou toute interface nécessaire à l'utilisateur (bouton de mise en marche, de sélection, etc...) pour faire fonctionner le système.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention illustré en figure 4, chaque réserve de composé actif comprend, à sa sortie fluidique, une buse d'éjection 500 de résistance hydraulique Rhl au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique de ladite réserve de composé actif.
Avantageusement, la buse d'éjection est un tube cylindrique 500 agencé en amont de la sortie fluidique, à l'opposé de l'entrée d'air comprimé. Ce tube cylindrique présente une section SI et une longueur L1 telles que :
Rh2 X .......
- -, pourvu que X soit inférieur à 1 0%
Rhl (1-X)
Où :
• Rh2 est la résistance hydraulique de la réserve de composé actif ;
• Rhl est la résistance hydraulique du tube ; et • X est le pourcentage d'erreur maximal acceptable entre le débit commandé en régime d'injection à pression constante et le débit réellement obtenu en régime d'injection à pression constante.
Cette équation se simplifie en Rh2/Rh 1 < X car le pourcentage d'erreur maximal X est petit devant 1.
Ainsi, si un taux d'erreur maximal de 1 0% est accepté, le rapport entre la résistance hydraulique Rhl du tube cylindrique et la résistance hydraulique Rh2 de la cartouche doit être supérieur à 9. II est de préférence supérieur à 1 0. Autrement dit, selon l'invention, la résistance hydraulique Rhl du tube cylindrique est avantageusement choisie au moins neuf fois plus grande que la résistance hydraulique de la cartouche.
Si le taux d'erreur maximal autorisé est de 1%, le rapport entre la résistance hydraulique du tube cylindrique et la résistance hydraulique de la cartouche est de 100. Autrement dit, la résistance hydraulique du tube cylindrique doit être 100 fois plus grande que la résistance hydraulique de la cartouche.
La section peut être circulaire, triangulaire, carrée ou autre. Les exemples donnés ci-après sont donnés pour une section circulaire.
Dans le cas où le tube et la cartouche présente une section circulaire, le rapport entre Rhl et Rh2 sera de la forme :
Rhl _ Ll* R24
Rh2 ~ L2*R14 où :
• Rhl est la résistance hydraulique du tube cylindrique circulaire 500;
• Rh2 est la résistance hydraulique de la cartouche 501-508 ;
• Ll est la longueur du tube cylindrique circulaire 500 ;
• L2 est la longueur du corps de la cartouche 501-508 ;
• RI est le rayon du tube cylindrique circulaire 500 ;
• R2 est le rayon de la cartouche 501-508 ;
Cette différence de résistance hydraulique entre la cartouche et les tubes cylindriques 500 améliore la reproductibilité et la prédictibilité de la dose injectée, en permettant de contrôler le débit moyen. Ainsi, la dose dispensée est directement proportionnelle au temps moyen d'application d'une pression constante (voir figure 7) indépendamment du niveau de remplissage de la cartouche.
Plus Ια résistance hydraulique de sortie est grande par rapport à la résistance hydraulique de la cartouche, moins le système est sensible au niveau de remplissage de la cartouche et à la façon dont la crème se répartie dans cette dernière, et donc plus le système est reproductible.
Cette différence de résistance hydraulique permet aux éléments actifs A1-A2 d'être éjectées en dehors de la cartouche sous l'effet de la pression appliquée, à un débit proportionnel à la pression appliquée et au temps d'application de la pression qui est contrôlé par l'ouverture des vannes associées dans le répartiteur de pression. La dose administrée est aussi proportionnelle à la viscosité des éléments actifs A1-A2.
Les figures 5, 6a, 6b et 6c illustrent le mode de réalisation dans lequel les réserves de composés actifs sont constituées par un support 400 dans lequel sont positionnées des cartouches.
Sur la figure 5, le support 400 comprend huit cartouches 501 à 508, vue de dessus. Chaque cartouche comprend un corps 530 (voir figure 4) délimité par une paroi longitudinale, une entrée 51 1 et une sortie 521.
Afin de faciliter la connexion au circuit pneumatique, les entrées 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517 et 518 sont agencées, en position d'utilisation, en périphérie de la face supérieure de la cartouche.
La figure 6a illustre ces mêmes cartouches vues de dessous.
Selon un mode préféré de l'invention, les sorties des cartouches sont positionnées dans le prolongement de l'arrête de la cartouche la plus centrale en position d'utilisation. Autrement dit, la sortie est positionnée dans le prolongement d'une paroi longitudinale du corps 530 de la cartouche. De cette manière, en utilisation, les N sorties 521-528 forment ensemble une buse de distribution 520 unique lorsque les N cartouches sont insérées dans le support.
Sur Ια figure 6α, Ια buse formée par la juxtaposition des sorties 521 -528 des cartouches est circulaire. Il est bien entendu possible de prévoir une buse de forme différente. La figure 6b illustre, par exemple, une buse 520 carrée.
La figure 6c illustre un mode de réalisation similaire à celui de la figure 6b, mais avec seulement quatre cartouches 501 à 504.
Dans un mode de réalisation avantageux de système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention, chaque réserve de composé actif comprend un capteur de pression 360 permettant de mesurer la pression dans ladite réserve de composé actif. Lorsque les réserves de composés actifs sont constituées par un support et des cartouches, les capteurs de pressions 360 sont agencés pour mesurer la pression à l'intérieure ou à l'entrée de chaque cartouche 501-502.
Les capteurs de pression au niveau de l'entrée de chaque cartouche améliorent la prédictibilité de la dose en corrélant directement l'intégrale de la pression mesurée à la dose administrée, et permettent de mesurer le niveau de remplissage de la cartouche en mesurant le temps de montée en pression. Ceci est illustré en figure 8 sur lequel on voit que la pression de distribution (ici 0,8 bar) dans une cartouche remplie à 90% (ligne de carrés) est atteinte presque immédiatement (200 ms), ce qui signifie que la différence entre la dose commandée et la dose administrée est négligeable (inférieure à 10%) pour les injections, par exemple supérieures à 2 secondes.
Inversement, une cartouche pratiquement vide (taux de remplissage de 20%) prend plus de temps pour être mise à la pression de distribution (ligne de triangles). Dans l'exemple, la cartouche a mis presque ls pour atteindre la pression de distribution.
Cela signifie que la dose distribuée dans le cadre d'un générateur de pression limité, pour un temps d'injection de 2s, est significativement inférieure à la dose commandée. Cette variation de la montée en pression dans la cartouche est principalement liée au débit maximal que le système de génération en pression est capable de fournir. Si ce débit n'est idéalement pas infini, le temps de montée en pression dans les cartouches peut varier en fonction du volume d'air à pressurisé (donc du niveau de remplissage de la cartouche).
Dans le cas d'un système de génération particulièrement limité par rapport au volume total à pressuriser, ce temps de mise sous pression peut résulter dans une variation non négligeable de la dose injectée (par exemple si le temps de pressurisation correspond à une fraction non négligeable du temps total d'injection.
En suivant la pression grâce aux capteurs de pression, et en calculant l'intégral du signal pression en fonction du temps pour obtenir la dose effectivement délivrée, il est possible de commander une mise sous pression plus longue pour que la dose délivrée soit identique à la dose commandée.
Le système selon l'invention permet, par conséquent, de délivrer des doses précises de composés actifs, quel que soit le niveau de remplissage de chaque cartouche et quelle que soit la performance du générateur de pression pneumatique pour appliquer la pression d'utilisation (pression de consigne) dans toutes les cartouches. Autrement dit, il est possible d'utiliser des générateurs de pression peu puissants, donc peu coûteux. Alternativement, à générateur de pression identique, un système équipé de capteurs de pression est beaucoup plus précis sur les petits dosages que le même système sans capteur de pression.
De façon symétrique, la chute de pression dans les réservoirs à la fin de l'injection peut être intégrée à l'aide des capteurs de pression. Cependant, cette chute de pression ne dépendant pas du générateur de pression, elle est en générale plus rapide et en outre elle ne dépend pas du nombre de cartouches pressurisées.
Un autre avantage majeur d'insérer des capteurs de pressions pour mesurer la pression dans la cartouche est de pouvoir mesurer le taux de remplissage des cartouches et ainsi prédire le moment où l'utilisateur devra remplacer ses cartouches. Sans cette possibilité, il est possible que le dosage soit erroné du simple fait que la réserve de composé actif est vide. Afin d'éliminer ce problème, on peut se servir de l'information généré par les capteurs de pression. En effet, la rapidité de pressurisation ou de dépressurisation des cartouches dépend du volume de crèmes restant dans chaque cartouche. Plus ce volume est important, plus les phases de pressurisation et de dépressurisation seront rapides. Dans le cas d'un générateur de pression imparfait, il se peut néanmoins que les courbes de montée en pression dépendent du nombre de cartouches pressurisées car le débit que le générateur fournira à chaque cartouche pressurisée dépendra du débit maximal de ce générateur de pression divisé par le nombre de cartouches pressurisées simultanément. La figure 9 illustre la montée en pression de deux cartouches pressurisées simultanément dans les mêmes conditions que la figure 8 (cartouches avec un taux de remplissage respectif de 90% et 20%). On peut s'apercevoir dans cette figure que pour chaque cartouche, le temps de mise en pression a été allongé même s'il est toujours possible de discriminer quelle cartouche est plus remplie que l'autre. Afin de tenir compte de cette dépendance de l'allure de la montée en pression des cartouches en fonction des performances du système de génération de pression et du nombre / taux de remplissage des cartouches utilisées, il pourra être utile d'insérer un limiteur de débit soit à l'entrée 11, soit à la sortie 31 1-316 des commutateurs de pressions (ou à la sortie O1 d'une éventuelle vanne 2 :2 équipant le commutateur de pression), tel que le débit maximal du générateur de pression soit égal à au moins N fois le débit limité pour chaque cartouche. Ainsi, l'allure de la montée en pression ne sera plus limitée par le débit maximal du générateur de pression
Cependant, si le système de génération de pression voit ses performances se dégrader avec le temps, il est possible que l'allure des courbes de montée en pression varie progressivement avec ce vieillissement. Une solution alternative pour être en mesure de mesurer le niveau de remplissage des cartouches dans ce cas est d'insérer dans le bâti 100 une série de N' (N' supérieur ou égal à 1 ) réservoirs de volumes prédéfinis (par exemple 5ml, 1 0ml, 15 mL et 1 8mL), chacun d'eux étant associé à une vanne située au niveau du répartiteur de pression et ayant un capteur de pression associé. En mesurant la montée en pression dans ces réservoirs de référence à chaque mise sous pression, il sera possible de comparer les courbes de montée en pression dans les cartouches à ces réservoirs de référence et ainsi déterminer le volume de remplissage de la cartouche. Par exemple, dans le cas où des cartouches de 20mL sont utilisées dans l'invention, si la courbe de montée en pression dans une cartouche est comprise entre la courbe de montée en pression du réservoir de 1 0ml et du réservoir de 1 5mL, le système sera capable de prédire qu'il reste entre 1 0 et 1 5mL dans la cartouche et qu'il est par exemple nécessaire de commander une nouvelle cartouche. Si la courbe de montée en pression est plus lente dans la cartouche que pour le réservoir de référence de 1 8mL, le système sera en mesure de déterminer que la cartouche est quasiment vide et qu'il faut changer cette cartouche.
Un autre avantage de pouvoir mesurer le taux de remplissage des cartouches, est de pouvoir diagnostiquer un éventuel bouchage des buses d'éjections. En effet, en intégrant l'ensemble des doses injectées depuis l'insertion de la cartouche et en mesurant le niveau réel des cartouches, il est possible de détecter une différence significative entre la quantité restante de crème théoriquement dans la cartouche (sommes des doses dispensées) et la quantité de crème restante effectivement dans la cartouche (mesure de la montée en pression dans la cartouche). II sera ainsi possible d'avertir le système ou l'utilisateur qu'une cartouche ne dispense plus le niveau correct de produit, par exemple car l'utilisateur a laissé le composé actif sécher et donc obstruer la buse d'éjection.
Alternativement, le niveau de remplissage de la cartouche peut être mesuré lors de la dépressurisation des cartouches. Si un limiteur de débit est inséré entre la cartouche et la sortie d'air à la pression atmosphérique, le temps de dépressurisation dépendra de limiteur de débit, du volume vide dans la cartouche et de la différence de pression max dans la cartouche pendant la phase d'injection et la pression atmosphérique. La figure 10 montre la décroissance en pression dans la cartouche quand un filtre à air utilisé comme limiteur de débit est inséré entre la cartouche et la sortie d'air atmosphérique. Dans cette configuration, la courbe de décroissance de pression devient indépendante du nombre de cartouches pressurisées car ces circuits deviennent indépendants alors que dans la phase de montée en pression la pressurisation dépend du système de génération commun à toutes les cartouches et donc de sa capacité à délivrer un débit d'air constant quel que soit le nombre de cartouches pressurisées (ou le niveau de remplissage des cartouches). Dans ce cas-là, il sera néanmoins recommandé d'utiliser N+N' limiteurs de débit identiques à l'entrée atmosphérique E2 de chaque commutateur afin d'assurer une dynamique de décharge en pression identique dans tous les réservoirs (de composé actif et de référence). Ce mode de réalisation permet donc de déterminer le taux de remplissage indépendamment de la performance du système de génération de pression et donc permet de s'absoudre de l'utilisation des volumes de référence en utilisant une simple calibration initiale du temps de dépressurisation d'une cartouche vide et d'une cartouche pleine.
Cependant, réaliser l'estimation du niveau de la cartouche lors de la phase de montée en pression et lors de la phase de descente présente un intérêt pour diagnostiquer le bon fonctionnement du système. On pourra donc vouloir combiner Ια mesure du temps de remplissage de la cartouche lors de la pressurisation, par exemple à l'aide des réservoirs de référence et la mesure du temps de dépressurisation, par exemple en utilisant des limiteurs de débits identiques pour chaque N+N' commutateurs. En cas de valeurs mesurées de remplissage différentes lors du diagnostic d'un réservoir de composée actif, on pourra en déduire qu'il y a un problème d'étanchéité du système : une cartouche insérée de façon non étanche présentera en effet un temps de mise en pression plus long alors que la descente en pression sera plus rapide par rapport à la même cartouche hermétiquement scellée. En cas de modification significative des temps de montée pour tous les réservoirs de référence, on pourra en déduire une dégradation du système de génération de pression qui nécessitera peut-être un remplacement. En cas de modification des courbes de dépressurisation des réservoirs de référence, on pourra en déduire un encrassement ou une dégradation des performances des limiteurs de débit nécessitant aussi leur remplacement.
Toutes ces capacités de diagnostic sont essentielles pour permettre le dosage précis du composé actif quel que soit l'état de vieillissement du système. La figure 1 1, illustre finalement, dans le cas d'un système de génération de pression non parfait constitué d'une pompe pneumatique de faible débit et dans un système dans lequel un limiteur de débit a été introduit entre le répartiteur de pression et chaque cartouche l'influence du temps de montée en pression et de décroissance en pression pour différents temps d'injection (1, 2, 5, 1 0 et 20s) selon que la cartouche est pressurisée seule (losange) ou plusieurs cartouches sont pressurisées simultanément (carrés).
Lorsque les cartouches sont pressurisées simultanément, la montée en pression étant plus lente, on mesure une dose injectée légèrement inférieure à la dose injectée lorsque la cartouche est pressurisée seule (variation de l'ordre de 10%). Néanmoins, on observe aussi que la dose injectée est précisément proportionnelle à l'intégrale de la pression dans la cartouche avec un coefficient de détermination de la régression linéaire supérieur à 0,999. On peut donc améliorer significativement la dose injectée avec cette mesure en pression dans la cartouche, quelles que soient les limitations amenées par le générateur de pression ou les limiteurs de débit nécessaires par exemple à la mesure du taux de remplissage des cartouches. Pour cela, il sera néanmoins nécessaire de calibrer au préalable le système pour connaître la valeur de la résistance hydraulique Rhl pour le composé actif dispensé en mesurant le débit du composé actif induit par la pression d'utilisation lorsque le composé actif rempli entièrement la buse d'éjection.
Ainsi, lorsque le système comporte une buse d'éjection de résistance hydraulique Rhl au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique Rh2 de ladite réserve de composé actif (Rhl étant connu par la calibration préalable du système), ainsi que des capteurs de pression dans les réserves 501-508 de composés actifs, le procédé de préparation et de dispense d'une composition personnalisée selon l'invention comprenant, en outre, une étape de détermination du taux de remplissage d'au moins une réserve de composé actif 501-508 comprenant :
• un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée, la stabilisation et la descente en pression dans ladite réserve 501-508 de composé actif ;
• une intégration en fonction du temps de la pression ainsi mesurée ; et • un calcul de la dose injectée en divisant l'intégrale ainsi obtenue par la résistance hydraulique Rhl préalablement mesurée lors de la calibration du système.
Lorsque les réserves de composés actifs sont constituées par un support et des cartouches, les tubes cylindriques 500 sont avantageusement agencés directement en sortie de chaque cartouche. Ainsi, c'est la cartouche ellemême qui porte le tube cylindrique. Un tel mode de réalisation est illustré en figure 6.
Dans cet exemple, le tube cylindrique 500 présente une section SI préférablement inférieure à 1 mm2 et de longueur préférablement supérieure à 1 mm.
Selon l'invention, la réserve de composé actif présente une section S2 et une longueur L2 telle que sa résistance hydraulique Rh2 soit supérieure à Rhl, préférablement au moins 9 fois supérieure. Ceci permet d'assurer que le remplissage plus ou moins grand de la cartouche n'influera qu'à 1 0% sur le débit de composé actif dispensé. Si le rapport de Rh2 et Rhl est de 100, le remplissage de la cartouche pourra influer sur le débit de dosage de l'ordre de 1% (entre la cartouche pleine ou la cartouche vide).
L'entrée 51 1 des réserves de composés actifs doit également être de faible résistance hydraulique pour permettre une pressurisation rapide de la cartouche. Par exemple, l'entrée 51 1 peut présenter une section S3 circulaire de diamètre de 1 cm et de 2 cm de longueur, alors que la sortie 521 présente une section SI de diamètre de 0,5 mm et de 1 cm de longueur. Ces dimensions sont particulièrement adaptées dans le cadre, par exemple, de crèmes cosmétiques.
Plus la viscosité du composée actif est faible et sa densité est forte, plus la section SI doit être choisie petite et la longueur L1 grande pour obtenir une résistance Rhl importante et limiter l'influence de la pression hydrostatique sur le dosage. Pour un liquide ayant la densité et la viscosité de l'eau dans une cartouche ayant 1 0 cm de hauteur (pression hydrostatique de 1 0 mbar), une section SI de diamètre 100 pm et de longueur 1 cm permettra de limiter les fuites liées à l'action de la gravité à 15 pL par minute, alors que l'application d'une pression de 2 bar permettra le dosage d'environ 50 pL/s (3000 pL/min).
Une solution alternative pour limiter l'influence de cette fuite par gravité lors du dosage lorsque la cartouche n'est pas sous pression est de ne pas mettre la cartouche en liaison ouverte avec la pression atmosphérique, mais au contraire de « boucher » la sortie au niveau du répartiteur de pression. Ceci peut être obtenue en ajoutant une vanne 2 :2 entre la réserve de composée actif et par exemple directement à l'entrée 12 (voir figure 2b), ou encore au niveau de la sortie 311-316 (figure 2c)). Cette vanne lorsqu'elle sera fermée, combiné au faible diamètre du tube cylindrique 500, permettra de retenir le liquide de se déverser.
Une autre solution alternative pour limiter les fuites par gravité lorsqu'aucune cartouche n'est utilisée, est d'ajouter un obturateur automatique en sortie des cartouches. Cet obturateur peut être constitué d'une buse souple (c'està-dire facilement déformable) qu'un système de pincement viendrait fermer avant et après la dispense automatiquement. Avantageusement, ce type de buse souple peut être nettoyé/ remplacé plus facilement en cas de séchage de certains éléments actifs à l'extrémité des buses de dispense. Pour la plupart des fluides visqueux (par exemple avec des viscosités 1 0 fois supérieures à l'eau, l'utilisation d'un bouchon souple mis en place par l'utilisateur sera suffisante).
Alternativement, les tubes cylindriques 500 sont agencés sur le support 400 lui-même, de sorte que, en utilisation, ils sont agencés en aval de la sortie des cartouches, et sont adaptés pour être maintenues hermétiquement, en utilisation, contre chaque sortie de cartouche. Cependant, dans ce cas, il sera nécessaire de nettoyer le support après utilisation, sauf si le composé actif est le même dans la cartouche de remplacement.
Alternativement, les réserves de produits actifs sont directement contenues dans le support 400, de sorte que, en utilisation, les produits actifs sont introduits directement par l'utilisateur lorsque venant à manquer. Cependant, dans ce cas, il sera nécessaire de nettoyer le support après utilisation, sauf si le composé actif introduit dans la réserve est le même que celui précédemment utilisé.
Du fait de l'utilisation d'une injection en pression et de la viscosité (généralement entre 10'3 Pa.s et 103 Pa.s) des composés actifs (en particulier des excipients généralement utilisés pour contenir les composés actifs), la présence d'une bulle dans les produits n'a qu'une influence très négligeable sur la dose effectivement délivrée.
En effet, s'il y a une bulle dans la préparation contenant le ou les composés actifs, cette bulle va s'écouler beaucoup plus vite au travers du tube cylindrique 500 que le liquide. La totalité des liquides ont une viscosité au moins 50 fois supérieur à la viscosité de l'air à 20°C. Cela résulte dans le fait qu'une bulle de l'ordre de grandeur de la dose administrée sera éjectée en au maximum l/50ème du temps nécessaire au dosage du liquide, et ne perturbera pas donc de manière significative la dose. En effet, la présence d'une bulle de l'ordre de grandeur de la dose à dispenser ne perturbera au plus la dose que de 2%). Dans le cas d'un dosage volumétrique de l'état de la technique cité précédemment (utilisation de pousse-seringues ou de cylindres de mélange), au contraire, la présence d'une bulle de taille équivalent à la dose à administrer pourra, dans le pire des cas amener une perturbation de 100% de la dose (seul la bulle sera injectée, pas d'élément actif).
Il est à noter aussi que dans les exemples de réalisations illustrés et décrits, les réserves de produit actif et les tubes cylindriques 500 présentent des formes cylindriques qui présentent l'avantage de permettre un calcul aisé de la résistance hydraulique. Cette caractéristique n'est cependant pas limitante et toute forme de réserve de produit actif ou de buse d'éjection présentant d'éventuels rétrécissements, structurations ou renflement au niveau interne pourront être utilisée tant que sera respecté le fait que la résistance hydraulique induite par les réservoirs Rh2 est connue, et que la résistance Rhl des buses d'éjection est supérieure à Rh2, de préférence au moins 9 fois. Il est important de noter que le rapport des résistances hydrauliques peut être facilement mesurée en mesurant le débit Dl généré par une différence de pression donnée DeltaP appliquée à un liquide (par exemple de l'eau) remplissant complètement les tubes cylindriques 500 et le débit D2 généré par la même différence de pression DeltaP appliquée à ce même liquide remplissant complètement la réserve de composée actif. On aura alors Rhl/Rh2 = D1/D2. Il n'est donc pas nécessaire de pouvoir calculer la résistance hydraulique a priori et seul le rapport de résistance hydraulique qui peut être calculé avec n'importe quel liquide est important.
Afin de pouvoir mesurer ces résistance fluidiques Rhl et Rh2, il est préférable que le corps de la réserve de composé actif et la buse d'éjection soient indéformables sous l'application de la pression d'utilisation. En effet, si les matériaux et/ou les dimensions (notamment l'épaisseur) de ces éléments les rendent déformables à la pression d'utilisation, la résistance fluidique pourrait varier lors de la montée en pression dans le réservoir et le rapport entre Rhl et Rh2 pourrait lui aussi varier en fonction de la déformation des éléments utilisés provoquée par la pression d'utilisation. Par exemple, l'utilisation d'un corps en verre ou en acier d'épaisseur suffisante permettra d'obtenir des résistances hydrauliques constantes quelles que soient les pressions d'utilisation utilisées jusqu'à 2 bars.
D'une manière générale, il faut que les cartouches soient dans une position telle que du composé actif soit toujours en contact avec la buse d'éjection, afin qu'une mise sous pression aboutisse à l'éjection de composé actif et non à l'éjection d'air. En pratique il est pertinent d'utiliser la gravité pour s'assurer que le composé actif soit toujours en contact avec la buse. Dans ce cas, le support doit permettre de maintenir les cartouches de telle sorte que la sortie fluidique soit sous l'entrée fluidique (au sens de la gravité) Ainsi, dans les exemples de réalisations précédents, le/les composé(s) actif(s) est/sont contenu(s) dans une réserve de composé actif rigide (c'est-à-dire qui ne se déforme pas lors de la mise sous pression). Dans ce cas, le support doit permettre de maintenir les cartouches sensiblement verticales (au sens de la gravité), à plus ou moins 45 degrés près, de façon à ce que la gravité attire la préparation vers la buse d'éjection 500. En effet, il est préférable que la buse d'éjection soit située en-dessous (au sens de la gravité) de la réserve de composé actif. De même, afin d'éviter le déversement du liquide dans le répartiteur de pression 300, il est préférable que l'entrée 51 1 des réserves de composé actif soit située au-dessus (au sens de la gravité) de la réserve de composé actif.
Selon un mode de réalisation alternatif (non illustré) de l'invention, chaque cartouche comprend une paroi extérieure indéformable par la pression en fonctionnement, et une enceinte interne déformable sous la pression et comprenant le ou les composé(s) actif (s) dans un liquide. Par exemple, la cartouche est en métal et l'enceinte souple est un sachet souple en polymère plastique.
L'enceinte souple (c'est-à-dire déformable lors de la mise sous pression) est hermétiquement fixée (par scellage, collage ou serrage) à la buse d'éjection (par exemple le tube cylindrique) 500 de façon à laisser s'échapper le liquide sous l'effet de la pression exercée sur les parois de l'enceinte souple.
De cette manière, il est possible d'avoir des cartouches dont la buse d'éjection est plus haute que l'entrée d'air, car l'air ne s'échappera jamais par la buse d'éjection scellée hermétiquement à l'enceinte souple et le composé actif ne se déversera pas dans le répartiteur de pression puisqu'il est retenu par l'enceinte souple.
Ce fonctionnement permet en outre de limiter les problèmes de contamination par l'air injecté et permet au système de fonctionner avec des cartouches non verticales. En évitant aux composés actifs de se dégrader au cours du temps, il devient alors possible d'assurer un dosage des composées actif précis sur des périodes beaucoup plus longues (plusieurs mois) que dans le cas où les composés actifs ne sont pas protégés des processus de modification chimiques engendrés par l'exposition à l'air. En revanche, l'utilisation d'une enceinte souple peut avoir pour effet d'augmenter la résistance hydraulique Rh2 du réservoir d'une résistance Rh2' supplémentaire, particulièrement lorsque la quantité de liquide devient faible et qu'un travail mécanique non négligeable devient nécessaire pour le repliement de l'enceinte souple. Cette résistance Rh2' dépend du niveau de remplissage de l'enceinte souple et tant vers l'infini lorsque la réserve de composée actif tend à se vider. En effet, on peut évaluer cette résistance Rh2' de la même façon que Rhl et Rh2 en mesurant le débit généré pour un liquide donné quand une pression donnée est appliquée à l'enceinte. Il faudra donc veiller, en utilisation à conserver le rapport entre Rhl et Rh2 + Rh2' toujours supérieur à 9 (ou supérieure à l'inverse du taux d'erreur acceptable pour le débit de dosage). Pour cela, il faudra connaître la valeur de Rh2' pour un certain niveau de remplissage critique de la cartouche (par exemple lorsqu'elle n'est plus remplie qu'à 10% de sa capacité totale), dimensionner Rhl au moins 9 fois supérieure à la somme de Rh2 + Rh2' et veiller à changer le réservoir de préparation lorsque le réservoir aura atteint le taux de remplissage critique, c'està-dire avant que ce travail mécanique ne vienne perturber de façon significative le système de dosage et la proportionnalité entre la pression appliquée et le débit de préparation dispensée.
Il est à noter aussi que dans le cas de l'utilisation d'une enceinte souple hermétiquement scellée au tube cylindrique, une perte de liquide qui reste enfermé dans les replis de l'enceinte souple peut apparaître. Pour cette raison, dans ce mode de réalisation alternatif, il sera judicieux de suspendre la dispense de liquide quand la réserve de composé a atteint un taux de remplissage critique, par exemple de 1 0%.
Une fois passé la sortie des cartouches, le produit est délivré sous forme d'une juxtaposition de gouttes de produits actifs dans le creux de la main de l'utilisateur ou dans une coupelle servant de réceptacle. L'utilisateur n'a plus qu'à mélanger la préparation avant de l'appliquer s'il s'agit, par exemple, d'une préparation cosmétique, ou de la diluer dans un liquide buvable s'il s'agit, par exemple, d'une formulation médicamenteuse ou d'un complément alimentaire, ou de la mélanger à l'aide d'un bâtonnet de façon manuelle s'il s'agit, par exemple, d'une teinture, d'une peinture ou d'une colle ou résine. Il pourra ensuite stocker temporairement sa préparation ainsi mélangée dans un récipient destiné à l'utilisation ou l'administration ultérieur de la préparation.
Selon des modes de réalisation non illustrés :
• les vannes 301 à 306, peuvent être remplacées par un système de régulation de pression, dans l'exemple donné, comportant N régulateurs de pression, par exemple composé d'une vanne proportionnelle à régulation électronique, telle que le modèle PRE-U vendu par la société HOERBIGER. L'avantage de cette configuration est de pouvoir régler l'injection en faisant varier la pression de façon indépendante dans chaque cartouche en plus du temps de dosage. Cela est d'autant plus important quand on veut augmenter encore la précision de dosage. Par exemple, si une vanne 3 :2 est utilisée pour commuter la pression dans le répartiteur de pression et que cette vanne a un temps de réponse de l'ordre de 50ms, mais qu'il existe une incertitude de 10ms sur l'ouverture ou la fermeture de la vanne. Si le débit de composé actif est de l'ordre de 1 mL par seconde pour une pression d'utilisation de 1 Bar générée par le générateur de pression, alors l'incertitude sur l'ouverture/ la fermeture de la vanne générera une incertitude sur le dosage de l'ordre de 1 OpL. Si au lieu d'utiliser une simple vanne 3 :2, on utilise un régulateur de pression, il sera possible de travailler dans ce cas à une pression inférieur dans la réserve de composé actif et ainsi réduire l'incertitude liée au délai de commutation liée aux vannes (ou encore à l'électronique de contrôle). Par exemple, en travaillant avec une pression de 1 00 mBar, une incertitude temporelle de 1 Oms ne résultera plus alors qu'en une incertitude de dosage de 1 pL (le débit de dosage ayant été diminué par un facteur 1 0). L'ingénieur pourra donc préférer remplacer les vannes 3 :2 par des régulateurs de pression pour les réserves de composés actifs nécessitant une erreur de dosage liée aux délais de commutation inférieure. Il lui sera ainsi possible de réduire progressivement la pression dans la réserve de composées actif lorsque, par exemple, il arrivera à 90% de la d ose injectée.
• Afin de s'affranchir de la limite de débit de la pompe qui pourrait limiter la montée en pressions lors de l'ouverture et de la fermeture des vannes, un réservoir intermédiaire de contenance préférablement supérieure à la somme des volumes des cartouches permettra de stocker l'air comprimé servant à pressuriser les cartouches (par exemple un volume de 250 mL pour 4 cartouches de 30 mL). Ce réservoir est positionné avant le détendeur, et si l'on souhaite travailler à une pression de 1 bar dans les cartouches, il suffira d'avoir une pression stockée supérieure à 2 bar dans le réservoir pour assurer que la pompe ne soit pas nécessaire (et donc limitante) dans la phase de montée en pression. Par exemple, un système de génération de pression constitué d'une pompe travaillant en fonctionnement à une pression X fois supérieur à la pression maximale de travail et d'un réservoir de contenance 1/(X-1) fois la contenance totale des cartouches permettra de pressuriser les cartouches indépendamment du débit maximal de la pompe. Ce mode de mise en œuvre nous permet donc de rendre le système indépendant du débit maximal de la pompe.
• En insérant des régulateurs de débits en amont des réserves de composés actifs, il est possible de rendre les courbes de montée en pression indépendantes du nombre de cartouches en utilisation (le débit d'air lors de la pressurisation pouvant être supérieur dans le cas où l'on pressurise une seule cartouche plutôt que six) et rend la prédiction à l'aide de capteurs de pression plus simple et plus reproductible.
Le système selon l'invention est donc précis car la durée de mise sous pression des réserves de composés actifs peut être modulée en fonction du remplissage des réserves de composés actifs.
Il est également simple et hygiénique puisqu'il n'est pas nécessaire de laver le circuit pneumatique. Les composés sont stockés de préférence dans des cartouches remplaçables dont la sortie constitue la fin du circuit fluidique. Aucun produit ne salit donc le système.
Par ailleurs, il est peu coûteux, rapide et peu encombrant car les composants sont peu coûteux et relativement miniaturisés par rapport aux pousseseringues de l'état de la technique.
Le système selon l'invention permet donc à l'utilisateur de pouvoir dispenser de façon précise et de fabriquer chez soi ou sur le lieu de consommation des produits consommables sur mesure et extemporanément, tels que les produits cosmétiques, des formulation pharmaceutiques, médicales ou nutritionnelles ou encore des mélanges de type peinture, résines, teintures ou encore des préparations culinaires (mélanges d'arômes).
Le système selon l'invention peut recevoir des données externes aptes à modifier la composition du produit préparé in fine, par exemple en fonction du temps : dans le cas d'une crème cosmétique, il sera possible, par exemple, d'augmenter l'adjonction de filtres ultra-violet en cas de soleil, ou d'hydratant en cas de vent.
Dans le domaine médical, les données externes peuvent concerner par exemple des données issues de capteurs biométriques (pulsation, temps de sommeil, taux d'activité), de système de diagnostic (système de mesure de Ια glycémie sanguine, de la pression artérielle), de questionnaires individuels récoltés par un logiciel déporté (douleur ou inconfort ressenti), etc...

Claims (28)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de préparation et de dispense d'une composition personnalisée à partir de N réserves (501-508) de composés actifs (A1-A2), N étant un entier supérieur ou égal à 1, présentant chacune une résistance hydraulique (Rh2) déterminée, et comprenant chacune une entrée fluidique (51151 8), une sortie fluidique (521-528) et un corps (530) comprenant au moins un composé actif, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de pression pneumatique (200, 201-202) relié à un répartiteur de pression (300) comprenant N commutateurs de pression (301-306), chacun présentant au moins une entrée (11) reliée au générateur de pression, une entrée (12) reliée à la pression atmosphérique et une sortie (31 1-316), reliées à une entrée d'une réserve de composé actif(Al-A2), de telle sorte que chaque réserve (501-508) de composé actif (A1-A2) peut être mise en relation soit avec la pression atmosphérique, soit avec la pression générée par le générateur de pression.
  2. 2. Système de préparation et de dispense selon la revendication 1, dans lequel chaque commutateur de pression (301-306) est une vanne 3 :2.
  3. 3. Système de préparation et de dispense selon la revendication 1, dans lequel chaque commutateur de pression (301-306) est un régulateur de pression.
  4. 4. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, dans lequel chaque réserve de composé actif comprend, à sa sortie fluidique, une buse d'éjection (500), de résistance hydraulique (Rh 1 ) au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique (Rh2) de ladite réserve de composé actif.
  5. 5. Système de préparation et de dispense selon la revendication 4, dans lequel la buse d'éjection est un tube cylindrique (500).
  6. 6. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque réserve de composé actif est constituée d'une cartouche multi-doses interchangeable (501-508) et d'un support de cartouches (400) adapté pour maintenir, en utilisation, hermétiquement et indépendamment chaque entrée de cartouche avec une sortie d'un commutateur de pression.
  7. 7. Système de préparation et de dispense selon la revendication 6, dans lequel les buses d'éjection (500) sont agencées directement en sortie de chaque cartouche.
  8. 8. Système de préparation et de dispense selon la revendication 6, dans lequel les buses d'éjection (500) sont agencées sur le support de sorte que, en utilisation, elles sont agencées en aval de la sortie des cartouches, et sont adaptées pour être maintenues hermétiquement, en utilisation, contre chaque sortie de cartouche.
  9. 9. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le générateur de pression pneumatique est constitué d'une pompe (201) reliée à un réservoir de pression (202) lui-même relié à un détendeur (203) permettant de réguler la pression en sortie du réservoir.
  10. 10. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le générateur de pression pneumatique est constitué par un réservoir de gaz comprimé amovible et interchangeable, associé à un détendeur.
  11. 1 1 . Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 0, dans lequel l'entrée (12) d'au moins un commutateur de pression (301-306) est reliée à une sortie (01 ) d'une vanne 2 :2 (301 '-306') comprenant en outre une entrée (13) à ouverture commandable reliée à la pression atmosphérique de telle sorte qu'au moins une réserve (501-508) de composé actif (A1-A2) peut être soit mise en relation avec la pression atmosphérique, soit mise en relation avec la pression générée par le générateur de pression, soit fermée.
  12. 12. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la sortie (311-316) d'au moins un commutateur de pression (301-306) est reliée à une entrée (13) à ouverture commandable d'une vanne 2 :2 (301 '-306') comprenant, en outre, une sortie (01 ) reliée à une réserve (501-508) de composé actif (A1-A2), de telle sorte qu'au moins une réserve (501-508) de composé actif (A1-A2) peut être soit mise en relation avec la pression atmosphérique, soit mise en relation avec la pression générée par le générateur de pression, soit fermée.
  13. 13. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 2, comprenant N capteurs de pression (360) agencés chacun dans une réserve de composé actif, permettant de mesurer la pression dans les N réserves de composé actif.
  14. 14. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel un limiteur de débit est agencé entre le générateur de pression et chaque entrée (11 ) des N commutateurs de pression.
  15. 15. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel un limiteur de débit est agencé entre la pression atmosphérique et chaque entrée (12) des N commutateurs de pression.
  16. 16. Système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel un limiteur de débit est agencé entre chaque réserve de composés actifs et chaque sortie (31 1-316) des N commutateurs de pression.
  17. 17. Système de préparation et de dispense selon la revendication 13, comprenant, en outre, N' réservoirs dits «de référence», hermétiques et indéformables en fonctionnement sous la pression et de volumes connus et différents entre eux, N' étant supérieur ou égal à 1, le répartiteur de pression présentant N' commutateurs de pression supplémentaires reliées aux dits réservoirs de références et comprenant chacun un capteur de pression permettant de mesurer la pression interne à chaque réservoir de référence.
  18. 18. Système de préparation et de dispense selon la revendication 17, dans lequel N+N' limiteurs de débit identiques sont agencés entre le générateur de pression et chaque entrée (11 ) des N+N' commutateurs de pression.
  19. 1 9. Système de préparation et de dispense l'une quelconque des revendications 17 ou 18, dans lequel N+N' limiteurs de débit identiques sont agencés entre la pression atmosphérique et chaque entrée (12) des N+N' commutateurs de pression.
  20. 20. Système de préparation et de dispense selon la revendication 17, dans lequel N+N' limiteurs de débit identiques sont agencés entre chaque réserve de composés actifs et chaque sortie (31 1-316) des N+N' commutateurs de pression.
  21. 21 .Cartouche pour un système de préparation et de dispense selon l'une quelconque des revendications 6 à 20, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps (530), une entrée (51 1 ) et une sortie (521 ) munie d'une buse d'éjection (500) de résistance hydraulique au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique dudit corps (530).
  22. 22. Cartouche selon la revendication 21, dans laquelle le corps (530) est délimité par une paroi longitudinale, la buse d'éjection étant positionnée dans le prolongement de la paroi longitudinale du corps (530) de la cartouche de sorte que, en utilisation, lorsque plusieurs cartouches sont juxtaposées, les sorties des cartouches forment ensemble une buse de distribution unique.
  23. 23. Cartouche selon l'une quelconque des revendications 21 ou 22, comprenant une paroi extérieure indéformable par la pression en fonctionnement, et une enceinte interne comprenant le ou les composé(s) actif(s), ladite enceinte étant déformable sous la pression en fonctionnement, et étant destinée à être fixée de manière étanche à la buse d'éjection (500) en position d'utilisation.
  24. 24. Procédé de préparation et de dispense d'une composition personnalisée à partir de réserves (501-508) de composés actifs (A1-A2) d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    a) activer le générateur de pression pneumatique (200, 201-202) pour délivrer une pression d'utilisation ;
    b) contrôler l'activation d'au moins un des N commutateurs de pression (301-306) pendant une durée déterminée pour délivrer une pression d'utilisation pendant un temps donné dans au moins une réserve de composé actif et délivrer une dose déterminée de chaque composé actif (A1-A2) en fonction de la pression d'utilisation ;
    c) à la fin de chaque durée déterminée, contrôler l'activation d'au moins un des N commutateurs de pression (301-306) pour délivrer une pression atmosphérique dans ladite au moins une réserve de composé actif pour arrêter le flux de composé actif hors de ladite au moins une réserve
  25. 25. Procédé selon la revendication 24, dans lequel au cours de l'étape b), la durée de dispense de chaque composé actif (Al -A2) est enregistrée, la quantité de composé actif dispensée de chaque réserve (501-508) étant ensuite déduite et utilisée pour déterminer un état de remplissage de chaque réserve (501-508), le procédé comprenant, en outre, une étape d) d'indication de recharge des réserves (501-508).
  26. 26. Procédé selon la revendication 24, dans lequel le système comporte une buse d'éjection de résistance hydraulique (Rhl ) au moins neuf fois supérieure à la résistance hydraulique (Rh2) de ladite réserve de composé actif, ainsi que des capteurs de pression dans les réserves (501-508) de composés actifs, le procédé comprenant, en outre, une étape de détermination de la dose de composé actif dispensé comprenant :
    • un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée, la stabilisation et la descente en pression dans ladite réserve (501-508) de composé actif ;
    • une intégration en fonction du temps de la pression ainsi mesurée ;
    • un calcul de la dose injectée en divisant l'intégrale ainsi obtenue par la résistance hydraulique (Rhl).
  27. 27. Procédé selon l'une quelconque des revendications 24 à 26, dans lequel le système comporte des capteurs de pression dans les réserves (501 508) de composés actifs, le procédé comprenant, en outre, une étape de détermination du taux de remplissage d'au moins une réserve de composé actif (501-508) comprenant:
    • un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée et/ou descente en pression dans ladite réserve (501-508) de composé actif;
    • un calcul du taux de remplissage de ladite réserve (501-508) de composés actifs par comparaison de la courbe de pression ainsi mesurée avec des courbes de référence de montée et/ou descente en pression dans des réservoirs ayant des taux de remplissage différents.
  28. 28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 24 à 26, dans lequel le système comporte des capteurs de pression dans les réserves (5013053262
    508) de composés actifs, et N' réservoirs de référence munis également de capteurs de pression, le procédé comprenant, en outre, une étape de détermination du taux de remplissage d'au moins une réserve de composé actif (501-508) comprenant:
    5 · un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée et/ou descente en pression dans ladite réserve (501-508) de composé actif;
    • un enregistrement de la courbe de pression mesurée par le capteur de pression lors de la montée et/ou descente en pression dans chaque
    10 réservoirs de référence ;
    • un calcul du taux de remplissage de ladite réserve (501-508) de composés actifs par comparaison des courbes de montée et/ou descente en pression dans ladite réserve (501-508) de composé actif avec les courbes de montée et/ou descente en pression dans les réservoirs de référence.
    F|g- 1 301-306
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