FR2473129A2

FR2473129A2 - Peristaltic pump with conical rollers - has flexible tube compressed by rollers into groove of varying depth

Info

Publication number: FR2473129A2
Application number: FR8000151A
Authority: FR
Inventors: Guy Le Boeuf
Original assignee: POWERS LOLA
Current assignee: POWERS LOLA
Priority date: 1980-01-04
Filing date: 1980-01-04
Publication date: 1981-07-10
Also published as: FR2473129B2

Abstract

The peristaltic pump has a cylindrical housing (8) containing a motor which drives a rotor (11). The rotor carries three equally spaced conical rollers (15) on radially aligned spindles (17). The rollers run on the conical surface of the housing end cover (2). The end cover has a circular groove of varying depth which houses a flexible tube (24). The fluid entering the tube is held between two successive restrictions due to the rollers (15) and forced through the tube towards the deeper part of the circular groove where the tube is no longer compressed and the fluid flows out of the pump.

Description

La présente invention concerne des perfectionnements aux pompes peristaltiques du type décrit dans le brevet principal. Elle permet, en effet, principalement, d'améliorer les conditions de fonctionnement des pompes de ce genre et leurs possibilités d'application en mettant à profit la liberté qu'apporte la conception décrite au brevet principal dans la définition du circuit du tube déformable et de sa forme en chaque point. The present invention relates to improvements to peristaltic pumps of the type described in the main patent. It allows, in fact, mainly, to improve the operating conditions of pumps of this kind and their possibilities of application by taking advantage of the freedom brought by the design described in the main patent in the definition of the circuit of the deformable tube and of its shape at each point.

On sait que les pompes péristaltiques sont très souvent utilisées dans des domaines où la régularité du débit a une grande importance, pour des débits compris dans des gammes de valeurs relativement faibles, mais que l'on doit pouvoir régler facilement à des valeurs différentes. Tel est le cas en particulier lorsque ces pompes sont utilisées en tant que pompes à perfusion, et notamment en tant que pompes à transfusion, pour véhiculer du sang administré à un malade. Or, un problème qui n' a pas encore été convenablement résolu concerne le mouvement de reflux qui apparaît chaque fois que l'un des galets ou autres organes presseurs, entraînés en rotation en pression sur le tube déformable, libère le tube du côté de la sortie de la pompe.L'ouverture brutale de la section du tube provoque un effet de succion qui rappelle une partie du liquide dans le sens rétrograde. Dans le cas du sang, ce phénomène est particulièrement gênant, car, d'une part il provoque par moment l'aspiration du sang du malade, d'autre part, il risque de favoriser l'hémolyse du sang par effet mécanique. It is known that peristaltic pumps are very often used in fields where the regularity of the flow is of great importance, for flows included in ranges of relatively small values, but which one must be able to regulate easily with different values. This is particularly the case when these pumps are used as infusion pumps, and in particular as transfusion pumps, for conveying blood administered to a patient. However, a problem which has not yet been properly resolved relates to the reflux movement which appears each time one of the rollers or other pressing members, driven in pressure rotation on the deformable tube, releases the tube on the side of the out of the pump. The sudden opening of the tube section causes a suction effect which recalls part of the liquid in the retrograde direction. In the case of blood, this phenomenon is particularly troublesome, because, on the one hand, it causes the patient's blood to be aspirated at times, on the other hand, it risks promoting hemolysis of the blood by mechanical effect.

Conformément à la présente invention, on évite ces inconvénients grâce au fait que, dans une pompe péristaltique selon le brevet principal, comportant un rotor support de galets monté rotatif autour de l'axe d'un circuit sensiblement circulaire défini pour un tube élastiquement déformable, et portant des galets presseurs montésradialement dans le rotor rotatifs sur leurs axes respectifs, de manière à suivre ledit circuit au cours de la rota tion du rotor, en écrasant au moins partiellement ledit tube contre une piste d'appui fixe, on prévoit d'imposer à la sortie de la pompe, par la forme de la piste d'appui en liaison avec la trajectoire des galets, une libération progressive de la pression des galets, sur un tronçon aval du circuit, où l'écart entre la trajectoire des galets et la piste d'appui augmente progressivement. In accordance with the present invention, these drawbacks are avoided thanks to the fact that, in a peristaltic pump according to the main patent, comprising a roller support rotor mounted to rotate around the axis of a substantially circular circuit defined for an elastically deformable tube, and carrying pressure rollers mounted radially in the rotary rotor on their respective axes, so as to follow said circuit during the rotation of the rotor, at least partially crushing said tube against a fixed support track, provision is made to impose at the outlet of the pump, by the shape of the support track in connection with the trajectory of the rollers, a gradual release of the pressure from the rollers, on a downstream section of the circuit, where the difference between the trajectory of the rollers and the support track gradually increases.

Dans un brevet français portant le numéro de publication
2 1G2 9G4, on a déj proposé une solution pour éviter le mouvement
de reflux. Mais il s'agissait alors d'une pompe de type traditionnel, avec des galets pressant radialement sur le tube déformable, et non perpendiculairement à son plan. Dans ce cas, la libération progressive de la pression sur le tube impose d'abandonner la forme circulaire du circuit du tube, sous peine d'avoir à compliquer considérablement la construction pour faire varier la position des galets par rapport au centre de rotation. I1 se produit alors, au cours de la rotation des galets, des modifications de la forme du circuit du tube qui nuisent tellement au fonctionnement qu'en pratique eUes anéantissent les avantages recherchés.In a French patent bearing the publication number
2 1G2 9G4, we have already proposed a solution to avoid movement
reflux. But it was then a traditional type pump, with rollers pressing radially on the deformable tube, and not perpendicular to its plane. In this case, the gradual release of pressure on the tube means that the circular shape of the tube circuit must be abandoned, otherwise the construction will have to be considerably complicated to vary the position of the rollers relative to the center of rotation. I1 then occurs, during the rotation of the rollers, changes in the shape of the tube circuit which are so detrimental to the operation that in practice they destroy the desired benefits.

Dans la pompe de l'invention au contraire, le circuit du tube peut sans inconvénient rester circulaire entre l'entrée dans la pompe et la sortie, et la construction des galets et de leur support n'a pas, non plus, à être modifiée.I1 suffit , conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, de constituer la piste d'appui du tube par le fond d'une gorge ménagée en forme circulaire pour guider le tube, partiellement logé en section dans cette gorge, et de donner à ce fond une forme appropriée pour augmenter la profondeur de la gorge, progressivement sur un dernier tronçon aval du circuit du tube, avant sa sortie de la pompe, jusqu'à atteindre l'épaisseur qu'a le tube,normalement, en l'absence de toute pression de galet. In the pump of the invention, on the contrary, the tube circuit can without drawback remain circular between the inlet to the pump and the outlet, and the construction of the rollers and of their support does not have to be modified either. .I1 suffices, in accordance with a preferred embodiment of the invention, to constitute the support track of the tube by the bottom of a groove formed in circular shape to guide the tube, partially housed in section in this groove, and to give this bottom an appropriate shape to increase the depth of the groove, gradually over a last downstream section of the tube circuit, before it leaves the pump, until reaching the thickness that the tube normally has, the absence of any roller pressure.

De plus, le brevet antérieur précité prévoyait d'assurer une compensation-volumétrique exacte, entre l'augmentation de volume de la dernière portion de tube due à la libération de la pression du galet aval et une diminution progressive de volume imposée à l'arrière de la meme portion, par le galet suivant. In addition, the aforementioned prior patent provided for providing an exact volumetric compensation, between the increase in volume of the last portion of tube due to the release of pressure from the downstream roller and a gradual reduction in volume imposed at the rear. of the same portion, by the following roller.

Dans la conception de l'invention, une telle compensation n'est nullement indispensable. Au contraire, le dernier tronçon aval du circuit couvre de préférence une longueur correspondant au moins à la distance séparant deux galets successifs, et l'écart entre le galet et la piste fixe d'appui y croît de manière continue.In the design of the invention, such compensation is by no means essential. On the contrary, the last downstream section of the circuit preferably covers a length corresponding at least to the distance separating two successive rollers, and the gap between the roller and the fixed support track increases there continuously.

La pression peut être complète sur tout le reste du circuit, la pression d'un galet fermant alors tout à fait le tube localement à son passage. Le nombre de galets peut être choisi à volonté, du moment que le tube reste toujours soumis à au moins l'action de deux galets sur l'ensemble du circuit dans la pompe. C'est-àdire qu > à chaque instant, il se trouve toujours au moins un galet sur la zone de dégagement progressif que constitue le dernier tronçon du circuit, et au moins un autre sur la zone de refoulement où la fermeture du tube par le galet est complète. Ceci conduit a utiliser au moins trois galets dans le cas le plus fréquent où le circuit ne couvre pas une circonférence entière.The pressure can be complete on the rest of the circuit, the pressure of a roller then completely closing the tube locally in its passage. The number of rollers can be chosen at will, as long as the tube always remains subjected to at least the action of two rollers on the entire circuit in the pump. That is to say that at all times, there is always at least one roller on the progressive release zone that constitutes the last section of the circuit, and at least one other on the discharge zone where the tube is closed by the pebble is complete. This leads to using at least three rollers in the most frequent case where the circuit does not cover an entire circumference.

La piste d'appui du tube, soit en particulier le fond de la gorge de guidage, peut présenter une pente constante, par souci de simplification, mais elle peut aussi avantageusement présenter un profil longitudinal défini de manière à assurer le long du profil développé, une variation encore plus régulière du volume interne du tube, au cours de la progression d'un galet, en compensant par ce profil la variation du volume en fonction de l'écrasement par le galet presseur, qui ne suit pas une loi linéaire. On a constaté que l'on pouvait obtenir des résultats particulièrement bons si le profil développé décrit une courbe à pente relativement forte au voisinage des extrêmités du tronçon et à pente relativement faible dans la partie médiane du tronçon, et dont de préférence le point d'inflexion constitue un centre de symétrie.Tous ces moyens permettent d'assurer à la pompe un débit constant régulier, exempt de tout flux rétrograde au rythme de passage des galets. The tube support track, in particular the bottom of the guide groove, may have a constant slope, for the sake of simplification, but it may also advantageously have a longitudinal profile defined so as to ensure along the developed profile, an even more regular variation in the internal volume of the tube, during the progression of a roller, by compensating by this profile the variation in volume as a function of the crushing by the pressure roller, which does not follow a linear law. It has been found that particularly good results can be obtained if the developed profile describes a curve with a relatively steep slope in the vicinity of the ends of the section and a relatively slight slope in the middle part of the section, and the point of which preferably being Inflection constitutes a center of symmetry. All these means make it possible to ensure the pump a regular constant flow, free of any retrograde flow at the rate of passage of the rollers.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention pourront apparaître dans le cours de la description ci-après d'un mode de réalisation particulier, choisi à titre d'exemple. Other characteristics and advantages of the invention may appear in the course of the description below of a particular embodiment, chosen by way of example.

Ce mode de réalisation, nullement limitatif, est illustré par les figures 1 à 4 des dessins annexés, dans lesquelles :
la figure 1 représente schématiquement la pompe, vue en coupe partielle suivant un plan passant par son axe;
la figure 2 représente la même pompe dans une vue de dessous supposant enlevé le boîtier de la figure 1;
la figure 3 illustre le fonctionnement de la pompe sur une représentation du profil développé de la piste d'appui du tube déformable;
la figure 4 est l'homologue de la figure 3 pour une position différente du rotor.This embodiment, in no way limiting, is illustrated by FIGS. 1 to 4 of the appended drawings, in which:
Figure 1 schematically shows the pump, seen in partial section along a plane passing through its axis;
Figure 2 shows the same pump in a bottom view assuming removed the housing of Figure 1;
FIG. 3 illustrates the operation of the pump on a representation of the developed profile of the support track of the deformable tube;
Figure 4 is the counterpart of Figure 3 for a different position of the rotor.

Le mode de réalisation particulier décrit correspond à celui qui est déjà détaillé dans le brevet principal, mais modifié suivant les caractéristiques de la présente addition. On a donc repris sur les figures 1 et 2 des dessins équivalents à ceux- des figures 1 et 2 du brevet principal, avec les mêmes chiffres de référence. The particular embodiment described corresponds to that which is already detailed in the main patent, but modified according to the characteristics of the present addition. FIGS. 1 and 2 have therefore been taken up with drawings equivalent to those of FIGS. 1 and 2 of the main patent, with the same reference numbers.

On y retrouve ainsi notamment le rotor support de galets (11), entraxné par un moteur situé dans le carter (8), en rotation autour de son axe vertical (12) à l'intérieur du boîtier (1). Le nombre des galets coniques (15), rotatifs sur leurs axes (17) radialement dans le rotor (Il), a été porté à trois, répartis à 120 degrés les uns des autres autour de I'axe (12). On y retrouve aussi le couvercle (2) du boîtier et les ressorts (23) qui poussent le rotor (11) vers le haut en maintenant les galets élastiquement en appui sur des portées tronconiques (28) et (29) de la paroi inférieure du couvercle, ainsi que la gorge (27) qui est ménagée dans ce couvercle (2) pour guider le tube déformable (24), partiellement engagé dans elle en section, suivant un circuit circulaire presque complet de l'entrée (25) dans le boîtier de pompe à la sortie.(26). There is thus found in particular the roller support rotor (11), located at a distance from a motor located in the casing (8), rotating around its vertical axis (12) inside the housing (1). The number of conical rollers (15), rotating on their axes (17) radially in the rotor (II), has been increased to three, distributed at 120 degrees from one another around the axis (12). There is also the cover (2) of the housing and the springs (23) which push the rotor (11) upwards while keeping the rollers resiliently supported on frustoconical surfaces (28) and (29) of the lower wall of the cover, as well as the groove (27) which is formed in this cover (2) to guide the deformable tube (24), partially engaged in it in section, following an almost complete circular circuit of the inlet (25) in the housing pump at the outlet. (26).

La figure 1 fait en partie apparaitre la modification intervenue dans la forme de la gorge (27). Dans le cas décrit, c1 est en effet la piste d'appui du tube déformable qui est adaptée suivant les caractéristiques de l'invention, alors que le trajet des galets n'est pas modifié. L'inverse serait facile à réaliser, sans sortir du cadre de l'invention, mais cela entraînerait une construction plus compliquée. Sur la figure 1 on voit que la gorge (27) est plus profonde à droite, sur la portion avaledu circuit, vers la sortie (26), que sur la portion amont, à gauche de la figure, et qu'il en résulte que si à l'amont le tube (24) est complètement écrasé localement au passage des galets, il reste par contre en grande partie ouvert à 1' aval. Figure 1 partially shows the change in the shape of the groove (27). In the case described, c1 is in fact the support track of the deformable tube which is adapted according to the characteristics of the invention, while the path of the rollers is not modified. The reverse would be easy to achieve, without departing from the scope of the invention, but this would result in a more complicated construction. In Figure 1 we see that the groove (27) is deeper on the right, on the downstream portion of the circuit, towards the exit (26), than on the upstream portion, on the left of the figure, and that it follows that if upstream the tube (24) is completely crushed locally to the passage of the rollers, it remains largely open on the other hand downstream.

De fait, le fond de la gorge, qui constitue la piste d'appui contre laquelle le tube est écrasé par les galets presseurs, présente un profil longitudinal particulier, qui est représenté en développé sur les figures 3 et 4. Sur ces figures comme sur la figure 3, on a distingué plusieurs tronçons sur le circuit du tube engagé dans la gorge de guidage. Les tronçons AD et BC, avec chacun un angle au centre de 120 degrés, sont disposés symétriquement par rapport à l'axe vertical de la figure 2, passant entre l'entrée (25) et la sortie (26). Le premier représente la zone de refoulement, le second la zone de dégagement progressif. In fact, the bottom of the groove, which constitutes the support track against which the tube is crushed by the pressure rollers, has a particular longitudinal profile, which is shown in detail in Figures 3 and 4. In these figures as Figure 3, we distinguished several sections on the circuit of the tube engaged in the guide groove. The sections AD and BC, each with an angle at the center of 120 degrees, are arranged symmetrically with respect to the vertical axis of Figure 2, passing between the inlet (25) and the outlet (26). The first represents the delivery area, the second the progressive release area.

Ils couvrent chacun une longueur de circuit correspondant sensiblement à la distance angulaire séparant deux galets successifs.They each cover a length of circuit corresponding substantially to the angular distance separating two successive rollers.

Le secteur AC encadre l'angle mort entre D et E, occupé par l'entrée et la sortie de la pompe, où les galets n'ont aucune action sur le tube
Le long du tronçon AS de refoulement, le fond de la gorge reste plat, l'écart entre ce fond et les galets à leur passage est constant et suffisamment faible pour que le tube soit complètement écrasé par le galet et se ferme localement à la circulation.The AC sector frames the blind spot between D and E, occupied by the inlet and outlet of the pump, where the rollers have no action on the tube
Along the delivery section AS, the bottom of the groove remains flat, the gap between this bottom and the rollers as they pass is constant and small enough that the tube is completely crushed by the roller and closes locally to circulation. .

Sur le tronçon BC, définissant la zone de dégagement progressif, l'écart entre le fond de la gorge et le plan de rotation des galets augmente de manière continue, jusqu'à atteindre en C l'épaisseur du tube revenu à sa section circulaire. Les figures 3 et 4 illustrent la déformation du tube par le galet G1 dans la zone de refoulement (de A à B), par le galet G2 dans la zone de dégagement progressif (de B à C).On the section BC, defining the progressive release zone, the difference between the bottom of the groove and the plane of rotation of the rollers increases continuously, until reaching in C the thickness of the tube returned to its circular section. Figures 3 and 4 illustrate the deformation of the tube by the roller G1 in the discharge zone (from A to B), by the roller G2 in the progressive release zone (from B to C).

Le galet G3 est, lui, sans action jusqu'à ltentrée E. As for the G3 roller, it has no action until entry E.

En effet, la profondeur de la gorge reste constante à partir de
C et jusqu a, au moins, la sortie D. Le galet y est donc sans action sur le tube. A partir de E, la profondeur diminue progressivement jusqu a A. Sur le tronçon amont EA, le tube se ferme donc progressivement au passage du galet jusqu'à être complètement écrasé en A.Indeed, the depth of the throat remains constant from
C and up to at least outlet D. The roller is therefore without action on the tube. From E, the depth gradually decreases to A. On the upstream section EA, the tube therefore gradually closes when the roller passes until it is completely crushed at A.

Le profil précis du fond de la gorge est celui qui est représenté sur les figures 3 et 4. Aux extrêmités de la zone de dégagement progressif, en B et en C, la courbe présente une pente importante alors que dans sa partie médiane la pente est faible par rapport au profil plat de la zone AB où le fond est parallèle à la trajectoire plane des galets. L'augmentation de l'écart de
B à C est exactement égale au diamètre interne du tube non écrasé.The precise profile of the bottom of the groove is that shown in FIGS. 3 and 4. At the ends of the progressive clearance zone, at B and at C, the curve has a significant slope whereas in its median part the slope is weak compared to the flat profile of zone AB where the bottom is parallel to the planar trajectory of the rollers. The widening gap
B to C is exactly equal to the internal diameter of the uncrushed tube.

En fait, l'augmentation se termine un peu avant C, de la valeur d'une fraction du rayon des galets. Au milieu de la pente, se trouve le centre de symétrie. En pratique, cette courbe peut être remplacée par une droite de B à quelque peu avant C.In fact, the increase ends a little before C, by the value of a fraction of the radius of the rollers. In the middle of the slope is the center of symmetry. In practice, this curve can be replaced by a straight line from B to slightly before C.

Naturellement, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation précédemment décrit et représenté par les dessins. Toute variante que l'homme de l'art pourrait en imaginer fait bien entendu partie de la présente invention. Naturally, the invention is in no way limited to the embodiment previously described and represented by the drawings. Any variant that a person skilled in the art could imagine is of course part of the present invention.

Claims

1. Peristaltic pump, comprising a roller support rotor mounted to rotate about the axis of a substantially circular circuit defined for a deformable tube (24), pressure rollers (15) mounted radially in the rotor (11) so as to follow the said circuit during the rotation of the rotor, at least partially crushing the elastically deformable tube against a fixed support track, characterized in that, on a downstream section (BC) of the circuit, the difference between the trajectory of the rollers and the support track gradually increases.

2. Pump according to claim 1, characterized in that it comprises a groove (27) for guiding the tube along said circuit, the bottom of which constitutes said support track.

3. Pump according to claim 2, characterized in that the depth of said groove increases progressively continuously on said last section of the circuit, until reaching the thickness that has the tube in the absence of any roller pressure.

4. Pump according to claim 3, characterized in that the developed longitudinal profile of said track follows along said downstream section a curve with a relatively steep slope in the vicinity of the ends of the section and relatively small in its middle part.

5. Pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said downstream section covers a circuit length corresponding at least to the distance separating two successive rollers.

6. Pump according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises three pressure rollers, distributed at equal angular distances around the rotor.

7. Pump according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said circuit further comprises a first upstream section (EA) where the difference between the path of the rollers and the support track gradually decreases and an intermediate delivery section where this difference remains constant and sufficiently small for the tube to be completely closed locally by crushing when a roller passes, at all points along a length of circuit corresponding at least to the distance separating two successive rollers.