FR2909001A1 - Dispositif d'injection et de prelevement miniaturise et automatique a usage medical. - Google Patents

Dispositif d'injection et de prelevement miniaturise et automatique a usage medical. Download PDF

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Abstract

Un dispositif d'injection et de prélèvement (1) miniaturisé et automatique à usage médical comporte une enceinte (2) et au moins une aiguille mobile (15) par rapport à ladite enceinte (2). Le dispositif d'injection et de prélèvement comporte un système de détection (12) apte à détecter la présence d'un vaisseau sanguin dans un volume prédéterminé ; une unité de commande (7) apte à commander le déplacement de l'aiguille en fonction des informations fournies par ledit système de détection (12); et au moins un réservoir (13) pour contenir une substance à injecter ou à prélever.

Description

L'invention concerne un dispositif miniaturisé à usage médical apte à
réaliser de manière automatique à la fois une injection d'une substance médicamenteuse et un prélèvement (sanguin ou autre) par voie cutanée, sous cutanée, intraveineuse, intramusculaire, intradermique chez un être humain ou chez un animal. En particulier, l'invention vise un dispositif à usage médical apte à permettre qu'une ou plusieurs injections et/ou prélèvements soient effectuées sans douleur et sans appréhension à une ou plusieurs personnes seules ou suivies médicalement.
De manière générale, les dispositifs transdermiques se présentent sous la forme de seringues ou de "patchs" encore appelés timbres transdermiques. Les seringues sont par exemple des stylos seringues, des portes seringues ou plus généralement des dispositifs d'injection devant être tenus en main par un utilisateur. Les patchs quant à eux sont des systèmes extra plats d'injection à micro aiguilles qui se fixent sur la peau par tous types de moyens, par exemple des moyens adhésifs, des bandes velcros, des bandes élastiques...etc. Les dispositifs transdermiques sous la forme de seringues ou de "patchs" ont une aiguille visible et de dimensions suffisantes pour permettre notamment à l'utilisateur de réaliser la visée d'une veine ou plus généralement d'une zone d'injection visible à l'oeil. Pour certains patients, l'emploi de seringues est parfois psychologiquement difficile voire traumatisant. Ainsi, la simple vision de l'aiguille peut leur faire perdre leurs moyens, et les stresser. Pour certaines personnes, il est même impossible de procéder elles-mêmes à une auto-injection. Cela peut alors avoir des conséquences dramatiques dans le cas de patients isolés, souffrant par exemple de diabète, nécessitant des injections d'insuline de manière répétée, ou lors de crises, de manière imprévisible ou inattendue.
Les dispositifs intradermiques encore appelés implants à micro aiguille se présentent généralement sous la forme d'implants à micro aiguilles disposés sous le derme, dans un muscle et plus précisément sur une veine ou vers une zone de cartilage. Dans le cas des implants, il peut également être nécessaire de faire des injections et des prélèvements répétés sur un même patient.
2909001 2 Il existe donc un besoin pour un dispositif d'injection de substance médicamenteuse de manière répétée qui puisse également réaliser des prélèvements, par exemple sanguins, répétés. En outre, il serait également avantageux de pouvoir alterner prélèvement et injection avec le même 5 dispositif. On connaît du document de brevet DE4221312 un dispositif transdermique apte à réaliser l'injection par voie intraveineuse et intramusculaire. L'injection d'une substance médicamenteuse est réalisée au moyen de capteurs à effet Doppler qui permettent de détecter la direction et 10 la profondeur d'un vaisseau sanguin lors du déplacement du dispositif. L'utilisateur doit alors manuellement faire correspondre un cadran avec la direction de veine. Cette manipulation est complexe et délicate, elle ne peut être effectuée que par du personnel médical qualifié. Par conséquent, avec un tel dispositif, il n'est pas possible de réaliser de 15 manière automatique des injections de substances médicamenteuses et des prélèvements sanguins. Il est encore moins envisageable qu'un patient effectue lui-même ces injections ou prélèvements. Le but de la présente invention est donc de présenter un dispositif qui soit capable d'effectuer des injections et/ou des prélèvements de manière 20 automatique de sorte à faciliter le travail du personnel médical, accroître la sécurité des patients et à pouvoir être utilisé par les patients eux-mêmes sans appréhension. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'injection et de prélèvement miniaturisé et automatique à usage médical comportant une 25 enceinte et au moins une aiguille mobile par rapport à ladite enceinte, caractérisé en ce qu'il comporte : - un système de détection apte à détecter la présence d'un vaisseau sanguin dans un volume prédéterminé ; - une unité de commande apte à commander le déplacement de l'aiguille 30 en fonction des informations fournies par ledit système de détection; - au moins un réservoir pour contenir une substance à injecter ou à prélever. On comprend que le dispositif peut ainsi réaliser de manière automatique une injection par voie intraveineuse. Par détection d'un 35 vaisseau, il est également entendu que dans le cas de l'absence d'un vaisseau dans un volume prédéterminé, le capteur transmet une information 2909001 3 à l'unité de commande. Cette dernière est alors informée en temps réel de l'absence d'un vaisseau dans le volume prédéterminé, ceci permet alors de réaliser une injection intramusculaire ou sous cutanée. De cette manière, l'utilisateur n'a pas à visualiser l'aiguille et il n'est plus 5 nécessaire de dimensionner les aiguilles pour permettre à l'utilisateur d'effectuer la visée d'un vaisseau sanguin. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif comporte des moyens micro électromécaniques pour mettre en contact l'aiguille avec une substance anesthésiante et/ou désinfectante par 10 pulvérisation. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif comporte un moyen apte à repousser la dite substance à injecter hors du réservoir pour réaliser l'injection qui peut être un moyen pneumatique ou un système micro électromécanique .
15 Selon encore un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif comporte les particularités suivantes : - un système micro électromécanique apte à déplacer l'aiguille par rapport à l'enceinte ; - des moyens aptes à réaliser l'analyse d'un prélèvement ; 20 - des moyens aptes à transmettre un signal représentatif de l'analyse à destination d'un appareil extérieur ou à un autre dispositif d'injection et de prélèvement ; - des moyens de signalisation sonores et/ou visuels aptes à fournir une information représentative du signal reçu par le capteur ; 25 - une surface autocollante ; - une source d'énergie électrique autonome ; - un micro laser, un canon à micro ondes ou à ultrasons pour la désinfection de l'aiguille. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif 30 comporte un moyen apte à attirer dans le réservoir la dite substance à prélever qui est un moyen pneumatique ou un système micro électromécanique. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque réservoir est déformable sous l'action d'une pression exercée par un système 35 électromécanique.
2909001 4 Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif comporte une pluralité de réservoirs reliés respectivement avec des aiguilles correspondantes et des dispositifs de pompage correspondants, chaque réservoir avec une aiguille correspondante et un dispositif de pompage 5 correspondant formant un segment, lesdits segments étant regroupés de façon solidaire entre eux pour former une cartouche amovible par rapport à l'enceinte, et en ce que ladite unité de commande est conçue pour agir sur chaque segment de manière individuelle. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif 10 comprend un système d'entraînement en rotation conçu pour réaliser une rotation de la cartouche dans l'enceinte de sorte que chaque segment est déplacé successivement face au système électromécanique. Ainsi, chaque réservoir associé à une aiguille correspondante et à un système de pompage correspondant, forment ensemble un segment 15 indépendant et autonome de la cartouche. On comprend donc qu'avec un tel dispositif, il est possible de réaliser successivement une ou plusieurs injections et prélèvements de manière automatique. Un exemple d'un mode de réalisation particulier du dispositif d'injection et de prélèvement automatique selon l'invention est décrit plus en détail ci- 20 après et illustré par les dessins. Cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 illustre le dispositif selon l'invention sous la forme d'une seringue vue en coupe selon une section axiale. La figure 2 illustre le dispositif de la figure 1 vu en coupe selon une 25 section axiale avec les différents éléments amovibles séparés. La figure 3 illustre une vue de dessus en section de la cartouche du dispositif selon l'invention représenté figure 1. La figure 4 est un diagramme du fonctionnement du dispositif de la figure 1 pour une injection.
30 La figure 5 est un diagramme du fonctionnement du dispositif de la figure 1 pour un prélèvement. La figure 6 illustre le dispositif selon l'invention sous la forme d'un dispositif extra plat encore appelé patchs vu en coupe selon une section axiale.
35 2909001 5 Sur la figure 1, on a illustré le dispositif d'injection et de prélèvement 1 selon l'invention dans le cas particulier d'une seringue. Le dispositif 1 est de forme générale cylindrique et comprend une enceinte 2 dans laquelle est disposée une cartouche 3 amovible.
5 Comme illustré sur la figure 2, l'enceinte 2 se compose de trois éléments amovibles les uns par rapport aux autres : un couvercle supérieur 4, un corps cylindrique central 5 et une base de détection 6. Le corps cylindrique central 5 est de configuration creuse pour recevoir la cartouche 3 par l'une de ses extrémités, l'autre extrémité étant destinée à recevoir le couvercle 10 supérieur 4. Lorsque la cartouche est insérée dans le corps cylindrique central 5, elle est maintenue par la base 6. Le dispositif d'injection et de prélèvement 1 sous forme de seringue est donc de forme sensiblement cylindrique avec un couvercle supérieur 4 à une extrémité et une base de détection 6 à 15 l'extrémité opposée. En particulier, le couvercle supérieur 4 se compose d'une unité de commande 7, d'un afficheur 8 disposé sur la partie extérieure du couvercle supérieur 4 et d'un module de transmission 9 fonctionnant par exemple en radio fréquences. L'afficheur 8 peut par exemple consister en un écran LCD 20 ("Liquid Cristal Display", écran à cristaux liquides) ou une matrice de LED ("Light Emetting Diode", diodes électroluminescentes). Alternativement, l'afficheur 8 peut être remplacé par un système apte à produire un signal sonore. Le corps central 5 comprend principalement un système 10 de lecture et 25 d'analyse, un système électromécanique miniature 11 et un système d'entraînement en rotation 21 pour réaliser une rotation axiale de la cartouche 3 dans l'enceinte 2. Par système électromécanique miniature ou micro électromécanique ou encore MEMS ("Micro Electrical Mechanical System"), on entend tout système fabriqué au moyen de techniques utilisées 30 dans l'industrie de l'électronique pour réaliser des mécanismes miniaturisés. Dans notre exemple de réalisation, le système électromécanique 11 est par exemple un piston avec ses moyens d'entraînement. En particulier, le système de lecture 10 est capable d'identifier le contenu de chaque réservoir 13 de la cartouche par exemple au moyen d'un 35 lecteur de code à barres. Avantageusement, une fois la cartouche 3 insérée dans l'enceinte 2, le système de lecture 10 permet au dispositif 1 de 2909001 6 déterminer que la cartouche 3 contient des substances pour une injection intraveineuse par exemple. Avantageusement, le système de lecture 10 permet également la traçabilité de chaque cartouche. La base de détection 6 comprend principalement un système de 5 détection 12. Dans le système de détection 12, différents types de capteurs peuvent être utilisés en fonction du type d'intervention : intraveineuse, intramusculaire ou sous cutanée. Par exemple, on peut utiliser des capteurs à effet Doppler, des capteurs infrarouges ou de pression, voire des capteurs fonctionnant sur des principes de radar ou des capteurs optiques. En 10 fonction du type de capteur utilisé, la surface et le volume sondé peuvent être prismatiques, cylindriques ou coniques. Par exemple, on utilise des capteurs à infrarouge ou à ultrason. Le système de détection 12 détermine par exemple l'épaisseur du derme, celle de la masse graisseuse, la grosseur et la profondeur de tous 15 vaisseaux sanguins, la densité d'une masse musculaire ou la présence d'une zone osseuse ou de cartilage. Sur la figure 3, on a représenté le dessus d'une cartouche amovible 3 visible sur les figures 1 et 2, qui est composée, selon l'invention, d'une pluralité de segments 22 disposés de façon circulaire autour de l'axe 20 longitudinal de la cartouche 3. Chaque segment 22 est lui-même généralement composé d'un réservoir 13 d'une aiguille, d'un dispositif de pompage 14 et d'un système de désinfection et d'anesthésie 20. Les segments 22 sont regroupés de façon solidaire par exemple au moyen de parois plastiques.
25 En particulier, chaque segment 22 comprend un réservoir 13 de substance médicamenteuse ou de prélèvement sanguin sur la partie inférieure duquel est fixé un dispositif de pompage 14. Une aiguille 15 est fixée sur la partie inférieure du dispositif de pompage 14 par l'intermédiaire d'un cône à mémoire de forme 16. Ce dernier est fabriqué dans un métal à 30 mémoire de forme capable de se déformer et, en particulier, de se dilater lorsqu'une excitation électrique ou thermique lui est appliquée. Le cône à mémoire de forme 16 peut donc être calibré pour se dilater d'une certaine distance précise sous une excitation donnée. Les aiguilles sont spécifiques à chaque dispositif : seringues, patchs 35 ou implants. Les tailles d'aiguilles varient par exemple de 0.5mm à 8mm selon les applications et les dispositifs. Elles seront fabriquées dans 2909001 7 différents matériaux comme par exemple l'inox, des alliages d'aciers, des matériaux plastiques injectés ou composites, des céramiques, des nano tubes... Ces aiguilles sont aptes à retenir sur la couche extérieure de produits désinfectants et/ou anesthésiques et/ou cicatrisants par tous types 5 de procédés : comme les micro rayures ou des évents, par dépôts de produits en gel ou films, par porosité dans les céramiques ou par combinaisons chimiques dans les nano tubes. Dans certaines applications, ces aiguilles en nano tubes restent implantées et par réactions chimiques se diluent lentement dans le corps afin de permettre des traitements localisés 10 sans diffusion du produit dans tout le corps humain. Certaines aiguilles en nano tubes présentent la particularité de larguer la partie finale de ce tube par dilution chimique ou par une fusion thermique afin de permettre à un flux, sanguin ou autre, d'entraîner cette partie de nano tube au plus près de la zone à traiter et, une fois au contact de la zone ou la maladie à traiter, 15 de réagir chimiquement et de répandre le produit de traitement. Avantageusement, la cartouche amovible 3 ne comporte que les éléments nécessaires à l'injection et/ou au prélèvement répété sur un ou plusieurs patients. Par conséquent, la cartouche 3 constitue un consommable à renouveler dont le coût est réduit au maximum. L'utilisation 20 de consommable à renouveler évite des temps de manipulations nécessaires au démontage et à la stérilisation. Le réservoir 13, le dispositif de pompage 14, l'aiguille 15 et le cône 16 forment un ensemble solidaire capable de se déplacer dans l'enceinte 2 par rapport à une partie inférieure fixe 18 de la cartouche 3 qui est en appui 25 contre la base 6. L'ensemble : réservoir 13, dispositif de pompage 14, aiguille 15 et cône 16 se déplace en translation selon l'axe longitudinal du dispositif 1. Un élément élastique comme un ressort 19 disposé entre la partie inférieure fixe 18 de la cartouche 3 et le dispositif de pompage 14 exerce 30 une force de rappel maintenant un espace entre le dispositif de pompage 14 et la partie inférieure fixe 18 de sorte que les aiguilles 15 ne dépassent pas de la cartouche 3. Ainsi, les patients ne sont pas traumatisés puisque l'aiguille n'est visible ni avant l'injection ni pendant. Avantageusement, chaque segment 22 de la cartouche 3 peut 35 également être muni d'un système de désinfection et d'anesthésie 20. Le 2909001 8 système de désinfection et d'anesthésie 20 est disposé fixe sur la partie inférieure fixe 18 autour de l'ensemble mobile. L'unité de commande 7 est connectée au système de détection 12 de sorte à recevoir les informations détectées notamment en ce qui concerne la 5 position et la profondeur d'un vaisseau sanguin. L'unité de commande 7 est également connectée au système 10 de lecture et d'analyse des cartouches 3, au système électromécanique 11, à l'afficheur 8, au module de transmission 9, au dispositif de pompage 14, au cône à mémoire de forme 16 et au système de désinfection et d'anesthésie 20.
10 Avantageusement, le dispositif décrit ci-dessus comprend des éléments amovibles les uns par rapport aux autres qui, alliés au système de cartouche remplaçable, permettent d'obtenir un dispositif modulable et adaptable en fonction des thérapies, des injections ou des prélèvements. La figure 4 illustre de façon schématique le fonctionnement du dispositif 15 seringue 1 selon l'invention pour une injection. A l'étape 31, l'utilisateur déplace le dispositif d'injection et de prélèvement 1 sur la peau du patient avec la base de détection 6 en contact avec la peau. Le système de détection 12 détecte la position et la profondeur du vaisseau sanguin et transmet l'information à l'unité de 20 commande 7. Une lecture préalable par le système de lecture 10 permet d'identifier la substance à injecter et le mode d'injection correspondant, par exemple en intraveineuse. Alternativement, l'utilisateur peut indiquer au dispositif 1 qu'il s'agit d'une injection par voie intraveineuse.
25 A l'étape 32, l'unité 7 commande l'afficheur 8 pour produire un signal indicatif de la détection du vaisseau sanguin à l'utilisateur. Alternativement, la détection du vaisseau sanguin peut être signalée à l'utilisateur par l'intermédiaire d'un dispositif d'affichage externe au dispositif 1, par exemple un ordinateur portable. Dans ce cas, les informations sont transmises par le 30 module de transmission 9. A l'étape 33, lorsqu'un compteur déclenché à l'étape 2 par l'unité 7 a mesuré un certain délai d'attente, par exemple deux secondes, pendant lequel le dispositif d'injection 1 reste immobile, l'unité 7 commande l'afficheur 8 pour produire un signal indicatif de la stabilisation du dispositif 1 au-35 dessus du vaisseau sanguin détecté. L'information indicative de la stabilisation du dispositif 1 est produite par la base de détection 6 et 2909001 9 correspond à une position fixe du dispositif 1 par rapport au vaisseau sanguin et adaptée pour une injection. A l'étape 34, le système de lecture 10 identifie la substance médicamenteuse contenue dans le réservoir 13 prête à être injectée et 5 envoie un signal à l'unité 7 pour que cette dernière contrôle que la substance corresponde bien à l'injection désirée. L'injection de la substance désirée peut avoir été préalablement choisie par l'utilisateur, par exemple par l'intermédiaire d'un ordinateur portable via le module de transmission 9 et l'unité de commande 7.
10 A l'étape 35, l'unité 7 commande le système électromécanique 11 de sorte qu'il exerce une pression sur le réservoir 13 identifié à l'étape 4. Les réservoirs 13 sont fabriqués en matériau déformable et munis sur la partie supérieure d'un couvercle rigide. Par conséquent, sous la pression exercée par le système électromécanique 11, le couvercle rigide se déplace le long 15 des parois intérieures de l'enceinte 5. A l'étape 36, l'unité 7 commande un tube rigide creux (non montré) pour qu'il fasse saillie hors du dispositif de pompage 14 en direction du réservoir 13 identifié à l'étape 4 ce qui a pour effet de percer le réservoir 13 au niveau d'un opercule prévu à cet effet. Ainsi, le contenu du réservoir 13 reste 20 complètement stérile. A l'étape 37, l'unité 7 commande le dispositif de pompage 14 pour qu'il entraîne la substance médicamenteuse vers l'aiguille 15 par exemple au moyen d'une pompe (non montrée). L'unité 7 peut également commander le système électromécanique 11 pour qu'il continue d'exercer une pression 25 contrôlée aidant à repousser la substance hors du réservoir 13 facilitant ainsi le remplissage de l'aiguille. A l'étape 38, le dispositif de pompage 14 ayant mesuré le débit de substance médicamenteuse l'ayant traversé, il sait que l'aiguille 15 est pleine de substance, il arrête donc le pompage et signale cet événement à 30 l'unité 7 qui commande également l'arrêt du système électromécanique 11. A la fin de l'étape 8, l'air contenu dans le dispositif de pompage 14 et dans l'aiguille 15 a été complètement expulsé et remplacé par la substance médicamenteuse. Des vannes sont fermées pour empêcher la substance contenue dans 35 l'aiguille et dans le dispositif de pompage de retourner dans le réservoir 13.
2909001 10 A l'étape 39, l'unité 7 commande le système de désinfection et d'anesthésie 20 pour qu'il applique une goutte de substance au niveau de l'aiguille 15 par l'intermédiaire de pompes (non montrées). A titre d'exemple, il peut s'agir d'une pompe simple ou réversible ou d'une pompe à membrane 5 simple ou double effet ou encore fonctionnant par déformation de lames ou de bilames. Le pompage de la substance désinfectante et / ou anesthésiante peut être plus ou moins long en fonction de la quantité de substance désinfectante et anesthésiante que l'on désire appliquer. De cette manière, 10 une très petite quantité de substance peut être appliquée directement à la surface de l'aiguille ce qui permet de réduire la quantité de substance utilisée. Alternativement, la substance peut être appliquée par pulvérisation ou électro-ionisation. En particulier, le système de désinfection et d'anesthésie 20 peut 15 comprendre un réservoir de substance qui est perforé par un tube rigide creux à la manière du réservoir 13. Le système de perforation et les pompes sont de préférence prévus sur la base de détection 6 de sorte à réduire le coût de la cartouche amovible 3. Il est entendu que les étapes 7 et 9 ne sont pas nécessairement 20 successives et peuvent au contraire être réalisées simultanément. A l'étape 40, l'unité 7 commande le système électromécanique 11 qui exerce à nouveau une pression sur le réservoir 13, les vannes étant fermées, la pression exercée a pour effet de pousser l'ensemble solidaire constitué par le réservoir 13, le dispositif de pompage 14, l'aiguille 15 et le 25 cône 16 qui se déplace dans l'enceinte 2 comme décrit précédemment en comprimant le ressort 19. Le dispositif de pompage 14 se retrouve donc en butée contre la partie inférieure fixe 18 de la cartouche 3 ce qui a pour effet d'emmener l'aiguille 15 au niveau de la peau en traversant la goutte de substance désinfectante 30 et anesthésiante. Le système électromécanique 11 maintient l'ensemble solidaire en position. L'aiguille 15 est ainsi désinfectée et la substance s'écoule alors sur la surface du derme de sorte à anesthésier la partie du corps humain ou animal au niveau de laquelle l'injection est réalisée.
2909001 11 A l'étape 41, l'unité de commande 7 excite le cône à mémoire de forme 16 qui se déforme et entraîne le déplacement de l'aiguille 15 jusqu'à la profondeur du vaisseau sanguin détecté à l'étape 1. L'aiguille 15 pénètre à travers le derme jusqu'au vaisseau sanguin sans 5 douleur grâce au puissant anesthésique qu'elle entraîne et retient le long de ses parois lors de son passage. A l'étape 42, lorsque l'aiguille 15 a pénétré dans le vaisseau sanguin, l'unité 7 commande l'ouverture des vannes et la pompe du dispositif de pompage 14 de sorte que la substance médicamenteuse contenue dans le 10 réservoir 13 est injectée dans le vaisseau sanguin. L'unité 7 peut commander simultanément le système électromécanique 11 de manière à aider l'injection de la substance médicamenteuse. Le dispositif de pompage 14 comprend en outre des détecteurs de flux et de pression sanguine qui contrôlent et régulent le débit de substance 15 injectée. Par conséquent, le volume de substance médicamenteuse injectée est mesuré instantanément et l'injection peut être interrompue à tout moment en fonction de l'application. Des clapets anti-retour peuvent également être prévus dans le cas où un débit sanguin tendrait à repousser la substance médicamenteuse dans le 20 réservoir 13. A l'étape 43, les détecteurs de flux du dispositif de pompage 14 et le système de lecture 10 indiquent à l'unité de commande 7 que le réservoir 13 est vide. L'unité 7 commande alors l'arrêt de la pompe du dispositif de pompage 14 et ferme les vannes. Par ailleurs, l'unité de commande 7 25 mémorise que le réservoir courant a été utilisé. L'unité de commande 7 désactive le cône à mémoire de forme qui n'est alors plus excité et se rétracte entraînant le déplacement de l'aiguille dans le dispositif d'injection 1. L'unité 7 commande également l'arrêt du système électromécanique 11 ce qui entraîne un retrait de l'ensemble : réservoir 13, 30 dispositif de pompage 14, aiguille 15 et cône 16 dans sa position initiale de l'étape 1. A l'étape 44, l'unité 7 commande le système d'entraînement en rotation 21 pour réaliser une rotation axiale de la cartouche 3 ce qui a pour effet de placer un nouveau segment devant le système électromécanique 11 avec 35 une nouvelle substance à injecter ou avec un réservoir sous vide pour faire un prélèvement.
2909001 12 Il est entendu que l'on peut prévoir selon l'invention plusieurs systèmes électromécaniques 11 pour effectuer plusieurs injections simultanées. La figure 5 illustre de façon schématique le fonctionnement du dispositif seringue 1 selon l'invention pour un prélèvement. Par exemple, le dispositif 5 selon l'invention peut être utilisé pour le prélèvement sanguin ou autre, le prélèvement de liquides sous cutanés tels que des liquides synoviaux, lymphatiques, etc.... A l'étape 51, l'utilisateur déplace le dispositif 1 sur la peau du patient avec la base de détection 6 en contact avec la peau. Le système de 10 détection 12 détecte la position et la profondeur du vaisseau sanguin et transmet l'information à l'unité de commande 7. Une lecture préalable par le système de lecture 10 permet d'identifier que l'intervention est un prélèvement sanguin et que le réservoir courant 13 est vide.
15 A l'étape 52, l'unité 7 commande l'afficheur 8 pour produire un signal indicatif de la détection du vaisseau sanguin à l'utilisateur. A l'étape 53, lorsqu'un compteur déclenché à l'étape 52 par l'unité 7 a mesuré un certain délai d'attente, par exemple deux secondes, pendant lequel le dispositif d'injection 1 reste immobile, l'unité 7 commande l'afficheur 20 8 pour produire un signal indicatif de la stabilisation du dispositif 1 audessus du vaisseau sanguin détecté. L'information indicative de la stabilisation du dispositif 1 est produite par la base de détection 6 et correspond à une position fixe du dispositif 1 par rapport au vaisseau sanguin et adaptée pour une injection.
25 A l'étape 54, le système de lecture 10 vérifie que le réservoir 13 prêt pour un prélèvement est bien vide. A l'étape 55, l'unité 7 commande le système de désinfection et d'anesthésie 20 pour qu'il applique une goutte de substance au niveau de l'aiguille 15 par l'intermédiaire de pompes (non montrées).
30 Le pompage de la substance désinfectante et / ou anesthésiante peut être plus ou moins long en fonction de la quantité de substance désinfectante et anesthésiante que l'on désire appliquer. Alternativement, la substance peut être appliquée par pulvérisation ou électro-ionisation. En particulier, le système de désinfection et d'anesthésie 20 peut 35comprendre un réservoir de substance qui est perforé par un tube rigide creux à la manière du réservoir 13. Le système de perforation et les pompes 2909001 13 sont de préférence prévus sur la base de détection 6 de sorte à réduire le coût de la cartouche amovible 3. A l'étape 56, l'unité 7 commande le système électromécanique 11 de sorte qu'il exerce une pression sur le réservoir 13 identifié à l'étape 54. Les 5 vannes étant fermées, la pression exercée a pour effet de pousser l'ensemble solidaire constitué par le réservoir 13, le dispositif de pompage 14, l'aiguille 15 et le cône 16 qui se déplace dans l'enceinte 2 comme décrit précédemment en comprimant le ressort 19. Le dispositif de pompage 14 se retrouve donc en butée contre la partie 10 inférieure fixe 18 de la cartouche 3 ce qui a pour effet d'emmener l'aiguille 15 au niveau de la peau en traversant la goutte de substance désinfectante et anesthésiante. Le système électromécanique 11 maintient l'ensemble solidaire en position. L'aiguille 15 est ainsi désinfectée et la substance s'écoule alors sur la 15 surface du derme de sorte à anesthésier la partie du corps humain ou animal au niveau de laquelle l'injection est réalisée. A l'étape 57, l'unité de commande 7 excite le cône à mémoire de forme 16 qui se déforme et entraîne le déplacement de l'aiguille 15 jusqu'à la profondeur du vaisseau sanguin détecté à l'étape 1.
20 L'aiguille 15 pénètre à travers le derme jusqu'au vaisseau sanguin sans douleur grâce au puissant anesthésique qu'elle entraîne et retient le long de ses parois lors de son passage. A l'étape 58, lorsque l'aiguille 15 a pénétré dans le vaisseau sanguin, l'unité 7 commande un tube rigide creux pour qu'il fasse saillie hors du 25 dispositif de pompage 14 en direction du réservoir 13 identifié à l'étape 54 ce qui a pour effet de percer le réservoir sous vide 13 au niveau d'un opercule prévu à cet effet. Ainsi, l'intérieur du réservoir 13 est resté complètement stérile. A l'étape 59, l'unité 7 commande l'ouverture des vannes et la pompe du 30 dispositif de pompage 14 de sorte que le sang soit prélevé à partir du vaisseau sanguin dans le réservoir 13. L'unité 7 peut commander simultanément le système électromécanique 11 de manière à aider le prélèvement sanguin. Le dispositif de pompage 14 comprend en outre des détecteurs de flux 35 et de pression sanguine qui contrôlent et régulent le débit de sang prélevé.
2909001 14 Par conséquent, le volume de sang prélevé est mesuré instantanément et le prélèvement peut être interrompu à tout moment en fonction de l'application. A l'étape 60, le dispositif de pompage 14 ayant mesuré le débit de substance médicamenteuse l'ayant traversé, il sait que le réservoir 13 est 5 plein de sang, il arrête donc les pompes du dispositif de pompage 14, ferme les vannes et signale cet événement à l'unité 7 qui commande également l'arrêt du système électromécanique 11 ce qui entraîne un retrait de l'ensemble : réservoir 13, dispositif de pompage 14, aiguille 15 et cône 16 dans l'enceinte 2. Par ailleurs, l'unité de commande 7 mémorise que le 10 réservoir courant a été utilisé pour un prélèvement. Alternativement, le système de lecture et d'analyse 10 peut être adapté pour mesurer le remplissage du réservoir 13 et signaler un réservoir plein à l'unité 7 qui commande alors l'arrêt du pompage, du système électromécanique 11 et ferme les vannes.
15 L'unité de commande 7 désactive le cône à mémoire de forme qui n'est alors plus excité et se rétracte entraînant le déplacement de l'aiguille dans le dispositif d'injection 1. L'unité 7 commande également l'arrêt du système électromécanique 11 A l'étape 61, l'unité 7 commande le système d'entraînement en rotation 20 21 pour réaliser une rotation axiale de la cartouche 3 ce qui a pour effet de placer un nouveau segment devant le système électromécanique 11 avec une nouvelle substance à injecter ou avec un réservoir sous vide pour faire un prélèvement. Par conséquent, avec le dispositif selon l'invention, il est possible 25 d'effectuer des injections de substances médicamenteuses différentes et d'effectuer des prélèvements répétés à plusieurs patients avec le même dispositif à plusieurs réservoirs (segments). Par ailleurs, avec le dispositif selon l'invention, il est également possible d'effectuer un prélèvement puis une injection sur le même patient avec un même dispositif à plusieurs 30 réservoirs (segments). Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, une ou des bio puces sont intégrées dans un réservoir 13 afin de réaliser une ou des analyses in situ du prélèvement contenu dans le réservoir. Les résultats des analyses sont ensuite enregistrés et traités par le système de lecture 35 d'analyse 10 et transmis par le module de transmission 9 à un appareil extérieur, par exemple un ordinateur portable ou un serveur médical, au 2909001 15 moyen de voies filaires, d'ondes hertziennes notamment, le signal transmis étant numérique ou analogique avec codage dans certaines applications sécurisées. Lorsque plusieurs dispositifs d'injection et de prélèvement 1 sont utilisés 5 en combinaison pour réaliser à la fois une opération de prélèvement et une opération d'injection, il est possible que le dispositif qui réalise le prélèvement, comporte des moyens aptes à transmettre un signal représentatif de l'analyse d'un prélèvement à l'autre dispositif d'injection. Dans ce cas, les deux dispositifs peuvent être soit réalisés à l'intérieur de la 10 même enceinte, soit être indépendants, de façon à réaliser les opérations de prélèvement et d'injection dans des zones éloignées. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le système de désinfection 20 peut être remplacé par un dispositif à micro laser ou un canon à micro ondes ou à ultrasons. Ce dispositif à micro laser est à la fois 15 adapté à la désinfection de l'aiguille mais également à la désinfection de la peau sans pour autant occasionner de brûlures sur le derme. Selon une variante de réalisation illustrée figure 6, l'invention peut s'appliquer à des dispositifs extra plats de micro injections à aiguilles encore appelés patchs . Dans ce cas, le dispositif 70 d'injection et de 20 prélèvement comporte une surface autocollante 71 compatible avec la peau 72. De cette manière, le dispositif est apte à effectuer de manière répétée des opérations de prélèvement suivies d'analyses et d'injections sans nécessiter le repositionnement du "patch" en fonction de la présence ou non d'un vaisseau sanguin.
25 Sur la figure 6, on a illustré le dispositif d'injection et de prélèvement 1 selon l'invention dans le cas particulier d'un "patch" qui peut être relativement souple. Le dispositif 70 est de forme générale plate au niveau de la surface autocollante 71 et relativement bombée sur la partie supérieure. Les dispositifs de patch 70 se composent de trois éléments 30 amovibles les uns par rapport aux autres : une enceinte bombée 73, une cartouche 74 disposée dans l'enceinte et une base de détection 75 enfermant la cartouche 74 dans l'enceinte 73. En particulier, l'enceinte 73 se compose d'un afficheur 76 disposé sur la partie extérieure de l'enceinte, d'une unité de commande 77, d'un module de 35 transmission 78 fonctionnant par exemple en radio fréquences, d'un système 2909001 16 d'entraînement en rotation 89 pour réaliser une rotation axiale de la cartouche 74 et d'un système électromécanique miniature 86. L'afficheur 76 peut par exemple consister en un écran LCD ("Liquid Cristal Display", écran à cristaux liquides) ou une matrice de LED ("Light 5 Emetting Diode", diodes électroluminescentes). Alternativement, l'afficheur 76 peut être remplacé par un système apte à produire un signal sonore. Selon l'invention, la cartouche amovible 74 se compose plus particulièrement d'une pluralité de segments répartis autour de l'axe longitudinal de la cartouche 74. Chaque segment comprend un réservoir 79 10 de substance médicamenteuse ou de prélèvement sanguin par exemple sur la partie inférieure duquel est fixé un dispositif de pompage 80. Une aiguille 81 est fixée sur la partie inférieure du dispositif de pompage 80 par l'intermédiaire d'un cône à mémoire de forme 82. Ce dernier est fabriqué dans un métal à mémoire de forme capable de se déformer et en 15 particulier de se dilater lorsqu'une excitation électrique ou thermique lui est appliquée. Le cône à mémoire de forme 82 peut donc être calibré pour se dilater d'une certaine distance précise sous une excitation donnée. Le réservoir 79, le dispositif de pompage 80, l'aiguille 81 et le cône 82 forment un ensemble solidaire capable de se déplacer dans l'enceinte 73 20 par rapport à une partie inférieure fixe 83 de la cartouche 74 qui est en appui contre la base 75. L'ensemble : réservoir 79, dispositif de pompage 80, aiguille 81 et cône 82 se déplace en translation dans l'enceinte 73. Une membrane élastique 84 disposée entre la partie inférieure fixe 83 de la cartouche 73 et le dispositif de pompage 80 exerce une force de rappel 25 maintenant un espace entre le dispositif de pompage 80 et la partie inférieure fixe 83 de sorte que les aiguilles 81 ne dépassent pas de la cartouche 74. Ainsi, les patients ne sont pas traumatisés puisque l'aiguille n'est visible ni avant l'injection ni pendant. Avantageusement, chaque segment de la cartouche 74 peut également 30 être muni d'un système de désinfection et d'anesthésie 85. Le système de désinfection et d'anesthésie 85 est disposé fixe sur partie inférieure fixe 18 autour de l'ensemble mobile. La base de détection 75 comprend principalement un système 87 de lecture et d'analyse des cartouches 74 et un système de détection 88.
35 En particulier, le système de lecture 87 est capable d'identifier le contenu de chaque réservoir 79 de la cartouche par exemple au moyen d'un 2909001 17 lecteur de code à barres. Avantageusement, une fois la cartouche 74 insérée dans l'enceinte 73, le système de lecture 87 permet au dispositif 70 de déterminer que la cartouche 74 contient des substances pour une injection intraveineuse par exemple.
5 Dans le système de détection 88, différents types de capteurs peuvent être utilisés en fonction du type d'intervention : intraveineuse, intramusculaire ou sous cutanée. Par exemple, on peut utiliser des capteurs à effet Doppler, des capteurs infrarouges ou de pression, voire des capteurs fonctionnant sur des principes de radar ou des capteurs optiques. En 10 fonction du type de capteur utilisé, la surface et le volume sondé peuvent être prismatiques, cylindriques ou coniques. Par exemple, on utilise des capteurs à infrarouge ou à ultrason. Le système de détection 88 détermine par exemple l'épaisseur du derme, celle de la masse graisseuse, la grosseur et la profondeur de tous 15 vaisseaux sanguins, la densité d'une masse musculaire ou la présence d'une zone osseuse ou de cartilage. L'unité de commande 77 est connectée au système de détection 88 de sorte à recevoir les informations détectées notamment en ce qui concerne la position et la profondeur d'un vaisseau sanguin. L'unité de commande 77 est 20 également connectée au système 87 de lecture et d'analyse des cartouches 74, au système électromécanique 86, à l'afficheur 76, au module de transmission 78, au dispositif de pompage 80, au cône à mémoire de forme 82 et au système de désinfection et d'anesthésie 85. Avantageusement, le dispositif décrit ci-dessus comprend des éléments 25 amovibles les uns par rapport aux autres qui, alliés au système de cartouche remplaçable, permettent d'obtenir un dispositif modulable et adaptable en fonction des thérapies, des injections ou des prélèvements. Le fonctionnement du dispositif "patch" 70 est similaire à celui du dispositif seringue 1 tel que détaillé en référence à la figure 4 pour l'injection 30 et en référence à la figure 5 pour le prélèvement. Par ailleurs, le dispositif de prélèvement et d'injection selon l'invention peut être adapté de manière évidente par l'homme du métier pour une application sous la forme d'implant à micro aiguilles. Dans ce cas, l'implant est par exemple disposé sous le derme, dans un muscle, sur une veine ou 35 vers une zone de cartilage.
2909001 18 Dans une variante de réalisation de l'invention, les segments de la cartouche peuvent être disposés de manière linéaire et non circulaire de sorte qu'il n'est plus nécessaire d'entraîner la cartouche en rotation pour effectuer une opération d'injection ou de prélèvement. Dans ce cas, il peut 5 être prévu un dispositif électromécanique à piston au-dessus de chaque segment. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, il est entendu que le cône à mémoire de forme peut être remplacé par tout système micro électromécanique adapté sans s'éloigner de la portée de la présente 10 invention. Par ailleurs, lorsqu'un système micro électromécanique est utilisé, le dispositif selon l'invention peut comporter une source d'énergie électrique autonome. Cette source d'énergie peut se présenter sous la forme d'une pile rechargeable ou d'un capteur photo voltaïque par exemple.
15 Il ressort de la présente description qu'un dispositif selon l'invention présente de multiples avantages : - il permet à une personne seule de se faire elle-même une injection ou un prélèvement sanguin de manière sécurisée ; - il permet d'effectuer des injections de substances médicamenteuses 20 différentes ; - il permet d'effectuer des prélèvements répétés à plusieurs patients avec un même dispositif sans renouvellement de réservoir ; - il permet d'effectuer un prélèvement puis une injection sur le même patient avec un même dispositif sans renouvellement de réservoir ; 25 - il permet de supprimer tout le stress engendré par la simple vision de l'aiguille ; - il permet de rendre quasi indolore les opérations de prélèvement et d'injection ; - il permet de réduire de façon significative les quantités utilisées de 30 substances désinfectante, anesthésiante ou cicatrisante ; - il réduit les risques d'erreurs d'injection observées en cas d'un mauvais positionnement de l'aiguille.

Claims (22)

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'injection et de prélèvement (1;70) miniaturisé et automatique à usage médical comportant une enceinte (2;73) et au moins une aiguille mobile (15;81) par rapport à ladite enceinte (2;73), caractérisé en ce qu'il comporte : - un système de détection (12;88) apte à détecter la présence d'un vaisseau sanguin dans un volume prédéterminé ; - une unité de commande (7;77) apte à commander le déplacement de 10 l'aiguille en fonction des informations fournies par ledit système de détection (12;88); - au moins un réservoir (13;79) pour contenir une substance à injecter ou à prélever. 15
2. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (20; 85) pour mettre en contact l'aiguille avec une substance anesthésiante.
3. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (20; 85) pour mettre en contact l'aiguille avec une substance désinfectante.
4. Dispositif d'injection et de prélèvement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (20; 85) pour mettre en contact l'aiguille 25 avec l'une des substances comportent un élément apte à pulvériser ladite substance anesthésiante ou désinfectante sur l'aiguille.
5. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément apte à pulvériser ladite substance sur 30 l'aiguille comporte un système micro électromécanique .
6. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (11,14;80,86) apte à repousser la dite substance à injecter hors du réservoir pour réaliser l'injection. 35 2909001 20
7. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen (11,14;80,86) apte à repousser la dite substance à injecter hors du réservoir est pneumatique. 5
8. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen (11,14;80,86) apte à repousser la dite substance à injecter hors du réservoir comporte un système micro électromécanique .
9. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un système micro électromécanique (11,16;86,82) apte à déplacer l'aiguille par rapport à l'enceinte.
10. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (10;87) aptes à réaliser l'analyse d'un prélèvement.
11. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (9;78) aptes à transmettre un 20 signal représentatif de l'analyse à destination d'un appareil extérieur.
12. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (9;78) aptes à transmettre un signal représentatif de l'analyse à un autre dispositif d'injection et de 25 prélèvement (1;70).
13. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de signalisation (8;76) aptes à fournir une information représentative du signal reçu par le capteur. 30
14. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de signalisation (8;76) fournissent un signal sonore et/ou visuel. 35
15. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une surface autocollante (71). 2909001 21
16. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une source d'énergie électrique autonome. 5 16. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (11,14;80,86) apte à attirer dans le réservoir la dite substance à prélever pour réaliser le prélèvement.
17. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 16, 10 caractérisé en ce que le moyen (11,14;80,86) apte à attirer dans le réservoir la dite substance à prélever est pneumatique.
18. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 16, caractérisé en ce que le moyen (11,14;80,86) apte à attirer dans le réservoir 15 la dite substance à prélever comporte un système micro électromécanique .
19. Dispositif d'injection et de prélèvement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque réservoir (13;79) est déformable sous l'action d'une pression exercée par un système électromécanique 20 (11;86).
20. Dispositif d'injection et de prélèvement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un micro laser, un canon à micro ondes ou à ultrasons pour la désinfection de l'aiguille. 25
21. Dispositif d'injection et de prélèvement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de réservoirs (13;79) reliés respectivement avec des aiguilles (15;81) correspondantes et des dispositif de pompage (14;80) correspondants, chaque réservoir avec 30 une aiguille correspondante et un dispositif de pompage correspondant formant un segment (22), lesdits segments (22) étant regroupés de façon solidaire entre eux pour former une cartouche (3;74) amovible par rapport à l'enceinte (2;73), et en ce que ladite unité de commande (7;77) est conçue pour agir sur chaque segment (22) de manière individuelle. 35 2909001 22
22. Dispositif d'injection et de prélèvement selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'entraînement en rotation (21;89) conçu pour réaliser une rotation de la cartouche (3;74) dans l'enceinte (2;73) de sorte que chaque segment (22) est déplacé 5 successivement face au système électromécanique (11;86).
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