Brevet FR2005982A1 — publié le 19691219

l'un des traitements les plus efficaces des affections chroniques du rein est 1* épuration du sang par hémodialyse dans un rein artificiel. Le sang pris dans l'une des artères du sujet traité est mis en circulation dans un dialyseur, ou rein artificiel, 5 dans lequel il est débarrassé de l'excès d'eau et des déchets qu'il contient. Ce sang est ensuite renvoyé dans l'une des veines du sujet. Une installation centrale capable d'alimenter simultanément en solution épuratrice plusieurs reins artificiels dans un 10 même hôpital est décrit dans un article signé (Jrimsrud, Cole, Lehman, Babb et Scribner paru dans le Volume 2, année 1964» page 107 de la Publication "TRANSACTIONS DE LA SOCIETE AMERICAINE D'ORGAfTES ARTIFICIELS D*autre part, le brevet des Etats-Unis d'Amérique 15 Àustin et autres U° 3.352.779 décrit un appareillage capable d'effectuer par quantités importantes des mélanges de fluides épura-teurs par dialyse et permettant ainsi d'alimenter simultanément un certain nombre de reins artificiels. Le malade soigné devant subir plusieurs fois par semaine 20 un traitement par dialyse, il est désirable que ces traitements puissent être effectués à son propre domicile» Un appareillage individuel d'épuration du sang par dialyse comportant de nombreux dispositifs de régulation rendant possible son emploi en toute sécurité par le malade lui-même est décrit dans la demande de 25 brevet déposée le 7 juillet 1966 sous le N° 563*523 par Earl J. Serfass, John E. Martin et William E. Wilson Jr sous le titre "Appareillage à régulations pour l'épuration du sang par dialyse". Un tel appareillage individuel est aussi décrit dans une communication faite par le Dr. E. J„ Serfass au cours de la 22ème Conféren-30 ce-Exposition de la Société dite "Instrument Society of America" qui s'est tenue du 11 au 14 septembre 1967, communication qui avait été préalablement publiée dans "BIOMED" N° 26-1, année 1967. L'emploi de ces appareillages individuels s'est largement répandu en raison de leur efficacité. Toutefois, ces appareillages 35 ne satisfont pas à toutes les conditions nécessaires dans certains cas, du fait qu'ils comprennent des dispositifs coûteux pour le réglage de la concentration en fluide épurateur des solutions utilisées et qu'ils sont volumineux et par suite non portatifs. Tous les appareillages d'épuration du sang par dialyse 40 décrits ci-dessus comprennent une pompe à double effet utilisée 69 11017 2 2005982 poux effectuer le mélange d'eau et de liquide épurateur concentré qui constitue la solution épuratriee utilisée, La course de ces pompes est soumise à une régulation très précise de façon que l'eau et le concentré épurateur se trouvent exactement mélangés dans les 5 proportions volumétriques voulues* Ces pompes sont relativement coûteuses et encombrantes» De plus, leur réglage est modifié . lorsqu'elles sont soumises à des déplacements trop importante, de sorte qu'elles ne conviennent pas pour l'équipement d'un appareillage vraiment portatif. 10 Bien que ces pompes à double effet soient capables de mélanger l'eau et le concentré épurateur en proportions volumétriques précises, la solution de dialyse obtenue n'a pas nécessairement la concentration désirée» la densité du concentré épurateur variant avec la température, la concentration dans la solution 15 varie» Il est nécessaire que les appareillages du type décrit puissent fournir une solution d'épuration par dialyse ayant des concentrations en sodium et en chlorure précises données à une température donnée. La variation de la concentration de la solution d'épura-20 tion par dialyse en fonction de la température pose un problème particulier dans les appareillages munis de nombreux dispositifs de régulation tels que ceux décrits dans la communication Serfass et dans la demande de brevet précitées* Ces appareillages comportent un dispositif surveillant la concentration de la solution en 25 liquide épurateur et émettant un signal d'alarme lorsque cette concentration se situe en dehors de limites fixées à l'avance. Lorsque le traitement par dialyse est effectué pendant la nuit, ce qui est fréquemment le cas, le malade est réveillé souvent par ce signal d'alarme du fait que la concentration de la solution en 30 fluide épurateur a varié en raison du changement de température de l'eau de ville alimentant l'appareillage* La présente invention concerne les dispositifs d'alimentation des appareillages d'épuration du sang par dialyse et, plus particulièrement, des appareillages portatifs de ce type, 35 Selon une caractéristique importante de la présente in vention, le liquide épurateur et l'eau de ville sont mélangés dans un ensemble d'appareils comportant une pompe asservie. Ladite pompe envoie le liquide épurateur concentré dans un mélangeur. Le mélange d'eati et de liquide épurateur concentré ainsi obtenu constitue une 40 solution d'épuration par dialyse-à concentration contrôlée* Une Vit cowl 69 11017 3 2005982 cellule piioto conductrice mesure la concentration de cette solution en liquide épurateur et émet un signal commandant la marche de la pompe. Cette disposition permet l'emploi d'une pompe relativement simple, peu encombrante et peu coûteuse qui remplace les appareils 5 de mesure volumétriques coûteux et encombrants utilisés jusqu'à présent. Une autre caractéristique de l'appareillage de l'invention consiste en ce qu'il comprend un deuxième circuit de régulation de la pompe placé sous le contrôle d'un tachymètre. lorsque 10 la vitesse de la pompe varie en raison de variations autres que celles de la conductibilité de la solution d'épuration, par exemple par suite d'une variation de la tension du courant d'alimentation, ce tachymètre est sensible aux variations de la vitesse de la pompe et remet rapidement celle-ci sur sa vitesse opératoire normale. 15 Par suite, l'un des objets principaux de la présente invention est un appareillage simple, peu coûteux et d'entretien facile d'alimentation d'un dialyseur en solution épuratrice par dialyse. Un autre objet de la présente invention est un appareilla-20 ge portatif d'alimentation d'un tel dialyseur pouvant fonctionner sous 110 V, consommant 15 ampères et pouvant être alimenté en eau froide provenant d'une distribution d'eau de ville. la description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux 25 comprendre comment la présente invention peut être réalisée." Sur les dessins annexés : - la figure 1 est un diagramme schématique" représentant l'appareillage d'alimentation portatif de l'invention utilisable pour l'épuration du sang par dialyse; et 30 - la figure 2 est un diagramme schématique représentant les circuits de commande de la pompe d'alimentation en liquide épurateur concentré. le diagramme schématique de la figure 1 montre la circulation dans l'appareillage du fluide épurateur par dialyse et les 35 fonctions de commande électriques des divers appareils de l'ensemble. Sur la figure 1, les connexions hydrauliques sont représentées en traits forts et les connexions électriques en traits fins. la solution épuratrice mise en circulation dans le ■ dialyseur est constituée par un mélange d'eau de ville en provenan-40 ce d'une source 34 et de liquide épurateur concentré en provenance (CÔP? 69 1T017 4 2005982 d'un réservoir 15» la composition de la solution épuratrice peut être modifiée suivant le traitement thérapeutique à appliquer au malade traité, la composition générale des solutions utilisées pour l'épuration du sang par dialyse est décrite dans l'article signé 5 Ereeman, Maher et Schreiner, intitulé "Epuration du Sang par Dialyse pour le Traitement des Affections Rénales Chroniques" paru dans "Annale of Internai Medicine", volume 62, N° 3, mars 1965. le liquide épurateur concentré et l'eau de ville sont mélangés en proportions appropriées dans un mélangeur 11. L'eau en provenance 10 de la source 34 passe dans un détendeur 2 qui abaisse sa pression puis dans un séparateur d'air 3 muni d'un évent. le trop-plein du séparateur 3 et de son évent est envoyé dans un collecteur d'évacuation 35. Une soupape 4 règle le débit d'eau passant qui est mesuré 15 par un débitmètre 5. l'eau traverse ensuite une soupape 6 à commande par solénoïde normalement ouverte. Pendant la stérilisation de l'appareillage, cette soupape 6, normalement ouverte, est fermée et une soupape d'évitement 7 préalablement réglée de façon à laisser passer environ le quart du débit normal d'eau froide, est 20 ouverte à la main, l'eau circulant alors étant à une température bien plus élevée, la réduction automatique du débit d'eau passant pendant la stérilisation de l'appareillage est une caractéristique importante de l'invention qui se traduit par une réduction des dimensions et du prix des éléments chauffants nécessaires et de 25 la puissance qu'ils absorbent. l'eau circulant dans l'appareillage passe par un réchauffeur électrique 8 qui la porte à la température désirée, soit 37°C environ pour l'opération normale de dialyse et 95°C environ pour la stérilisation. Une thermistance sensorielle 9 règle la marche 30 du réchauffeur 8 en faisant varier le courant électrique qui l'alimente de façon à obtenir la température désirée pour l'eau. Une thermistance 10 perçoit la température atteinte par l'eau et actionne un signal d'alarme lorsque cette température se situe hors de ses limites normales. 35 Une pompe à débit réglable 13 alimente par l'intermédiai re d'un clapet de non-retour 12 le mélangeur 11 en liquide de dialyse concentré en provenance du réservoir 15. le mélange d'eau et de liquide épurateur concentré traverse -une cellule réglant la concentration 18 pour atteindre le cata-40 lyseur. Cette cellule 18 est une cellule photoconductrice qui émet 69 11017 5 2005982 Tan signal électrique dépendant de la concentration de la solution de dialyse en provenance du mélangeur 11. Ce signal électrique est appliqué sur la pompe 13 pour exercer sur le volume du liquide concentré fourni au mélangeur 11 une régulation maintenant constan-5 te la concentration de ce liquide dans la solution de dialyse, le circuit réalisant cette régulation est représenté sous forme de diagramme fonctionnel sur la figure 2. Il est prévu un deuxième circuit de régulation de la pompe 13. Ce deuxième circuit comporte un tachymètre 33 tournant à la même vitesse que la pompe 13. le 10 tachymètre 33 émet un signal électrique dépendant de la vitesse instantanée de la pompe et ce signal est utilisé pour maintenir cette vitesse constante malgré les variations possibles de paramètres autres que la conductibilité de la solution épuratrice. Une deuxième cellule photoconductrice 19 participe à la 15 régulation de la conductibilité de la solution de dialyse. Cette solution est envoyée dans un récipient à niveau constant 20 dont le trop-plein 21 débouche au-dessus d'un réceptacle 24 en communication avec un dispositif d'évacuation par gravité 35. le récipient 20 alimente le dialyseur en solution de 20 dialyse sous pression constante. Cette solution de dialyse passe par un robinet de réglage 25 dans son trajet vers le dialyseur, lequel peut être du type Kiil par exemple. Ce type de dialyseur comporte des orifices permettant le passage du sang du malade sur l'une des faces d'une membrane et des orifices permettant le 25 passage de la solution de dialyse sur l'autre face de cette membrane. la solution de dialyse traversant le dialyseur sur l'une des faces de la membrane sort de l'appareil par un orifice prévu à cet effet. Un manomètre 27 détecte la dépression existant sur cet 30 orifice de sortie de la solution de dialyse. Un débitmètre 28 exerce une régulation sur le débit de la solution épuratrice circulant dans le dialyseur, et un détecteur de fuites de sang 29 détecte la présence éventuelle de sang dans la solution épuratrice sortant du dialyseur. 35 Un clapet 30 formant reniflard empêche, au cas où l'appa reillage se trouverait engorgé, l'établissement sur la sortie du dialyseur d'une dépression excessive qui risquerait de provoquer la rupture de la membrane de dialyse, la dépression sur l'orifice de sortie de la solution de dialyse est fournie par l'intermédiaire 40 d'un clapet de non-retour 31 par une pompe refoulante 32 qui règle 69 11017 6 2005982 le débit de cette solution dans le dialyseur. Tous les éléments de régulation de 1*appareillage sont montés de façon à arrêter la pompe refoulante 32 et la circulation de la solution de dialyse dans le dialyseur lorsque l'une quelcon-5 que des conditions de marche de 1*appareillage fixées à 1*avance se situe en dehors de limites prédéterminées. La thermistance 10 sensible à la température, la cellule photoconductrice 19» le détecteur d'excès de température 23, le manomètre 27 et le détecteur de fuites de sang 29 constituent chacun un circuit de régula-10 tion du type dans lequel un jeu de contacts de relais est actionné lorsque la condition soumise à régulation s8écarte de limites prédéterminées réglables. Tous ces contacts de relais sont montés en série dans le circuit d ' alimentation en 110 Volts de la pompe 32. Lorsque l'une quelconque des conditions soumises à une régula-15 tion s'écarte de ses limites fixées à l'avance, les contacts du relais correspondant s*ouvrent et la pompe 32 s'arrête. Ce circuit de régulation de l'appareillage comporte en outre une sonde 22 agissant par mesure de la conductibilité, logée dans le récipient 20 et sensible au niveau du liquide dans ce 20 récipient. Dans le cas où le débit d'appoint en solution de dialyse devient inférieur à celui circulant dans le dialyseur, la baisse de niveau de la solution dans le récipient 20 est détectée par cette sonde et la pompe 32 s'arrête. Un détecteur d'argent et de chlorure d'argent peut être 25 disposé en supplément ou en remplacement de la cellule photocon-ductrice 19® Ce détecteur, monté de façon à exercer une régulation sur la teneur en chlorure d'argent de la solution de dialyse par arrêt de la pompe 32 lorsque cette teneur s'écarte des limites désirées. Un tel détecteur pourrait aussi remplacer la cellule photo-30 conductrice 18 dans le circuit de commande de la pompe 13. L'ensemble de l'appareillage est programmé électriquement de façon à effectuer les opérations suivantes s rinçage, stérilisation préalable, établissement des conditions de marche normales, essai de régulation, essai du signal d*alarme, essai de l'ensemble, 35 dialyse, et stérilisation après dialyse. Les dispositifs de commande et de contrôle sont interconnectés de façon à empêcher l'envoi dans le dialyseur d'une solution de dialyse autre que la solution normale désirée. Le circuit de régulation de la pompe 13 placé sous la 40 dépendance du régulateur de la concentration de la solution de 69 11017 7 2005982 dialyse peut être de tout type quelconque connu. L'un de ces circuits possibles est représenté sous forme d'un diagramme schématique sur la figure 2. La cellule photoconductrice de ce circuit comporte un élément sensoriel 36 mesurant la conductibilité de la 5 solution» Un autre élément sensoriel 37 sensible à la température provoque la correction de température nécessaire. Ces éléments 36 et 37 sont connectés sur un pont 38. Les variations de la conductibilité de la solution de part et d'autre d'une valeur de réglage donnée ont pour effet l'émission d'un signal de déviation qui est 10 amplifié dans un amplificateur 39. Un détecteur de phase 40 indique si la déviation signalée est positive ou négative par rapport à ladite valeur de réglage. Le signal de déviation est comparé avec une valeur de base réglable dans un circuit comparateur 41• Le signal de déviation émis par ce circuit comparateur 15 41 est comparé avec le signal émis par le tachymètre 33 dans un circuit comparateur des déviations 42. Le signal résultant est amplifié dans un circuit amplificateur des déviations 43 et dans un amplificateur de puissance 44 qui commande un servo-moteur 45« Il est prévu, comme d'habitude en pareil cas, un circuit de 20 rétroaction entre le servo-moteur 45 et l'amplificateur des déviations 43• Le servo-moteur 45 entraîne la pompe 13 de façon qu* elle fournisse au mélangeur 11 le débit approprié de liquide épurateur concentré. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée 25 au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. 69 11017 8 2005982 REVENDICATIONS 1 „- Appareillage d'épuration du sang par dialyse comprenant : un dialyseur comportant une membrane de dialyse, des orifices permettant d'y faire circuler le sang sur l'un des côtés de 5 ladite membrane et des orifices permettant d'y faire circuler une solution d*épuration par dialyse sur l'autre côté de cette membrane; une source d'eau; une source de liquide de dialyse concentré; un mélangeur mélangeant l'eau et ledit liquide de dialyse concentré de façon à former une solution de dialyse, cette solution étant, à 10 sa sortie du mélangeur, mise en circulation dans le dialyseur par 1*intermédiaire des orifices précités; une pompe électrique à débit réglable alimentant le mélangeur en liquide de dialyse concentré en provenance de ladite source; une cellule photoconductrice émettant un signal électrique représentant la concentration de la 15 solution de dialyse circulant entre le mélangeur et le dialyseur; et des dispositifs permettant d'appliquer ce signal électrique sur ladite pompe de façon à exercer une régulation sur le débit de liquide de dialyse concentré envoyé dans le mélangeur, ceci en vue de maintenir constante la concentration du liquide de dialyse 20 concentré dans la solution de dialyse. 2.- Appareillage selon la revendication 1 et comprenant en outre r un tachymètre tournant à la même vitesse que ladite pompe et émettant un signal représentant la vitesse de celle-ci; et un dispositif utilisant le signal émis par le tachymètre pour 25 maintenir constante la vitesse de la pompe. 3.- Appareillage selon la revendication 1 et comportant en outre : un réchauffeur monté entre la source d'eau et le mélangeur; une soupape à commande par solénoïde, normalement ouverte, montée entre la source d'eau et ledit réchauffeur et fournis- 30 sant un débit normal d'eau à celui-ci au cours des opérations de dialyse, cette soupape normalement ouverte étant fermée lorsqu'il est procédé à la stérilisation de l'appareillage; une tuyauterie d'évitement court-eircuitant ladite soupape normalement ouverte; et une soupape d'évitement montée sur cette tuyauterie et préala-35 blement réglée de façon à laisser passer au cours de l'opération de stérilisation de l'appareillage un débit d'eau égal au quart environ de celui alimentant normalement son réchauffeur, de sorte que cette eau se trouve portée à une température bien plus élevée pendant l'opération de stérilisation. 40 4.- Appareillage selon la revendication 1 et comprenant 69 11017 9 2005982 en outre î une pompe aspirant la solution de dialyse en provenance du mélangeur et la refoulant dans le dialyseur; des dispositifs exerçant une régulation sur les conditions dans lesquelles se trouve la solution de dialyse; et des dispositifs asservis à ces 5 dispositifs régulateurs et arrêtant ladite pompe lorsque l'une quelconque des conditions de la solution de dialyse soumises à cette régulation s'écarte de limites prédéterminées. 5.- Appareillage selon la revendication 4 dans lequel lesdits dispositifs de régulation comprennent ï un régulateur de 10 température; un régulateur de la conductibilité; un manomètre; et un détecteur de fuites de sang, chacun de ces appareils étant muni d'un jeu de contacts de relais qui est actionné lorsque la condition soumise à régulation s'écarte de limites prédéterminées, ces divers relais étant montés dans un circuit commandant l'applica-15 tion de l'énergie électrique sur ladite pompe.