Brevet FR2003894A1 — publié le 19691114

i 2003894 La présente invention a pour objet des plaques supports de membrane utilisées dans des chambres à échange de fluides,et plus particulièrement les chambres à dialyse, employées dans les reins artificiels. 5 II a été décrit dans le brevet américain N° 3-07^-559* une chambre à dialyse et un plateau support de membrane, destinés à être utilisés dans les reins artificiels fonctionnant par dialyse. Bien que les plateaux supports de membrane décrits apportent une contribution non négligeable à la fabrication des chambres à dia-10 lyse, telles qu'on les utilise dans les reins artificiels, des développements ont été entrepris pour mettre au point des supports encore plus perfectionnés, qui ont abouti à la présente invention. Ainsi l'invention concerne les plaques supports de membrane, ou les plateaux, utilisés pour les échanges entre fluides ou les 15 chambres à dialyse, chacun de ces plateaux comportant un matériau vitreux photosensible opacifiable présentant au moins une surface plane pourvue d'une première région où est effectuée l'opacification sélectivement, puis une attaque chimique, pour constituer une myriade de petits piliers, régulièrement espacés les uns des au-20 très et disposés suivant des lignes et des rangées orthogonales, qui présentent une surface de base très réduite et relativement plane et servent de support à une membrane, tout en ménageant un espace suffisant entre piliers pour permettre la circulation du fluide. 25 On ménage dans les plateaux des canaux et des ouvertures, de sorte que, lorsqu'une membrane à échange de fluides est disposée sur chacun des plateaux et que ceux-ci sont fixés l'un à l'autre, . lesdites membranes se faisant face, un premier fluide peut être introduit entre les membranes et un second fluide introduit dans 30 l'espace existant entre les rangées de piliers des paires de plateaux, pour constituer une chambre à échange de fluides perfectionnée . Les caractéristiques c.i-dessus, ainsi que d'autres caractéristiques secondaires et les avantages qui en découlent, apparaî-35 tront de façon plus détaillée dans la description ci-après d'une forme de réalisation, donnée en référence au dessin en annexe, su^ lequel : - la fig. I représente une vue de face d'une plaque support de membrane selon l'invention - 07151 2 2003894 - la fig. 2 représente une coupe suivant 2-2 du plateau de la fig. I - - la fig. 3 représente une coupe suivant 3-3 du plateau de la fig. I - 5 - la fig. 4 est une vue en coupe d'une paire de plateaux analogues à celui représenté sur la fig. I, recouverts chacun d'une membrane et disposés face à face pour constituer une chambre à dialyse - - la fig. 5 représente une vue en coupe agrandie de la ré-10 gion moyenne de la paire de plateaux supports de membrane représentés sur la fig. 4, montrant la façon dont les membranes sont maintenues dans la chambre à échange de fluides - - la fig. 6 représente une vue de face agrandie de la région moyenne de la plaque support de la fig. I, montrant la combinaison 15 des lignes et des rangées de piliers qui servent de support à la membrane sur le plateau - Si l'on se reporte à la fig. I, on voit un plateau en un matériau vitreux photosensible opacifiable. Ce plateau 10 peut, par exemple, être constitué en un verre photosensible opacifiable 20 du type décrit dans le brevet français N° 1.065.719, ou en un matériau en verre céramique, tel que décrit dans le brevet américain N° 2.971.853* au Tiom de la Demanderesse. La face supérieure II du plateau 10 est habituellement plane et comporte deux sillons parallèles espacés, constituant des ca-25 naux 14 et 15, qui s'étendent sur toute la longueur du plateau et qui peuvent être réalisés au moment du formage dudit plateau. Ce plateau 10 comporte en outre deux fentes longitudinales, parallèles et espacées 16 et 17 (fig. I et 2), qui traversent la totalité de l'épaisseur de la plaque et qui peuvent aussi être obte-30 nues pendant l'opération de formage de celle-ci. Le plateau 10 comporte en outre des bandes longitudinales 18 et 19 (fig. I et 3) disposées parallèlement aux sillons 14 et 15 respectivement et qui les bordent. Les surfaces de ces bandes 18 et 19 sont de préférence situées légèrement en dessous du plan de la surface II du pla-35 taau 10 et peuvent être aussi obtenues pendant l'opération de formage du plateau. Cependant, comme il sera indiqué plus loin, les bandes 18 et 19 n'ont pas besoin de présenter obligatoirement leur surface en retrait. La région centrale 20 de la plaque 10 située entre les fen 07151 "Z 2003894 tes 16 et 17 et les bandes 18 et 19 du plateau, est pourvue d'une myriade de petits piliers 21 espacés les uns des autres et disposés suivant des lignés et des colonnes orthogonales. Four la simplicité du dessin, on a représenté sur la région 20 les piliers 5 par deux faisceaux orthogonaux de lignes parallèles. Cependant les piliers eux-mêmes ont été représentés avec plus de détails dans d'autres figures, et sont en particulier clairement compréhensibles après examen des fig. 5 et 6. Si les surfaces des zones 18 et 19 du plateau 10 se trouvent dans un plan situé en dessous de la 10 surface II dudit plateau, la surface de la région 20 du plateau est elle-même corrélativement en retrait et par conséquent il en est de même des surfaces des extrémités des piliers 21 que comporte ladite région. Si cependant les bandes 18 et 19 ne présentent pas leurs surfaces en retrait, il en est de même de la surface de 15 la région 20 et par conséquent de celles des extrémités des piliers 21 qui se trouvent toutes dans un plan confondu avec celui de la surface des bandes 18 et 19 du plateau. On reviendra sur ce point dans la suite de la description. Si l'on se reporte aux fig. 5 et 6 montrant la région 20 du 20 plateau 10, on voit des piliers 21 qui sont espacés les uns des autres et disposés suivant des lignes et des colonnes orthogonales (fig. 6 et I). Les piliers 21 ont de préférence des sections transversales carrées et la surface de leur petite base relativement faible et plane afin de pouvoir supporter la membrane 23 (Fig. 25 4 et 5). L'espace qui s'étend entre les centres des bases 22 de deux piliers 21 consécutifs est, par exemple, de l'ordre de 0,76mm dans le sens de la longueur et de la largeur de la région 20 du plateau 10. La surface de base 22 des piliers 21 est de nré- „iL férence de l'ordre de 58 x 10 mm2. Les piliers 21, s'ils ont une 30 section carrée, sont aussi alignés de préférence dans le sens de la longueur et de la largeur de la région 20 du plateau 10, comme il a été représenté sur la fig. 6. Cependant il faut noter que les piliers n'ont pas expressément besoin de présenter une section transversale carrée ainsi qu'il est représenté, mais peuvent avoir 35 d'autres configurations, telles que circulaire, triangulaire, etc. Le point le plus important pour les piliers 21 est leur densité de distribution par cm2 dans la région 20, par rapport à la surface de leur base. Pour des dimensions, telles que celles indiquées précédemment, il faut prévoir environ 3^0 piliers par cm2 de la 07151 4 2003894 région 20, et la surface de l'ensemble des bases 22 desdits piliers ne représente au total qu'environ 2 % de toute la surface de la région 20. Les piliers 21 sont obtenus dans la région 20 du plateau 10 5 en exposant de façon sélective ladite région à des radiations de faible longueur d'onde et en provoquant ensuite 1'©pacification, puis l'attaque chimique de cette région. Dans une première phase, on dispose contre la surface II du plateau 10 un négatif photographique représentant une configuration de zones opaques et trans-10 parentes qui définissent les piliers 21 que l'on désire obtenir dans la région 20 du plateau 10. Les zones opaques du négatif photographique couvrent toute la surface II du plateau 10, y compris les bandes 18 et 19, et les surfaces de base relativement faibles des piliers 21 que l'on désire obtenir dans la région 20. Par con-15 séquent, les zones transparentes du négatif photographique recouvrent les espaces qui sont ménagés entre les rangées de piliers 21. On expose ensuite ces zones transparentes du négatif photographique à une source de radiations de faible longueur d'onde, telle qu'un rayonnement ultra-violet provenant d'une lampe à arc convenable, 20 par exemple, et traversant un collimateur et un filtre convenables, avant de frapper les surfaces non recouvertes par les zones opaques du négatif photographique. Le temps d'exposition des zones à nu dépend évidemment de la composition de la plaque 10 et cette exposition rend ces zones susceptibles d'une opacification développée 25 par traitement thermique. Après cette scposition du plateau 10, ce dernier (et plus particulièrement la surface II et les zones avoisinantes, y compris la région 20) est chauffé, par exemple, électriquement ou par toute autre source de chaleur, pour provoquer 1'opacification des 30 zones qui ont été irradiées. La surface II et les zones avoisinantes sont ensuite plongées dans la solution d'acide fluorhydri-que jusqu'à ce que les parties les plus solubles de la région 20, c'est-à-dire les parties opacifiées de cette région, soient dissoutes ou enlevées. Dans une variante, la surface II et les zones 35 avoisinantes, à l'exception de la région 20, peuvent être masquées au moyen d'un matériau résistant aux acides, tel que de la cire, et ces zones masquées, ainsi que la région 20, peuvent alors être plongées dans une solution d'acide fluorhydrique. Dans une autre variante, la totalité de la plaque 10, à l'exception de la région 69 07151 5 2003894 20, peut être recouverte dudit matériau résistant aux acides et la totalité de la plaque 10 est alors plongée dans une solution d'acide fluorhydrique jusqu'à complète dissolution des zones opacifiées de la région 20. Après enlèvement desdites zones opacifiées 5 on rince le plateau à l'eau distillée et on enlève le matériau qui servait de masque, s'il y a lieu. Le plateau support de membrane est alors terminé. Les techniques décrites plus haut,s de traitement d'un objet en un matériau photosensible opacifiable, tel que le plateau 10, 10 sont bien connues maintenant et l'on pourra se reporter pour plus de détails au brevet français N° I.O65.718 de la Demanderesse. Si l'on se reporte ensuite aux fig. 4 et 5* on voit une paire de plateaux supports de membrane, tels que le plateau 10, décrit précédemment et une membrane, telle que les membranes 23, est 15 étalée sur la surface II et les zones avoisinantes, y compris la région 20 de chaque plateau, chaque membrane étant introduite dans les canaux 14 et 15 du plateau correspondant. Chaque membrane, à titre d'exemple, peut être constituée par une feuille de cellophane d'environ 0,025 mm d'épaisseur. Les deux plateaux supports sont 20 alors disposés en regard l'un de l'autre de telle sorte que leurs membranes soient face à face, comme représenté sur la fig. 4. Les deux plateaux sont ensuite bridés très serré afin d'assurer un contact intime entre la surface II de chaque plateau et la partie de surface correspondante de la membrane associée et aussi afin 25 d'assurer un contact intime au niveau des régions correspondantes des surfaces desdites membranes. On réalise ainsi une fermeture étanche au fluide, par suite du contact intime qui existe au niveau des zones en contact. De tels dispositifs constituent,au niveau des régions 20 des deux plateaux, une chambre 24 (.fig- ^ et 5) 30 entre les deux membranes 23. La chambre 24 s'étend entre les membranes dans la région où celles-ci recouvrent les surfaces en retrait des bandes 18 et 19 des plateaux (.fig. 4) et par conséquent s'étend dans les conduits 26 et 27 entre les membranes dans la région qui avoisine le fond des canaux 14 et 15 des plateaux. Des 35 systèmes fluides convenables non représentés sont introduits aux extrémités des canaux 26 et 27 et permettent de maintenir les membranes contre les surfaces inférieures des canaux 14 et 15. Si comme il a été indiqué plus haut, les surfaces des bandes 18 et 19 des deux plateaux ne se trouvent pas en retrait, il est nécessaire 9 07151 6 2003894 de prévoir entre les membranes 23 quatre joints plats étanches au fluide, avant de brider entre eux les plateaux et les membranes. Deux de ces joints sont disposés entre les parties des membranes 23 qui sont au contact des parties de la surface II du plateau 10 5 qui bordent les flancs extérieurs des canaux 14 et 15 ; les deux autres joints étant disposés entre les parties des membranes 23 qui sont au contact des parties de la surface II qui bordent les flancs extérieurs des fentes 16 et 17- Chacun de ces deux derniers joints s'étend jusqu'au flanc intérieur des canaux 14 et 15. Far 10 conséquent, lorsque les deux plateaux sont assemblés de la façon indiquée plus haut, on constitue un espace 24, en relation avec les canaux 26 et 27 qui ne se trouvent pas obstrués par les joints. Il est bien évident que cette forme de réalisation est semblable à cellc indiquée en se référant à la fig. 4, c'est-àdire qu'elle 15 est comparable à celle qui consistait à prévoir que les surfaces des bandes 18 et 19 se présenteraient en retrait du plan II. Les parties de la région 20 de chacun des plateaux 10 qui ont été enlevées et qui s'étendent entre les rangées de piliers 21, constituent deux réseaux de canaux oifchogonaux 25 (,fig. 2 à 5) 20 qui sont en relation avec les fentes 16 et 17 qui traversent chacun desdits plateaux (.fig. 2). On voit donc que si l'on introduit un premier fluide dans le canal 26 ou 27 (fig. 4), ménagé entre les membranes 23, celui-ci peut circuler dans toute la chambre 24, qui existe entre les membranes et ressortir par le canal 26 ou 27, 25 opposé à celui par lequel il était entré. Un second fluide peut être introduit par la fente l6 ou 17 de chacun des plateaux 10, et circuler à travers les canaux 25 4e chacun des plateaux et ressortir par la fente 16 ou 17, opposée à celle par laquelle le second fluide avait été introduit. Ces deux fluides peuvent donc, 30 par conséquent, circuler entre les deux plateaux et être séparés l'un de l'autre par la seule présence des membranes 23. On peut réaliser une chambre à échange de fluides par dialyse en utilisant les plateaux supports décrits ci-dessus. De telles chambres sont tout particulièrement utilisées pour 1'hémodialyse, 35 comme dans les systèmes à reins artificiels ou dans les procédés de dialyse par oxygénation qui sont maintenant bien connus. Cependant on trouvera, si on le désire, des renseignements complémentaires sur ces systèmes et procédés relatifs à des reins artificiels et des appareils de dialyse ou hémodialyse, en se 69 07151 7 2003894 référant en particulier aux brevets américains portant les numéros 3.034.505 ( B.J. SOBOL ) - 3.212.498 ( R.W. MAC KIRDY et al ) -3.212.642 ( J.A. KYISTRA ) et 3-352.779 ( A.J. AUSTIN et al ). Les plateaux supports de membranes de la présente invention 5 présentent plusieurs avantages particuliers par rapport aux plateaux utilisés antérieurement dans les chambres à échange de fluides et tout particulièrement celles utilisées dans les systèmes et procédés indiqués plus haut. Ces avantages sont rappelés ci-dessous : 10 Les matériaux vitreux en lesquels le plateau de membrane de la présente invention peut être fait, ne sont pas corrosifs et sont chimiquement plus inertes que les matériaux à base de métaux ou d'oxydes métalliques souvent employés jusqu'à présent pour lesdits supports de membrane. En outre ces matériaux vitreux 15 s'ils sont choisis en conséquence, présentent un coefficient de dilatation inférieur à celui des autres matériaux. Cette dernière caractéristique est très importante pour la stabilité dimension-nelle des plaques supports selon l'invention. Ces plaques supports sont en outre très faciles à nettoyer 20 et peuvent être stérilisées à des températures bien plus élevées que celles pratiquées pour les plaques supports faites en matières plastiques. Les piliers des plateaux supports sont en contact avec la membrane par une petite surface, qui est bien plus petite que 25 celle que l'on trouve dans les dispositifs utilisés dans l'art antérieur, et il en résulte qu'un pourcentage plus élevé de la surface de la membrane se trouve offerte au fluide de dialyse utilisé dans une chambre ayant des plateaux supports selon l'invention. Cette caractéristique permet d'utiliser des plateaux 30 supports .ayant des dimensions inférieures à celles des plateaux utilisés jusqu'à présent ou permet, à égalité de surface, une plus grande efficacité que par le passé. L'emploi d'un matériau photosensible opacifiable et le procédé décrit pour réaliser le plateau support selon l'invention, 35 sont un moyen extrêmement économique et qui a des possibilités de reproduction bien plus précises que les plateaux supports faits avec les matériaux employés jusqu'à présent. Indépendamment de la taille très faible des piliers, la reproductibilité extrêmement précise du procédé peut s'obtenir 69 07151 2003894 très facilement grâce au matériau et au procédé décrits ci-dessus. En outre, aucun des procédés antérieurs ne permet de réaliser des plateaux supports de membrane ayant des piliers d'une aussi petite taille, à partir des matériaux vitreux et du procédé indiqué. 5 Le grand nombre des petits piliers par unité de surface et l'espace relativement grand qui existe entre ces piliers, tout en leur conservant encore la faculté de supporter la membrane par leur extrémité, permet d'obtenir une circulation sensiblement laminaire d'unfLuide entre et autour desdits piliers et, par con-10 séquent, un débit plus grand du fluide sans une résistance inacceptable à la circulation du fluide. Bien que la présente description ait été faite à partir d'une forme particulière de plateau support de membrane utilisé pour les chambres à échange de fluides, il est évident que l'on 15 peut y apporter de nombreuses modifications sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 69 07151 9 2003894 - REVENDICATIONS - Il est revendiqué comme étant l'objet de l'invention : 1 - Produit industriel nouveau, utilisé comme plateau support de membrane, caractérisé par le fait que ledit plateau, qui comporte 5 au moins une surface plane, est constitué en un matériau photosensible opacifiable, destiné à être soumis à attaque chimique après opacification de certaines parties, ledit plateau étant pourvu de deux canaux distincts formés dans ladite surface plane dont ils bordent respectivement deux des cotés opposés d'une zone 10 déterminée de celle-ci, ladite zone étant sélectivement opacifiée et attaquée pour traiter deux régions, la première région qui donne naissance à une myriade de piliers sensiblement identiques, ayant une surface de base sensiblement plane et petite, disposés suivant des lignes et des colonnes orthogonales, la seconde région 15 qui entoure la première et dont la surface s'étend dans le même plan que celui des bases de tous les piliers, ledit plateau étant en outre traversé par deux fentes parallèles à deux extrémités opposées de ladite première région et reliant les espaces entre les rangées de piliers, su voisinage de chacune des extrémités 20 de la première région. 2 - Un plateau support selon la revendication I, dans lequel la somme des aires des bases de tous les piliers représente environ 2 % de la surface de ladite première région. 3 - Le produit constitué à partir de deux plateaux selon la rsven-25 dication I, et dans lequel deux membranes sont respectivement étalées sur la surface de chacun des plateaux et s'étendent dans les canaux desdits plateaux, ces deux éléments étant disposés l'un contre l'autre et bridés, les membranes se faisant face et ménageant entre elles une chambre à échange de fluides. 30 4 - Le produit constitué par deux plateaux assemblés selon la revendication 3, dans lequel les membranes permettent le phénomène de dialyse et la chambre est une chambre à dialyse. 07151 10 2003894 5 - Un plateau support entrant dans la structure des produits, selon les revendications I à 4, fait en verre. 6 - Un plateau support entrant dans la structure des produits, selon les revendications I à fait en céramique de verre. 5 7 - Un procédé de fabrication d'un plateau support de membrane utilisé dans une chambre à échange de fluides du type dialyseur, selon les revendications I à 6, caractérisé par les étapes successives suivantes : a) On part d'un plateau en un matériau photosensible opaci-10 fiable, comportant au moins une surface pourvue de deux canaux espacés l'un de l'autre formés dans cette surface et bordant respectivement les deux cotés opposés d'une zone déterminée de ladite surface, et de deux fentes traversant toute l'épaisseur du plateau et bordant respectivement les deux autres cotés opposés 15 de ladite zone. b) On expose la région centrale de ladite zone déterminée de la surface à une radiation de faible longueur d'onde, émise par une source, à travers un négatif photographique présentant une multitude de lignes et de rangées de zones opaques relative- 20 ment petites, régulièrement espacées. c) On soumet ledit plateau à un traitement thermique pour opacifier les parties qui ont été exposées. d) On plonge ladite surface dans une solution étendue d'acide fluorhydrique pour dissoudre l'es régions opacifiées, réalisant 25 ainsi un plateau support de membrane qui présente une surface pourvue d'une myriade de lignes et de rangées orthogonales, régulièrement espacées, de piliers sensiblement identiques, ayant une base plane relativement réduite, pouvant servir de support à une membrane, les espaces entre les piliers qui bordent les deux 30 derniers côtés de la zone déterminée étant reliés respectivement aux deux fentes. BAD ORIGINAL 69 07151 ii 2003894 8 - Un procédé selon la revendication "7, dans lequel on utilise un rayonnement ultraviolet. 9 - Un procédé selon la revendication 7i dans lequel les parties de la région centrale du plateau qui ont été dissoutes ont une S configuration telle et une étendue suffisante pour permettre un écoulement de fluide sensiblement laminaire.