Brevet FR2049163A1 — publié le 19710326

La présente invention concerne un appareil pour la dialyse extra-corporelle du sang et plus particulièrement'un petit dialyseur perdu pouvant être utilisé à domicile. La dialyse du sang est une thérapeutique éprouvée per-5 mettant de sauver la vie de patients atteints d'une maladie chronique des reins. La dialyse du sang est actuellement coûteuse, demande du temps et est une opération complexe » L'hémodialyse coéte'habituellement pour chaque patient 50.000 à 125.000 francs, pat an, nécessite du personnel médical et technique qualifie/ 10 et occupe un lit d'hôpital. Il est estimé que 50.000 patients supplémentaires pourraient bénéficier chaque année de la dialyse du sang si elle était possible économiquement et techniquement mais actuellement environ 900 personnes seulement reçoivent ce traitement aux Etats-Unis d'Amérique. 15 Un type courant d'appareil utilisé pour la dialyse du sang est constitué par un tube en cellulose régénérée.telle que la "cellophane*enroulé serré et immergé dans un dialysat. Le sang contenant différentes impuretés amino, telles que l'urée et la créatinine ainsi que des quantités excessives de 20 chlorure de sodium et d'autres sels, passe à travers le tube de cellulose. Comme la concentration des différentes impuretés dans le sang est supérieure à la concentration des impuretés dans le dialysat, un gradient de concentration est établi à travers la cellulose. La cellulose régénérée agit en paroi semj-perméable 25 à travers laquelle peuvent passer les impuretés, mais non le sang. Comme le tube en cellulose régénérée est long et est enroulé serré, une pompe à sang est nécessaire pour forcer le sang à travers le tube. Le sang présent à l'intérieur du tube est sous une pression supérieure à celle du dialysat de sorte qu'il 30 existe à travers la paroi du tube un gradient de pression en plus du gradient de concentration précité. Ce gradient de pression est la force d'entraînement provoquant le passage de l'eau du sang vers le dialysat Le sang est à une pression supérieure à celle du dialysat pour deux raisons. En premier lieu/le transfert 55 de l'eau à partir du sang est une fonction rénale, et en second lieu la pression supérieure du sang empêche la contamination du sang par le dialysat en cas de fuite à travers la paroi du tube. BAD ORIGINAL 70 20407 2 2049163 Cet appareil présente différents inconvénients pour son utilisation à domicile. Une pompe à sang est nécessaire, pour forcer-le sang à travers le tube en raison de la chute de pression d'une extrémité à l'autre du tube long en cellulose 5 régénérée. Des caillots de sang peuvent se former du fait de l'utilisation de la pompe, et des précautions doivent être prises pour empêcher leur formation. De.plus, , la quantité de sang est substantielle dans le tube en cellulose et une transfusion est souvent nécessaire pour utiliser cet appareil-, 10 Une partie seulement de ce sang doit être récupérée de l'appareil, et comme le sang est coûteux, elle représente une partie appréciable du prix de revient de la dialyse. Il est évident que l'équipement nécessaire pour la dialyse du sang est non seulement compliqué et coûteux mais que les transfusions. 15 et lapDmpe à sang nécessaires empêchent son utilisation autrement que par un personnel médical qualifié. Tous ces facteurs, en plus du nombre limité de places disponibles dans les hôpitaux,, sont cause du décès de patients parce que la dialyse du sang n'est pas possible pour eux. 20 Le dialyseur selon l'invention est du type décrit dans la demande de brevet français.n° 69-12304 du 18 Avril 1969. Les deux dialyseurs sont analogues du fait qu'ils sont tous deux des dialyseurs comportant un certain nombre de tubes courts parallèles constituant ensemble une membrane semi-25 perméable. Dans le cas du dialyseur de la demande de brevet français n° 69-12304 précitée, de grandes précautions doivent être prises pour empêcher que le sang vienne en contact avec des surfaces aiguës, et dans ce but des dispositions particulières sont utilisées pour obtenir des surfaces arrondies à l'entrée - 30 pour le sang. Les opérations utilisées pour ohtenir des surfaces arrondies en utilisant des pièces rapportées telles que des. plaquettes de remplissage dans les tubes, deux opérations différentes de coulée d'une résine et des cales pour réduire le volume du sang non en contact avec les tubes de cellulose. 35 L'invention évite la nécessité des opérations compliquées de fabrication nécessaire dans le cas précédent par inversion.des trajets d'écoulement du dialysat. et du sang de façon que le dialysat 70 20407 ' 2049163 s'écoule à l'intérieur des tubes et le sang autour des tubes. Cette inversion des trajets d'écoulement du dialysat et du sang selon l'invention apporte une simplification appréciable des opérations de fabrication de l'appareil, ainsi qu'il apparaîtra 5 ci-après. L'invention a principalement pour objet un dialyseur pour la dialyse du sang, de petites dimensions et du type perdu, pouvant être utilisé pour la purification du sang par du personnel non qualifié médicalement. 20 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels j - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un appa-reil dialyseur selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, - la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figur-e 2, 2q - les figures 4 et 5 sont des coupes de dispositifs suivant deux autres variantes de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 6 est une coupe montrant un type d'élément su'pport. Le dialyseur 10 représenté sur la figure 1 comprend 25 une boîte rectangulaire 11 comportant des côtés 'parallèles 12 'st 13 et des extrémités 14 et 15. Un tube d'arrivée 16 pour le dialysat communique avee 1Tintérieur de la boîte 11 à travers l'extrémité 15 et un tube de sortie 1J pour le dialysat communique avec l'intérieur de la boîte à travers l'extrémité 14. j,(j Un tube d'entrée 18 pour le sang communique avec l'intérieur de la boîte à travers le coté 13 et un tube de sortie 19 pour le sang communique avec l'intérieur de la boîte à travers le côté 12. Un certain nombre de membranes semi-perméables constituées par des tubes plats et longs 20 en cellulose régénérée 55 telle que la cellophane sont disposés parallèlement les uns aux autres à l'intérieur de la boîte 11. Les tubes 20 sont légèrement plus petits que l'intérieur de la boîte 11 pour qu'il existe de la place pour former un distributeur d'entrée 22 pour le dialysat communiquant avec l'entrée 16, un collecteur de sortie 23 communiquant avec la sortie 17, un distributeur d'entrée 24 70 20407 4 2049163 pour le sang communiquant avec l'entrée 18 et. un collecteur de sortie 25 pour le sang communiquant avec la sortie 19. Une couchfe 26 de résine epoxyde est formée entre la boîte et les tubes à la partie supérieure et à la partie inférieure de 5 chaque côté de la boîte pour séparer de façon étanche les distributeurs et les collecteurs les uns des autres et établir une chambre à sang entre l'entrée et la sortie pour le dialysat-. Chaque extrémité de chaque tube en cellulose régénérée 20 est rabattue à l'extérieur de la façon représentée sur la 10 figure 2 avec un bord arrondi 28 d'un rabat 27 dans le but expliqué ci-après. Des bourrelets en résine époxyde 29 assurant l'étanchéité entre les rabats 27 des tubes 20 voisins. Ces bourrelets en résine époxyde 29 sont situés par rapport aux rabats 27 dans des positions permettant l'étanchéité complète 15 sur toute la largeur des tubes 20. La figure 3 représente plus en détail la forme du support en réseau non tissé 21 qui est de préférence aussi mince que possible. Le support en réseau 21 doit être non tissé pour l'établissement de trajets pour la circulation du sang du 20 fait de la déformation des tubes 20 dans les intervalles des mailles en raison de la différence entre les pressions du sang et du dialysat. La figure 6 représente une variante de forme de support 30. Ce support est constitué par une feuille mince en matière 25 plastique formée pour que la feuille comporte des pyramides ou des cônes creux J>1 orientés alternativement dans les sens opposés de façon qu'une pyramide orientée vers le haut par rapport à la figure 6 soit entourée sur les quatre côtés par des pyramides 33 orientées vers le bas. Les supports de ce type 30 sont aussi décrits dans la demande de brevet français n° 69 12.304 précitée. Pendant le fonctionnement, le sang pénètre par l'entrée 18 dans le distributeur "de sang 24. Le sang circule autour des tubes 20 vers le collecteur 25 et sort du dialyseur 10 à travers 35 la sortie 19. Le dialysat arrive par l'entrée 16 dans le distributeur de dialysat 22 pour traverser les tubes 20 vers le collecteur 23 et sortir du dialyseur 10 à travers la sortie 17. Bien que les trajets de circulation du sang et du dialysat soient 70 20407 5 2049163 inverses de ceux utilisés suivant la demande de brevet français n° 69 12.304 précitée, les résultats donnés ci-après montrent ■ • que la chute de pression entre lr'entrée 18 et la sortie 19 pour le' sang reste négligeable et que le volume ou inventaire de sang 5 pour l'amorçage est plus faible que celui indiqué dans la.demande de brevet français précitée. Comme le volume de sang présent dans ' le dialyseur est faible et comme la chute de pression entre • l'entrée 18 et la sortie 19 pour le sang est négligeable, les transfusions et les pompes à sang sont inutiles. 10 Comme la pression du sang est supérieure à celle du dialysat pour provoquer le passage de l'eau du sang vers-le dialysat, les tubes en cellulose 20 sont déformés autour des supports 21 de la façon représentée sur les figures 4 et 5. -C'est cette déformation des tubes 20 autour des supports .21 15 qui établit uh. trajet pour l'écoulement du sang parce-que les . tubes sont comprimés jusqu'à ce. que la.distance entre les tubes soit pratiquement égale à zéro. De plus,.l'absence dans-les tubes de pièces rapportées nécessaires dans le cas du dialyseur de la demande de brevet français n° 69 12.304 précitée, supprime 20 la nécessité des cales pour l'augmentation de la. quantité de sang en contact avec les tubes 20. Dans le cas de la figure 4, les tubes en cellulose 20 sont liés les uns aux autres à chaque . extrémité par des bourrelets en résine époxyde 29 sans que les tubes comportent de rabats 27* La circulation du dialysat est 25 indiquée par les flèches 34 et le sang circule dans un sens . ou dans l'autre dans une direction perpendiculaire au dessin. Cependant, le sang exerce une pression dans la.direction indiquée par les flèches 35. Comme les tubes 20 sont déformés aux points de jonction 36 entre les tubes et les bourrelets en 30 résine époxyde 29 du fait de la différence entre les pressions du dialysat et du sang, le sang exerce une force de cisaillement contre lë tube à la jonction, ce qui provoque un décollement du tube par rapport aux bourrelets et la rupture du joint étanche. Cette force de cisaillement résulte principalement de.la diffé-35 rence entre la pression du sang et celle du dialysat à la - jonction 36. Suivant le mode de réalisation préféré de la figure- 5s-si des supports en réseaux non tissés 21 sont utilisés à 1'.intérieur 70 20407 6 2049163 des tubes 20, les rabats 27 sont liés les uns aux autres par des bourrelets en résiné époxyde 29, de sorte qu'il n'existe pas de différence de pression entre les côtés opposés des parois des tubes aux jonctions 37 entre les bourrelets en résine époxyde 5 et les rabats parce que le sang est présent des deux côtés de chaque rabat. Du fait de cette absence d'une différence de pression, il n'y a pas d-e foree.de cisaillement ou de décollement appréciable entre le tube et 1-e bourrelet, La formation des rabats 27" permet des joints permanents, d'après les essais, 10 tandis que,dans le cas des supports 21 sans les rabats 27, il a été constaté une rupture des joints dans, un délai d'une heure et demie après le début de l'essai. Dans le cas d'utilisation de supports du type du support 30 de la figure 6jil peut être admis que les rabats 15 27 ne sont pas nécessaires parce que les pyramides 31 sont suffisamment rapprochées pour qu'il n'existe pas de force de cisaillement appréciable entre les bourrelets en résine / - - - ' . epoxyde 29 et les tubes 20 parce que les déformations aux jonctions entre les tubes et les bourrelets sont faibles. 20 Un certain nombre d'appareils comportant des supports en réseau 21 d'une épaisseur de 0,5 mm ont été soumis à des essais prolongés eri laboratoire et avec des chiens. Bien que des supports d'une épaisseur de 1,5 mm puissent être utilisés, les supports plus minces permettent l'assemblage 25 d'un plus grand nombre de tubes dans un volume donné. Les essais en laboratoires ont été effectués avec des solutions de sang artificiel contenant des quantités connues d'impuretés telles que l'urée, la créatinine, le chlorure de sodium et d'autres sels. Pour tous les essais, le débit de sang et le" débit de 30 dialysat- sont mesurés en millilitres par minute pour ces essais, les échantillons de sang sont analysés et la dialysance est calculée pour les différentes impuretés. La dialysance en millilitres par minute est définie par l'expression s 35 ^ ~ x débit du sang 70 20407 7 2049163 10 dans laquelle : A = concentration de l'impureté dans le sang pénétrant dans le dialyseur / - . .. V = concentration de l'impureté dans le sang sortant du dialyseur D = concentration de l'impureté dans le dialysat pénétrant dans le dialyseur Tous ces essais ont été effectués à la température ambiante et, à l'exception des essais effectués avec des chiens, les débits de sang et les débits de dialysat sont réglés avec des pompes à débit constant. Les résultats des essais sont donnés ci-après.- ESSAI I 15 Chute de pression à 600 ml/mn = 1 mm Hg Volume d'amorçage = 50 ml Superficie des tubes = 0,648 m 80 tubes d'une longueur de 9 et d'une largeur de 4,5cm. Essai en laboratoire - Solutions salines Débit sang Débit dialysat Dialysance (ml/mn) ml/mn ml/mn Urée Créatinine Na K 132 148 37 30 42 48 132 348 43 32 44 52 132 540 50 33 52 63 132 648 52 37 44 58 132 810 53 38 50 68 288 144 51 37 46 56 288 360 60 40 63 83 288 600 66 43 67 87 288 720 59 43 62 79 288 870 68 43 73 88 288 870 73 46 63 70 444 136 36 40 66 69 444 360 68 44 62 - 80 444 582 58 4o 76 90 444 780 69 44 75 95 444 900 87 49 67 • 90 444 936 82 49 82 100 600 936 85 61 84 97 600 708 80 60 68 102 600 552 71 54 77 89 600 352 73 54 74 81 600 144 63 42 54 72 70 20407 8 2049163 10 15 20 25 30 35 Chien - Débit sang Débit dialysat Créatinine ml/mn ml/mn 144 84 32 144 324 39 144 438 32 144 612 39 144 720 32 276 84 33 276 372 47 27 6 510 50 276 648 33 276 720 52 450 84 55 450 360 27 450 528 50 450 750 68 450 936 59 ESSAI II Chute de pression à 600 xnl/mn = 4 mm Hg Volume d'amorçage = 50 ml Superficie des tubes = 0,5558 2 m 65 tubes d'une longueur de 9 1 3in et d'une largeur de 4,5cm Essai en laboratoire - Solutions salines Débit sane Débit dialysat Dialysance (ml/mn) ml/mn ml/mn Urée Créatinine Na K 138 128 32 22 32 37 138 288 35 25 33 44 138 4o8 40 21 35 47 138 510 40 24 39 48 138 672 41 26 39 51 280 144 34 24 40 42 280 306 43 24 36 55 280 480 40 28 48 53 280 570 44 26 45 55 280 672 53 31 43 57 444 136 33 18 39 54 444 348 39 19 44 54 444 546 39 22 ■ 53 67 . 444 664 44 26 49 68 444 756 52 27 54 68 600 144 53 23 51 54 600 304 69 23 52 67 600 450 59 38 47 61 600 558 60 37 51 71 - 600 756 57 46 60 65 10 15 20 25 35 70 20407 Débit sang ml/mn 138 138 138 138 138 280 280 280 280 280 444 444 444 444 2049163 Chien Débit dialysat ml/mn 112 256 378 488 615 112 354 492 504 204 312 368 504 Créatinine 17 18 19 19 19 24 32 41 42 52 20 32 38 55 ESSAI III Chute dë; pression à 612 ml/mn = 12 mm Hg Volume d'amorçage = 9 ml ■ Superficie des tubes = 0,54 m 80 tubes d'une longueur de 7,5 cm et d'une largeur de 4,5cm Essai en laboratoire - Solutions salines Débit sang ml/mn 144 144 144 144 144 Débit dialysat ml/mn Dialysance (ml/mn) 276 ' 276 276 276 30 276 450 450 450 450 450 450 612 612 612 612 612 L Urée Créatinine _ Na K 132 47 46 32 41 300 55 45 32 53 480 61 46 36 57 588 62 48 40 62 672 48 45 44 61 132 49 15 32 51 324 60 62 43 59 468 73 69 54 63 576 78 66 52 65 768 75 64 52 68 132 45 59 38 61 252 43 59 41 68 432 68 59 41 77 636 61 63 43 79 768 60 68 53 84 900 51 51 59 86 132 37 47 64 69 312 ' 61 52 42 71 480 63 57 49 79 624 76 67 62 84 768 78 80 83 88 70 20407 10 ESSAI IV 2049163 Chute de pression à 624 ml/mn - 24 mm Hg Volume d'amorçage = 27 ml P Superficie des tubes = 0,6048 m Essai en laboratoire - Solutions salines Débit sang ml/mn 144 144 10 144 144 144 . 288 288 288 288 15 288 456 456 456 456 456 20 624 624 624 624 624 624 25 Débit 30 ml/mn 138 138 138 138 138 35 300 300 300 300 300 ml/mn dialysat Dialysance (ml/mn) Urée Créatinine Na K 144 37 21 29 28 228 34 26 32 47 360 38 27 36 50 480 37 32 40 54 66 0 46 34 41 55 144 39 " 29 40 240 52 -25 39 50 336 60 30 ■ 42 58 444 58 30. 49 56 696 70 .32 58 72 144 37 27 32 47 216 61 32 42 53 336 58 34 50 62 492 48 ■41- 51 65 696 60 42 62 48 144 41' ' 24 34 37 234 45 32 64 49 360 46 35 67 57 480 4l 41 63 63 612 57 41 63 71 69 6 44 41 69 77 ESSAI V - Chute "de pression à 600 ml/mn = 10 mm _Hg Volume d 20 ml. amorçage Essai en laboratoiré - Solutions, salines Débit dialysat ml/mn Créatinine Dialysance (ml/mn) Na K 120 19 30 36 240 25 . 36 45 396 : 29 . 36 53 564 31 41 55 900 35 51 65 120 25 50 56 267 24 50 57 384 29 50 63 540 38 55 70 924 37 56 73 70 20407 ii 2049163 Débit sang Débit dialysat Dialysance(ml/mn> ml/mn ml/mn Créatinine Na K 468 114 -25 ' 52 52 468 234 23 56 55 468 396 30 52 65 468 ' 552 41 55 - 72 468 924 45 67 84 600 114 17 39 47 600 240 19 51 52 600 384 26 52 65 600 552 32 59 72 600 744 34 59 77 600 888 36 62 84 ESSAI VI Chute de pression à 6l8 ml/mn = 12 mm Hg Volume d'amorçage =* 50 ml 2 Superficie des tubes = 0,75 m 64 tubes d'une longueur de 13 cm et d'une largeur de 1^,5 cm. Essai en laboratoire - Solutions salines. Débit sang Débit dialysat Dialysance(ml/mn) ml/mn ml/mn Créatinine Na K 492 144 40 46 50 492 300 42 81 84 492 480 48 65 89 492 660 45 79 99 492 840 43 76 98 492 960 52 73 97 618 144 49 59 64 618 300 39 70 84 618 456 53 72 -, 85 618 600 42 75 84 618 792 52 . 83 97 618 912 35 67 87 30 Bien entendu, la description qui précède n'est, pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. 70 20407 12 2049163 REVENDICATIONS 1 - Dialyseur pour le sang caractérisé par une enveloppe en forme de boîte comportant à une extrémité une entrée pour "le dialysat communiquant avec un distributeur de dialysat et à 5 l'autre extrémité une sortie pour le dialysat communiquant avec un collecteur de dialysat, une chambre à sang comportant un distributeur de sang et un collecteur de sang entre l'entrée et la sortie pour le dialysat, cette chambre à sang étant séparée de façon étanche du distributeur et du collecteur pour le dialysat, un certain nombre de membranes semi-perméables sous la forme de tubes parallèles s'étendant à travers la chambre à sang et faisant communiquer le distributeur et le collecteur de dialysat, et une entrée et une sortie pour le sang communiquant respectivement avec le distributeur de sang et le côllecteur de sang. 2 - Dialyseur selon la revendication 1, caractérisé par des supports à l'intériar de chaque tube. 3 - . Dialyseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tubes sont en celulose régénérée. 2q 4 - Dialyseur selon la revendication caractérisé en ce que les tubes sont comprimés et ont une section transversale oblongue. 5 - Dialyseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les supports situés à l'intérieur des tubes sont des 25 réseaux en matière plastique non tisséed'une épaisseur inférieure à environ 1,5 mm. 6 - Dialyseur selon la revendication 5, caractérisé par des rabats à chaque extrémité de chaque tube et sur chaque coté du tube, chaque rabat ayant une extrémité arrondie et une 20 extrémité formant l'ouverture pour la circulation du dialysat, la plus grande dimension de l'ouverture étant pratiquement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube. 7 - Dialyseur selon la revendication 6, caractérisé par des joints étanches en résine epoxyde sur les rabats près des -jrr- extrémités des tubes. 35 8 - Dialyseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les supports situés à l'intérieur des tubes sont des 70 20407 2049163 feuilles d'une épaisseur d'environ 25 microns gaufrées pour former des pyramides ou des cônes creux d'orientations alternativement opposées. 9 - Dialyseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes en cellulose régénérée ont des parois d'une épaisseur d'environ 25 microns.