Brevet FR2122366A1 — publié le 19720901

La présente invention concerne un coeur artificiel implantable à fonctionnement parfaitement autonome. On sait réaliser des coe'jrs artificiels pour des circulations extra-corporelles passagères lors d'interventions chirurgicales ; mais le remplacement 5 total d'un coeur défaillant par un coeur artificiel implantable a soulevé et soulève encore de nombreuses difficultés, étant donné que le moteur, les modules cardiaques et la régulation de l'ensemble doivent pouyoir fonctionner de façon absolument autonome pendant des dizaines d'années. Jusqu'à présent an a surtout cherché à résoudrp le problème d'un coeur 10 artificiel pour un hommç à l'état de repos ou d'effort modéré. A ce propps, le demande de brevet français EN 6945780 déposée le 31 décembre 1969 par la demanderesse pour "Coeur artificiel implantable" décrit un tçl coeur artificiel comportant : i- un dispositif hydraulique fournissant la pression motrice au sang, 15 entraîné par un moteur à détente rapide et à piston à déplacement linéaire, - et un mécanisme de relaxation interposé entre le pistqn moteur et le dispositif hydraulique et comprenant un organe élastique, tel qu'un ressort, enfermé entre deux composants dont l'un est solidaire du piston moteyr et l'autre de l'organe moteur du dispositif hydraulique, des moyens de butée limitant 20 l'écaitement desdits composants à une valeur pour laquelle JLa compression du ressort correspond au maintien par la pompe de la pression de fin de systole, des moyens de verrouillage temporaire du composant lié au piston moteur dans l'état d'élongation maximur.. de celui-ci lors de sa course motrice et un qrpane provoquant le déverrouillage desdits moyens en fin de détente d)j ressort, 25 Le coeur ainsi défini emploie comme source d'énergie un radio-élément alpha, et le moteur utilisé est par exemple à cycle de Rankine ou de Hirn. La présente invention est relative à un cqeur artificiel implantable qui, comme le précédent, utilise le principe d'un ensemble cqmplet à relaxation comprenant le moteur, la transmission avec système élastique et mécanisme permet-30 tant la relaxation, les sous-ensembles de pompage, les modules cardiaques, les circulations sanguines humaines, et ayant des périodes correspondant à celles d'un coeur normal. Ce dispositif utilise la même source d'énergie, des modules cardieques analogues, mais il diffère essentiellement par le type du moteur, ainsi que par 35 une partie du processus de relaxation, donc du système de transmission. Le moteur utilisé est à cyclp de Stirling ce qui présente 1'evon^age d'un meilleur rendement, la possibilité de réaliser un moteur qui évite toute pièpe d'usure et de commande délicate comme des clapets et soupapes et tout frottement de sur-r 71 02219 2122366 faces portées à haute température, et l'obtention dans le cycle de rapport de pressions maximales et minimales bien inférieur à celui du cycle de Rankine. De façon plus précise, l'invention a pour objet un coeur artificiel implantable à relaxation comportant un sous-ensemble de pompage du sang consti-5 tué de modules cardiaques et d'une pompe de mise en action de ces modules, un moteur intégré à un mécanisme permettant le transfert d'énergie par un processus à relaxation, caractérisé par le fait que le moteur, du type à cycle de Stirling, est essentiellement constitué par deux cylindres qoopérant en ligne, un premier cylindre à gaz moteur avec fond chauffé par la source d'énergie et un second 10 cylindre à gaz ressort, un bloc piston commun aux deux cylindres et formant source froide, un régénérateur à structure perméable pouvant se déplacer dans le pi mier cylindre entre le fond et le piston et inversement, des moyens de verrouillage du bloc piston sur le système de pompage en position de volume minimum de gaz dans le premier cylindre avec régénérateur au fond du cylindre. 15 en fin de phase systolique, des moyens de déplacement, et de solidarisation avec le bloc piston, dudit régénérateur, avec des moyens de déverrouillage dudit bloc piston ag début de la phase diastolique, des mqyens d'arrêt avec verrouillage dudit bloc piston permettant l'attente de c. :i-ci pendant la diastole et la limitation du volume de pompage, et des moyens de renvoi du ré-20 générateur et de libération dudit bloc piston, entraînant sous l'action du gaz ressort le système de pompage à la position de départ pendant -Çaute la phase systolique. Le moteur ainsi conçu permet, comme on le verrp plus loin, de parvenir à une auto-régulation de la phase systolique par un choix approprié des 25 volumes de gaz enfermés dans les cylindres par le bloc piston, et cela en fonction des pressions disponibles, D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront delà description qui suit faite en regard des dessins annexés et donnant un exemple de réalisation non limitative d'un coeur artificiel implantable selon 30 l'invention. Sur ces dessins, La figure 1 est un schéma de principe d'un ensemble de pompage sanguin avec son système moteur. La figure 2 est un schéma montrant, d'une part, les différentes 35 phases 2a, 2b, 2c et 2d d'un cycle de fonctionnement du moteur à cycle de Stirling pour l'entraînement de l'ensemble de pompage sanguin et, d'autre part, à sa partie inférieure, le diagramme des pressions dans les cylindres moteur et ressort et de la force résultante sur la pqmpe de circulation sanguine ; enfin, 71 02219 2122366 La figure 3 est une vue en coupe suivant un plan diamétral d'un exemple de réalisation d'un coeur artificiel fonctionnant physiologiquement d'après les données schématiques des figures 1 et 2. Comme représenté schématiquement par la figure 1, le système moteur de l'ensemble de pompage pour les deux circulations sanguines comporte, de façon connue, un moteur M commandant, par une tige commune T, le déplacement des deux pistons solidaires PG et PD respectivement dans les cylindres de pompage CG et CD. Le- moteur M est un ensemble constituant source d'énergie (radioélément), stockage de chaleur, convertisseur d'énergie ± avec l'ensemble du coeur artificiel et des circulations sanguines humaines, régulation du cycle à relaxation. L'ensemble de pompage comprend, de façon connue égiement, quatre modules cardiaques à membrane souple, VG et VD correspondant respectivement aux ventricules gauche et droit, OG et 00 aux oreillettes gauche et droite. La circulation du sang entre les veine? caves et l'artère pulmonaire se fait suivant les flèches F^ et F^, et entre le. veine pulmonaire et l'aorte suivant les flèches et F^ ; ainsi que dans un coeur naturel, les mqdules cardiaques sont équipés de valvules artificielles B^ Bg B^. Il est en outre prévu, selon l'invention, un volume tampon Vîr monté sur le circuit des modules des oreillettes, et dont la pression, grâce à une membrane souple, est maintenue à une valeur de référence voisine de la pression atmosphérique. Chacune des membranes souples est schématisée sur la figure par une ligne sinueuse continue. Conformément aux exigences physiologiques, les deux ventricules et les deux oreillettes agissent de façon synchrone respectivement, de telle sorte que les deux ventricules sont en phase de remplissage maximum de sang alors que les deux oreillettes sont en phase de remplissage minimum ; mais grâce au volume tampon ou de compensation, les volumes de sang passant dans les oreillettes à chaque pulsation peuvent être inférieurs à ceux passant dans les ventricules. On utilise pour remplir les conduits C^ et Cg, depuis les pistons PD et PG jusqu'aux membranes souples des ventricules, un fluide incompressible, c'est-à-dire un liquide. Pour remplir les confuits C^, C^, Cg depuis les façses arrière des pistons PD et PG jusqu'aux membranes des oreillettes et du volume tampon, on peut utiliser tout fluide, mais un liquide de même densité que le sang est préférable. Cela permet d'équilibrer toutes les pressions hydrostatiques et de rendre le régime cardiaque indépendant de la position du porteur du coeur artificiel Dans l'ensemble moteur et de pompage de la figure 1 qui vient d'être 71 02219 2122366 décrit, l'équilibre des pistons PD et PG est pratiquement indéterminé lorsqu'aucun effort n'est créé sur la tige T pour la ramener vers le bas (phase diasto-lique) ; il en résulte qu^ pour régler le temps diastolique, il suffit de faire varier un léger effort de rappel des deux pistons, ou, à effort de rappel cons-5 tant, de faire varier une action de laminage sur l'un des conduits. Cet ensemble décrit correspond au .'jystème de pompage le plus complet ; des raisons de pratique médicale peuvent conduire — soit à la suppression des oreillettes - soit à la suppression des conduits C^ et Cg, les oreillettes fonc-10 tionnant simplement comme modules flexibles. On décrira ci-après la structure de principe du moteur M, à cycle de Stirling, lié par la tige T .aux pistons PG et PD, en se référant à la figure 2. Ce moteur est composé de deux parties essentielles : - un cylindre moteur rempli de gaz moteur CM dans lequel se déplaçe un piston 15 moteur PM jouant aussi le rôle de source froide (SF) et un régénérateur R compcw sé essentiellement d'un réseau capillaire. Ce cylindre reçoit de la chaleur par la source chaude (se) rapportée sur le fond dudit cylindre. - un volume V rempli de gaz ressort, faisant offipe de ressort fluide, et comprenant un cylindre ressort aligné avec le cylindre CM et dans lequel se déplace 20 un piston ressort PR j ce piston est solidaire du piston PM et peut d'ailleurs ne former qu'un seul bloc avec lui. On a supposé sur la figure 2 que Ees pistons PM et PR étaient sqli-darisés par une pièce de Saison munie d'une partie A qui peut être ou ne pas être, suivant les phases en contact avec une pièce S3 solidaire de la tige T. 25 Les sections des 'cylindres CM et CR peuvent être différentes dans le cas où l'on cherche à obtenir une partie de l'effort ressort par du gaz can-r tenu dans le carter du moteur"; par ailleurs le volume V peut être lui-même constitué par le volume dudit carter. Sur la figure 2, on a cherché à rester dans un cas général mais simple, c'est-à-dire que les sections des cylindres CM et 30 CR sont les mêmes, tandis que le volume V est distinct du volume du carter ; la simplification se trouve dans le fait que sont annulés les effets de la pression dans le carter sur l'équipage mobile constitué par le bloc des pistons PM et PR. Le comportement thermodynamique de ce moteur M, en cqncordance avec 35 le déroulement des deux phases cardiaques, va être exposé ci-après en se réfé-r rant successivement aux figures 2a, 2b, 2c, 2d et au diagramme du bas de la figure 2. Sur ce diagramme, on a porté en abscisses les déplacements e du blpc de pistons PM et PR ou de la tige T, et en ordonnées les pressions motrices PÇ^ et ressort Py et l'effort résultant FT sur la tige T entraînant les pistons de 71 02219 2122366 pompage PG et PD. La figure 2a est une position de point mort correspondant à la fin de la phase systolique. Le régénérateur R est au fond du cylindre CM et sa face orientée vers 5 la source chaude se trouve à la température TC de la source chaude ; sa face orientée vers le piston moteur PM ou source froide SF se trouve à la température Tf de la source froide ; par des moyens non représentés ici, le régénérateur de la figure 2a est rapidement déplacé de la position 2a à la position de la figure 2b. Le régénérateur de masse très faible étant constitué essentiellement par un 10 corps perméable longitudinalement, les pressions de part et d'autre de celui-ci sont pratiquement identiques ; le déplacement ci-dessus ne nécessite donc que de vaincre les frottements et 1' inertie. Durant ce premier temps très bref en dehors du régénérateur, aucun équipage mobile ne bouge, mais la pression dans le cylindre CM passe de à 15 Po.int. comme le gaz contenu dans CM passe de la température Tf à la température TC, à volume constant, après passage à travers le régénérateur, la phase thermodynamique suivante correspondant en sortie à la phase diastolique, se développe comme suit : - la pression Pq^^ dans le cylindre CM étant supérieure à la pression 20 P.ro. = Pwr) dans le volume V et le régénérateur R restant solidaire du piston Vt^u V29 PM, l'équipage mobile (R - PM — PR - A) se déplace de la position de la figure 2b à celle de la figure 2c lors d'une accélération et décélération rapides. En fin de déplacement, l'équipage mobile est immobilisé dans la position 2c. Thermo-dynamiquement, cette phase correspond à la détente isotherme à température 25 chaude TC du cycle de Stirling. Durant cette détente la pression passe de Pq^^ à Pqh^ e"t 1b travail du gaz moteur permet d'emmagasiner de l'énergie par compression du gaz ressort contenu dans V et qui passe de la pression Py^^ à P^2C* A la fin de cette phase thermodynamique, le régénérateur R est renvoyé à sa position de départ [fig. 2d) et la pression du gaz qui évolue à volume cons-30 tant dans le cylindre moteur décroît de Pq^ç à Pq^^ al°rs que sa température passe de TC à Tf grâce à la traversée du régénérateur. Du point de vue cardiologique, la phase diastolique s'effectue comme suit i Dès le début du recul de l'équipage mobile (R — PM - PR — A) la 35 pièce A libère la pièce B donc, par l'intermédiaire de la tige T, les pistons PD et PG de pompage. Ceux-ci étant alors, comme indiqué précédemment, en équilibre sensiblement indéfini, ils peuvent reculer sous l'effet d'une légère force de rappel. Celle-ci peut être fournie par un ressort de nature quelconque ou simplement par réglage de la pression de gaz régnant dans le carter, de telle 40 sorte qu'une résultante de forcés apparaisse sur T grâce à son passage étanche; 71 02219 2122366 le moyen sera exactement choisi en fonction des exigences médicales de manière que la durée imposée à la phase diastolique soit respectée. - Durant le recul des Fistons FD et PG, donc de T et de B, on a remplissage des cylindres CD et CG, donc des ventricules. A la fin de la phase, la pièce B re- 5 prend contact avec la pièce A solidaire de l'équipage mobile qui était maintenue en attente (voir figure 2d) ; la pièce B est munie de moyens non représentés sur cette figure qui assurent la libération de A. - la phase cardioloyique suivante, la phase systolique, est primordiale. Ses aspects thermodynamiques et cardiologiques sont synchrones. On doit imposer à 10 cette phase des paramètres de telle sorte qu'ils soient sensiblement égaux à ceux d'un coeur d'un homme en état de repos ou d'effort modéré. La pièce A étant libérée, et la pression Pyg^ dans le volume V étant supérieure à la pression c'an8 cylindre moteur CM, tout l'équipage mobile se déplace de la droite vers la gauche en poussant, par l'intermédiaire 15 des pièces A, B et T, les pistons PD et PG. Par 1'intermédiaire du fluide contenu dans les conduits C^ et Cg on a donc refoulement du sang des ventricules jusqu'à ce que les organes du moteur reprennent la position de la figure 2s. Un nouveau cycle peut alors commencer. Durant cette phase, du point de vue thermodynamique, la pression dans 20 le volume V décroît légèrement de Pygc = P\/2d ^ PV2a = P\l2b S8^on Parcours inverse et la pression dans le cylindre moteur croît de P„.,_ , à PP1», lors d'une un/Ko L«M2a compression isotherme. Il s'ensuit que la résultante F^ des forces de pression de gaz sur l'équipage mobile est proportionnelle à la différence des pressions (Py - PCM) et que c'est cette force qui, par différents organes intermédiaires, 25 sert à comprimer et à éjecter le sang des ventricules. Il va être à présent montré comment au cours de cecbrnier temps thermodynamique (retour de la position de la f-igure 2d à la position de la figure 2a), on peut assurer 1'autorégulation de la phase systolique du coeur artificiel en jouant sur la fores résultante F-j., toujours en supposant qu'il 30 s'agit du coeur d'un humain au repos ou en état d'effort modéré. Il convient de rappeler que dans ce cas : - les deux ventricules sont synchrones - les pressions dans le ventricule droit sont très inférieures à celles dans le ventricule gauche. 35 Ces pressions, que l'on connaît bien, sont fonction des résistances des deux circuits sanguins et du temps de contraction des ventricules. En conséquence, si on admet que la transmission des pressions jusqu'au sang grâce au fluideivcr;rmédiaire et aux membranes, est parfaite : - toute force appliquée sur la tige T commune des pistpns PD et PG 71 02219 2122366 donne lieu dans les ventricules à des pressions différentes correspondant aux résistances de la circulation dont ces ventricules dépendent, - Toute application sur un ventricule artificiel d'une pression variable sensiblement linéairement, de telle sorte que ses valeurs de début et 5 de fin d'application soient sensiblement égales à celle d'un coeur naturel, permet d'obtenir une phase systolique de temps sensiblement identique à celui d'un coeur naturel. - Et pour faire la synthèse des deux propositions précédentes, toute force variable de façon continue et sensiblement linéaire appliquée sur la 10 tige T, de telle sorte qu'au début de son application elle puisse créer dans les cylindres CD et CG des pressions dont la somme est sensiblement égale à la somme des pressions dans les deux ventricules d'un coeur normal en début cje systole j et qu'à la fin de son application elle puisse créer dans les cylindres CD et CG des pressions dont la somme est sensiblement égale à la somme 15 des pressions dans les deux ventricules d'un coeur normal en fin de systole, permet de reproduire sensiblement, en pression et temps, pour leç deux ventricules, la phase de systole d'un coeur humain normal. En groupant les points de vue de lâ thermodynamique et de la cardia^ lagie on voit donc qu'en choisissant d'une part un déplacement de l'équipage 20 mobile du moteur correspondant aux sections des pistons PD et PG pour obtenir les volumes systaliques d'un coeur normal, d'autre part les volumes de la cylindrée CM et du réservoir V en fonction des pressions utilisables, on peut reconstituer une phase systolique sensiblement identique à celle du cpeur d'ur) homme au repos ou en état d'effort modéré. 25 On a donc bien une autorég^Jation de la phase systolique du cqeur artificiel proposé, d'autant plusqu^ un effort avec diminution des résistances des circulations sanguines, le temps de cette phase diminue. Les considérations ci-dessus pouvant apparaître un peu théoriques, il va être finàement décrit dans sa structure et son fonctionnement un exemple de 30 réalisation pratique de système moteur du coeur artificiel implantable faisant application des processus successifs exposés plus haut. Cette réalisation eçt représentée sur la figure 3 en coupe suivant un plan diamétral ; on y retrouve, bien qu'avec des références différentes, tous les organes des figures 1 et 2, et on précise les moyens de régulation du cycle à relaxation conformément aux 35 exigences thermodynamiques et cardiologiques. Dans la description ci-après de la structure on a mis entre parenthèse les références des organes correspondants des figures 1 et 2. 1 est la source de chaleur avec ses gaines,(la demanderesse préconise 1'emploi de Pu 238 comme radio-élément)j 2 est une capacité thermique constituée 71 02219 2122366 par un composé de chaleur latente de fusion élevée pouvant, par fusion et solidification à la température choisie pour la source chaude, permettre des varia» tions de puissance du moteur ; 3 est l'isolation thermique de cette capacité enrobant la source de chaleur ; 5 est le cylindre moteur (CM) prolongé par une 5 chemise avec fond de cylindre 4 assurant le rôle de source chaude pour le gaz moteur suivant le cycle de Stirling dans le cylindre 5. La source chaude (SC) est en somme constituée par l'ensemble 1, 2, 3 et 4, 6 est un piston monobloc formant à la fois le piston moteur (PM) et le piston ressort (PR) ; ce piston comporte un circuit magnétique permament 10 ouvert dont le rôle sera exposé plus loin ; 7 est le cylindre ressort (CR) prolongé par le volume ressort B (v), le tout contenant le gaz ressort, 9 est le régénérateur (r) comportant un réseau capillaire longitu-dinal avec une isolation thermique longitudinale et transversale ; il est muni axialement vers le bas d'une palette magnétique 10, ce qui permet de le soli« 15 dariser avec un piston 11 pouvant se déplacer dans un alésage a^ial du piston 6. A la partie inférieure, cet alésage est obturé par un piston fixe 12 solidaire du carter, en sorte qu'un volume de gaz variable, dqnc de pression variable, peut être enfermé entre les pistons 11 et 12. 13 désigne des armatures magnétiques (A) solidaires du piston 6, ar* 20 matures destinées à coopérer avec des aimante 14 fixes par rapport au carter, ainsi qu'avec une collerette 19* (b). On a supposé les aimants 14 fixés sur un support prolongeant intérieurement le carter et entourant annulairement le cylindre moteur 5. 15 est le cylindre de pompage gauche (cg) concentrique au cylindre 25 moteur, et 16 le cylindre de pompage droit (cd) concentrique au précédent { on voit en 17 le piston de pompage puche (pg) et en 18 le piston de pompage droit (pd) solidaire du précédent ; 19 est la tige cylindrique commune de commande (T) des pistons de pompage ; elle est solidaire du piston 17 donc aussi du piston 18, et se termine à sa partie inférieure par la collerette 19' (b) 30 mentionnée plus haut ; la tige 19 coulisse le long du cylindre moteur et peut venir buter par sa collerette sous le support des aimants 14. 20 est un collecteur de liquide intermédiaire gauche et 21 un colleç-r teur de liquide intermédiaire droit ; 22 est le conduit (Cg) de liquide intermédiaire relié au collecteur 2D, et 23 le conduit correspondant du collée-35 teur 21. La pression de référence (celle de VT) Bst donnée par 1b collecteur de fluide 24 avec conduit 25. L'ensemble des collecteurs et des capacités de pompage 15 et 16 forme une sorte d'enveloppe annulaire autour du cylindre moteur 5. Sur la figure 3, on voit également qu'un système à cliquets 2Q 40 solidaire du piston 6 peut coopérer en fin de course vers le bas avec des 71 02219 2122366 butées 27 solidaires du carter, tandis qu'un système d'échappement c>8 supporté par la tige 19 peut venir libérer les cliquets de leurs butées. Le carter est désigné par 29 et il doit assurer l'êtanchéité de l'ensemble. 5 Le fonctionnement de l'ensemble moteur qie la figure ? étant parallèle à celui de l'ensemble des figures 1 et 2, va être décrit de façon plus succincte ; mais on fera apparaître les processus accessoires assurant l'autonomie complète de l'ensemble. Le dispositif moteur est sur la figure 3 dans la position de 10 départ de la figure 2a, c'est-à-dire en fin de phase systolique : - Le piston 6 étant immobile grâce aux armatures 13 et aux aimants 14, le circuit magnétique du piston 6 attire la palette 10 et le régénérateur 9 qui vient se plaquer sur le piston 6 aidé par l'augmentation de pression dans le cylindre moteur, alors que la température du gaz "moteur" dans le cylindre 5 15 passe de la température basse Tf à la température haute T et que la pression de V ce même gaz passe de P.,.,., à P-,,-,. Durant cette phase le piston 11 repoussé uNK uM2D par la palette 10, comprime le gaz compris dans l'alésage cylindrique intérieur au piston S, La phase thermodynamique suivante, correspondant eu début de la phase diastoliquç, a lieu comme suit : 20 - L'augmentation de pression dans le cylindre 5 est telle que la force d'immobilisation du piston 6 fournie par l'ensemble armatures 13 - aimants 14 n'est plus suffisante et décroît très rapidement comme le piston 6 s'accélère et ;je décélère pour s'immobiliser grâce au système à cliquets 26 et à buté®27. Durant cette phase rapide le gaz moteur contenu dans le cylindre 5 se détent 25 isothermiquement de Pq^^ a ^CIVEc Bn a'3Sor':)an'': de la chaleur à la source chaude et le gaz "ressort" contenu dans le volume 8 se comprime de P, ._, à P,,_ . V2D Vgc A la fin de cette phase, la pression du gaz compris dans l'alésage cylindrique intérieur au piston 6 e augmenté, grâce au rapprochement des pistons 11 et 12, jusqu'à atteindre une valeur telle que sa force sur 11 devient 30 supérieure à celle de l'attraction de la palette 10 ajoutée aux forces de pression dans le cylindre 5, Le régénérateur est alors renvoyé sur le fond du cylindre 5. La pression du gaz moteur passe alors de Pq^2C à Pq^^ en même temps que sa température passe de Tj, à Tf. Le renvoi du régénérateur par un ressort fluide n'est pas exclusif 35 et pourrait tout aussi bien être réalisé par un ressort mécanique ou magnétique. La phase diastolique d'accompagnement se développe ainsi : - à partir du début de la phase thermodynamique qui vient d'être décrite, la tige 19 est libérée. Les deux pistons de pompage 17 et 18 peuvent 71 02219 2122366 donc reculer dans les conditions déjà exposées lors du fonctionnement de l'ensemble moteur de la figure 2 ; la commande du recul peut être ici obtenue par une auto-régulation d'ordre médical à définir, mais dans laquelle les pressions dans les collecteurs 20 et 21 (celles des ventricules) seraient plus 5 importantes que dans le collecteur 24 (pression de référence) ; on peut aussi maintenir la pression dans le carter à une valeur inférieure à la pression dans le collecteur 24. Bien entendu on peut citer aussi une action de ressort mécanique ou fluide, ou magnétique, ce qui a cependant l'inconvénient de faire appel à des pièces supplémentaires pesantes. 10 A la fin de la phase de diastole le système d'échappement 28 qui a reculé avec la tige 19 libère le eystème à cliquets 26. La phase thermodynamique suivante synchrone de la phase systolique commence : Le piston 6, sous l'effet des farces de pression du gaz contenu dang le volume 8 supérieures à celles du gaz contenu dans le cylindre 5, revient à 15 son point de départ en poussant, par l'intermédiaire de la tige 19, les deux pistons de pompage 1? et 18 ; le sang est refoulé des ventricules. Le gaz contenu dans le cylindre 5 est comprimé isothermiquement de la pression Pç^^ à la pression en codant ig la chaleur qui, en grande partie, est donnée au fluide des collecteursqui entoure le cylindre. Une partie de .cette chaleur peut 20 être cédée directement aux tissus humains par conduction à travers les diffé-r rentes pièces et le carter. On peut remarquer que les butées de cliquets 27 peuvent être conçues en gradins, ainsi que le montre le figure 3, pour permettre plusieurs positions d'immobilisation du piston 6 sans que le déroulement des phases en soit changé, 25 Cette précaution permet de .rendre le fonctionnement du coeur stable malgré d'éventuels légers changements des paramètres de celui-ci dus à l'usure, à des variations dans les échanges thermiques, eh.-;. Le coeur peut donc changer légèrement de volume systolique et de fréquence, mais ne s'arrête pas. Le système de verrouillage et de déverrouillage avec des cliquets et 30 échappements peut être remplacé par un système magnétique. Les cylindres 5 et 7 pourraient, comme le suggère la figure 3, être réunis en un seul sans ouverture vers l'extérieur j les efforts des forces de pression pourraient alors être transmis magnétiquement, ce qui aurait l'avantage d'assurer une étanchéité parfaite entre cylindres 5 et 7 et ambiance sous 35 carter. Mais on doit noter que ce type de transmission serait plus lourd qu'une ' transmission mécanique. ^eg Dans la disposition motrice suivait la figure 3, toutes/étanchéités nécessaires sont réalisées par des joints schématiquemBnt représentés par des cercles noirs. 71 02219 " 2122366 Pour les étanchéités concernant les liquides intermédiaires, l'emploi de joints déroulants est à recommander. Pour les étanchéités relatives au moteur lui-même, en raison des pressions trop élevées du gaz dans les cylindres par rapport à la pression 5 régnant dans le carter et voisine de la pression atmosphérique, on utilisera les joints toriques habituels ; mais un système de récupération des fuites de gaz par fonctionnement du moteur devient nécessaire. Un tel système est représenté sur la figure 3 et il est imposé alors d'employer un gaz commun ppur les gaz moteur, ressort et carter. Ce système est constitué comme suit : 10 Un cylindre 30'solidaire du carter est terminé par un clapet de non retour 33 à l'intérieur du volume ressort 8 ; un piston 31 solidaire du piston 6 peut se déplacer dans ce cylindre. D'autre part le volume ressort 8 est relié au cylindre moteur 5 par une canalisation 34 avec soupape tarée 32. Le gaz contenu dans le carter est recomprimé vers le volume 8 grâce 15 au cylindre 30 et au piston 31, de telle sorte que le clapet 33 ne s'ouvre que si la pression dans le volume 8 est trop faible. D'autre part, si la pression dans le cylindre 5 baisse, celui-ci peut être alimenté en gaz venant du volume 8 par ouverture de la soupape tarée 32. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à 20 titre explicatif et non limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. 71 02219 2122366 REVENDICATIONS 1° Coeur artificiel implantable à relaxation comportant un sous-ensemble de pompage du sang constitué de modules cardiaques et d'une pomRe de mise en action de ces modules, un moteur intégré à un mécanisme permettant le transfert c)'énergie par un processus à relaxation, caractérisé par le fait 5 que le moteur, du type à cycle de Stirling, est essentiellement constitué par deux cylindres coopérant en ligne, un premier cylindre à gaz moteur avec fond chauffé par la source d'énergie et un second cylindre à gaz ressort, un bloc piston commun aux deux cylindres et formant source froide, un régénérateur à structure perméable pouvant se déplacer dans le premier cylindre entre le 10 fond source chaude et le piston et inversement, des moyens de verrouillage du bloc piston sur le système de pompage en position de volume minir.ium de gaz dans le premier cylindre avec régénérateur au fond dudit cylindre en fip de phase systolique, des moyens de déplacement, et de solidarisation avec le bloc piston, dudit régénérateur, avec des moyens de déverrpuillage dudit bloc 15 piston au début de la phase diastolique, des moyens d'arrêt avec verrouillage dudit bloc piston permettant l'attente de celuirci pendant la diastole et la li-» mitation du vqlume de. pompage, et des moyens de renvoi du régénérateur et de . libération dudit bloc piston, entraînant sous l'action du gaz ressort le système de pompage, jsuqu'à la position de départ pendant toute la phase systo-20 lique. 2° Coeur artificiel suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un volume tampon à membrane monté sur le circuit des modules cardiaques des oreillettes, la pression de ce volume tampon étant maintenue par la membrane souple à une valeur de référence voisine de la 25 pression atmosphérique, et le fluide intermédiaire de pression utilisé dans les modules des oreillettes et le volume tampon étant de même densité que le sang. 3° Coeur artificiel suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la phase systolique est antorégulée par un choix apprpprié de la 30 course du bloc piston et des volumes de gaz moteur et ressort en fonctipn des pressions utilisables. 4° Coeur artificiel suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la durée de la phase diastolique est réglée par action sur l'effprt de rappel des pistons de pompage en réglant la pression du gaz dans le carter 35 enveloppant le moteur et le système de pompage ou par tout autre ressort mécav nique ou magnétique, ou à effort de rappel constant par réglage d'un effet de laminage sur l'un des conduits de liaison du liquide intermédiaire de pression aux modules cardiaques des oreillettes. 71 02219 2122366 5° Coeur artificiel suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le cylindre à gaz moteur et le cylindre à gaz ressort sont de même section, le volume de gaz ressort s'étend dans au moins une partie du volume du carter, et le bloc piston commun est constitué, soit de deux 5 ■ parties liées l'une à l'autre par une tige, soit d'un monobloc essentiellement cylindrique. 6° Coeur artificiel suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que le bloc piston est équipé d'une pièce latérale avec des moyens de verrouillage momentané en fin de phase diastolique, tandis 10 que la tige commune des pistons de pompage vient en provoquer le dé- verrouillage à la fin de son mouvement de recul, pour être entraînée à nouveau par ladite pièce latérale pendant la remontée du bloc piston durant la phase systolique. 7° Coeur artificiel suivant la revendication S, caractérisé par 15 le fait que la source chaude qui entoure le régénérateur au repos au fond du cylindre moteur est constituée par une gaine contenant un radioélément, tel que le Pu 238, gaine enveloppée dans une capacité thermique d'un composé à grande chaleur latente de fusion, capacité protégée elle-même par une isolation thermique. 20 8° Coeur artificiel suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le régénérateur, soumis uniquement à des efforts mécaniques de frottement et d'inertie, est un réseau capillaire longitudinal à l'axe des cylindres du moteur, et est muni d'une isolation thermique sur ses parties inactives. 25 9° Coeur artificiel suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le régénérateur est renvoyé au fond du cylindre à gaz moteur à la fin de chaque période de détente isotherme à température chaude selon le cycle de Stirling ou à l'expiration de la phase diastolique„ 10° Coeur artificiel suivant les revendications 1 et 8, carac-30 térisé par le fait que les moyens de déplacement et de solidarisation du régénérateur avec le bloc piston au cours de la phase diastolique sont constitués par le bloc piston formant circuit magnétique permanent et une palette magnétique solidaire du régénérateur soumise à l'attraction par le piston. 35 11° Coeur artificiel suivant la revendication 1 et l'une quel conque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que les moyens de renvoi du régénérateur à l'expiration de la phase diastolique 71 02219 2122366 sont constitués par un alésage axial traversant le bloc piston, un piston à faible section poussé jointivement dans cet alésage par la palette magnétique, ledit alésage étant obturé à l'autre extrémité, afin de provoquer en temps voulu l'expulsion du piston de faible 5 section et le retour du régénérateur à sa position de départ lorsque la force de pression du gaz enfermé dans l'alésage devient supérieure à l'attraction magnétique du bloc piston sur la palette additionnée aux forces de pression dans le cylindre moteur» 12° Coeur artificiel suivant la revendication 1 et l'une quel-10 conque des revendications 8 à 11 caractérisé par le fait que les moyens d'immobilisation du bloc piston limitant la course descendante du bloc piston sont des cliquets venant en prise avec des butées en gradins en fin de période diastolique, la tige commune des pistons de pompage étant munie d'un dispositif d'échappement des cliquets libérant ledit bloc 15 piston en fin de recul des pistons de pompage. 13° Coeur artificiel suivant la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 8 à 12 caractérisé par le fait que les moyens de verrouillage provisoire du bloc piston en fin de systole sont des armatures magnétiques latérales fixées sur ledit bloc piston et coopé-20 rant avec des aimants permanents fixés sur un support entourant annu- lairement le cylindre moteur et prolongeant intérieurement le carter. 14° Coeur artificiel suivant lia revendication 1 et l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé par le fait que les cylindres de pompage sont coaxiaux l'un à l'autre et au cylindre moteur, 25 la tige cylindrique commune des pistons de pompage coulissant entre le cylindre moteur et le support, et étant terminée par une collerette qui, en butant sous le support, définit la position haute des pistons de pompage en fin de phase systolique. 15° Coeur artificiel suivant la revendication 1 et l'une quel-30 conque des revendications 8 à 14, caractérisé par le fait que les collecteurs de liquides intermédiaires de pressions, y compris la pression de référence, forment avec les cylindres de pompage une enveloppe autour du cylindre moteur. 16° Coeur artificiel suivant la revendication 1 et l'une quel— 35 conque des revendications 8 à 15, caractérisé par le fait que le recul des pistons de pompage pendant la phase diastolique est obtenu par un choix des pressions régnant dans les collecteurs et le carter. 71 02219 2122366 17° Coeur artificiel suivant la revendication 1 et l'une quelconque des revendications B à 16, caractérisé par le fait qu'il est muni d'un circuit de récupération des fuites de gaz dues aux variations de pression entre les volumes de gaz moteur, gaz ressort et gaz du carter. B 4006-3 FP Nouvelles revendications déposées le 18 mai 1971.