Brevet FR2263017A1 — publié le 19751003

Schanzeur ionique, Dialyseur pour utilisations médico-chirurgicales et physico-chimiaues pour des applications industrielles telles eue la séparation du sucre, purification de la dextrine, du tanin, la préparation de certains alcaloïdes etc, et plus spécialement comme Rein artificiel pour le traitement de malades souffrant d'affections rénales et devant subir des hémodialyses ou autres. A titre d'ex emple, l'appareil décrit ci-après stapplìque plus particulièrement à ce type de Rein artificiel dialyseur. Ltappareil est prêt à ltemploi, branchable sur d'autres appareils complémentaires, mais indépendants, servant au contrôle de l'arri- vée du sang du malade, et régularisant en débit, en chaleur et en pression etc, l'écoulement du sang et du dialysat. Il est de la plus haute importance qu'il nty ait pas #de pertes de charges entre ltentrée et la sortie du sang comme il en existe sur les dialyseurs à multiples étages et la présente invention comporte des parcours horizontaux évitant cet inconvénient technique majeur. rour que ltéchange ionique soit d'un rendement élevé il importe qu'il steffectue sur de larges surfaces de contact et que les circuits du sang et du dialysat soient les plus longs possible, avec écoulement régulier continu sans possibilité de variation de pression ou dépression, de bourrage ou de tourbillonnement local, de dépôts stagnants, qui existent dans certains systèmes de formes carrée ou rectangulaire du fait même des lois élémentaires d'hydrodynamique.Le dialyseur, objet de la présente invention remédie à ces inconvénients par la réalisation de parcours en spirales, de sens inverses pour le sang à traiter et le liquide dialyseur, ce qui a pour effet pour une surface de contact donnée, de fournir de très importantes longueurs de parcours d'échanges ioniques, et de n'avoir pour chaque circuit, qu'une entrée et qu'une sortie sans répartiteur des liquides ni multi-canaux de surtagage, ni déver soir distributeur. Les parcours étant continus, il ne peut y avoir ni bourrage aux orifices d'évacuation, ni coup de bélier sur les circuits, et les vitesses d'écoulement étant continues, la pression sur les membranes reste constante. ta forme ronde de celles-ci permet également d'obtenir une tension uniforme sur toute leurs surfaces évitant toute déformation pouvant perturber 11 écoulement normal des liqui des- (phénomènes impossibles à obtenir avec des membranes carrées ou restangulaires. a titre d'exemple, la fig.i de la planche annexée montre: Une coupe du Dialyseur comportant un élément. bet élément pouvant être éventuellement accouplé avec plusieurs autres suivant le rendement recherché et l'usage. Le couplas pouvant être horizontal ou vertical. L'élément est monté sur un axe central rep. 1 servant au positionnement de l'appareil et également à son serrage-blocage. Le rep. 2 représente le support extérieur,partie supérieure du dispositif et le rep.3 le support inférieur. Le rep. 4 est une entretoise intermédiaire et les rep. 5 & 6 représentent les memoranes dans lesquelles circule le sang à traiter. sur les pièces 2-3-4 le rep. 7 indique les ouvertures d'arrivées du liauide de dialyse et le rep. 8 indique les ouvertures de sorties. Les pièces 2-3-4 sont les conducteurs du liquide de dialyse traiteur, en même temps que le chassies de l'appareil. chacun de ces éléments circulaires intérieurement possède un sillon spirale rep.9, partant de la périphérie allant vers le centre. L'arrivée rep. 7 du liquide de dialyse s'effectue à la partie centrale du disque au départ de la spirale, ltévacuation s'effectuant après le parcours le long de la spirale par ltouverture tangentielle rep. t. De sillon n'est pas obligatoire car l'écouiement circulaire stef- fectue et s'équilibre de lui-même, mais il est préférable néanmoins d'obliger le dialysat à parcourir un circuit établi et déterminé contrôlable. Le sillon possède un pas, donc une longueur déterminée, calculée pour une capacité de liquide précise. Les rep. 5 & 6 sont les membranes entre lesquelles circule le liquide à traiter. Elles forment une sorte de tube plat de très faible épais- seur et sont coincées herméticuement entre les parois des supports 2-3-4 sur toute la lonfflueur de leurs circonférences, et également à la partie centrale des disaues à l'emplacement des dérivations. Le rep. lo indique l'arrivée du sang entre les parois 5 & 6. Gette arrivée s'effectue tangentiellement au diamètre extérieur de 5 & 6. L'évacuation se fait par l'ouverture centrale rep. 11. Le liquide à traiter entrant tangentiellement dans 5 & 6 s1organi- se et stéouilibrededelui-me"me en tourbillon pendant son parcours, en fonction princitalement de sa pression à l'arrivée. lléanmoins comme les membranes 5 & sont serrées entre le sormet des sillons des pièces 2-3-4, il se crée un canal spirale rigoureusement identioue au parcours des sillons des pièces 2-3-4. Seul l'écoulement du liquide à traiter est en sens contraire de 1' écoulement du liquide traiteur. Les vitesses d'écoulement peuvent être différentes, mais les pressions intérieures doivent centre équi librées. Il est possible de monter plusieurs éléments 5 & 6 séparés par des entretoises rep. 4, si on veut augmenter la capacité du dialyseur, comme il est possible également de coupler horizontalement plusieurs dispositifs entre-eux. Vers la partie centrale des disaues existe un trou rep. ll,débouchant dans un tuyau collecteur rep.l2, recevant le liquide traité à évacuer. de tube se prolonge éventuellement iUsoutau dispositif collecteur de réception. il en est de meme pour le dialysat s'évacuant par le tuyau rep. t. ous les éléments sont parfaitement jointoyés enter'eux et l'ensem- ble est rigoureusement étanche après montage. Le châssis peut comporter à l'extérieur différents bossages ou supports permettant son adaptation ou son montage sur des tableaux existants. La fig. Il est une vue schématique de la spirale suivie par le sang et la fig. III indique le parcours effectué par le dialysat. Il est évident qu'un montage différent permettrait de faire effectuer par le sang un parcours partant du centre vers la périphérie et à 1'inver- se pour le dislysat un circuit de la périphérie sans pour celà aue le principe soit modifié. La pièce rep. 4 comporte un sillon sur chacune de ses faces. Le sens d'écoulement dans les pièces 2- 3-4 doit être le même. On notera que les parcours du liauide à traiter et du dialyseur sont en sens inverse. La fig. IV est une coupe sur des sillons théoriques. La description qui précède n'est nullement restrictive, tant en ce qui concerne les formes générales, les dimensions, proportions ou positions relatives des éléments constitutifs ainsi Que les maté riaux utilisés et les moyens industriels mis en oeuvre en vue de son exécution, les uns et les autres étant au contraire suscepti bles de varier sans qu 'il soit pour cela en rien sorti du cadre de l'invention. Dans un montage différent la membrane rep. 5, peut être remplacée par un tube continu de très faible épaisseur et dans lequel le liquide à traiter circulerait. Entre chaque disque rep. 2,3,4 et autres, seraient placés des tubes continus identiques. Ces tubes flotteraient dans le Xialysat circulant dans les sillons de 2,3,4. De mbme le Dialysat n'est pas obligatoirement liquide : il peut ) être gazeux, chimique, air ionisé ou même etre constitué par un courant élèctrique suivant les sillons des disques 2,3,4 au fond desquels un conducteur électrique aurait été placé. Les matérianx employés devant évidement être conformes aux obligations indispensables aux applications médicales et chimiques. R E V E N D I C A T I O N S 40 Sorte de Rein artificiel pour utilisations médico- chirurgicales et physico-chimiques pour des applications industrielles. Comme Rein artificiel pour le traitement des malades souffrants d'aiieotions rénales, et devant subir des hémodialyses ou autres. Corme appareil d'applications physico-chimiques en tant que préparateur de certains aloalofdes, purificateur de la dextrine, du tanin, séparateur du sucre etc,. Le rendement d'un Dialyseur pour que l'échange ionique soit important, devra s'effectuer sur de longues et larges surfaces de contacts, les circuits du sang et du dialysat seront #les plus longs possibles, l'écoulement des fluides continus, sans remous, tourbillons, dépôts locaux, et sans variation de pression, etc. caractérisé en ce que, il est constitué par des sortes de disques ayant un sillon en spirale sur chaque faces. Ces disques se supperposant, emprisonnent entre eux des nembra- nes très fines dans lesquelles le liquide à traiter, (le sang par exemple), circule. Dans les sillons des disques, circule le Dialysat. Les danx courants sont en senstpposé. Des boîtiers d'extrémités enferment l'ensemble du montage, et constituent le bati support de l'appareil. Des trous d'amenées et de sorties du dialysat et du liquide à traiter sont situés sur les boîtiers d'extrémités, ainsi que sur les disques en début et en fin des spirales, de m8me que sur les membranes intermédiaires. 2s) Echangeur Ionique Dialyseur. suivant la revendication n0 i, caractérisé en ce que, Les sillons ont une profondeur suffisante pour que le liquide puisse circuler facilement, ils ont entre eux une largeur permettant de créer à leur partie haute, une surface confortable, qui permet à la membrane intermédiaire d'y trouver le point d'appui continu qui est également le lieu de serrage de la membrane souple. Ces sillons ont un parcours en spirale du centre du disque à sa périphérie, parcours continu depuis l'entrée du liquide jusqu'à 1 ouverture d'évacuation. L'ouverture d'arrivée du liquide peut très bien être située vers la périphérie du disque et la sortie près du centre, ou bien au contraire, arrivée au centre et sortie vers la périphérie. Il en est de même pour la membrane souple. Le seul impératif consiste à créer des courants an sens opposas. 30) Echangeur Ionique Dialyseur, suivant les revendications i et 2, caractérisé en ce que, les sillons peuvent redevoir un conducteur d'élèctricité ou, permettre la circulation d'un gaz approprié, ces applications remplaçant ou complétant l'emploi d'un dialysat liquide. 40) Echangeur Ionique Dialyseur, suivant l'ensemble des revendications, caractérisé en ce que, Les membranes intermédiaires et les disques à sillons spiralés peuvent être empilés par multiples éléments suivant le rendement recherché. 5 ) Changeur Ionique Dialyseur, suivant l'ensemble des revendications, caractérisé en ce que, Le dimensionnement de l'ensemble du dispositif est variable suivant les applications recherchées; de même que la matière des disques et des membranes peut être différente en fonction d'uti listions médicales ou industrielles. 6 e ) Echangeur Ionique Dialyseur, suivant l'ensemble des revendications, caractérisé en ce que, pour une surface de plaque égale, le parcours imposé tant au liquide à traiter qu'au dialysat traiteur, est infiniment plus long en continu, que pour des sillons rectilignes. De plus, les sillons forment des parcours continus;, sans obligation de répartiteurs de distribution, ni de chambra de réception à l1éva- cation, éliminant ainsi tous risques de répartition fantaisiste de remous, de bourrage et autres phénomènes gazeux ou hydrauliques. L'écoulement suivant les parcours en spirales est ~continu, à pression constante, de haut rendement et sans perte de charge. 7.) Echangeur Ionique Dialyseur, suivant ltensemble des revendications, caractérisé en ce que, Dans un montage différent, la membrane intermédiaire peut être remplacée par un tube continu de très faible épaisseur, et dans lequel le liquide à traiter circulerait. Entre chaque disques seraient placés des tubes continus identiques. Ces tubes flotteraient dans le dialysat circulant dans les silions des disques spiralés. Le principe et le fonctionnement de ltensemble du Dialyseur, étant inchangés. 8 ) Changeur Ionique Dialyseur, suivant 1'ensemble dés revendications, caractérisé en ce que, Le fait de l'important échange ionique obtenu par la réalisation de parcours continus en spirales, permet une réduction importante des poids et volumes du Dialyseur, et également de son prix de revient.