Brevet FR2362651A1 — publié le 19780324

La présente invention a pour objet un dialyseur stratifié a plaques hémicapillaire#, qui est fabriqué en matière plastique et dont les plaques actives assurent, d'un côté, un écoulement turbulent de la solution de dialyse et, de l'autre côté, un écoulement laminaire du sang, les courants des deux milieux étant influencés de telle sorte qu'un remplissage uniforme des surfaces de contact soit assuré, sans formation de zones de repos. Le dialyseur est, d'après son mode d'action, un constituant essentiel du dispositif désigné sous le nom de "rein artificiel" et il est utilisé pour remédier a un travail insuffisant du rein dans les cas ou celui-ci ne remplit plus sa fonction a la suite d'un accident, d'un endommagement par intoxication ou d'une inflammation a.'gùe- ou chronique. Le malade meurt, lorsque les reins ne fonctionnent plus normalement, a cause d'un empoisonneme#t par les substances azotées, ainsi que par le potassium ou divers liquides qui staccumulent. Dan de tels cas, l'équilibre du milieu interne de l'organis- me du malade est obtenu par une hémodialyse au moyen d'un dialyseur, qui est un dialyseur a bobines, a plaques ou capillaire , qui élimine hors du corps humain les produits du métabolisme de l'azote, qui maintient la teneur du sang en liquides corporels et en électrolytes et qui assure ainsi un équilibre du milieu interne. Un inconvénient des dialyseurs connus est une forte protection de la membrane semi-perméable, ce qui doit être compensé par une augmentation du poids total du dialyseur ; en outre, il y a aussi une hydrodynamique imparfaite du courant de sang et du courant de solution de dialyse. Ceci a pour conséquence qu'il se forme le long de la paroi de la membrane, en même temps que des canaux de sang, une couche de sang qui ne s'écoule pas ou qui s'écoule a peine, cette couche-étant d'autant plus épaisse que le courant de sang est plus lent, ce qu signifie en pratique que les molécules des substances qui doivent diffuser non seulement doivent traverser les pores d'une membrane semiperméable, mais aussi doivent vaincre la résistance de la couche de liquide immobile des deux côtés-de la membrane L'entrée - et la sortie du sang, ainsi que du liquide de dialyse, telles qu'elles se produisent dans les réalisations connues, ne garantissent pas une utilisation totale des surfaces de contact et il se forme des zones de repos, pouvant avoir pour conséquence une coagulation du sang. En outre, dans les réalisationsconnues, il y a des problèmes d'étanchéité de l'ensemble du dialyseur, étant donné que, pour assurer l'étanchéité du système, des forces de serrage importantes sont nécessaires, ce qui entraine le danger d'une rupture de la membrane relativement cassante. Le problème de l'étanchéité de l'ensemble du système tient au fait que les plaques actives sont faites en substances d'égale dureté et avec des imprécisions dans leur fabrication. C'est pourquoi, la possibilité d'adaptation réciproque des plaques est très petite, même lors de l'application au système de la grosse force de serrage nécessaire, qui doit être assurée par une construction compliquée du dialyseur et de ce fait également par un poids assez élevé de l'appareil. Pour tous ces motifs, on exige beaucoup des dialyseurs et de leur arrangement, les exigences étant avant tout les suivantes 1. L'efficacité de lthemodialyse doit être satisfaisante dans le dialyseur même pour de faibles volumes de sang. 2. La résistance à l'écoulement du sang doit être si faible, qu'il ne soit jamais nécessaire d'utiliser une pompe a sang. 3. La quantité de sang restant dans le dialyseur après le traitement du patient doit être si petite, qu'il ne soit pas nécessaire d'administrer au malade du sang de remplacement, une telle administration étant dangereuse en ce qu'elle peut provoquer une jaunisse. 4. Le personnel assurant le service du rein artificiel doit être protégé contre tout contact avec le sang ou avec la solution de dialyse, a cause du danger de transmission de la jaunisse. 5.- Le poids total du dialyseur doit être aussi faible que possible et ses éléments constitutifs doivent pouvoir être fabriqués en série, de façon à pouvoir n'être utilisés qu'une seule fois, afin d'éviter le danger d'infection des reins par contamination. 6. L'écoulement #du sang doit être laminaire et l'écoulement de la solution de dialyse doit être turbulente, l'écoulement devant être simultanément uniforme dans les directionslongitudinale et transversale,afin que les surfaces de contact soient pleinement utilisées sans qu'il y ait formation de zones de repos dangereuses. 7. Le dialyseur doit constituer un système fermé avec la possi bilité d'un branchement sur le patient au moyen des pièces de raccordement appropriées. 8. Le dialyseur doit, en vue de l'obtention d'une purification efficace du sang, consister en un nombre variable à volonté de constituants identiques d'une manipulation simple. 9. Les membranes utilisées dans le système doivent être bien fixées, sans être soumises à des efforts excessif s, pour limiter le danger d'une rupture. 10. Le dialyseur doit être totalement étanche et son arrangement doit être tel qu'il empêche un contact direct du sang avec la solution de purification de celui-ci. Les critères mentionnés ci-dessus sont satisfaits avec le dialyseur hémicapillaire à plaques et en matière plastique suivant la présente invention. Le dialyseur hémicapillaire à plaques suivant l'invention comprend des plaques de dialyse qui, pour l'obtention de la turbulence de la solution de dialyse, sont pourvues des deux côtés de protubérances alignées et séparées les unes des autres et avantageusement de forme asymétrique, et des plaques à sang qui, pour l'obtention d'un ecoulement laminaire du sang, sont pourvues des deux côtés de profilés en saillie et arrondis, disposés en lignes ininterrompues, ainsi qu'une membrane semiperméable préformée, qui est insérée entre une plaque de dialyse et une plaque à sang, les deux plaques étant fabriquées en des matières de duretés différentes, les protubérances et les profiles arrondis des deux plaques étant raccordés à des canaux de distributioii des plaques, qui, par un rétrécissement continu de leur section depuis l'entrée des liquides jusqu'a la fin du trajet des liquides, assurent un remplissage uniforme des surfaces de contact des plaques le long de la totalité de la surface à sang et de la surface de dialyse en évitant toute formation de zones de repos indésirables. Une forme particulière d'exécution d'un dialyseur suivant l'invention va être décrite ci-après, à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 est une vue schématique montrant la cons titution du dialyseur; - La figure 2 est une vue en élévation d'une plaque de fermeture. - La figure 3 est une vue de dessus du dialyseur. - La figure 4 est une vue en élévation d'une plaque de dialyse. - ta figure Sa est une vue en plan d'une plaque à sang. - La figure 5b est une vue en élévation d'une plaque à sang. - Les figures 6a, 6b et 6c montrent trois sortes différentes de protubérances sur une plaque de dialyse. - La figure 7a est une vue en plan d'une membrane,et - la figure 7b est une vue en élévation d'une membrane. Le dialyseur consiste en un nombre variable au choix de plaques à sang 4 et de plaques de dialyse 2, une membrane 6 semi-perméable étant prévue chaque fois entre une plaque à sang et une plaque de dialyse. Le dialyseur#travaille avantageusement suivant le principe du contre- courant et il est pourvu d'un système de fermeture avec des éléments de raccordement permettant de raccorder le dispositif à la solution de dialyse d'un côté et au circuit sanguin du patient de l'autre côté. Le dialyseur est constitué de modules qui se répètent et qui consistent chacun en une plaque à sang 4 suivant la figure 5, pourvue de profiles longitudinaux en saillie 5, arrondis et disposés en lignes ininterrompues, ces profilés assurant un écoulement laminaire du sang, en une plaque de dialyse 2 suivant la figure 4, pourvue de protubérances ponctuelles 3, selon la figure 6, avantageusement asymétriques et disposées en rangées longitudinales, les protubérances 3 assurant un écoulement turbulent de la solution de dialyse, et en une membrane 6, qui est insérée entre les deux plaques.La plaque à sang 4 et la plaque de dialyse 2 avec la membrane insérée 6 forment un module du système hémicapillaire et en empilant les modules les uns sur les autres et en les assemblant avec des plaques de fermeture 11, on obtient un système de construction par blocs d'un dialyseur 1, dont on peut modifier à volonté l'importance de la surface active. La membrane 6 représentée à la figure 7 est préformée, avant d'être insérée entre les plaques actives, a un profil approprié correspondant à celui des plaques actives, ce qui empêche une ondulation indésirable de son pourtour. Le pré formage de la membrane 6 empêche surtout sa rupture possible lors du serrage puissant des modules entre les plaques de ferme ture 11 du dialyseur. La surface périphérique d'étanchéité 8 de la plaque à sang 4 est plane alors que, pour la plaque de dialyse 2, elle est sous forme d'un double labyrinthe 9, ou vice versa, ce qui réduit considérablement la surface d'étanchéité en pro jection et simultanément la force de serrage, qui est nécessaire pour l'étanchéité du système, et ce qui, simultanément,diminue la possibilité de rupture de la membrane et empêche un contact indésirable du sang avec la solution de dialyse. Le dialyseur à plaques hémicapillaire suivant l'invention diminue considérablement par sa disposition l'épaisseur de la couche de sang ; il s'ensuit que la barrière formée pour les --substances devant diffuser est plusieurs fois plus petite que dans les systèmes connus jusqu'alors. La couchede sang étant mince, lhydrodynamique de l'écoulement du sang est bonne, ce qui laisse prévoir que le dialyseur sera le plus souvent utilisable sans pompe a sang, qui est très néfaste pour le sang. La bonne hydrodynamique des deux milieux dans le dialyseur suivant la présente invention est conférée par un profilage précis desplaques actives 2 et 4, qui est reproductible en fabri cation, un remplissage uniforme des surfaces de contact des plaques étant assuré par les canaux de distribution 7 des plaques 2 et 4, ces canaux assurant, par leur section qui se rétrécit depuis l'entrée des milieuxjusqu'à la fin des trajets d'écou lement, un remplissage uniforme des surfaces des plaques à sang et des plaques de dialyse, sans danger de formation de zones de repos indésirables.Le faible volume de sang dans le dialyseur suivant l'invention, la faible résistance a l'écoulement dans le systè me, et le faible volume de sang restant après la fin de l'hémo- dialyse conjointement avec une hydrodynamique optimale augmentent aussi considérablement le degré d'efficacité de l'appareil, avant tout aussi parce que toutes les conditions réalisées sus-indiquées ménagent le coeur en réduisant son travail et rendent possible une diminution de la chute de pression dans le dialyseur, ce qui, simultanément, réduit l'ultrafiltration et la traumatisation des globules rouges du sang. Les modules empilés des plaques actives du dialyseur suivant l'invention, avec les membranes 6 insérées, sont serrés a bloc entre les plaques de fermeture 11 au moyen de bandes 13 disposées de manière a former une sorte de treillis (voir les figures 2 et 3), les bandes étant prévues aussi bien dans la direction longitudinale que dans la direction transversale, afin de garantir une étanchéité totale du système. Les plaques de fermeture 11 sont pourvues d'appendices 12 solidaires desdites plaques, appendices dans lesquels sont placés les éléments de raccordement pour l'entrée et la sortie du sang et d'autres éléments de raccordement pour l'entrée et la sortie de la solution de dialyse. Ces appendices sont réalisés intentionnellement inclinés, comme on le voit a la figure 3 7 pour obtenir une précontrainte lors du serrage a bloc du dialyseur au moyen des bandes 13 et pour augmenter ainsi la tension à ces endroits exposés. De cette manière, l'étanchéité de la totalite du dialyseur est mieux assurée et de plus son poids est réduit, ce qui entraine des avantages d'ordre économique lors des manipulations, du stockage et de la destruction par combustion. Les plaques de travail du dialyseur suivant l'invention sont avantageusement fabriquées à partir de matières plastiques de différentes duretés, si bien que, lorsqu'on serre fortement a bloc les modules constitués de ces plaques entre les plaques de fermeture, il se produit une adaptation réciproque de forme des surfaces des plaques actives, ce qui produit une compensation des imprecisnons éventuelles de fabrication des éléments individuels. Simultanément aussi, le poids du dialyseur est diminué pour une tension pllls faible et une amélioration de l'étanchéité du système au cours du temps lors d'un stockage normal. Le dialyseur suivant l'invention est serré à bloc dans sa dernière phase de fabrication, sous l'action de la gravité au moyen de bandes 13,qui sont représentées à la figure 2 et qui sont avantageusement renforcées avec des fils de verre ou de carbone, empêchant leur extension sous l'effet d'un effort dynamique, l'étanchéité du système au cours du temps étant ainsi assurée. Ceci contribue à nouveau à réduire le poids du dialyseur avec tous les avantages qui en découlent. Le dialyseur à plaques hémicapillaire suivant l'invention remplit toutes les conditions requises pour une hémodialyse efficace et une reproductibilité parfaite dans une production en grande série ; il occupe donc une place de grande valeur dans les domaines de la santé publique et de l'économie. La solution préconisée suivant l'invention n'est pas seulement importantedans le domaine de lthémodialyse, mais elle peut aussi servir, si l'on change la membrane du dialyseur, en tant qu'oxygénateur à utiliser en chirurgie pulmonaire, dans les cas ou l'on peut craindre un éclatement, et il pelt aussi avoir place au laboratoire et dans l'industrie pour les filtres, les ultrafiltres, l'osmose, l'osmose nverse, la séparation de substances analytiquement dispersées et similaires. REVENDICATIONS 1.- Dialyseur à plaques hémicapillaire, qui est essentiellement fabriqué en matière plastique, caractérisé en ce que les plaques de dialyse 2, pour l'obtention de la turbulence de la solution de dialyse, sont pourvues des deux côtés de protubérances 3 avantageusement d'une forme asymétrique, alignées et séparées les unes des autres, et en ce que les raques à sang 4, pour l'obtention d'un écoulement laminaire du sang, sont pourvues des deux côtés de profilés 5 en saillie, arrondis et disposés en lignes ininterrompues, une membrane semi-perméable 6 préformée étant insérée entre les deux plaques 2 et 4, qui sont réalisées en des matériaux de duretés différentes, et en ce que les protubéramces et les profilés arrondis des deux plaques sont raccordés à des canaux de distribution 7 de ces plaques, qui assurent, par leur section se rétrécissant en continu, depuis l'entrée des liquides jusqu'à la fin du parcours du courant, un remplissage uniforme des surfaces de contact des plaques le long de toute la surface de la plaque a sang et de toute la surface de la plaque de dialyse, sans formation de zones de repos indésirables. 2.- Dialyseur à plaques hémicapillaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de joint périphérique de la plaque a sang 4 est plane et la surface de joint périphérique de la plaque de dialyse 2 est pourvue d'un joint a labyrinthe 9, ou vice versa. 3.- Dialyseur a plaques suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la membrane semi-perméable 6, avant son insertion entre la plaque à sang et la plaque de dialyse, est -préformée de façon convenable a un profil 10, qui correspond au profil des surfaces de contact des deux plaques. 4.- Dialyseur à plaques hémicapillaire suivait l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques de fermeture 11 sont pourvues d'appendices 12 solidaires des plaques et dont la surface s'incline vers le bas en face de la surface périphérique du joint à labyrinthe. 5.- Dialyseur plaques hémicapillaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une série de modules de plaques actives 2, 4 est pourvue de plaques de fermeture 11 et en ce que la totalité du système est serrée à bloc au moyen de bandes 13 en matière plastique, ces bandes 13 étant avantageusement renforcées au moyen de fils de verre ou de filaments de carbone. 6.- Dialyseur a plaques hémicapillaire suivant l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que les plaques actives, à savoir la plaque a sang 4 et la plaque de dialyse 2, sont fabriquées en matériaux de duretés différentes, ce qui a pour conséquence que, lors du serrage a bloc desdites plaques entre les plaques de fermeture li au moyen des bandes 13, il se produit une déformation réciproque des plaques par adaptation des deux matériaux l'une l'autre.