Brevet FR2368283A1 — publié le 19780519

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour réaliser des hémodialyses avec un débit d'ultrafiltration déterminé. On sait que, lors d'une séance d'hémodialyse, des quantités d'eau déterminées doivent être soustraites par ultrafiltration pour éviter notamment une hypertension du patient. Pour obtenir un débit d'ultrafiltration déterminé, on règle habituellement la pression du liquide de dialyse à une valeur suffisamment basse par rapport à la pression du sang pour que l'ultrafiltration se produise avec le débit voulu. Cependant, le débit d'ultrafiltration réel peut différer assez sensiblement du débit désiré à cause, d'une part, des variations possibles des paramètres déterminant ce débit, notamment des pressions de part et d'autre de la membrane de dialyse et d'autre part, de la dispersion des caractéristiques de la membrane. Or cette dispersion est très importante avec les membranes à haute perméabilité utilisées actuellement, qu ont l'avantage de réduire la durée des séances d'hémodialyse et de permettre la dialyse des molécules moyennes, causes de polynévrite. Pour obtenir un réglage précis du débit d'ultrafiltration, on a proposé de maintenir un volume constant de liquide de dialyse dans un circuit fermé de volume constant et de soutirer de ce circuit du liquide de dialyse avec un débit déterminé Dans ces conditions, la pression du bain dans le dialyseur diminue jusqu'à la pression pour laquelle l'ultrafiltration compense le soutirage. L'utilisation d'un circuit fermé présente cependant de sérieux inconvénients en pratique. La quantité de liquide de dialyse est nécessairement importante, de l'ordre de plusieurs dizaines de litres. Ceci implique un appareillage encombrant, ce qui est genant en particulier pour l'utilisation au domicile du patient. Les dimensions importantes de l'appareillage, en particulier du réservoir contenant le liquide de dialyse, rendent impraticable une stérilisation chimique, par exemple au formol, et obligent à stériliser à la vapeur. Mais la température de vapeur élevée nécessaire pour la stérilisation ne peut être garantie en tous points de l'appareillage, compte tenu des dimensions importantes de celui-ci. En outre, le temps de préparation avant la dialyse proprement dite est long, puisqu'il faut stériliser l'appareillage, remplir le dialyseur et porter le bain à la température convenable. L'invention vise un procédé d'hémodialyse dans lequel, comme dans le procédé connu, on règle le débit d'ultrafiltration en soutirant une quantité déterminée de liquide d'un circuit maintenu à volume constant, mais dans lequel le volume de liquide de dialyse présent à chaque instant dans le dit circuit est très réduit. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que, de façon continue, on introduit du liquide de dialyse frais dans le circuit et on rejette vers l'extérieur du liquide de dialyse usé, les débits d'entrée et de sortie étant constamment identiques Grâce à l'identité des débits, le volume du circuit reste constant, et la quantité soutirée est bien égal à la quantité d'ultrafiltrat, mais le procédé selon l'invention présente le grand avantage que le volume de liquide de dialyse présent dans le circuit est très réduit, la réduction étant de l'ordre de 100 : 1 par rapport au procédé classique. L'encombrement du dispositif s'en trouve réduit de façon correspondante, et en particulier un réservoir de grande capacité n'est plus nécessaire; la préparation du bain est sensiblement abrégée, et la stérilisation chimique du circuit devient possible. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en se référant au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est un schéma d'un appareil d'hémodialyse pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et - la figure 2 est une vue en coupe axiale schématique d'un ensemble de pompage assurant à la fois l'alimentation en liquide de dialyse frais et le rejet-du liquide usé, le circuit étant symbolisé par le seul dialyseur. L'appareil d'hémodialyse représenté à la figure 1 comprend un hémodialyseur 1 muni d'un compartiment 2 destiné au sang à épurer et d'un compartiment 3 destiné au liquide de dialyse, séparés par une membrane de dialyse 4 permettant l'ultrafiltration, par exemple en Cuprophan (marque déposée) ou en copolymère d'acryloni trille. Le circuit dans lequel circule le liquide de dialyse (suivant le sens des flèches) se compose essentiellement d'une pompe 10 qui alimente le circuit en liquide frais à partir de l'extérieur, d'une pompe 20 pour le rejet à l'extérieur du liquide usé, et d'une pompe 30 pour soutirer ir circuit une quantité déterminée de liquide, le soutirage provoquant une ultrafiltration dont le débit compense exactement la quantité soutirée. Les pompes 10 et 2G sont des pompes volumétriques qui ont exactement le même débit et qui ferment le circuit à ses deux extrémités. Le volume de liquide présent à chaque zestant dans le c--cuit est ainsi maintenu constant. Ces pompes doivent donc être occlusives, et il peut s agir de pompes à piston ou de pompes péristaltiques. La pompe de soutirage 30 est une pompe volumétrique dont le débit est réglé pour être égal au débit d'ultrafiltration souhaité. Pour ajuster le débit, on fait varier la valeur de consigne à laquelle est asservie la vitesse du moteur d'entraînement de la pompe. Il faut souligner que le maintien d'un volume constant de li uide dans le circuit, qui est impératif pour. qu'un réglage de l'ultrafiltration soit possible, suppose une stricte égalité des débits des pompes 10 et 20. Il s'agit d'un problème technique délicat, compte tenu de la faiblesse des débits, et on décrira ciaprès, de façon détaillée, un exemple de réalisation des pompes 10 et 20 assurant avec certitude l'égalité des débits. Le circuit représenté à la figure 1 comprend également des régulateurs de pression 11 et 12 qui déterminent les pressions d'aspiration et de refoulement de la pompe 10, un régulateur de pression 22 qui détermine la pression de refoulement de la pompe 20. Il comprend en outre un régulateur de pression 21 qui maintient à une valeur constante la pression d'aspiration d'une pompe centrifuge 24 et donc des pompes 20 et 30, la pompe centrifuge 24 assurant une élévation de pression constante. L'ensemble de ces régulateurs permet de maintenir constantes et égales la pression d'aspiratlon et la pression de refoulement des pompes 10 et 20, dont le fonctionnement peut être perturbé cu rendu mécaniquement difficile par la forte dépression dans le compartiment 3 lorsqu'on utilise un dialyseur peu perméable pour obtenir des débits d'ultrafiltration importants. Le circuit comprend en outre une cuve de dégazage 23 associée à une pompe centrifuge 24, dont la pression de refoulement est supérieure à la pression atmosphérique pour permettre le fonctionnement de la cuve de dégazage 23. Le dégazage ainsi obtenu permet de neutraliser l'effet d'une entrée d'air éventuelle dans le compartiment 3 du dialyseur. Dans ces conditions, le débit de refoulement de la pompe 20 est bien égal au débit de la pompe 10, puisque la pompe 20 n'est traversée que par du liquide, et le volume débité par la pompe de soutirage 30 et recueilli dans une capacité graduée 31 représente exactement le volume ultrafiltré par le dialyseur. Au sujet de la cuve de dégazage 23, on peut prévoir une cuve munie de façon connue d'un flotteur qui peut obturer une mise à l'air libre. La décantation par gravité de l'air éventuellement contenu dans le liquide fait baisser le niveau dans la cuve, cette liaison entraînant le flotteur qui ouvre la mise à l'air libre. L'air s'échappe, le niveau et le flotteur remontent et la mise à l'air libre se trouve à nouveau obturée. On n'a pas représenté sur le dessIn les dispositifs de prépara tlon du liquide de dialyse se trouvant en amont du régulateur 11. Ces dispositifs sont classiques et permettent d'obtenir un liquide de dialyse dégazé, de titre correct, à partir d'un concentré qu'on dilue dans de l'eau prise sur le réseau et adoucie. On n'a pas représenté non plus les moyens de chauffage permet tant de porter le liquide de dialyse à la température convenable, qui peuvent se trouver soit en amont du circuit représenté, soit dans le circuit, en amont du dialyseur. Une variante de réalisation avantageuse consiste à recycler partiellement le liquide de dialyse gr ce à la pompe 24 par l'intérmédiaire de la canalisation 40 représentée en trait pointillé qui relie la sortie de la cuve de dégazage 23 à l'entrée du ré régulateur 12. Les pressions d'aspiration et de refoulement de la pompe centrifuge 24 sont alors fixées respectivement par les ré gulateurs 21 et 12, qui déterminent ainsi le débit de la pompe 24. De cette manière le débit de recyclage est maintenu constant quelles que soient la perte de charge du dialyseur et la pression dans le compartiment 3. Ce recyclage a l'avantage d'augmenter le débit de liquide traversant le dialyseur et de permettre une réduction des débits fournis par les pompes 10 et 20, d'oû une économie sur la quanti té d'eau traitée et de concentré, sur la consommation électrique, et une réduction de la puissance installée. On va maintenant décrire, en référence à la fig. 2, un exemple de réalisation des pompes 10 et 20 dans lequel, par construction, les débits sont strictement identiques. Dans cette réalisation, les pompes 10 et 20 sont regroupées en un ensemble de pompage unique, comprenant un carter 50 divisé en deux cylindres identiques 61, 81 par une paroi centrale 52, Jne tige 53 animée d'un mouvement rectiligne alternatif qui porte deux pistons 62, 82 coulissant respectivement à l'intérieur des cylindres 61, 81, des organes d'obturation et des tuyauteries pour le raccordement, dtune part au dialyseur 1, d'autre part à l'alimentation en liquide de dialyse frais et à l'égout. Le piston 62 définit à l'intérieur du cylindre 61 deux chambres variables 63, 73, et le piston 82 définit à l'intérieur du cylindre 81 deux chambres variables 83, 93, les pistons étant disposés de telle manière sur la tige 53 que les chambres 63, 83, d'une part, et les chambres 73, 93, d'autre part, aient toujours le meme volume quelle que soit la position de la tige 53. La chambre 63 est reliée à l'égout par l'intermédiaire de la soupape 64, et est reliée à la sortie du dialyseur 1 par l'intermédiaire de la soupape 65. La chambre 73 est reliée à l'alimentation en liquide frais par l'intermédiaire de la soupape 74 et à l'entrée du dialyseur par la soupape 75. De façon similaire, la chambre 83 est reliée à l'entrée du dialyseur par l'intermédiaire de la soupape 84 et à-l'alimentation en liquide frais par l'intermédiaire de la soupape 85, et la chambre 93 est reliée à la sortie du dialyseur par l'intermédiaire de la soupape 94 et à l'égout par l'intermédiaire de la soupape 95. Chacune des chambres constitue avec les soupapes et les tuyauteries de raccordement associées une pompe à simple effet, l'ensemble formé par les chambres 73 et 83 remplissant la fonction de la pompe d'alimentation 10 de la fig. 1, et l'ensemble formé par les chambres 63 et 93 remplissant la fonction de la pompe d'évacuation 20. La tige 53 est commandée par un moteur par l'intermédiaire d'un dispositif à pignon et crémaillère (non représenté) qui assure un débit uniforme, de préférence à un système bielle-manivelle qui provoquerait un débit pulsé. Les soupapes et le moteur d'entraînement, qui doit posséder deux sens de marche dans le cas d'une transmission à pignon et crémaillère, sont commandés par des contacts fin de course solidaires de la tige 53. Le moteur est de préférence à vitesse variable pour permettre une variation du débit. Bien entendu, des organes d'étanchéité, non représentés, sont prévus, d'une part, entre la tige 53 et les parois du carter 50, et, d'autre part, entre les pistons 62, 82 et les cylindres 61, 81. Le fonctionnement de l'ensemble de pompage décrit est le suivant, les sens de circulation du liquide étant symbolisés par les flèches. Les soupapes sont commandées de telle manière que l'état d'obturation soit le même, d'une part, pour les soupapes 64, 74, 84, 94, d'autre part pour les soupapes 65, 75, 85, 95. Dans la position représentée où la tige 53 se déplace suivant la flèche F (vers le haut sur la figure), les soupapes 64, 74, 84, 94 sont toutes ouvertes et les soupapes 65, 75, 85, 95 sont toutes fermées. Par conséquent, la chambre 63 refoule du liquide usé vers l'égout, la chambre 73 aspire du liquide frais, la chambre 83 envoie du liquide frais au dialyseur et la chambre 93 aspire du liquide usé en provenance du dialyseur. Comme les chambres 63 et 83 ont le même volume, le débit de liquide frais envoyé au dialyseur et le débit de liquide usé rejeté à l'égout sont strictement identiques. Lorsque la tige 53 arrive en bout de course, le contact fin de course correspondant inverse l'état d'obturation des soupapes et le sens de rotation du moteur, et le pompage se poursuit avec intervention du rôle des chambres, le refoulement étant alors assuré par les chambres 73 et 93. Le passage d'un état d'obturation à l'autre s'effectue aussi rapidement que possible, toutes les soupapes étant alors obturées. On aurait pu grouper d'une autre manière les chambres pour assurer les fonctions des pompes 10 et 20, par exemple grouper les chambres 63 et 73 pour la pompe 10 et les chambres 83 et 93 pour la pompe 20, ou grouper les chambres 63 et 93 pour la pompe 10 et les chambres 73 et 83 pour la pompe 20. Le groupement représenté est cependant le plus avantageux pour les raisons suivantes. Le liquide frais est en contact avec les parois des chambres 73 et 83 et la tige 53 dans une zone qui n'est jamais en contact avec le milieu ambiant. Le liquide frais est donc à l'abri des pollu tions d'origine atmosphérique. Une fuite entre les chambres 63 et 73 par défaut d'étanchéité entre le piston 62 et le cylindre 61, ou entre les chambres 83 et 93, modifie le débit des pompes, mais n'altère pas l'identité de leurs débits. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'hémodialyse dans lequel, pour régler avec précision le débit d'ultrafiltration, on maintien un volume constant de liquide de dialyse dans un circuit comprenant l'un des compartiments d'un hémodialyseur et on soutire de ce circuit du liquide de dialyse avec un défit déter#1'ne, caractérIse par le Fait que, de façon continue, on introduit du liquide de dialyse frais dans le circuit et on rejette vers l'extérieur du liquide de dialyse usé, les débits d'entrée et de sortie étant constamment identiques 2 - Procédé selon la evendication 1, dans lequel on dégaze le liquide usé sortant du dialyseur avant de le rejeter à l'extérieur. 3 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du type comprenant un hémodialyseur muni d'une membrane assurant simultanément la dialyse et l'ultrafiltration du sang, un circuit contenant un volume constant de liquide de dialyse et comprenant le compartiment de l'=émodialyseur qui contient le liquide de dialyse, et un dispositif pour soutirer du liquide du dit circuit avec un débit déterminé, caractérisé par le fait qu'il comprend deux pompes volumétriques occlusives montées respectivement à l'entrée et à la sortie du circuit et délivrant des débits identiques, la pompe d'entrée alimentant le circuit en liquide frais et la pompe de sortie refoulant à l'extérieur le liquide usé. 4 - Appareil selon la revendication 3, dans lequel, un premier régulateur de pression, une pompe d'élévation de pression et une cuve de dégazage sont montées à la sortie du dialyseur, en amont de la pompe de sortie et du dispositif de soutirage 5 - Appareil selon la revendication 4, dans lequel un second régulateur de pression est monté en aval de la pompe d'entrée, et une canalisation de recyclage relie la sortie de la cuve de dégazage à l'entrée du dit second régulateur. 6 - Appareil selon la revendication 3, dans lequel des régulateurs de pression sont montés respectivement en amont de la pompe d'entrée et en aval de la pompe de sortie. 7 - Appareil selon l'une des revendications 3 à 6, dans lequel les pompes d'entrée et de sortie sont constituées par un ensemble de pompage unique comprenant deux cylindres identiques disposés dans le prolongement l'un de l'autre, deux pistons solidaires d'une tige à mouvement alternatif et coulissant respectivement dans les dits cylindres, les deux chambres définies par un piston étant respectivement de même volume que les deux chambres définies par l'autre piston, deux chambres de volumes différents étant reliées de façon obturable à l'alimentation en liquide frais et à l'entrée du dialyseur et formant ainsi la pompe d'entrée, les deux autres chambres étant reliées de façon obturable à la sortie du dialyseur et à l'évacuation du liquide usé et formant la pompe de sortie, les moyens d'obturat#on associés à chacune des dites chambres étant sensibles à la position de la tige, les dits moyens étant commandés de telle maniere que sur les deux chambres associées pour former une pompe (d'entrée ou de sortie), l'une travaille en refoulement lorsque l'autre travaille en aspiration, et réciproquement. 8 - Appareil selon la revendication 7, dans lequel la pompe d'entrée est formée par les deux chambres situées entre les pistons.