Brevet FR2468396A1 — publié le 19810508

i "Dialyseur à fibres creuses." La présente invention concerne un dialyseur à fibres creuses constitué par un faisceau de fibres creuses et d'un logement, lequel est composé d'une enveloppe de fibres creuses et de pièces de raccordement d ' arrivée et de départ-aux- quelles les extrémités libres du faisceau de fibres creuses sont reliées d'une façon étanche au liquide à l'aide d'une masse de scellement. Les dialyseurs à fibres creuses du type mentionné sont suffisamment connus, par exemple d'après le brevet US no 3 339 341 et sont fabriqués sous des formes de réalisation différant légèrement les unes des autres. Dans tous les dia- lyseurs connus à ce jour, la forme du logement est celle d'un cylindre ou d'un prisme. Pour les cylindres et les prismes comme l'indique la définition, on a à faire à des corps qui sont limités par deux plans parallèles qui sont semblables entre eux. La ligne de jonction des points correspondants des plans de la section du corps sont des droites parallèles entre elles. Pour les cylindres, le corps du cylindre est délimité par une directrice fermée. Pour le prisme, les surfaces de base sont des triangles, des carrés ou des polygones semblables, parallè- les. Les surfaces latérales du prisme sont des parallélogrammes. En vue de la constitution d'un dialyseur, les fibres creuses provenant généralement de bobines, sont assemblées par milliers en utilisant des techniques connues tirées du travail des filaments de textile. Ainsi, à partir d'un nombre limité de bobines, les fibres creuses peuvent être assemblées en un écheveau o elles se trouvent parallèlement cote à cote, en un écheveau comportant des croisements en divers points, en un faisceau désordonné découpé en long, en un faisceau ordonné, en utilisant des techniques de tissage, de tricotage, et de fabrication des tapis pour être introduites dans un logement en nombre suffisant en fonction de la surface à obtenir de membrane du dialyseur, et dans lequel les extrémités des fibres sont rendues étanches en coulant entre elles une masse de scellement, pour séparer d'une façon étanche à l'air et aux liquides l'intérieur des fibres creuses de l'extérieur. Etant donné que les fibres creuses sont fabriquées in- dustriellement en général selon un procédé à la continu, on s'est efforcé de les enrouler sur des supports de filés de forme circulaire, parce que seulement dans ce cas, la vitesse du bobinoir peut être réglée uniformément et en accord avec la vitesse d'approvisionnement sur les machines de fabrication. De grandes difficultés prennent alors naissance lors du transfert des paquets de fibres enroulées sur le support rond ou polygonal (presque rond) sous une forme de paquets allongés restilignes, ce qui est nécessaire parce que l'axe longitudinal de tous les logements de dialyseurs forme une droite. Certaines difficultés sont: perturbation dans l'ordre de mise en place choisi; formation de canaux favorisés par la séparation des paquets; torsion des fibres; pliage des fibres. longueur inégal entre les rayons intérieur et extérieur d'enroulement, due à une coupe multiple; taux de déchets élevé vers les points d'appui de poly- gone. Avec les techniques de tissage, de tricotage et de fa- brication de tapis. mentionnées, les inconvénients dus au re- dressement de la forme courbée en une forme rectiligne sont en effet évités par le fait qu'on place les axes longitudinaux des fibres lors de l'assemblage sous une forme étirée dans le sens longitudinal ultérieur du logement du dialyseur, et qu'on ne les courbe que dans le sens se développant perpendiculaire- ment à cela. Cependant, de tels modes opératoires nécessitent des frais de travail loin d'être négligeables sur des machines spécialement adaptées pour cela. Les paquets de filaments creux pour les dialyseurs con- nus sont fabriqués aujourd'hui par enroulement sur des tour- niquets polygonaux, dans lesquels les parties droites sont utilisées, les coupes intermédiaires fortement pliées sont jetées parce qu'elles conduisent à des extrémités de faisceaux excentrées et entratnent la formation de points de pression dans les fibres creuses. Egalement, dans le cas o la fabrication a lieu à partir d'écheveaux fermésun déchet de coupe relativement important se forme du fait que les extrémités complètement pliées constituent une partie essentielle de la longueur totale du dialyseur. Le problème de la présente invention est d'éviter les inconvénients mentionnés rencontrés dans la structure jusqu'ici usuelle des dialyseurs sans diminuer l'efficacité de ceux -ci. Ce problème est résolu avec un dialyseur en fibres creu- ses du type mentionné au départ, qui est caractérisé par le fait que l'enveloppe de fibres creuses est incurvéesuivant sa longueur et que les fibres creuses du faisceau sont groupées parallèlement à leur courbure d'enroulement et sont placées dans le logement parallèlement à la courbure de celui-ci. De préférence, les lignes de courbure de l'enveloppe de fibres creuses sont des arcs de cercle parallèles. Plus le rayon de courbure du dialyseur concorde avec celui de l'organe récepteur circulaire des fibres creuses et aussi avec la cour- mieux bure d'enroulement des filaments creux,/les fibres restent dans l'ordre attribué lors de l'enroulement et plus faible est le risque d'unetorsion ou d'un pliage des fibres creuses. De préférence, on choisit les rayons de courbure de l'en- roulement et du logement du dialyseur de même valeur en appli- quant les demi-coquilles ou les coquilles partielles incurvées du logement du dialyseur sur le pourtour d'un tambour et en plaçant les fibres creuses dans âes demi-coquilles ou dans ces coquilles partielles pendant la rotation du tambour. Sans faire de déchetseon découpe alors l'écheveau enroulé en longueurs souhaitées qui ont été déterminées au préalable par des coupes appropriées du logement, ou bien on découpe la totalité de l'écheveau en faisceaux partiels de même longueur, simultanément avec la partie du logement qui a été placée au préalable sous forme d'un anneau fermé sur le tambour enrouleur. La tendance au retrait de l'écheveau provoquée par la tension d'enroulement se manifeste lors de la première coupe à la périphérie de l'enroulement par un écartement des extrémi- tés de coupe. Seule la longueur totale restante est découpée en longueurs égales. Les parties du logement incurvées en forme de coquille, sont fermées d'en haut par un couvercle également incurvé ou une coquille partielle et sont enlevées du tambour enrouleur. Le faisceau de fibres creuses qui se trouve dans l'enveloppe, est ensuite façonné complètement de façon classique, c'est-à- dire qu'il est scellé aux deux extrémités d'une façon étanche à l'air et aux liquides avec une résine synthétique, coupé en vue d'ouvrir toutes les fibres, muni de capuchons de fermeture, qui sont prévus pour l'entrée ou la sortie du liquide du com- partiment intérieur des fibres creuses. Mais on peut également vider tout d'abord le liquide in- terne nécessité par le filage des fibres creuses, sécher puis enrober le faisceau de fibres creuses. Malgré l'enroulement des filaments à l'état sec, il est surprenant que la disposition donnée par la mise en place pendant l'enroulement soit respec- tée dans le cas du type de logement incurvé conforme à la pré- sente invention. Ceci est important pour obtenir un bon passage de dialysat. La résistance à l'écoulement dans le dialysat peut par conséquent être réglée d'une façon très simple en faisant varier l'angle de croisement des filaments creux lesuns par rap- port aux autres. Un angle de croisement très petit, c'est-à-dire un enrou- lement pour ainsi dire parallèle, conduit à un degré de remplis- sage élevé et à une résistance à l'écoulement élevée, un grand angle decroisement entratne un degré de remplissage faible et 2,5 une faible résistance à l'écoulement. Ces grandeurs importantes pour un bon dialyseur peuvent être obtenues d'une façon tout à fait simple et ne nécessitent aucune fixation avec des filaments étrangers, des tissus, des tricots ou tout autre moyen parce que grâce à la conservation de la forme incurvée la disposition des fils une fois adoptée, reste maintenue. Un autre avantage essentiel du dialyseur à fibres creuses conforme à la présente invention, repose sur le fait qu'un faisceau de fibres creuses ordonné peut être fabriqué sans *35 difficulté non seulement avec un filament dreux, mais de préfé- de ceux-ci rence avec un grand nombre/allant jusqu'à environ 100 filaments creux, ce qui influence tout particulièrement l'établissement de la moyenne et la modération de la comparaison des valeurs de perméabilité des dialyseurs. Ainsi, par exemple, en se basant sur des statistiques, la dispersion des vitesses d'ul- trafiltration des dialyseurs constituée de 100 bobines s'abais- se à la V-1=5i de la valeur, c'est-à-dire à 1 par rapport à la dispersion des dialyseurs constitués par une seule bobine. Avec les tisseuses-tricoteuses connues actuellement, servant à la fabrication des nattes de fibres creuses ordonnées, une telle augmentation pour 100 bobines n'est pas encore réalisa- ble. Le rayon du tambour enrouleur qui est égal de préférence au rayon de courbure du logement du dialyseur, doit être en outre choisi aussi grand que possible, afin que 1. Le pourtour extérieur du paquet enroulé ne se diffé- rencie pas particulièrement du pourtour intérieur, c'est-à- dire moins de 5%, 2. Le dialyseur reste maniable et ne soit pas encombrant lors de l'emballage. Selon la présente invention, le rayon de courbure de l'arc de cercle va de 30 cm à 4 mètres, étant donné que par rayon de courbure, il faut comprendre celui de la ligne de jonction la plus courte. Le rayon de courbure de la ligne de jonction la plus longue est alors sensiblement supérieur à la hauteur de la face avant. Une valeur moyenne utilisable pour le rayon est d'environ 100 cm. Ainsi, la différence périphé- rique pour un faisceau de 2 cm d'épaisseur est purement et simplement de 2%, donc elle est insignifiante pour la résis- tance à l'écoulement, et la courbure pour un dialyseur de 25cm de long apparaît correctement faible, ce dialyseur reste mania- ble. Les rayons de courbure particulièrement élevés rendent le dialyseur analogue aux dialyseurs classiques par son aspect extérieur, mais cependant rendent un appareil d'enroulement correspondant non adapté, mais non impossible. Des rayons de courbure particulièrement petits, par exemple 10 cm, amènent déjà une différence de pourtour de 20%, avec un paquet d'en- roulement de 2 cm d'épaisseur, ce qui pour la résistance à l'écoulement est trop grand et pour la partie des fibres creu- ses, placée dans la masse de scellement, non perméable, est déjà élevé d'une façon inadmissible. Un avantage du type de fabrication conforme à la présente invention est dû au fait qu'on évite des déchets de fibres creuses. Lors de l'enroulement sur un tambour d'enroulement avec des coupes, qui sont réalisées dans le sens radial, il ne se produit pratiquement aucun déchet de coupe. Mais ce type de division des fibres creuses n'est possible qu'avec la présente invention étant donné que de telles fibres creuses ne peuvent être utilisées que dans les dialyseurs à fibres creuses con- formes à la présente invention. En vue de régler le degré de remplissage et la résistance à l'écoulement, également le choix de la forme et des dimensions de section transversale des faces frontales est approprié dans une certaine mesure. En fonction des débits et des caractéris- tiques d'écoulement souhaités, les face frontales du logement préférées sont celles qui sont délimitées par un cercle, une ellipse ou un rectangle. Pour un rectangle, les angles sont le de préférence arrondis. Bien entendu,/motrectangle inclu égale- ment le carré. Un avantage du dialyseur à filaments creux conforme à la présente invention, repose sur le fait que les filaments creux du faisceau peuvent être fabriqués selon un procédé en "une ligne" avec une machine pour filaments creux ayant une grande vitesse de production. Le type d'enroulement fait avec ménagement sur un enrou- leur relativement et légèrement courbe, le moyen d'empêcher que les filaments se mettent en désordre par étirage de la forme incurvée initiale, et l'utilisation de la forme des filaments creux, ronde, très régulière à l'état non bobiné, et qui se main- tient jusqu'à ce que le dialyseur soit terminé sans perturbation ni défaut, sont des avantages décisifs que l'on peut obtenir avec le dialyseur à filaments creux conforme à la présente in- vention. La présente invention est illustrée par les figures 1 à 5 ci-annexées. Figure 1: représente schématiquement une coupe d'un dialyseur à filaments creux conforme à la présente invention. L'enveloppe 1 contient les fibres creuses (2) du faisceau de fibres creuses. L'enveloppe comporteles pièces de raccordement (3) d'arrivée et de départ. Les extrémités libres du faisceau de fibres creuses sont jointes aux pièces de raccordement d'arrivée et de départ (3) d'une façon étanche aux liquides à l'aide d'une masse de scellement (4). Par les raccords (5), le liquide à dialyser, par exemple du sang, est introduit dans les fibres creuses ou de nouveau évacué de celles-ci. Par les raccords (6), le liquide dialysat est introduit ou évacué. Les rayons de courbure (7) des lignes de jonction incur- vées parallèles sont;jusqu'au maximum de la hauteur des faces frontales de l'enveloppe, supérieurs à celui qui est attribué à la ligne de Jonction la plus courte. Tous les rayons de cour- bure ont le même centre de courbure. Les figures 2 à 5 montrent les formes préférées de la section transversale des faces frontales. La figure 2 montre une forme circulaire, la figure 3 montre une face frontale elliptique, tandis que la figure 4 montre une face frontale rectangulaire et la figure 5 montre une face frontale rectangulaire avec les angles arrondis. REVENDICATIONS 1. Dialyseur à fibres creuses, constitué par un faisceau de fibres creuses et un logement qui est composé par une enve- loppe de fibres creuses et de pièces de raccordement d'arrivée et de départ auxquelles les extrémités libres du faisceau de fibres creuses sont reliées d'une façon étanche aux liquides à l'aide d'une masse de scellement, ce dialyseur étant caracté- risé par le fait que l'enveloppe de fibres creuses est incur- véédans le sens de sa longueur et que les fibres creuses du faisceau sont rassemblées parallèlement à leurs courbures d'en- roulement et sont disposées dans le logement parallèlement à la courbure de celui-ci. 2. Dialyseur à fibres creuses selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les lignes de courbure de l'envelop- pe de fibres creuses sont des arcs de cercle parallèles. 3. Dialyseur à fibres creuses selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le rayon de courbure des arcs de cercle correspond au rayon de courbure de la courbure d'enrou- lement des fibres creuses. -4. Dialyseur à fibres creuses selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le rayon de courbure des arcs de cercle va de 30 cm à 4 mètres. 5. Dialyseur à fibres creuses selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le rayon de courbure des arcs de cercle va de 1 à 2 mètres. 6. Dialyseur à fibres creuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les faces frontales de l'enveloppe de fibres creuses sont limitées par un cercle. 7. Dialyseur à fibres creuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les faces frontales de l'enveloppe de fibres creuses sont limitées par une ellipse. 8. Dialyseur à fibres creuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les faces frontales de l'enveloppe de fibres creuses sont limitées par un rectangle. 9. Dialyseur à fibres creuses selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les angles du rectangle sont ar- rondis.