Brevet FR2497114A1 — publié le 19820702

APPAREIL, UTILISABLE COMME HEMODIALYSEUR, COMPRENANT DES PLAQLES MUNIES DE NERVURES AYANT DES ZONES DE HAUTEUR MAXIMALE La présente invention à la réalisation de laquelle ont collaboré Messieurs Robert BENATTAR et Michel CRONENBERGER, concerne un appareil, utilisable notamment comme rein artificiel à hémodialyse et à ultrafiltration, comprenant un empilement de plaques sur les faces de chacune desquelles se trouvent des nervures. Un tel appareil comprend deux membranes semi-perméables entre deux plaques successives de ú0 l'empilement, tandis que les nervures sur lesquelles reposent les membranes se croisent et prennent appui l'une sur l'autre, par l'intermédiaire des membranes, entre deux faces en regard de deux plaques consécutives. De tels appareils sont déjà connus pour la même application, mais un problème nouveau vient d'apparaître au technicien du fait que les membranes récentes, dont on a amélioré les performances concernant les échanges de matières, c'est-à-dire les échanges dialytiques, ont vu leurs performances d'ultrafiltration croître également. Or, on sait que pour le traitement des malades par hémodialyse il est nécessaire de limiter l'ukrafiltration penoant les séances ou éventuellement pendant des fractions de temps d'une séance. Etant donné que pour des raisons de sécurité, le sang qui circule entre les membranes est à une pression supérieure à celle du liquide de dialyse circulant entre les nervures et au contact oes plaques, le technicien a observé qu'avec les appareils munis de plaques comprenant des nervures classiques, dont le pas est généralement inférieur à 3 mm, il était impossible avec des membranes récentes à hautes performances de pouvoir limiter l'ultrafiltration comme il le souhaitait, notamment autour de 200 ml/h/m2 (millilitres, par heure et par m2 de surface utile de membrane) Un but de la présente invention est donc un appareil ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur. Plus spécialement un but de la présente invention est un appareil dans lequel il est possible d'abaisser les débits o'ultrafiltration à de faibles valeurs tout en ayant oe hautes performances dialytiques. 24 97 1 14 Un autre but de la présente invention est un appareil dans lequel le sang circule entre deux membranes semi-perméables à hautes performances d'ultrafiltration, à une pression supérieure à celle du liquide de dialyse, et par lequel il est possible d'obtenir de faibles débits d'ultrafiltration, de l'ordre de 200 ml/h/m2f et même moins, tout en ayant de bonnes performances dialytiques. Un autre but de la présente invention est un appareil muni de membranes semi-perméables à haute perméabilité en ultraîiltration et qui offre un faible volume pour le sang. Un autre but de la présente invention est un appareil dans lequel l'épaisseur du "film sang' entre les membranes varie périooiquement, ce qui améliore les échanges (transferts) dialytiques. Un autre but de la présente invention est un appareil dans lequel la section de passage du sang circulit entre les membranes varie périooiquement par rapport à sa direction gnérale d'avancement, les menoranes étant constamment supportées par les nervures Il a maintenant été trouvé et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention un appareil utilisable notamment cores rein artificiel] comprenant un empilement de plaques ayant chacune sur chacune de leurs deux faces principales une cuvette comprenant des nervures, les nervures d'une face d'une plaque se croisant avec les nervures de la face adjacente, ledit empilement comprenant deux membranes entre les faces an regard de deux plaques successives, caractérisé en ce que les nervures (2) des faces en regard de deux plaques (1) successives sont en contact, par l'intermédiaire des membranes, grâce à des zones (14) de hauteur maximale H et de longueur i prévues sur les nervures (2) d'au moins une desdites faces. La description d'un appareil selon la présente invention sera mieux comprise à l'aide des figures ci-jointes qui illustrent de façcn ;3 schématique, à titres d'exemples non limitatifs des modes de réalisation particuliers des nervures des plaques d'un appareil. La figure 1 représente partiellement un mode de réalisation d'une plaque munie ce nervures selon la présente invention. La figure 2 est une section partielle selon II-II de la figure 1. La figure 3 est une coupe partielle selon III-III de la figure 1. 2 4 97 11 4 La figure 4 est une section selon IV-IV de la figure 1. La figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 1 montrant un mode de réalisation des nervures selon la présente invention. La figure 6 est une vue en perspective d'une nervure selon la figure 5. La figure 7 est une vue en coupe prise de la même façon que la coupe de la figure 5 et représentant un autre mode de réalisation des nervures selon la présente invention. La figure 8 est une vue en perspective de la nervure selon la figure 7. La figure 9 est une variante ce disposition des nervures selon la présente invention. La figure 10 est une autre variante de disposition des nervures selon la présente invention. La figure 11 est une représentation agrandie et plus détaillée de la partie comprise dans le polygone A de la plaque représentée figure 1. La figure 1 représente partiellement un mode de réalisation d'une plaque (1) d'un appareil qui comprend des nervures (2) selon la présente invention. Cette plaque (1) de forme générale allongée comprend un axe longitudinalAet une cuvette (3) sur chacune de ses faces principales, c'est-à-dire les deux faces ayant la plus grande surface. Ces deux cuvettes disposées dos-à-dos sont séparées par une paroi mince (4) comme cela est représenté plus clairement figure 4. Sur son pourtour cette plaque (1) comprend des bords longitudinaux (5) et transversaux (6). Dans la figure 1 seule une partie de la plaque (1) a été représentée, car une telle plaque est avantageusement symétrique par rapport à un plan médian perpendiculaire à son axe longitudinale. La plaque (1) comprend sur chaque face un zone de répartition (7) à chacune de ses extrémités, chaque zone (7) comprenant par exemple des picots (8) ou petits points en relief, sur lesquels repose la membrane adjacente à cette face de la plaque. Les deux zones (7) oe répartition d'une extrémité d'une plaque sont disposées dos-à-dos et séparées entre elles par une paroi mince (9) comme cela est représenté figure 3. Sur chaque plaque telle que celle représentée figure 1, un bord longitudinal (5) comprend deux rétrécissements (10) à proximité de chaque zone (7) de répartition vers chaque extrémité de plaque, comme cela est mieux représenté par la figure 2. D'autre part l'autre bord longitudinal (5) comprend, vers chaque zone (7) de répartition de chaque extrémité de la plaque (1) un canal interne (11) débouchant dans un trou (12)-prévu dans la paroi mince (9) séparant les zones de répartition (7) disposées dos-à-dos; ceci est mieux représenté figure 3. Chaque plaque (1) telle que celle précédemment décrite comprend une membrane couvrant chacune de ses faces, ladite membrane étant retournée autour du bord longitudinal (5) ayant les rétrécissements (10). La membrane de chaque plaque forme ainsi un U dont le coude recouvre complètement le bord longitudinal (5) ayant des rétrécissements (10), tandis que les branches du U couvrent chaque face de la plaque condisérée. Chaque plaque (1) comprend des nervures (2) sur chacune de ses faces, la base des nervures (2) reposant sur le fond des cuvettes (3). Chaque nervure (2) de chaque face a un profil en zig-zag, comme représenté figure 1 ou figure 11. Avantageusement chaque nervure (2) fait un-angleoa compris, en valeur absolue, entre 10 et 45 degrés par rapport à l'axe longitudinal (A) de la plaque. Comme cela est représenté figure 11, lorsque les nervures (2) d'une face font un angle a avec l'axe longitudinalA de la plaque, les nervures de l'autre face de la plaque considérée font avantageusement un angle (-ca) avec le même axe longitudinal, et vice versa, les droites A' et A" représentant des parallèles à l'axe longitudinal A représenté figure 1. Ainsi les nervures Oe chaque face sont parallèles entre elles et font un angle a ou - a par rapport à l'axe longitudinalA de la plaque. Dans le mode de réalisation de la plaque représentée figures 1 et 11, nous trouvons des canaux transversaux (13) perpendiculaires à l'axe longitudinal A de la plaque, ces canaux (13) coupant les nervures sensiblement jusqu'au fond de chaque cuvette (3) et ayant pour but de favoriser la répartition et la distribution du sang circulant entre les membranes supportées sur toute la longueur des nervures (2). Ces canaux transversaux (13) sont avantageux, mais ne sont pas indispensables pour une plaque ayant des nervures selon la présente invention. Les figures 5 et 6 représentent un mode ce réalisation préférentiel des nervures (2) des plaques de l'appareil selon la présente invention. Chaque nervure (2) de chaque face de la plaque (1) comprend sur une longueur L une zone (14), de longueur 1, pour laquelle la hauteur H de la nervure est maximale par rapport au fond de la cuvette (3) contenant ladite nervure (2), tandis que chaque nervure (2), de part et d'autre de cette zone (14) de hauteur maximale H, est de hauteur h constante, inférieure à H, la hauteur h étant mesurée par rapport au fond de la cuvette (3), le rapport l/L étant compris généralement entre 0,1 et 0,3 et de préférence entre 0,15 et 0,25. La longueur L est généralement comprise entre 5 et 15 mm et, dans le cas de la plaque représentée figures 1 et 11, correspond à la longueur de chaque nervure (2) comprise entre deux canaux transversaux (13). La longueur L correspond à la distance entre deux zones de hauteur maximale H, sur une même nervure rectiligne d'angle a ou - a. La section d'une nervure montre qu'elle a avantageusement une section de forme trapézoïdale (voir figure 6), mais les arêtes supérieures (15 et 16) sont généralement arrondies pour éviter de traumatiser la membrane reposant sur ladite nervure. De même la zone (14) de hauteur maximale H se raccorde aux deux parties adjacentes de la nervure de hauteur h en faisant avantageusement un angle de 45 degrés et les arêtes de la zone (14) sont avantageusement arrondies. En ce qui concerne la différence des hauteurs H-h pour une nervure telle que celle représentée figure 6, elle est comprise entre 50 et 100 microns, la hauteur h étant elle-même comprise entre 0,2 et 0,6 mm. D'autre part dans la plaque telle que celle représentée figures 1 et il, la hauteur des bords latéraux (5) et transversaux (6) par rapport au fond de cuvette (3) correspond à la hauteur de la zone (14) de hauteur maximale H par rapport au fond de cuvette (3). Ainsi dans un appareil ayant des plaques munies de nervures telles que celles décrites ci-avant, deux plaques (l) successives viennent en contact, par l'intermédiaire des deux membranes disposées entre elles, dans les zones (14) de hauteur maximale H des nervures (2) se faisant face et se croisant entre elles. La figure 11 qui représente les nervures (2) d'une face d'une plaque et les nervures (2) de l'autre face de la même plaque, permet de se rendre compte de ceci, en admettant maintenant que les nervures (2) dessinées en traits pleins représentent les nervures d'une plaque et que les nervures en traits pointillés représentent les nervures de la face en regard de la plaque adjacente. Dans un appareil muni de plaques (1) ayant des nervures (2) telles que celles précédemment décrites et représentées plus particulièrement figures 5, 6 et 11, le sang pénètre dans la zone (7) de repartition, entre les deux membranes de deux plaques successives, grace aux r6trkcissernents (10), puis il suit entre chaque membrane un trajet correspondant olobalement à l'axe longitudinal A de la plaque pour ressortir à l'autre extrémité des plaques gràce aux rétrécissements (10) situés dans!'autre zone (7) de répartition. Le liquide de dialyse pénètre dans une zone (7) de p de chaque plaquc grâce à un canal interne (li), puis il circule au contact du fond des cuvettes ''3 de chaque plaque, canalisé entre les nervures (2) et en suivant leur disposition en zig-zag, en ayant globalement un trajet correspondant celui de l'axe!ongitudina! A de chaque plaque. Le liquide de dialyse arrive alors à l'autre zone (9) de répartition et sort par les canaux internes (11) des plaques. Le liquide de dialyse suit avantageusement un trajet A contre-courant de celui du sang. A titre de résultats comparatifs, des membranes à hautes performances en ultrafiltration comercialisées sous!'appelation A;4 69, obtenues à partir d'un collodion comprenant un copolyrmère d'acrylonitrile et de aétha!!ylsulfonate de sodium (le pourcentagv en poids étant respectivement de 91 et de 9 %), ont été montées sur deux appareils. L'un des appareils correspondait exactement à l'appareil ayant des plaques (1) et des nervures (2) telles que celles représentées figures 1, 2, 3; 4 et 11. Dans cet appareil la valeur absolue de l'angle a des nervures (2) avec l'axe longitudinal A de la plaque était de 15 degrés, les nervures (2) de chaque face étaient disposées en zig-zag et la longueur L correspondait à 9,25 mm, tandis que 1 correspondait à 2 mm. La hauteur H de la zone (14) était de 0,5 mm et la différence H-h était de 80 microns. La surface de cnaque face d'une plaque ayant des nervures était de 6,65 cm x 26,1 cm, Le pas des nervures étant de 2,5 mm et la largeur des nervures dans leur zone (14) de hauteur maximale H était de 0,2 mm, l'angie des faces latérales des nervures (2) avec une droite perpendiculaire au fond des cuvettes étant de 30 degrés. Le deuxième appareil présentait toutes les particularités et dimensions du premier appareil, sauf en ce qui concerne les nervures de chaque face des plaques qui étaient toutes de hauteur rigoureusement constante et égale à 0,5 mm par rapport au fond de la cuvette. En utilisant les deux appareils, chacun d'eux ayant la même surface de membrane (! 1 m2), dans les mêmes conditions, c'est-à-dire une circulation du sang de 200 ml/mm et du liquide de dialyse à 500 ml/mm, avec l'appareil ayant les nervures présentant une zone (14) de hauteur maximale H il a été possible de limiter le débit d'ultrafiltration à 200 ml/h/m2 tandis qu'avec le deuxième appareil ayant des nervures de hauteur rigoureusement constante sur toute leur longueur, le débit d'ultrafiltration minimum a été supérieur à 1 1/h/m2, les deux appareils ayant subi une force de serrage égale de l'empilement. Quant aux performances dialytiques elles ont été du même ordre pour les deux appareils. Les figures 7 et 8 représentent un autre mode de réalisation des nervures (2) selon la présente invention. Ces nervures (2), de même que celles des figures 5 et 6 précédemment décrites font un angle a ou - a avec l'axe longitudinal A d'une plaque et comprennent une zone (14) de hauteur maximale H et de longueur 1. Ces nervures (2) selon les figures 7 et 8 se distinguent de celles selon les figures 5 et 6 par le fait qu'elles comprennent de part et d'autre de la zone (14), sur une longueur L de nervure considérée, deux zones (17 et 18) de hauteur décroissante, ces zones (17 et 18) étant avantageusement réparties de façon symétrique par rapport à la zone (14). Le rapport 1/L est compris généralement entre 0,1 et 0,3 et de préférence entre 0,15 et 0,25. La longueur L est généralement comprise entre 5 et 15 mm et correspond à la longueur d'une nervure (2) comprise entre deux canaux transversaux (13) dans le cas de la plaque selon les figures 1 ou 11. La section d'une nervure représentée figure 8 montre qu'elle a avantageusement une forme trapézoïdale, mais les arêtes (15 et 16) sont généralement arrondies pour éviter de traumatiser la membrane reposant sur ladite nervure. En ce qui concerne la différence des hauteurs H-h, elle est avantageusement comprise entre et 200 microns, la hauteur h étant elle-même comprise entre 0,3 et 0,6 mm et représentant la hauteur minimale de la nervure sur la longueur L considérée. Les figures 1, 2, 3, 4 et 11 peuvent être considérées comme représentant une plaque (1) munie de nervures telles que celles décrites ci-avant en se référant aux figures 7 et 8. Ainsi les nervures qui se croisent des faces en regard de deux plaques successives sont en contact, par l'intermédiare des membranes, selon les zones (14) de hauteur maximale H et de longueur 1. Comme cela a déjà été mentionné lors de la description de la plaque selon les figures 1, 2, 3, 4 et 1l munie de nervures selon les figures 5 et 6 ou 7 et 8, il n'est pas impératif, mais seulement avantageux, que les nervures soient intersectées par des canaux transversaux (13) perpendiculaires à l'axe longitudinal A de la plaque. Dans la plaque représentée figures 1 et 11 chaque nervure, sur sensiblement toute sa longueur comprise entre les deux zones (7) de répartition, est coupée par quatre canaux transversaux (13) lorsqu'elle fait un angle a avec l'axe longitudinal a de la plaque, et elle est également coupée par quatre canaux (13) transversaux lorsqu'elle fait un angle - a avec le même axe A. Cependant chaque nervure d'angle a peut être comprise entre seulement deux canaux transversaux (13) et suivie immédiatment par une nervure d'angle- a, elle-même comprise seulement entre deux canaux transversaux (13). Les figures 9 et 10 montrent des nervures non intersectées par des canaux transversaux, les lignes (19), perpendiculaires à l'axe longitudinal A de la plaque, représentant les endroits o les nervures des faces opposées de deux plaques successives sont en contact. Dans la figure 9 les nervures continues sont d'angle a (par rapport à A) sur une longueur L, puis d'angle -a sur une longueur L également. Dans la figure 10 les nervures continues font un angle a sur sensiblement trois fois la longueur L, puis font un angle -t sur trois fois la même longueur L. De nombreuses variantes de réalisation de l'appareil selon la présente invention sont à la portée du technicien. Ainsi il est, par exemple, possible qu'entre deux plaques successives la face d'une plaque ait des nervures selon la figure 6, tandis que la face de l'autre plaque en regard a des nervures selon la figure 8. Il est également possible que dans l'appareil selon la présente invention, entre deux plaques consécutives, les faces en regard soient en contact (par l'intermédiaire des membranes) dans les lignes de contact (19), par une zone (14) de hauteur maximale H et de longueur 1 prévue seulement sur une des nervures, cette dernière nervure ayant alors la forme de celle représentée figure 6 ou de celle représentée figure 8. Ce dernier mode de réalisation des nervures entre les faces en regard de deux plaques successives entraîne de nombreuses variantes, dont notamment celles décrites ci-après: - un appareil dans lequel entre deux plaques successives les faces en regard sont en contact dans les lignes de contact (19) par des zones '14) de hauteur maximale H prévues seulement sur les nervures i0 de l'une des deux faces, - un appareil dans leouel entre deux plaques successives les faces en regard sont en contact selon les lignes de contact (19), par des zones (14) de hauteur maximale H prévues sur les nervures de l'une des faces pour la ligne de contact (19), puis sur les nervures de l'autre face pour la ligne (19) suivante de contact et ainsi de suite, - un appareil dans lequel entre deux plaques successives les faces en regard sont en contact dans chaque ligne (19) de contact considérée, par une zone (14) de hauteur maximale H prévue sur la nervure d'une face, puis par une zone (14) de hauteur maximale H prévue sur la nervure de l'autre face pour le point de contact suivant de la même ligne (19) considérée, et ainsi de suite, en alternace, sur chaque ligne (19). Ainsi on ne sort pas de l'appareil selon la présente invention à partir du moment o entre deux plaques successives les nervures des faces en regard se croisent et entrent en contact (par l'intermédiaire des membranes) par au moins une zone (14), de hauteur maximale H et de longueur 1, prévue sur au moins une des nervures de l'une desdites faces. Généralement le rapport l/L est compris entre 0,1 et 0,3 et de préférence entre 0,15 et 0,25, L représentant soit la longueur totale d'une nervure d'angleot en valeur absolue, soit la distance entre deux points de contact des nervures sur une même nervure rectiligne. La longueur L est généralement comprise entre 5 et 15 mm. Il est à noter d'autre part que dans un appareil selon la présente invention les nervures des faces en regard de deux plaques consécutives se croisent, mais qu'éventuellement les nervures d'une face peuvent ne pas faire le même angle (en valeur absolue), par rapport à l'axe longitudinal A des plaques, que les nervures de la face en regard de la plaque adjacente, aux points de contact considérés. De même les points de contact entre les nervures de deux plaques consécutives ne sont pas obligatoirement sur des droites (19) perpendiculaires à l'axe 05.longitudinal A des plaques. Bien que l'appareil selon la présente invention ait été décrit jusqu'ici de façon préférentielle en ayant qu2un seul type de plaque dont les nervures de c haque face sont positionnées de façon telle qu'elles se croisent lorsque ces plaques sont empilées il1 est bien sur possible de prévoit deux types différents de plaques pour arriJver au mêeri résultat. En ce qui concerne l'utilisation de liappareil selon la présente Invention, son mude de réalisation des nervures permet en plus ne L apulication à i 'hémodialyse, 'app!ication otami.sint en t-ant que rein é hêmofitratiîon ou en tant qu'apparei! de plasmaphérèseo 2 O 2 49 711 il REVENDICATIONS 1 ) - Appareil utilisable notamment comme rein artificiel, comprenant un empilement de plaques ayant chacune sur chacune de leurs deux faces principales une cuvette comprenant des nervures, les nervures d'une face d'une plaque se croisant avec les nervures de la face adjacente, ledit empilement comprenant deux membranes entre les faces en regard de deux plaques successives, caractérisé en ce que les nervures (2) des faces en regard de deux plaques (1) successives sont en contact, par l'intermédiaire des membranes, grâce à des zones (14) de hauteur maximale H et de longueur 1 prévues sur les nervures (2) d'au moins une desdites faces. ) - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures de chaque cuvette (3) des faces en regard de deux plaques consécutives sont disposées en zig-zag en faisant un angle-a, en valeur absolue, par rapport à l'axe longitudinal A des plaques, cet angle a étant généralement compris entre 10 et 45 degrés. ) - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport l/L est compris entre 0,1 et 0,3, L représentant soit la longueur d'une nervure n'ayant qu'une seule zone (14) sur sa longueur faisant un anglea ou -a avec l'axe longitudinal A de la plaque, soit la distance entre deux zones (14) de hauteur maximale H, mesurée sur une nervure rectiligne entre ces deux zones (14) lorsque les nervures de deux faces en regard sont en contact par plus d'une zone (14) sur une longueur rectiligne de nervure faisant un anglea ou -a avec l'axe longitudinal de la plaque. ) - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nervures (2) des cuvettes (3) des faces en regard de deux plaques successives comprennent sur chaque longueur L de nervure considérée une zone (14) de longueur 1 et de hauteur maximale H par rapport au fond de la cuvette les contenant, les nervures des faces en regard de deux plaques consécutives étant en contact par l'intermédiaire des memoranes dans les zones (14) de longueur 1 de chacune d'elles, le rapport l/L étant compris entre 0,1 et 0,3. 50) - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que 24 971 1 4 les nervures des cuvettes (3) des faces en regard de deux plaques successives sont de hauteur constante h et comprennent sur chaque longueur L de nervure considérée une zone (14) de longueur i et de hauteur maximale H par rapport au fond de la cuvette (3) les contenant. 60) - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour chaque nervure des faces en regard de deux plaques successives la différence H-h est comprise entre 50 et 100 microns et en ce que L est compris entre 5 et 15 mm. ) - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les nervures comprennent une zone (14) de longueur 1 et de hauteur maximale H et comprennent de part et d'autre de cette zone (14), sur une longueur L de nervure considérée, deux zones (17 et 18) de hauteur décroissante à partir de cette zone (14) de hauteur maximale. ) - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la différence H-h est comprise entre 50 et 200 microns, h représentant la hauteur minimale de la nervure par rapport au fond de cuvette la contenant, pour la longueur L de nervure considérée, L étant compris entre 5 et 15 mm. ) - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nervures des faces en regard de deux plaques successives sont coupées par des canaux (13) perpendiculaires à l'axe longitudinal A de la plaque considérée, lesdits canaux étant espacés l'un de l'autre de façon telle qu'ils permettent d'obtenir des portions de nervures de longueur L, la zone (14) de longueur 1 et de hauteur maximale H étant au milieu de chaque portion de nervure de longueur L. ) - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il résulte de l'empilement d'un seul type de plaques ayant des nervures sur chacune de leurs faces.