Brevet FR2509180A1 — publié le 19830114

La présente invention concerne un oxygénateur de sang ayant une partie de capuchon qui est jointe de façon rotative à une partie d'enveloppe externe. Ce n'est que depuis peu qu'il existe des oxygénateurs de sang sers et fiables De tels oxygénateurs sont utilisés dans la chirurgie à coeur ouvert et d'autres opérations et traitements du corps lorsqu'il est nécessaire d'établir un système de circulation extracorporel pour assumer temporaire- ment les fonctions du coeur et des poumons du patient Dans un tel systèmel'oxygénateur fonctionne de manière à réaliser la fonction qui est habituellement réalisée par les poumons du patient, c'est-à-dire le transfert d'oxygène dans le sang et l'enlèvement du gaz carbonique hors du sang pour mainte- nir la vie L'oxygénateur est utilisé en association avec une pompe qui assume la fonction du coeur pour fournir la circu- lation du sang Ainsides versions antérieures de l'oxygéna- teur ont souvent été appelées machines "coeur-poumon" Les machines antérieures coeur-poumon étaient normalement des dis- ques rotatifs qui traversaient une réserve de sang mais n'é- taient immergés que partiellement dans celui-ci de telle ma- nière que la surface libre du disque exposait le sang à l'oxy- gène et accomplissait un certain transfert de gaz Après quoi des oxygénateurs du type sac supérieurs aux oxygénateurs à disques ont été introduits,mais ils laissaient beaucoup à dé- sirer. Un progrès notable a eu lieu dans les années 1960 lors- qu'on a conçu l'oxygénateur rigide (ou à enveloppe dure) à bulles De tels oxygénateurs ont leur origine dans le dispo- sitif décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 468 631 de Raible et ils ont reçu tout d'abord un usage cli- nique avec le développement des dispositifs décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 3 488 158 et 3 578 411 de Bentleyet coll qui se sont fait connaître sous le nom d'oxygéna- teur Bentley Actuellementde tels oxygénateurs sont utili- sés plus fréquemment que n'importe quel autre type d'oxygéna- teur Parmi les caractéristiques importantes des oxygénateurs divulgués dans lesdits brevetsil y avait l'existence d'un échangeur de chaleur indépendant. Au cours des années suivantes,quelques modifications relativement légères ont été introduites dans les oxygéna- teurs à bulles, par exemple ceux divulgués dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 764 271 et 3 769 162 de Brum- field Cependanttous les oxygénateurs rigides à bulles dé- crits dans les brevets ci-dessus et tous les autres oxygéna- teurs du même type connu de la Demanderesse qui ont été introduits réellement pour l'usage clinique ont eu une caractéristique fondamentale en commun, à savoir que chacun d'entre eux introdui- sait le sang et le gaz riche en oxygène dans la partie infé- rieure du dispositif et provoquait l'écoulement vers le haut d'une colonne de bulles à travers la partie initiale du dis- positif Dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 488 158 et 3 578 411 de Bentley etcoll etdans lesbrevetsmaen- tionnés de Brumfield, on trouve quelques parties orientées vers le bas dans le trajet d'écoulement du mélange gaz-sang, mais il est clair qu'elles ont été conçues pour fournir un écou- lement initial vers le haut du mélange de gaz et de sang dans la partie du trajet d'écoulement o les bulles sont formées. De plus, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 204 631 de Fields divulgue un oxygénateur dans lequel le sang entre à unepartie supérieure et l'oxygène entre à une partie infé- rieure de telle manière qu'il y a une relation à contre-cou- rant par rapport au sang s'écoulant initialement vers le bas et l'oxygène s'écoulant vers le haut Par ailleurs le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 138 464 de Lewin montre qu'il est désirable de pouvoir placer de façon alternée les conne- xions de fluide dans un dispositif oxygénateur. La présente invention est une amélioration du dispo- sitif divulgué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 615 238 de Bentleyet coll accordé le 26 Octobre 1971 et intitulé "Oxygenator"; le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 578 411 de Bentley et coll accordé le 11 Mai 1971 intitul "Bubbler Assembly for Blood Treating Apparatus"; le brevet des Etats- Unis d'Amérique N 3 488 158 'de Bentley et coll accordé le 6 janvier 1970 et intitulé "Bubbler Assembly for Oxygenator"; et la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 436 913 intitulée "Blood Oxygenator", la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 565 043, devenue le brevet No 4 058 369,intitulée "An Improved Oxyge- nating Device" et la demande de brevet des Etats-Unis d'Amé- rique N? 54 268 intitulée "Blood Oxygenator" Chacun de ces dispositifs représente des développements importants de la technique du traitement du sang Cependant comme ces disposi- tifs assument temporairement la fonction du coeur et des pou- mons d'un patient durant certaines opérations ou d'autres trai- tements du corpsd'autres améliorations sont recherchées. La présente invention concerne un oxygénateur du sang qui contient un dispositif pour combiner du gaz contenant de l'oxygène avec du sang liquide, l'oxygénateur ayant une par- tie externe d'enveloppe qui est jointe de façon rotative à une partie de capuchon La capacité de faire tourner la partie ex- terne d'enveloppe de l'oxygénateur de sang par rapport à la partie de capuchon renforce la sécurité de fonctionnement du dispositif du fait que le personnel médical peut faire tour- ner le dispositif pour surveiller l'écoulement du sang par des points de liaison choisis de l'oxygénateur de sang De plus la capacité de faire tourner la partie externe d'enve- loppe de l'oxygénateur de sang par rapport à la partie de ca- puchon décroît le risque que des liaisons flexibles vers l'oxy- génateur de sang deviennent partiellement bouchées ou entor- tillées durant l'installation ou le fonctionnement de l'oxygé- nateur de sang. Dans la forme préférée de réalisationla partie de ca- puchon de l'oxygénateur de sang comprend au moins une entrée de sang en même temps qu'une entrée de gaz contenant de l'oxy- gène, tandis que la partie externe d'enveloppe contient au moins une sortie de sang oxygéné On préfère également que le joint rotatif entre la partie de capuchon de l'oxygénateur de sang et la partie externe d'enveloppe soit en communication d'aération avec l'extérieur de l'oxygénateur de sang. La présente invention va maintenant être décrite de façon détaillée à propos d'un exemple de réalisation et à l'aide des dessins annexés sur lesquels: la figure l représente une vue de dessus de l'oxygé- nateur de l'invention; la figure 2 est une vue transversale prise à peu près le long de la ligne 2-2 de la figure l; la figure 3 est une vue transversale prise à peu près le long de la ligne 3-3 de la figure 2; et la figure 4 est une vue partiellement en coupe trans- versale de l'oxygénateur de la présente invention. Comme le montre la figure 1, l'oxygénateur 200 de la présente invention comporte une entrée de gaz contenant de l'oxygène 202 etdes entrées de sang 203 et 204 L'entrée 205 est fournie pour l'amorçage et également pour rendre optimale l'administration des soins médicaux et si nécessaire en tant qu'entrée de retour venant du réservoir de cardiotomie Une aération de gaz 209 est fournie en plus de l'entrée 210 et de la sortie 211 pour le fluide de l'échangeur de chaleur. L'entrée de gaz 202, les entrées de sang 203 et 204, l'entrée 205, l'aération 209 et l'entrée de fluide 210 de l'échangeur de chaleur ainsi que sa sortie 211 sont de préférence situées dans la partie de capuchon 190 comme le montre la figure 2. Cette partie de capuchon 190 de l'oxygénateur de sang 200 est reliée de façon rotative à une partie d'enveloppe externe 201 de l'oxygénateur 200 De préférence la partie externe d'en- veloppe 201 de l'oxygénateur de sang inclut des sorties de sang 206 et 207. La construction interne de l'oxygénateur 200 va maintenant être montrée avec plus de détails en référence à la figure 2 Comme illustré sur cette figure, l'entrée de gaz 202 est en communication avec la chambre annulaire 212 qui est limitée à sa partie supérieure par un dispositif de dif- fusion 213 C e dispositif de diffusion 213 peut avoir des pores appropriés ou un élément à orifices et perforations, mais de préférence est un élément perforé. Des dispositifs d'entrée de sang 203 et 204 sont reliés avec l'intérieur de la chambre annulaire 214 d'une manière gé- néralement tangentielle Ainsi lorsque la chambre 214 est rem- plie de sang s'écoulant à la manière d'une spirale/le gaz con- tenant de l'oxygène est admis vers le dispositif par des en- trées 202 Ce gaz tel que l'oxygène ou un mélange riche en oxygène traverse l'entrée 202 pour aller dans la chambre 212 et le dispositif de diffusion 213 pour aller dans le volume de sang se trouvant dans la chambre 214. La chambre 214 communique avec une chambre annulaire 215 et avec un canal de distribution sinueux 216,lequel a une forme générale conique Le canal 216 communique avec une cham- bre annulaire de mélange 217 qui comporte un tube d'échange de chaleur 218 et qui contient un trajet descendant pour le sang Un tube d'échange de chaleur 218 en circonvolution com- porte une partie de grand diamètre 219 et une partie de petit diamètre 220 Ainsi, bien que le tube d'échange de chaleur ait un grand diamètre 219 qui a essentiellement la même valeur que la distance radiale entre la paroi interne 221 et une paroi externe 222 de la chambre de mélange, il y a plusieurs trajets descendants d'écoulement entre les parois de la chambre de mélange et la paroi du tube 218 formée par la circonvolution. En plus comme le tube 218 est enroulé hélicoldalement autour de la paroi interne 221,il existe un trajet d'écoulement des- cendant hélicoidalement à travers la chambre de mélange - A la partie inférieure de la chambre 217, la paroi ex- terne 222 se termine approximativement aux deux tiers de la distance allant du haut à la partie basse de l'oxygénateur , pour permettre aux bulles de sang de venir en contact avec le dispositif d'enlèvement de mousse 223 Ainsi,-la hauteur des sorties de sang 206 et 207 se trouve en dessous du fond du tra- jet d'écoulement tortueux allant vers la chambre de mélange. Tandis qu'on peut utiliser plusieurs dispositifs d'enlèvement de mousse, par exemple celui divulgué dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique No 3 468 631, on préfère former la matière moussante à partir d'une mousse de polyuréthanne ayant appro- ximativement 4 à 12 pores par cm La mousse de polyuréthanne est revêtue d'un agent d'enlèvement de mousse aux silicones Il est avantageux de prévoir une entretoise 225 entre la matière d'enlèvement de mousse 223 et la paroi 222 L'entretoise 225 peut comprendre une structure avec nervures qui permet de four- nir des espaces ouverts entre les nervures. Des espaces ouverts 226 sont ménagés dans l'entretoise 225,ce qui permet au sang de venir en contact avec la matière d'enlèvement de mousse 223 L'extrémité inférieure de l'oxygé- nateur comporte un réservoir 229 o le sang liquide est re- cueilli. Un passage annulaire 230 communique avec le dispositif d'aération 209 de telle sorte que des gaz peuvent s'échapper de l'oxygénateur Comme il sera dit plus en détail à propos de la figure 4/le joint rotatif entre la partie de capuchon 190 et l'enveloppe externe 201 permet également une aération des gaz de l'oxygénateur 200 Un tamis à mailles 231 qui peut être fabriqué en polyester, en polypropylène, en polyéthy- lène, en 'Ilylon" ou d'autres tissus appropriés est placé au- tour de la matière d'enlèvement de mousse 223 et comporte des rebords élastiques 232 pour le maintenir en place Un orifice 205 communique avec la chambre 235 qui à son tour communique avec une conduite 236 L'orifice 205 est utilisé pour amorcer l'oxygénateur et peut également âtre utilisé pour ajouter un médicament au sang ou bien pour le sang venant du réservoir de cardiotomie. Le joint rotatif entre la partie de capuchon 190 et l'enveloppe externe 20 l 1 va maintenant être décrit plus en dé- tail en référence à la figure 4 La périphérie externe du ca- puchon 190 comporte une partie annulaire en retrait 194 à l'in- térieur de laquelle une surface de portée 193 en forme de can- nelure peut être placée de façon à s'appuyer contre des épau- lements 195 et 196 de l'enveloppe externe 201 La protubérance 197 de l'enveloppe externe 201 est en contact à la fois avec des parties de rebord 198 et une partie centrale 199 de la sur- face de portée en forme de cannelure 193 La partie de capu- chon 190 comporte également des pattes 191 qui s'appliquent sur l'épaulement 192 de l'enveloppe externe 201 pour fixer l'en- veloppe externe 201 et la partie de capuchon 190 et pour faire en sorte que la protubérance 197 porte contre la partie cen- trale -199 de la surface de portée en forme de cannelure 193 La rela- tion mutuelle entre la partie de patte 191 du capuchon 190 et l'épaulement 192 de l'enveloppe 201 est montrée avec plus de détail à la figure 3 De préférencele capuchon 190 et l'en- veloppe externe 201 sont formés à partir d'un polycarbonate et la surface de portée en forme de cannelure est faite à partir de la résine acétal telle que celle commercialisée sous le nom de "Delrin" de E I Du Pont, qui réduit le frottement au niveau de la surface de portée. Le joint rotatif entre la partie de capuchon 190 et l'enveloppe externe 201 est situé de préférence près du pas- sage annulaire 230 qui est en communication d'aération avec l'évent 209 de telle sorte que les gaz d'aération peuvent s'é- chapper de l'oxygénateur soit par l'évent 209, soit secondai- rement par la connexion rotative non pressurisée se trouvant entre le capuchon 190 et l'enveloppe externe 201 On préfère que cette connexion rotative se trouve entre le capuchon 190 et la partie d'enveloppe externe 201 car cette sélection de l'emplacement d'une connexion rotative entre des parties de l'oxygénateur 200 n'a pas besoin de raccordspressurisés pour empêcher des fuites potentielles de sang hors du dispositif. La capacité de faire tourner le capuchon 190 par rapport a l'enveloppe externe 201 permet à l'utilisateur de s'assurer que le tube flexible reliant l'oxygénateur 200 au sang arri- vant ou au gaz riche en oxygène ou au sang oxygéné sortant ne soit pas partiellement touché ou entortillé,ce qui restrein- drait l'efficacité du fonctionnement du dispositif De même la connexion rotative entre le capuchon 190 et l'enveloppe ex- terne 201 empêche toute occlusion partielle par rapport au tube flexible relié au point 205 qui peut être utilisé pour amorcer l'oxygénateur 200 ainsi que pour une administration optimale de médicament ou comme une entrée de retour prove- nant d'un réservoir de cardiotomie De plus,la rotation de l'enveloppe externe 201 par rapport au capuchon 190 permet à l'utilisateur de l'oxygénateur 200 de faire tourner l'envelop- pe externe 201 et les sorties de sang 206 et 207 qui y sont at- tachées pour surveiller étroitement le fonctionnement de l'oxy- génateur 200 durant certaines parties du fonctionnement de l'oxygénateury compris le montage initial du dispositif lors- qu'il est important de s'assurer qu'il n'y a aucune bulle de gaz aux sorties 206 et 207 de sang Il est également désirable de pouvoir surveiller de façon étroite les sorties 206 et 207 de sang durant la conclusion du processus d'oxygénation lors- que le niveau de sang à l'intérieur de l'oxygénateur s'est a- baissé près des sorties 206 et 207 de sang, dans le but de re- tourner autant de sang que possible vers le patient tout en s'assurant qu'un niveau approprié de sang est maintenu à l'in- térieur du dispositif. La présente invention n'est bien entendu pas limitée à une théorie particulière de fonctionnement Cependantdans le but de fournir une divulgation aussi complète que possible du mode de fonctionnement du dispositif selon la présente in- ventionola description qui suit a été faite de façon précise sur la base des données disponibles actuellement. Lors du fonctionnement de l'oxygénateur 200, l'oxygène entre par l'orifice 202 et passe à travers un passage 212 et l'élément perforé 213 L'oxygène se mélange ensuite avec le sang entrant par les orifices 203 et 204 et le mélange s'écou- le dans un sens spiral à travers la chambre 214 dans le passage 215 et ensuite dans le passage conique 216 qui a une section transversale ondulée Cette section transversale ondulée permet un écoulement secondaire et le sang traversé par des bulles est répandu vers l'extérieur et vers le bas dans la colonne de bulles 217 o il continue à s'écouler vers le bas à travers deux trajets d'écoulement primaires en travers du tube d'é- changeur de chaleur-218 Le mélange de sang de l'oxygénateur passe ensuite par un dispositif d'enlèvement de mousse 223 et vers l'extérieur par les orifices de sortie de sang 206 et 207. i REVENDICATIONS 1 Appareil pour oxygéner le sang, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier comportant une partie externe d'en- veloppe ( 201) et une partie de capuchon ( 190), cette dernière étant jointe de façon rotative à la partie externe formant enveloppe ( 201), et le bottier comprenant en plus une entrée de sang ( 203, 204), une sortie de sang ( 206, 207), une entrée de gaz contenant de l'oxygène ( 202) et une sortie de sang oxy- géné ( 206, 207), ainsi que des dispositifs ( 214, 215, 216) pour combiner le gaz contenant de l'oxygène avec le sang li- quide, ces dispositifs étant placés à l'intérieur du bottier. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint rotatif entre la partie capuchon ( 190) et la partie externe d'enveloppe ( 201) comporte une surface de portée ( 193) formant une rainure et qui comporte des rebords ( 198) et une partie centrale, entre la partie capuchon ( 190) et la par- tie externe enveloppe ( 201). 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint rotatif comprend également une protubérance appartenant à la partie externe d'enveloppe ( 201) et qui s'ap- puie contre la partie centrale ( 199) et les rebords ( 198) de la surface de portée formant rainure ( 193). 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le joint rotatif comporte également plusieurs pattes ( 191) espacées annulairement sur l'extérieur de la partie de capuchon ( 190) de manière à entrer en contact avec un épaule- ment ( 195, 196) de la partie externe d'enveloppe ( 201). Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un joint rotatif entre la partie de capuchon ( 190) et la partie externe d'enveloppe ( 201), le joint rotatif étant en communication d'aération ( 209, 230) avec l'extérieur de l'appareil, la partie de capuchon ( 190) comportant au moins une entrée de sang ( 203, 204) ainsi qu'une entrée de gaz con- tenant de l'oxygène ( 202), et la partie externe d'enveloppe ( 201) comprenant au moins uh orifice de sortie de sang oxygéné. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le joint rotatif comporte également une surface de por- tée ( 193) formant rainure entre la partie de capuchon ( 190) et la partie externe d'enveloppe ( 201). 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le joint rotatif comporte également une protubérance ( 197) appartenant à la partie externe d'enveloppe ( 201) qui s'appuie contre une partie centrale ( 199) et un rebord ( 198) de la surface de portée ( 193) formant rainure. 8 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le joint rotatif comprend également plusieurs pattes ( 191) espacées annulairement autour de la partie externe du capuchon ( 190) de manière à entrer en contact avec un épaule- ment ( 192) de la partie externe d'enveloppe ( 201).