Brevet FR2536999A1 — publié le 19840608

DISPOSITIF D'ECHANGE DU TYPE DES DIALYSEURS La présente invention concerne les dispositifs qui servent à réaliser des échanges à travers une membrane semi-perméable entre deux fluides circulant de part et d'autre de cette membrane. La purification du sang constitue une application privilégiée de ce genre de dispositif. Elle s1 effectue dans des dialyseurs où lton fait circuler le sang d'un côté de la membrane tandis que de l'autre côté circule de l'eau, ou dialysat, qui se charge progresssivement des impuretés du sang traversant la membrane semi-perméable. On connaît de tels dialyseurs qui comportent un empilement de couches de membrane semi-perméable maintenues dans un bottier par des structures intercalaires interposées entre deux couches successives de membrane, et des moyens pour faire circuler dans le bottier, dans des compartiments successifs délimités par les couches de membranes, alternativement un dialysat et un liquide à dialyser. Dans un dialyseur de ce type, l'invention vise essentiellement à augmenter ltefficacité des échanges en assurant une organisation favorable de la circulation des fluides, pour une construction solide et peu coûteuse. Le dialyseur selon l'invention se caractérise en ce que les intercalaires sont constitués par un treillis de fils tissés une maille sur deux. On entend par là que chaque fil du treillis formé de fils longitudinaux et de fils transversaux entrelacés passe successivement et alternativement d'un côté d'un fil transversal par rapport à lui et de l'autre côté de deux fils transversaux adjacents. De préférence le tissage est réalisé avec un décalage d'un fil transversal d'un fil longitudinal au suivant. Par ailleurs, il est en général avantageux d'employer des fils de deux sections différentes, les fils successifs adjacents étant alternativement de plus gros diamètre et de plus petit diamètre. L'emploi de ce-genre de treillis,- ou trame, dans le dialyseur selon l'invention, pour constituer les intercalaires soutenant les membranes semi-perméables, permet à la fois d'assurer un écoulement non régulier du liquide circulant entre deux couches de membranes séparées par le treillis et de donner à toute membrane plaquée contre le treillis une forme à bosses répétitives qui intervient également dans l'écoulement du fluide de ce- côté de la membrane. Comme ,en outre, les dimensions des fils et des mailles des treillis sont très faibles en regard de la surface occupée par les treillis et des dimensions des couches de membrane semi-perméable, la présence de ces bosses suffit en général à écarter deux couches de membrane l'une de l'autre et à permettre la circulation du fluide entre elles.Il en résulte que dans le dialyseur selon l'invention, il est souvent suffisant, et avantageux, de prévoir les treillis dans seulement un compartiment sur deux dans la succession des compartiments délimités entre les couches successives de membrane semi-perméable. Selon un mode de réalisation particulier du dialyseur objet de l'invention, les couches successives de membrane semi-perméable peuvent être formées à partir d'une même feuille de membrane, plissée en zig-zag pour former les différentes couches, les zones des arêtes des plis étant noyées dans les parois du boîtier du dialyseur, pour séparer les compartiments successifs où circulent alternativement les deux fluides, soit le sang et le dialysat dans lfapplication à la dialyse du sang. Il est particulièrement avantageux dans ce cas de n'avoir à prévoir un treillis intercalaire que dans un compartiment sur deux, ces intercalaires étant alors insérés entre les plis à partir d'un même côté de la feuille de départ.Dans le fonctionnement du dialyseur selon l'invention, ctest de préférence le dialysat que l'on fait circuler dans les compartiments où se trouvent les intercalaires. Le dialyseur selon l'invention présente encore- d'autres caractéristiques qui se combinent avantageusement avec les précédentes, même si certaines d'entre elles sont connues en elles-mêmes dans d'autres types de dialyseurs. Ces caractéristiques complémentaires concernent notamment l'organisatio-n de la circulation des deux fluides à contre-courant l'un de l'autre, par la forme spéciale du boitier et la disposition des entrées et sorties de fluide. Toutes ces caractéristiques a-pparaitront plus clairement à la lecture de la description ci-après, qui concerne un mode de réalisation particulier du dialyseur selon l'invention. Le dialyseur décrit convient particulièrement bien à la dialyse du sang, mais il a été choisi à titre d'exemple et ne saurait présenter aucun caractère limitatif vis-à-vis de l'invention.La description qui en est- donnée se réfère aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un dialyseur selon l'invention, vu de l'extérieur, la figure 2 est une vue schématique du dialyseur, en coupe suivant II/II de la figure 1, la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une partie de la membrane du dialyseur de la figure 1 et des plaques de treillis supportant celle-ci, la figure 4 est une vue en perspective, à -plus grande échelle, d'une partie du treillis support de la figure 3. Comme il ressortira plus clairement de. la description détaillée ci-après, le dialyseur est constitué à partir d'une feuille de membrane semiperméable pliée en zig-zag comme le montre la figure 3 et mise en place à l'intérieur du bottier de la figure 1 de manière à former des compartiments adjacents successifs pour la circulation des fluides, comme le montre la figure 2 en section transversale. Dans un compartiment sur deux, il se trouve des plaques intercalaires ou treillis supports dont la constitution particulière sera décrite en référence à la figure 4. Le dialyseur 10- représenté sur les# figures 1 et 2 comporte un boîtier en polycarbonate en deux parties, comprenant une partie en forme de cuve parallélépipédique 12, fermé par un couvercle 19. Les deux faces d'extrémité 13 de la cuve 12 sont munies de trous 25 permettant une injection de colle pour réaliser l'étanchéité nécessaire à l'organisation des écoulements de fluide, La cuve 12 comporte deux raccords moulés d'une seule pièce avec elle, constituant respecti#vement un raccord d'entrée 14 et un raccord de sortie 15 pour un fluide en circulation B, constitué par exemple par l'eau ou dialysat en situation d'échange avec le sang. La cuve 12 comporte également trois cannelures 16, 17 et 18 ménagées dans le sens de la largeur. Ces cannelures servent à une injection de colle 29 (figure 2), qui a pour rôle d'obliger le liquide circulant entre les raccords 14 et 15 à pénétrer dans les compartiments du dialyseur, en évitant de le laisser circuler directement du raccord d'entrée 14 au raccord de sortie 15. Le couvercle 19- porte également trois cannelures 22, 23 et 24 qui ont la même fonction que les précédentes. Le couvercle 19 est réalisé en polycarbonate comme la cuve 12. Il comporte également deux raccords, constituant un raccord d'entrée 20 et un raccord de sortie 21 pour la circulation d'un fluide A, ce dernier étant du sang dans le cas de l'hémodialyseur. Les raccords d'entrée 14 et 20, et les raccords de sortie 15 et 21, sont disposés aux extrémités opposées du dialyseur, de manière à assurer une circulation des deux fluides à contre-courant. Ils sont orientés perpendiculairement à la longueur du dialyseur et forment des conduits qui présentent une section droite allant en diminuant régulièrement en direction de l'intérieur du boîtier. Le dialyseur contient une membrane semiperméable 27 (figure 2), constituée d'une feuille de cellulose régénérée au cuprammonium, par exemple de la marque Cuprophan de la firme Enka Glanzstoff A.G., à laquelle de la glycérine est ajoutée comme plastifiant et humectant pour l'assouplir. La feuille de membrane présente une configuration plissée en accordéon, de sorte qu'elle forme des couches successives de membrane, qui sont en pratique sensiblement parallèles compte tenu de leur grand nombre. L'ensemble est collé à l'aide de polyuréthane dans le dialyseur, le long des arêtes des plis de la membrane. La matière solidifiée servant à ancrer ces arêtes empêche les fluides de passer directement des raccords d'entrée 14 et 20 aux raccords de sortie 15 et 21.D'une manière en elle-même connue, la structure plissée forme un empilement de compartiments successifs qui sont alternativement ouverts les uns à la circulation du sang (fluide B dans les compartiments d'ordre pair par exemple), les autres à la circulation du dialysat (fluide A dans les compartiments d'ordre impair par exemple). Un treillis support 28, en polyéthylène, polyamide ou polypopylène, est disposé en plaques intercalaires de largeur légèrement supérieure à la hauteur des plis de la membrane 27, qui sont placés à l'intérieur des plis, du côté du couvercle 19 du bolier 10 par rapport à la membrane. Le treillis 28 est constitué de fils entrelacés, tissés une maille sur deux, comme il sera décrit plus loin. Dans ces conditions, ce treillis sert d'entretoise, maintenant écartéeS l'une de l'autre, à l'aide d'une seule couche de treillis, les faces des deux parois avoisinantes de la membrane, et il fournit les passages d'écoulement. de fluide parallèles indiqués par A sur la figure 3. Le treillis 28 est fixé à la cuve 12 par ses extrémités et au couvercle 19 par les sommets grâce aux cannelures 22, 23, 24.Comme on peut le voir sur la figure 4, où on a représenté une portion de treillis 281 formée de 4 fils transversaux en matière synthétique 40 à 43 et de 6 fils longitudinaux 44 à 49, le treillis est tissé une maille sur deux. Ainsi, le fil 40 passe par dessus les fils longitudinaux 49 et 46 et sous les fils 48, 47, 45, 44. Le fil transversal suivant 41 passe sous les fils 49, 47, 46, 44 et sur les fils 48, 45. Le fil r 42 passe sous les fils 49, 48, 46, 45 et sur les fils 47, 44. Enfin pour le fil 43 on retrouve Je même entrelacement que pour le fil 40, c'est à dire qu'il passe sur les fils 49, 46 et sous les fils 48, 47, 45, 44. On comprend donc que ce treillis, tissé une maille sur deux, a l'avantage de présenter pour les fils 40 et 43 des bossages au passage des fils 49, 46 alors que le fil 42 présente ses bossages au passage des fils 47 et 44, donc décalés d'une position en arrière par rapport au fil 43. Le fil 41, lui, présente ses bossages au passage des fils 48 et 45, donc en arrière d'une position par rapport au fil 42 et décalé d'une position en avant par rapport aux fils 40 et 43. D'autre part, si l'on dispose les treillis adjacents de façon que les bossages du treillis 281 représenté figure 4, coïncident avec les bossages du treillis 282 supérieur représenté, en pointillé figure 4, on arrive à former des noeuds et des ventres. De même, le treillis qui sera placé sous le treillis 281 sera disposé comme le treillis 283 qui est placé au dessus du treillis 282. On remarque en outre que les fils de chaque nappe (fils longitudinaux ou fils transversaux) sont alternativement de deux diamètres différents. Pour des raisons de commodité, on n'a pas représenté la membrane, mais entre deux treillis se trouvent deux couches de membrane. Ces membranes, sous la tension exercée par les treillis et sous la pression du sang (fluide B) circulant dans les compartiments dépourvus de treillis, adoptent la forme des bosses et des creux des treillis adjacents et finissent par former un réseau de noeuds et de ventres irrégulièrement disposés en zigzag. Ainsi, les ventres constituent des couloirs d'écoulement priviligiés du liquide B qui suivent un parcours en zig-zag représenté par les flèches sur la figure 4). D'autre part, l'intervalle entre les couches de membrane est très mince, aussi bien dans les compartiments avec treillis que dans les compartiments sans treillis, et par conséquent, les deux fluides qui circulent dans le dialyseur forment des films de faible épaisseur.On parvient ainsi à augmenter considérablement la surface d'échange, la longueur des parcours et la durée des échanges, dans une mesure qui conduit en général à améliorer les échanges de l'ordre de 10 à 20 %. Pour la construction du dialyseur 10, on plis#se une feuille de membrane 27, on insère dans les plis supérieurs des bandes de treillis 28. L'ensemble membranetreillis obtenu est comprimé sur lui-même et est disposé dans la cuve 12 du boîtier 10 de telle sorte que le treillis 28 vienne au contact du couvercle 19. Les deux parties 12 et 19 du bottier sont alors emboitées. La colle à base de polyuréthane est injectée dans les trous 25 et 26 et les cannelures 16, 17, 18, 22, 23, 24, de façon à fixer la membrane aux quatres faces du boîtier. Après solidification complète de la matière, le dialyseur 10 est prêt à être utilisé. Naturellement l'invention n'est en rien limitée aux détails de construction qui ont été précisés. On doit en outre comprendre, que'alors que la description se réfère spécifiquement à une utilisation comme dialyseur, le dispositif tel qu'il est décrit pourrait servir aussi bien à d'-autres sortes d'échanges. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échange d-u type des dialyseurs, comportant un empilement de couches de membrane semiperméable (27) maintenues dans un boitier (10) par des structures intercalaires interposées entre deux couches successives de membrane, et des moyens pour faire circuler dans le boitier, dans des compartiments successifs délimités par les couches de membranes, alternativement un dialysat et un liquide à dialyser, caractérisé en ce que les intercalaires sont constitués par un treillis (28) de fils tissés une maille sur deux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ledit treillis (28) chaque fil longitudinal passe successivement et alternativement d'un côté d'un fil transversal par rapport à lui et de l'autre côté de deux fils transversaux adjacents avec un décalage d'un fil transversal d'un fil longitudinal au suivant. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit treillis (28) est disposé -en plaques intercalaires dans alternativement un compartiment sur deux. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que dans ledit treillis (28), les fils successifs adjacents sont alternativement de plus gros diamètre et de plus petit diamètre. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches successives de membrane semi-perméable peuvent être formées à partir #d'une même feuille de membrane, plissée en zig-zag pour former les différentes couches, les zones des arêtes des plis étant noyées dans les parois du bottier du dialyseur, pour séparer les compartiments successifs où circulent alternativement les deux fluides.