Brevet FR2558068A1 — publié le 19850719

SEPARATEUR A MEMBRANE L'invention concerne les dispositifs de séparation à membrane. Les dispositifs de séparation è membrane ont des conduites d'écoulement des liquides sur les côtés opposés d'une membrane, de manière qu'un transfert sélectif des composants se produise è travers la membrane entre les conduites ou d'une conduite à l'autre. Quand des membranes en feuilles sont utilisées, elles sont souvent pliées et mises dans un carter en plastique moulé rigide (par exemple, brevet U.S. 4 239 625, qui décrit un dialyseur) ou empilées de manière interfoliée entre des plaques formant canalisations rigides en plastique moulé (par exemple, demande de brevet U.S. NO 307 489, déposée le 1er octobre 1981, qui décrit un système dans lequel le dispositif de séparation est comprimé entre deux plaques mobiles d'une console de support pour faire varier la géométrie d'une canalisation d'écoulement de fluides). D'une manière générale, l'invention décrit un appareil de séparation à membrane comportant une couche définissant une canalisation réalisée à partir d'une feuille de plastique, une membrane disposée au voisinage de la couche définissant une canalisation pour réaliser une première canalisation d'écoulement de liquides entre elle et la couche définissant une canalisation, et un moyen formant canalisation pour réaliser une seconde canalisation d'écoulement des liquides sur l'autre côté de la membrane. L'emploi de la feuille de plastique permet au dispositif de séparation à membrane d'être simplement et très économiquement produit en masse.En cours d'emploi, le dispositif peut être emboîté entre deux plaques d'une console de support pour supporter la couche définissant une canalisation et réaliser la dimension appropriée pour la canalisation d'écoulement de liquides voisine. Dans les modes de réalisation préférés le moyen formant canalisation comporte une seconde couche définissant une canalisation qui est un prolongement replié de la feuille de plastique dont la première couche définissant une canalisation est faite: la membrane est scellée de manière étanche à la couche définissant une canalisation au niveau des joints étanches de la bordure de la membrane au long des bordures parallèles de la membrane; la membrane est pliée selon un pli transversal aux joints étanches de bordures de membrane, et une canalisation d'écoulement de liquides est prévue entre les parties antagonistes de la membrane; et la première couche définissant une canalisation est scellée à la seconde couche définissant une canalisation en des endroits situés au long et à l'écart des joints étanches de la bordure de la membrane pour réaliser entre les couches une zone de bordure formant tubulure pour distribuer les liquides au long des joints étanches de bordure de la membrane vers la canalisation située entre les parties antagonistes de la membrane. La structure, la fabrication et le fonctionnement du mode de réalisation présentement préféré de l'invention vont maintenant être décrits après avoir d'abord décrit brièvement les dessins. La figure 1 est une vue en plan d'un dispositif de séparation à membrane conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective, partiellement éclatées, du dispositif de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe verticale, prise selon la ligne 4-4, du dispositif de la figure 1. La figure 5 est une vue en coupe verticale, prise selon la ligne 5-5 du dispositif de la figure 1. La figure 6 est une vue en plan, partiellement éclatée, du dispositif de la figure 1 en cours de fabrication. La figure 7 est une coupe verticale partielle et schématique du dispositif de la figure 1 représenté en service entre une paire de plaques mobiles antagonistes d'une console de support. En se référant aux figures 1 à 5 est représenté un dispositif de séparation de plasma à membrane à usage unique 10 ayant un orifice d'entrée pour le sang 12, un orifice de sortie pour le sang 14 et un orifice de sortie pour le plasma 16 scellés aux couches définissant des canalisations extérieures 18, 20 et communiquant avec les canalisations de sang et de plasma définies par les couches 18, 20 et des membranes microporeuses 22, 24. Les couches 18, 20 sont des parties repliées antagonistes (voir figure 5) d'une feuille unique de film de chlorure de polyvinyl de 0.35 mm d'épaisseur.Les membranes 22, 24 sont repliées sur les parties antagonistes d'une feuille unique formant membrane (d'une épaisseur d'environ 0,7 mm, ayant des pores d'une taille moyenne de 0,6 microns), et sont scellées aux couches 18, 20, par des joints étanches adhésifs 26, 28 (un adhésif polyuréthane à base db solvant, disponible sous la désignation commerciale Alpha 1059), au long de leurs bordures. Entre les membranes 22, 24 et les couches définissant les canalisations 18, 20, se trouvent des entretoises 30, 32 (constitution d'un filet en polypropylène de 0.5 mm d'épaisseur). Les couches définissant les canalisations 18, 20 sont scellées l'une à l'autre près de leurs bordures au niveau des joints étanches 34, 36, au long et à l'écart des joints étanches et adhésifs de la bordure de membrane 26, 28.Entre les joints étanches 26, 36 et 38, 34 des couches définissant des canalisations 18, 20 se trouvent des parties de bordures formant tubulures 38, 40, réalisant entre elles des zones tubulaires 41, 43 communiquant avec l'orifice d'entrée 12 et l'orifice de sortie 14 pour distribuer le sang et pour recueillir le sang à partir de la canalisation de sang 44 située entre les membranes 22, 24. Les membranes 22, 24 sont scellées l'une à l'autre au niveau du joint étanche et adhésif 42 (voir la figure 4; Alpha 1059) pour séparer la canalisation de sang 44 existant entre elles des canalisations de plasma 46, 48, qui les réunit l'une à l'autre au niveau de l'extrémité 50 au début d'un orifice de sortie de plasm#a 16. En se référant à la figure 6, au cours de la fabrication du dispositif de séparation à plasma 10, les couches formant membranes 22, 24 (une membrane unique) sont collées sur la surface des couches définissant des canalisations 18, 20 (une seule pièce en plastique) au long des joints étanches adhésifs et parallèles 26, 28. Des entretoises 30, 32 sont insérées entre les couches de plastique et le#urs membranes correspondantes. Un adhésif est appliqué aux extrémités des membranes 22, 24; le dispositif est plié selon une ligne de pliage 54, et le joint étanche et adhésif 42 se forme par application d'une pression. La couche 18 est soudée par haute fréquence à la couche 20 au niveau des joints étanches de bordures 34, 36 et 45, les tubes en plastique de l'orifice d'entrée 12 et de l'orifice de sortie 14 étant mis en place avant de les souder. Le soudage de la couche 18 à la couche 20 scelle aussi les couches aux tubes d'entrée 12 et de sortie 14 et scelle l'espace compris entre les bordures des membranes 22, 24 au niveau du joint étanche 42 et aux tubes d'entrée 12 et de sortie 14. L'orifice de sortie 16 est scelle par collage dans un trou ménagé dans la couche 18. En utilisant des feuilles de matière flexible pour réaliser les couches définissant des canalisations 18, 20, le dispositif de séparation à membrane 10 peut être produit en masse de manière très peu coûteuse et ainsi être utilisé comme un dispositif de séparation à usage unique. Aussi, il n'y a pas besoin de prévoir un écartement précis entre les membranes au cours de la fabrication puisque l'espacement approprié peut être réalisé en cours d'utilisation par une console de support, comme cela est décrit ci-dessous. En cours d'utilisation, le dispositif de séparation à plasma 10 est placé entre deux plaques mobiles antagonistes 60, 62, de la console 64. Les plaques 60, 62 ont des évidements 66, 68, pour contenir les parties de bordures formant tubulures 38, 40 et leur offrir une forme cylindrique quand le sang est à l'intérieur de la région comprise entre les couches en cours d'utilisation. Les plaques 60, 62 ont aussi des surfaces antagonistes 70, 72, contre lesquelles les couches définissant des canalisations 18, 20 sont supportées en cours d'utilisation. Les -plaques 60, 62 réalisent l'écarte- ment approprié entre les couches définissant des canalisations 18, 20, et ainsi réalisent aussi l'espacement approprié entre les membranes 22, 24 supportées contre les couches 18, 20 à l'aide des entretoises 30, 32. (Les plaques 60, 62 peuvent être fixes ou mobiles). Pendant le fonctionnement le sang entre par l'orifice d'entrée 12 et s'écoule entre les parties de bordures antagonistes formant tubulures 38 qui sont dilatées entre les évidements situés sur la plaque 60, 62 et réalisent un trajet d'écoulement à faible résistance dans la zone tubulaire 41. Le sang est distribué dans la zone 41 au long des joints étanches de la bordure de membrane 28 par laquelle il entre dans la canalisation de sang 44 entre les membranes 22, 24. Le sang passe par la canalisation de sang 44 vers la zone 43 comprise entre les parties de bordures formant tubulures 40 conduisant à l'orifice de sortie du sang 14. Pendant le passage du sang à travers la canalisation de sang 44, le plasma passe à travers les membranes microporeuses 22, 24 dans les canalisations de plasma 46, 48. Le plasma s'écoule entre les entretoises 30, 32 vers l'orifice de sortie 16. Les plaques 60, 62 peuvent être réglées en fonction des conditions d'écoulement comme cela est décrit dans la demande de brevet précitée, qui est ainsi incluse à titre de référence. D'autres modes de réalisation de l'invention se trouvent dans le champ des revendications ci-après. Par exemple, d'autres types de plastiques peuvent être utilisés pour réaliser les couches définissant des canalisations; les couches définissant des canalisations peuvent être scellées l'une à l'autre par d'autres moyens, par exemple, adhésif, scellement à chaud ou soudage ultrasonique; une membrane à couche unique peut être utilisée; les entretoises des canaux d'écoulement du plasma peuvent être tissées ou non tissées, y compris la mousse de plastique; les surfaces intérieures des couches définissant des canalisations-peuvent être embouties pour réaliser l'espacement de la canalisation d'écoulement du plasma sans avoir besoin d'entretoises; la membrane peut être scellée sur ellemême pour définir une canalisation d'écoulement des fluides; l'entrée du sang, la sortie du sang et la sortie du plasma peuvent être réalisées en divers points du dispositif de séparation, et le dispositif pourrait être un dispositif d'écoulement de liquides autres que# ceux d'un séparateur à plasma. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation à membrane (10), caractérisé en ce qu'il comprend une première couche définissant une canalisation (18) réalisée à partir d'une feuille de plastique, une membrane disposée au voisinage de ladite première couche définissant une canalisation (18) pour réaliser une première canalisation d'écoulement de liquides entre elle et ladite couche définissant une canalisation (18), un moyen formant canalisation pour réaliser au moins une canalisation d'écouleme-nt des fluides supplémentaire avec ladite membrane sur l'autre côté de ladite membrane, et des orifices (32, 14, 16) ménagés sur lesdites première et supplémentaire canalisation d'écoulement de fluides. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce ledit moyen formant canalisation comprend une seconde couche définissant une canalisation (20) qui est un prolongement replié de ladite feuille de plastique dont ladite première couche définissant une canalisation (18) est faite. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite membrane (22, 24) est repliée, ledit moyen formant canalisation comprend le prolongement replié de ladite membrane (22, 24), et une canalisation d'écoulement de fluides supplémentaire est délimitée sur deux côtés par des parties antagonistes de ladite membrane. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite membrane est scellée à ladite première couche définissant une canalisation (18) au niveau d'un premier joint étanche (26, 28) de la bordure de la membrane au long d'une première bordure de ladite membrane (22, 24). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite première couche définissant une canalisation (18) est scellée audit moyen formant canalisation en un point situé au long et à l'écart dudit premier joint étanche de la bordure de la membrane (22, 24) pour réaliser une première partie de bordure formant tubulure (38) sur ladite première couche définissant une canalisation (18) pour définir une première zone tubulaire (41) avec la partie antagoniste dudit moyen formant canalisation pour distribuer des liquides au long dudit premier joint étanche (26) de la bordure de la membrane vers une première canalisation supplémentaire d'écoulement de liquides, et en ce qu'un premier orifice de ladite première canalisation supplémentaire d'écoulement de liquides communique avec ladite première zone tubulaire (41). 6. Dispositif selon la reven-dication 1, caractérisé en ce qu'il y a une entretoise (30) dans ladite première canalisation d'écoulement de liquides entre ladite première couche définissant une canalisation (18) et ladite membrane (22). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de ladite première couche définissant une canalisation (18) faisant face à ladite membrane (22) est emboutie pour réaliser l'espacement pour ladite première canalisation d'écoulement de fluides. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen formant canalisation est un prolongement replié de ladite membrane scellé sur lui-même. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite membrane est scellée à ladite première couche définissant une canalisation (18) au niveau d'un second joint étanche de la bordure de membrane situé au long d'une seconde bordure de ladite membrane qui est parallèle à ladite première bordure, il y a une seconde partie de bordure formant tubulure au long dudit second joint étanche de la bordure de membrane pour définir une seconde zone formant tubulure avec la partie antagoniste dudit moyen formant canalisation, et il v a un second orifice à ladite première canalisation supplémentaire d'écoulement de fluides qui communique avec ladite seconde zone tubulaire. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen formant canalisation réalise aussi une seconde canalisation supplémentaire d'écoulement de fluides, ladite membrane est repliée selon un pli qui est transversal auxdits premier et second joints étanches de la bordure de membrane, ledit moyen formant canalisation comprend le prolongement replié de ladite membrane et une seconde couche définissant une canalisation qui est un prolongement replié de ladite feuille de plastique dont ladite première couche définissant une canalisation (18) est faite, ladite première canalisation supplémentaire d'écoulement de fluides est délimitée sur deux côtés par les parties antagonistes de ladite membrane, et ladite seconde canalisation supplémentaire d'écoulement de fluides comprend la zone comprise entre ledit prolongement replié de ladite membrane et ladite seconde couche (20) définissant une canalisation. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite membrane est scellée sur ellemême au niveau d'un joint étanche de l'extrémité de membrane situé à l'extrémité opposée dudit pli, et lesdites première et seconde parties définissant des canalisations sont scellées l'une à l'autre en un point situé à l'écart dudit joint étanche de l'extrémité de la membrane pour réaliser des parties distales formant des tubulures antagonistes sur lesdites première et seconde couches formant canalisations (18, 20), et un orifice de ladite première canalisation d'écoulement de fluides communique avec la zone comprise entre lesdites parties distales formant tubulures. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite membrane est scellée à ladite première couche définissant une canalisation (18) par un adhésif. 13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite membrane est une membrane microporeuse, et ledit dispositif est un séparateur à plasma. 14. Combinaison du dispositif selon la revendication 1, et d'une console de support (64), caractérisée en ce qu'elle comprend des plaques antagonistes (60, 62) conformées pour s emboîter sur et supporter ladite première couche définissant une canalisation (18) et ledit moyen formant canalisation et réaliser la dimension appropriée pour une canalisation d'écoulement de liquides sous des pressions de liquides de fonctionnement. 15. Combinaison du dispositif (10) selon la revendication 5 et d'une console de support (64),caractérisée en ce qu'elle comprend des plaques antagonistes (60, 62) conformées pour s'emboîter sur et supporter ladite première couche définissant une canalisation (18) et ledit moyen formant canalisation et réaliser la dimension appropriée pour une canalisation d'écoulement de liquides dans les conditions de fonctionnement, au moins l'une des deux plaques comportant un évidement (66, 68) pour l'alignement avec ladite première partie de bordure formant tubulure pour supporter ladite partie de bordure quand elle se dilate sous les pressions de fonctionnement pour réaliser une tubulure d'écoulement à faible résistance vers ladite première canalisation d'écoulement de fluides supplémentaire. 16. Combinaison du dispositif (10) selon la revendication 9 et d'une console de support (64),caractérisée en ce qu'elle comprend des plaques antagonistes (60, 62) conformées pour s emboîter sur et supporter lesdites première et seconde couches définissant des canalisations (18, 20) et pour réaliser la dimension appropriée pour une canalisation d'écoulement des fluides dans les conditions de fonctionnement, au moins une desdites plaques comportant des évidements (66, 68) pour l'alignement avec lesdites parties de bordures formant tubulures pour supporter lesdites parties de bordures quand elles se dilatent sous les pressions de fonctionnement pour réaliser des tubulures d'écoulement à faible résistance vers ladite seconde canalisation de fluides. 17. Combinaison selon la revendication 14, ou 15, caractérisée en ce que lesdites plaques antagonistes sont mobiles. 18. Combinaison selon la revendication 14, ou 15, caractérisée en ce que lesdites plaques antagonistes sont fixes.