Brevet FR2606283A1 — publié le 19880513

I - OBJECTIF DE LA PRESENTE INVENTION Cet objectif est double. Il doit permettre la réalisation d'un coeur artificiel destiné à assister ou à remplacer le coeur défaillant d'un malade. Ce coeur artificiel peut fonctionner en implantation interne ou externe. Il - ETAT PRESENT DE LA TECHNIQUE Plusieurs systèmes sont actuellement utilisés et même commercial (Jarvik, Pierce, Biomédicus). D'autres font l'objet de recherches et d'études, mais aucun coe artificiel# å ce jour n'a encore donné parfaite satisfaction. Le principal obstacle à une implantation définitive est reprise par les phénomènes throdboemboliques qui prennent naissance dans la cavité du ventricule artificiel. III - CHAMP D'APPLICATION Ce coeur artificiel doit permettre toutes les applications traditionnelles en cardiologie. Il peut s'agir - de l'assistance temporaire d'un coeur défaillant (infarctus, phase post-opératoire), - du remplacement d'un coeur défaillant pour une période transitoire, dans l'attente d'une greffe d'organe, - d'une prothèse définitive implantée à la place d'un coeur naturel défaillant, les conditions requises pour une transplantation tétant pas présentées. Iv - DESCRIPTIF (planche 1/6) Le coeur artificiel est constitué de 2 chambres à soufflets en matière plastique biocompatibles représentant les cavités ventriculaires droite et gauche. Chaque ventricule est muni de 2 valves (V1 et V2) correspondant l'entrée et'à la sortie du sang. L'énergie motrice est apportée par une chambre C sous jacente aux soufflets et totalement indépendante des cavités ventriculaires. La transmission de 1' énergie de la chambre C aux soufflets se fait par l'intermédiaire d'une coquille rigide P. Nous choisissons comme type de description le modèle à 2 tubes en U croisés à quatre soufflets et quatre valves mues par une énergie pneumatique (fig. 1, 2, 3, 4a et 4b). Chaque ventricule est constitué d'une tube en U muni de deux soufflets (S1 et S2) reliés par un tunnel de passage (T) situé à I'intériec d'un socle rigide (P). Deux valvules sont situées à l'entrée (V1) et à la sortie (V2) du tube en U (fig, 1). Audessous du socle (P) se trouve une chambre de compression C alimentée par un fluide de transmission introduit et évacué par l'entrée E. Les 2 tubes représentant les ventricules droit et gauche se croisent perpendiculairement dans 1 'espace à l'intérieur de la coquille (P) (fig. 2 et 3), de façon à reproduire le croisement des orifices de sortie au niveau de l'aorte et de l'artère pulmonaire. La face supérieure du socle P est fermée par une plaque (A) percée de quatre orifices (fig. 1 et dont les bords constituent le point d'appui inférieur et mobile des soufflets (S). Les soufflets sont en outre solidarisés au boîtier (G) à leur deux autres extrémités (point fixe supérieur). Le maintien du parallélisme des quatre soufflets est assuré par un ou plusieurs. disques percés de quatre orifices (D). L'ensemble de ces différents éléments est situé à l'intérieur d'un boîtier étanche (G) dont émergent deux orifices d'entrée (oreillette droite et oreillette gauche) et deux orifices de sortie (aorte et artère pulmonaire) (fig. 2). V - DESCRIPTIF DES PHASES DE BONCTIONNEMENT P1 2/6 Les différentes phases de fonctionnement qui sont ici sivultariées pour les 2 ventricules ne seront décrites que pour l'un d'entre-eux. - Phase 1 (fig. 5) : phase de remplissage (diastole). Une dépression est créée dans la chambre C par aspiration au niveau de l'orifice E qui aboutit au déplacement vertical de la coquille rigide P vers le bas, provoquant l'extension du soufflet par l'intermédiaire du point d'appui A. Le sang remplit le tube en entrant par la valvule V1 qui est ouverte, la valvule Vi étant fermée dès la mise en dépression. - Phase 2 (fig. 6) : phase d'éjection (systole). Le fluide moteur admis da la chambre C par l'orifice E provoque le déplacement vertical de la coquin? rigide P vers le haut. Ce déplacement comprime les 2 soufflets (S1 et 52) par l'intermédiaire du point d'appui A, ce qui a pour effet de chasser le. sang à travers la valvule de sortie V2 qui est ouverte, la valvule V1 s'étant fermée dès la mise en pression. La répétition de ce mouvement réalise donc à l'intérieur du ventricule un déplacement pulsé à sens unique du sang permettant un lavage de toute la surface intérieure du tube en évitant tout écrasement des éléments figurés du sang. Le débit de la pompe peut se modifier de 3 manières - variation de la fréquence du mouvement de translation, - variation de l'amplitude du mouvement par l'introduction d'une butée variable (B) (fig. 5 et 6)., - variation de la pression d'injection diastolique du sang qui modifie l'importance du remplissage diastolique étant donné la distensibilité des soufflets (analogie avec le mécanisme autorégulateur de Bainbridge). VI - DIFFERENTES VARIANTES DE LA POMPE A SOUFFLET En dehors de la pompe à tubes en U croisés précédemment décrits (P1 1/6 et 2/6) (fig. i à 6), différents modèles s'inspirant du même principe peuvent être décrits Pompe à 2 soufflets parallèles pi 3/6 (fig. 7 et 8). Le socle P est réduit à une plaque de séparation rigide entre la chambre C et les soufflets Si et S2. Le déplacement du sang ne s'effectue plus à sens unique mais selon un sens alternatif. Pompe à 2 soufflets concentriques Pi 4/6 (fig. 9 et 10) mêmes remarques que pour le modèle précédent. Pompe à 2 soufflets superposés pl 5/6 (fig. 11 et 12). La chambre C se situe entre les deux ventricules S1 et S2. Il existe 2 plaque de séparation P. Pompe à 4 soufflets superposés 2 à 2 (P1 6/6) (fig. 13 et 14) et 4 valves à circulation linéaire. La chambre de compression C est située autour des soufflets Si et S3. VII - ENERGIE MOTRICE L'énergie nécessaire au fonctionnement d'une pompe à soufflet peut être fournie par différentes techniques - pompe pneumatique ou hydraulique en pression et dépression alternative - électromagnétisme - électromécanique - moteur électrique - vérin pneumatique ou hydraulique. Dans tous les cas, le mouvement de retour peut être obtenu par un ressort. T1 est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation représentés et décrits aux dessins annexés à titre d'exemple schématique indicatif non limitatif, ceux-ci étant sujets à de nombreuses variantes de réalisation. L'invention peut varier de forme, de matières, de dimension san#- que soit altéré le principe de l'invention, le but étant de rester dans le cadre de l'idée nouvelle, objet de ce présent brevet. VIII - REVENDICATIONS 1 - Ventricule artificiel permettant de remédier aux inconvénients des coeurs artificiels actuellement sur le marché tels que les phénomènes de thrombose, d'hémolyse et d'altération des plaquettes dus aux traumatismes des éléments figurés du sang. Cette pompe est caractérisée par l'utilisation comme cavité ventriculaire, d'un ou plusieurs soufflets compressibles réalisés en matériel plastique biocompatible. 2 - Pompe selon revendication 1 caractérisée par la possibilité d'utiliser différents types de soufflets à spirale, annulaires (P1 1, fig. 4a et 4b) et autres. 3 - Pompe selon la revendication 1 caractérisée par le fait que dans 3 des modèles décrits (P1 1/6, pl 5/6, Pi 6/6), le sang s'écoule dans un seul sens, ce qui évite toute zone de stagnation. 4 - Pompe selon revendication 1 caractérisée par le fait que selon les cas la configuration de la pompe peut être différente (P1 1 à 6). 5 - Pompe selon revendication 1 caractérisée par le fait que la distension variable du soufflet lors du remplissage contribue à un processus d'autorégulation du débit par un phénomène de feed-back, permettant un bon équilibre du débit des ventricules droit et gauche (Pi i à 6). 6 - Pompe selon revendication 1 caractérisée par la possibilité de faire varier le débit par modification de la fréquence et/ou de la course du soufflet (butée B) en fonction de différentes données physiologiques : pression, débit, température. 7 - Pompe selon revendication 1, caractérisée par la possibilité d'utiliser différents modèles de valvules, voire de les supprimer en utilisant un processus d'obturation pneumatique ou hydraulique.