Brevet FR2632360A1 — publié le 19891208

POMPE COMPORTANT PLUSIEURS TUYAUX DE PASSAGE DE FLUIDE La présente invention se rapporte au pompage d'un fluide par l'intermédiaire de plusieurs tuyaux de passage, par exemple les tuyaux de courant artériel et de courant veineux utilisés dans la dialyse à simple aiguille. On utilise des aiguilles uniques de ponction veineuse pour prélever cycliquement du sang non traité d'un patient et renvoyer le sang traité à celui-ci, par exemple conjointement avec des dispositifs de transfert de fluide tels que des dialyseurs reliés aux aiguilles par l'intermédiaire de tuyaux de courant artériel et veineux et de chambres ou systèmes de goutte-à-goutte. On peut utiliser une ou deux pompes, et ces der- nières ainsi que les vannes sur les tuyaux de passage de fluide sont régulées de façon à assurer un débit de sang non traité en provenance du patient et en direction du tuyau artériel pendant une phase artérielle et un débit de sang traité par l'intermédiaire du tuyau de courant veineux en direction du patient au cours d'une phase veineuse, par exemple comme cela est décrit par Brose dans le brevet US n' 4 643 714. Si l'on utilise deux pompes, elles fonctionnent En général de façon alternée, de sorte qu'une seule pompe est en marche à la fois. Si une seule pompe est utilisée, celle-ci fonctionne de façon continue, et les pressions varient fortement au cours des phases artérielle et veineuse. On a découvert que le pompage de fluide pouvait être assuré de façon efficace par une pompe unique dans un système comportant plusieurs tuyaux de passage de fluide en reliant sélectivement les premier et second tuyaux à l'entrée de la pompe par une première vanne et des troisième et quatrième tuyaux pouvant être reliés sélectivement à la sortie de la pompe par une seconde vanne. La pompe peut ainsi être utilisée à différents moments pour pomper le fluide par l'intermédiaire de différentes voies d'écoulement, par exemple à travers une voie comprenant les premier et troisième tuyaux ou une voie comprenant les second et quatrième tuyaux. Dans des modes de réalisation préférés, la pompe est une pompe péristaltique comportant un collecteur de tête; le système de passage ou d'écoulement de fluide est mis en oeuvre dans un système de dialyse à aiguille unique; ce système fait appel à des chambres d'expan- sion et à des chambres de goutte-à-goutte et comporte différentes phases comprenant une phase d'aspiration au cours de laquelle le sang est aspiré du patient par le premier tuyau et pompé par le quatrième tuyau jusqu'au dialyseur, une première phase transitoire au cours de laquelle le sang non traité dans le collecteur de tête est pompé jusque dans le quatrième tuyau et remplacé par du sang traité provenant du dialyseur par le second tuyau, une phase de retour au cours de laquelle le sang traité est pompé à partir du dialyseur par le second tuyau et renvoyé par le troisième tuyau au patient, et une seconde phase transitoire au cours de laquelle le sang traité dans le collecteur de tête est pompé jusque dans le troisième tuyau et remplacé par du sang non traité en provenance du premier tuyau. La première phase transitoire empêche le retour du sang non traité dans le collecteur de tête à destination du patient au début de la phase de retour. La seconde phase transitoire évite que le sang ne soit traité deux fois, améliorant ainsi l'efficacité du système. La présente invention offre l'avantage, par rapport au système à pompe unique utili- sé jusqu'à présent, d'éviter d'importantes variations de pression et, par rapport au système à double pompe ac- tuel o la pompe fonctionne en continu, contribue avan- tageusement à prolonger la longévité du moteur de la pompe. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention découleront de la description suivante d'un mode de réalisation préféré de celle-ci ainsi que des reven- dications ci-annexées. On va maintenant brièvement décrire le mode de réalisation préféré de l'invention à l'aide du dessin dans lequel: - la figure 1 est une représentation schémati- que d'un système de pompage selon l'invention; - la figure 2 est un schéma d'une vanne d'é- tranglement utilisée dans le système de la figure 1; - les figures 3a-3d sont des représentations schématiques montrant les voies de passage du fluide du système de la figure 1 au cours des différentes phases. La figure 1 montre un appareil de dialyse à ai- guille unique 20 destiné à prélever du sang non traité d'un patient (non représenté), à traiter le sang dans un dialyseur à fibres creuses 22 (un "dispositif de trans- fert de passage de fluide") et à renvoyer le sang au pa- tient. L'appareil 20 est relié au patient par l'intermé- diaire de l'aiguille 24 et des tuyaux de courant arté- riel et veineux 26, 28. Les tuyaux de courant artériel et veineux 26, 28 sont reliés au patient par les cham- bres de goutte-à-goutte de courant artériel et veineux 30, 32 et sont régulés par des vannes de pincement ou d'étranglement 34, 36. La chambre de goutte-à-goutte de courant arté- riel 30 est reliée à l'extrémité d'entrée du collecteur de tête 38 de la pompe péristaltique 39 par le tuyau de passage de fluide 40 et la vanne d'étranglement 42 (la "première vanne"). La pompe 39 comporte des rouleaux ou galets 41, 43 qui compriment le collecteur de tête 38. La structure de la vanne 42 est montrée à la figure 2; elle comprend deux brides de pincement 45, 49 qui sont alternativement ouvertes et fermées de sorte qu'un seul des tuyaux 40 (comprenant avec le tuyau 26 le "premier tuyau") ou le tuyau 52 peut être relié à la fois à l'en- trée du collecteur de tête 38. La chambre de goutte-à- goutte de courant veineux 32 est reliée à l'extrémité de sortie du collecteur de tête 38 par le tuyau de passage de fluide 44 (comprenant avec le tuyau 28 le "troisième tuyau"), et la vanne d'étranglement 46 (la "seconde van- ne"), ayant la même structure que la vanne d'étrangle- ment 42. L'entrée de la chambre d'expansion de courant artériel 48 est reliée par l'intermédiaire du tuyau de fluide 49 (le "quatrième tuyau") à la vanne d'étrangle- ment 46. La sortie de la chambre d'expansion de courant artériel 48 est reliée au dialyseur 22. La sortie du dialyseur 22 est reliée à la chambre d'expansion de cou- rant veineux 50. La sortie de la chambre d'expansion 50 est reliée par l'intermédiaire du tuyau de fluide 52 à la vanne d'étranglement 42. Le régulateur 60 est relié électriquement aux vannes de commande 34, 36, 42, 46. Les vannes à pincement 34, 36 sont désignées comme étant les "cinquième et sixième vannes de pincement". Les van- nes de pincement utilisées sont actionnées par des solé- noïdes et rappelées par des ressorts. Le fonctionnement de l'appareil à aiguille uni- que 20 passe de façon répétée par quatre phases fonc- tionnelles: la phase d'aspiration (figure 3a), la pre- mière phase transitoire (figure 3b), la phase de retour (figure 3c) et la seconde phase transitoire (figure 3d). Au cours de toutes ces phases, les vannes d'étranglement 42, 46 pincent de façon alternée l'un des deux tuyaux qu'elles relient chacune respectivement au collecteur de tête 38, assurant ainsi le passage du fluide à travers l'autre tuyau d'écoulement vers ou en provenance du col- lecteur de tête 38. Par exemple, la vanne d'étranglement 42 pince de façon alternée le tuyau 40 à l'aide de la bride de pincement 47 et le tuyau 52 à l'aide de la bri- de de pincement 45. Comme le montre la figure 3a, au cours de la phase d'aspiration, la pompe 39 est reliée au tuyau 40 par l'intermédiaire de la vanne 42 et au tuyau 49 par l'intermédiaire de la vanne 46, et la vanne de pincement 34 est ouverte pour permettre l'écoulement du sang non traité en provenance du patient et à destination du cir- cuit hydraulique, comprenant l'écoulement d'une certaine quantité de sang par le dialyseur 22, o le sang est traité. Au cours de cette phase, les volumes augmentent dans les chambres d'expansion 48, 50 de même que la pression en aval de la pompe 39. Sur la figure 3b, dans la première phase transi- toire qui dure un demi-tour de pompe 39, les vannes d'étranglement 42, 46 relient respectivement le collec- teur 38 au tuyau 52, 49. Le sang non traité est acheminé depuis le collecteur de tête 38 vers le chambre d'expan- sion 48 tandis que le sang traité en provenance de la chambre 50 pénètre dans le collecteur de tête 38. De plus, la vanne de pincement 34 reste ouverte pour per- mettre la stabilisation de la pression dans la chambre de goutte-à-goutte 30, augmentant le volume de sang non traité dans la chambre 30. La première phase transitoire empêche le retour du sang non traité qui se trouve à l'intérieur du collecteur de tête en direction du pa- tient au début de la phase de retour. Sur la figure 3c, dans la phase de retour, la pompe est reliée au tuyau 44, 52, et la vanne de pince- ment 36 est ouverte. Le sang traité est pompé à partir du dialyseur 22 et renvO i au patient. Au cours de cette phase, les volumes des chambres d'expansion 48, 50 dimi- nuent de même que les pressions dans celles-ci. Etant donné que le sang peut être renvoyé au patient plus vite qu'il ne peut être prélevé de ce dernier, la pompe 39 doit fonctionner plus rapidement au cours de la phase de retour qu'au cours de la phase d'aspiration, accélérant ainsi le débit sanguin à travers'le système. Sur la figure 3d, dans la deuxième phase transi- toire, les vannes d'étranglement 42, 46 relient la pompe 39 aux tuyaux 40, 44, et le sang traité dans le collec- teur de tête 38 est remplacé par du sang non traité pro- venant de lla chambre 30. Le sang traité est renvoyé au patient, et le volume de sang dans la chambre 30 est ré- duit. La deuxième phase transitoire empêche que le sang ne soit traité deux fois dans le dialyseur, améliorant ainsi l'efficacité du système. Etant donné que la présente invention met en oeuvre une pompe unique au lieu des deux pompes, son fonctionnement peut être continu; en d'autres termes, il n'est pas nécessaire de mettre en route et d'arrêter le moteur de pompe de façon réitérée (comme c'est au moins le cas avec les systèmes à deux pompes), ce qui prolonge d'autant la longévité du moteur de la pompe. L'utilisation d'une seule pompe épargne également les coûts inhérents à la mise en place de plus d'une seule pompe par appareil d'écoulement de fluide. La présente invention constitue un perfectionnement par rapport au système à pompe unique, étant donné qu'elle permet d'at- ténuer les variations de pression et des débits supé- rieurs peuvent être obtenus à des déplacements de piston plus importants. De même, selon la présente invention, on peut facilement actionner la pompe à des vitesses différentes pour des phases différentes, ce qui permet avantageusement de renvoyer le sang à un patient plus rapidement que le prélèvement du sang au patient. D'autres modes de réalisation de l'invention se situent dans la portée des revendications suivantes. A titre d'exemple, les tuyaux de courant artériel et vei- Àneux 26, 28 peuvent être reliés directement à des vannes 42 et 46 respectivement et la deuxième phase transitoire peut être supprimée. Ainsi, le sang traité qui se trouve dans le collecteur de tête 38 à la fin de la phase re- tour est traité une seconde fois par le dialyseur 22. REVENDICATIONS 1. Appareil (20) destiné à pomper un fluide par l'intermédiaire de plusieurs tuyaux de passage de fluide comprenant une pompe présentant une entrée et une sortie pour l'acheminement du fluide à travers celle-ci, des premier et deuxième tuyaux de passage pouvant être raccordés sélectivement à l'entrée de la pompe (39) par une première vanne (42), et des troisième et quatrième tuyaux de passage peuvant être raccordés sélectivement à la sortie par une seconde vanne (461, moyennant quoi, la pompe peut être utilisée pour pomper sélectivement le fluide par différentes voies de passage. 2. Appareil (20) selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la pompe (39) est une pompe péris- taltique (39) comportant des galets qui compriment un collecteur (38) contenant le fluide pour acheminer ce dernier à travers le collecteur (38) , ce collecteur ayant une entrée et une sortie. 3. Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le fluide qui est pompé par plusieurs tu- yaux de passage est du sang. 4. Appareil (20) selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il s'agit d'un système de dialyse (22) à aiguille unique, et comprenant de plus une aiguille (24) reliée aux premier (26) et troisième tuyaux (28) de passage,.et un dialyseur (22) relié aux deuxième et qua- trième (49) tuyaux de passage. 5. Appareil (20) selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce qu'il comprend de plus une première chambre d'expansion (48) reliée le long du quatrième tuyau de passage entre la deuxième vanne et le dialyseur (22), et une deuxième chambre d'expansion (50) reliée le long du deuxième tuyau de passage entre la première vanne et le dialyseur (22). 6. Appareil (20) selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la première vanne (42) comprend une première vanne de pincement reliée de façon à interrom- pre le débit de fluide à travers le premier tuyau de passage (26) et une seconde vanne de pincement reliée pour interrompre le débit de fluide par le deuxième tuyau d'écoulement, et caractérisé en ce que la deuxième vanne (46) comprend une troisième vanne de pincement reliée pour interrompre le débit de fluide à travers le troisième tuyau de passage et une quatrième vanne de pincement re- liée pour interrompre le débit de fluide à travers le quatrième tuyau de passage (49). 7. Appareil (20) selon la revendication 5, com- prenant de plus une première chambre de goutte-à-goutte (30) reliée le long du premier tuyau de passage et une seconde chambre de goutte-àgoutte (32) reliée le long du deuxième tuyau de passage. 8. Appareil (20) selon la revendication 7, com- prenant des cinquième et sixième vannes de pincement re- liées pour interrompre le débit de fluide à travers res- pectivement les premier et troisième tuyaux de passage. 9. Appareil selon la revendication 1, comprenant de plus un régulateur (60) relié électriquement aux première et deuxième vannes, caractérisé en ce que le régulateur commande la première vanne (42) pour relier l'un des premier et deuxième tuyaux de passage à desti- nation de l'entrée de pompe à un moment et commande la seconde vanne pour relier l'un des troisième (28) et quatrième tuyaux (49) de passage à la sortie de pompe (39) à un autre moment. 10. Procédé de pompage de fluide à travers plu- sieurs tuyaux de passage caractérisé en ce qu'il com- prend les étapes consistant à - fournir une pompe (39) ayant une entrée et une sortie pour l'acheminement du fluide à travers cel- le-ci, des premier (26) et deuxième tuyaux d'écoulement qui peuvent être reliés de façon sélective à l'entrée de pompe par une première vanne (42), et des troisième (28) et quatrième tuyaux (49) de passage qui peuvent être re- liés sélectivement à la sortie par une seconde vanne (46), commuter la première vanne (42) pour relier l'un des premier et deuxième tuyaux de passage à l'en- trée et débrancher l'autre, commuter la deuxième vanne (46) pour relier l'un des troisième et quatrième tuyaux de passage à la sortie et pour débrancher l'autre, et pomper le fluide par l'intermédiaire de cette pompe (39). 11. Procédé selon la revendication 10, caractéri- sé en ce que le pompage est continu, et la commutation de la première vanne (42) et la commutation de la secon- de vanne (46) donnent lieu à plusieurs phases avec des voies d'écoulement différentes à travers les premier, deuxième, troisième et quatrième tuyaux de passage. 12. Procédé selon la revendication 11, caractéri- sé en ce que les premier (26) et troisième tuyaux (28) sont reliés pour prélever le sang à partir d'un patient et le renvoyer à ce patient, les deuxième et quatrième (49) tuyaux sont reliés à un dispositif'de transfert de débit de fluide, et l'une des différentes phases est une phase d'aspiration au-cours de laquelle le premier tuyau (26) est relié à l'entrée, le quatrième tuyau (49) est relié à la sortie, et le sang non traité est pompé à partir du premier tuyau (26) vers le quatrième tuyau (49), prélevant ainsi le sang d'un patient. 13. Procédé selon la revendication 12, caractéri- sé en ce que l'une des phases est une phase de retour au cours de laquelle le deuxième tuyau est relié à l'en- trée, le troisième tuyau (28) est relié à la sortie et le sang traité est pompé à partir du deuxième tuyau vers le troisième tuyau (28) renvoyant ainsi le sang traité à un patient. 14. Procédé selon la revendication 13, caractéri- sé en ce que l'une des phases est une première phase transitoire au cours de laquelle le deuxième tuyau est relié à l'entrée, le quatrième tuyau (49) est relié à la sortie, et le sang non traité dans la pompe est pompé en direction d'un quatrième tuyau (49) et remplacé par le sang traité dans le second tuyau. 15. Procédé selon la revendication 14 comprenant de plus la fourniture de première et seconde chambres de goutte-à-goutte le long des premier (26) et troisième tuyaux (28) de passage, et caractérisé en ce que l'une des phases est une seconde phase transitoire au cours de laquelle le premier tuyau de passage (26) est relié à l'entrée, le troisième tuyau de passage (28) est relié à la sortie, et le sang traité dans la pompe (39) est pompé en direc- tion du troisième tuyau et remplacé par du sang non traité dans le premier tuyau à partir de la première chambre de goutte-à-goutte (30). 16. Procédé selon la revendication 14, caractéri- sé en ce qu'il comprend de plus la fourniture d'une première chambre d'expan- sion (48) reliée le long du quatrième tuyau de passage (49), et une deuxième chambre d'expansion (50) reliée le long du second tuyau de passage. 17. Procédé selon la revendication 16, caractéri- sé en ce que la phase d'aspiration comprend l'augmentation du volume dans la première chambre d'expansion (48) et dans la seconde chambre d'expansion (50). 18. Procédé selon la revendication 17, caractéri- sé en ce que la phase de retour comprend la réduction du volume dans la première chambre d'expansion et dans la seconde chambre d'expansion (48, 50). 19. Procédé selon la revendication 18, caractéri- sé en ce que la première phase transitoire comprend le remplissage de la première chambre d'expansion (48) et l'évacuation de la seconde chambre d'expansion (50). 20. Procédé selon la revendication 19, caractéri- sé en ce qu'il comprend de plus la fourniture de première et seconde chambre de goutte-à-goutte (30, 32) le long des premier (26) et troisième tuyaux de passage (28), et caractérisé en ce que l'une des phases est une seconde phase transitoire au cours de laquelle le premier tuyau de passage (26) est relié à l'entrée, le troisième tuyau de passage (28) est relié à la sortie, et le sang traité dans la pompe (39) est pompé en direc- tion du troisième tuyau (28) et remplacé par du sang non traité dans le premier tuyau (26) en provenance de la première chambre de goutte-à-goutte (30). 21. Procédé selon la revendication 20, caractéri- sé en ce que la seconde phase transitoire comprend l'évacuation de la preitnre chambre d'expansion (48) et le remplissage de la seconde chambre d'expansion (50).