Brevet FR2684864A1 — publié le 19930618

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MESURER LA CONCENTRATION D'UNE SUBSTANCE DANS UN MILIEU COMPLEXE LIQUIDE, PAR EXEMPLE LE SANG La présente invention concerne, de manière non exclusive, le matériel médico-chirurgical et intéresse plus particulièrement les systèmes de contrôle et d'analyse employés en médecine humaine notamment. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour mesurer la concentration d'une substrance dans un milieu complexe liquide, par exemple le sang, et no- tamment lors de la mise en oeuvre d'une méthode thérapeutique telle qu'une dialyse. Il existe dans l'état actuel de la technique des méthodes permettant de déterminer la con- centration d'une substance présente dans un liquide complexe, mais ces dernières nécessitent obligatoirement qu'une certaine quantité dudit liquide soit prélevée sans qu'il soit possible de réintroduire ce prélèvement dans son milieu d'origine Ceci est notamment le cas des analyses de sang qui utilisent par exemple la technique de la centrifugation. Or, pour certaines personnes, présentant notamment des insuffisances rénales, de trop nombreuses prises de sang peuvent s'avérer préjudiciables dans la mesure o elles peuvent accentuer des déficiences Pourtant, par exemple, la conduite d'une opération de dialyse néces- site de connaître de manière quasie permanente la composition du sang du sujet traité pour ajuster le dialysat. Le procédé et le dispositif de l'invention permettent de déterminer le taux d'une substance dans un milieu complexe liquide, comme le sang, sans qu'aucun prélèvement soit nécessaire. En effet, un des avantages de l'invention est de pouvoir procéder à des dosages sans pertur- ber le milieu complexe liquide et permet d'écarter l'inconvénient que peuvent représenter de multiples prélèvements de sang pour un patient subissant régulièrement des dialyses. De plus, l'invention permet de procéder à une analyse sans perturber la circulation extra-corporelle du sang, cette circulation s'effectuant en continu. Ceci correspond à un avantage important de l'invention car il répond au besoin, jusqu'alors insatisfait, d'analyser le sang non seulement avant une dialyse mais aussi au cours de celle-ci afin, par exemple, de pouvoir ajuster la composition du liquide dialyseur en fonc- tion d'un patient donné et non plus en fonction de données générales déterminées statistique- ment. Plus précisément, le procédé selon l'invention pour mesurer la concentration d'une subs- tance dans un milieu complexe liquide circulant dans un corps, notamment le corps humain, consiste: * à mettre en présence une fraction au moins dudit milieu complexe liquide avec un fluide de manière à obtenir un transfert par diffusion d'une quantité de ladite substance vers ledit fluide, et * à analyser ledit fluide pour déterminer la concentration de ladite substance dans ledit fluide et ainsi en déduire celle dudit milieu complexe liquide. Ce procédé, qui est fondé sur le principe connu du transfert par diffusion, met ainsi en contact un fluide, plus précisément un solvant comme de l'eau distillée, avec le liquide à analy- ser, le plus souvent du sang, pour rechercher notamment la concentration en Sodium dans celui-ci, l'intérêt de connaître une telle concentration étant explicité plus loin dans la des- cription. Le dispositif conforme à l'invention, permettant de mettre en oeuvre le procédé exposé ci- dessus, dans son application à la mesure de la concentration d'une substance donnée dans le sang, comprend: * un conduit extra-corporel dans lequel circule en continu le sang, et fixé à ses deux ex- trémités au corps du sujet par des moyens appropriés habituels, * un récipient pour contenir une fraction au moins de sang, ledit récipient étant monté sur ledit conduit d'écoulement du sang, * un conduit d'amenée d'un fluide ou solvant vers ledit récipient, * un moyen de transfert par diffusion de ladite substance vers ledit fluide ou solvant, ledit moyen de transfert étant contenu dans ledit récipient, * un moyen pour analyser ledit fluide ou solvant afin de déterminer la concentration de la- dite substance, et * un conduit d'évacuation dudit fluide ou solvant concentré en substance. Dans une forme préférée de réalisation de ce dispositif, le susdit récipient est monté sur un conduit de dérivation bouclé sur ledit conduit d'écoulement pour détourner une fraction au moins du sang circulant dans ledit conduit d'écoulement, ceci sans arrêter la circulation dans ledit conduit de dérivation. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et d'autres avantages la con- cernant apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à la définition ci-dessus donnée, cet exemple étant fourni à titre uniquement d'illus- tration et sans qu'aucune interprétation restrictive de la protection cherchée puisse en être tirée. Cette description est accompagnée d'un dessin dont la Figure unique montre de manière schématique un tel dispositif utilisé dans le cadre d'une opération de dialyse. On dispose ainsi d'un conduit 1, muni d'une pompe Pl, qui assure une circulation extra- corporelle du sang dans le prolongement d'une veine d'un patient, ledit conduit amenant le sang vers un générateur de dialyse G avant de le restituer au patient. Comme indiqué précédemment, sur ce conduit 1 est bouclé un conduit de dérivation 2 Ce conduit 2 permet ainsi de détourner à partir du conduit d'écoulement 1 une fraction de sang et amène cette fraction vers l'entrée 31 d'un récipient 3 Il se prolonge à partir de la sortie 32 dudit récipient 3, pour rejoindre le conduit d'écoulement 1 En amont du récipient, sur le con- duit de dérivation 2, est disposée une pompe de circulation P 2, afin de maintenir un débit suf- fisant dans ledit récipient 3. Le récipient 3 est muni également d'une seconde entrée 41 et d'une seconde sortie 42 aux- quelles sont connectées respectivement une conduite 4 a d'alimentation en solvant contenu dans un réservoir 4 et une conduite d'évacuation 4 b dudit solvant Ces conduites 4 a, 4 b sont munies de moyens d'obturation temporaire 41 a, 42 b. La mise en présence de la fraction de sang détournée par le conduit de dérivation 2 et du volume de solvant introduit dans le récipient 3 par la conduite 4 a, s'effectue par l'intermé- diaire d'une membrane semi-perméable 5, par exemple en polysulfone, disposée dans ledit ré- cipient, celui-ci comportant ainsi deux compartiments A travers la susdite membrane 5 s'opère le transfert passif des solutés présents dans le sang et notamment du Sodium, vers le volume de solvant, ce transfert étant, comme évoqué plus haut, basé sur le principe de la dif- fusion En effet, la particularité du dispositif selon l'invention est d'utiliser uniquement le phénomène de diffusion. Pour cela, un des compartiments du récipient est alimenté en une quantité de solvant pré- déterminée par le volume de ce compartiment, ce qui assure un équilibre hydrostatique ins- tantané Initialement, la concentration en soluté du solvant que l'on désire mesurer a été déter- minée Celle-ci est nulle (ou éventuellement inférieure à la concentration dudit soluté dans le sang) sachant que la quantité de soluté traversant la membrane 5 est maximale si, pour une surface efficace et un coefficient global de perméabilité de ladite membrane donnés, le solvant utilisé est dépourvu du soluté considéré. Durant toute l'opération, le sang circule dans le conduit de dérivation 2 de manière à maintenir en permanence du sang frais au voisinage de la membrane semi-perméable 5, cette dernière constituant une barrière infranchissable dans le sens solvant-sang pour les éléments étrangers contenus dans ledit solvant, par exemple des bactéries, et dans le sens sang-solvant pour les globules rouges Il s'opère donc uniquement un transfert par diffusion de soluté vers le solvant et une augmentation de la concentration de ce dernier en soluté jusqu'à ce que cette concentration soit égale à celle du sang, sachant que le temps nécessaire pour atteindre l'égalité des concentrations dépend du volume du compartiment o est contenu le solvant et de la surface de la membrane. Il s'agit, dans cet exemple de réalisation, de déterminer le taux de Sodium dans le sang En effet, cette donnée est caractéristique de la concentration des autres éléments présents dans le sang tels que le calcium, le potassium, et, par conséquent, permet de modifier, si nécessaire, la composition du bain de dialyse Ainsi l'opération de dialyse sera adaptée aux propres besoins du patient et ceci pour une meilleure purification du sang. Il n'est pas nécessaire pour procéder au dosage d'atteindre l'égalité des concentrations en Sodium dans le solvant et dans le sang, car le relevé d'au moins trois données échelonnées dans le temps permet de déduire la courbe de saturation dudit solvant en Sodium Ce relevé est opéré au moyen d'un capteur de mesure 6 constitué par exemple d'au moins deux électrodes et d'un moyen de mesure de la température Ledit capteur 6 peut être soit plongé dans le volume de solvant contenu dans le récipient 3 soit de préférence, comme dans l'exemple illustré, situé sur le conduit d'évacuation 4 b dudit solvant concentré en substance, plus précisément au sein d'une éprouvette de mesure 7. Un système de traitement informatique 8 est relié au susdit capteur 6, ce système agissant sur le générateur de dialyse G pour corriger, en fonction des mesures, la teneur des différents constituants du liquide dialyseur tels que sodium, potassium, magnésium, acétate etc Lorsque la mesure a été effectuée, le solvant concentré en substance est évacué par la con- duite 4 b soit directement du récipient 3, soit également de l'éprouvette de mesure 7, puis on initialise le compartiment qui lui est destiné en le rinçant avec le solvant provenant du réser- voir 4. A cet effet, les moyens d'obturation temporaire 41 a, 42 b, par exemple des électrovannes à pincement, qui commandent l'alimentation en solvant et son évacuation, sont ouvertes et lais- sent couler le liquide concentré par gravité jusqu'à ce que la mesure électrique indique une concentration nulle en Sodium (ou éventuellement inférieure à celle du sang) Les deux élec- trovannes 41 a, 41 b sont ensuite fermées de manière à procéder à une nouvelle mesure. 2684864 LISTE DES REFERENCES 1 Conduit d'écoulement extra-corporel 2 Conduit de dérivation 3 Récipient 4 Réservoir de solvant 4 a Conduit d'amenée du solvant 4 b Conduit d'évacuation du solvant concentré Membrane semi-perméable 6 Capteur de mesure 7 Eprouvette de mesure 8 Système de traitement informatique 31 Entrée de 3 pour le conduit 2 32 Sortie de 3 pour le conduit 2 41 Entrée de 3 pour le conduit 4 a 42 Sortie de 3 pour le conduit 4 b 41 a, 42 b Electrovannes G Générateur de dialyse P 1, P 2 Pompes REVENDICATIONS 1 Procédé pour mesurer la concentration d'une substance dans un milieu complexe liquide circulant dans un corps, notamment le corps humain, caractérisé en ce qu'il consiste: * à mettre en présence une fraction au moins dudit milieu complexe liquide avec un fluide de manière à obtenir un transfert par diffusion d'une quantité de ladite susbtance vers ledit fluide, et * à analyser ledit fluide pour déterminer la concentration de ladite substance dans ledit fluide. 2 Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler ledit milieu complexe liquide dans un conduit d'écoulement extracorporel. 3 Procédé selon les Revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à détourner la susdite fraction dudit milieu complexe liquide sur un conduit de dérivation bouclé sur le susdit conduit d'écoulement. 4 Dispositif pour mesurer la concentration d'une substance donnée dans le sang selon le procédé des Revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend * un conduit extra-corporel ( 1) d'écoulement du sang, * un récipient ( 3) pour contenir une fraction au moins de sang, monté sur ledit conduit extra-corporel ( 1) d'écoulement du sang, un conduit d'amenée ( 4 a) d'un fluide vers ledit récipient ( 3), * un moyen de transfert ( 5) par diffusion de ladite substance vers ledit fluide, ledit moyen de transfert étant contenu dans ledit récipient ( 3), * un moyen ( 6) pour analyser ledit fluide afin de déterminer la concentration de ladite substance, et * un conduit d'évacuation ( 4 b) dudit fluide concentré en substance. Dispositif selon la Revendication 4, caractérisé en ce que le susdit récipient ( 3) est monté sur un conduit de dérivation ( 2) bouclé sur ledit conduit d'écoulement ( 1) pour dé- tourner une fraction au moins du sang circulant dans ledit conduit d'écoulement. 6 Dispositif selon la Revendication 4, caractérisé en ce que ledit fluide est un solvant. 7 Dispositif selon la Revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le susdit moyen de transfert par diffusion de ladite substance vers ledit fluide est constitué par au moins une membrane semi-perméable ( 5) séparant la susdite fraction de sang et ledit fluide. 8 Dispositif selon la Revendication 4, caractérisé en ce que le susdit moyen pour ana- lyser ledit fluide afin de déterminer la concentration de ladite substance comprend un capteur au moins de mesure ( 6). 9 Dispositif selon la Revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le susdit moyen pour analyser est disposé dans ledit récipient ( 3). Dispositif selon la Revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le susdit moyen pour analyser est situé sur le susdit conduit d'évacuation ( 4 b). 11 Dispositif selon la Revendication 8, caractérisé en ce que ledit capteur de mesure ( 6) est constitué par au moins deux électrodes et un moyen pour mesurer la température. 7 2684864 12 Dispositif selon la Revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit conduit d'amenée ( 4 a) et ledit conduit d'évacuation ( 4 b) du fluide sont munis respectivement de moyens d'obturation temporaire ( 41 a, 42 b). 13 Dispositif selon la Revendication 6, caractérisé en ce que ledit solvant est de l'eau distillée. 14 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce qu'un générateur de dialyse (G) est monté sur ledit conduit extracorporel ( 1) d'écoulement du sang en aval dudit conduit de dérivation ( 2).