BE558724A

BE558724A -

Info

Publication number: BE558724A
Authority: BE
Priority date: 1956-07-25
Also published as: CA597994A; US2880501A

Description

La présente invention concerne la fabrication d'un rein artifi- ciel employé dans le traitement du sang humain pour en enlever les substan- ces nuisibles qui s'y sont accumulées à cause du non-fonctionnement, ou du mauvais fonctionnement, des reins humains.

Dans le passé,la plupart des reins artificiels étaient des dispo- sitifs encombrants, compliqués,et couteaux d'appareils employés pour effectuer le transfert de l'urée du sang dans un fluide dialysant. Ces mécanismes étaient extrêmement couteux et utilisaient des tambours, extrêmement grands sur lesquels se trouvait enroulé un tube perméable, à travers lequel le sang s'écoulait en un film mince de manière à être exposé à une quantité considérable de fluide dialysant. La présente invention est dirigée vers la production d'un rein de type mobile, relativement peu couteux, dans lequel un segment de membrane dalysante est enroulé de manière appropriée en une structure compacte, portative.

L'on se rendra compte que la première considération dans tout rein artificiel doit être le fonctionnement à toute épreuve de fausses manoeuvres, et plus spécialement le fait d'assurer une intégrité absolue du conduit du sang. La présence de fuites dans le conduit perméable de sang enlève toute valeur au dispositif. Dans le cas du type de rein artifi- ciel à tambour à enroulement, il n'était en général possible de déterminer l'intégrité du tube perméable qu'après son enroulement. De nombreux autres types de reins artificielss ne peuvent être essayés de manière efficace que peu de temps avant leur emploi. On doit se rendre compte de ce que l'essai se fait d'habitude eh remplissant de sang l'élément, puisque tout autre flui- de contaminerait l'élément.

Une solution saline est inopérante comme fluide d'essai, puisqu'elle ne donne pas une décoloration visuelle du fluide de rin- çage pour signaler une fuite . Donc, il est nécessaire d'employer du sang.

Les inconvénients d'une telle limitation ne consistent pas unique- ment en une perte de temps et d'argent; temps pour remontage, et de l'argent pour main d'oeuvre et pour un nouveau sang d'amorçage, mais ils constituent surtout un danger pour la vie du malade, puisque un retard dans la dialyse pourrait être fatal, Dans certains cas, ce traitement ne s'applique qu'après avoir épuisé tous expédients chémothêrapeutiques et le malade, si on ne lui enlève pas l'excès d'urée dans le sang, serait mort en un jour ou à peu près.

Or, si un dialyseur de rein artificiel sur lequel on doit compter pour trai- ter le maldade, ne vaut rien, cela peut bien entrainer les conséquences fata- les mentionnées ci-dessus. La présente invention produit un rein étanche, lequel s'il n'y a pas de dégâts anormaux occasionnés par le transport, ac- complira toujours la tâche à laquelle il est destiné.

De plus, l'invention permet la production d'un rein artificiel qui est d'un prix si bas et d'installation si facile, que personne ne songe- ra à renoncer à une dialyse proposée à cause du prix d'un élément supplémen- taire ou à cause de la durée requise pour son installation.

En général, on peut se rendre compte de l'importance qu'il y a d'avoir un rein étanche en pensant qu'un malade peut perdre tout son sang et mourir en l'espace de quelques minutes aux taux d'écoulement utilisées environ 200 cm3 par minute. L'intégrité du rein artificiel doit être extrê- mement élevée puisqu'une dialyse donnée se fait pendant un laps de temps considérable, un laps de temps de quatre à cinq heures n'étant pas rare.

La structure de rein artificiel envisagée par la présente invention comprend deux tubes plats en cellulose enroulés entre des écrans non-toxiques en fibres de verre. La structure formée par les tubes et écrans est ensuite enroulée de manière serrée mais uniforme autour d'elle-même et est munie de connexions appropriées venant du corps du malade traité et conduisant vers

'le corps du malade. Le sang est pompé par le tubage cellulosique tandis que le fluide de rinçage est pompé transversalement à travers les écrans.

L'invention sera maintenant expliquée en se reportant aux dessins ci-joints dans lesquels la figure 1 est une vue schématique du système portatif de rein artificiel montré à l'état opératoire.

La figure 2 est une vue sectionnelle d'un élément de construction de la partie dialysante d'un rein artificiel.

La figure 3 est une vue sectionnelle du dialyseur, et la figure 4 est une vue agrandie, fragmentaire, sectionnelle de l'une des connexions entre les conduits de sang venant du patient et allant 'vers le patient et la membrane dialysante du rein artificiel.

La figure 11 montre une vue schématique d'un système de rein arti- ficiel. On produit l'écoulement du sang prélevé d'une artère, par exemple de l'artère radiale, dans le dialyseur par la pompe BP. Dans le mode de réalisation préféré, on prévoit au moins deux passages du sang dans le dia- lyseur. L'emploi d'une pluralité de passages à travers le dialyseur permet un fonctionnement continu malgré les fuites inattendues se produisant dans l'un des passages, dues par exemple à la manipulation brutale pendant le transport mentionnée ci-dessus.

Des moyens d'admission sont prévus à l'avant des pompes pour per- mettre l'addition de sang d'amorçage et les mesures de la tension à l'in- térieur du dispositif de rein artificiel. L'introduction de sang d'amorçage est nécessaire pour remplir l'unité avant de la connecter au malade.

La pompe de sang, désignée par BP, est une pompe "à doigts" telle que fabriquée par Sigmamotor Cq. de Middleport, New York. Cette pompe tra- vaille à l'extérieur du conduit dans lequel le sang s'écoule et supprime ainsi la nécessité d'un nettoyage gênant et coûteux du système. L'emploi de ce type de pompe dans lequel les organes "à doigts" F sont animés de manière continue d'un mouvement alternatif contre une plaque de support apte à être mise en position pour "repousser " le sang ' le long des conduit CA permet d'obtenir un écoulement égal dans les deux membranes, quel- que soient les variations de la résistance.

Le sang sous pression est alors envoyé dans le dialyseur dans lequel il est mis en contact avec une solution de rinçage ou dialysante qui comprend en général des solutions salines ou divers autres sels et ali- ments physiologiques.

Une composition préférée de fluide dialysant comprend par litre d'eau :
EMI2.1

<tb> NaCl <SEP> 570 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> NaHCO3 <SEP> 300"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> KC <SEP> 40 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>

CaCl2 <SEP> 28 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>

MgCl2 <SEP> 15 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>

0,4% <SEP> sucre <SEP> interverti
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> bactrique <SEP> pour <SEP> régler <SEP> le <SEP> pH <SEP> à <SEP> 7,4.
<tb>

Le fluide dmalysant est mis en circulation par une pompe montrée en-dessous du récipient de rinçage SP, le fluide pénétrant dans le dialyseur au fond d'une enceinte cylindrique et débordant à la partie supérieure pour

retourner dans le réservoir de rinçage pour être remis en circuit. La flui- de est chauffé à environ 39 C et est oxygéné (10 % CO2 dans O2) pour mainte- nir le sang dans un état favorable pour re-admission dans le corps. Après contact avec le liquide dialysant à travers la membrane perméable, le sang est conduit à une paire d'éléments "piège à air-filtre-égouttoir", après quoi les deux courants de sang sont assemblés et introduits dans une veine du malade.

Les éléments "piège à air-filtre-égouttoir" sont munis d'ouvertu- res de ventilation se prolongeant vers le haut pour chasser toutes bulles qui ont pu être retenues.. La lettre J désigne des points dans les conduits menant au dialyseur et partant de celui-ci, permettant la substitution ra- pide d'un élément alternatif,,
Une portion du dialyseur est montrée dans la figure 3.

L'on se rendra compte que le dialyseur comprend une enceinte externe H ouverte à la partie supérieure, adaptée à contenir le fluide dialysant ou de rinçage mis en circulation par la pompe qui délivre du liquide au fond central de H, le trajet du fluide étant indiqué par des flèches .La partie, opératoire du dialyseur comprend une paire de tubes ou cloisons faites en une membrane transparente, flexible, perméable, cette membrane permettant le passage à travers elle dans chaque direction, de substances à ions telles que les solutions salines mentionnées ci-dessus, ou l'urée nocive contenue dans le sang.

Cependant, la membrane ne permet pas le passage à travers elle, 1 de molécules plus grosses, telles que les protéines, et évidemment des cel- lules du sango Dans le mode de réalisation illustré, les segments de tube 10, chacun ayant une longueur d'environ 9 mètres et consistant en un tube cellulosique tel que le Visking XM-151, sont disposés entre les écrans 11 de fibre de verre recouverts de vinyle. Le mode préféré de réalisation pré- sente deux couches d'écrans sur l'un des côtés de tubes 10 et une seule de l'autre côté, les couches étant maintenues en relation espacée au moyen de quatre couches de bandes d'écrans analogues insérées entre les couches de protection 11 comme montré en lla dans la figure 2.

Lorsque l'écran de séparation est enroulé de manière à donner une forme cylindrique, trois épaisseurs d'écrans de séparation sépareront chaque spire du tube 10 pour ne pas obstruer de trop l'écoulement du fluide de rinçage. La séparation est cousue aux bords supérieurr- et inférieure et le long de sa ligne médiane pour former une enveloppe ou carter tubulaire plat, perforé, à chambres, pour
EMI3.1
les deux tubes cellulosiqu dialysants 10.

Des ajutages d'admission sont prévus sur le tube 10, adjacents à un noyau de récipient H ainsi que des ajutages.. de sortie, comme montré en 14, la structure des deux ajutages étant essentiellement celle montrée à une échelle plus grande dans la figure 4.

La structure de la figure 4, comprend un tube de vinyle 15 qui se réfère aussi bien au tube partant de la pompe BP qu'au tube menant aux éléments "piège à air-filtre-égouttoir". Il a été trouvé que ces ajutages (tube 15 aux carters 10) sont des éléments particulièrement critiques dans la fabrication d'un dialyseur étanche.

Dans le mode usuel d'assemblage, ce tubage présente un alésage d'environ 0,140 pouce et une épaisseur de paroi d'environ 0,035 pouce. Un adapteur rigide 16 qui dans le mode de réalisation-illustré est en nylon, est inséré dans l'extrémité du tube de vinyle 15. L'adapteur 16 possède un diamètre externe un peu plus grand que le diamètre interne du tube 15 afin de pouvoir y être tenu de manière serrée. Le montage de l'adapteur 16 dans le tube 15 est tel qu'il s'étend sur une distance appréciable à l'ex- térieur du tube 15 et la partie prolongée est recouverte d'un manchon élas- tique 17. Le manchon élastique 17 est fait en caoutchouc et possède un diamè- tre interne un peu plus petit que le diamètre externe de l'adapteur 16 pour

pouvoir entourer l'adapteur 16 d'une manière serrée.

Une enveloppe,en cellulose 18,qui à l'état dilaté à un diamètre légèrement supérieur à un pouce et présente une épaiseur telle (environ 0,001 pouce) qu'elle soit plate, est enroulée sur le tube 14, et dans cet étant elle aura une largeur d'environ 1-3/4 Pouce.

Lors de la fabrication, le carter 18 est enroulé( de manière uniforme autour de l'adapteur 16 en forme de manchon afin de réduire au minimum l'effort, puisque c'est à ce point particulier que les fuites se produisent le plus souvent. Le carter 18 monté de manière lâche est tenu en place par un collier élastique 19,
Le collier élastique 19 dans le mode de réalisation préféré, est similaire au manchon élastique 17, étant fait en caoutchouc et ayant des diamètres interne et externe identiques à ceux du manchon 17 afin d'obtenir un montage serré sur le carter 18. Le collier élastique 19 est rapidement assemblé comme montré, en le montant sur le tube 15 sur l'extrémité non- firée de la pièce de connexion J.

Une seconde buselure 20 coopère avec le collier élastique 19 dans le carter 18 qui serre de manière étroite contre la buselure élastique 17, cette buselure 20 étant également assemblée en lui faisant entourer le tube 15 depuis l'extrémité libre munie du joint J. La buselure 20 est fai- te en caoutchouc, mais possède un diamètre interne plus petit que celui de?-la buselure 17 et collier 19,en fixant ainsi le carter 18 à la buselure 17 par une pression exercée de manière uniforme le long du segment 16 entouré par la buselure 17dLors de là fabrication,la buselure 20 est enroulée sur elle-mê- me et est montée sur le tube 15 avant d'enrouler le carter 18 sur l'adapteur élastique 16 équipé de la buselure.Ainsi,

immédiatement après que le collier 19 a été placé sur le carter 18 pour le=tenir en place,la pression supplémen- taire et uniforme de la buselure 20 pourra être exercée.

Pour ancrer davantage en place le carter ' 18 sur l'adapteur 16 dans un montage étanche, des bandes non-élastiques 21 (obtenues par exemple en formant des noeuds sur des segments de fil) sont placées sur la buselure 20. Des bandes de fil 21 sont espacées, et sont placées de chaque côté du collier 19.
EMI4.1

Ainsi,un joint de caoutchouc-cellulose-caoutohouc est réalisé dans le mode de construction illustré, lequel permet à des forces uniformes dé compression de s'exercer sur la membrane perméable, en éliminant prati- quement les possibilités de fuites. Egalement la formation d'un joint reliant les extrémités du tube 15 et du carter 18 permet un écoulement direct de sang n'aboutissant pas en une application d'efforts inégaux sur le car- ter 18 pendant le dialyse. Tout joint dans la paroi du carter 18 pourrait produire de tels efforts qui auraient pour résultat une rupture du carter 18 pendant la longue période de dialyse.

Puisque l'obtention d'une structure absolument étanche est essentielle, l'assemblage de longs tubes-écrans obtenu comme décrit ci-des- sus est ensuite dilaté en appliquant momentanément une pression d'air de l'ordre de 0,5 livre par pouce carré. Si l'on omet cette phase, il a été trouvé que des essais de pression subséquents de l'asemblage de tubes en serpentin peuvent provoquer de petites perforations dans le carter cellu- losique.

Fabrication.

Dans la fabrication de l'élément dialyseur, on produit une struc- ture compacte en partant de l'assemblage d'une longueur de 9 mètres d'une enveloppe comprenantles écrans 11 et tubes 10, en enroulant les écrans 11 sur eux-mêmes autour d'un noyau cylindrique 12. Pour obtenir les meilleurs résultats, cet enroulement doit se faire sous tension constante. Avant l'en- roulement, le tube est muni avec l'ajutage de connexion de la figure 4.

Après enroulement, l'élément est soumis à des essais sous pression avec de l'air à une pression d'environ 3-1/2 livres par pouce carré, pour dilater le tube 10. Ensuite, l'élément est stérilisé au gaz et est emballé pour em- pêcher la contamination. Dans ce but, du coton stérile est placé dans les extrémités du tube 15 aux joints Jo L'enroulement est maintenu sous la for- me d'un serpentin par des bandes ou fermetures appropriées placées autour de sa circonférence. De plus, une enceinte H peut être prévue pour la proté- ger pendant le transport.

Fonctionnement.

Le tube dialyseur est d'abord complètement humidifié en provoquant l'écoulement du fluide de rinçage. On fait ensuite pomper une solution d' électrolyte par le tube dialysant pour le dilater graduellement.'La teneur en sel de la solution d'électrolyte n'a pas d'importance, car elle attein- dra rapidement l'équilibre avec le fluide dialysant. Cependant, les derniers six litres de la solution d'électrolyte doivent être isotoniques ( par exem- ple, 0,7 % NaCl) et aucune quantité d'air ne doit être pompée dans le rein.

Si on le désire, le dialyseur peut être essayé pour les fuites en pompant environ 100 cm3 de sang héparinisé suivi d'une nouvelle quantité de solution saline. A cette dernière quantité de solution saline on doit ajouter une petite quantité d'héparine.

Le malade reçoit la canule environ une heure avant sa connexion au rein artificiel pour réduire au minimum la probabilité de figeage dans les blessures. La canule veineuse est d'abord insérée, chaque canule conte- nant une solution saline et une petite quantité d'héparine, la connexion veineuse étant un peu plus élevée que la connexion artérielle pour simuler la résistance qui pourra être rencontrée plus tard dans la veine. Avant la canulation artérielle, le malade est héparinisé (environ 80 mgr. par malade moyen).

Le rein artificiel est ensuite amorcé avec environ un litre de sang citrate de la banque, renfermant également une petite quantité d'hépa- rine.

On fait alors circuler le sang du malade à travers le rein, le taux étant déterminé par un examen visuel des éléments "piège à air-filtre- égouttoir" et réglé par des dispositifs conventionnels de rétrécissement à tubes. D'ordinaire on administre de l'héparine en faible quantité pendant la diâlyse,la durée de figeage du malade étant vérifiée de temps en temps.

La description détaillée qui précède n'a été donnée que pour la facilité de sa compréhension, et on ne doit pas en déduire des limitations inutiles de la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS OU RESUME.

1. Rein artificiel, comprenant un tube plat, flexible, transparent, perméable entre des organes perforés non-toxiques disposés face à face, le dit tube et les dits organes ayant des segments de longueur appréciablement plus grande que leurs largeurs, les bords plus longs des dits organes étant <Desc/Clms Page number 6> fixés entre eux de manière à former une enveloppe plate pour le dit tube, l'assemblage des dits organes et du dit tube étant enroulé sur lui-même pour former un corps pratiquement cylindrique, et des moyens pour connecter les extrémités du dit tube en serpentin au courant de sang humain d'un malade.

2 . Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel une pluralité de tubes sont montés dans la dite enveloppe, les parties latérales de cette enveloppe étant fixées entre elles entre les dits tubes.

3. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel le dit tube est dilaté par la pression de l'air avant l'enroule- ment de l'enveloppe sur elle-même.

4. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel les moyens servant à connecter les extrémités du tube en serpen- tin comprennent des éléments tubulaires rigides associés avec chaque extré- mité du dit tube, chaque élément tubulaire étant relié à un segment de tube élastique à l'une des extrémités, et son autre extrémité étant insérée dans le dit tube, le dit élément tubulaire étant équipé de bandes de matière élastique vers l'intérieur et vers l'extérieur du dit tube.

5. Rein artificiel du genre revendiqué dans la revendication 4, dans lequel la bande élastique disposée vers l'extérieur est fixée par une bande non-élastique.

6. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel l'enveloppe enroulée en serpentin est montée dans une enceinte rigide.

7. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 6,dans lequel l'enceinte rigide a une forme cylindrique ouverte à l'une des extré- mités et ayant une ouverture centrale dans l'extrémité opposée, et le flui- de dialysant pouvant de cette manière être introduit par la dite ouvertu- re centrale et déborder sur les parois latérales de l'enceinte à l'une des extrémités.

8. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 7, dans lequel l'enveloppe en serpentin est munie d'un noyau central qui sup- porte la dite enveloppe dans la dite enceinte sans faire dévier l'enveloppe.

9. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 8, dans lequel le dit noyau est un cylindre dont la longueur est plus grande que la largeur de la dite enveloppe.

10. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel des moyens pour l'armoçage du sang sont associés aux moyens servant pour la connexion du tube en serpentin avec le courant de sang humain du malade.

11. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel des moyens servant de pompe sont-¯associés avec les moyens servant à connecter le tube en serpentin au courant de sang humain du malade.

12. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel les dits moyens servant à connecter le tube en serpentin au courant de sang humain du malade, comprennent des moyens de filtrage avec ventilation, 13. Rein artificiel tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel la dite enveloppe en serpentin est montée dans un récipient cylin- drique ayant des moyens permettant l'écoulement du fluide dialysant à travers <Desc/Clms Page number 7> ce récipient, la dite enceinte étant montée dans un récipient de rinçage équipé avec une pompe de circulation.

14. Rein ;artificiel tel' que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel les organes perforés non-toxiques, sont des écrans protecteurs, et la dite enveloppe comprend une pluralité de couches d'écrans protecteurs plus étroits intercalés entre les organes externes fermant la dite envelop- pe, et de cette manière les organes externes de la dite enveloppe sont main- tenus à un espacement qui établit une chambre destinée à recevoir le dit tube perméable.

15e Rein artificiel, substantiellement comme décrit et/ou en se reportant aux dessins ci-joints.