Appareil pour détoxiquer un liquide de l'organisme.
La présente invention concerne un appareil pour
détoxiquer un liquide de l'organisme et plus particulièrement
un appareil de détoxication d'un liquide de l'organisme à
l'aide de charbon activé.
Un appareil de détoxication d'un liquide de l'organisme d'usage classique comme appareil auxiliaire pour les
reins ou les foies artificiels comprend une colonne remplie de charbon activé de coquilles de noix de coco, de charbon activé de brai de pétrole ou d'une substance analogue quelconque. De nombreuses fines particules (poussières) de charbon adhèrent au charbon activé. Lorsque le liquide de l'organisme est amené à passer par la colonne remplie de ce charbon activé, ces fines particules sont libérées dans le
liquide et peuvent exercer des effets nuisibles dans l'organisme humain. Ces fines'particules peuvent aussi provoquer une fixation de globules rouges ou une formation de thrombus.
Pour éviter le dégagement des poussières de charbon, il est de pratique courante de revêtir la surface du charbon activé au moyen d'un polymère biocompatible insoluble dans l'eau, comme le collodion, le poly(méthacrylate d'hydroxyéthyle), l'acétylcellulose, divers dérivés cellulosiques et divers hydrogels.
Toutefois, l'enrobage du charbon activé dans une telle substance fait baisser sa capacité d'adsorption. Pour cette raison, il faut utiliser une grande quantité de charbon activé pour atteindre le degré désiré d'adsorption, ce. qui exige un grand appareil. Celui-ci, à son tour, exige une
plus grande quantité de liquide d'amorçage et augmente la contrainte à laquelle le patient est soumis pendant la circulation extracorporelle. De plus, la couche déposée sur le charbon activé contient une certaine quantité du solvant organique qui a été utilisé pour dissoudre le polymère en
vue de former le revêtement. Un tel résidu de solvant organique ou d'agent de revêtement peut être élue pendant la stérilisation à l'autoclave et la conservation à long terme,
ce qui peut susciter de nombreux effets secondaires dans l'organisme humain.
L'utilisation d'un agent poisseux à été envisagée aussi pour faire adhérer le charbon activé de coquilles de
noix de coco non enrobé sur un ruban afin d'empêcher le dégagement des fines poussières de charbon. Bien que ce procédé ne fasse pas baisser l'aptitude à l'adsorption, un appareil <EMI ID=1.1>
struire et onéreux. De plus, lorsque ce charbon activé est mis en contact avec un liquide de l'organisme, comme le sang, l'agent poisseux ou d'autres impuretés peuvent s'éluer.
L'invention a donc pour but de procurer un appareil pour détoxiquer un liquide de l'organisme qui met en jeu le pouvoir d'adsorption du charbon activé pur et qui n'a pas d'effet défavorable sur les' liquides de l'organisme.
Elle a aussi pour but de procurer un appareil pour détoxiquer un liquide de l'organisme dans lequel on utilise du charbon activé non enrobé.
L'invention a pour objet un appareil pour détoxiquer un liquide de l'organisme qui comprend un récipient creux:en forme de colonne comportant une entrée et une sortie pour le liquide de l'organisme, ainsi que des particules de charbon activé de brai de pétrole non enrobées contenues dans le récipient, lesquelles particules de charbon activé ont été lavées dans une solution d'épuration physiologiquement acceptable sous l'effet des ultrasons jusqu'à ce que le nombre
des fines poussières de charbon dégagées dans la solution d'épuration soit inférieur à 100 particules par ml pour les particules d'une dimension de plus de 2 microns et inférieur
<EMI ID=2.1>
de plus de 5 microns.
En règle générale, des corps filtrants comprenant des pores suffisamment fins pour retenir le charbon activé sont disposés du côté de l'entrée et du côté de la sortie du récipient.
Les particules de charbon activé ont généralement un diamètre de 0,1 à 1 mm et les corps filtrants comprennent des pores d'un diamètre de 200 à 250 microns.
En règle générale, le récipient a de préférence une <EMI ID=3.1>
activé soit tassé dans le récipient jusqu'au maximum de densité.
Le récipient est en outre rempli d'un liquide physiologiquement acceptable, par exemple de l'eau, une solution physiologique . salée, une solution aqueuse de dextranne ou une solution analogue. Cette solution de remplissage contient de préférence 50 à 5.000 unités d'héparine par gramme de charbon activé.
Dans les dessins :
<EMI ID=4.1>
reil de . détoxication du sang suivant une forme de réalisation
<EMI ID=5.1>
<EMI ID=6.1>
rateur pour le charbon activé de brai de pétrole utilisé suivant l'invention;
<EMI ID=7.1>
électronique à balayage du charbon activé de brai de pétrole avant épuration; <EMI ID=8.1> électronique à balayage du charbon activé de brai de pétrole après épuration, et
<EMI ID=9.1>
caractéristiques.de l'appareil de détoxication faisant l'objet de l'invention..
L'invention est décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins annexés.
La Fig. 1 représente un appareil de détoxication du sang qui fait l'objet d'une forme de réalisation de l'in-
vention. Cet appareil comprend un récipient 11 en forme de
�.
<EMI ID=10.1>
et une sortie 13 aux extrémités ouvertes, respectivement.
A ces extrémités ouvertes sont agencés des filtres 16 et 17 capables de retenir le charbon activé,qui sont décrits ci-après.
Ces filtres comprennent des pores suffisamment fins pour empêcher que le charbon activé sorte du récipient et ils déterminent un volume 18 à l'intérieur du récipient. Ce volume 18 a généralement une capacité de 50 à 5.000 ml et les pores
des filtres ont un diamètre de 200 à 250 microns.
Des particules de charbon activé de brai de pétrole
19 sont tassées dans le volume 18, de préférence à la densité maximale, pour empêcher les chocs produisant une attrition en fines particules. Le charbon activé de brai de pétrole est généralement obtenu par formation avec fusion (granulation) de brai -.de pétrole. Il est constitué par des particules sphériques d'une dimension d'environ 0,1 à 1 mm. Le charbon active de brai de pétrole est préférable au charbon activé de coquilles de noix de coco et aux autres variétés de charbon. activé parce qu'il manifeste une haute capacité d'adsorption tant pour les composés de bas poids moléculaire que pour les composés de poids moléculaire moyen ou élevé, a une grande dureté, présente des surfaces lisses et ne dégage que relativement peu de poussières de charbon lorsqu'il vient
<EMI ID=11.1>
Ce charbon activé de brai de pétrole est lavé ou épuré soigneusement avant d'être utilisé dans l'appareil de détoxication d'un liquide de l'organisme conforme à l'invention. Suivant l'invention, cette épuration est exécutée
par nettoyage sous ultrasons. Cette épuration est poursuivie jusqu'au moment où le nombre de particules de charbon active dégagées dans une solution d'épuration physiologiquement acceptable, comme de l'eau stérile, une solution physio-
<EMI ID=12.1> dimension de plus de 2 microns et de moins de 10 particules par ml pour les particules de dimension de plus de 5 microns.
Les comptages de fines poussières de charbon sont effectués à l'aide d'un compteur de Coulter. Lorsque les fines poussières de charbon dégagées dans la solution d'épuration sont en nombre tombant en dehors de l'intervalle ci-dessus, le charbon activé est considéré comme insuffisamment lavé et ne peut être considéré tel quel comme offrant la sécurité voulue pour'ce qui est de la fixation des globules rouges ou la formation de thrombus.
L'épuration du charbon activé par les ultrasons est de préférence exécutée à l'aide d'un appareil épurateur tel qu'illustré à la Fig. 2. L'appareil épurateur comprend un dispositif épurateur par ultrasons 21, une pompe de cir-
<EMI ID=13.1>
<EMI ID=14.1>
25 pour la solution d'épuration entre ces divers organes.
Le dispositif épurateur par ultrasons 21 comprend une cuve
27 munie d'un générateur d'ultrasons 26, une admission de solution 28 équipée d'un tamis et une sortie de solution
29 équipée d'un tamis se trouvant à l'intérieur do la cuve
27 pour le canal de circulation 25 pour la solution d'épura-
<EMI ID=15.1>
moteur 30. La cuve 27 est remplie d'une solution d'épuration physiologiquement acceptable 32, comme de là solution physiologique salée, de l'eau stérile ou une solution
<EMI ID=16.1>
de pétrole 33 est vers 6 La solution d'épuration contient de préférence du dextranne. Le premier dispositif filtrant
<EMI ID=17.1>
le second dispositif filtrant 2^ comporte une cartouche fil-
<EMI ID=18.1> <EMI ID=19.1>
en deux ou trois étages.
Lors du fonctionnement de cet appareil épurateur, le générateur d'ultrasons 26 est actionné pour séparer et détacher les fines particules et impuretés qui adhèrent au charbon activé de brai de pétrole 33 et un mouvement de rotation est imprimé à l'hélice 31 pour que l'agitation ainsi créée facilite l'épuration. La solution d'épuration 32 contenant les fines poussières et les impuretés passe, sous l'action de la pompe 22, par l'admission de solution 28 et parvient au premier dispositif filtrant 23 et au second dis-
<EMI ID=20.1>
de -plus de 5 microns sont retenues dans le premier dispositif filtrant 23 et les fines poussières et impuretés d'une
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
épurée retourne à la cuve 27 par la sortie de solution 29.
Le charbon activé de brai de pétrole 33 est donc suffisamment épuré par la circulation de la solution d'épuration 32 de cette façon.
Suivant ce procédé d'épuration, les conditions d'épuration dépendent de la qualité du charbon active utilisé,
<EMI ID=23.1>
<EMI ID=24.1>
<EMI ID=25.1>
charbon activé de brai de pétrole jusqu' au moment où le nombre de fines poussières de charbon d'une dimension de plus de 2 microns dégagées dans la solution d'épuration est de moins de 100 particules par ml, et le nombre de particules d'une dimension de plue'de 5 microns dégagées dans la solution est de moins de 10 particules par ml.
Le charbon active de brai de pétrole 33 ainsi suffisamment épuré par les ultrasons subit plusieurs lavages par décantation et est ensuite introduit dans le récipient 11 tel quel (c'est-à-dire sans être enrobé de l'une ou l'autre substance) comme illustré à la Fig. 1.
Pour éviter le séchage du charbon activé,celui-ci est généralement immergé dans une solution physiologiquement acceptable 20 que contient le récipient 11 comme illustré
à la Fig. 1. Cette solution de remplissage comprend de l'eau, des sels physiologiques, etc. Cette solution de remplissage peut être la solution d'épuration recueillie au dernier stade du procédé d'épuration par ultrasons décrit ci-dessus.
La Demanderesse a découvert en outre que l'addi-
<EMI ID=26.1>
internationales) par gramme de charbon activé à la solution
de remplissage 20 empêche davantage la coagulation du sang passant par l'appareil de détoxication d'un liquide de l'organisme. Lorsque la solution de remplissage 20 est additionnée de 50 à 5.000 unités et de préférence de 200 à 2.000 unités d'héparine par gramme de charbon activé et mise en contact avec le charbon actif pendant au moins environ 6 heures,
la majeure partie de l'héparine s'écoule lorsque l'appareil
est nettoyé,avant d'être utilisé,avec une solution physiologique ou une solution analogue, mais une partie de l'héparine subsiste dans les pores ou à la surface du charbon activé pendant une longue durée. Cette héparine résiduelle empêche
la baisse de la capacité d'adsorption du charbon activé
de même que la coagulation du sang et la dégradation des plaquettes. De préférence, l'héparine a un poids moléculaire d'environ 5.000 à 25-000.
Après que le récipient 11 a été rempli de charbon activé et de solution de remplissage, on effectue une stérili-sation à l'autoclave, l'entrée 12 et la sortie 13 étant obturées au moyen d'un bouchon expansible, par exemple en caoutchouc de silicone, pour achever l'appareil de détoxication du sang convenant pour les reins et foies artificiels.
Cet appareil de détoxication fonctionne par adsorption des agents organiques et agents toxiques de poids moléculaire moyen contenus dans le sang, comme il en est
de la créatinine, de l'inuline, des pesticides, des somni�ères et les élimine ainsi. Du fait que les fines poussières et impuretés ont été éliminées du charbon activé de brai de pétrole au point que les corps figurés du sang, comme les plaquettes, ne se fixent pas sensiblement au charbon activé, l'apport des fines particules dans l'organisme humain et la formation de thrombus peuvent être empêchés et la biocompatibilité de l'appareil peut être rendue équivalente à celle d'un appareil classique contenant, du charbon activé enrobé.
De plus, comme le charbon activé n'est pas enrobé dans l'appareil de l'invention, sa capacité d'adsorption est élevée,
et les résidus de solvants organiques ainsi que Les produits d'élution de l'agent de revêtement utilisé pour l'enrobage
du charbon activé sont supprimés.
L'appareil de détoxication d'un liquide de l'organisme conforme à l'invention peut être appliqué non seulement à l'épuration du sang, mais également à l'épuration de filtrats séparés au moyen d'appareils à séparer le plasma.
L'invention est illustrée par les exemples suivants. EXEMPLE 1.-
Pour l'appareil épurateur de la Fig. 2, on utilise comme dispositif épurateur par ultrasons celui vendu sous le nom de "solid state 600" de la Société Ultra'sonie Industry K.K.
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
verse dans cet appareil épurateur à ultrasons 1 kg de
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1>
de la solution physiologique salée stérilisée. On exécute l'épuration de manière continue au débit de 3 litres par minute pendant 3 heures. Après cette épuration, on inspecte les cartouches filtrantes. Celles-ci se révèlent noircies par les fines poussières dégagées, ce qui confirme que celles-ci sont bien retenues à cet endroit. On mesure à l'aide d'un compteur de Coulter (type ZB de la Société Coulter Electronics Inc.) le nombre de fines particules contenues; dans la solution physiologique ..salée s'écoulant à
la sortie de solution. Le nombre des fines poussières se révèle inférieur à 100 particules par ml pour les particules d'une dimension de plus de 2 microns et de 0 particule par . ml pour celles d'une dimension de plus de 5 microns. La solution d'épuration se révèle donc propre.
Avant et après l'épuration, on examine la surface du charbon activé au microscope électronique à balayage. On observe avant l'épuration de nombreuses fines poussières visi-
<EMI ID=31.1>
l'épuration, comme le montre la Fig. 4. Il est ainsi confirmé que l'épuration a été poussée jusqu'à un degré satisfaisant.
On introduit en quantité de 100 g le charbon activé de brai de pétrole ainsi épuré dans une colonne et on exécute une stérilisation à l'autoclave, l'entrée et la sortie étant obturées au moyen de bouchons en caoutchouc de silicone. Ensuite, on fait passer au débit de 200 ml par minute une solution physiologique salée filtrée deux fois sur une membrane filtrante microporeuse (pores de 0,22 micron).
Après 5 minutes, on mesure au moyen du compteur de Coulter le nombre de fines poussières subsistant dans la solution physiologique salée épurée. Les résultats sont rassemblés au tableau I.
<EMI ID=32.1>
l'artère carotide et la veine jugulaire d'un chien bâtard
<EMI ID=33.1>
ganisme et constituer un circuit de circulation du sang pour un rein artificiel. On connecte la colonne précitée à ce circuit pour effectuer une expérience de circulation extracorporelle.
On mesure les fluctuations du nombre de plaquettes pendant l'expérience de circulation extracorporelle, les
<EMI ID=34.1>
stérilisé à l'autoclave dans la colonne ci-dessus en quantité de 100 g et on fait passer une solution à 20 mg par 100 ml
de vitamine B12,en passe unique ,au débit de 200 ml par mi-
<EMI ID=35.1>
cette opération, les résultats étant représentés par la
<EMI ID=36.1>
définie par la relation suivante :
<EMI ID=37.1>
où ET est la clearance, en ml par minute,
Ci est la concentration en impuretés à l'entrée de la
colonne, en mg %,
<EMI ID=38.1>
colonne, en mg %, et QB est le débit de solution, en ml par minute.
<EMI ID=39.1> <EMI ID=40.1>
nol. Après chauffage du mélange pour la dissolution de l'agent d'enrobage, on ajoute du charbon activé de brai de pétrole en quantité de 1 kg et on évapore l'éthanol à l'air chaud.
Après évaporation de la phase liquide, on conserve le solide à l'étuve à 90[deg.]C pendant 2 jours pour obtenir du charbon activé de brai de pétrole enrobé.
On introduit le charbon activé ainsi préparé en quantité de 100 g dans une colonne et on stérilise celle-ci à l'autoclave comme dans l'exemple 1. Ensuite, on fait passer une solution physiologique salée dans la colonne et on mesure le nombre de fines poussières dans la solution. Les résultats sont rassemblés au tableau I. On exécute des expériences similaires avec du charbon activé de brai de pétrole
<EMI ID=41.1>
<EMI ID=42.1>
On effectue des expériences de circulation extracorporelle comme dans l'exemple 1, en une colonne remplie de charbon activé de brai de pétrole enrobé et une colonne remplie de charbon activé de brai de pétrole non
<EMI ID=43.1>
(pour le charbon activé enrobé) et c (pour le charbon activé
<EMI ID=44.1>
clearance avec le charbon activé enrobé dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, les résultats étant représentés par la courbe b2 de la Fig. 6.
<EMI ID=45.1>
Il ressort d'un examen, de la Fig. ? et du tableau I que le charbon activé de brai de pétrole non enrobé de l'invention ne dégage pas de fines poussières, que la réduction du nombre de plaquettes est faible et que la biocompatibilité est_bonne comme celle d'un charbon actif enrobé classique.
On peut déduire de plus de la Fig. 6 que le charbon activé de brai de pétrole conforme à l'invention permet de
<EMI ID=46.1>
peut être portée au double de celle obtenue avec le charbon activé enrobé.
EXEMPLE 2.-
On mélange en quantité de 100 g du charbon activé
<EMI ID=47.1>
suffisamment épuré par le procédé de l'exemple 1 avec 200 ml de solution physiologique salée contenant 250 unités par ml
<EMI ID=48.1>
<EMI ID=49.1>
On introduit le mélange dans un récipient en forme de colonne
<EMI ID=50.1>
scelle le récipient pour obtenir un appareil tel qu'illustré
<EMI ID=51.1>
toclave. On fait passer la solution physiologique salée dans la colonne au débit de 100 ml par minute en quantité
de 2 litres pour nettoyer la colonne comme opération préparatoire. Après 30 minutes de repos, on fait passer de la sointion physiologique salée dans la colonne au débit de 200 ml par minute en quantité de 2 litres. On détermine par examen au bleu de toluidine les quantités d'héparine dans les solutions physiologiques salées recueillies dans les deux cas
<EMI ID=52.1>
On peut déduire de la Fig. 7 que bien que la majeure partie de ;.'héparine contenue dans le récipient en forme de colonne soit éliminée par le nettoyage préparatoire, une fraction de l'héparine subsiste à la surface et dans les micropores et autres fissures du charbon activé et que ce résidu d'héparine exerce un effet anticoagulant local se manifestant par d'excellents résultats tels que ceux obtenus dans les exemples ci-après.
EXEMPLE 3.-
On prépare une colonne DHP en opérant comme dans l'exemple 2, sauf qu'on modifie le diamètre et la hauteur
du récipient de l'exemple 2 en les portant à 20 et 30 mm, respectivement, et qu'on remplit cette colonne de 5 g de charbon activé et de 10 ml de solution physiologique salée contenant 250 unités d'héparine par ml (rapport héparine/char-
<EMI ID=53.1>
<EMI ID=54.1>
<EMI ID=55.1>
la différence étant que la quantité d'héparine dans la solution physiologique salée est de 1.000 unités par ml, la quantité d'héparine étant ainsi de 2.000 unités par gramme de charbon activé.
EXEMPLE DE COMPARAISON 2.-
On mélange le charbon activé de brai de pétrole de l'exemple 2 sans l'épurer avec de la solution physiologique
<EMI ID=56.1>
physiologique salée et on introduit le mélange dans les
<EMI ID=57.1>
Les quantités de charbon activé et de solution physiologique salée dans les récipients sont les mêmes que ci-dessus.
EXEMPLE DE COMPARAISON 3.-
On lave soigneusement le charbon activé de brai de pétrole de l'exemple l,pris en quantité de 1 kg,et on l'in-
<EMI ID=58.1>
afin de le sécher. On chauffe à 80[deg.]C de l'éthanol anhydre, pris en quantité de 2 litres ,et on y ajoute 15 g de poly-
(méthacrylate d'hydroxyéthyle) qu'on y fait dissoudre. On verse ensuite la solution dans un appareil de séchage. Après addition de 1 kg du charbon activé séché à cette solution, on évapore rapidement l'éthanol à l'air chaud. On laisse
<EMI ID=59.1>
72 heures pour obtenir du charbon activé portant un enrobage anticoagulant d'une épaisseur d'environ 1 micron.
Au moyen du charbon activé enrobé résultant, on prépare des colonnes DHP de deux dimensions différentes en opérant comme dans l'exemple de comparaison 2. Les quantités de charbon activé et de solution physiologique salée sont les mêmes que ci-dessus.
EXPERIENCE 1. -
On exécute des expériences de circulation extracorporelle sur des lapins d'Europe pour comparer le pouvoir anticoagulant et les dégradations aux plaquettes par
<EMI ID=60.1>
DHP des exemples de comparaison 2 et 3.
On établit une circulation du sang à partir de
<EMI ID=61.1>
une chambre d'aération et la veine jugulaire du lapin, dans l'ordre indiqué. On stérilise chaque colonne DHP au préala-
<EMI ID=62.1>
siologique salée au débit de 100 ml par minute comme prépara-tion à l'exécution de la circulation extracorporelle. On entretient la circulation au débit de 20 ml de sang par minute pendant 2 heures. Avant l'établissement de cette circulation, on administre,comme dans le cas général, progressivement 150 unités d'héparine par kg, tandis qu'on n'administre pas d'héparine après la circulation.
Tandis qu'on exécute la circulation extracorporelle de cette façon, on mesure l'évolution de la différence de pression (AP) au cours du temps à l'entrée et à la sortie
<EMI ID=63.1>
port à la valeur initiale) du nombre de plaquettes par volume unitaire. Les résultats sont illustrés aux <EMI ID=64.1> courbes a, b, c et d sont représentatives des résultats des exemples 3 et 4 et des exemples de comparaison 2 et 3, respectivement.
On peut déduire des résultats illustrés à la Fig. 8
<EMI ID=65.1>
son 2 (courbe c) et qu'une coagulation a lieu dans la colonne et empêche un écoulement régulier du sang. Après l'expérience,
<EMI ID=66.1>
de caillots.
Au contraire, dans l'exemple 3 (courbes a et b),
<EMI ID=67.1>
n'augmente pas beaucoup et on ne retrouve pas de caillots.
On peut déduire des résultats illustrés à la Fig. 9 que l'évolution du nombre de plaquettes est à peu près la même dans les exemples 3 et 4 (courbes a et b) et dans
<EMI ID=68.1> .tombe à environ 60% après-l'expérience de circulation dans l'exemple de comparaison 2 (courbe cl.
EXPERIENCE 2.-
Pour comparer l'aptitude à l'adsorption de la
<EMI ID=69.1>
nes DHP préparées dans les exemples de comparaison 2 et 3,
on mesure l'évolution de la clearance dans le temps en prenant comme substances- de référence de la créatinine, de la vitamine B12 et de l'inuline. On introduit dans le réservoir de la solution physiologique salée contenant, suivant le cas, 10 ml de créatinine ou de vitamine B12 ou bien d'inuline et
on complète le circuit par un échangeur de chaleur,
à sang, un piège à bulles et la colonne DHP. dans l'ordre indiqué, pour constituer un trajet unique. On utilise la colonne DHP après l'avoir stérilisée à l'autoclave et nettoyée avec 2: litres *de solution physiologique salée au débit de
100 ml par minute.
On mesure les clearances des solutés de référence
<EMI ID=70.1>
Les résultats sont illustrés à la Fig. 10- Dans celle-ci, les courbes al, a2 et a3 indiquent l'évolution
<EMI ID=71.1>
<EMI ID=72.1>
comparaison 2 et les courbes dit d2 et d3 indiquent la même grandeur pour l'exemple de comparaison 3- L'indice 1 est attribué à la créatinine, l'indice 2 à la vitamine B12 et l'indice 3 à l'inuline.
On peut déduire des résultats illustrés à la Fig. 10 que la clearance est élevée et que l'aptitude à l'adsorption
<EMI ID=73.1>
dégradation.
Ces effets sont observés lorsque le rapport de
<EMI ID=74.1>
5.000 unités par gramme.
REVENDICATIONS
1.- Appareil pour détoxiquer un liquide de l'organisme, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient creux en forme de colonne comportant une entrée et une sortie pour le liquide de l'organisme, ainsi que des particules de charbon activé de brai de pétrole non enrobées contenues dans le récipient, lesquelles particules de charbon activé ont été lavées dans une solution d'épuration physiologiquement acceptable sous l'effet des ultrasons jusqu'à ce que le nombre des fines poussières de charbon dégagées dans la solution d'épuration soit inférieur à 100 particules par ml pour les particules d'une dimension de plus de
2 microns et inférieur à 10 particules par ml pour les particules d'une dimension de plus de 5 microns.
Apparatus for detoxifying a liquid from the body.
The present invention relates to an apparatus for
detoxify a liquid from the body and more particularly
a device for detoxifying a fluid from the body
using activated charcoal.
A device for detoxifying a liquid from the body for conventional use as an auxiliary device for
kidneys or artificial livers includes a column filled with activated charcoal from coconut shells, activated charcoal from petroleum pitch or the like. Many fine particles (dust) of carbon adhere to activated carbon. When the liquid of the organism is brought to pass through the column filled with this activated carbon, these fine particles are released in the
liquid and can exert harmful effects in the human body. These fine particles can also cause red blood cells to form or form thrombi.
To avoid the release of carbon dust, it is common practice to coat the surface of activated carbon with a biocompatible polymer insoluble in water, such as collodion, poly (hydroxyethyl methacrylate), acetylcellulose , various cellulose derivatives and various hydrogels.
However, the coating of activated charcoal in such a substance lowers its adsorption capacity. For this reason, a large amount of activated charcoal must be used to achieve the desired degree of adsorption. which requires a large device. This, in turn, requires a
greater amount of priming fluid and increases the stress to which the patient is subjected during extracorporeal circulation. In addition, the layer deposited on the activated carbon contains a certain amount of the organic solvent which was used to dissolve the polymer in
view to form the coating. Such an organic solvent or coating agent residue can be eluted during autoclave sterilization and long-term storage,
which can cause many side effects in the human body.
The use of a tackifier has also been envisaged for adhering the activated charcoal to
coconut uncoated on a ribbon to prevent the release of fine coal dust. Although this process does not lower the adsorption capacity, a device <EMI ID = 1.1>
struire et expensive. In addition, when this activated carbon is brought into contact with a liquid in the body, as the blood, the sticky agent or other impurities can elute.
The object of the invention is therefore to provide an apparatus for detoxifying a liquid from the body which brings into play the adsorption capacity of pure activated charcoal and which has no adverse effect on the body fluids. .
It also aims to provide an apparatus for detoxifying a liquid from the body in which uncoated activated carbon is used.
The invention relates to an apparatus for detoxifying an organism liquid which comprises a hollow container: in the form of a column having an inlet and an outlet for the organism liquid, as well as particles of activated carbon of pitch uncoated petroleum contained in the container, which particles of activated carbon have been washed in a physiologically acceptable cleaning solution under the effect of ultrasound until the number
fine coal dust released in the purification solution is less than 100 particles per ml for particles with a size of more than 2 microns and less
<EMI ID = 2.1>
larger than 5 microns.
Typically, filter bodies with pores small enough to retain activated charcoal are disposed on the inlet side and the outlet side of the container.
The activated carbon particles generally have a diameter of 0.1 to 1 mm and the filter bodies include pores with a diameter of 200 to 250 microns.
As a rule, the container preferably has an <EMI ID = 3.1>
activated is packed in the container to the maximum density.
The container is also filled with a physiologically acceptable liquid, for example water, a physiological solution. salt, an aqueous dextran solution or the like. This filling solution preferably contains 50 to 5,000 units of heparin per gram of activated charcoal.
In the drawings:
<EMI ID = 4.1>
reil of. blood detoxification according to one embodiment
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
rator for activated carbon from petroleum pitch used according to the invention;
<EMI ID = 7.1>
electronic scanning of activated carbon from pitch oil before purification; <EMI ID = 8.1> scanning electronically activated carbon from pitch oil after purification, and
<EMI ID = 9.1>
characteristics of the detoxification apparatus which is the subject of the invention.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 shows a blood detoxification apparatus which is the subject of an embodiment of the invention.
vention. This device comprises a container 11 in the form of
�.
<EMI ID = 10.1>
and an outlet 13 with open ends, respectively.
At these open ends are arranged filters 16 and 17 capable of retaining the activated carbon, which are described below.
These filters include pores which are sufficiently fine to prevent activated charcoal from leaving the container and they determine a volume 18 inside the container. This volume 18 generally has a capacity of 50 to 5,000 ml and the pores
filters have a diameter of 200 to 250 microns.
Particles of activated carbon oil pitch
19 are packed in the volume 18, preferably at the maximum density, to prevent shocks producing attrition in fine particles. Activated carbon from petroleum pitch is generally obtained by formation with fusion (granulation) of petroleum pitch. It consists of spherical particles with a size of approximately 0.1 to 1 mm. Activated charcoal from petroleum pitch is preferable to activated charcoal from coconut shells and other varieties of charcoal. activated because it exhibits a high adsorption capacity for both low molecular weight and medium or high molecular weight compounds, has a high hardness, has smooth surfaces and gives off relatively little carbon dust when he comes
<EMI ID = 11.1>
This activated carbon of pitch oil is washed or purified carefully before being used in the device for detoxifying an organism liquid according to the invention. According to the invention, this purification is carried out
by ultrasonic cleaning. This purification is continued until the number of particles of activated carbon released in a physiologically acceptable purification solution, such as sterile water, a physiological solution.
<EMI ID = 12.1> size greater than 2 microns and less than 10 particles per ml for particles larger than 5 microns.
The fine coal dust counts are made using a Coulter counter. When the fine coal dust released in the purification solution is in number falling outside the above range, the activated carbon is considered as insufficiently washed and cannot be considered as such as offering the desired safety for this which is from fixing red blood cells or thrombus formation.
The purification of the activated carbon by ultrasound is preferably carried out using a purifying apparatus as illustrated in FIG. 2. The purifier comprises an ultrasonic purifier 21, a circulating pump
<EMI ID = 13.1>
<EMI ID = 14.1>
25 for the purification solution between these various organs.
The ultrasonic cleaning device 21 comprises a tank
27 provided with an ultrasonic generator 26, a solution inlet 28 equipped with a sieve and a solution outlet
29 fitted with a sieve inside the tank
27 for the circulation channel 25 for the purifying solution
<EMI ID = 15.1>
motor 30. The tank 27 is filled with a physiologically acceptable purification solution 32, such as from there physiological saline solution, sterile water or a solution
<EMI ID = 16.1>
of petroleum 33 is around 6 The purification solution preferably contains dextran. The first filtering device
<EMI ID = 17.1>
the second filter device 2 ^ includes a wire cartridge
<EMI ID = 18.1> <EMI ID = 19.1>
in two or three floors.
During the operation of this purifying apparatus, the ultrasonic generator 26 is actuated to separate and detach the fine particles and impurities which adhere to the activated carbon of petroleum pitch 33 and a rotational movement is imparted to the propeller 31 so that the agitation thus created facilitates purification. The purification solution 32 containing the fine dust and the impurities passes, under the action of the pump 22, by the admission of solution 28 and reaches the first filtering device 23 and the second device.
<EMI ID = 20.1>
of -more than 5 microns are retained in the first filtering device 23 and the fine dust and impurities of a
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
purified returns to tank 27 through the solution outlet 29.
The activated petroleum pitch carbon 33 is therefore sufficiently purified by the circulation of the purification solution 32 in this way.
According to this purification process, the purification conditions depend on the quality of the activated carbon used,
<EMI ID = 23.1>
<EMI ID = 24.1>
<EMI ID = 25.1>
activated carbon from petroleum pitch up to the point where the number of fine coal dust with a dimension of more than 2 microns released in the purification solution is less than 100 particles per ml, and the number of particles of a dimension of more than 5 microns released in the solution is less than 10 particles per ml.
The active pitch carbon 33 thus sufficiently purified by ultrasound undergoes several washes by decantation and is then introduced into the container 11 as it is (that is to say without being coated with one or the other substance) as shown in Fig. 1.
To avoid drying of the activated carbon, it is generally immersed in a physiologically acceptable solution 20 contained in the container 11 as illustrated
in Fig. 1. This filling solution includes water, physiological salts, etc. This filling solution can be the purification solution collected at the last stage of the ultrasonic purification process described above.
The Applicant has further discovered that the addi-
<EMI ID = 26.1>
international) per gram of activated carbon solution
Filler 20 further prevents clotting of blood passing through the body's liquid fluid detoxification apparatus. When the filling solution 20 is added from 50 to 5,000 units and preferably from 200 to 2,000 units of heparin per gram of activated carbon and brought into contact with the activated carbon for at least about 6 hours,
most of the heparin flows when the device
is cleaned, before use, with a physiological solution or a similar solution, but part of the heparin remains in the pores or on the surface of the activated charcoal for a long time. This residual heparin prevents
the decrease in the adsorption capacity of activated carbon
as well as blood clotting and breakdown of platelets. Preferably, heparin has a molecular weight of about 5,000 to 25-000.
After the container 11 has been filled with activated carbon and filling solution, an autoclave sterilization is carried out, the inlet 12 and the outlet 13 being closed by means of an expandable plug, for example made of rubber. silicone, to complete the blood detoxification device suitable for artificial kidneys and livers.
This detoxification device works by adsorption of organic agents and toxic agents of average molecular weight contained in the blood, as it is
creatinine, inulin, pesticides, sleep aids and eliminates them as well. Because the fine dust and impurities have been removed from the activated carbon of pitch oil to the point that the figured bodies of the blood, like platelets, do not attach appreciably to activated carbon, the contribution of fine particles in the body Human and thrombus formation can be prevented and the biocompatibility of the device can be made equivalent to that of a conventional device containing coated activated carbon.
In addition, since the activated carbon is not coated in the apparatus of the invention, its adsorption capacity is high,
and residues of organic solvents as well as Elution products of the coating agent used for the coating
activated charcoal are removed.
The apparatus for detoxifying a liquid from the organism according to the invention can be applied not only to the purification of blood, but also to the purification of separated filtrates by means of apparatuses for separating the plasma.
The invention is illustrated by the following examples. EXAMPLE 1.-
For the purifier of FIG. 2, the ultrasonic purifier used is that sold under the name of "solid state 600" from the company Ultra'sonie Industry K.K.
<EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1>
pour into this ultrasonic purifier 1 kg of
<EMI ID = 29.1>
<EMI ID = 30.1>
sterilized saline solution. Purification is carried out continuously at a rate of 3 liters per minute for 3 hours. After this purification, the filter cartridges are inspected. These appear to be blackened by the fine dust released, which confirms that they are well retained at this location. The number of fine particles contained is measured using a Coulter counter (type ZB from the company Coulter Electronics Inc.); in physiological saline solution flowing at
the solution outlet. The number of fine dust is less than 100 particles per ml for particles larger than 2 microns and 0 particles per. ml for those with a dimension of more than 5 microns. The purification solution therefore turns out to be clean.
Before and after the purification, the surface of the activated carbon is examined by a scanning electron microscope. Before the purification, many fine dusts can be seen
<EMI ID = 31.1>
purification, as shown in Fig. 4. It is thus confirmed that the purification has been pushed to a satisfactory degree.
Activated charcoal from petroleum pitch thus purified is introduced in a quantity of 100 g into a column and sterilization is carried out in an autoclave, the inlet and outlet being closed by means of silicone rubber stoppers. Next, a physiological saline solution filtered twice through a microporous filter membrane (0.22 micron pores) is passed through at a flow rate of 200 ml per minute.
After 5 minutes, the number of fine dusts remaining in the purified physiological saline solution is measured using the Coulter counter. The results are collated in Table I.
<EMI ID = 32.1>
carotid artery and jugular vein of a mongrel dog
<EMI ID = 33.1>
ganism and constitute a blood circulation circuit for an artificial kidney. We connect the above column to this circuit to perform an extracorporeal circulation experiment.
We measure the fluctuations in the number of platelets during the extracorporeal circulation experiment, the
<EMI ID = 34.1>
autoclaved in the above column in an amount of 100 g and passing a 20 mg solution per 100 ml
vitamin B12, single pass, at a flow rate of 200 ml per half
<EMI ID = 35.1>
this operation, the results being represented by the
<EMI ID = 36.1>
defined by the following relation:
<EMI ID = 37.1>
where ET is the clearance, in ml per minute,
Ci is the impurity concentration at the inlet of the
column, in mg%,
<EMI ID = 38.1>
column, in mg%, and QB is the flow rate of solution, in ml per minute.
<EMI ID = 39.1> <EMI ID = 40.1>
nol. After heating the mixture to dissolve the coating agent, activated carbon of pitch oil is added in an amount of 1 kg and the ethanol is evaporated in hot air.
After evaporation of the liquid phase, the solid is stored in an oven at 90 [deg.] C for 2 days to obtain activated charcoal of coated petroleum pitch.
The activated carbon thus prepared in an amount of 100 g is introduced into a column and the latter is sterilized in an autoclave as in Example 1. Then, a physiological saline solution is passed through the column and the number of fine dust in the solution. The results are collated in Table I. Similar experiments are carried out with activated carbon from petroleum pitch.
<EMI ID = 41.1>
<EMI ID = 42.1>
Extracorporeal circulation experiments are carried out as in Example 1, in a column filled with activated carbon with coated petroleum pitch and a column filled with activated carbon with non-petroleum pitch.
<EMI ID = 43.1>
(for coated activated carbon) and c (for activated carbon
<EMI ID = 44.1>
clearance with activated charcoal coated under the same conditions as in Example 1, the results being represented by curve b2 in FIG. 6.
<EMI ID = 45.1>
It appears from an examination, of FIG. ? and from Table I that the activated carbon of uncoated petroleum pitch of the invention does not emit fine dust, that the reduction in the number of platelets is low and that the biocompatibility is good as that of a conventional coated activated carbon.
We can deduce further from FIG. 6 that activated carbon from petroleum pitch according to the invention makes it possible to
<EMI ID = 46.1>
can be increased to twice that obtained with coated activated charcoal.
EXAMPLE 2.-
100 g of activated carbon are mixed
<EMI ID = 47.1>
sufficiently purified by the method of Example 1 with 200 ml of physiological saline solution containing 250 units per ml
<EMI ID = 48.1>
<EMI ID = 49.1>
The mixture is introduced into a column-shaped container
<EMI ID = 50.1>
seal the container to obtain a device as illustrated
<EMI ID = 51.1>
slave. The physiological saline solution is passed through the column at a flow rate of 100 ml per minute in quantity
2 liters to clean the column as a preparatory operation. After 30 minutes of rest, salted physiological solution is passed through the column at a flow rate of 200 ml per minute in an amount of 2 liters. The quantities of heparin in physiological saline solutions collected in both cases are determined by examining with toluidine blue
<EMI ID = 52.1>
We can deduce from Fig. 7 that although the major part of the heparin contained in the column-shaped container is eliminated by the preparatory cleaning, a fraction of the heparin remains on the surface and in the micropores and other cracks of the activated charcoal and that heparin residue exerts a local anticoagulant effect manifested by excellent results such as those obtained in the examples below.
EXAMPLE 3.-
A DHP column is prepared by operating as in Example 2, except that the diameter and the height are modified
of the container of Example 2, bringing them to 20 and 30 mm, respectively, and filling this column with 5 g of activated charcoal and 10 ml of physiological saline solution containing 250 units of heparin per ml (heparin ratio /tank-
<EMI ID = 53.1>
<EMI ID = 54.1>
<EMI ID = 55.1>
the difference being that the amount of heparin in the physiological saline solution is 1,000 units per ml, the amount of heparin thus being 2,000 units per gram of activated charcoal.
COMPARISON EXAMPLE 2.-
The activated carbon of petroleum pitch from Example 2 is mixed without purifying it with physiological solution.
<EMI ID = 56.1>
physiological saline and the mixture is introduced into the
<EMI ID = 57.1>
The quantities of activated charcoal and physiological saline solution in the containers are the same as above.
COMPARISON EXAMPLE 3.-
The activated charcoal of petroleum pitch from Example 1, taken in an amount of 1 kg, is carefully washed and added.
<EMI ID = 58.1>
in order to dry it. Anhydrous ethanol, taken in an amount of 2 liters, is heated to 80 ° C. and 15 g of poly-
(hydroxyethyl methacrylate) which is dissolved there. The solution is then poured into a drying apparatus. After adding 1 kg of dried activated charcoal to this solution, the ethanol is quickly evaporated in hot air. We let
<EMI ID = 59.1>
72 hours to obtain activated charcoal carrying an anticoagulant coating with a thickness of approximately 1 micron.
Using the resulting coated activated charcoal, DHP columns of two different dimensions are prepared by operating as in Comparative Example 2. The amounts of activated charcoal and physiological saline solution are the same as above.
EXPERIENCE 1. -
Extracorporeal circulation experiments are performed on European rabbits to compare the anticoagulant power and damage to platelets by
<EMI ID = 60.1>
DHH of Comparison Examples 2 and 3.
A blood circulation is established from
<EMI ID = 61.1>
an aeration chamber and the rabbit jugular vein, in the order shown. Each DHP column is sterilized beforehand.
<EMI ID = 62.1>
saline siological at a flow rate of 100 ml per minute as preparation for the execution of extracorporeal circulation. The circulation is maintained at the rate of 20 ml of blood per minute for 2 hours. Before establishing this circulation, 150 units of heparin per kg are administered, as in the general case, gradually, while no heparin is administered after circulation.
While performing the extracorporeal circulation in this way, we measure the evolution of the pressure difference (AP) over time at the inlet and outlet
<EMI ID = 63.1>
initial value) of the number of platelets per unit volume. The results are illustrated in <EMI ID = 64.1> curves a, b, c and d are representative of the results of examples 3 and 4 and comparison examples 2 and 3, respectively.
We can deduce from the results illustrated in FIG. 8
<EMI ID = 65.1>
sound 2 (curve c) and that a coagulation takes place in the column and prevents a regular flow of blood. After the experience,
<EMI ID = 66.1>
clots.
On the contrary, in Example 3 (curves a and b),
<EMI ID = 67.1>
does not increase much and there are no clots.
We can deduce from the results illustrated in FIG. 9 that the evolution of the number of platelets is roughly the same in Examples 3 and 4 (curves a and b) and in
<EMI ID = 68.1>. Drops to around 60% after the circulation experience in comparison example 2 (curve cl.
EXPERIENCE 2.-
To compare the adsorption capacity of the
<EMI ID = 69.1>
nes DHP prepared in Comparison Examples 2 and 3,
the evolution of the clearance over time is measured by taking creatinine, vitamin B12 and inulin as reference substances. Is introduced into the reservoir physiological saline solution containing, as appropriate, 10 ml of creatinine or vitamin B12 or inulin and
the circuit is completed by a heat exchanger,
, a bubble trap and the DHH column. in the order indicated, to constitute a single journey. The DHP column is used after having been sterilized in an autoclave and cleaned with 2: liters * of physiological saline solution at the rate of
100 ml per minute.
We measure the clearances of the reference solutes
<EMI ID = 70.1>
The results are illustrated in FIG. 10- In this one, the curves al, a2 and a3 indicate the evolution
<EMI ID = 71.1>
<EMI ID = 72.1>
comparison 2 and the curves called d2 and d3 indicate the same magnitude for the comparison example 3- Index 1 is assigned to creatinine, index 2 to vitamin B12 and index 3 to inulin.
We can deduce from the results illustrated in FIG. 10 that the clearance is high and that the adsorption capacity
<EMI ID = 73.1>
degradation.
These effects are observed when the ratio of
<EMI ID = 74.1>
5,000 units per gram.
CLAIMS
1.- Apparatus for detoxifying a liquid from the body, characterized in that it comprises a hollow container in the form of a column having an inlet and an outlet for the body fluid, as well as particles of activated carbon of pitch of uncoated petroleum contained in the container, which particles of activated charcoal have been washed in a physiologically acceptable purification solution under the effect of ultrasound until the number of fine coal dusts released in the purification solution or less than 100 particles per ml for particles larger than
2 microns and less than 10 particles per ml for particles larger than 5 microns.