FR2468376A1 - Oxygenateur de sang - Google Patents

Abstract

Un oxygénateur de sang perfectionné comprend une première chambre 14 pourvue d'une série de tubes oxygénateurs 12 disposés à l'intérieur, chaque tube ayant une section transversale allongée. Une entrée d'admission de sang 24 destinée à l'introduction du sang et une entrée d'admission d'oxygène 42 destinée à l'introduction d'oxygène dans le sang sont montées sur l'oxygénateur de manière qu'un mélange de sang et d'oxygène circule dans les tubes 12 où le sang est oxygéné. Une mousse de sang sort des tubes, puis traverse un anneau de polyuréthane réticulé 52 provoquant un complément d'oxygénation du sang. Un élément anti-mousse 54 est disposé autour de la première chambre et démousse le sang. Le sang est alors filtré et recueilli dans un conteneur et il peut être prélevé de l'oxygénateur par l'intermédiaire d'une ouverture de sortie de sang.

Description

Oxycénateur de sang.

La présente invention concerne un oxygénateur de sang perfectionné, et plus spécifiquement un oxygénateur pourvu

d'une série de tubes oxygénateurs de configuration nouvelle.

Les oxygénateurs de sang sont bien connus de l'art antérieur. Dans ces dispositifs, l'oxygénateur fonctionne de manière à permettre au gaz oxygène de venir en contact

avec le sang de façon que l'oxygène réagisse avec l'hémo-

globine cqntenue dans le sang et résulte en l'absorption de l'oxygène dans le sang et en l'élimination du dioxyde de carbone du sang. Des exemples d'oxygénateurs de l'art antérieur sont décrits dans les brevets US n0 3.768.977, 3.769.162, 4.067.696 et 3.547.591. D'autres exemples d'oxygénateurs sont constitués par ceux vendus par William Harvey Research Corporation sous l'appellation de "Hybrid Disposable Oxygenator" modèle H-1000 et modèle H-1100. En ce qui concerne les deux appareils Harvey, ils sont pourvus de multiples tubes oxygénateurs de faible diamètre montés en parallèle. Une plaque collectrice de base fixe la rangée de tubes oxygénateurs à leur partie inférieure et une plaque collectrice supérieure fixe les tubes oxygénateurs à leur partie supérieure. Une enveloppe tubulaire tangente entoure et maintient la plaque collectrice de base, la plaque collectrice supérieure et les multiples tubes oxygénateurs selon une configuration spécifique. Des conduites de fluide de transfert de chaleur traversent l'enveloppe de manière que le fluide de transfert de chaleur puisse entrer et sortir de l'enveloppe en chauffant les tubes, mais sans qu'il y ait aucune mélange du sang et

du fluide de transfert de chaleur.

Le fonctionnement des dispositifs Harvey se caractérise en ce qu'un mélange de sang et de gaz oxygène à deux phases monte dans les multiples tubes oxygénateurs et en ce qu'un fluide de transfert de chaleur à température contrôlée

circule à l'extérieur des tubes dans l'enveloppe tubulaire.

Le courant de sang et d'oxygène à deux phases qui circule dans l'oxygénateur se constitue en ne soumettant le sang qu'à un minimum de turbulences et de dégradations grâce à

un collecteur de sang et d'oxygène de configuration spé-

cifique. Le collecteur comprend un collecteur de sang et un collecteur d'oxygène dont la configuration est telle qu'une série de bulles d'oxygène sont facilement infusées dans le sang quand il passe dans l'oxygénateur. L'enveloppe est entourée sur sa circonférence par un diffuseur constitué par une mousse de polyuréthane réticulé qui soumet le sang à un supplément d'oxygénation lorsqu'il sort de l'enveloppe tubulaire. Une couche externe d'agent anti-mousse, en polyuréthane traité, est disposée circonférentiellement autour de l'enveloppe tubulaire et du diffuseur de manière que lorsque la mousse de sang entre en contact avec cet

agent anti-mousse, les bulles de mousse de sang disparais-

sent. Bien qu'on ait constaté que ces appareils sont utiles pour le traitement extra-corporel du sang, on pense qu'ils présentent un certain nombre d'inconvénients. L'un d'entre eux est le fait que lorsque le sang est introduit dans l'oxygénateur, on suppose que certains des tubes laissent passer plus de sang que d'autres. On pense que ceci est dû

à la création de pressions différentes dans la zone adja-

cente au fond des tubes. Du fait de ce problème, il faut avoir soin de s'assurer que le sang est suffisamment oxygéné. Habituellement, on pompe plus d'oxygène dans le sang que cela serait normalement nécessaire pour compenser des irrégularités possibles du courant. Le problème est qu'on pense que le contact entre l'oxygène et le sang provoque une hémolyse, c'est-à-dire une rupture des globules

rouges du sang.

La présente invention concerne un oxygénateur dans

lequel sont incorporés des tubes oxygénateurs de configu-

ration nouvelle. Ces tubes ont une disposition et une

configuration spécifique qui permet de surmonter pratique-

ment le problème des débits variables dans les divers tubes d'oxygénation. De plus, du fait que le rendement de chaque tube est plus grand que celui des appareils de Harvey, on peut réduire le nombre de tubes nécessaire. Quand on utilise l'oxygénateur de la présente invention, on peut améliorer l'échange de chaleur, le taux de transfert de l'oxygène et le volume dynamique d'entraînement. D'autres avantages de l'oxygénateur de l'invention sont décrits plus en détail ci-dessous. L'oxygénateur de sang de la présente invention comprend

une première chambre pourvue d'une série de tubes oxygé-

nateurs allongés et de forme générale elliptique, disposés à l'intérieur. Le sang pénètre dans les tubes par leur

partie inférieure et en sort par leur partie supérieure.

Une plaque collectrice inférieure et une plaque collectrice supérieure sont reliées à la chambre et maintiennent les tubes selon une disposition prédéterminée. Des moyens d'introduction d'un fluide de transfert de chaleur dans la première chambre et d'évacuation de ce fluide de la chambre

permettent de réguler la température du sang. Un distri-

buteur introduit un mélange de bulles d'oxygène et de sang-

dans les tubes oxygénateurs. Le distributeur est relié à la première chambre dans une zone adjacente à la plaque collectrice de base de manière que le mélange de sang et d'oxygène traverse les tubes dans lesquels le sang est oxygéné. Le sang sort des tubes dans une zone adjacente à la plaque collectrice supérieure sous forme d'une mousse de sang. Un anneau de polyuréthane qui facilite un supplément d'oxygénation du sang est disposé dans une zone adjacente à

la plaque collectrice supérieure. L'anneau est de préféren-

ce pris en sandwich entre la première chambre et un tube de descente ou organe de guidage du courant relié à la première chambre dans une zone adjacente à la plaque collectrice

supérieure. L'organe de guidage de courant dirige prati-

quement toute la mousse de sang au travers de l'anneau de polyuréthane. Une section tubulaire d'un matériau anti-mousse est disposée circonférentiellement autour de la première chambre de manière que la mousse de sang vienne en contact avec l'agent anti-mousse après avoir traversé l'anneau de polyuréthane. Quand la mousse de sang entre en contact avec l'agent anti-mousse, les bulles disparaissent et on obtient un courant de sang démoussé. Le sang s'écoule alors dans un conteneur situé à l'extérieur de la première chambre. Une ouverture de sortie de sang est prévue dans le conteneur et permet au sang qui est maintenant oxygéné et est démoussé

d'être facilement évacué de l'oxygénateur.

Les caractéristiques nouvelles qui sont considérées comme spécifiques de l'invention, aussi bien en ce qui concerne son organisation que son mode de fonctionnement, de même que d'autres objectifs et avantages, seront mieux

comprises à la lecture de la description qui suit, réfé-

rence étant faite aux dessins ci-annexés dans lesquels est illustré un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention et donné à titre d'exemple. Cependant, il est clairement précisé que-les dessins ne sont présentés qu'à

titre illustratif et pour faciliter la description et non

pour définir les limites de l'invention.

Sur les dessins:

la figure 1 est une vue en coupe partielle de l'oxygé-

nateur de sang de la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle du distributeur de mélange de sang et d'oxygène, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 1 et représentant le distributeur de sang, la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 1 et représente les extrémités de sortie des divers tubes oxygénateurs de l'invention, la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 1 représentant une ouverture du conteneur de sang, la figure 6 est une vue interne en coupe selon la ligne 6-6 de la figure 1 et représentant certains des divers organes par lesquels le sang pénètre dans l'oxygénateur de la présente invention, la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne 7-7 de la figure 1, montrant également certains des organes internes de l'oxygénateur de l'invention, la figure 8 est diagramme du facteur de rendement de l'échange de chaleur par rapport au courant sanguin en ce qui concerne l'oxygénateur de l'invention et les dispositifs de l'art antérieur, la figuyc 9 est un diagramme du transfert de l'oxygène

vis-à-vis du rapport d'écoulement gaz/sang pour le dispo-

sitif de l'invention et les dispositifs de l'art antérieur, et la figure 10 est un diagramme du volume dynamique d'entraînement vis-à-vis du débit du sang pour le dispositif

de l'invention et les dispositifs de l'art antérieur.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'oxygénateur de sang 10 tel qu'il est représenté sur la figure 1 comprend une série de tubes oxygénateurs 12 allongés et en aluminium, disposés dans une première chambre tubulaire en matière plastique 14. Le sang et le gaz oxygène sont introduits par le fond de la chambre 14, le mélange de sang et d'oxygène passant dans les divers tubes 12. Le mélange de sang et d'oxygène passe par les tubes 12 de manière à remplir chacun des tubes et à se mélanger intimement. Le résultat du mélange est l'extraction du dioxyde de carbone du sang et la saturation de ce sang en oxygène. Le sang artérialisé et la mousse de sang sortent par la partie supérieure de la chambre 14 et le mélange est ensuite démoussé. L'étape de démoussage fait disparaître les bulles de sang en faisant s'échapper les gaz non dissous et emprisonnés. Le sang artérialisé est alors recueilli dans l'oxygénateur 10 de manière à pouvoir

en être ensuite retiré et envoyé au patient.

Bien que tous les aspects de l'oxygénateur de sang 10

de la présente invention ne soient pas, à ce stade, com-

plètement compris, on pense que certains avantages qu'il présente par rapport à des dispositifs similaires de l'art antérieur proviennent de la forme, du positionnement et de la quantité de tubes oxygénateurs 12. Du fait que les tubes 12 ont.une section transversale allongée ou oblongue, le film de sang qui passe par chaque tube 12 est plus mince

que dans le cas o le tube a une forme générale cylindrique.

De même, l'aire de surface disponible pour le même volume de sang est plus importante quand dans le cas de tubes ronds. La section transversale allongée des tubes 12 et le film plus mince de sang permettent à l'échange de chaleur de s'effectuer plus facilement entre le sang et un fluide de transfert de chaleur qui circule autour des divers tubes 12. De plus, l'aire de surface plus importante par rapport au volume interne de sang a également un effet sur la vitesse du transfert du gaz. La configuration des tubes 12 permet également au sang d'être plus facilement oxygéné. Tout en préférant ne pas être limité par une théorie quelconque, on pense que l'oxygénation améliorée provient du fait qu'une plus grande partie du volume du sang forme un film sur la surface interne des tubes 12 et que de ce fait une plus grande quantité de sang est exposée au gaz oxygène. Les tubes 12 de l'oxygénateur 10 sont également disposés de manière à surmonter pratiquement les problèmes provenant du faible débit dans certains des tubes que l'on constate

dans les appareils de l'art antérieur. Ceci permet d'équi-

per l'oxygénateur 10 de moins de tubes que de nombreux appareils de l'art antérieur. Le fait qu'il y ait moins de tubes signifie qu'il y a moins de sang à l'intérieur de

l'oxygénateur 10 pendant son fonctionnement.

Si on se reporte à nouveau à la figure 1, on peut voir que les tubes oxygénateurs 12 sont disposés selon une configuration générale-annulaire, parallèle et conforme à un certain motif. Les tubes 12 sont maintenus dans cette disposition spécifique en les montant entre les plaques

collectrices de base 16 et les plaques collectrices supé-

rieures 18. De leur côté, les plaques collectrices 26 et 18 sont reliées à la chambre 14 dans une zone adjacente à sa partie supérieure et à sa partie inférieure de manière à fermer la partie intérieure de la chambre 14. Chacun des tubes oxygénateurs 12 comprend une entrée 20 et une sortie 22. L'entrée 20 traverse les plaques collectrices de base 16 pour être en communication avec le courant de sang et d'oxygène, comme cela sera décrit ci-dessous. La sortie 22

de chaque tube 12 traverse les plaques collectrices supé-

rieures 18 de manière que le sang et l'oxygène puissent entrer et sortir facilement des tubes 12 et passer dans la

chambre 14.

Une série de tubes 26 à fluide de transfert de chaleur sont également disposés dans la chambre 14. Un fluide de transfert de chaleur qui est habituellement de l'eau pénètre dans la chambre 14 par l'ouverture d'entrée 28 et circule autour de chacun des tubes 12. On régule ainsi la température du sang. A mesure que le fluide continue à monter en direction des plaques collectrices supérieures 18, il atteint les entrées supérieures 30 des tubes à fluide 26. Le fluide de transfert de chaleur redescend alors par les divers tubes 26 et sort par les ouvertures inférieures 32. Dans le mode de réalisation préféré, les tubes 26 sont maintenus en place par la plaque 33 et le guide de sortie 32. Ayant franchi les sorties 32, l'eau est dirigée vers l'extérieur de la chambre 14 en passant par

l'ouverture de sortie 34 du fluide de transfert de chaleur.

Un distributeur 36 de mélange de sang et d'oxygène est relié à la première chambre tubulaire 14 dans une zone

adjacente aux plaques collectrices de base 16. Le distri-

buteur 36 est constitué par un distributeur supérieur 38 réservé au sang et un distributeur inférieur 40 réservé à l'oxygène. Une ouverture d'entrée d'oxygène 42 communique avec le distributeur d'oxygène 40 de manière que 1' oxygène puisse facilement passer par l'ouverture 42 et pénétrer dans le distributeur 40. Une plaque 44 de forme générale circulaire est disposée entre le distributeur de sang 38 et le distributeur d'oxygène 40 et comprend une série d'ouvertures ou d'orifices d'entrée de gaz 46. Ces orifices 46 ont une disposition et une configuration permettant de créer une multiplicité de bulles d'oxygène finement divisées lorsque l'oxygène traverse la plaque 44 pour pénétrer dans le distributeur 38 de sang. De son côté, le sang pénètre dans le distributeur 38 en passant par l'ouverture d'entrée de sang 24, et il se mélange avec les

bulles d'oxygène.

Les bulles d'oxygène entraînent le sang, par les ouvertures 20, dans les divers tubes oxygénateurs 12 o s'effectue l'oxygénation du sang. Quand le sang atteint les sorties 22 de chacun des tubes oxygénateurs 12, il en sort

sous la forme d'une mousse de sang indiquée dans son ensem-

ble par la flèche 48. Une barrière 49 s'étend vers le haut à partir de la chambre 14 dans une zone adjacente aux plaques collectrices supérieures 18. La mousse de sang continuant à sortir par les ouvertures 22, elle dépasse la barrière 49 et est dirigée sur un parcours de mélange rigoureux créé par un anneau 52 en mousse de polyuréthane réticulé. Ce courant est dirigé par une conduite descen-

dante ou organe de guidage 50 entourant circonférentiel-

lement l'anneau de mousse 52 et qui est relié à la chambre

14 dans une zone adjacente aux plaques collectrices supé-

rieures 18. Dans le mode de réalisation préféré, des organes d'accouplement 51 constitués sur l'organe de guidage 50 coopèrent avec des tenons Sa orientés vers le haut et disposés dans la chambre 14 à proximité de sa partie supérieure. Du fait que le sang est obligé de passer par le parcours de mélange rigoureux créé par l'anneau de mousse 52, on assiste à une interaction supplémentaire entre l'oxygène et le sang, ce qui permet de continuer à

oxygéner le sang.

Lorsque le sang a franchi l'anneau de mousse 52, il

traverse un dispositif anti-mousse 54. Le dispositif anti-

mousse 54 est de. préférence constitué par une mousse de

polyuréthane réticulé traitée avec un composé de silicone.

On a constaté que ce composé faisait disparaître la mousse de sang et permettait d'obtenir un sang démoussé. Dans le mode de réalisation préféré, le dispositif anti-mousse 54 est constitué par une section de forme générale cylindrique d'une mousse de polyuréthane traitée au silicone et disposée circonférentiellement autour de la première chambre tubulaire 14, et d'une section annulaire inférieure

56 constituée par le même matériau traité. La section anti-

mousse 55 est maintenue en place par un écran ondulé ou organe de support 58, également tubulaire et entourant circonférentiellement la section anti-mousse 55. L'organe de support 58 comprend une série d'ouvertures 59 permettant à une partie du sang de sortir en traversant la section antimousse 55 et l'organe de support 58. Pour être certain que tout le sang entre en contact avec au moins une partie du matériau anti-mousse, la section annulaire 56 de matériau anti-mousse est disposée dans une zone adjacente à la partie inférieure de la section anti-mousse 55. La section anti-mousse 56 est placée sur une console 57 s'étendant vers l'extérieur et pourvue d'une série d'ouvertures 57a qui la traversent. Les ouvertures 57a permettent également

au sang de sortir du dispositif anti-mousse 54.

Après avoir franchi le dispositif anti-mousse 54, le sang vient en contact avec un filtre 60 en tricot de nylon qui filtre le sang démoussé. Le filtre 60, dans le mode de réalisation préféré, entoure circonférentiellement l'organe de support 58, de même que les sections anti-mousse 55 et 56. Tout le sang est ainsi filtré avant de sortir de l'oxygénateur 10. Pour retenir le sang filtré et démoussé dans l'oxygénateur 10, une seconde chambre 62 est disposée circonférentiellement autour du filtre 60, de l'organe ondulé 58 et du dispositif anti-mousse 54, et est maintenue en place entre un organe de fermeture supérieur 64 et un

organe de fermeture inférieur 66.

L'organe de fermeture supérieur 64 est pourvu d'un organe d'accouplement 65 disposé au centre et qui coopère

avec un tenon 65a constitué sur l'organe de guidage 50.

Ceci permet d'obtenir un appareil plus rigide et plus stable. Un réservoir de sang 68 est situé en dessous de l'organe de fermeture inférieur 66 et est en communication

avec l'espace situé entre la chambre 14 et la chambre 62.

Le réservoir 68 forme avec l'organe de fermeture 66 et la chambre 62 un conteneur de sang 70 dans lequel est conservé le sang démoussé et filtré avant son utilisation. Le réservoir 68 comprend des ouvertures de sortie de sang 72 permettant de retirer facilement le sang de l'oxygénateur

et le fournir à un patient ou pour toute autre opération.

Si on se reporte maintenant aux figures 2 et 3; on peut voir plus clairement le distributeur de mélange 36 pour le

sang et. l'oxygène. Le distributeur 36 comprend un distri-

buteur de sang 38 et un distributeur d'oxygène 40, le distributeur d'oxygène 40 étant disposé en dessous du

distributeur de sang 38. L'ouverture d'entrée 42 de l'oxy-

gène communique avec le distributeur d'oxygène 40 et envoie l'oxygène dans le distributeur 40. L'oxygène sort du distributeur 40 par les ouvertures 46 constituées dans la plaque 44 de manière que des bulles d'oxygène finement divisées soient infusées dans le sang. Dans le distributeur est également prévue une série de nervures de support 84 positionnées radialement et se terminant par une section

rectangulaire 84 disposée au centre.

Le distributeur de sang 38 comprend une ouverture d'admission de sang indiquée dans son ensemble par la référence 24. Dans le mode de réalisation préféré, on prévoit un certain nombre d'ouvertures d'admission de sang 24a, 24b et 24c. De préférence, l'ouverture d'admission de sang 24b raccordée au patient constitue l'entrée principale extra-corporelle du circuit vers l'oxygénateur 10, par

laquelle le sang pauvre en oxygène pénètre dans l'oxygéna-

teur 10. Les ouvertures 24a et 24c permettent d'envoyer du sang additionnel dans le distributeur de sang 38 quand cela est souhaité. Il est à noter qu'une ouverture d'accès 82 est montée sur l'ouverture d'entrée 24b pour permettre de prélever un échantillon de sang lorsque ce sang passe dans le distributeur 38. Le sang et l'oxygène se mélangeant dans le distributeur de sang 38, on constate déjà éventuellement un certain degré d'oxygénation. Cependant, pour que le sang soit suffisamment oxygéné, il est dirigé vers le haut dans

les tubes oxygénateurs o à lieu l'oxygénation du sang.

Si on revient à la figure 1, celle-ci représente une caractéristique de sécurité de la présente invention. Comme mentionné précédemment, de l'eau, qui constitue le fluide de transfert de chaleur préféré, monte dans la chambre 14

en étant en contact avec les divers tubes d'oxygénation 12.

Les tubes oxygénateurs de sang 12 traversent la plaque

collectrice supérieure 18a de même que la plaque collec-

trice inférieure 16a. Au cas de l'eau parviendrait à passer par la plaque collectrice 18b, le tube de trop-plein 74 dirigerait cette eau vers l'ouverture supérieure 76 du tube 74 pour la renvoyer à sa sortie 78. Comme le montrent-les figures 1 et 2, l'ouverture 78 communique avec l'espace 88 constitué entre les plaques collectrices inférieures 16a et 16b. De façon analogue et si de l'eau parvenait à fuir par la plaque collectrice de base 16b, elle s'écoulerait également dans l'espace 88. De cette manière, si de l'eau parvient à fuir à la partie supérieure ou à la partie inférieure de la chambre 14, elle est dirigée vers l'espace 88 puis vers l'extérieur de l'oxygénateur 10 en passant par

les ouvertures d'échappement 80.

On se référera maintenant aux figures 1 et 4 qui représentent les tubes oxygénateurs 12. Dans le mode de réalisation préféré, chaque tube oxygénateur 12 a une section transversale de forme générale elliptique. Les tubes 12 sont disposés et aménagés dans la chambre 14 selon une configuration annulaire, radiale dans son ensemble et s'étendant vers l'extérieur, les axes allongés des tubes étant de façon générale perpendiculaires au rayon de la chambre 14. Bien que la figure 4 indique que la disposition annulaire des tubes 12 est interrompue par les tubes de retour 74 et l'organe d'écartement 94, on considère que cette disposition est cependant de forme générale annulaire

en coupe.

Comme indiqué ci-dessus, on pensait que l'un des problèmes des oxygénateurs de l'art antérieur venait du fait qu'il existait des tubes oxygénateurs disposés sur des zones de pression n'induisant pas le passage du sang. Dans la présente invention, les tubes 12 sont disposés sur des

zones de pression qui induisent mieux le courant du sang.

Plus spécifiquement, il a été établi qu'en raison de la dynamique du courant, la pression au niveau du centre de la plaque inférieure des appareils de l'art antérieur gênait le passage du sang dans les tubes oxygénateurs situés au centre de la chambre de l'oxygénateur. Dans le mode de réalisation préféré de l'oxygénateur 10, il n'y apas de tube oxygénateur 12 dans la zone centrale, c'est-à-dire le long de l'axe de la chambre 14. Pour éviter que l'absence de tubes 12 dans cette zone de la chambre 14 n'agisse comme une canalisation pour le fluide de transfert de chaleur, un organe d'écartement 94 en polystyrène, allongé et disposé au centre, s'étend d'un point adjacent au fond de la

chambre 14 jusqu'à sa partie supérieure.

Si on se réfère maintenant aux figures 1, 6 et 7, on peut voir que la première chambre tubulaire 14 est située axialement au centre de l'oxygénateur 10. La chambre 14 est entourée circonférentiellement par l'anneau 52 de mousse de

polyuréthane réticulé. L'anneau 52, comme mentionné ci-

dessus, oblige la mousse de sang à suivre un parcours de

mélange rigoureux, ce qui facilite encore plus l'oxygéna-

tion du sang. Autour de l'anneau de mousse 52 est prévu un organe de guidage du courant 50. L'organe 50 non seulement retient l'anneau de mousse 52 dans une position spécifique, mais aide à envoyer le sang dans l'anneau 52 et dans le dispositif anti-mousse 54. Le dispositif antimousse 54, dans le mode de réalisation préféré, est constitué par une section tubulaire 55 de mousse de polyuréthane traité au silicone et une section annulaire 56. Les sections 55 et 56 sont disposées dans l'oxygénateur 10 de manière que tout le sang soit obligé de les traverser avant de sortir de l'oxygénateur 10. Autour de la section anti-mousse 55 est monté un organe ondulé 58 pourvu d'une série d'ouvertures 59 qui le traversent. L'organe 58 est ondulé pour faciliter le passage du sang, une fois qu'il a été démoussé, par les ouvertures 59 en direction de la partie inférieure de

l'oxygénateur 10.

Autour de l'organe ondulé 58 est monté un filtre en nylon 60. Le filtre 60 est prévu pour arrêter de façon certaine toute substance indésirable qui n'a pas été préalablement éliminée. Ainsi, on espère que le sang qui est finalement fourni au patient ne contient pas d'impuretés grossières, d'emboles ou corps étrangers, et analogues. Une chambre externe 62 entoure circonférentiellement tous les éléments qui ont été précédemment mentionnés. La chambre 62

constitue la paroi externe du conteneur de sang 70.

Comme cela est habituel pour de nombreux oxygénateurs et autres appareils médicaux, l'oxygénateur 10 de la présente invention comprend un certain nombre d'ouvertures d'accès permettant de prélever des échantillons ou d'ajouter des fluides. Un exemple est représenté sur la figure 5 o est illustrée une ouverture d'accès 90 constituée dans le réservoir 68. D'autres ouvertures d'accès existent sur la fermeture supérieure 64, l'ouverture d'accès 65, et sur

l'une des ouvertures d'admission de sang 24b, soit l'ouver-

ture d'accès 82.

Si on se réfère maintenant au diagramme de la figure 8,

celui-ci permet de mettre en valeur l'un des perfectionne-

ments et avantages distinctifs de l'oxygénateur 10 de la présente invention par comparaison.avec ceux de l'art antérieur. La figure 8 est un diagramme représentant les courbes du facteur de rendement de l'échange de chaleur (tel qu'il est défini sur le diagramme) et concernant

divers oxygénateurs de sang, en fonction du courant san-

guin. Plus spécifiquement, la courbe A représente le

facteur de rendement en fonction du courant sanguin concer-

nant l'oxygénateur 10 de la présente invention. Les courbes B et C par contre concernent les modèles H-1000 et H-1100

de Harvey.qui sont des oxygénateurs du type à tubes ronds.

Le diagramme représente les diverses conditions du courant gazeux et du courant sanguin et les résultats indiquent une augmentation comprise entre 10 et 33% du coefficient de

rendement de l'échange de chaleur (Cp) pour la configura-

tion de la présente invention par rapport à la configura-

tion des dispositifs Harvey de l'art antérieur.

Le coefficient (C) du rendement de l'échange de chaleur est défini comme suit:

T - T

C = Bo Bi p T. T wi Bi o TBo température du sang à la sortie Twi = température de l'eau à l'entrée TBi = température du sang à l'entrée Si onse reporte maintenant au diagramme de la figure 9, celui-ci représente les courbes du transfert de l'oxygène de divers oxygénateurs en fonction du rapport entre les débits du gaz et du sang. Les taux de transfert de l'oxygène

de l'oxygénateur 10 de la présente invention sont représen-

tés par la courbe A. La courbe B représente le taux de transfert de l'oxygène du modèle H-1100 de Harvey et la courbe C le taux de transfert de l'oxygène du modèle H-1000 de Harvey. On peut voir que le taux de transfert de l'oxygène de l'oxygénateur 10 de la présente invention, soit la

courbe A, est d'environ 30% supérieur au taux du modèle H-

1000, courbe C, pour des conditions similaires. Les taux du modèle H-1100, courbe B, et de l'oxygénateur 10 de la présente invention sont nettement plus proches l'un de l'autre. On peut en conclure que la partie principale du perfectionnement apporté au rendement du transfert de l'oxygène par l'oxygénateur 10 peut être attribué au changement d'emplacement du dispositif anti-mousse. (Le dispositif anti-mousse du modèle H-1000 a une configuration différente de celle des modèles H-1100 et H-1500). On pense que l'on peut attribuer les améliorations apportées par l'oxygénateur 10 de la présente invention par rapport au modèle H- 1100 à la circonférence effective plus importante (aire de surface plus importante par rapport au volume interne) des tubes 12 par comparaicon avec les tubes ronds

du modèle H-1100.

Si on se réfère maintenant au diagramme de la figure 10, celui-ci représente les courbes du volume transmis par l'appareil en fonction du débit du sang pour l'oxygénateur et pour des appareils semblables de Harvey. On peut voir que pour l'oxygénateur 10, représenté par la courbe A, le volume dynamique entraîné est sensiblement inférieur à celui du modèle H-1100, courbe B, ou du modèle H-1000, courbe C. Dans ce contexte, le volume dynamique entraîné

représente la mesure du volume de sang contenu dans l'oxy-

génateur (non compris les volumes du conteneur de sang) pendant le fonctionnement. On pense que la réduction du

volume dynamique entraîné de l'oxygénateur 10 par comparai-

son à celui d'autres appareils peut être attribuée à (i) des changements apportés au dispositif anti-mousse mentionné ci-dessus et (ii) la réduction du nombre de tubes qui élimine le tiers du volume des tubes de l'oxygénateur. Ce volume réduit des tubes de l'oxygénateur 10 de la présente invention n'a pas d'effet adverse sur le débit du sang dans chaque tube, sur la pression veineuse d'entrée ou sur les caractéristiques des performances qui leur sont liées, du fait que la réduction du volume des tubes provient de l'élimination de tubes moins efficaces. Dans l'oxygénateur de la présente invention, on utilise de préférence 24 tubes oxygénateurs. Dans les appareils Harvey de l'art

antérieur, on utilisait 32 tubes oxygénateurs.

On décrira maintenant le fonctionnement de l'appareil.

Quand on fait fonctionner l'oxygénateur de sang 10 de la présente invention, on commence par le placer sur une console de montage associée (non représentée). On connecte diverses conduites flexibles aux ouvertures d'entrée et de sortie correspondantes de manière que le sang, l'oxygène et l'eau puissent passer dans l'oxygénateur 10. De préférence, le tube à oxygène 96 est d'abord relié à l'ouverture d'entrée d'oxygène 42 et on laisse l'oxygène pénétrer à la vitesse d'environ 2 litres à la minute. On comprendra que

bien que l'on utilise de l'oxygène dans le mode de réalisa-

tion préféré, on puisse également utiliser d'autres gaz et mélangesXtout en restant dans le cadre de l'invention. Le tube 98 du fluide de transfert de chaleur est alors relié à l'ouverture d'admission de fluide 28 et à l'ouverture de sortie de fluide 34. Les divers tubes réservés au sang 100 sont alors reliés à l'oxygénateur 10. Plus spécifiquement, les tubes 100 sont reliés à l'entrée de cardiotomie 24c et à l'entrée veineuse 24b. De même, les tubes 102 sont également reliés aux ouvertures de sortie de sang 72, plus spéficiquement à la sortie de perfusion coronaire 72a et à

la sortie artérielle 72b. Bien que cela ne soit pas repré-

senté, le dispositif 10 est de préférence équipé de diverses sondes de température insérées dans le réservoir à sang 68 et en un autre emplacement. Ainsi, on peut déterminer

facilement la température du sang qui passe dans l'oxygé-

nateur 10.

Avant de faire-fonctionner l'oxygénateur 10 de la présente invention, il est nécessaire d'amorcer l'appareil

avec du sang. Ce sang d'amorçage initial peut être intro-

duit dans l'oxygénateur 10 par l'ouverture 53. Si on le souhaite, on peut également ajouter du sang additionnel par

l'ouverture d'accès 67 constituée dans la fermeture supé-

rieure 64.

Lorsque le sang commence à passer par l'ouverture 24 et pénètre dans le distributeur de sang 38, l'oxygène qui monte dans le distributeur d'oxygène 40 en passant par la série d'ouvertures 46 de la plaque 44 se mélange au sang dans le distributeur de sang 38 et entraîne ce sang en direction ascendante en passant par la série de tubes oxygénateurs. Alors qu'une large variété d'autres configurations se présentant avec une forme générale allongée sont également comprises dans le champ d'application de l'invention en ce qui concerne la section transversale des tubes 12, on a constaté qu'une configuration elliptique a moins tendance à s'écraser du fait de la pression externe et est plus facile à réaliser en fabrication, ce qui fait qu'on la préfère. La résistance de la paroi est particulièrement importante du fait que la pression de l'eau dans la chambre 14 peut être d'environ 4 kg/cm2. En outre, la chambre 14 est soumise à

une pressurisation d'essai de 5,6 kg/cm2.

On a également constaté que la température du sang doit être régulée. Pour obtenir ce résultat, on fait passer de l'eau, ou tout autre fluide de transfert de chaleur, dans la chambre 14, en passant par l'ouverture 28 et vers le

haut en direction des plaques collectrices supérieures 18.

Lorsque l'eau passe dans la chambre 14, et autour de l'organe d'écartement 94, on obtient des courants avantageux et de ce fait un bon transfert de chaleur. En outre, du fait que les tubes 12 ont une section transversale allongée et de préférence elliptique, une plus grande quantité de chaleur est échangée entre les tubes 12 et le sang que lorsqu'il s'agit de tubes ronds. Quand l'eau atteint la plaque collectrice 18b, elle redescend par les tubes 26 de transfert de chaleur et elle sort de l'appareil 10 par l'ouverture de sortie 34. Si un peu d'eau parvient à fuir par la plaque 18b, elle s'écoule alors entre les plaques collectrices supérieures 18a et 18b. Un tube de trop-plein

74 communique avec l'espace situé entre les plaques collec-

trices 18a et 18b et envoie l'eau vers l'espace 88 consti-

tué entre les plaques collectrices inférieures 16a et 16b.

De là, l'eau sort de l'appareil 10 par une série d'ouver-

tures 80 pratiquées sur sa circonférence. Ainsi, l'eau et le sang ne peuvent pratiquement pas se mélanger l'un à l'autre. Le sang continuant à monter dans les divers tubes oxygénateurs 12, il en ressort par les sorties 22 sous forme d'une mousse de sang. La mousse de sang passe alors, comme l'indique la flèche 48, par dessus la barrière 49 et

traverse l'anneau 52 de mousse de polyuréthane réticulé.

L'anneau provoque un mélange supplémentaire du sang et de l'oxygène et on pense qu'il modifie les dimensions des

bulles de sang. Ce mélange supplémentaire et le redimen-

sionnement des bulles de sang déterminent un complément d'oxygénation du sang. Le courant de sang moussé qui traverse l'organe 52 est dirigé par l'organe de guidage 52

qui canalise la mousse et la fait passer par l'anneau 52.

Lorsque la mousse de sang traverse l'anneau 52, elle continue à s'écouler de façon générale vers le bas et elle entre en contact avec le dispositif anti-mousse 54. Le dispositif anti-mousse 54 est également constitué en une mousse de polyuréthane réticulé, mais les dimensions de ses pores sont plus faibles que celles des pores de l'anneau 52, et il est traité avec un composé de silicone provoquant

une disparition des bulles de sang. Dans le mode de réali-

sation préféré, ce dispositif anti-mousse 54 est constitué

par des sections 55 et 56 disposées de manière que pra-

tiquement toute la mousse de sang vienne en contact avec

l'une des sections ou avec les deux.

L'organe de support ondulé 58 entoure circonférentiel-

lement la section 55 de l'élément anti-mousse. L'organe 58 canalise le sang démoussé dans une direction généralement descendante vers le fond de l'oxygénateur 10. L'organe 58 comprend également une série d'ouvertures 59 disposées sur

sa longueur et permettant à une partie du sang d'en sortir.

La mousse de sang qui ne vient pas en contact avec la section 55 continue à descendre jusqu'à ce qu'elle atteigne la section 56. En ce point, la mousse de sang restante traverse la section 56, ce qui amène la disparition des bulles de sang. Le sang démoussé en résultant traverse alors les ouvertures 57a de l'organe 57 pour parvenir dans

le conteneur 68.

L'organe 58 de même que l'élément anti-mousse 54 est entouré par un élément de filtrage en nylon 60. Ainsi, lorsque le sang traverse les sections anti-mousse 54 ou 56, il est filtré par l'élément 60 qui en élimine les gros emboles. Lorsque le sang traverse l'élément 60, une mare de sang se forme dans le réservoir de sang 68 s'étendant vers

le bas. Quand le réservoir 68 est plein, le sang addition-

nel se rassemble entre la chambre 62 et la base ou la fermeture inférieure 68 s'étendant vers l'extérieur. Le sang est retiré du réservoir 68 en fonction des besoins par les ouvertures de sortie 78. La présente invention a été décrite avec référence à ses modes de réalisation préférés, mais il faut comprendre que les mots utilisés sont des mots descriptifs plutôt que limitatifs et que des modifications peuvent être apportées,

dans le cadre des revendications, sans s'écarter du champ

d'application réel et de l'esprit de l'invention sous leur aspect le plus large. C'est ainsi qu'on peut utiliser une grande variété de matériaux plastiques pour constituer les chambres 14 et 62, l'élément anti-mousse 54 et analogues; De même, les tubes 12 sont de préférence réalisés en aluminium, mais d'autres matériaux bons conducteurs de la chaleur sont également compris dans le champ d'application de l'invention. Celle-ci n'est donc pas limitée aux modes

de réalisations spécifiques décrits ci-dessus.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Oxygénateur de sang, caractérisé en ce qu'il com-

prend: une première chambre (14) pourvue d'une série de tubes oxygénateurs allongés (12), disposés à l'intérieur, chaque tube ayant une section transversale allongée, ladite série de tubes oxygénateurs étant aménagée selon une disposition prédéterminée et de forme générale annulaire; des moyens d'admission de sang pour introduire le sang dans les tubes; des moyens d'admission d'oxygène pour introduire le gaz oxygène dans le sang de manière qu'un mélange de sang et d'oxygène passe par les tubes, avec oxygénation du sang et formation d'une mousse de sang quand le mélange de sang et d'oxygène en sort des moyens anti-mousse (54) qui communiquent avec la première chambre pour laisser passer le courant et prévus pour demousser la mousse de sang; et des moyens pour collecter le sang démoussé et désormais

oxygéné.

2. Oxygénateur de sang selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que chacun des tubes oxygénateurs-a une section

transversale de forme générale elliptique.

3. Oxygénateur de sang selon la revendication 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe de gui-

dage (50) disposé autour de la première chambre pour diriger le sang dans une direction prédéterminée lorsqu'il sort des tubes.

4. Oxygénateur de sang selon la revendication 3, carac-

térisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (52) disposés dans une zone adjacente à l'organe de guidage du courant pour

favoriser une oxygénation supplémentaire du sang.

5. Oxygénateur de sang selon la revendication 4, carac-

térisé en ce que les moyens favorisant l'oxygénation com-

prennent une mousse de polyuréthane réticulé.

6. Oxygénateur de sang selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (26) pour

faire passer un fluide de transfert de chaleur par la pre-

mière chambre, situés à l'extérieur des tubes oxygénateurs (12), de manière que la température du sang passant par ces

tubes puisse être régulée.

7. Oxygénateur de sang selon la revendication 1, carac-

-térisé en ce qu'il comprend en outre une seconde chambre (62) entourant circonférentiellement la première chambre (14) et déterminant un logement pour les moyens anti-mousse et-la

première chambre.

8. Oxygénateur de sang, caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre (14) pourvue d'une série de tubes (12) oxygénateurs disposés à l'intérieur, chacun des tubes ayant une entrée (20) adjacente à une première extrémité et une sortie (22) adjacente à une seconde extrémité, et dont la section transversale est de forme générale elliptique; un distributeur mélangeur de sang et d'oxygène (36) relié à la première chambre (14) dans une zoné adjacente aux entrées (20) des tubes, ledit distributeur comprenant une entrée d'admission de sang et une entrée d'admission de gaz

oxygène, ledit distributeur étant configuré de manière à mé-

langer le sang et l'oxygène et diriger le mélange dans les tubes, ce mélange formant une mousse de sang lorsqu'il sort par les sorties des tubes; des moyens disposés autour de la première chambre dans une zone adjacente aux sorties (20) des tubes pour favoriser une oxygénation complémentaire du sang; des moyens de direction disposés dans une zone adjacente

aux sorties des tubes pour diriger la mousse de sang au tra-

vers desdits moyens favorisant l'oxygénation; des moyens anti-mousse (55) disposés à l'aval des moyens favorisant l'oxygénation et destinés à démousser la mousse de sang; des moyens (60) pour filtrer le sang lorsqu'il a été oxygéné; une seconde chambre (62) disposée circonférentiellement autour desdits moyens anti-mousse; et

des moyens pour évacuer le sang qui est désormais oxy-

géné, filtré et démoussé, de l'oxygénateur.

9. Oxygénateur de sang selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que les tubes oxygénateurs (12) sont aménagés selon une disposition annulaire et conforme à un certain motif.

10. Oxygénateur de sang selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que les moyens favorisant l'oxygénation sont

pris en sandwich entre les moyens de direction et la pre-

mière chambre.

11. Oxygénateur de sang selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens favorisant l'oxygénation sont constitués par un anneau (52) de mousse de polyuréthane réticulé.

12. Oxygénateur de sang selon la revendication 8, carac-

térisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (26) pour

faire passer un fluide de transfert de chaleur par la pre-

mière chambre, à l'extérieur des tubes oxygénateurs, de ma-

nière à pouvoir réguler la température du sang passant par

les tubes.

13. Oxygénateur de sang, caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre (14) comportant une série de tubes oxygénateurs.(12) montés à l'intérieur selon une disposition prédéterminée et de forme générale annulaire, chacun des tubes ayant une section transversale allongée, une plaque collectrice de base (16) et une plaque collectrice supérieure (18) reliées à la chambre et fixant les tubes selon ladite disposition prédéterminée, et des moyens pour introduire un fluide de transfert de chaleur dans la première chambre et l'en retirer; des moyens mélangeurs (36) pour introduire un mélange de sang et de bulles d'oxygène dans les tubes oxygénateurs, ces moyens mélangeurs étant reliés à la première chambre dans une zone adjacente à la plaque collectrice de base de manière que le mélange de sang et d'oxygène traverse les

tubes et en sorte dans une zone adjacente de la plaque col-

lectrice supérieure sous forme d'une mousse de sang; une section en un matériau du type d'une mousse (56)

pour favoriser une oxygénation complémentaire du sang, dis-

posée dans une zone adjacente à la plaque collectrice supé-

rieure (18); des moyens de guidage du courant disposés dans une zone adjacente à la plaque collectrice supérieure pour diriger pratiquement toute la mousse de sang au travers de ladite section constituée par un matériau du type d'une mousse; des moyens anti-mousse pour démousser le sang quand il a traversé ladite section en un matériau du type d'une mousse;

des moyens pour recueillir le sang quand il a été dé-

moussé; et des moyens d'évacuation du sang pour évacuer le sang

désormais oxygéné et démoussé de l'oxygénateur.

14. Oxygénateur de sang selon la revendication 13, ca-

ractérisé en ce que chaque tube oxygénateur a une section

transversale de forme générale elliptique.

15. Oxygénateur de sang selon la revendication 13, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend en outre une seconde chambre

disposée circonférentiellement autour desdits moyens anti-

mousse.

16. Oxygénateur de sang, caractérisé en ce qu'il com-

prend: une première chambre (14) comportant une série de tubes (12) oxygénateurs disposés à l'intérieur, chacun des tubes ayant une section transversale de forme générale elliptique, une plaque collectrice de base (16) et une plaque collectrice supérieure (18) reliées à la chambre et fixant les tubes selon

ladite disposition prédéterminée, et des moyens pour intro-

duire un fluide de transfert de chaleur dans la première chambre et l'en retirer; des moyens mélangeurs (36) pour introduire un mélange de sang et de bulles d'oxygène dans les tubes oxygénateurs, ces moyens mélangeurs étant reliés à la première chambre dans une zone adjacente à la plaque collectrice de base de manière que le mélange de sang et d'oxygène traverse les

tubes et en sorte dans une zone adjacente de la plaque col-

lectrice supérieure sous forme d'une mousse de sang; un anneau (56) en un matériau du type d'une mousse pour faciliter une oxygénation complémentaire du sang, disposé dans une zone adjacente à la plaque collectrice supérieure;

des moyens anti-mousse (54) pour démousser le sang lors-

qu'il a traversé ledit anneau;

un organe de support disposé autour des moyens anti-

mousse; des moyens filtrants disposés autour de l'organe de support, une seconde chambre (62) disposée autour des moyens de filtrage (60) et constituant un logement externe; et des moyens pour recueillir le sang désormais oxygéné,

filtré et démoussé.

17. Oxygénateur de sang selon la revendication 16, ca-

ractérisé en ce que les tubes oxygénateurs sont aménagés

selon une disposition de forme générale annulaire.

18. Dans un oxygénateur de sang comprenant une première chambre (14) pourvue d'une série de tubes oxygénateurs (12) disposés à l'intérieur selon une configuration prédéterminée, un distributeur de sang et d'oxygène (36) relié à la chambre et comprenant une entrée d'admission de sang et une entrée d'admission d'oxygéne, ledit distributeur étant configuré de manière qu'un mélange de sang et d'oxygène soit dirigé dans lesdits tubes dans une zone adjacente à l'une de leurs extrémités, et des moyens pour démousser ledit mélange de

sang et d'oxygène quand il sort à l'autre extrémité des tu-

bes oxygénateurs, perfectionnement caractérisé en ce que

chacun desdits tubes oxygénateurs (12) a une section trans-

versalement de forme générale elliptique.

19. Oxygénateur de sang selon la revendication 18, ca-

ractérisé en ce que les tubes oxygénateurs sont aménagés

selon une disposition de forme générale annulaire.

20. Oxygénateur de sang selon la revendication 18, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe d'écarte-

ment allongé disposé dans la première chambre le long de

son axe.