FR2536999A1

FR2536999A1 - Exchange device of the dialyser type

Info

Publication number: FR2536999A1
Application number: FR8217617A
Authority: FR
Inventors: Bernard Garde
Original assignee: ASEPT LABORATOIRES
Current assignee: ASEPT LABORATOIRES
Priority date: 1982-10-21
Filing date: 1982-10-21
Publication date: 1984-06-08

Abstract

Exchange device of the dialyser type, comprising a stacking of semipermeable membrane layers 27 kept in a casing 10 by intercalary structures interposed between two successive membrane layers, and means for circulating in the casing, in the successive compartments delimited by the membrane layers, alternately a dialysate and a liquid to be dialysed, characterised in that the intercalary structures are constituted by a canvas 28 of threads woven one stitch in two.

Description

DISPOSITIF D'ECHANGE DU TYPE DES DIALYSEURS
La présente invention concerne les dispositifs qui servent à réaliser des échanges à travers une membrane semi-perméable entre deux fluides circulant de part et d'autre de cette membrane. La purification du sang constitue une application privilégiée de ce genre de dispositif. Elle s1 effectue dans des dialyseurs où lton fait circuler le sang d'un côté de la membrane tandis que de l'autre côté circule de l'eau, ou dialysat, qui se charge progresssivement des impuretés du sang traversant la membrane semi-perméable.DIALYZER TYPE EXCHANGE DEVICE
The present invention relates to devices which serve to carry out exchanges through a semi-permeable membrane between two fluids flowing on either side of this membrane. Purification of the blood constitutes a privileged application of this kind of device. It is carried out in dialyzers where the blood circulates on one side of the membrane while on the other side circulates water, or dialysate, which gradually takes charge of the impurities of the blood passing through the semi-permeable membrane.

On connaît de tels dialyseurs qui comportent un empilement de couches de membrane semi-perméable maintenues dans un bottier par des structures intercalaires interposées entre deux couches successives de membrane, et des moyens pour faire circuler dans le bottier, dans des compartiments successifs délimités par les couches de membranes, alternativement un dialysat et un liquide à dialyser. Such dialyzers are known which comprise a stack of layers of semi-permeable membrane held in a shell by interposed structures interposed between two successive layers of membrane, and means for circulating in the shell, in successive compartments delimited by the layers membranes, alternately a dialysate and a liquid to be dialyzed.

Dans un dialyseur de ce type, l'invention vise essentiellement à augmenter ltefficacité des échanges en assurant une organisation favorable de la circulation des fluides, pour une construction solide et peu coûteuse. In a dialyzer of this type, the invention essentially aims to increase the efficiency of exchanges by ensuring a favorable organization of the circulation of fluids, for a solid and inexpensive construction.

Le dialyseur selon l'invention se caractérise en ce que les intercalaires sont constitués par un treillis de fils tissés une maille sur deux. On entend par là que chaque fil du treillis formé de fils longitudinaux et de fils transversaux entrelacés passe successivement et alternativement d'un côté d'un fil transversal par rapport à lui et de l'autre côté de deux fils transversaux adjacents. De préférence le tissage est réalisé avec un décalage d'un fil transversal d'un fil longitudinal au suivant. Par ailleurs, il est en général avantageux d'employer des fils de deux sections différentes, les fils successifs adjacents étant alternativement de plus gros diamètre et de plus petit diamètre. The dialyzer according to the invention is characterized in that the spacers are constituted by a lattice of threads woven every other mesh. By this is meant that each wire of the trellis formed of longitudinal wires and interlaced transverse wires passes successively and alternately on one side of a transverse wire with respect to it and on the other side of two adjacent transverse wires. Preferably the weaving is carried out with an offset of a transverse thread from one longitudinal thread to the next. Furthermore, it is generally advantageous to use wires of two different sections, the adjacent successive wires being alternately of larger diameter and of smaller diameter.

L'emploi de ce-genre de treillis,- ou trame, dans le dialyseur selon l'invention, pour constituer les intercalaires soutenant les membranes semi-perméables, permet à la fois d'assurer un écoulement non régulier du liquide circulant entre deux couches de membranes séparées par le treillis et de donner à toute membrane plaquée contre le treillis une forme à bosses répétitives qui intervient également dans l'écoulement du fluide de ce- côté de la membrane. Comme ,en outre, les dimensions des fils et des mailles des treillis sont très faibles en regard de la surface occupée par les treillis et des dimensions des couches de membrane semi-perméable, la présence de ces bosses suffit en général à écarter deux couches de membrane l'une de l'autre et à permettre la circulation du fluide entre elles.Il en résulte que dans le dialyseur selon l'invention, il est souvent suffisant, et avantageux, de prévoir les treillis dans seulement un compartiment sur deux dans la succession des compartiments délimités entre les couches successives de membrane semi-perméable. The use of this kind of lattice, or weft, in the dialyzer according to the invention, to constitute the spacers supporting the semi-permeable membranes, allows both to ensure an irregular flow of the liquid circulating between two layers of membranes separated by the lattice and of giving any membrane pressed against the lattice a shape with repetitive bumps which also intervenes in the flow of the fluid on this side of the membrane. As, moreover, the dimensions of the wires and the meshes of the lattices are very small compared with the surface occupied by the lattices and with the dimensions of the layers of semi-permeable membrane, the presence of these bumps is generally sufficient to separate two layers of membrane from one another and allow the circulation of the fluid between them. It follows that in the dialyzer according to the invention, it is often sufficient, and advantageous, to provide the trellis in only one compartment out of two in the succession of compartments delimited between successive layers of semi-permeable membrane.

Selon un mode de réalisation particulier du dialyseur objet de l'invention, les couches successives de membrane semi-perméable peuvent être formées à partir d'une même feuille de membrane, plissée en zig-zag pour former les différentes couches, les zones des arêtes des plis étant noyées dans les parois du boîtier du dialyseur, pour séparer les compartiments successifs où circulent alternativement les deux fluides, soit le sang et le dialysat dans lfapplication à la dialyse du sang. Il est particulièrement avantageux dans ce cas de n'avoir à prévoir un treillis intercalaire que dans un compartiment sur deux, ces intercalaires étant alors insérés entre les plis à partir d'un même côté de la feuille de départ.Dans le fonctionnement du dialyseur selon l'invention, ctest de préférence le dialysat que l'on fait circuler dans les compartiments où se trouvent les intercalaires. According to a particular embodiment of the dialyzer which is the subject of the invention, the successive layers of semi-permeable membrane can be formed from the same sheet of membrane, pleated in a zig-zag fashion to form the different layers, the areas of the edges folds being embedded in the walls of the dialyzer housing, to separate the successive compartments in which the two fluids circulate alternately, namely blood and dialysate in the application to blood dialysis. It is particularly advantageous in this case to have to provide an interlayer lattice only in one compartment out of two, these dividers then being inserted between the plies from the same side of the starting sheet. In the operation of the dialyzer according to the invention is preferably the dialysate which is circulated in the compartments where the spacers are located.

Le dialyseur selon l'invention présente encore- d'autres caractéristiques qui se combinent avantageusement avec les précédentes, même si certaines d'entre elles sont connues en elles-mêmes dans d'autres types de dialyseurs. Ces caractéristiques complémentaires concernent notamment l'organisatio-n de la circulation des deux fluides à contre-courant l'un de l'autre, par la forme spéciale du boitier et la disposition des entrées et sorties de fluide. The dialyzer according to the invention also has other characteristics which are advantageously combined with the previous ones, even if some of them are known in themselves in other types of dialyzer. These additional characteristics relate in particular to the organization of the circulation of the two fluids against the current from one another, by the special shape of the housing and the arrangement of the fluid inlets and outlets.

Toutes ces caractéristiques a-pparaitront plus clairement à la lecture de la description ci-après, qui concerne un mode de réalisation particulier du dialyseur selon l'invention. Le dialyseur décrit convient particulièrement bien à la dialyse du sang, mais il a été choisi à titre d'exemple et ne saurait présenter aucun caractère limitatif vis-à-vis de l'invention.La description qui en est- donnée se réfère aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue en perspective d'un dialyseur selon l'invention, vu de l'extérieur,
la figure 2 est une vue schématique du dialyseur, en coupe suivant II/II de la figure 1,
la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une partie de la membrane du dialyseur de la figure 1 et des plaques de treillis supportant celle-ci,
la figure 4 est une vue en perspective, à -plus grande échelle, d'une partie du treillis support de la figure 3. All of these characteristics will appear more clearly on reading the description below, which relates to a particular embodiment of the dialyzer according to the invention. The dialyser described is particularly well suited for dialysis of blood, but it has been chosen by way of example and cannot be in any way limiting with regard to the invention. The description given is referred to the drawings annexed in which
FIG. 1 is a perspective view of a dialyzer according to the invention, seen from the outside,
FIG. 2 is a schematic view of the dialyzer, in section along II / II of FIG. 1,
FIG. 3 is an exploded perspective view of part of the membrane of the dialyzer of FIG. 1 and of the lattice plates supporting the latter,
FIG. 4 is a perspective view, on a larger scale, of part of the support trellis of FIG. 3.

Comme il ressortira plus clairement de. la description détaillée ci-après, le dialyseur est constitué à partir d'une feuille de membrane semiperméable pliée en zig-zag comme le montre la figure 3 et mise en place à l'intérieur du bottier de la figure 1 de manière à former des compartiments adjacents successifs pour la circulation des fluides, comme le montre la figure 2 en section transversale. Dans un compartiment sur deux, il se trouve des plaques intercalaires ou treillis supports dont la constitution particulière sera décrite en référence à la figure 4. As will become clearer from. the detailed description below, the dialyzer is made from a sheet of semipermeable membrane folded in a zig-zag as shown in Figure 3 and placed inside the case of Figure 1 so as to form successive adjacent compartments for the circulation of fluids, as shown in Figure 2 in cross section. In one compartment out of two, there are intermediate plates or support lattices, the particular constitution of which will be described with reference to FIG. 4.

Le dialyseur 10- représenté sur les# figures 1 et 2 comporte un boîtier en polycarbonate en deux parties, comprenant une partie en forme de cuve parallélépipédique 12, fermé par un couvercle 19. Les deux faces d'extrémité 13 de la cuve 12 sont munies de trous 25 permettant une injection de colle pour réaliser l'étanchéité nécessaire à l'organisation des écoulements de fluide, La cuve 12 comporte deux raccords moulés d'une seule pièce avec elle, constituant respecti#vement un raccord d'entrée 14 et un raccord de sortie 15 pour un fluide en circulation B, constitué par exemple par l'eau ou dialysat en situation d'échange avec le sang. The dialyzer 10- shown in # Figures 1 and 2 comprises a polycarbonate housing in two parts, comprising a part in the form of a rectangular tank 12, closed by a cover 19. The two end faces 13 of the tank 12 are provided of holes 25 allowing an injection of glue to achieve the seal necessary for the organization of the fluid flows, The tank 12 comprises two fittings molded in one piece with it, constituting respectively an inlet fitting 14 and a outlet connection 15 for a circulating fluid B, constituted for example by water or dialysate in a situation of exchange with the blood.

La cuve 12 comporte également trois cannelures 16, 17 et 18 ménagées dans le sens de la largeur. Ces cannelures servent à une injection de colle 29 (figure 2), qui a pour rôle d'obliger le liquide circulant entre les raccords 14 et 15 à pénétrer dans les compartiments du dialyseur, en évitant de le laisser circuler directement du raccord d'entrée 14 au raccord de sortie 15. Le couvercle 19- porte également trois cannelures 22, 23 et 24 qui ont la même fonction que les précédentes. The tank 12 also has three grooves 16, 17 and 18 formed in the width direction. These grooves are used for an injection of glue 29 (FIG. 2), which has the role of forcing the liquid circulating between the fittings 14 and 15 to penetrate into the compartments of the dialyzer, avoiding letting it flow directly from the inlet fitting. 14 at the outlet connection 15. The cover 19 also carries three grooves 22, 23 and 24 which have the same function as the previous ones.

Le couvercle 19 est réalisé en polycarbonate comme la cuve 12. Il comporte également deux raccords, constituant un raccord d'entrée 20 et un raccord de sortie 21 pour la circulation d'un fluide A, ce dernier étant du sang dans le cas de l'hémodialyseur. Les raccords d'entrée 14 et 20, et les raccords de sortie 15 et 21, sont disposés aux extrémités opposées du dialyseur, de manière à assurer une circulation des deux fluides à contre-courant. Ils sont orientés perpendiculairement à la longueur du dialyseur et forment des conduits qui présentent une section droite allant en diminuant régulièrement en direction de l'intérieur du boîtier. The cover 19 is made of polycarbonate like the tank 12. It also has two fittings, constituting an inlet fitting 20 and an outlet fitting 21 for the circulation of a fluid A, the latter being blood in the case of l 'haemodialyser. The inlet fittings 14 and 20, and the outlet fittings 15 and 21, are arranged at opposite ends of the dialyzer, so as to ensure a circulation of the two fluids against the current. They are oriented perpendicular to the length of the dialyzer and form conduits which have a cross section which decreases regularly towards the interior of the housing.

Le dialyseur contient une membrane semiperméable 27 (figure 2), constituée d'une feuille de cellulose régénérée au cuprammonium, par exemple de la marque Cuprophan de la firme Enka Glanzstoff A.G., à laquelle de la glycérine est ajoutée comme plastifiant et humectant pour l'assouplir. La feuille de membrane présente une configuration plissée en accordéon, de sorte qu'elle forme des couches successives de membrane, qui sont en pratique sensiblement parallèles compte tenu de leur grand nombre. L'ensemble est collé à l'aide de polyuréthane dans le dialyseur, le long des arêtes des plis de la membrane. La matière solidifiée servant à ancrer ces arêtes empêche les fluides de passer directement des raccords d'entrée 14 et 20 aux raccords de sortie 15 et 21.D'une manière en elle-même connue, la structure plissée forme un empilement de compartiments successifs qui sont alternativement ouverts les uns à la circulation du sang (fluide B dans les compartiments d'ordre pair par exemple), les autres à la circulation du dialysat (fluide A dans les compartiments d'ordre impair par exemple). The dialyzer contains a semipermeable membrane 27 (Figure 2), consisting of a sheet of cellulose regenerated with cuprammonium, for example from the brand Cuprophan from the company Enka Glanzstoff AG, to which glycerin is added as plasticizer and humectant for the soften. The membrane sheet has an accordion-pleated configuration, so that it forms successive layers of membrane, which in practice are substantially parallel given their large number. The assembly is bonded using polyurethane in the dialyzer, along the edges of the folds of the membrane. The solidified material used to anchor these edges prevents fluids from passing directly from the inlet fittings 14 and 20 to the outlet fittings 15 and 21. In a manner known per se, the pleated structure forms a stack of successive compartments which are alternately open to the circulation of blood (fluid B in the even-order compartments for example), the others to the circulation of the dialysate (fluid A in the odd-order compartments for example).

Un treillis support 28, en polyéthylène, polyamide ou polypopylène, est disposé en plaques intercalaires de largeur légèrement supérieure à la hauteur des plis de la membrane 27, qui sont placés à l'intérieur des plis, du côté du couvercle 19 du bolier 10 par rapport à la membrane. Le treillis 28 est constitué de fils entrelacés, tissés une maille sur deux, comme il sera décrit plus loin. Dans ces conditions, ce treillis sert d'entretoise, maintenant écartéeS l'une de l'autre, à l'aide d'une seule couche de treillis, les faces des deux parois avoisinantes de la membrane, et il fournit les passages d'écoulement. de fluide parallèles indiqués par A sur la figure 3. Le treillis 28 est fixé à la cuve 12 par ses extrémités et au couvercle 19 par les sommets grâce aux cannelures 22, 23, 24.Comme on peut le voir sur la figure 4, où on a représenté une portion de treillis 281 formée de 4 fils transversaux en matière synthétique 40 à 43 et de 6 fils longitudinaux 44 à 49, le treillis est tissé une maille sur deux. Ainsi, le fil 40 passe par dessus les fils longitudinaux 49 et 46 et sous les fils 48, 47, 45, 44. Le fil transversal suivant 41 passe sous les fils 49, 47, 46, 44 et sur les fils 48, 45. A support trellis 28, made of polyethylene, polyamide or polypopylene, is disposed in intermediate plates of width slightly greater than the height of the plies of the membrane 27, which are placed inside the plies, on the side of the cover 19 of the bolier 10 by relation to the membrane. The trellis 28 is made up of interlaced threads, woven every other stitch, as will be described below. Under these conditions, this trellis serves as a spacer, now separated from one another, using a single layer of trellis, the faces of the two neighboring walls of the membrane, and it provides the passages for flow. of parallel fluid indicated by A in FIG. 3. The trellis 28 is fixed to the tank 12 by its ends and to the cover 19 by the tops thanks to the grooves 22, 23, 24. As can be seen in FIG. 4, where a portion of lattice 281 is shown formed of 4 transverse threads of synthetic material 40 to 43 and 6 longitudinal threads 44 to 49, the lattice is woven one mesh out of two. Thus, the wire 40 passes over the longitudinal wires 49 and 46 and under the wires 48, 47, 45, 44. The following transverse wire 41 passes under the wires 49, 47, 46, 44 and over the wires 48, 45.

Le fil r 42 passe sous les fils 49, 48, 46, 45 et sur les fils 47, 44. Enfin pour le fil 43 on retrouve Je même entrelacement que pour le fil 40, c'est à dire qu'il passe sur les fils 49, 46 et sous les fils 48, 47, 45, 44.The wire r 42 passes under the wires 49, 48, 46, 45 and on the wires 47, 44. Finally for the wire 43 we find the same interlacing as for the wire 40, that is to say that it passes over the wires 49, 46 and under wires 48, 47, 45, 44.

On comprend donc que ce treillis, tissé une maille sur deux, a l'avantage de présenter pour les fils 40 et 43 des bossages au passage des fils 49, 46 alors que le fil 42 présente ses bossages au passage des fils 47 et 44, donc décalés d'une position en arrière par rapport au fil 43. Le fil 41, lui, présente ses bossages au passage des fils 48 et 45, donc en arrière d'une position par rapport au fil 42 et décalé d'une position en avant par rapport aux fils 40 et 43. It is therefore understood that this lattice, woven every other mesh, has the advantage of having bosses for the wires 40 and 43 in the passage of the wires 49, 46 while the wire 42 has its bosses in the passage of the wires 47 and 44, therefore offset by a position backward with respect to the wire 43. The wire 41, for its part, has its bosses in the passage of the wires 48 and 45, therefore behind a position with respect to the wire 42 and offset by a position in before compared to wires 40 and 43.

D'autre part, si l'on dispose les treillis adjacents de façon que les bossages du treillis 281 représenté figure 4, coïncident avec les bossages du treillis 282 supérieur représenté, en pointillé figure 4, on arrive à former des noeuds et des ventres. De même, le treillis qui sera placé sous le treillis 281 sera disposé comme le treillis 283 qui est placé au dessus du treillis 282. On remarque en outre que les fils de chaque nappe (fils longitudinaux ou fils transversaux) sont alternativement de deux diamètres différents. On the other hand, if the adjacent trellis are arranged so that the bosses of the trellis 281 shown in FIG. 4, coincide with the bosses of the upper trellis 282 shown, in dotted lines in FIG. 4, we can form nodes and bellies. Likewise, the trellis which will be placed under the trellis 281 will be arranged like the trellis 283 which is placed above the trellis 282. It is further noted that the threads of each ply (longitudinal threads or transverse threads) are alternately of two different diameters .

Pour des raisons de commodité, on n'a pas représenté la membrane, mais entre deux treillis se trouvent deux couches de membrane. Ces membranes, sous la tension exercée par les treillis et sous la pression du sang (fluide B) circulant dans les compartiments dépourvus de treillis, adoptent la forme des bosses et des creux des treillis adjacents et finissent par former un réseau de noeuds et de ventres irrégulièrement disposés en zigzag. Ainsi, les ventres constituent des couloirs d'écoulement priviligiés du liquide B qui suivent un parcours en zig-zag représenté par les flèches sur la figure 4). D'autre part, l'intervalle entre les couches de membrane est très mince, aussi bien dans les compartiments avec treillis que dans les compartiments sans treillis, et par conséquent, les deux fluides qui circulent dans le dialyseur forment des films de faible épaisseur.On parvient ainsi à augmenter considérablement la surface d'échange, la longueur des parcours et la durée des échanges, dans une mesure qui conduit en général à améliorer les échanges de l'ordre de 10 à 20 %. For reasons of convenience, the membrane has not been shown, but between two trellises are two layers of membrane. These membranes, under the tension exerted by the lattices and under the pressure of the blood (fluid B) circulating in the compartments without lattices, adopt the shape of the bumps and hollows of the adjacent lattices and end up forming a network of nodes and bellies irregularly arranged in a zigzag pattern. Thus, the bellies constitute privileged flow corridors of the liquid B which follow a zigzag course represented by the arrows in FIG. 4). On the other hand, the interval between the layers of membrane is very thin, both in the compartments with lattice and in the compartments without lattice, and consequently, the two fluids which circulate in the dialyzer form thin films. It thus succeeds in considerably increasing the exchange surface, the length of the routes and the duration of the exchanges, to an extent which generally leads to improving the exchanges of the order of 10 to 20%.

Pour la construction du dialyseur 10, on plis#se une feuille de membrane 27, on insère dans les plis supérieurs des bandes de treillis 28. L'ensemble membranetreillis obtenu est comprimé sur lui-même et est disposé dans la cuve 12 du boîtier 10 de telle sorte que le treillis 28 vienne au contact du couvercle 19. Les deux parties 12 et 19 du bottier sont alors emboitées. La colle à base de polyuréthane est injectée dans les trous 25 et 26 et les cannelures 16, 17, 18, 22, 23, 24, de façon à fixer la membrane aux quatres faces du boîtier. Après solidification complète de la matière, le dialyseur 10 est prêt à être utilisé. For the construction of the dialyzer 10, we fold # a membrane sheet 27, we insert into the upper folds lattice bands 28. The membrane-lattice assembly obtained is compressed on itself and is placed in the tank 12 of the housing 10 so that the mesh 28 comes into contact with the cover 19. The two parts 12 and 19 of the shoemaker are then fitted. Polyurethane glue is injected into the holes 25 and 26 and the grooves 16, 17, 18, 22, 23, 24, so as to fix the membrane to the four sides of the housing. After complete solidification of the material, the dialyzer 10 is ready to be used.

Naturellement l'invention n'est en rien limitée aux détails de construction qui ont été précisés. On doit en outre comprendre, que'alors que la description se réfère spécifiquement à une utilisation comme dialyseur, le dispositif tel qu'il est décrit pourrait servir aussi bien à d'-autres sortes d'échanges. Naturally, the invention is in no way limited to the construction details which have been specified. It should also be understood that while the description refers specifically to use as a dialyzer, the device as described could be used for other kinds of exchanges as well.

Claims

1. Exchange device of the dialyzer type, comprising a stack of semipermeable membrane layers (27) held in a housing (10) by intermediate structures interposed between two successive layers of membrane, and means for circulating in the housing , in successive compartments delimited by the layers of membranes, alternately a dialysate and a liquid to be dialysed, characterized in that the spacers consist of a lattice (28) of woven threads, one mesh in two.

2. Device according to claim 1, characterized in that in said trellis (28) each longitudinal wire passes successively and alternately on one side of a transverse wire with respect to it and on the other side of two adjacent transverse wires with an offset of a transverse thread from one longitudinal thread to the next.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that said trellis (28) is arranged -in intermediate plates in alternately one compartment out of two.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in said trellis (28), the adjacent successive wires are alternately of larger diameter and of smaller diameter.

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the successive layers of semi-permeable membrane can be formed from # the same sheet of membrane, pleated in a zig-zag to form the different layers, the areas of the edges of the folds being embedded in the walls of the dialyzer case, to separate the successive compartments in which the two fluids circulate alternately.