La solution système pneumatique simplifie le traitement par dialyse en aiguille unique
Du partenaire de développement au fournisseur en série – la coopération avec Fresenius Medical Care
Les composants fluidiques jouent un rôle clé dans la technique médicale, partout où des liquides doivent être dosés avec précision ou des processus commutés pneumatiquement. C’est le cas par exemple de la dialyse, un procédé vital d’épuration du sang qui remplace la fonction des reins en cas d’insuffisance rénale. Les procédures de traitement sont en constante évolution, ce qui rend les appareils de traitement plus complexes.
Solution système pneumatique pour appareil de dialyse
Les appareils de dialyse sont composés d’environ 8 000 éléments. Les assemblages fluidiques avec électrovannes, pompes et capteurs doivent alors assurer les processus de manière précise et fiable. Souvent, ce ne sont pas des composants individuels qui sont demandés, mais des solutions système spécifiques à l’application, dont les différents composants doivent être adaptés les uns aux autres pour une interaction parfaite. À cela s’ajoutent souvent des exigences de haute précision, de durée de vie prolongée et de dimensions compactes. Dans de tels cas, les fabricants d’appareils médicaux sont bien avisés de trouver un expert en fluidique qui, sur la base d’un vaste portefeuille de solutions et de connaissances spécifiques dans le secteur, se tient à disposition en tant que partenaire compétent en matière de développement et de système, du premier conseil à la production en série en passant par l’ingénierie complète. Fresenius Medical Care et Bürkert montrent comment une coopération partenariale dans le développement de solutions systèmes fluidiques fonctionne avec succès dans le cadre du développement d’une solution système pneumatique pour un appareil de dialyse.
Faciliter le travail du personnel soignant
Le générateur de dialyse innovant 6008 CAREsystem a été conçu pour faciliter le traitement par dialyse à l’hôpital pour le personnel soignant. Pour ce faire, les processus de travail ont été simplifiés et le nombre de manipulations nécessaires a été réduit. La pression sur le personnel diminue, ce qui laisse plus de temps pour les soins individuels aux patients. Néanmoins, le système de dialyse offre en même temps une flexibilité élevée pour le traitement par hémodialyse, HighVolumeHDF ainsi que pour les traitements à double aiguille ou à aiguille unique. En effet, l’application n’utilise qu’un seul système de cassette à sang universel, qui doit ensuite être éliminé en tant qu’article à usage unique.
Remplacement d’une pompe à enrouleur
La base de la commande fluidique dans le procédé à aiguille unique est une solution de système pneumatique pour l’inversion de l’écoulement, que Bürkert a développée en étroite collaboration pour Fresenius. Elle remplace la solution utilisée jusqu’à présent dans le cadre du procédé à aiguille unique, dont le circuit sanguin extracorporel reposait sur une pompe à enrouleur supplémentaire nécessaire pour le traitement à aiguille unique et le consommable correspondant. La pompe à sang et la chambre d’expansion se trouvaient en amont du dialyseur, du côté artériel du circuit extracorporel. Le système de pompe à débit alterné a fait ses preuves auprès des patients et a permis d’obtenir de bons résultats de traitement. Le fabricant souhaitait faciliter le maniement de l’appareil pour les opérateurs, souvent très sollicités dans le quotidien de l’hôpital. Il s’agissait avant tout de réduire le travail de tubage des pompes afin de raccourcir les temps de préparation. Les premières réflexions ont porté sur l’utilisation de vannes proportionnelles afin de réguler ou de maintenir constante la pression nécessaire. Une telle solution aurait toutefois été relativement coûteuse. Après avoir étudié le problème et analysé les diverses contraintes, les experts en fluidique ont proposé une solution plus efficace : une unité de commande pneumatique fonctionnant avec des électrovannes. Les développeurs du 6008 CAREsystem ont été convaincus dès la phase de conception, car cette solution répondait d’emblée à presque toutes les exigences.
L’assemblage compact se compose de trois vannes, d’un capteur de pression, d’un piège à condensat et d’une pompe à membrane qui génère une surpression dans une chambre et une dépression dans la deuxième chambre. Une vanne commute ensuite de manière dynamique entre les deux chambres, ce qui rend une pompe à enrouleur superflue.
Seule la cassette doit être connectée
En principe, l’assemblage compact se compose de trois vannes, d’un capteur de pression, d’un piège à condensat et d’une pompe à membrane qui génère une surpression dans une chambre et une dépression dans la deuxième chambre. Une vanne commute ensuite de manière dynamique entre les deux chambres, ce qui rend une pompe à enrouleur superflue. Les deux autres vannes servent de vannes de purge en cas d’erreur. L’opérateur n’a plus qu’à connecter la cassette et non plus à raccorder la pompe. C’est nettement plus rapide et moins sujet aux erreurs. De plus, la même cassette convient non seulement aux applications à aiguille unique, mais aussi à celles à aiguille double. En cas de besoin, il est facile de passer de l’un à l’autre sans avoir à modifier le système de tuyaux à sang. Les exigences posées aux composants utilisés étaient élevées. Les vannes doivent non seulement commuter rapidement, mais aussi avoir une longue durée de vie. Les vannes utilisées l’ont déjà prouvé dans de nombreuses autres applications. Le type 6144 est une électrovanne Flipper 3/2 voies à action directe. Elle convient pour des pressions allant jusqu’à 10 bar et convainc par sa faible puissance absorbée. Le principe du Flipper ne génère que peu de bruit de commutation et fonctionne avec une faible puissance absorbée. Les deux autres électrovannes (type 127), qui fonctionnent dans l’unité d’écoulement pneumatique, ont également déjà fait leurs preuves dans de nombreuses applications en médecine, en technique de laboratoire et d’analyse. Elles permettent une commutation précise avec un apport de température très faible à travers la bobine. De plus, les vannes à faible espace mort sont très faciles à rincer.
Biocompatibilité prouvée par le test de toxicité
Parmi les exigences importantes auxquelles la solution système fluidique pour le système de dialyse devait répondre, il y a la biocompatibilité des matériaux utilisés. Bien qu’il n’y ait pas de contact direct avec le sang, il ne doit pas y avoir de dégazage. Les tests de toxicité effectués avec succès ont prouvé qu’il n’y avait aucun risque. Entre-temps, la solution système pneumatique a fait ses preuves dans l’utilisation clinique. Le boîtier, qui était à l’origine une pièce fraisée, est désormais moulé par injection en raison du grand nombre de pièces produites entre-temps. Fresenius considère Bürkert comme un partenaire fiable, du développement à la production en série. La coopération se poursuit donc, de nouvelles solutions systèmes fluidiques sont en cours de développement.
« Pendant la phase de développement, nous avons travaillé en étroite collaboration avec Bürkert et avons bénéficié du meilleur soutien de la part des spécialistes de la fluidique, de sorte qu’en peu de temps, nous disposions d’un assemblage comme modèle fonctionnel que nous avons pu utiliser pour le lancement de la production en série, moyennant quelques adaptations. J’ai particulièrement apprécié le fait que l’on ne proposait pas seulement des produits, mais des solutions complètes allant du modèle fonctionnel à la pièce de série à coût optimisé ».