FR2783427A1

FR2783427A1 - Dispositif et procede de destruction de micro-organismes notamment par voie extra-corporelle

Info

Publication number: FR2783427A1
Application number: FR9811223A
Authority: FR
Inventors: Eric Ponce
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-24
Also published as: AU5428299A; WO2000013715A1; EP1056479A1

Abstract

Dispositif de traitement d'un liquide contre les micro-organismes, comprenant une cellule comportant au moins deux plaques constituant des électrodes (2, 2') de polarité opposée disposées parallèlement entre elles et vers l'intérieur de la cellule pour être en contact avec le liquide circulant et pour créer un champ électrique entre lesdites plaques (2, 2'), ainsi qu'un orifice d'admission (3) du liquide à soumettre audit champ et qu'un orifice de sortie (4) du liquide traité.

Description

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La présente invention concerne un dispositif et un procédé de

destruction de micro-organismes notamment par voie extra-corporelle.

Les différents micro-organismes, pathogènes ou non pour l'homme peuvent, en partie, être détruits par des procédés biologiques ou chimiques, ou encore peuvent être arrêtés par l'utilisation d'ultrafiltres. Mais un grand nombre

de micro-organismes pathogènes résistent aux différents procédés existants.

En outre, il est connu que les virus sont capables de muter, et que les micro-

organismes peuvent acquérir des résistances par exemple aux antibiotiques.

C'est pourquoi, il serait souhaitable de disposer d'un moyen de détruire les

micro-organismes, notamment pathogènes, en particulier chez l'homme infecté.

Il serait aussi souhaitable de disposer d'un dispositif et d'un procédé de destruction de micro-organismes permettant le traitement de différents liquides tels que l'eau, le lait, le sang, etc., en vue de les débarrasser des micro-organismes potentiellement pathogènes qu'ils renferment. Les dispositifs et procédés devraient en outre pouvoir être utilisables aussi bien dans un

environnement industriel que dans un environnement domestique ou médical.

Un dispositif avantageux devrait en outre être de réalisation simple et de coût limité. Un dispositif particulièrement avantageux devrait de surcroît

éliminer totalement les micro-organismes.

C'est pourquoi la présente invention a pour objet un dispositif de traitement d'un liquide contre les micro-organismes, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule comportant au moins deux plaques constituant des électrodes de polarité opposée disposées parallèlement entre elles et vers l'intérieur de la cellule pour être en contact avec le liquide circulant et pour créer un champ électrique entre lesdites plaques, constituant ainsi un conduit, ainsi qu'un orifice d'admission du liquide à soumettre audit champ et qu'un orifice de

sortie du liquide traité.

Dans le cadre de la présente invention, par " micro-organisme ", I'on entend aussi bien les bactéries pathogènes ou non, que les virus, notamment

les rétrovirus, particulièrement VIH 1 et 2.

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Le dispositif de l'invention comprend donc essentiellement une

cellule qui sera traversée par le liquide à traiter.

Le liquide peut être par exemple de l'eau potable ou non, du lait, de manière générale toute boisson, du sang, etc. Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre du dispositif ci-dessus décrit, le liquide à traiter est le sang, notamment humain. Un dispositif selon la présente invention est tout particulièrement adapté au traitement extra-corporel du sang. Ainsi, on peut en particulier prélever le sang infecté d'un organisme humain par exemple atteint de septicémie ou de virémie, notamment par les rétrovirus VIH1 ou 2, pour le traiter dans un

dispositif selon l'invention.

Des éléments essentiels du dispositif selon l'invention sont au moins deux plaques constituant des électrodes de polarité opposée. Ces plaques

peuvent être notamment planes, ondulées, courbées, voire même cylindriques.

Ces plaques sont disposées parallèlement entre elles, de manière, lorsqu'elles sont alimentées par un courant électrique, à créer un champ électrique régulier

entre elles.

Lorsque l'on indique que ces électrodes sont disposées parallèlement entre elles, I'on entend en fait que celles-ci sont régulièrement espacées l'une de l'autre. Par exemple, si les électrodes sont constituées de deux cylindres concentriques, les tangentes d'un même rayon sont considérées

comme étant parallèles entre elles.

Parmi les formes des électrodes de polarité opposée préférées, on peut citer notamment les plaques planes et les tubes concentriques. Ces formes permettent en effet la réalisation de cellules à la fois efficaces et bon marché. Les plaques constituant les électrodes sont disposées à l'intérieur de la cellule pour être en contact avec le liquide circulant. Lorsque l'on indique qu'elles sont situées à l'intérieur de la cellule, I'on entend que les surfaces des plaques situées en vis-à-vis l'une de l'autre sont en contact avec le liquide circulant.

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Dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre du dispositif ci-dessus, les plaques constituant les électrodes constituent en fait des parois de la cellule ou une partie des parois de la cellule, le reste de la cellule étant constitué en matériaux isolants tels que le verre par exemple, notamment le verre Pyrex ou qu'une matière plastique. On préfère aussi des

matériaux stérilisables.

Le conduit constitué par la cellule peut être, considéré dans la direction de circulation du fluide, circulaire, mais de préférence rectiligne ou formé d'une succession de parties rectilignes. Une forme du conduit

comprenant une succession de chicanes comme illustré ci-après est préférée.

Lorsque l'on veut obtenir les meilleurs résultats, il est utile d'éviter qu'une partie du fluide ne stagne ou soit trop brièvement traité dans le conduit de la cellule. On adopte donc avantageusement pour le conduit une forme donnant un bon écoulement du fluide à traiter, régulier, avec par exemple une

section constante tout au long du conduit.

Toujours lorsque l'on veut obtenir les meilleurs résultats, il est nécessaire que la totalité du fluide soit traitée. Ainsi pour une cellule de forme très simple comme un parallélépipède rectangle, il est souhaitable que les électrodes débordent par rapport aux parois intérieures de la cellule pour s'assurer que même les côtés de celle ci sont soumis à l'action du champ. Une série de chicanes prises en sandwich entre deux électrodes planes atteint

avantageusement cet objectif.

Des formes avantageuses pour une section transversale du conduit cellulaire sont les formes rectangulaire et carrée. On peut ainsi adopter une configuration dans laquelle deux côtés opposés constituent les électrodes et

les deux autres sont isolants.

Du fait que les électrodes de polarité opposée sont en contact avec le liquide circulant, un champ électrique est créé entre lesdites plaques lorsqu'elles sont alimentées, dans la mesure o la quasi-totalité des liquides sont conducteurs de l'électricité, à l'exception des solvants organiques ou des

liquides totalement déminéralisés.

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Toutefois, il sera possible de traiter un liquide non conducteur; en le rendant conducteur lors de son passage dans la cellule, par exemple par addition de sels minéraux, en traitant ledit liquide, puis en éliminant lesdits sels

minéraux du liquide ainsi traité.

Pour certaines applications dans lesquelles le liquide ne circule pas de manière naturelle, ou dans les cas o il est souhaitable de forcer la circulation dudit liquide, on pourra adjoindre au dispositif selon l'invention un

circulateur permettant au liquide d'être prélevé, puis déversé après traitement.

C'est pourquoi la présente invention a également pour objet un dispositif ci-

dessus caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circulateur permettant au

liquide d'être prélevé, puis déversé après traitement.

Le débit dans une cellule peut être par exemple de 1 à 25 ml/s, notamment de 2 à 10 ml/s, particulièrement de 2 à 8 ml/s, tout particulièrement

de 4 à 5 ml/s.

Le système de circulation pourra être une simple pompe aux caractéristiques adaptées et réglables, afin que l'on puisse moduler le débit du liquide à traiter, en fonction de celui-ci et du nombre de cellules utilisées en parallèle.

La présente invention a notamment pour objet un dispositif ci-

dessus, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un générateur de courant électrique alimentant les au moins deux plaques constituant des électrodes de polarité opposée. On peut utiliser une seule paire de plaques mais aussi 2, 3

ou plus de paires de plaques.

Le générateur de courant délivrera avantageusement un courant alternatif. De préférence, ce générateur sera muni d'un ou deux réglages des paramètres suivants: différence de potentiel, fréquence, ainsi que, si désiré, des moyens de mesure, enregistrement et/ou visualisation de ces paramètres

ou d'autres comme l'intensité.

Un dispositif selon l'invention pourra avantageusement être adjoint ou inséré dans un appareillage existant de circulation extra-corporelle. Il peut

aussi être implanté.

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Les caractéristiques dimensionnelles des dispositifs selon l'invention pourront varier en fonction de l'utilisation qui leur est demandée. Des dimensions indicatives seront données ci-après, pour une application particulièrement intéressante, à savoir le traitement du sang humain par voie extra-corporelle. Dans un tel cas, deux électrodes de polarité opposée seront de préférence espacées l'une de l'autre de 1 à 5 mm, notamment de 2 à 4 mm,

et tout particulièrement de 2 à 3 mm.

Afin d'obtenir l'efficacité souhaitée, il est nécessaire que les électrodes gainent le conduit cellulaire sur une certaine longueur, pour que le

liquide soit traité pendant un certain temps suffisant à la destruction des micro-

organismes. C'est pourquoi, dans des conditions préférentielles de réalisation, le conduit aura une longueur de 50 à 400 mm dans la direction de circulation du liquide, notamment de 80 à 300 mm, et tout particulièrement de 100 à 250 mm. En vue d'une compacité maximum, on peut adopter pour le conduit une

forme de chicanes multiples accolées, comme on le verra ci-après.

La section du conduit détermine essentiellement le débit du liquide traité et la régularité de circulation du fluide. C'est ainsi que sa section pourra aller de 2 à 40 mm2 et plus, de préférence de 3 à 20 mm2, notamment de 3 à

mm2 et tout particulièrement de 4 à 8 mm2.

Il est évident pour l'homme de l'art que dans le cas du sang, il est nécessaire de préserver au mieux l'intégralité des cellules sanguines, notamment de la lignée lymphocytaire. Par quelques essais, l'homme de l'art peut régler les paramètres électriques en fonction de l'effet désiré en tenant compte du bénéfice pour le malade. mais pour d'autres applications comme la stérilisation de l'eau o on n'a pas de tels freins, on peut utiliser un champ

beaucoup plus important et travailler à des débits eux aussi importants.

Dans certains cas comme celui du sang, il est souhaitable d'éviter un chauffage exagéré du fluide traité. On peut, si désiré, réguler la température de la cellule selon les techniques bien connues comme addition de radiateurs, ventilation, circulation de liquide réfrigérant au chauffant, ou combinaison de ceux-ci.

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La présente demande a encore pour objet un dispositif ci-dessus qui

comprend un dispositif de régulation de la température de la cellule.

La présente demande a aussi pour objet un dispositif ci-dessus qui est

un dispositif de traitement extra-corporel du sang.

Les dispositifs objet de la présente invention possèdent de très intéressantes propriétés. Ils sont doués notamment de remarquables propriétés de destruction des micro-organismes, aussi bien les bactéries pathogènes ou

non, que les virus, notamment les rétrovirus, particulièrement VIH 1 et 2.

Ces propriétés sont illustrées ci-après dans la partie expérimentale.

Elles justifient l'utilisation des dispositifs ci-dessus décrits, pour réduire ou annuler

la quantité de micro-organismes dans un liquide infecté.

C'est pourquoi l'invention a aussi pour objet un procédé de destruction de micro-organismes présents dans un liquide, caractérisé en ce que l'on fait circuler ledit liquide au travers d'un dispositif ci-dessus, à un débit permettant la destruction desdits micro-organismes et en appliquant un courant entre les électrodes. Le débit permettant la destruction desdits micro-organismes peut être facilement déterminé par l'homme de l'art à partir de quelques expériences de routine, consistant à réaliser un prélèvement à la sortie de la cellule de l'invention et à procéder à un comptage des micro-organismes. On peut, si désiré, effectuer également un comptage de ceux-ci avant traitement du liquide. A titre illustratif, pour la destruction de micro-organismes présents dans le sang, si l'on utilise une cellule comportant deux électrodes rectangulaires de 50 à 80 mm de long pour 20 mm de large, et les électrodes étant espacées l'une de l'autre de 2 à 3 mm, on utilisera un débit de circulation du sang de 4 à 5 ml par seconde au travers du dispositif selon l'invention. Ce débit est toutefois à mettre en relation avec les données indiquées ci-après

concernant le courant utilisé pour le traitement.

Dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre pour la destruction de micro-organismes présents dans le sang, si l'on utilise une

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cellule comportant deux électrodes carrées de 40 mm de côté, les électrodes étant espacées l'une de l'autre de 2 mm et englobant une série de 4 chicanes constituant un conduit d'environ 250 mm de long pour une section transversale de 6 mm2 environ, on utilisera un débit de circulation du sang de 4 à 5 ml par seconde au travers du dispositif selon l'invention La tension utilisée dans le procédé peut être continue, mais elle est

de préférence alternative.

Cette tension peut aller, en fonction du liquide à traiter, par exemple de 1 à 100 volts, de préférence de 1 à 50 volts, notamment de 1 à 20 volts, particulièrement de 2 à 17 volts. Dans le cas o l'on veut traiter de l'eau pour la rendre potable, on pourra utiliser de fortes tensions, tandis que pour le traitement du sang, on utilisera avantageusement une tension inférieure à 20

volts, de préférence de 2 à 17 volts, et tout particulièrement de 15 à 17 volts.

L'intensité du courant circulant est bien évidemment en relation, d'une part, avec la différence de potentiel entre les électrodes, et la conductivité du liquide à traiter. A titre indicatif, si l'on traite du sang humain, l'intensité du courant s'établira avantageusement à moins de 2 ampères, de préférence entre 0,5 et 2 ampères, tout particulièrement entre 0,5 et 1,5 ampères. En ce qui concerne la fréquence du courant (dans ce cas alternatif) alimentant les électrodes, celle-ci sera de préférence inférieure à 1 MHz, notamment comprise entre 400 Hz et 1 MHz, et tout particulièrement en vue du traitement des bactéries dans le sang humain, comprise entre 400 Hz et 1 Khz et en vue du traitement des virus dans le sang humain, comprise entre 1 Khz et

500 Khz.

La présente demande a enfin pour objet un procédé de destruction de micro-organismes présents dans un liquide, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un

traitement extra-corporel du sang.

Les conditions préférentielles de mise en oeuvre des dispositifs ci-

dessus décrits s'appliquent également aux autres objets de l'invention visés par

la présente invention.

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La figure 1 représente un dispositif de traitement d'un liquide contre

les micro-organismes, formé d'une cellule parallélépipédique, vu de dessus.

La figure 2 est une vue en coupe selon AA' de la figure 1.

La figure 3 représente un dispositif de l'invention vu en coupe, comprenant deux électrodes cylindriques concentriques. La figure 4 est une vue de dessus en coupe d'un dispositif de traitement d'un liquide contre les micro-organismes, formé d'une cellule constituée d'une série de chicanes prises en sandwich entre deux électrodes carrées.

La figure 5 est une vue en coupe selon BB' de la figure 4.

La figure 6, variante de la figure 4, est une vue de dessus en coupe d'un dispositif de traitement d'un liquide contre les micro-organismes, formé d'une cellule constituée d'une série de chicanes dont les parois constituent les électrodes. La figure 7 est une vue en coupe selon CC' de la figure 6

Les exemples qui suivent illustrent la présente demande.

Sur la figure 1, on distingue la cellule 1 visée ici dans son ensemble comportant deux plaques 2, 2', seule celle du dessus étant visible sur cette figure. Chacune de ces deux plaques 2, 2' constitue des électrodes de polarité opposée et peut être reliée à un générateur de courant électrique par des cordons, qui ne sont pas représentés ici. Sur la gauche, on trouve un orifice d'admission du liquide 3 et à droite un orifice de sortie du liquide traité 4. Dans le cas o le liquide ne circule pas naturellement, on peut intégrer dans le circuit

de circulation du liquide un circulateur (ou pompe).

Comme on le distingue mieux sur la figure 2, dans cette forme de réalisation du dispositif selon l'invention, les plaques 2, 2' sont parallèles entre elles et constituent en fait deux parois opposées de la cellule. Les autres parois et 6 ont ici été réalisées en verre. L'ensemble de ces parois constitue la

chambre 7 qui est traversée par le liquide à traiter.

La figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'invention vue en coupe. Dans sa généralité, la cellule est ici formée par deux tubes concentriques dont une partie des parois interne et externe 2, 2' constituent les électrodes. La chambre 7 est ici constituée de l'interstice entre les deux tubes

concentriques. Le reste de la cellule a été réalisé en une matière plastique.

Selon la conception de la figure 4, les électrodes représentées en pointillés sont au nombre de deux, d'une dimension de 40 x 40 mm et écartées entre elles de 2 mm; elles constituent des parois internes opposées de la cellule en contact avec le liquide à traiter. Des cloisons 8 en résine (mais on peut aussi utiliser par exemple comme matière isolante de la porcelaine, de la céramique, du verre, etc.), disposées en quinconce entre ces parois forment un conduit 7 (équivalent à la chambre de la figure 1) de circulation continu en une série de chicanes, de section homogène de largeur 3 mm, amenant le liquide

de l'entrée à la sortie de la cellule après traversée des chicanes successives.

Sur la figure 5, on peut observer les électrodes 2, 2' englobant le conduit 7 serpentant entre les parois 8. Les électrodes 2, 2' sont reliées à un générateur non représenté sur la figure 4. Les flèches dans les conduits

représentent le sens du courant électrique.

Selon la variante de la figure 6, le liquide à traiter circule toujours dans des conduits parallèles et adjacents en chicanes, mais cette fois les électrodes 2, 2' constituent les cloisons, les autres parois de la cellule étant en matière isolante. Le courant électrique circule cette fois à travers le liquide à partir des cloisons et non plus à partir des parois de la cellule. Un générateur de courant est installé entre les points A et B. Sur la figure 7, on peut observer les électrodes 2, 2' constituant les cloisons. Si la forme de la cellule est extérieurement dans le cas des figures 6 et 7 la même que celle des figures 4 et 5, par contre les électrodes sont

installées perpendiculairement à celles desdites figures 4 et 5.

Les cellules ci-dessus décrites peuvent être utilisées dans n'importe

quelle orientation, verticale, horizontale, oblique.

Exemple 1:

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On a traité du sang humain à l'aide du dispositif illustré à la figure 4 relié à un générateur de courant alternatif doté de réglages de fréquence et de voltage. Le dispositif a été réalisé en résine plastique pour les parties isolantes, et en acier inoxydable en ce qui concerne les électrodes. On a traité le sang humain à un débit de 4 ml par seconde. Le comptage des Echerichia coli dans le sang avant traitement était de 1 colonie / 4 ml. L'analyse du sang prélevé à la sortie du dispositif de l'invention, après traitement, a montré une totale absence d'Echerichia coli viables. Les paramètres électriques utilisés lors du traitement du sang ont été les suivants

tension 13 volts, fréquences: 400 Hz et 1 Khz.

On a aussi fait une vérification de l'effet du traitement sur d'autres paramètres sanguins: NFS classique. Ceux-ci n'ont pas été altérés par le traitement.

Exemple 2:

On a traité du sérum physiologique, à laquelle on a additionné des Staphylococcus epidermidis à la concentration de 1 colonie / 4 mi. On a traité ce liquide à un débit de 5 ml à la seconde à l'aide d'un dispositif illustré à la figure 4, de dimensions identiques. Les paramètres électriques utilisés sont les suivants: tension alternative de 20 volts, fréquence de 1 Khz et 10 Khz. Après

traitement, le sérum physiologique était exempt de microorganismes viables ci-

dessus.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Un dispositif de traitement d'un liquide contre les micro-organismes, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule comportant au moins deux plaques constituant des électrodes (2, 2') de polarité opposée disposées parallèlement entre elles et vers l'intérieur de la cellule pour être en contact avec le liquide circulant et pour créer un champ électrique entre lesdites plaques (2, 2'), ainsi qu'un orifice d'admission (3) du liquide à soumettre audit champ et qu'un orifice

de sortie (4) du liquide traité.

2. Un dispositif de traitement d'un liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circulateur permettant au liquide

d'être prélevé, puis déversé après traitement.

3. Un dispositif de traitement d'un liquide selon l'une des

revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un générateur de

courant électrique alimentant les au moins deux plaques constituant des

électrodes (2, 2') de polarité opposée.

4. Un dispositif de traitement d'un liquide selon l'une des

revendications I à 3, caractérisé en ce que deux électrodes (2, 2') de polarité

opposée sont espacées l'une de l'autre de 1 à 5 mm.

5. Un dispositif de traitement d'un liquide selon l'une des

revendications 1 à 4 caractérisé en ce que deux électrodes (2, 2') de polarité

opposée ont une longueur de 20 à 200 mm dans la direction de circulation du liquide.

6. Un dispositif de traitement d'un liquide selon l'une des

revendications 1 à 5 caractérisé en ce que deux électrodes (2, 2') de polarité

opposée sont des plaques planes ou des tubes concentriques.

7. Un dispositif de traitement d'un liquide selon l'une des

revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la cellule forme un conduit (7)

comprenant une succession de chicanes.

8. Procédé de destruction de. micro-organismes présents dans un liquide, caractérisé en ce que l'on fait circuler ce liquide au travers d'un dispositif

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selon l'une des revendications 1 à 7, à un débit permettant la destruction desdits

micro-organismes et en appliquant un courant entre les électrodes (2, 2').

9. Procédé de destruction de micro-organismes selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tension appliquée entre deux électrodes (2, 2') disposées parallèlement entre elles est alternative et de 1 à 20 volts.

10. Procédé de destruction de micro-organismes selon l'une des

revendications 7à 9, caractérisé en ce que la fréquence du courant appliqué est

de400Hzà 1 MHz.