RU2046646C1 - Blood cleaning membrane-type apparatus - Google Patents
Blood cleaning membrane-type apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2046646C1 RU2046646C1 SU5003291A RU2046646C1 RU 2046646 C1 RU2046646 C1 RU 2046646C1 SU 5003291 A SU5003291 A SU 5003291A RU 2046646 C1 RU2046646 C1 RU 2046646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blood
- plasma
- chambers
- membranes
- membrane
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- External Artificial Organs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для очистки биологических жидкостей, в частности крови, от токсических веществ с помощью сорбентов, а также может быть использовано при изготовлении мембранных аппаратов для разделения и очистки жидких и газообразных сред в химической, биотехнологической и других отраслях промышленности. The invention relates to medical equipment, in particular to devices for purifying biological fluids, in particular blood, from toxic substances using sorbents, and can also be used in the manufacture of membrane devices for the separation and purification of liquid and gaseous media in chemical, biotechnological and other industries industry.
Гемосорбция является современным перспективным методом терапии, дающим положительный эффект при лечении острых и хронических отравлений лекарственными препаратами и химическими ядами (барбитураторами, транквилизаторами, хлорированными углеводородами, фосфорорганическими соединениями и т.п.), уремии, циррозов, гепатита, желчно-каменной болезни, панкреатита, сепсиса, холодовой крапивницы, алкогольного дилирия, пищевой аллергии, бронхиальной астмы, пиротонита, ожоговой болезни и микробной интоксикации. Успешно применение хемосорбции при терапии сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе ишемической болезни сердца, гиперхолестеринемии и склеротических изменений сосудов. Однако, для прямого контакта с кровью пригодны далеко не все сорбенты, которые могли бы быть использованы для адсорбции нежелательных компонентов крови. Опасность разрушения форменных элементов крови, микроэмболии сосудов пылевидными частицами сорбентов привели к созданию специальных гранулированных, капсулированных в полимерные пленки, сорбентов. Однако это сложно в промышленной реализации и резко снижает эффективность сорбции. Hemosorption is a modern promising method of therapy, which has a positive effect in the treatment of acute and chronic poisoning with drugs and chemical poisons (barbiturators, tranquilizers, chlorinated hydrocarbons, organophosphorus compounds, etc.), uremia, cirrhosis, hepatitis, gallstone disease, pancreatitis , sepsis, cold urticaria, alcoholic delirium, food allergies, bronchial asthma, pyrotonitis, burn disease and microbial intoxication. The successful use of chemisorption in the treatment of cardiovascular diseases, including coronary heart disease, hypercholesterolemia and sclerotic vascular changes. However, not all sorbents that could be used to adsorb undesirable blood components are suitable for direct contact with blood. The danger of destruction of blood cells, vascular microembolism by dust particles of sorbents has led to the creation of special granular sorbents encapsulated in polymer films. However, it is difficult in industrial implementation and dramatically reduces the efficiency of sorption.
Существенно расширить ассортимент применяемых сорбентов и диапазон лечебных возможностей позволяет метод плазмосорбции, представляющий собой сочетание двух методов детоксикации обменного плазмафереза и хемосорбции. Однако широкое практическое использование плазмосорбции сдерживается вследствие отсутствия эффективных аппаратов для его осуществления и низкой технологичности известных аппаратов, не позволяющей реализовать крупномасштабное серийное производство этих остродефицитных аппаратов. The method of plasmosorption, which is a combination of two methods of detoxification of metabolic plasmapheresis and chemisorption, allows to significantly expand the range of used sorbents and the range of therapeutic possibilities. However, the wide practical use of plasma sorption is constrained by the lack of effective devices for its implementation and the low manufacturability of the known devices, which does not allow for large-scale serial production of these highly deficient devices.
Известны колонки одноразового использования для очистки крови, содержащие размещенные в корпусе фильтры, между которыми размещен слой активированного угля или другого сорбента. Недостатками данных устройств являются их низкая эффективность, связанная с проведением процесса очистки цельной крови с реальной возможностью травмирования форменных элементов крови частицами сорбента, возможностью попадания частиц сорбента (угля) в очищенную кровь и возникновения микроэмболии сосудов. Known single-use columns for blood purification, containing filters placed in the housing, between which a layer of activated carbon or other sorbent is placed. The disadvantages of these devices are their low efficiency associated with the process of purification of whole blood with the real possibility of injury to blood cells by sorbent particles, the possibility of particles of sorbent (coal) entering the purified blood and the occurrence of microembolism of blood vessels.
Известно устройство для детоксикации крови, содержащее последовательно соединенные первый насос, первый оксигенатор крови, второй насос, гемосорбционную проточную колонку, второй оксигенатор, первую и вторую ловушку газов из перфторуглерода с теплообменниками, причем первая ловушка соединена с первым оксигенатором и вторым насосом, второй оксигенатор соединен с колонкой и второй ловушкой, которая соединена с третьим насосом, а в качестве оксигенаторов использованы перфторуглеродные оксигенаторы. Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, повышенное гидравлическое сопротивление магистралей и недостаточно высокая эффективность функционирования, обусловленная сложностью конструкции и неизбежностью контакта частиц сорбента с форменными элементами крови. A device for detoxifying blood is known, comprising a series-connected first pump, a first blood oxygenator, a second pump, a hemosorption flow column, a second oxygenator, a first and second gas trap of perfluorocarbon with heat exchangers, the first trap connected to the first oxygenator and second pump, the second oxygenator connected with a column and a second trap, which is connected to the third pump, and perfluorocarbon oxygenators are used as oxygenators. The disadvantages of this device are the design complexity, increased hydraulic resistance of the highways and insufficiently high functioning efficiency, due to the complexity of the design and the inevitability of contact of the sorbent particles with blood cells.
Для снижения возможности повреждения форменных элементов крови сорбентом и попадания сорбента в кровь из сорбционных колонок частицы сорбента покрывают полупроницаемыми полимерными веществами, например, веществом, включающим группы силанола, или размещают между фильтрующим материалом сорбент в виде жгутов. Однако подобные устройства сложны в изготовлении и недостаточно эффективны в эксплуатации. To reduce the possibility of damage to blood formed elements by the sorbent and sorbent entering the blood from the sorption columns, the sorbent particles are coated with semipermeable polymeric substances, for example, a substance including silanol groups, or sorbent in the form of bundles is placed between the filter material. However, such devices are difficult to manufacture and not efficient enough to operate.
Известен аппарат для разделения крови на плазму и кровяные тельца, очистки плазмы и последующего смешения очищенной плазмы с потоком крови, состоящий из системы, в которой происходит разделение крови полупроницаемыми полыми волокнами, очистка отделенной плазмы в специальном циркуляционном контуре с сорбентом и последующее введение очищенной плазмы в кровь через полые волокна. Устройство позволяет снизить гемолиз (разрушение форменных элементов крови) и исключить попадание очищающего агента в кровь. Однако оно сложно в изготовлении и недостаточно эффективно в эксплуатации по причине использования полых полупроницаемых волокон. A known apparatus for separating blood into plasma and blood cells, plasma purification and subsequent mixing of the purified plasma with a blood stream, consisting of a system in which the blood is separated by semipermeable hollow fibers, cleaning the separated plasma in a special circulation circuit with a sorbent and the subsequent introduction of purified plasma into blood through hollow fibers. The device allows to reduce hemolysis (destruction of blood cells) and to prevent the ingress of a cleansing agent into the blood. However, it is difficult to manufacture and not efficient enough to operate due to the use of hollow semipermeable fibers.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату (прототипом) является аппарат для очистки крови, в котором проводят разделение крови на плазму и фракцию, обогащенную кровяными тельцами, очистку плазмы и смешение очищенной плазмы с кровью. Аппарат содержит баллон, на противоположных концах которого находятся вход и выход крови, а также полости для неочищенной и очищенной крови, каждая из которых связана, соответственно, с указанными входом и выходом, при этом обе полости сообщаются через пучки полых волокон из полупроницаемых мембран. При этом отсек для обработки крови образован разделением пространства внутри баллона и обеих полостей пористыми пластинами и указанными пучками полых волокон и заполнен сорбентом для очистки крови. Недостатками данного аппарата является сложность конструктивного исполнения и недостаточная эффективность функционирования, связанные с использованием в аппарате полупроницаемых мембран в виде полых волокон. The closest in technical essence and achieved by using the result (prototype) is a blood purification apparatus, in which the blood is separated into plasma and the fraction enriched in blood cells, the plasma is cleaned and the purified plasma is mixed with blood. The apparatus contains a balloon, at the opposite ends of which there is an entrance and exit of blood, as well as cavities for untreated and purified blood, each of which is connected, respectively, with the indicated entrance and exit, while both cavities communicate through bundles of hollow fibers from semipermeable membranes. In this case, the compartment for processing blood is formed by dividing the space inside the balloon and both cavities with porous plates and the indicated bundles of hollow fibers and is filled with a sorbent for blood purification. The disadvantages of this apparatus are the complexity of the design and lack of operational efficiency associated with the use of semipermeable membranes in the form of hollow fibers in the apparatus.
Необходимость разделения крови на компоненты и очистки отдельных компонентов обусловлена тем обстоятельством, что токсичные вещества в основном содержатся в плазме крови, а заражение вирусными инфекциями при переливании и лечении препаратами крови осуществляется содержащимися в плазме лейкоцитами. Это касается вирусов СПИДа, гепатита, цитамегаловирусов и других, поскольку вирусы живут и размножаются, как известно, не в плазме и вообще не в жидких средах, а внутриклеточно (в ядрах клеток), поэтому удаление ядерных клеток из плазмы, то есть лейкоцитов и др. предотвращает опасность заражения на 96-98% без всякой другой стерилизации. Кроме того, препараты плазмы после удаления лейкоцитов почти утрачивают способность иммунизировать пациентов, предотвращают возможность введения с препаратами злокачественных (лейкозных) клеток и на 90% исчезают реакции на трансфузии (повышение температуры и т.д. ), так как пирогенные субстанции также вырабатываются лейкоцитами. Именно поэтому удаление лейкоцитов из плазмы должно стать обязательной процедурой при заготовке и переработке донорской крови. Однако традиционные методы обработки крови и используемые при этом аппараты не позволяют делать этого. The need for separation of blood into components and purification of individual components is due to the fact that toxic substances are mainly contained in blood plasma, and infection with viral infections during transfusion and treatment with blood products is carried out in plasma with white blood cells. This applies to AIDS viruses, hepatitis, cytomegaloviruses and others, since viruses live and multiply, as you know, not in plasma and not in liquid media at all, but intracellularly (in the nuclei of cells), therefore removal of nuclear cells from plasma, i.e. leukocytes, etc. . prevents the risk of infection by 96-98% without any other sterilization. In addition, plasma preparations after removal of leukocytes almost lose their ability to immunize patients, prevent the possibility of introducing malignant (leukemic) cells with the preparations, and reactions to transfusions (fever, etc.) disappear by 90%, since pyrogenic substances are also produced by leukocytes. That is why the removal of leukocytes from plasma should be a mandatory procedure in the preparation and processing of donated blood. However, traditional methods of blood processing and the apparatus used in this process do not allow this.
Целью изобретения является повышение эффективности функционирования мембранных аппаратов для разделения и очистки крови при одновременном упрощении их конструкции и повышения технологичности их изготовления. The aim of the invention is to increase the efficiency of the membrane apparatus for separation and purification of blood while simplifying their design and improving the manufacturability of their manufacture.
Поставленная цель достигается тем, что в мембранном аппарате для очистки крови, содержащем корпус с камерами подвода и отвода крови и расположенные в нем средства для отделения плазмы и очистки плазмы, согласно изобретения средства для отделения плазмы и для очистки плазмы выполнены в виде многокамерного мембранного модуля, содержащего две группы чередующихся, перекрестно направленных по потокам сред камер крови и камер плазмы, образованных набором плоских полупроницаемых мембран и средствами герметизации и открытых со сторон подвода и отвода сред, набор сепарационно-дренажных элементов, размещенных в камерах, при этом средства герметизации выполнены в виде планок из материала, содержащего термопласт, расположенных вдоль направления движения сред и неразъемно соединенных с мембранами с образованием в местах контакта с ними опорных элементов в виде колонн, а сепарационно-дренажные элементы в камерах плазмы выполнены из микропористого материала содержащего сорбент. This goal is achieved by the fact that in the membrane apparatus for blood purification, comprising a housing with chambers for supplying and removing blood and located therein means for separating plasma and purifying plasma, according to the invention, means for separating plasma and for plasma purification are made in the form of a multi-chamber membrane module, containing two groups of alternating blood chambers and plasma chambers, cross-directed along the media flows, formed by a set of flat semipermeable membranes and sealing means and open from the supply sides and removal of media, a set of separation and drainage elements located in the chambers, while the sealing means are made in the form of strips of material containing thermoplastic, located along the direction of movement of the media and permanently connected to the membranes with the formation in the places of contact with them supporting elements in the form of columns and the separation and drainage elements in the plasma chambers are made of microporous material containing a sorbent.
Кроме этого, в мембранном аппарате в качестве плоских полупроницаемых мембран использованы трековые мембраны. In addition, track membranes are used as flat semipermeable membranes in the membrane apparatus.
Кроме этого, в мембранном аппарате планки выполнены из полимерного клея-расплава. In addition, in the membrane apparatus, the trims are made of polymer melt glue.
Кроме этого, в мембранном аппарате размер пор материала сепараторно-дренажных прокладок в камерах плазмы меньше размера частиц разделяемой среды, то есть меньше размера частиц форменных элементов крови (лейкоцитов). In addition, in the membrane apparatus, the pore size of the material of the separator-drain pads in the plasma chambers is smaller than the particle size of the medium to be separated, that is, smaller than the particle size of the blood cells (leukocytes).
Совокупность общих и частных существенных признаков группы изобретений позволяет не только при одновременном существенном упрощении конструкции мембранного аппарата повысить эффективность его функционирования за счет обеспечения постоянства основных параметров процесса разделения и очистки крови и за счет обеспечения возможности использования трековых мембран, но и существенно повысить технологичность массового изготовления одноразовых мембранных аппаратов для обработки крови. The combination of general and private essential features of the group of inventions allows not only at the same time significantly simplifying the design of the membrane apparatus to increase the efficiency of its operation by ensuring the constancy of the main parameters of the process of separation and purification of blood and by making it possible to use track membranes, but also significantly increase the manufacturability of mass production of disposable membrane apparatus for blood processing.
В случае использования трековых мембран по сравнению с другими используемыми в настоящее время мембранами (например, с мембранами на основе производных целлюлозы, выполненными в виде полых волокон) существенно повышается эффективность отделения плазмы и уменьшается травмирование форменных элементов крови. In the case of using track membranes in comparison with other currently used membranes (for example, with membranes based on cellulose derivatives made in the form of hollow fibers), the efficiency of plasma separation is significantly increased and trauma to blood cells is reduced.
Выполнение средств герметизации камер в виде полос-планок на основе материала, содержащего термопласт, позволяет не только повысить эффективность массообмена за счет исключения застойных зон при движении крови и плазмы, но и повысить эффективность герметизации, поскольку клей-расплав при деформации модуля под влиянием температуры вдавливается в поры трековых мембран, и они более надежно приклеиваются. При этом одновременно обеспечивается высокая технологичность массового производства модулей и, соответственно, мембранных аппаратов. The implementation of the chamber sealing means in the form of strip strips based on a material containing thermoplastic allows not only to increase the efficiency of mass transfer by eliminating stagnant zones during the movement of blood and plasma, but also to increase the sealing efficiency, since hot melt is pressed when the module deforms under the influence of temperature into the pores of track membranes, and they are more securely adhered. At the same time, high technological effectiveness of mass production of modules and, accordingly, membrane devices is ensured.
Использование микропористого материала для изготовления сепарационно-дренажных элементов в камерах плазмы позволяет не только повышать трансмембранное давление при разделении крови, но и задерживать случайно попавшие в плазму из-за возможных дефектов мембран форменные элементы крови, что существенно повышает надежность функционирования мембранных модулей и снижает технологические требования к качеству материала полупроницаемых мембран. The use of microporous material for the manufacture of separation and drainage elements in plasma chambers allows not only to increase transmembrane pressure during blood separation, but also to retain blood cells accidentally entering the plasma due to possible membrane defects, which significantly increases the reliability of the functioning of membrane modules and reduces technological requirements to the quality of the material of semipermeable membranes.
Кроме этого, предложенная конструкция модуля позволяет обеспечить автоматизированное серийное производство мембранных модулей и практически уменьшить долю ручного труда при сборке мембранных аппаратов. In addition, the proposed module design allows for automated serial production of membrane modules and practically reduces the proportion of manual labor in the assembly of membrane devices.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
На фиг. 1, 3 изображен общий вид мембранного модуля аппарата для обработки и очистки крови.The invention is illustrated by drawings:
In FIG. 1, 3 shows a General view of the membrane module of the apparatus for processing and purification of blood.
На фиг.2 изображена схема чередования слоев плоских полупроницаемых мембран и сепарационных элементов со средствами герметизации камер в мембранном модуле и очищающим агентом-сорбентом. Figure 2 shows a scheme of alternating layers of flat semipermeable membranes and separation elements with means for sealing the chambers in the membrane module and a cleaning agent-sorbent.
На фиг. 4 схема конструкции композиционных опорных элементов-колонн, образованных чередованием неразъемно соединенных друг с другом слоев мембран и сепарационно-герметизирующих планок-полосок. In FIG. 4 design diagram of composite support elements-columns formed by the alternation of permanently connected to each other layers of membranes and separation-sealing strip strips.
На фиг. 5, 6 общий вид вариантов мембранного аппарата для разделения и очистки крови. In FIG. 5, 6 a general view of the variants of the membrane apparatus for the separation and purification of blood.
Мембранный аппарат для очистки крови содержит расположенный в жестком 10 или мягком 11 корпусе (фиг.5, 6) многокамерный мембранный модуль для разделения крови и очистки плазмы (фиг.1, 3), состоящий из набора плоских трековых мембран 1 и сепарационно-дренажных элементов камер крови 2 и камер плазмы 3 со средствами герметизации 4 в виде полос-планок из материала, содержащего термопласт, например, полимерный клей-расплав на основе силоктана. Камеры крови 12 и камеры плазмы 13 в мембранном модуле выполнены в виде плоских, щелевых, открытых со сторон подвода и отвода сред каналов, обеспечивающих взаимно перекрестное движение крови и плазмы в камерах. При этом камеры крови (фиг.5, 6) сообщаются через распределитель крови и коллектор концентрата крови с патрубками подвода 5 и отвода 6 разделяемой среды, а камеры плазмы сообщаются, соответственно, с коллекторами плазмы и патрубками отвода плазмы 7. Перекрестно направленные в камерах крови и камерах плазмы полосы-планки 2, 4 образуют по углам или в боковых сторонах мембранного модуля вертикальные опорные композиционные элементы-колонны 8 (фиг.4), получаемые неразъемно соединенными друг с другом слоями мембран и сепарационно-герметизирующих полос-планок 2, 4. При этом сепарационные прокладки в камерах плазмы 3 выполнены из микропористого материала 9, содержащего очищающий агент-сорбент, например, из волокнистого нетканного материала на основе полиамида или стеклобумаги из микротонкого волокна, содержащих волокнистый или порошковый сорбент. В качестве сорбента используют углеродные сорбенты медицинского назначения, например, гранулированные марки ИГИ (гс), СУГС, СКН и др. или волокнистые сорбенты типа Актилена и Ваулена (толщина волокон 6-8 мкм, длина 20-30 мкм), или другие, предназначенные для очистки биологических жидкостей, сорбенты (10). The membrane apparatus for blood purification contains a multi-chamber membrane module for separating blood and purifying plasma (Figs. 1, 3) located in a hard 10 or soft 11 case (Figs. 5, 6), consisting of a set of
Характерной особенностью предложенных мембранных аппаратов является использование в качестве мембранного материала трековых мембран, которые представляют собой тонкие (от 5 до 10 микрон) полимерные пленки (например, из лавсана или капрона), в которых специальными технологическими методами изготовлены сквозные цилиндрические поры диаметром от 0,05 до 2 мкм (12). От традиционных, получаемых методами химической технологии, мембран трековые мембраны отличаются высокой однородностью геометрических размеров и правильностью форм пор, высокой селективностью по отношению к выделяемому компоненту, очень низкой адсорбцией компонентов разделяемых сред поверхностью мембраны, биологической инертностью, полной совместимостью с компонентами крови и низким травмирующим действием на форменные элементы крови. A characteristic feature of the proposed membrane devices is the use of track membranes as membrane material, which are thin (from 5 to 10 microns) polymer films (for example, from lavsan or kapron), in which through cylindrical pores with a diameter of 0.05 are made using special technological methods up to 2 μm (12). Track membranes are distinguished from traditional membranes obtained by chemical engineering methods by their high uniformity of geometrical dimensions and correct pore shape, high selectivity with respect to the emitted component, very low adsorption of the components of the media separated by the membrane surface, biological inertness, full compatibility with blood components and low traumatic effect on the formed elements of the blood.
Однако, наряду с высокими функциональными показателями трековые мембраны отличаются малой толщиной (до 5 мкм), низкой механической прочностью (трековые мембраны не выдерживают герметизации прижатием к контурам герметизации и ломаются) вследствие малой толщины, высокой электризуемостью и низкой адгезионностью по отношению к традиционным клеям. Это существенно ограничивало использование трековых мембран в аппаратах известных конструкций, где в основном осуществляется штучная укладка заготовок мембранного материала (размер отдельных заготовок равен размеру мембранного аппарата) между сепарационными элементами и герметизация путем механического прижатия мембран к контурам герметизации. However, along with high functional indicators, track membranes are distinguished by a small thickness (up to 5 μm), low mechanical strength (track membranes do not withstand pressurization by pressing to the sealing contours and break) due to their small thickness, high electrification, and low adhesion to traditional adhesives. This significantly limited the use of track membranes in apparatuses of known designs, where mostly lay-up of blanks of membrane material (the size of individual blanks is equal to the size of the membrane apparatus) between the separation elements and sealing by mechanical pressing of the membranes to the sealing contours.
Предлагаемая по изобретению конструкция мембранного аппарата с плоским многокамерным модулем позволяет обеспечить возможность использования преимуществ трековых мембран и нейтрализовать присущие им отрицательные свойства, так как лента мембранного материала в предлагаемом способе укладывается в складки заготовки мембранных модулей при натяге одновременно для нескольких мембранных модулей, что позволяет исключить проявления нежелательных электростатических явлений, связанных с электризуемостью и исключить необходимость непосредственного соприкосновения производственного персонала с мембранным материалом во время изготовления мембранных модулей. The design of the membrane apparatus according to the invention with a flat multi-chamber module makes it possible to take advantage of track membranes and neutralize their inherent negative properties, since the tape of the membrane material in the proposed method fits into the folds of the membrane module blanks at the same time for several membrane modules, which eliminates the manifestations undesirable electrostatic phenomena associated with electrification and eliminate the need for The direct contact of production personnel with membrane material during the manufacture of membrane modules.
Использование в качестве материала полосок-планок средств герметизации клея-расплава, например, на основе силактана, обеспечивает надежное приклеивание мембраны к зонам герметизации за счет нагрева под нагрузкой (при этом часть разжиженного клея вдавливается в поры мембран) и одновременно обеспечивает надежную герметизацию модуля в корпусе аппарата. The use of melt glue sealing means, for example, based on silactan, as the material of strip strips, ensures reliable adhesion of the membrane to the sealing zones due to heating under load (in this case, part of the liquefied adhesive is pressed into the pores of the membranes) and at the same time provides reliable sealing of the module in the housing apparatus.
Выполнение сепарационно-дренажных элементов в камерах крови из микропористого материала позволяет равномерно распределить зоны соприкосновения мембран с сепарационными элементами по всей поверхности мембран, что существенно повышает сопротивляемость мембран действию трансмембранного давления и дает возможность повысить эффективность функционирования за счет обеспечения возможности увеличения перепада давления в камерах крови и камерах плазмы без опасения механического повреждения мембран или уменьшить толщину мембран. Причем даже в случае механических дефектов мембран, что возможно по технологическим особенностям производства трековых мембран, в частности при соприкосновении отдельных треков, случайно попавшие в плазму форменные элементы крови задерживаются микропористым материалом и расположенным в нем волокнистым или порошковым сорбентом. The implementation of the separation and drainage elements in the blood chambers of microporous material allows you to evenly distribute the contact areas of the membranes with the separation elements over the entire surface of the membranes, which significantly increases the resistance of the membranes to transmembrane pressure and makes it possible to increase the efficiency of operation by providing the possibility of increasing the pressure drop in the blood chambers and plasma chambers without fear of mechanical damage to the membranes or reduce the thickness of the membranes. Moreover, even in the case of mechanical defects of the membranes, which is possible due to the technological features of the production of track membranes, in particular, when individual tracks come into contact, blood cells that accidentally enter the plasma are retained by microporous material and a fibrous or powder sorbent located in it.
Кроме этого, предложенная конструкция модуля позволяет обеспечить автоматизированное серийное производство мембранных модулей и практически полностью исключить ручной труд при сборке мембранных аппаратов, что обеспечивает возможность их массового производства. In addition, the proposed module design allows for automated serial production of membrane modules and almost completely eliminates manual labor during the assembly of membrane devices, which makes it possible to mass produce them.
Мембранный аппарат для разделения и очистки крови работает следующим образом. Membrane apparatus for the separation and purification of blood works as follows.
Кровь подают через патрубок подвода крови 5 (фиг.5, 6, 7) в распределитель крови, в котором происходит распределение крови по щелевым камерам крови. Под действием внешнего давления кровь проходит через камеры крови, а концентрат собирается в выходном коллекторе концентрата крови и отводится через патрубок отвода крови 6. При этом часть содержащейся в крови плазмы под действием трансмембранного давления проникает через поры трековых мембран в камеры плазмы, откуда отводится через патрубки отвода плазмы 7. При прохождении плазмы через микропористые сепарационно-дренажные элементы с сорбентом происходит ее очистка от нежелательных примесей и токсинов. Blood is supplied through the blood supply pipe 5 (Figs. 5, 6, 7) to the blood distributor, in which the blood is distributed over the slotted blood chambers. Under the influence of external pressure, blood passes through the blood chambers, and the concentrate is collected in the output collector of the blood concentrate and is discharged through the blood outlet 6. In this case, part of the plasma contained in the blood under the action of transmembrane pressure penetrates through the pores of the track membranes into the plasma chambers, from where it is discharged through the nozzles plasma removal 7. When plasma passes through microporous separation and drainage elements with a sorbent, it is purified from unwanted impurities and toxins.
Для проверки принципиальной работоспособности и эффективности мембранных модулей использованы трековые мембраны из лавсана (ТУ 95-1667-88) шириной 160 мм, толщиной 10 мкм, размерами пор 0,5 мкм и пористостью 10% Трековые мембраны получены путем бомбардирования лавсановой пленки тяжелыми ионами и обработки полученных треков травильным раствором щелочи (11). To verify the basic operability and effectiveness of the membrane modules, track membranes made of lavsan (TU 95-1667-88) 160 mm wide, 10 μm thick, pore sizes 0.5 μm and
В качестве заготовок сепарационно-дренажных элементов в камерах крови использовали капроновую ткань для сит марки 14К4С (ТУ 17 РСФСР-11086-86) толщиной 270 мкм. В качестве клея-расплава использовали силактан (технические условия оформляются). As blanks for separation and drainage elements in blood chambers, kapron fabric for sieves of grade 14K4C (TU 17 RSFSR-11086-86) with a thickness of 270 μm was used. Silactan was used as hot melt adhesive (technical conditions are drawn up).
В качестве заготовок сепарационно-дренажных элементов в камерах плазмы использовали стеклобумагу, полученную из микротонких стекловолокон диаметром 0,25 мкм, а в качестве клея-расплава для полос-планок использовали также силактан. В качестве сорбентов, наиболее эффективных для проведения плазмосорбции, можно использовать углеволоконные материалы, в частности с иммобилизованными на них аффинными лигандами. Glass blanks made from microfine 0.25 microns diameter microfibre glass were used as blanks for separation and drainage elements in plasma chambers, and silactan was also used as hot melt adhesive for strip strips. Carbon fiber materials, in particular with affinity ligands immobilized on them, can be used as sorbents that are most effective for carrying out plasma sorption.
Изготовленный мембранный модуль имел следующие параметры: А 52 мм, В106 мм, ширина боковых зон герметизации 7 мм, рабочая площадь мембран 0,165 кв. м, число секций 2 (фиг.2). The manufactured membrane module had the following parameters: A 52 mm, B106 mm, width of the lateral sealing zones 7 mm, the working area of the membranes was 0.165 sq. m, the number of sections 2 (figure 2).
При изготовлении указанного мембранного модуля были приняты следующие параметры блока заготовок мембранных модулей: N 3 и М 1. Таким образом, в данном случае в блоке содержалось N x M3 три мембранных модуля. In the manufacture of the indicated membrane module, the following parameters of the block of blanks of the membrane modules were adopted:
Изготавливали мембранные модули следующим образом. Membrane modules were made as follows.
Изготавливали микропористые сепарационно-дренажные элементы, причем сепарационно-дренажные элементы камер плазмы содержали волокнистые и/или порошковые сорбенты. Microporous separation and drainage elements were made, and the separation and drainage elements of the plasma chambers contained fibrous and / or powder sorbents.
В заготовки сепарационно-дренажных элементов для камер крови и камер плазмы заподлицо с поверхностью импрегнировали полосы-планки средств герметизации из силактана при температуре 130оС.The preform separation and drainage chambers for blood cells and plasma chambers flush with the surface-impregnated strips of strap sealing means silaktana at 130 ° C.
Разматывали под натягом рулон трековых мембран и образовывали складки, между которыми поочередно устанавливали заготовки сепарационных элементов камер крови и камер плазмы. Полученную таким образом заготовку блока мембранных модулей помещали на основание специального приспособления и нагружали сверху массивной пластиной с массой (1,8-2,0)˙N˙M кг. В рассматриваемом примере масса пластины составила 5 кг. Приспособление с заготовкой блока мембранных модулей в течение 1,5 часов выдерживали при температуре 130оС, в результате чего происходило приклеивание мембран к зонам герметизации. После охлаждения блока заготовок под нагрузкой получили блок мембранных модулей, который разделили навесными способами (например, резкой) на отдельные мембранные модули (фиг.1.3). Полученные таким образом мембранные модули помещали в корпус и закрывали крышкой под действием механической нагрузки. В случае необходимости дополнительно осуществляли нагрев, выдерживание при температуре и охлаждение аппарата для более надежной герметизации мембранного модуля в корпусе.A roll of track membranes was unwound under tightness and formed folds, between which blanks of separation elements of blood chambers and plasma chambers were alternately set. The thus obtained blank of the block of membrane modules was placed on the base of a special device and loaded from above with a massive plate with a mass of (1.8-2.0) ˙N˙M kg. In this example, the mass of the plate was 5 kg The device with the workpiece unit membrane modules for 1.5 hours, kept at a temperature of 130 ° C, whereby the adhesion to the membrane occurred sealing zones. After cooling the block of preforms under load, a block of membrane modules was obtained, which was divided by mounted methods (for example, cutting) into separate membrane modules (Fig. 1.3). The membrane modules thus obtained were placed in a casing and closed with a lid under mechanical load. If necessary, heating, holding at a temperature and cooling of the apparatus were additionally carried out for more reliable sealing of the membrane module in the housing.
Соответствие плазмофильтров мировому уровню проверялось путем сравнения их функциональных характеристик с характеристиками плазмофильтров ведущих зарубежных фирм. Испытания проводились на консервированной цитратом человеческой крови с гематокритом 0,42 л/л при скорости тока крови 100 мл/мин. Результаты испытаний приведены в таблице. The conformity of plasma filters to the world level was checked by comparing their functional characteristics with the characteristics of plasma filters of leading foreign companies. The tests were carried out on canned human blood citrate with a hematocrit of 0.42 l / l at a blood flow rate of 100 ml / min. The test results are shown in the table.
Анализ приведенных в таблице сравнительных данных показывает, что по функциональным характеристикам испытуемые плазмофильтры с использованием предлагаемого мембранного модуля вполне соответствуют мировому уровню. An analysis of the comparative data given in the table shows that, according to the functional characteristics, the tested plasma filters using the proposed membrane module are fully consistent with the world level.
Для проверки эффективности сорбции проводили сравнительные испытания традиционных сорбционных колонок и предлагаемых по изобретению плоскомембранных модулей в соответствии с интегральным текстом для угольных сорбентов по ГОСТ 4453-74. To verify the efficiency of sorption, comparative tests of traditional sorption columns and flat membrane modules proposed according to the invention were carried out in accordance with the integral text for coal sorbents according to GOST 4453-74.
П р и м е р 1 (традиционные сорбционные колонки). В качестве сорбционного устройства использовали цилиндрическую колонку объемом 10 куб.см. Масса сорбента 5 г. В качестве сорбента использовали сорбент СКН-2к в виде гранулированного угля с размером гранул 0,2 мм и объемом пор по бензолу 0,6-1,0 куб. см/г. В качестве контрольного красителя использовали раствор красителя метиленового голубого с концентрацией 130,4 мг/л. Расход раствора красителя 1 мл/мин, объем пропускаемого через сорбент раствора красителя 400 мл. При этом концентрация красителя в растворе на выходе из колонки составила 68,4 мг/л. PRI me R 1 (traditional sorption columns). As a sorption device, a cylindrical column of 10 cc was used. The mass of the sorbent is 5 g. The sorbent SKN-2k in the form of granular coal with a granule size of 0.2 mm and a pore volume of benzene of 0.6-1.0 cubic meters was used as the sorbent. cm / g As a control dye, a methylene blue dye solution with a concentration of 130.4 mg / L was used. The flow rate of the dye solution is 1 ml / min; the volume of the dye solution passed through the sorbent is 400 ml. The concentration of the dye in the solution at the outlet of the column was 68.4 mg / L.
Таким образом, относительный показатель эффективности сорбции в традиционной колонке, численно равный отношению массы адсорбированного красителя к массе сорбента, составил 4,1 мг/л. Thus, the relative indicator of the efficiency of sorption in a traditional column, numerically equal to the ratio of the mass of adsorbed dye to the mass of the sorbent, was 4.1 mg / L.
П р и м е р 2. Условия опытов аналогичны примеру 1, но масса сорбента 1,2 г, а в качестве сорбционного устройства использовали плоскомембранное устройство заявляемой конструкции с размерами камер 55х110 мм и с шестью камерами высотой по 1 мм с сорбентом СКН-2к. В качестве плоских полупроницаемых мембран использовали трековые мембраны из лавсановой пленки толщиной 10 мкм с размером пор 0,5 мкм и удельной пористостью 10%
Показатель эффективности сорбции в устройстве заявляемой конструкции при этом составил 26 мг/л.PRI me
The sorption efficiency in the device of the claimed design was 26 mg / L.
Таким образом, эффективность сорбции в устройствах заявляемой конструкции более чем в шесть раз выше по сравнению с используемыми в настоящее время сорбционными колонками. Thus, the sorption efficiency in the devices of the claimed design is more than six times higher compared to the currently used sorption columns.
Биосовместимость мембранных модулей доказана испытаниями на кроликах. Biocompatibility of membrane modules is proven by tests on rabbits.
Использование заявляемых мембранных модулей и способа их изготовления позволяет существенно повысить технологичность и снизить трудоемкость их изготовления за счет обеспечения возможности полной механизации и автоматизации производства, что позволяет обеспечить крупносерийный выпуск остродефицитных в настоящее время мембранных аппаратов для разделения и очистки крови, в частности плазмофильтров. При этом появляется возможность исключения контакта производственного персонала с отдельными деталями мембранных модулей, что повышает стерильность мембранных аппаратов. The use of the inventive membrane modules and the method of their manufacture can significantly increase manufacturability and reduce the complexity of their manufacture by providing the possibility of complete mechanization and automation of production, which allows for large-scale production of currently severely deficient membrane devices for the separation and purification of blood, in particular plasma filters. At the same time, it becomes possible to exclude contact of production personnel with individual parts of the membrane modules, which increases the sterility of the membrane apparatus.
Возможность одновременного выделения плазмы и ее очистки в одном аппарате открывает возможность организации непрерывной очистки плазмы, последующего смешения очищенной плазмы и форменных элементов крови и возвращение очищенной крови пациенту. The possibility of simultaneous separation of plasma and its purification in one apparatus opens up the possibility of organizing continuous plasma purification, subsequent mixing of the purified plasma and blood cells and the return of purified blood to the patient.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5003291 RU2046646C1 (en) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Blood cleaning membrane-type apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5003291 RU2046646C1 (en) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Blood cleaning membrane-type apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2046646C1 true RU2046646C1 (en) | 1995-10-27 |
Family
ID=21585745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5003291 RU2046646C1 (en) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Blood cleaning membrane-type apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2046646C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013028848A1 (en) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | The General Hospital Corporation | Boundary layer suction for cell capture |
| RU2578418C2 (en) * | 2013-10-15 | 2016-03-27 | Хон КИМ | Device and method for highly concentrated plasma recovery from whole blood |
| RU2642272C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Биотех-М" | Plasma filter and the process of its assembling |
-
1991
- 1991-09-27 RU SU5003291 patent/RU2046646C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Заявка ЕПВ N 0139949, кл. A 61M 1/34, 1985. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013028848A1 (en) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | The General Hospital Corporation | Boundary layer suction for cell capture |
| RU2578418C2 (en) * | 2013-10-15 | 2016-03-27 | Хон КИМ | Device and method for highly concentrated plasma recovery from whole blood |
| RU2642272C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Биотех-М" | Plasma filter and the process of its assembling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5258127A (en) | Leucocyte depleting filter device and method of use | |
| US5855782A (en) | Arrangement for removing substances from liquids, in particular blood | |
| US5679264A (en) | Gas plasma treated porous medium and method of separation using same | |
| CA2132422C (en) | Method and device for treating a parenteral emulsion-containing medicament fluid | |
| US6008040A (en) | Procedures for efficient separation of cells, cellular materials and proteins | |
| JPH0211157A (en) | Consolidator for specified biological purification of liquid containing cellular element | |
| EP2800592A1 (en) | Multi-staged filtration system for blood fluid removal | |
| KR20050085498A (en) | Virus-removing bag and virus-removing method using the same | |
| KR20170060062A (en) | Wearable hemoperfusion device | |
| US4609461A (en) | Apparatus for purifying blood | |
| Weber et al. | The Microspheres based Detoxification System (MDS): A new extracorporeal blood purification technology based on recirculated microspherical adsorbent particles | |
| CN208943042U (en) | For treating the plasma filtering device of hyperlipidemia | |
| JPH01194921A (en) | Filter and method for removing particulate substance from moving gas stream | |
| KR20230166107A (en) | filtration media | |
| RU2409413C2 (en) | Membrane module (versions) and membrane device (versions) | |
| RU2046646C1 (en) | Blood cleaning membrane-type apparatus | |
| JPH06510455A (en) | Gas plasma treated porous medium and separation method using the same | |
| US4944884A (en) | Body fluid purification method using activated carbon fibers of novoloid resin origin | |
| RU2405620C2 (en) | Relief porous membrane (versions), method of making said membrane (versions) and membrane elements made from relief porous membrane (versions) | |
| JPS6316147B2 (en) | ||
| JP2000517240A (en) | Filtration unit with pleated filter element | |
| RU85837U1 (en) | MEMBRANE MODULE (OPTIONS) AND MEMBRANE DEVICE (OPTIONS) | |
| JPH03173824A (en) | Leukocyte separator | |
| RU2687921C1 (en) | Filtering element for separation and concentration of liquid media | |
| US20170266362A1 (en) | System for removal of pro-inflammatory mediators as well as granulocytes and monocytes from blood |