УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК A61M1/14 

Изобретение относится к области медицинской техники, к устройствам для очистки биологических жидкостей, в частности человеческой лимфы, от токсических продуктов метаболизма и экзогенных ядов с помощью фильтров.

Устройства для очистки биологических жидкостей, в основном крови и плазмы широко известны. Например, гемодиализаторы. Имеется большое количество охранных документов по системам искусственного диализа, например, заявка Японии N 2-12109, опубл. 19.03.90, МКИ A 61 M 1/14; заявка Японии N 2-12110, опубл. 19.03.90, МКИ A 61 M 1/14; заявка Японии N 2-12111, опубл. 19.03.90, МКИ A 61 M 1/14.

Системы предназначены для очистки крови и плазмы с помощью ультрафильтрации и обеспечивают поддерживание нужного давления в магистралях при циркуляции и выбор нескольких значений коэффициентов ультрафильтрации. Эти системы предназначены для пропускания больших объемов биологических жидкостей и не могут обеспечить очистку таких жидкостей, как лимфа, отбор которой осуществляется во много раз меньших объемах и где предъявлены высокие требования к равновесности системы.

Известно устройство для обработки крови (Jp, з. 3-59706, публ. 11.09.91, МКИ A 61 M 1/34, приор. 24.02.84, з-ль К.К.Кураре), которое предназначено для очистки плазмы крови, выделенной сепаратором. Очистка производится путем циркуляции по контуру, в котором имеется модуль мембранного фильтра и в котором происходит разделение компонентов крови на высокомолекулярные и низкомолекулярные. Очищенная плазма, из которой удалены высокомолекулярные соединения, вместе с кровяными тельцами возвращается пациенту. В линии подачи плазмы, соединяющей сепаратор с модулем, установлены сосуд для накапливания плазмы и насос. Количество протекаемой жидкости через насос можно регулировать так, что в результате его соединения с датчиком, контролирующим уровень жидкости в сосуде, этот уровень остается в заданных пределах. В линии возврата очищенной плазмы пациенту установлены сосуд для накапливания очищенной плазмы и насос, действующий по такому алгоритму, что соотношение между количеством очищенной выходящей плазмы остается равным заданной величине. В этом устройстве не предусмотрено возвращение полезных солей и электролитов, потерянных при мембранной очистке.

Известно наиболее близкое устройство для очистки биологических жидкостей (а. с. SU 1674853, A 61 M 1/16, публ.07.09.91, заявлено под N 4643664/14 от 30.01.89), в котором заявляемое устройство содержит емкость для антикоагулянта и раствора разведения с весоизмерительным датчиком, емкость для разведенной биологической жидкости, первый мембранный ультрафильтр, промежуточную емкость для фильтрата с весоизмерительным датчиком, емкость для фильтрата, емкость для реинфузии, первый, второй, третий, четвертый и пятый перфузионные насосы, дроссель, трехходовой распределитель, второй мембранный ультрафильтр, соединительную магистраль, блок управления и манометр.

Это устройство содержит сложные по исполнению весоизмерительные датчики, которые отрицательно сказываются на надежности устройства. Кроме того, предусмотрен возврат полезных солей и электролитов только одного типоразмера и не предусмотрена оптимизация по составу и объему возвращаемой пациенту реинфузионной биологической жидкости.

Цель изобретения - повышение эффективности лечения путем оптимизации объема и состава жидкости, возвращаемой пациенту при реинфузии.

Устройство для очистки биологических жидкостей содержит первый перфузионный насос, накопительную емкость, второй перфузионный насос, контур очистки, состоящий из рабочей емкости, третьего перфузионного насоса, первого фильтра, трехходового распределителя, манометра и дросселя, а также четвертый перфузионный насос, контур возврата, состоящий из емкости для фильтрата, пятого перфузионного насоса и второго фильтра, реинфузионную емкость, причем второй перфузионный насос соединен по входу с накопительной емкостью, а по выходу - с рабочей емкостью контура очистки, четвертый перфузионный насос соединен по выходу с емкостью для фильтрата контура возврата, а емкость для реинфузии соединена с контуром очистки через 3-й ввод трехходового распределителя, причем все соединения между элементами выполнены в виде магистральных трубок для протекания жидкости.

Между первым фильтром и третьим перфузионным насосом введено устройство накопления фильтрата, состоящее из прозрачного жесткого баллона с двумя вводами в нижнем основании и одним вводом в верхнем, соединенным с конденсатором давления, и датчик уровня, фиксирующий минимальный и максимальный уровни накопленного в баллоне фильтрата для формирования сигналов управления третьим и четвертым перфузионными насосами для откачивания элементарного объема и учета накопительного объема фильтрата, причем патрубок первого фильтра соединен с одним вводом в нижнем основании баллона, а четвертый перфузионный насос по входу соединен со вторым вводом в нижнем основании баллона. Кроме того, накопительная емкость снабжена простым пороговым устройством, состоящим из двух герконов, расположенных вдоль оси перемещения подпружиненной накопительной емкости, которая жестко соединена с магнитом, управляющим герконами. Пороговое устройство позволяет фиксировать объем отобранной для очистки биологической жидкости и служит для формирования сигнала управления первым и вторым перфузионными насосами.

Повышение эффективности лечения достигается тем, что все перфузионные насосы снабжены датчиками объема прокачиваемой жидкости и, кроме того, возможны следующие дополнения.

Во-первых, контур возврата может состоять из нескольких параллельных малых контуров, содержащих емкость для фильтрата, N перфузионных насосов и N фильтров, где N - число групп диапазонов по размерам возвращаемых полезных молекул, что позволяет оптимизировать состав возвращаемой при реинфузии биологической жидкости. Во-вторых, контур очистки может содержать облучатель биологической жидкости, воздействующий на прозрачный отрезок магистральной трубки во время циркуляции биологической жидкости по контуру очистки, что позволяет провести стерилизацию дополнительно к очистке. В-третьих, заявляемое устройство может содержать емкость возмещающих растворов, которая через шестой перфузионный насос соединена с реинфузионной емкостью, чти позволяет оптимизировать объем возвращаемой при реинфузии очищенной биологической жидкости.

На рисунке представлена функциональная схема заявляемого устройства. Устройство для очистки биологических жидкостей содержит последовательно соединенные первый перфузионный насос 1, накопительную емкость 2, второй перфузионный насос 3, контур очистки 4, состоящий из последовательно соединенных рабочей емкости 5, третьего перфузионного насоса 6, первого фильтра 7, трехходового распределителя 8, манометра 9 и дросселя 10, а также четвертый перфузионный насос 11, контур возврата 12, состоящий из емкости для фильтрата 13, пятого перфузионного насоса 14 и второго фильтра 15, реинфузионную емкость 16, причем второй перфузионный насос 3 соединен по входу с накопительной емкостью 2, а по выходу - с рабочей емкостью 5 контура очистки 4, четвертый перфузионный насос 11 соединен по выходу с емкостью для фильтрата 13 контура возврата 12, а реинфузионная емкость 6 соединена с контуром очистки 4 через 3-й ввод трехходового распределителя. Устройство для очистки биологических жидкостей также содержит устройство накопления фильтрата 17, состоящее из прозрачного жесткого баллона 18 с двумя вводами 19,20 в нижнем основании и одним вводом 21 в верхнем, соединенным с компенсатором давления 22, и датчик уровня 23, фиксирующий минимальный и максимальный уровни накопленного в баллоне фильтрата для формирования сигналов управления третьим 6 и четвертым 11 перфузионными насосами для откачивания элементарного объема и учета накопительного объема фильтрата, причем патрубок 24 для отвода фильтрата первого фильтра 7 соединен с вводом 19 в нижнем основании баллона 18, а четвертый перфузионный насос 11 по входу соединен с вводом 20 в нижнем основании баллона. Все гидравлические соединения выполнены в виде гидравлических трубок 25.

Кроме того, накопительная емкость 2 снабжена простым пороговым устройством 26, состоящим из двух герконов 27,28, расположенных вдоль оси перемещения подпружиненной накопительной емкости 2, которая жестко соединена с магнитом 29, управляющим герконами 27,28.

Пороговое устройство 26, устройство накопления фильтрата 17 и все перфузионные насосы снабжены датчиками объема прокачиваемой жидкости 30, который электрически связан с блоком управления 31. Кроме того, возможны следующие варианты исполнения.

Во-первых, контур возврата 12 может состоять из нескольких параллельных малых контуров, содержащих емкость для фильтрата 13, N пятых перфузионных насосов 14 и N вторых фильтров 15, где N - количество соответствующих диапазонов размеров возвращаемых полезных молекул.

Во-вторых, контур очистки 4 может содержать облучатель 32 на прозрачном отрезке магистральной трубки 25 для проведения дополнительной стерилизации.

В-третьих, заявляемое устройство может содержать емкость возмещающих растворов 33, которая через шестой перфузионный насос 34 соединена с реинфузионной емкостью 6.

Устройство для очистки биологических жидкостей работает следующим образом:
В начале процесса накопительная емкость 2 пуста и магнит 29, жестко связанный с ней, замыкает контакты геркона 27. Сигнал через блок управления 31 поступает на перфузионный насос 1, и в накопительную емкость 2 накачивается определенное количество антикоагулянта, после чего туда же самотеком направляется биологическая жидкость от пациента. Под весом поступающей жидкости подпружиненная накопительная емкость 2 опускается и магнит 29 замыкает контакты геркона 28. Сигнал поступает на блок управления 31, а с него - на перфузионный насос 3, который начинает перекачивать жидкость из накопительной емкости 2 в рабочую емкость 5 контура очистки 4. По мере опустошения накопительная емкость 2 и вместе с ней магнит 29 поднимаются вверх и замыкают контакты геркона 27. Сигнал от блока управления поступает на перфузионные насосы 1, 2, 3, и перфузионный насос 2 отключается, а перфузионные насосы 1 и 3 включаются. В контуре очистки 4 начинается процесс циркуляции очищаемой биологической жидкости. Первый фильтр 24 отфильтровывает молекулы определенного диапазона размеров, куда входят все молекулы токсических веществ, а также ряд полезных солей и электролитов. Фильтрат через патрубок 24 поступает в жесткий прозрачный баллон 18 устройства накопления 17 через ввод 19, а отфильтрованная жидкость через третий ввод трехходового распределителя 8 направляется в реинфузионную емкость 6. Устройство накопления фильтрата 17, состоящее из прозрачного жесткого баллона 18 с двумя вводами 19, 20 в нижнем основании и одним вводом 21 в верхнем, соединенным с компенсатором давления 22, и датчика уровня 23, фиксирующего минимальный и максимальный уровни накопленного в баллоне фильтрата, обеспечивают накопление элементарного объема фильтрата. Датчик уровня 23 может быть выполнен в виде двух пар светодиод-фотодиод, причем линия действия первой пары проходит на отметке максимального уровня фильтрата а линия действия второй пары - на отметке минимального уровня фильтрата в жестком прозрачном баллоне. Сигналы с датчика уровня поступают на блок управления, а оттуда - на четвертый перфузионный насос, который начинает откачивать элементарный объем фильтрата в емкость для фильтрата 13 контура возврата 12, причем в блоке управления производится учет накопительного объема фильтрата. В контуре возврата 12 фильтрат циркулирует по контуру: емкость для фильтрата - пятый перфузионный насос 14 - второй фильтр 15 (являющийся, например, ультрафильтром) - емкость для фильтрата. В этом контуре отфильтровываются полезные соли и электролиты, которые через патрубок второго фильтра 15 поступают в реинфузионную емкость 6. При использовании нескольких параллельных контуров возврата, в которых каждый ультрафильтр 15 настроен на фильтрацию определенного размера молекул, можно добиться возврата пациенту запрограммированного количества утерянных солей и электролитов. Все перфузионные насосы имеют датчики объема прокачиваемой жидкости, преобразующие, например, угол поворота ротора в электрический сигнал, поступающий на блок управления для пересчета в натуральные величины. При несоответствии количества отобранной у пациента биологической жидкости и поступившей в реинфузионную емкость блок управления 31 вырабатывает сигнал для включения шестого перфузионного насоса 34 и перекачки необходимого количества возмещающего раствора из емкости возмещающих растворов 32 в реинфузионную емкость 6.

Все гидравлические соединения выполнены в виде гидравлических трубок 25. Причем отдельные участки могут быть выполнены из прозрачного материала. И при воздействии облучателя ультрафиолетовыми или лазерными лучами на циркулирующую биологическую жидкость, например в контуре очистки 4, обеспечивается стерилизация биологической жидкости при наличии необходимых медицинских показаний. Из реинфузионной емкости 6 очищенная жидкость возвращается пациенту.

Таким образом, новое техническое решение, воплощенное по вышеприведенной схеме, конкретно позволяет:
- фиксировать объем отобранной для очистки биологической жидкости и пересчитывать его в натуральную величину,
- производить в процессе очистки точный отбор фильтрата для дальнейшей обработки за счет отбора элементарных доз,
- обеспечить равновесность процесса очистки оптимизацией объема и состава очищаемой жидкости.

Изобретение относится к медицинским устройствам для очистки биологических жидкостей, в частности лимфы, от токсичных продуктов метаболизма и других ядов. Очистка осуществляется путем продолжительной циркуляции отобранной и разведенной антикоагулянтом биологической жидкости по контуру очистки, включающему специальный фильтр, и последующей реинфузии ее пациенту. Кроме того, фильтрат, в котором оказались растворенные токсичные вещества, а также полезные соли и электролиты, пропускается через контур возврата с целью возвращения пациенту при реинфуции утерянных полезных молекул. Сущность изобретения заключается в использовании устройства накопления и порогового устройства. Устройство накопления обеспечивает сбор фильтрата из контура очистки и выдачу команд управления перфузионными насосами по мере накопления элементарного объема фильтрата для последующей перекачки в контур возврата и обеспечивает накопительный учет перекачиваемого фильтрата, причем это устройство исключает попадание воздуха в гидротракт, что повышает надежность работы устройства в целом. Пороговое устройство обеспечивает учет объема отобранной для очистки биологической жидкости и управление перфузионными насосами. Все перфузионные насосы снабжены датчиками объема перекачиваемой жидкости для обеспечения возврата пациенту нужного объема при реинфузии. Использование емкости возмещающих растворов, а также использование вместо одного контура возврата нескольких параллельных контуров, в каждом из которых имеется свой специальный фильтр (по числу групп диапазонов по размерам возвращаемых молекул), позволяет оптимизировать объем и состав вазвращаемой пациенту очищенной биологической жидкости. Использование в контуре очистки на прозрачном отрезке магистральной трубки устройства облучения (например, ультрафиолетовыми или лазерными лучами) позволяет проводить стерилизацию биологической жидкости. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

\\\1 1. Устройство для очистки биологических жидкостей, содержащее последовательно соединенные первый перфузионный насос, накопительную емкость, второй перфузионный насос и контур очистки, состоящий из рабочей емкости, третьего перфузионного насоса, первого фильтра, трехходового распределителя (первый и второй вводы), манометра и дросселя, четвертый перфузионный насос, соединенный по выходу с контуром возврата, состоящим из емкости для фильтрата, пятого перфузионного насоса и второго фильтра, емкость для реинфузии, соединенную с контуром очистки через третий ввод трехходового распределителя и контуром возврата через патрубок второго фильтра, отличающееся тем, что введено устройство накопления фильтрата, состоящее из прозрачного жесткого баллона с двумя вводами в нижнем основании и одним вводом в верхнем, компенсатора давления и датчика уровня, причем ввод в верхнем основании баллона соединен с компенсатором давления, один ввод в нижнем основании соединен с патрубком первого фильтра, другой ввод - с четвертым перфузионным насосом по входу, причем соединения между элементами выполнены в виде магистральных трубок, датчик уровня расположен на боковых стенках прозрачного жесткого баллона, накопительная емкость снабжена пороговым устройством, а все перфузионные насосы - датчиками объема прокачиваемой жидкости. \\\2 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контур возврата содержит одну емкость для фильтрата и N малых контуров, содержащих N пятых перфузионных насосов и N фильтров, где N - число групп диапазонов по размерам возвращаемых молекул. \\\2 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контур очистки дополнительно содержит облучатель отрезка магистральной трубки. \\\2 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно введена емкость возмещающих растворов, которая через шестой перфузионный насос соединена с емкостью для реинфузии.