МЕМБРАННЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КРОВИ Российский патент 2000 года по МПК B01D63/14 A61M1/22 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для очистки биологических жидкостей, в частности, для осуществления процесса разделения крови при плазмаферезе. Изобретение также может быть использовано в химической, биологической, пищевой и других отраслях промышленности, например, для очистки воды, осветления вин и т.д.

Известно мембранное устройство для диализа, содержащее прямоугольный корпус с коллекторами подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата и мембранный модуль, выполненный в виде блока, образованного сложенной складками мембраны и расположенными между складками сепарационными элементами. Торцевые кромки модуля герметизированы заливкой пластиком по всей высоте блока (см. заявку Франции N2174821, кл. B 01 D 13/00, A 61 M 1/00, 1973).

Для обеспечения проточности разделяемой среды между складками мембранного материала установлены дополнительные каналообразующие элементы, что приводит к неравномерному распределению потоков и образованию застойных зон, что в свою очередь существенно снижает производительность устройства.

Известен также мембранный аппарат, содержащий корпус с камерами подвода и отвода крови и расположенные в нем средства для отделения и очистки плазмы, выполненные в виде многокамерного мембраного модуля, содержащего две группы чередующихся перекрестно направленных по потокам сред камер крови и камер плазмы, образованных набором плоских полупроницаемых мембран и средствами герметизации. Камеры выполнены открытыми со сторон подвода и отвода сред и каждая содержат сепарационно-дренажный элемент. При этом средства герметизации выполнены в виде планок из материала, содержащего термопласт, расположены вдоль направления движения сред и неразъемно соединены с мембранами с образованием в местах контакта с ними опорных элементов в виде колонн (см. патент РФ N 2046646, кл. B 01 D 63/14, A 61 M 1/34).

Недостаток мембранного аппарата проявляется в ненадежности соединения мембран и герметизирующих планок из термопласта. В силу этого высока вероятность разгерметизации камер крови за счет трансмембранного давления и выхода аппарата из строя.

Наиболее близким, принятым за прототип объектом является мембранный модуль для разделения крови, содержащий две группы чередующихся щелевых камер для разделяемых сред и пермеата, образованных набором плоских полупроницаемых мембран и средствами герметизации. Модуль имеет подвод и отвод сред, а каждая щелевая камера снабжена сепарационно-дренажным элементом. Камеры выполнены открытыми со стороны подвода и отвода сред, средства герметизации выполнены в виде планок из термопластичного материала и расположены вдоль направления движения сред. При этом средства герметизации неразъемно соединены с мембранами с образованием в местах контакта с ними опорных элементов в виде колонн (см. патент РФ N 2046647, кл. B 01 D 63/14, A 61 M 1/22). Применение данного устройства ограничено недостаточной прочностью соединения мембран с планками из термопласта, внедренными в сепарационно-дренажные прокладки. Этот недостаток обусловлен механизмом образования соединения между трековой мембраной и термопластичным материалом средств герметизации. При термическом воздействии соединение между мембраной и планкой из термопласта происходит не за счет склеивания двух поверхностей в силу незначительной адгезии материалов, а за счет того, что при расплавлении планок часть их материала проникает в отверстие мембраны, образуя своеобразные "заклепки", количество и размер которых соответствуют пористой структуре мембраны. Поскольку пористость используемых в плазмофильтрах трековых мембран не превышает 7%, а размер пор составляет 0,4 мкм, очевидно, что соединение подобного рода будет иметь недостаточную прочность и герметичность.

Кроме этого, на прочности соединения отрицательно сказывается то, что при изготовлении модулей во время выдержки нагретого до температуры размягчения средств герметизации блока заготовок под фиксированной нагрузкой усилие от пресса к чередующимся слоям мембраны и термопластичных планок передается через сепарационно-дренажные элементы, которые представляют собой плотную полиамидную или полиэфирную сетку. Несмотря на относительно небольшие размеры ячеек сетки (70-300 мкм) контакт мембраны, толщина которой не превышает 10 мкм, и термопласта происходит в основном в точках (узлах), где пересекаются взаимо перпендикулярные нити сетки. В междоузлиях контакта нет или он недостаточен для образования надежного соединения.

Результатом вышеперечисленных обстоятельств является большой процент брака (до 90%) при производстве плазмофильтров, а также возможность разгерметизации камер модулей под воздействием трансмембранного давления, что приводит к проскоку форменных элементов крови в коллектор для сбора плазмы даже для прошедших контроль качества плазмофильтров.

Целью изобретения является повышение надежности и качества плазмофильтров на основе трековых мембран.

Указанная цель достигается тем, что предложенный мембранный модуль содержит две группы чередующихся щелевых камер, каждая из которых образована плоскими прямоугольными стенками из полупроницаемых мембран и снабжена сепараторно-дренажным элементом, разделяющем стенки. Мембраны каждой камеры связаны между собой по противоположным сторонам посредством неразрывного соединения с двумя основными параллельными планками, расположенными вдоль направления движения сред и выполненными из термопластичного материала. Две другие противоположные стороны камер открыты, причем открытые стороны соседних камер расположены на разных сторонах модуля. Таким образом, смежные камеры, имеющие выход на разные стороны модуля, имеют общую стенку.

Отличительной особенностью модуля является то, что со стороны открытых концов каждая камера оснащена двумя дополнительными планками из термопластичного материала толщиной не более половины разницы толщины основной планки и толщины сепараторно-дренажного элемента. При этом наружные стороны основных и дополнительных планок, расположенные по периметру модуля, выступают за пределы мембран не менее чем на 0,5 мм.

Надежная герметизация камер модуля обеспечивается за счет того, что по закрытым сторонам камер модуля за пределами мембран получается монолитное соединение основной и дополнительной планок, образующее своего рода "замок", не позволяющий разделяемой жидкости в случае подрыва соединения между основной планкой и мембраной попасть в коллектор плазмы. Таким образом достигается технический результат.

Для предотвращения коробления камер модуля за счет разной гигроскопичности материалов сепарационно-дренажных прокладок и средств герметизации (планок), их предварительное соединение может быть выполнено не монолитным, когда материал прокладок входит в структуру термопластичных планок, а по нескольким точкам (не менее двух), это допускает в уже собранном модуле относительное перемещение материалов сепарационно-дренажных элементов и средств герметизации при их деформации за счет изменения содержания поглощенной влаги.

На фиг. 1 изображен общий вид мембранного модуля для разделения крови; на фиг.2 изображена схема чередования слоев плоских полупроницаемых мембран и сепарационно-дренажных элементов со средствами герметизации камер в виде полосок-планок из материала, содержащего термопласт; на фиг.3 изображено сечение мембранного модуля, иллюстрирующее образование "замков" для мембран по закрытым сторонам камер за счет применения дополнительных планок меньшей толщины, расположенных по открытым сторонам камер и выступающих за пределы мембран на величину не менее 0,5 мм; на фиг.4 изображен общий вид мембранного аппарата для разделения крови.

Мембранный модуль для разделения крови (фиг. 1-3) содержит набор плоских трековых мембран 1 и сепарационно-дренажных элементов 2 со средствами герметизации 3, 4, 5, 6 в виде планок-полосок из материала, содержащего термопласт. Планки 3 и 4 являются основными и соединены с сепарапионно-дренажными элементами либо монолитно, либо по точкам (не менее двух); планки 5, 6 - дополнительные планки меньшей толщины, расположенные со стороны открытых концов камер модуля. Таким образом, в каждой камере расположены сепарационно-дренажные элементы, обеспечивающие взаимно перекрестное движение крови и плазмы. При этом камеры крови сообщаются с распределителем крови 9 (фиг.4) и коллектором крови 10, а камеры плазмы сообщаются с коллектором плазмы 11. Перекрестно направленные планки-полоски средств герметизации 3 и 4 создают в углах мембранного модуля вертикальные композиционные опорно-герметизирующие колонны (фиг. 1), образованные неразъемно соединенными друг с другом слоями мембранного материала 1 и планками-полосками средств герметизации смежных камер крови и камер плазмы.

Готовый мембранный модуль устанавливают в корпус 7 (фиг.4), в углах которого выполнены выступы 8, которые вдавливаются в вертикальные композиционные опорно-герметизирующие колонны с образованием распределителей 9 и коллекторов 10 и которые обеспечивают герметизацию полостей крови и плазмы относительно друг друга.

Мембранный модуль в аппарате для разделения крови при плазмоферезе работает следующим образом: кровь подают через систему подвода крови - входной штуцер 12 (фиг.4) и распределитель крови 9, в котором происходит распределение крови по щелевым камерам крови. Под воздействием внешнего давления кровь проходит через камеры крови, собирается в выходном коллекторе концентрата крови 10 и отводится через выходной штуцер 13. При этом часть содержащейся в крови плазмы под воздействием трансмембранного давления проникает через поры трековых мембран и поступает в камеры плазмы, откуда попадает в систему отвода плазмы - коллектор 11 и выходной штуцер 14.

Изобретение относится к медицинской технике для очистки биологических жидкостей. Мембранный модуль содержит две группы чередующихся щелевых камер, каждая из которых образована плоскими прямоугольными стенками, выполненными из полупроницаемых мембран. Открытые концы соседних камер расположены на различных сторонах стенок. Отличительной особенностью изобретения является то, что свободный конец камеры оснащен двумя дополнительными планками толщиной не более половины разницы толщины основной планки и толщины сепараторно-дренажного элемента, а длинные стороны основных и дополнительных планок выступают за пределы мембран на величину не менее 0,5 мм. Технический результат - повышение надежности. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Мембранный модуль для разделения крови, содержащий две группы чередующихся щелевых камер, каждая из которых образована плоскими прямоугольными стенками, выполненными из полупроницаемых мембран и снабжена сепараторно-дренажным элементом, разделяющим стенки, которые между собой связаны на противоположных сторонах посредством неразрывного соединения с двумя параллельными основными планками из термопластичного материала, а открытые концы соседних камер расположены на различных сторонах стенок, отличающийся тем, что свободный конец оснащен двумя дополнительными планками толщиной не более половины разницы толщины основной планки и толщины сепараторно-дренажного элемента, а длинные стороны основных и дополнительных планок выступают за пределы мембран на величину не менее 0,5 мм. 2. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что сепараторно-дренажный элемент соединен с планками не менее чем в двух точках.