Массообменное устройство Советский патент 1978 года по МПК A61M1/03 B01D31/00 

1

Изобретение относится к области медицины, в частности к устройствам для газожидкостных диффузионных процессов, преимущественно для оксигенации и очистки крови путем диализа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является массообменное устройство, содержащее изолированные капиллярные системы, расположенные под углом одна к другой, состоящие из наборов полупроницаемых пластин и коллекторной системы 1.

В известном устройстве ток жидкости, проходящий по параллельным желобкам пластин одной системы, находится под углом к току жидкости или газа, проходящему по желобкам пластин другой системы. Пластины могут выполнять роль полупроницаемой мембраны или подложки, при этом в последнем случае они расположены желобками одна к другой и разделены плоской мембраной. Набор пластин помещен в контейнер с входными и выходными штуцерами.

Однако сечение набора пласти, в известном устройстве во много раз больше сечения входных и выходных отверстий контейнера. Такое резкое изменение сечения потока жидкости при

переходе от внешних штуцеров к системе пластин требует объемной сложной коллекторной системы или приводит к канализации потока жидкости по линии наименьшего сопротивления, что ухудшает эффективность массообмена.

Кроме того, форма поперечного сечения кан дого капилляра не обеспечивает максимальной удельной поверхности капилляра, минимального поперечного сопротивления диффузии н максимальной прочности капилляра на сжатие, что 0 снижает эффективность газообмена.

С целью снижения первичного объема заполнения донорской кровью в описываемом устройстве полупроницаемые пластины имеют отверстия и пазы клиновидной формы и расположены таким образом, что отверстия и пазы образуют каналы коллекторной системы, в которых установлены фигурные вкладыши и втулки.

С целью увеличения удельной поверхности массообмена, каждый капилляр систем имеет в поперечном сечении форму треугольника, две стороны которого образованы дугами окружности..

С целью обеспечения стабильности массообмена, фигурные вкладыши и втулки установлены в каналах коллекторной системы с возможн(н:тью перемещения.

На фиг. t-3 схематическн изображено устройство, общий вид в эксонометрии, в сборе и с раздвинутыми пластинами; на фиг. 4, 5 - пластины в разрезе с фигурными вкладышами и втулками.

Массообменное устройство содержит изолиров иные капиллярные системы, расположенные под углом одна к другой и состоящие из наборов полупроницаемых пластин I коллекторной системы, крышки 2, зажимные плиты 3, между которыми зажаты изолированные капиллярные системы с помощью стяжек 4 и гаек 5, щтуцеры 6 и 7 для входа и выхода крови и щтуцеры 8 и 9 для кислорода кли диализата. Полупроницаемые пластины 1 имеют отверстия 10 и пазы И клнновндной формы, и расположены таким образом, что эти отверстия и пазы образуют каналы коллекторной системы. В каналах установлены фигурные вкладыши 12 и 13 и втулки 14 и 15 с возможностью перемещения.

Между параллельными сторонами отверстия 10 прорезаны желобки 16, другая сторона пластин 1 - гладкая. Соседние пластины 1 повериуты одна относительно другой так, что их желобки 16 образуют между собой угол 90°. Каждый капилляр систем имеет в поперечном сеченнн форму треугольника, две стороны которого образованы дугами окружности и представляют собой боковые стенки желобков 16, а третья сторона представляет собой гладкую сторону пластины 1.

Массообменное устройство работает следующим образом.

Пластины 1 склеиваются между собой по гладкой поверхности с четырех сторон, а к крайним пластинам прикрепляются гладкие крышки 2, в которые герметично вставлены штуцера 6-9 (фиг. 1).

В собранном виде устройство зажимается между пластинами 3 при помощи стяжек 4 и гаек 5 (фиг. 2) и используется в аппарате искусственного кровообращения.

Кровь самотеком нли насосом (не показан) подается через штуцер.6 в сквозные отверстия 10 и по пазам 11 клиновндной формы подводится к капиллярам (не показаны). Благодаря наличию в устройстве фигурных вкладышей 12, 13 и, втулок 14, МБ создается поток ровного сопротивления, так как сечение потока крови линейно уменьщается от вершины вкладыша к его основанию.-При этом количество пазов И равно количеству пластин 1 в каждой изолнроваиной капиллярной системе, а клиновидная форма пазов 1 обеспечивает равное сопротивление потоку кроен.

Кровь нз капилляров собирается в протнвололожных пазах П, а нз них поступает через отверстия 10 в штуцер 7. Система, по которой протекает диализат или кислород, аналогична системе, по которой протекает {(ровь. Диализат или кислород поступают через штуцер 8 и выход ят через щтуцер 9.

Фигурные вкладыши 12, 13 и втулки 14, 15 в случае оксигеиации можно не устанавливать во входной и выходной коллекторы по кислороду.

Так как пластины изготавливаются из полупроницаемого материала, предпочтительно из силикона, пористого фторопласта, целлюлозы, коллагена, то при одновременном протекании сквозь обе системы крови и кислорода (диализата) устройство обеспечивает массообмен через стенки капилляров.

Треугольная в поперечном сечении форма капилляров системы является оптимальной для эффективного массообмена и обеспечивает повышенную прочность стенок капилляра.

При снижении эффективности массообмена в процессе работы ряда пластин 1 можно выдвинуть подвижные фигурные вкладыши 12 и втулки 15 из отверстий 10, включая в рабогу дополнительные пластины.

При использовании устройства в качестве оксигенатора пластины изготавливают из фторопласта (Ф-4) с размером пор до 1 мкм. Толщина пластин 0,5 мм, глубина желобков 250 мкм, шаг желоб1Д)в 0,5 мм, форма сечения ограничивается двумя дугами и прямой линией. Наружный размер пластин 2(Ю X 200 мм,

общее количество 17, а поверхность 0,5 м .

Герметизация пластин осуществляется

склейкой по краям эпоксидным клеем, при этом

поверхности перед склейкой обрабатываются

натрий-нафталиновым комплексом для придания фторопласту адгезионных свойств.

Массообменное устройство по сравнению с известным обеспечивает снижение первичного объема заполнения донорской кровью, что повышает эффективность массообмена. Кроме того, устройство дешево в изготовлении, просто в эксплуатации и повышает надежность работы аппаратов искусственного кровообращения и искусственной почки.

Формула изобретения

. Массообменное yctpoAcTBO, содержащее изолированные капиллярные системы, расположенные под углом одна к другой, состоящие из наборов полупроницаемых пластин и коллекторной системы, отличающееся тем, что, с целью снижения первичного объема заполнения донорской кровью, полупроницаемые пластины имеют отверстия и пазы клиновидной формы и расположены таким образом, что отверстия и пазы образуют каналы Коллекторной системы, в которых установлеиы фигурные и втулки.

2. Массообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения удельной поверхности масообмена, каждый капилляр систем имее5 в поперечном сечении форму треугольника, две стороны которого образованы дугами окружности.

3, Массообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения стабильности массообмена, фигурные вкладыши и втулки установлены в каналах коллекторной системы с возможностью перемещения.

Источники информацин. принятые во виимя ние при экспертизе:

1 Патент США № 2982416. кл. 210-321 lybl.

. }

12

Фцг.4

(3

/;

Ш

/5

Kpolki .5