Устройство для сорбционной детоксикации биологических жидкостей

Устройство для сорбционной детоксикации биологических жидкостей

Реферат

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для удаления токсических веществ из биологических жидкостей организма, таких как цельная кровь, плазма крови, и др., протекающих по экстракорпоральной системе кровообращения пациента.

У больных с почечной и печеночной недостаточностью происходит снижение экскреции таких соединений, как, например, креатинина, мочевой кислоты, мочевины, белоксвязывающих соединений и т.п, а также увеличение уровня зкзо- и эндотоксинов. При накоплении в крови токсических соединений возникает угроза жизни больного. При применении диализа или использовании адсорбента уменьшается содержание токсических соединений, что обеспечивает очистку крови. Метод сорбционной детоксикации заключается в непосредственном контакте биологической жидкости больного, такой как цельная кровь, плазма крови и др. с адсорбентом, где посредством выбора соответствующего адсорбента добиваются уменьшения содержания в ней различных токсических веществ, в том числе эндотоксинов. Эффективность работы адсорбента зависит от площади его поверхности, для ее увеличения желательно использовать большее количество порошкообразного или мелкогранулированного адсорбента.

Наиболее близким к настоящему изобретению является устройство для детоксикации - гемосорбционная колонка, раскрытая в патенте РФ 2304983 С1. Известная одноразовая гемосорбционная колонка, содержащая выполненные из пластмассы цилиндрический корпус, конические крышки, штуцеры для ввода и вывода крови, выполненные на пробках, сопрягающихся с крышками и имеющих сквозные соосные со штуцерами отверстия, расположенные внутри корпуса под коническими крышками фильтры, выполненные с отверстием в центре, один из которых снабжен запорным элементом, и выполненные из токопроводящего материала кольца, расположенные между торцами корпуса и коническими крышками, имеет соотношение диаметра корпуса колонки к ее длине от 1/2 до 1/3. Суспензия гемосорбента в описываемой гемосорбционной колонке находится внутри корпуса между фильтрами. Выполнение гемосорбционной колонки позволяет проводить процедуры гемосорбции, однако предлагаемое соотношение диаметра корпуса колонки к ее длине от 1/2 до 1/3, необходимое для сохранения герметичности колонки при гидравлическом давлении, создаваемом сопротивлением сорбента проходящей через него жидкости, ограничивает количество используемого в колонке сорбента, и, следовательно, эффективность процедуры гемосорбции. Кроме того, высокое гидравлическое давление в колонке повышает риск повреждения клеток крови и кровеносных сосудов. Для сохранения герметичности при создаваемом внутреннем давлении колонка имеет сложную и нетехнологичную конструкцию, поэтому процесс ее изготовления сложен, длителен, относительно дорог.

Таким образом, в известных устройствах для сорбционной детоксикации (далее - устройство) с использованием сыпучего сорбционного наполнителя (далее - сорбента), при работе, внутри корпуса создается высокое гидравлическое давление, получаемое сопротивлением сорбента проходящей через него жидкости, и, как следствие, такие устройства имеют следующие существенные недостатки: ограниченную эффективность сорбции, зависящую от количества используемого в колонке сорбента, при увеличении которого гидравлическое давление в устройстве повышается вплоть до его разгерметизации, а также в результате повышения гидравлического давления в устройстве увеличивается риск повреждения клеток крови.

Поэтому, с учетом возрастающей потребности в процедурах сорбционной детоксикации, важным является создание максимально эффективного и безопасного устройства для проведения этих процедур, однако имеющего простую конструкцию и высокую технологичность, а значит приемлемую стоимость.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в создании устройства для сорбционной детоксикации биологических жидкостей организма, таких как цельная кровь, плазма крови, и др., обеспечивающей повышенную эффективность путем увеличения количества используемого в нем сорбента и повышенную безопасность при проведении процедуры детоксикации путем снижения гидравлического давления внутри корпуса устройства, в результате чего снижаются риски повреждения клеток крови и кровеносных сосудов, а также имеющего простую конструкцию.

Технический результат состоит в повышении сорбционной эффективности устройства и повышении безопасности при работе с ним во время проведения процедуры детоксикации, а также в упрощении конструкции устройства.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство для сорбционной детоксикации биологических жидкостей, содержащее корпус, внутренний объем которого ограничен крышками со штуцерами для ввода и вывода жидкости, а также сорбционный наполнитель, введены закрепленные в полости корпуса фильтры-разделители для разделения сорбционного наполнителя на слои, расположенные последовательно между штуцером ввода жидкости и штуцером вывода жидкости с возможностью препятствовать прохождению через них частиц сорбента, обеспечивать свободное прохождение компонентов крови и поддерживать зазор между разделенными слоями сорбционного наполнителя.

Технический результат также достигается за счет того, что сорбционный наполнитель представляет собой сыпучий материал, в частности гранулированные или колотые из кускового материала частицы.

Технический результат также достигается за счет того, что в качестве фильтров-разделителей использованы сетки.

Технический результат также достигается за счет того, что фильтры-разделители выполнены плоскими и зажаты между полыми втулками.

Технический результат также достигается за счет того, что зазор между слоями сорбционного наполнителя составляет от 0,05 до 50 мм.

Технический результат также достигается за счет того, что фильтры-разделители, полые втулки и крышки представляют собой одинаковые детали, имеющие одинаковые размеры, конфигурацию и изготовленные из одинаковых материалов.

Отличие предложенного устройства от существующих состоит в том, что сорбционный наполнитель в корпусе устройства находится в виде слоев, расположенных последовательно на пути тока очищаемой биологической жидкости и с зазорами между слоями, обеспечиваемыми фильтрами-разделителями, закрепленными в корпусе устройства. Зазор между сорбционными слоями предпочтительно находится в интервале от 0,05 мм до 50 мм. Фильтры-разделители препятствуют прохождению через них частиц сорбента, но обеспечивают свободное прохождение компонентов крови. В качестве сыпучего сорбционного наполнителя используются как гранулированные, так и колотые из кускового материала частицы.

Повышение сорбционной эффективности устройства достигается за счет того, что предложенная конструкция позволяет использовать в устройстве гораздо большее количество сорбента. Разделение сорбента на сорбционные слои снижает сопротивление проходящему через него потоку жидкости, в результате чего, даже при использовании большего количества сыпучего сорбента, частицы которого могут быть как гранулированные, так и колотые из кускового материала, гидравлическое давление внутри устройства остается на приемлемом уровне, обеспечивающем герметичность устройства и сохранность клеток крови. Снижение сопротивления проходящему через устройство потоку жидкости обеспечивается за счет того, что жидкость, проходя через сорбционные слои, создает в каждом из них «кипящий слой» сорбента, в котором частицы сорбента приобретают минимально необходимую подвижность в потоке жидкости для увеличения между ними расстояния, обеспечивающего снижение сопротивления потоку жидкости. Толщина сорбционных слоев, в зависимости от размера и плотности материала частиц применяемого сорбента, подобрана таким образом, чтобы давление потока жидкости было достаточно для создания в них «кипящего слоя» сорбента. Для компенсации увеличения толщины сорбирующих слоев при образовании «кипящего слоя» фильтры-разделители обеспечивают зазор от 0,05 мм до 50 мм между сорбционными слоями. Величина зазора подбирается также в зависимости от размера и плотности материала частиц применяемого сорбента. Фильтры-разделители обеспечивают сохранение толщины сорбционных слоев, не допуская попадания частиц сорбента из одного слоя в другой, но позволяют свободно проходить через них компонентам крови.

Повышение безопасности при работе с устройством достигается за счет его герметичности и снижения риска повреждения кровеносных сосудов больного благодаря обеспечению допустимого уровня гидравлического давления внутри устройства.

Повышение безопасности при работе с устройством достигается также за счет снижения риска повреждения клеток крови (снижения гемолиза) в результате обеспечения свободного прохода клеток крови между частицами сорбента в «кипящем слое» при увеличении расстояния между этими частицами, независимо от того гранулированные они или колотые из кускового материала, а также благодаря свободному проходу клеток крови через фильтры-разделители.

Упрощение конструкции устройства достигается за счет того, что его детали, предназначенные для образования сорбционных слоев, такие как полые втулки для закрепления фильтров разделителей, фильтры-разделители, фильтры на входе и выходе из устройства являются одинаковыми и имеют простую конструкцию.

Сущность изобретения и возможность достижения технического результата будет более понятна из последующего описания конкретной конструкции устройства со ссылками на сопровождающий чертеж (рис.1) где изображен общий вид устройства в разрезе.

Применение настоящего изобретения не ограничивается приведенным ниже примером.

Устройство для сорбционной детоксикации содержит жесткий цилиндрический полый корпус 1, торцы которого герметично перекрыты крышками 2, 3. Внутренний объем корпуса 1 ограничен упомянутыми крышками 2, 3. Крышки 2, 3 выполнены заодно со штуцером 4 ввода жидкости и гайкой 5 и штуцером 6 вывода жидкости и гайкой 7 соответственно, при этом в крышке 2 имеется сквозное и соосное со штуцером 4 ввода жидкости отверстие для ввода жидкости в устройство, а в крышке 3 имеется сквозное и соосное со штуцером 6 вывода жидкости отверстие для вывода жидкости из устройства. На гайках 5, 7 выполнена внутренняя резьба для подключения коннектора типа «Луер-лок» экстракорпоральной системы кровообращения. Крышки 2, 3 со стороны, обращенной к полости корпуса 1, имеют соответственно впускную 8 и выпускную 9 камеры, образованные полостями, глубина которых плавно увеличивается к отверстиям соединенных с ними штуцеров. Сорбционные слои 10, в которых в качестве сыпучего сорбционного наполнителя использованы гранулированные или колотые из кускового материала частицы, расположены последовательно между штуцером 4 ввода жидкости и штуцером 6 вывода жидкости и между фильтрами-разделителями 11, не пропускающими частицы сорбента, но свободно пропускающими компоненты крови и поддерживающими зазор между разделенными слоями. Фильтры-разделители 11 представляют собой плоские сетки, закрепленные между полыми втулками 12, сопрягаемыми наружными цилиндрическими поверхностями с цилиндрической поверхностью полости корпуса 1. Зазор между слоями 10 сорбционного наполнителя составляет от 0,05 мм до 50 мм. Между торцом крайней втулки 12 со стороны входа жидкости в устройство и опорной поверхностью 13 крышки 2 закреплены фильтр 14, предотвращающий попадание частиц сорбента наружу устройства, и рассекатель 15 потока жидкости, служащий для равномерного распределения потока жидкости, проходящей через устройство, по всему объему сорбента, при этом рассекатель 15 находится между фильтром 14 и торцом втулки 12. Таким образом, при работе устройства рассекатель 15 является опорой фильтра 14, не допуская его деформации и вырывания потоком жидкости из места закрепления. Между торцом другой крайней втулки 12 со стороны выхода жидкости из устройства и опорной поверхностью 16 крышки 3 закреплены рассекатель 17 потока жидкости, служащий для поддержания равномерного распределения потока жидкости по всему объему сорбента, и фильтр 18, предотвращающий попадание частиц сорбента наружу устройства, при этом рассекатель 17 прилегает к кольцевой опорной поверхности 16 крышки 3, а фильтр 18 находится между рассекателем 17 и торцом втулки 12, таким образом, при работе устройства рассекатель 17 является опорой фильтра 18, не допуская его деформации и вырывания потоком жидкости из места закрепления. Фильтры-разделители, полые втулки и крышки представляют собой одинаковые детали, имеющие одинаковые размеры, конфигурацию и изготовленные из одинаковых материалов.

Пример использования устройства.

Проводят подготовку устройства к работе. Снимают со штуцеров 4, 6 крышек 2, 3 устройства защитные колпачки (не показаны). Устройство закрепляют вертикально крышкой 2 со штуцером 4 для ввода жидкости в устройство вниз, подключают к штуцерам устройства коннекторы системы экстракорпорального кровообращения - для ввода жидкости в устройство к штуцеру 4, для вывода жидкости из устройства - к штуцеру 6, при использовании коннекторов типа «Луер-лок» их закрепляют на крышках с помощью гаек 5, 7. Подают через штуцер 4 инфузионный раствор в полость корпуса 1 для вытеснения из устройства воздуха и промывки сорбента, после чего жидкость отводится из устройства через штуцер 6. После завершения подготовки в устройство подают очищаемую биологическую жидкость, которая через штуцер 4 и фильтр 14 попадает на рассекатель 15, равномерно распределяющий поток крови по объему сорбента, после которого проходит сквозь сорбционные слои 10 и фильтры-разделители 11, где проходит процедуру очистки, и выводится из колонки через штуцер 6, пройдя через фильтр 18 и рассекатель 17, поддерживающий равномерное распределение потока крови. При прохождении через устройство потока очищаемой биологической жидкости в каждом из сорбционных слоев 10 создается «кипящий слой» сорбента, при этом частицы сорбента приобретают минимально необходимую подвижность в потоке жидкости для увеличения расстояния между ними, обеспечивающего снижение сопротивления потоку жидкости. Толщина сорбционных слоев 10, в зависимости от размера и плотности материала частиц применяемого сорбента, подобрана таким образом, чтобы давление потока жидкости было достаточно для создания в них «кипящего слоя» сорбента. Фильтры-разделители 11, закрепленные в корпусе 1 между втулками 12, обеспечивают сохранение толщины сорбционных слоев 10, не допуская попадания частиц сорбента из одного слоя 10 в другой и зазор между сорбционными слоями от 0,05 мм до 50 мм для компенсации увеличения толщины сорбирующих слоев 10 при образовании «кипящего слоя», а также свободное прохождение через них компонентов крови. Для обеспечения максимальной сорбционной эффективности колонки толщина сорбирующих слоев 10 подбирается в зависимости от размера и плотности материала частиц применяемого сорбента.

Устройство имеет следующие преимущества:

1. Позволяет значительно повысить сорбционную эффективность за счет возможности применения в ней большего количества сорбента.

2. Позволяет значительно повысить безопасность проведения процедуры сорбционной детоксикации за счет обеспечения герметичности колонки и снижения риска повреждения клеток крови (гемолиза).

3. Имеет простую конструкцию и высокую технологичность за счет применения деталей, предназначенных для образования сорбирующих слоев, являющихся одинаковыми и имеющих простую конструкцию.

1. Устройство для сорбционной детоксикации биологических жидкостей, содержащее корпус, внутренний объем которого ограничен крышками со штуцерами для ввода и вывода жидкости, а также сорбционный наполнитель, отличающееся тем, что в него введены закрепленные в полости корпуса фильтры-разделители для разделения сорбционного наполнителя на слои, расположенные последовательно между штуцером ввода жидкости и штуцером вывода жидкости с возможностью препятствовать прохождению через них частиц сорбента, обеспечивать свободное прохождение компонентов крови и поддерживать зазор между разделенными слоями сорбционного наполнителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционный наполнитель представляет собой сыпучий материал, в частности гранулированные или колотые из кускового материала частицы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве фильтров-разделителей использованы сетки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры-разделители выполнены плоскими и зажаты между полыми втулками.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зазор между слоями сорбционного наполнителя составляет от 0,05 до 50 мм.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что фильтры-разделители, полые втулки и крышки представляют собой одинаковые детали, имеющие одинаковые размеры, конфигурацию и изготовленные из одинаковых материалов.