Гидросистема для приготовления и подачи диализирующего раствора

 

ГИДРОСИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ДИАЛИЗИРУЮЩЕГО РАСТВОРА, содержащая источник холодной воды, систему ее подготовки, включающую фильтр, редуктор давления и нагреватель, источники концентрированных солевых растворов с соединительными магистралями , смесительный бак с датчиком давления, датчики давления воды в магистрали и рас.чодный бак с подогревателем, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности, упрощения конструкции и уменьшения пульсации давления диализирующего раствора, каждый источник концентрированного солевого раствора выполнен в виде осмотической ячейки, представляющей собой закрытый резервуар, разделенный но высоте на. две части полупроницаемой мембраной , одна из частей резервуара соединена с источником холодной воды, а другая заполнена насыщенным солевым раствором, в который помещена соль в твердой фазе, на выходных магистралях источников концентрированных солевых растворов установлен сильфон, который имеет на свободS ном конце капилляр, между нагревателем и смесительным баком установлен дроссель, (Л а все выходные магистрали источников концентрированных солевых растворов соединены с ним. гр// Ьсь:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1131510 з(51) А 61 М 1/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ .

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ рали и расходный бак с подогревателем, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения конструкции и уменьшения пульсации давления диализирующего раствора, каждый источник концентрированного солевого раствора выполнен в виде осмотической ячейки, представляющей собой закрытый резервуар, разделенный по высоте на две части полупроницаемой мембраной, одна из частей резервуара соединена с источником холодной воды, а другая заполнена насыщенным солевым раствором, в который помещена соль в твердой фазе, на выходных магистралях источников концентрированных солевых растворов установлен сильфон, который имеет на свободном конце капилляр, между нагревателем и смесительным баком установлен дроссель, а все выходные магистрали источников концентрированных солевых растворов соединены с ним. (21) 3572064/28-13 (22) 04.04.83 (46) 30.12.84. Бюл. ¹ 48 (72) Н. М. Киселева, Б. Л. Ксензенко, К. Н. Симонян и F.. Б. Шмидель (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (53) 615.475 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 563980, кл. А 61 М 1/03, 1974. (54) (57) ГИДРОСИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ДИАЛИЗИРУ10ЩЕГО РАСТВОРА, содержа щая источник холодной воды, систему ее подготовки, включающую фильтр, редуктор давления и нагреватель, источники концентрированных солевых растворов с соединительными магистралями, смесительный бак с датчиком давления, датчики давления воды в магистОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1131510

1О

55

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при разработке систем для гемодиализа, предназ»аченных для лечения больных с острой и хронической почечной недостаточностью в условиях нефрологических центров и лабораторий «Искусственная почка».

Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидро< истема для приготовления и подачи диализирующего раствора, содержащая источник холодной воды, систему ее подготовки, включаюгцую фильтр, редуктор давления и нагреватель, источники концентрированного солевого раствора с соединительными магистралями, смесительный бак с датчиком давления, датчики давления воды и концентрированного "раствора, расходный бак с подогревателем (1) .

Недостатками данного диализатора являются относительно малая надежность за счет конструктивной сложности системы приготовления и контроля состава диализирующего раствора, а также пульсации давления, вызванные дискретностью метода разбавления концентрированного раствора.

Цель изобретения — повышение надежности, упрошение конструкции и уменьшение пульсации давления диализирующего раствора.

Поставленная цель достигается тем, что в гидросистеме для приготовления и подачи диализирующего раствора, содержащей исто IIIHK холодной воды, систему ее подготовки, включающую фильтр, редуктор давления и нагреватель источники концентрироваHíûõ солевых растворов с соедини в,.ьными магHcTpBëÿìè, смесительный бак с дат иком давления, датчики давления воды в магистрали и расходный бак с подогревателем, каждый источник концентрированного солевого раствора выполнен в виде осмотической ячейки, представляюгцей собой закрытый резервуар, разделенный по высоте на две части полупроницаемой мембраной, одна из частей резервуара соединена с источником холодной воды, а другая заполнена насыщенным солевым раствором, в который помещена соль в твердой фазе, на выходных магистралях источников ко iLIE. нтрированных солевых растворов установ.i(í сильфон, который имеет на свободном ко;це капилляр, между нагревателем

ii смесительным баком установлен дроссель, а все выходные магистрали источников концентрированных солевых растворов соединены с ним.

На фиг, 1 дано схематическое изображение диализатора (гидросистемы для приготовления и подачи диализирующего раствора «Искусственная почка»); на фиг. 2 — — устройство осмотической ячейки и ее подключение к дросселю в линии холодной воды.

К источнику холодной воды 1 (фиг. 1) подключены последовательно фильтр 2, редуктор 3 (регулятор давления водопроводной воды), нагреватель 4 и дроссель 5 к которому через сильфон 6 и капилляры 7 подсоединены осмотические ячейки 8. Выход дросселя 5 соединен со смесительным баком 9, на котором установлено реле давления 10 и датчик давления 11, электромагнитные клапаны 12 и 13, к выходу которых в зависимости от режима работы через расходный бак 14 подключен индивидуальный пост диализа 15.

Осмотические ячейки 8 через байпасную линию 16 соединены с источником холодной воды 1. В линии воды установлены датчики давления воды 17. Насыщенный водный раствор соли находится в сильфоне 6 и в емкости 18 (фиг. 2), которые сообщаются между собой. Емкость 18 содержит соль 19 в твердой фазе и отделена от емкости 20 с водой полупроницаемой мембраной 21.

Гидросистема для приготовления и подачи диализирующего раствора (фиг. 1) работает следующим образом.

Из источника 1 холодная вода поступает в фильтр 2, предназначенный для очистки воды от механических частиц размером более 30 мкм, и редуктор давления 3, который поддерживает давление воды на его выходе 1,5 кгс/см . Вода из редуктора поступает в нагреватель 4, где ее температура повышается до 36 — 49 С, а далее в дроссель 5. Насыщенный раствор соли через сильфон 6 и капилляры 7 поступает из осмотических ячеек. В дросселе 5 насыщенный раствор соли смешивается с водой и поступает в смесительный бак 9. В смесительном баке вода и насыщенный раствор полностью смешиваются, образуя диализирующий раствор, который через открытый электромагнит;;ый клапан 12 под избыточным давлением 0,2—

0,3 кгс/см, измеряемым датчиками 11, поступает в магистраль диализа для питания индивидуальных постов 15. Реле давления 10 перекрывает вход раствора в бак

9 при увеличении давления в нем выше

G,3 кгс/см . Электромагнитный клапан

13 в режиме диализа закрыт, в режиме стерилизации он открывается и вода через него и через расходный бак 14 подается к индивидуальным постам 15.

Осмотическая ячейка работает следующим образом (фиг. 2).

При контакте насыщенного водного раствора соли с водой через мембрану 21, проницаемую для воды и непроницаемую для соли, возникает осмотический поток воды с давлением:

P =- СР1., 1131510 где С вЂ” молярная концентрация сил в воде;

R — универсальная газовая постоянная;

Т вЂ” температура. . Под давлением осмотических сил вода через полупроницаемую мембрану 21 попадает в емкость 18 с раствором. Для поддержания постоянства концентрации раствора на уровне насыщения при данной температуре раствор контактирует с солью 19 в твердой фазе. Так, например, при Т = 288 К для насыщенного раствора в воде осмотическое давление может достигать 136 ата.

Постоянство концентрации соли в растворе имеет место до тех пор, пока не будет исчерпан весь запас твердой соли 19.

За счет того, что мембрана 21 может в незначительных количествах быть проницаема и для соли, для поддержания концентрации соли в емкости 20 с водой, близкой нулю, через емкость 20 создается поток воды из байпасной линии 16 холодной воды. Постоянство концентрации соли и давления в линии диализирующего раствора обеспечивается за счет постоянства концентрации насыщенного раствора соли и постоянства величины потока раствора в дросселе 5. Величина потока насыщенного раствора определяется величиной поверхности и величиной удельной проницаемости селективно полупроницаемой мембраны 21.

Поэтому для выбранных геометрии и материала мембраны, а также температуры концентрация и величина потока постоянны.

Постоянство температуры осмотической ячейки 8 обеспечивается за счет того, что водопроводная вода в пределах сезона незначительно изменяет свою температуру, поэтому сосуд с проточной водой является тер мостатом.

Редуктор 3 в линии воды хорошо поддерживает давление на выходе при медленном изменении давления на входе. Однако быстро изменяющееся давление воды на входе может вызывать изменение расхода воды через дроссель 5. В этом случае концентрация диализирующего раствора практически не изменится за счет того, что увеличение скорости потока приведет к увеличению потока раствора (в соответствии с уравнением Бернулли произойдет пропорциональный подсос раствора) и, наборот, уменьшение потока воды через дроссель 5 приведет к пропорциональному уменьшению потока раствора.

Постоянство концентрации раствора в дросселе поддерживается наиболее эффективно при выборе проходного сечения из условия где Q — объемный расход воды;

p — плотность воды; р — избыточное давление воды на входе дросселя.

5 Диализирующий раствор должен содержать, г: NaC1 5,7; КС1 0,19; СаС1 0,33;

CH>COONa (ацетат натрия) 3,28 в литре ра створ а.

Учитывая, что концентрация насыщенного водного раствора солей при температуре водопроводной воды Т = 284К составляет 358 г/л для NaCl, 651 г/л для CaCi>

312 г/л для KCl, 410 г/л для NaCH COO и минимальный расход диализирующего раствора 8 л/мин (через дроссель объемный расход воды 8 л/мин), то объемные расходы насыщенных растворов солей, поступающих из осмотрических ячеек, равны: л/мин: NaC1 0,022; СаС1 0,012; KCl 0,005;

МаСНзСОО 0,064. Указанные величины расходов обеспечиваются с помощью отечественных ацетат-целлюлозных мембран, например МГА-80. Водопроницаемость мембраны

МГА-80 составляет 600 л/см в сутки, или

0,4 л/м мин.

Необходимые расходы для приготовления диализирующего раствора обеспечивают мембраны, выполненные в форме круга, радиусами 126, 60, 100, 220 мм соответственно для осмотической ячейки с насыщенными растворами NaCl, KCl, СаС1, NaCH COO.

30 Естественно, может быть использована мембрана в виде трубы, если возникнет необходимость в увеличении расхода диализирующего раствора и уменьшении габаритов осмотической ячейки. В этом случае можно значительно увеличить поверхность селективно проницаемой мембраны.

При длительной работе предложенной системы концентрация диализирующего раствора практически постоянна, отклонение от заданной величины не превы40 шает +.2 /o (в прототипе концентрация изменяется в пределах +-6 /<) . Пульсации давления в предлагаемой системе отсутствуют, их не удалось зарегистрировать с помощью записывающего манометра, в прототипе пульсации давления в линии воды

4 превышают 25 /р от абсолютного значения давления.

Внедрение предложенного устройства в практику медицинского машиностроения и приборостроения позволит получить зна50 чительный экономический эффект за счет снижения себестоимости при изготовлении, повышения надежности, отсутствия пульсаций и повышения точности поддержания концентрации диализирующего раствора, исключения сложного контролирующего

5> и управляющего пропорциональным насосом автоматического оборудования. Надежность повышается, так как в предложенном аппарате отсутствуют движущиеся

1131510

Составитель А. Агафонов

Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Дылын

Заказ 93! 3/2 детали и )меньшено число узлов (элементов) систе,".1ы для приготовления диализирую цегс раствора, приводяшие к упро1цени о конструкции. Исключается необходимость включения в систему деаэрацнонных узлов, достигается уменьшение энергетических затрат, так как в основном используется энергия растворения соли.