Мембранное устройство и способ его изготовления

 

Использование: изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для обработки крови при плазмаферезе, а также может быть использовано при изготовлении мембранных аппаратов (МА), для разделения и очистки жидких и газообразных сред в химической, биотехнической и других отраслях промышленности. Сущность: для повышения эффективности функционирования устройства при одновременном повышении технологичности его изготовления и замены мембранного модуля (ММ), использования ядерных мембран (М), в устройстве, содержащем корпус со штуцерами подвода и отвода разделяемой среды (С) и отвода пермеата (П) и расположенный в корпусе ММ, выполненный из набора плоских полупроницаемых М и размещенных между ними сепараторно-дренажных прокладок с зонами герметизации (ЗГ) с образованием чередующихся камер С и П, сообщающихся со штуцерами подвода и отвода С и отвода П, согласно изобретению, ЗГ выполнены в виде планок-полосок из материала, содержащего термопласт, расположенных в боковых по отношению к направлению движения сред сторонах камер и неразъемно соединенных в местах контакта с плоскими мембранами с образованием двух групп чередующихся щелевых, открытых в направлении подвода и отвода С и П, с образованием по боковым относительно направлению подвода и отвода сред ребрам ММ композиционных опорно-герметизирующих колонн, образуемых из неразъемно соединенных друг с другом, чередующихся слоев М и материала полосок-планок, а корпус устройства выполнен из эластичных элементов, выполненных из термопластичного материала, герметично соединенных друг с другом и герметично соединенных с ММ с образованием полостей для распределения разделяемой среды по камерам С и полостей для сбора и отвода С и П, каждая из которых сообщается с соответствующими штуцерами подвода С и отвода С и П. Сборку МА осуществляют при температуре размягчения термопластичного материала ЗГ и элементов корпуса. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для очистки биологических жидкостей, в частности для обработки крови при плазмаферезе, а также может быть использовано при изготовлении мембранных устройств для разделения и очистки жидких и газообразных сред в химической, биотехнологической и других отраслях промышленности.

Необходимость разделения крови на компоненты и очистка отдельных компонентов обусловлена тем обстоятельством, что токсичные вещества в крови в основном содержатся в плазме крови, а заражение вирусными инфекциями при переливаниях и лечении препаратами крови осуществляется содержащимися в плазме лейкоцитами. Это касается вирусов СПИДа, гепатита, цитамегагаловирусов и других, поскольку вирусы живут и размножаются, как известно, не в плазме и вообще не в жидких средах, а внутриклеточно (в ядрах клеток), поэтому удаление ядерных клеток из плазмы, то есть лейкоцитов, предотвращает опасность заражения на 96-98% безо всякой другой стерилизации. Кроме того, препараты плазмы после удаления лейкоцитов почти утрачивают способность иммунизировать пациентов, предотвращают возможность введения с препаратами злокачественных клеток (лейкозных) и на 90% исчезают реакции на трансфузии (повышение температуры и т.д.), так как пирогенные субстанции также вырабатываются лейкоцитами. Именно поэтому получение очищенной плазмы путем удаления из нее лейкоцитов и других форменных элементов крови должно стать обязательной процедурой при заготовке и переработке донорской крови.

Известны различные многокамерные мембранные устройства на основе плоских полупроницаемых мембран и сепараторно-герметизирующих прокладок, содержащие несколько параллельных камер, в которые под давлением подается поток разделяемой смеси, и несколько параллельных камер пермеата, отделенных полупроницаемыми мембранами от камер разделяемой смеси. Общим недостатком известных многокамерных устройств с ламинарными потоками разделяемой смеси, направляемыми вдоль поверхности мембран, является их недостаточная эффективность, обусловленная падением удельной производительности мембраны по ее длине. Это падение связано с явлением концентрационной поляризации, то есть с ростом концентрации частиц вблизи поверхности мембраны под воздействием потока пермеата, направленного в камерах разделяемой среды перпендикулярно поверхности мембран. Частицы, скапливающиеся у поверхности мембраны, перекрывают ее поры и тем самым препятствуют прохождению через нее пермеата. Кроме этого, конструкции данных устройств сложны в изготовлении и недостаточно технологичны для организации промышленного производства.

Известны устройства для плазмафереза фирмы Cobe Laboratories Ink. (USA), содержащие набор плоских полупроницаемых мембран и сепарационно-герметизирующих прокладок, обеспечивающих изменение формы каналов разделяемой среды, и опорно-сжимающее приспособление. Данные устройства для плазмафереза позволяют снизить влияние концентрационной поляризации при проведении процесса разделения крови, однако они сложны в изготовлении и непригодны для организации серийного промышленного выпуска вследствие низкой технологичности и сложности конструктивного исполнения.

Известно массообменное устройство для крови, содержащее набор опорных элементов, расположенные между ними полупроницаемые мембраны и приспособления для стяжки опорных элементов, причем опорные элементы и мембраны имеют соосные отверстия для вводя и вывода жидкости, а опорные элементы выполнены с выемками вокруг отверстий. Герметизацию камер разделяемой среды и пермеата в данном устройстве осуществляют путем стяжки опорных элементов и механического прижатия мембранного материала к герметизирующим элементам.

Недостатками данного устройства является невозможность его массового производства вследствие низкой технологичности его изготовления, обусловленной сложностью изготовления опорных элементов и необходимостью тщательной центровки отверстий подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата в мембранах и опорных элементах, а также невозможность использования ядерных мембран, более эффективных по сравнению с другими типами мембран, так как они при герметизации путем механического сжатия повреждаются (лопаются).

Известно мембранное устройство, состоящее из корпуса со штуцерами ввода разделяемой среды и вывода продуктов, мембранного элемента, выполненного в виде герметизированного по трем сторонам сложенного гармошкой пакета из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажа, а также обоймы из отвежденного герметика, в которой закреплена негерметизированная сторона пакета, причем аппарат снабжен непроницаемой перегородкой, располо- женной между корпусом и мембранным элементом, а также непроницаемым чехлом, расположенным вокруг незакрепленной части мембранного элемента и герметично сочлененным с непроницаемой перегородкой.

Данное мембранное устройство позволяет улучшить гидродинамические характеристики потока разделяемой смеси за счет предотвращения смешивания исходной разделяемой смеси и концентрата, однако он недостаточно эффективен в эксплуатации и характеризуется обусловленной сложностью конструкции низкой технологичностью изготовления мембранного устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату (прототипом) является устройство для предварительной обработки крови в аппарате "искусственная почка", содержащего разветвленные каналы, сформированные парными полупроницаемыми мембранами из поликарбонатной пленки, проницаемой для плазмы крови и непроницаемой для форменных элементов крови. С внешней стороны парных пленок расположены сепарационно-герметизирующие прокладки. Мембраны и прокладки укладывают в несколько слоев в корпус, в котором выполнены патрубки для подвода крови и отвода плазмы и концентрата форменных элементов крови.

Недостатками данного устройства является низкая технологичность в изготовлении, связанная с необходимостью изготовления штучных элементов и их укладки в корпус, а также недостаточная эффективность в эксплуатации, связанная с сложностью герметизации зазоров между слоями путем механического сжатия и невозможностью использования наиболее эффективных при разделении крови ядерных мембран.

Известен способ изготовления мембранных устройство для обработки крови, включающий изготовление плоских (с рельефной поверхностью) заготовок опорных элементов и полупроницаемых мембран, сборку их в стопу с чередованием слоев и обеспечение герметизации камер разделяемой среды пермеата путем стяжки через соосные отверстия. Недостатком данного способа является высокая трудоемкость изготовления мембранных устройств, а также невозможность использования в качестве мембранного материала ядерных мембран, поскольку они при герметизации устройств методом сдавливания повреждаются.

Известен способ изготовления мембранных устройств для очистки крови (диализа), включающий образование из ленточной мембраны большого числа близко расположенных друг к другу складок, установку между складками с одной стороны сепарационных элементов, фиксацию положения распорных элементов при помощи специального средства со штифтами, заливку торцевых сторон складок текучим синтетическим материалом с целью герметизации и установку мембранного модуля в корпусе. Недостатком способа является его низкая технологичность и принципиальная непригодность способа для массового изготовления мембранных устройств вследствие проведения технологических операций с единичными заготовками.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ уплотнения диффузионного устройства со штабелем пластин, разделенных полупроницаемыми мембранами, в котором к обеим сторонам мембран прикреплены два разделенных, уплотненных один односительно другого прохода для потока, а каждая из пластин имеет профилированную поверхность с выступами и ребрами, определяющими расстояние между обращенными друг к другу пластинами. При этом штабель из пластин и мембран вводят в два полых колпака, которые снабжены окружными фланцами и которые соответственно в собранном, окружающем штабель состоянии накладываются один на другой, а непосредственно вокруг периферии фланца залит единый фиксирующий элемент. Колпаки и фланцы удерживают прижатыми друг к другу до затвердения фиксирующего элемента. Недостатками данного способа является возможность герметизации штабеля пластин и полупроницаемых мембран в элементах корпуса только путем механического сжатия, что обеспечивает недостаточно надежную герметизацию, а также невозможность использования в качестве полупроницаемых мембран ядерных мембран, поскольку при герметизации методом сжатия они лопаются.

Целью изобретения является повышение эффективности функционирования мембранного устройства при одновременном повышении технологичности его изготовления, обеспечения возможности ускоренной замены отработанного мембранного модуля и обеспечения возможности использования в качестве полупроницаемого мембранного материала высокоэффективных ядерных мембран.

Поставленная цель достигается тем, что в мембранном устройстве преимущественно для обработки крови, содержащем корпус со штуцерами подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата и расположенный в корпусе мембранный модуль, выполненный из набора плоских полупроницаемых мембран и размещенных между ними сепараторно-дренажных прокладок с зонами герметизации с образованием чередующихся камер разделяемой среды и пермеата, сообщающихся со штуцерами подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата, согласно изобретения, зоны герметизации камер модуля выполнены в виде планок-полосок из материала, содержащего термопласт, например, из клея-расплава на основе силактана, расположенных в боковых по отношению к направлению движения сред сторонах камер и неразъемно соединенных в местах контакта с плоскими мембранами с образованием двух групп чередующихся, щелевых, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата каналов, с образованием по боковым относительно направлению подвода и отвода сред ребрам мембранного модуля композицинных опорно-герметизирующих колонн, получаемых из неразъемно соединенных друг с другом чередующихся слоев мембранного материала и материала полосок-планок, при этом зоны герметизации на верхней и нижней поверхноcти мембранного модуля изготовлены в виде полосок-планок из материала, содержащего термопласт, например, из клея-расплава на основе силактана, а корпус аппарата выполнен из эластичных элементов, выполненных, например, из термопластичного медицинского поливинилхлорида, герметично соединенных друг с другом и герметично соединенных с мембранным модулем с образованием полостей для распределения разделяемой среды по камерам разделяемой среды и полостей для сбора и отвода разделяемой среды и пермеата, каждая из которых сообщается с соответствующими штуцерами подвода разделяемой среды и отвода разделяемой среды и пермеата.

Кроме этого, в мембранном устройстве в качестве мембран используют мембраны, изготовленные, например, из перфорированной лавсановой пленки.

Кроме этого, в мембранном устройстве штуцера подвода и отвода разделяемой среды и пермеата выполнены из эластичного материала, например, из медицинского поливинилхлорида.

Кроме этого, мембранное устройство дополнительно содержит размещенное с наружной поверхности корпуса опорно-сжимающее средство, выполненное, например, в виде двух жестких соединенных друг с другом с возможностью разборки деталей внешнего футляра, в боковой поверхности которых выполнены выемки для штуцеров подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата.

Кроме этого, в мембранном устройстве опорно-сжимающее приспособление дополнительно содержит средство теплообмена, выполненное, например, в виде встроенных в опорно-сжимающее приспособление каналов для протока теплоносителя, сообщающихся со средствами подвода и отвода теплоносителя.

Кроме этого, мембранное устройство дополнительно содержит расположенные между элементами корпуса и мембранным модулем и герметично соединенные с ними посредством клея-расплава элементы жесткости, выполненные, например, в виде плоских пластин.

При этом по способу изготовления мембранного устройства, включающему изготовление мембранного модуля с зонами герметизации термопластичного материала, штуцеров подвода и отвода разделяемой среды и пермеата и отвода пермеата, элементов корпуса и их последующую сборку, согласно изобретению, собирают мембранное устройство, нагревают сборку до температуры размягчения материала герметизирующих планок-полосок мембранного модуля и/или температуры размягчения термопластичного материала, например до температуры плавления клея-расплава и размягчения материала эластичных элементов корпуса, выдерживают и охлаждают под фиксированной по величине нагрузкой.

Кроме того, согласно способу изготовления мембранного устройства перед укладкой модуля предварительно соединяют между собой эластичные элементы корпуса и штуцера подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата, затем между эластичными элементами корпуса устанавливают мембранный модуль и осуществляют последующую тепловую обработку сборки.

По сравнению с прототипами изобретение содержит новую совокупность существенных признаков, поэтому изобретения группы соответствуют требованиям критерия "новизны".

Некоторые отдельные существенные признаки группы изобретений известны, однако совокупности существенных признаков изобретений, позволяющих достичь идентичный технический результат, среди известных в науке и технике решений в объеме проведенного поиска не обнаружено. Поэтому можно утверждать, что изобретение соответствует требованиям критерия "существенности отличий".

Совокупность общих и частных существенных признаков изобретения обеспечивает возможность достижения цели и получения требуемого технического результата.

Действительно, как будет более подробно показано ниже на примерах конкретной реализации изобретений, изобретение позволяет не только при одновременном существенном упрощении конструкции мембранного модуля повысить эффективность его функционирования за счет обеспечения возможности использования ядерных мембран и за счет расширения функциональных возможностей устройства, но и существенно повысить технологичность массового изготовления мембранных устройств, что особенно актуально в связи с надвигающейся пандемией СПИДа, поскольку конструкция и технология изготовления предлагаемых устройств позволяет наладить массовый выпуск дешевых, одноразовых, высокоэффективных и остро дефицитных в настоящее время устройств для обработки крови и других биологических сред.

Применение в предлагаемом устройстве ядерных мембран (работающих по принципу поверхностных фильтров) позволяет, по сравнению с другими используемыми в настоящее время мембранами (работающими в основном по принципу глубинных фильтров), например мембранами на основе производных целлюлозы, существенно повысить эффективность процессов массообмена и/или разделения сред, например, эффективности отделения плазмы от крови без травмирования форменных элементов крови.

Выполнение элементов корпуса из эластичного материала и непроницаемых зон герметизации камер разделяемой среды в виде планок-полос из материала, содержащего термопласт, например из клея-расплава на основе силактана, импрегнированного в сепарационные элементы, позволяет не только повысить эффективность массообмена за счет исключения застойных зон при движении разделяемых и/или обменных сред, но и повысить эффективность герметизации, поскольку размягченный под действием температуры клей-расплав при деформации модуля вдавливается в поры ядерных мембран и они более надежно приклеивается друг к другу с одновременным образованием композиционных опорно-герметизирующих колонн по ребрам и на боковых сторонах мембранного модуля. При этом одновременно обеспечивается высокая технологичность массового производства разнообразных по производительности и функциональному назначению мембранных модулей и на их основе различных по своему функциональному назначению и производительности мембранных аппаратов для массообмена и/или разделения жидких сред.

Таким образом, можно утверждать, что совокупность признаков изобретения позволяет получить новый технический результат, который не следует явным образом из существующего уровня развития науки и техники. Поэтому совокупность отличительных признаков изобретения соответствует требованиям критерия "изобретательского уровня", а проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они достаточны для достижения цели изобретений (требуемого технического результата) - повышении эффективности функционирования мембранного модуля при одновременном повышении технологичности изготовления и упрощении конструкции мембранного устройства.

На фиг.1,2 изображены общие виды мембранных модулей устройств для плазмафереза крови; на фиг.3 - схема чередования слоев в мембранном модуле; на фиг.4,5,6,7 - общий вид вариантов исполнения конструкции мембранных устройств.

Мембранное устройство для проведения процесса плазмафереза крови (фиг. 4,5,6,7) содержит установленный в эластичном корпусе 1 мембранный модуль 2 (фиг. 1,3), состоящий из набора чередующихся и неразъемно соединенных между собой слоев (фиг. 2) полупроницаемого мембранного материала на основе ядерных мембран 3 и сепарационных элементов 4,5 с зонами герметизации 6,7, изготовленными в виде планок-полосок из материала, содержащего термопласт, например из клея-расплава на основе силактана. Камеры обменных и/или разделяемых сред в мембранном модуле выполнены в виде плоских щелевых каналов камер крови 8 и камер плазмы 9, обеспечивающих взаимно перекрестное движение сред в смежных камерах. Мембранный модуль герметизируется в эластичном корпусе средствами герметизации, выполненными, например, в виде расположенных на наружной поверхности мембранного модуля полосок-планок из термопластичного материала или термопластичного клея-расплава, аналогичных герметизирующим полоскам-планкам в мембранном модуле и неразъемно соединенных в процессе тепловой обработки с элементами корпуса, а также посредством композиционных опорно-герметизирующих колонн мембранных модулей. При этом между стенками эластичными элементами корпуса и боковыми сторонами мембранного модуля образуются полости-распределители и коллектора крови и плазмы, которые сообщаются с соответствующими патрубками 12 подвода, патрубками 13 отвода концентрата крови и патрубками 14 отвода плазмы (фиг.4,5,6,7).

Перекрестно направленные в смежных камерах и неразъемно соединенные со слоями ядерных мембран планки-полоски герметизации 6,7 образуют в вертикальных ребрах боковых сторонах мембранного модуля вертикальные композиционные опорно-герметизирующие колонны 11, образованные плотно расположенными друг к другу и неразъемно соединенными друг с другом слоями мембранного материала и герметизирующими планками-полосками смежных камер крови и плазмы. Готовый модуль 2 (фиг.1,3) устанавливают в эластичные элементы корпуса, в боковых стенках которого выполнены распределительные полости, которые образуют при соединении элементов корпуса распределители и коллекторы крови и плазмы, которые обеспечивают распределение потоков по камерам крови и плазмы и сообщаются с соответствующими патрубками подвода и отвода крови и плазмы. При этом герметизация мембранного модуля в корпусе осуществляется только путем нагрева клея-расплава и механического сжатия мембранного модуля с эластичными элементами корпуса без традиционной заливки герметиком.

Характерной особенностью предложенных по изобретению мембранных модулей является использование в качестве мембранного материала ядерных мембран, которые представляют собой тонкие (от 5 до 20 мкм) полимерные пленки (например, из лавсана или капрона), в которых специальными технологическими методами изготовлены сквозные цилиндрические поры диаметром от 0,05 до 2 мкм. От традиционных мембран, получаемых методами химической технологии, ядерные мембраны отличаются более высокой однородностью геометрических размеров и правильностью форм пор, высокой селективностью по отношению к выделяемому компоненту, очень низкой адсорбцией компонентов разделяемых сред поверхностью мембраны, биологической инертностью, полной совместимостью, с компонентами крови и низким травмирующим действием на форменные элементы крови.

Однако наряду с высокими функциональными показателями ядерные мембраны отличаются малой толщиной (до 10 мкм), низкой механической прочностью (ядерные мембраны не выдерживают герметизацию прижатием к контурам герметизации и лопаются) вследствие малой толщины, высокой электризуемостью и низкой адгезивностью по отношению к традиционным клеям, применяемым в медицинской и биотехнологической технике. Это существенно ограничивало использование ядерных мембран в аппаратах известных конструкций, где в основном осуществляется штучная укладка заготовок мембранного материала (размер отдельных заготовок равен размеру мембранного аппарата) между сепарационными элементами и герметизация путем механического прижатия мембран к контурам герметизации.

Предлагаемая по изобретению конструкция мембранного модуля и способ его изготовления позволяет обеспечить возможность использования преимущества ядерных мембран и нейтрализовать присущие им отрицательные эффекты, так как лента мембранного материала в предлагаемом способе укладывается в складки заготовки мембранных модулей при натяге одновременно для нескольких мембранных модулей, что позволяет исключить проявления нежелательных электростатических явлений, связанных с электризуемостью и исключить необходимость непосредственного соприкосновения с мембранным материалом во время изготовления мембранных модулей.

Использование клея-расплава или иных подобных по свойствам материалов обеспечивает надежное приклеивание мембраны к зонам герметизации за счет нагрева под нагрузкой (при этом часть клея вдавливается в поры) и одновременно герметизацию модуля в корпусе устройства.

Использование в камерах плазмы микропористого материала в качестве сепарационно-дренажных прокладок в камерах пермеата позволяет равномерно распределить зоны соприкосновения мембран с сепарационными элементами по всей поверхности мембран, что существенно повышает сопротивляемость мембран действию трансмембранного давления и дает возможность повысить эффективность функционирования за счет увеличения перепада давления в камерах крови и камерах плазмы без опасения механического повреждения мембран. Причем даже в случае наличия механических дефектов мембран случайно попавшие в плазму форменные элементы крови будут задерживаться микропористым материалом, что также повышает эффективность функционирования предлагаемых мембранных устройств.

Кроме этого, предложенная конструкция модуля позволяет автоматизировать серийное производство мембранных модулей и практически полностью исключить ручной труд и соприкосновение производственного персонала с поверхностью мембран при сборке мембранных устройств. Это свидетельствует о реальной возможности повышения технологичности изготовления стерильных устройств и о высоком изобретательском уровне предложенного решения, так как в настоящее время именно низкая технологичность известных конструкций мембранных аппратов сдерживает их широкое промышленное производство и их массовое использование.

Изготовление мембранных модулей для предлагаемых устройств осуществляют следующим образом.

Ленту ядерной мембраны из рулона разматывают при натяге с образованием складок, между которыми устанавливают блоки заготовок сепарационно-дренажных прокладок с зонами герметизации камер, выполненными в виде полосок-планок из материала, содержащего термопласт, например, из клея-расплава на основе силактана, с шириной блоков N ˙ A и длиной M˙B, где N,M - целые положительные числа, а A,B соответственно ширина и длина отдельного мембранного модуля. В блоках заготовках сепарационных элементов импрегнированы параллельные полосы-планки клея-расплава, причем в смежных камерах они расположены взаимно перекрестно. После укладки необходимого количества складок получают блок заготовки мембранных модулей, который нагревают до температуры плавления клея-расплава, выдерживают под фиксированной нагрузкой, которая обеспечивает деформацию блока заготовки мембранных модулей не более 20% от первоначальной толщины блока при плотной укладке мембранного материала и сепарационных элементов. Затем охлаждают и получают блок мембранных модулей, который затем разделяют на N ˙ M отдельных мембранных модулей (фиг.1,3).

Мембранное устройство изготавливают следующим образом.

Между двумя элементами из эластичного поливинилхлорида толщиной 0,5 мм (ТУ 6-05-15-1668-82) устанавливают мембранный модуль и эластичные штуцера подвода и отвода крови и отвода плазмы, изготовленных из аналогичного материала с наружным диаметром 5 мм. В месте последующего расположения штуцеров вставляют медные стержни и собранный таким образом пакет помещают в специальное приспособление, в котором осуществляют прижатие корпусных элементов к угловым частям и верхней и нижней поверхности мембранного модуля, а также к штуцерам подвода и отвода крови и отвода плазмы. Сжатие элементов корпуса по периметру осуществляют под давлением 50 кПа, нагревают сборку до температуры размягчения материала корпуса (150^оС), охлаждают сборку непосредственно в приспособлении, после чего медные стержни удаляют, а на их место устанавливают в них жесткие штуцера из поликарбоната ПК-5 (ТУ 6-05-1668-80) с колпачками из полистирола ПСМ-115 (ГОСТ 20882-86) или вплавляют эластичные штуцера из поливинилхлорида.

В случае необходимости предотвращения раздувания устройства под действием давления крови, что возможно при использовании внешних насосов подачи крови, устройство помещают в опорно-сжимающее приспособление, выполненное, например, в виде двух жестких соединенных друг с другом с возможностью разборки деталей внешнего футляра 15, в боковой поверхности которых выполнены выемки для штуцеров подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата (фиг. 6), или плоских пластин 16 со средством фиксации 17 (фиг.7).

Мембранное устройство для обработки крови при плазмаферезе путем разделения крови на плазму и концентрат форменных элементов крови работает следующим образом.

Кровь подают через входной патрубок 12 (фиг.4,5,6,7) в распределитель крови, образованный герметичной полостью между корпусом и мембранным модулем, в котором происходит распределение крови по щелевым камерам 8 крови мембранного модуля. Под действием внешнего давления кровь проходит через камеры крови, собирается в выходном коллекторе концентрата крови и отводитcя через выходной патрубок 13 концентрата крови. При этом часть содержащейся в крови плазмы под действием трансмембранного давления проникает через поры ядерных мембран и поступает в камеры 9 плазмы, откуда собирается в противоположных выходных коллекторах плазмы и отводится через патрубок 14 отвода плазмы.

Для проверки промышленной применимости изобретения, принципиальной работоспособности и эффективности мембранных модулей брали ядерные мембраны из лавсана (ТУ 95-1667-88) шириной 160 мм, толщиной 10 мкм, размерами пор 0,5 мкм и пористостью 10%. Ядерные мембраны получают путем бомбардирования лавсановой пленки тяжелыми ионами и обработки полученных треков травильным раствором щелочи.

В качестве заготовок сепарационных элементов в камерах крови использовали капроновую ткань для сит марки 14К4С по ТУ 17 РCФCР-11086-86 толщиной 270 мкм. В качестве клея-расплава для герметизирующих полосок-планок использовали силактан (технические условия оформляются).

В качестве заготовок сепарационно-дренажных прокладок в камерах пермеата использовали стеклобумагу, полученную из микротонких стекловолокон диаметром 1-5 мкм, а в качестве клея-расплава дополнительных полосок-планок в камерах обменных и разделяемой сред использовали также силактан.

Изготовленный мембранный модуль имел следующие параметры: A = 52 мм, B = =106 мм, ширина боковых зон герметизации - 7 мм, рабочая площадь мембранн - 0,165 м².

При изготовлении указанного мембранного модуля были приняты следующие параметры блока заготовок мембранных модулей: N = 3 и M = 1. Таким образом, в данном случае в блоке содержалось N ˙ M = =3 мембранных модуля.

Формула изобретения

1. Мембранное устройство, содержащее корпус со штуцерами подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата и расположенный в корпусе мембранный модуль, выполненный из набора плоских полупроницаемых мембран и размещенных между ними сеператорно-дренажных прокладок с зонами герметизации с образованием чередующихся камер разделяемой среды и пермеата, сообщающихся со штуцерами подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата, отличающееся тем, что зоны герметизации камер модуля выполнены в виде планок-досок из термопластичного материала, например из клея-расплава на основе силактана, расположенных в боковых по отношению к направлению движения сред сторонах камер и неразъемно соединенных в местах контакта с плоскими мембранами с образованием двух групп чередующихся, щелевых, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата, с образованием по боковым относительно направлению подвода и отвода сред ребрам мембранного модуля композиционных опорно-герметизирующих колонн, состоящих из неразъемно соединенных друг с другом чередующихся слоев мембранного материала и материала полосок-планок, при этом зоны герметизации на верхней и нижней поверхностях мембранного модуля изготовлены в виде полосок-планок из термопластичного материала, например из клея-расплава на основе силактана, а корпус устройства выполнен из эластичных элементов, выполненных из термопластичного материала, герметично соединенных друг с другом и герметично соединенных с мембранным модулем с образованием полостей для распределения разделяемой среды по камерам разделяемой среды и полостей для сбора и отвода разделяемой среды и пермеата, каждая из которых сообщена с соответствующими штуцерами подвода разделяемой среды и отвода разделяемой среды и пермеата.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве мембран используют ядерные мембраны, изготовленные, например, из перфорированной лавсановой пленки.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что штуцеры подвода и отвода разделяемой среды и пермеата выполнены из эластичного материала.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что дополнительно содержит размещенное с наружной поверхности корпуса опорно-сжимающее средство, выполненное, например, в виде двух жестких соединенных одна с другой с возможностью разборки деталей внешнего футляра, в боковых поверхностях которых выполнены выемки для штуцеров подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что опорно-сжимающее приспособление дополнительно содержит средство теплообмена, выполненное, например, в виде встроенных в опорно-сжимающее приспособление каналов для протока теплоносителя, сообщающихся со средствами подвода и отвода теплоносителя.

6. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит расположенные между элементами корпуса и мембранным модулем и герметично соединенные с ними посредством клея-расплава элементы жесткости, выполненные, например, в виде плоских пластин.

7. Способ изготовления мембранного устройства, включающий изготовление мембранного модуля с зонами герметизации из клея-расплава, эластичных штуцеров подвода и отвода разделяемой среды и пермеата и отвода пермеата, эластичных элементов корпуса и их последующую сборку, отличающийся тем, что в местах контакта сопрягаемых частей мембранного аппарата наносят термопластичный клей, например клей-расплав на основе силактана, собирают мембранный аппарат, нагревают сборку до температуры размягчения материала герметизирующих планок-полосок мембранного модуля и/или температуры размягчения термопластичного клея, например, до температуры плавления клея-расплава и размягчения материала эластичных элементов корпуса, выдерживают и охлаждают под фиксированной по величине нагрузкой.

8. Способ по п.7, отличающееся тем, что предварительно соединяют между собой эластичные элементы корпуса и штуцера подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата, затем устанавливают мембранный модуль и осуществляют последующую обработку сборки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 28.09.2000

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2003

Извещение опубликовано: 10.04.2003        

---