Массообменное устройство

 

Изобретение предназначено для проведения массообменных процессов, таких, как оксигенация или диализ крови. Массообменное устройство содержит чередующиеся камеры крови и обменной среды, состоящие из параллельно соединенных пакетов, включающих полупроницаемые мембраны и опорные элементы с расположенными по периметру уплотняющими фланцами, со сквозными отверстиями на двух противоположных сторонах, с впадинами между отверстиями и с радиальными каналами, соединяющими сквозные отверстия с впадинами, а также стяжной элемент. Оно дополнительно снабжено оптическим рассеивателем, установленным в отверстии опорного элемента с возможностью поступления через него крови. Оптический рассеиватель состоит из световода и разъема, укрепленного в нижней крышке и соединенного через оптический кабель с выходом квантового генератора. Выполнение устройства позволяет повысить качество крови на его выходе. 8 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для внелегочной оксигенации или диализа крови человека и животных.

Известно массообменное устройство, содержащее чередующиеся камеры для крови и обменной среды, состоящие из параллельно соединенных пакетов, включающих полупроницаемые мембраны, сетки и опорные элементы с соосными вводными и выводными отверстиями, две крышки со штуцерами ввода и вывода крови и обменной среды и средство герметизации, а также приспособление для стяжки и нажимной элемент. Каждая камера содержит три элемента, заключенных между полупроницаемыми мембранами, средство герметизации в виде эластичного обрамления [1].

Недостатком данного массообменного устройства является сложность конструкции опорного элемента, состоящего из трех отдельных деталей, и наличие эластичного обрамления для герметизации, что существенно повышает трудоемкость изготовления. Данное устройство может быть использовано только для оксигенации или диализа.

Известно массообменное устройство (диализатор), содержащее опорные пластины с расположенными по периметру уплотняющими фланцами, выемками между отверстиями, расположенными на концах, коллекторами в виде системы симметрично расположенных относительно оси пластины каналов и каналами подвода и отвода жидкости к сквозным отверстиям. Особенностью диализатора является то, что коллекторы имеют V-бразную форму [2].

Недостатком данного устройства является сложность опорного элемента, а также то, что оно может быть использовано только для оксигенации или диализа.

Известно устройство для облучения жидкости излучением, содержащее средство для принудительного забора жидкости со шлангами, емкость для обработки жидкости с одним или двумя отверстиями для поступления жидкости в емкость и для удаления из емкости, источника излучения, расположенный снаружи емкости. При этом площадь поперечного сечения емкости превышает площадь поперечного сечения как входного, так и выходного отверстий с возможностью образования зазора между поверхностью емкости и поверхностью протекающей жидкости, а емкость со стороны воздушного зазора имеет отверстие для введения световолокна, оптически связанного с источником излучения. Устройство снабжено резервуаром с газом, который находится под давлением выше атмосферного и соединен с емкостью через переходной шланг, а емкость имеет соответственно отверстие слива для переходного шланга [3].

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности из-за невозможности проводить оксигенацию крови Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является массобменное устройство, содержащее чередующиеся камеры крови и обменной среды, состоящие из параллельно соединенных пакетов, включающих полупроницаемые мембраны и опорные элементы с расположенными по периметру уплотняющими фланцами, сквозными отверстиями на двух противоположных сторонах, выемками между отверстиями, коллекторами, выполненными в виде каналов и каналами подвода и отвода к сквозным отверстиям, а также стяжной элемент, устройство сравнения давлений в камерах крови и обменной среды [4].

Недостатком данного устройства является сложность опорного элемента, а также то, что оно может быть использовано только для оксигенации или диализа, то есть ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что массообменное устройство, содержащее чередующиеся камеры крови и обменной среды, состоящие из параллельно соединенных пакетов, включающих полупроницаемые мембраны и опорные элементы с расположенными по периметру уплотняющими фланцами, со сквозными отверстиями на двух противоположных сторонах, со впадинами между отверстиями, и с радиальными каналами, соединяющими сквозные отверстия со впадинами, а также стяжной элемент, дополнительно снабжено оптическим рассеивателем, установленным в нижней крышке и состоящим из разъема и световода, выполненного из оптически прозрачного материала, причем оптический рассеиватель установлен так, что световод размещается во входном (или выходном) коллекторе камер крови.

Сравнение известного устройства с заявленными показывает, что в нем имеются новые узлы и новые связи.

Новый узел - оптический рассеиватель.

Новые связи - оптический рассеиватель, выполненный из оптически прозрачного материала и установленный во входном (или выходном) коллекторе камер крови масообменного устройства и закреплен в нижней крышке.

Наличие оптического рассеивателя, установленного во входном или выходном отверстии устройства, позволяет оказывать на кровь дополнительное воздействие излучением квантового генератора во время проведения сеанса оксигенации или диализа, что существенно повышает лечебный эффект.

Таким образом, введение в массобменное устройство оптического рассеивателя расширяет его функциональные возможности.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе по А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - вид сверху по фиг. 1; на фиг. 3 - показан вид опорного элемента (вид сверху); на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - вид Г на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез по Д-Д на фиг. 3; на фиг. 8 - место I на фиг. 1.

Массообменное устройство состоит из верхней 1 и нижней 2 крышек, соединенных стяжным устройством 3. Между крышками расположен пакет 4, состоящий из опорных элементов 5, разделенных полупроницаемыми мембранами 6. Пакет уложен между верхней 7 и нижней 8 прокладками. В верхней прокладке 7 выполнены штуцеры 9 подвода и 10 отвода крови, а также штуцеры 11 подвода и 12 отвода обменной среды (кислорода или диализата). Штуцеры 9, 10, 11 и 12 имеют центральные сквозные отверстия.

Опорный элемент 5 (фиг. 3) выполнен в виде пластины, по периферии которой расположен уплотняющий фланец 13 с уплотняющим выступом 14 (одним, как показано на рисунке, или несколькими, расположенными эквидистантно друг относительно друга). Центральная часть 15 опорного элемента имеет меньшую толщину. Впадины 16 после сборки в пакет 4 образуют полукамеры течения крови и обменной среды. На противоположных сторонах опорного элемента 5 выполнены четыре сквозных отверстия 17, 18, 19, 20 для пропуска крови и обменной среды в полукамеры. На верхнем торце отверстия 19, 20 имеют кольцевые уплотняющие выступы 21, 22. Отверстия 17, 18 имеют такие же уплотняющие выступы 23, 24 на нижнем торце. Отверстия 17, 18 соединены со впадинами 16 радиальными каналами 25, выполненными на верхнем торце. Сквозными окнами 26 верхняя и нижняя впадины 16 соединены между собой. Центральная часть впадины 15 выступом 27 разделена на две части. Опорные элементы 5 в пакете 4 уложены с разворотом на 180 градусов так, что в камерах крови отверстия 17, 18 совмещены со сквозными отверстиями в штуцерах 9, 10 прокладки 7, а в камерах обменной среды эти отверстия совмещены со сквозными отверстиями в штуцерах 11, 12. Первый уложенный опорный элемент в пакете 4 образует камеру обменной среды, второй - камеру крови и т.д. То есть все нечетные по порядку укладки опорные элементы образуют камеры обменной среды, а все четные - камеры крови.

После сборки пакета 4 и массообменного устройства в целом центральное сквозное отверстие в штуцере 9 и соответствующие отверстия в опорном элементе 5, радиальные каналы 25 и сквозные окна 26 образуют входной коллектор камер крови. Центральное сквозное отверстие в штуцере 10 и соответствующие отверстия в опорном элементе 5, радиальные каналы 25 и сквозные окна 26 образуют выходной коллектор камер крови.

Аналогично образуются входной и выходной коллекторы для камер обменной среды через сквозные отверстия в штуцерах 11 и 12 соответственно.

Таким образом, после сборки пакета 4 и массообменного устройства в целом впадины 16 оказываются соединенными либо с входным и выходным коллекторами камер крови, либо с входным и выходным коллекторами камер обменной среды. То есть все камеры крови подсоединены параллельно к центральным сквозным отверстиям в штуцерах 9, 10, а все камеры обменной среды подсоединены параллельно к центральным сквозным отверстиям в штуцерах 11 и 12.

В нижней крышке 8 установлен оптический рассеиватель, состоящий из световода 28 и разъема 29 (фиг. 8). Световод 28 выполнен из оптически прозрачного материала. Разъем 29 обеспечивает оптический контакт между выходом оптического квантового генератора (ОКГ) и световодом 28. Оптический рассеиваетль установлен так, что световод 28 размещается во входном коллекторе камер крови, то есть по оси сквозного отверстия в штуцере 9. Оптический рассеиватель может быть установлен при сборке так, что световод 28 размещается в выходном коллекторе камер крови, то есть по оси сквозного отверстия в штуцере 10. Место установки оптического рассеивателя определяется медицинскими показаниями при использовании массообменного устройства в лечебной практике. Между стенками входного (выходного) коллектора и наружной поверхностью световода имеется зазор 30, через который и осуществляется течение крови. Коническая форма световода обеспечивает равенство гидравлических сопротивлений всех камер крови пакета 4, что повышает равномерность течения крови через отдельные камеры крови. Таким образом, световод 28 обеспечивает подвод излучения от ОКГ к крови, протекающей по входному (выходному) коллектору.

Массообменное устройство работает следующим образом.

В устройство кровь поступает через входной коллектор, то есть центральное сквозное отверстие штуцера 9 и далее через радиальные каналы 25 и сквозные окна 26 во впадины 16 опорных элементов 5. Движение крови во впадинах показано на фиг. 3 и фиг. 8 стрелками. При движении через канал отверстия 17 кровь омывает световод 28 рассеивателя, который через разъем 29 подключен к выходу квантового генератора, и подвергается облучению с заданными характеристиками. Если оптический рассеиватель установлен в выходном отверстии 81, то кровь будет подвергаться облучению после оксигенации. Последовательность облучения и оксигенации устанавливается медицинскими показаниями.

После прохода всей зоны массообмена, то есть через камеры крови кровь попадает в выходное отверстие 18 опорного элемента и далее в штуцер 10. Обменная среда (кислород или диализат) подаются через отверстие штуцера 11.

Таким образом, проходя через массообменное устройство, кровь подвергается дополнительному воздействию излучения оптического квантового генератора, что дает дополнительный медицинский эффект.

Источники информации: 1. Патент РФ N 2017503, 1994.

2. Патент СССР N 893122, 1981.

3. Патент РФ N 2091092, 1997.

4. Патент РФ N 2094061, 1997.

Формула изобретения

Массообменное устройство, содержащее чередующиеся камеры крови и обменной среды, состоящие из параллельно соединенных пакетов, включающих полупроницаемые мембраны и опорные элементы с расположенными по периметру уплотняющими фланцами, со сквозными отверстиями на двух противоположных сторонах, с впадинами между отверстиями и с радиальными каналами, соединяющими сквозные отверстия с впадинами, а также стяжной элемент, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено оптическим рассеивателем, установленным в отверстии опорного элемента с возможностью поступления через него крови, при этом оптический рассеиватель состоит из световода и разъема, укрепленного в нижней крышке и соединенного через оптический кабель с выходом квантового генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8