CS255055B1 - Device with optimized support of membrane intented for substances exchange between two flowing liquids - Google Patents
Device with optimized support of membrane intented for substances exchange between two flowing liquids Download PDFInfo
- Publication number
- CS255055B1 CS255055B1 CS857580A CS758085A CS255055B1 CS 255055 B1 CS255055 B1 CS 255055B1 CS 857580 A CS857580 A CS 857580A CS 758085 A CS758085 A CS 758085A CS 255055 B1 CS255055 B1 CS 255055B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- dialysate
- inlet
- outlet
- blood
- diameter
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims abstract description 55
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims abstract description 55
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 54
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims 2
- 239000004588 polyurethane sealant Substances 0.000 claims 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001631 haemodialysis Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 210000001601 blood-air barrier Anatomy 0.000 description 3
- 230000000322 hemodialysis Effects 0.000 description 3
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 208000009304 Acute Kidney Injury Diseases 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 208000033626 Renal failure acute Diseases 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 208000020832 chronic kidney disease Diseases 0.000 description 1
- 229940127573 compound 38 Drugs 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000385 dialysis solution Substances 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000004 hemodialysis solution Substances 0.000 description 1
- 231100000566 intoxication Toxicity 0.000 description 1
- 230000035987 intoxication Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- PIDFDZJZLOTZTM-KHVQSSSXSA-N ombitasvir Chemical compound COC(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)NC1=CC=C([C@H]2N([C@@H](CC2)C=2C=CC(NC(=O)[C@H]3N(CCC3)C(=O)[C@@H](NC(=O)OC)C(C)C)=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C(C)(C)C)C=C1 PIDFDZJZLOTZTM-KHVQSSSXSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/24—Dialysis ; Membrane extraction
- B01D61/28—Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/08—Flat membrane modules
- B01D63/087—Single membrane modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/14—Specific spacers
- B01D2313/146—Specific spacers on the permeate side
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Vynález se týká zařízení s optimalizovanou opěrkou membrány, určené к výměně látek mezi dvěma proudícími kapalinami, z nichž jedna je například krev a druhá dialyzát, užitelné především při hemodialýze a dále dialýze, filtraci, ultrafiltraci i sdílení tepla.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device with optimized diaphragm support for the exchange of substances between two flowing fluids, one of which is, for example, blood and the other a dialysate, useful in particular in hemodialysis, dialysis, filtration, ultrafiltration and heat transfer.
Jedním ze způsobu léčení akutní nebo chronické ledvinové nedostatečnosti, intoxikace, popřípadě dalších onemocnění je hemodialýza. Léčebný proces spočívá v odstranění toxických látek nebo produktů metabolismu z krve pacienta dialýzou krve v hemodialyzátoru. Hemodialyzátor je zařízení skládající se ze dvou prostorů, krevního a dialyzátového, které jsou vzájemně odděleny dialyzační membránou, přes níž dochází к difúznímu přechodu uremických látek z krve pacienta do dialyzátu. Existuje několik základních konstrukčních uspořádání hemodialyzátorů.One method of treating acute or chronic renal insufficiency, intoxication or other diseases is hemodialysis. The treatment process consists of removing toxic substances or metabolic products from the patient's blood by dialysis of the blood in a hemodialyser. A hemodialyser is a device consisting of two compartments, blood and dialysate, which are separated from each other by a dialysis membrane through which diffuse transition of uremic substances from the patient's blood to the dialysate occurs. There are several basic designs of hemodialysers.
Jsou toThey are
1. Kapilární dialyzátory1. Capillary dialysers
2. Deskové dialyzátory s plochou membránou2. Flat diaphragm dialysers
3. Deskové dialyzátory s hadicovou membránou3. Plate dialysers with tubular membrane
V kapilárních hemodialyzátorech dochází к transportu látek stěnou kapilární membrány. Svazek kapilár je samonosným a proto v tomto technickém uspořádání není nutná opěrka membrány.In capillary hemodialysers, transport of substances occurs through the capillary membrane wall. The capillary bundle is self-supporting and therefore no diaphragm support is required in this technical arrangement.
Deskové dialyzátory s plochou membránou jsou uspořádány tak, že vhodným poskládáním membránových opěrek a ploché membrány jsou vytvořeny dva odlišné prostory, vzhledem к okolí a mezi sebou utěsněny těsnící hmotou nebo stlačením, jimž proudí obě pracovní kapaliny (v případě hemodialýzy krev a dialyzační roztok). Takové uspořádání je známo z patentu USA 4.404 100.The flat diaphragm dialysers are arranged such that two different compartments are formed by suitable folding of the diaphragm restraints and the flat diaphragm, with respect to the surroundings and sealed between them by a sealant or by compression through which both working fluids (in the case of hemodialysis blood and dialysis solution). Such an arrangement is known from U.S. Pat. No. 4,404,100.
Deskové dialyzátory s hadicovou membránou jsou tvořeny soustavou na sebe položených hadicových membrán, do nichž je vložena opěrka membrány a které jsou na konci slepeny. Tento dialyzátorový svazek je upraven a vložen do pouzdra dialyzátoru. Zatmelením jsou vytvořeny pracovní prostory dialyzátoru, přičemž jedna z pracovních kapalin (např. dialyzát) protéká vnitřní stranou membránové hadice a druhá z pracovních kapalin (např. krev) protéká vnější stranou. Takovéto uspořádání je známo z patentu NSR 3.045 495. Oba poslední typy dialyzátorů se shodují v tom, že jejich vlastnosti podstatně závisí na celkovém geometrickém uspořádání a zvláště na geometrickém uspořádání membránové opěrky.The tubular diaphragm dialysers consist of a set of superimposed tubular membranes in which the diaphragm support is inserted and glued together at the end. This dialyser beam is provided and inserted into the dialyser's housing. By sealing, the working spaces of the dialyser are formed, wherein one of the working fluids (eg, dialysate) flows through the inside of the diaphragm hose and the other of the working liquids (eg, blood) flows through the outside. Such an arrangement is known from German Patent 3,045,495. The last two types of dialysers agree that their properties depend substantially on the overall geometrical arrangement and in particular on the geometrical arrangement of the diaphragm support.
Mechanické vlastnosti membrány společně s geometrií membránové opěrky a celkovým geometrickým uspořádáním pouzdra rozhodují o vlastnostech dialyzátoru. Současné používané deskové dialyzátory mají opěrku membrány vyrobenu odstřiknutím z plastu, z tkané nebo netkané textilie. Ty z nich, které mají membránovou opěrku vyrobenou z tkané nebo netkané textilie, mají v současnosti značně rozdílné parametry, z nichž mnohé, zvláště vylučování bublinek vzduchu v okách tkaného nebo netkaného materiálu, nepříznivé tlakové ztráty, značné zastínění plochy membrány, to je neúčinná plocha na jejím styku s membránovou opěrkou, negativně ovlivňují bezpečnou, pohotovou a účinnou léčbu pacienta.The mechanical properties of the diaphragm, together with the diaphragm support geometry and overall geometry of the housing, determine the properties of the dialyser. The currently used plate dialysers have a diaphragm support made of plastic, woven or nonwoven. Those having a diaphragm support made of woven or nonwoven fabric currently have considerably different parameters, many of which, in particular the exclusion of air bubbles in the eyes of the woven or nonwoven material, unfavorable pressure losses, considerable shading of the membrane surface, i.e. ineffective area on its contact with the membrane support, they negatively affect the safe, prompt and effective treatment of the patient.
Účelem vynálezu je konstrukce takového zařízení, které optimální volbou geometrického uspořádání zajištuje, aby současně byly výše zmíněné negativní vlivy minimální. Přitom optimalizace spočívá v tom, že je nalezeno takové geometrické uspořádání pouzdra a membránové opěrky při daných mechanických parametrech membrány, že je současně minimální usazování vzduchu v okách tkané opěrky membrány, jsou minimální tlakové ztráty v prostorech protékaných oběma pracovními kapalinami a je zabezpečeno nejlepší rozvedení obou funkčních kapalin po ploše membrány, a tím i maximální účinnost.The purpose of the invention is to design such a device which, by optimum selection of the geometrical arrangement, ensures that at the same time the above mentioned negative effects are minimal. The optimization consists in finding such a geometrical arrangement of the sleeve and the diaphragm support with given mechanical parameters of the diaphragm, that at the same time minimal air settling in the eyes of the woven diaphragm support, minimal pressure losses in the spaces flowing through both working fluids. of functional liquids across the membrane surface and thus maximum efficiency.
Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení s optimalizovanou opěrkou membrány, určené к výměně látek mezi dvěma proudícími kapalinami, z nichž jedna je nejčastěji krev a druhá dialyzát, jehož podstata spočívá v tom, že dialyzátové polopouzdro je opatřeno vstupní dialyzátovou komůrkou a výstupní dialyzátovou komůrkou, jejichž šířka je 10 až 20 mm a vzdálenost středů těchto komůrek je 180 až 210 mm, zatímco vzájemné vzdálenosti a velikosti vstupní krevní komůrky na krevním polopouzdru i vstupní dialyzátové komůrky na dialyzátovém polopouzdru jsou stejné, přičemž membrána je anizotropní a v mokrém stavu má následující g g hodnoty parametrů, ve směru hlavní osy pružnosti Youngův modul pružnosti 1,6.10 až 1,9.10 Pa 7 7 a srážlivost Youngův modul pružnosti 1,2.10 až 1,6.10 Pa a roztažnost 5 až 6%, přitom tkaná membránová opěrka má vlákna osnovy orientována rovnoběžně se směrem kolmým na hlavní 8 8 osu, jež má Youngův modul pružnosti membrány 1,6.10 až 1,9.10 Pa a vzdálenost (t^) středů vláken až 1,9.10 útku v rozmezí průměrů (d^) 0,001 až 1 mm a splňuje vztah = Aidů + Bldú kde ťú dú A1 tíl přičemž je vzdálenost vláken útků v mm je průměr vláken útků v mm (2,26 až 2,68) (-0,53 až -0,41) mm'1 celková plocha použité membrány je 1,4 až 1,5 m opěrek je 75 až 85. Dále se vyznačující tím, že zvoleném průměru (d^) vláken útku splňuje vztah a počet použitých membránových průměr (dQ) vláken osnovy v závilosti na v rozmezí průměru (d^) útku 0,001 až 1 mm kde do dú A2 b2 do = A2dú + B2dú je průměr vláken je průměr vláken (0,45 až 0,69) (-0,074 až 0,15) osnovy útku v v mm mmThe above-mentioned drawbacks are eliminated by a device with optimized diaphragm support designed for the exchange of substances between two flowing liquids, one of which is most often blood and the other dialysate, which consists in that the dialysate half-housing is equipped with an inlet dialysate chamber and outlet dialysate chamber of 10 to 20 mm and the center spacing of these cells is 180 to 210 mm, while the mutual distances and sizes of the inlet blood chamber on the blood half-shell and the inlet dialysate chamber on the dialysate half-shell are the same, the membrane being anisotropic and having the following gg values in the direction of the major axis of elasticity Young's modulus of elasticity 1.6.10 to 1.9.10 Pa 7 7 and shrinkage Young's modulus of elasticity 1.2.10 to 1.6.10 Pa and extensibility of 5 to 6%, while the woven membrane support has warp fibers parallel to the direction perpendicular to main 8 8 an axis having a Young's modulus of elasticity of 1.6.10 to 1.9.10 Pa and a fiber center distance (t ^) of up to 1.9.10 weft in the diameter range (d ^) of 0.001 to 1 mm and satisfies the equation = A i d + + B l d u where t U d U and 1 l three filaments wherein the distance in mm wefts fiber diameter is wefts mm (2.26 to 2.68) (-0.53 to -0.41) mm -1 total area the membranes used are 1.4 to 1.5 m restraints 75 to 85 further characterized in that said selected diameter (d ^) satisfies the relation of the weft threads and number of membrane diameter (d Q) of warp threads in the range závilosti on average (d ^) weft 0.001 to 1 mm where d o d A A 2 b 2 d = = A 2 d + + B 2 d je is the fiber diameter is the fiber diameter (0.45 to 0.69) (-0.074 to 0) , 15) weft warp in mm mm
-1 mm-1 mm
Dále к průměru se vyznačující tím, že vzdálenost (tQ) středů vláken osnov splňuje ve vztahu (d^) útku v rozmezí průměrů (d^) útku 0,001 až 1 mm vztah ťo - A3dú + B3dú kde fco d.Furthermore к diameter characterized in that the spacing (t Q) center warp fibers satisfies the relationship (d ^) of the weft in the range of the diameter (D ^) of the weft from 0.001 to 1 mm, the relationship T o - A 3 D U + B 3 d p wherein fc o d.
u A3 B3 je vzdálenost vláken osnov v mm je průměr vláken útku v mm (1,47 až 2,12) (-0,53 až -0,71) mm“1 dvojitá osnovní vlákna, přičemž vzdálenost kde dQ je průměr osnovy a pro vzdálenost mm vztah se vyznačující tím, že osnova obsahuje O + do' platí v rozmezí průměrů útků 0,001 až 1 ťo = A3dú + B3dúfor A 3 B 3, the warp fiber distance in mm is the weft fiber diameter in mm (1.47 to 2.12) (-0.53 to -0.71) mm -1 double warp fibers, where the distance where d Q is warp diameter and for distance mm the relation is characterized in that warp contains O + d o 'is valid in the range of weft diameters from 0.001 to 1 ť o = A 3 d ú + B 3 d ú
Dále sudých nebo lichých osnovních vláken je t( t osnov kde ťo dú A3 B3 je vzdálenost vláken osnov v mm je průměr vláken (1,47 až 2,12) (-0,71 až -0,53) útku v mmFurthermore, even or odd warp threads is T (where T warps on d 3 U and 3 B is the distance the warp fibers in the fiber diameter is mm (1.47 to 2.12) (-0.71 to -0.53) weft in mm
-1 mm-1 mm
Dále se vyznačující tím, že je roven (3,0 až 3,1).It is further characterized in that it is equal to (3.0 to 3.1).
poměr průměru (dQ) vláken osnovy ku jejich vzdálnosti (t^) v oblasti vstupu nebo výstupu dialyzátu nebo vstupu nebo opěrka opatřena útkovými vlákny o větším průměru (d^) nežratio of the diameter (d Q ) of the warp fibers to their distance (t ^) in the area of entry or exit of the dialysate or inlet, or the support provided with weft fibers of larger diameter (d ^) than
Dále se vyznačující tím, že výstupu krve je tkaná membránová je průměr (d^) útkových vláken funkční části.Further characterized in that the blood outlet is a woven membrane is the diameter (d 6) of the weft fibers of the functional portion.
Dále se vyznačující tím, že v oblasti vstupu nebo výstupu dialyzátu nebo vstupu nebo výstupu krve je tkaná membránová opěrka opatřena útkovými vlákny o menším průměru (d^) než je průměr (d^) útkových vláken funkční části.Further characterized in that in the region of the inlet or outlet of the dialysate or of the inlet or outlet of the blood, the woven membrane support is provided with weft fibers of smaller diameter (d ^) than the diameter (d ^) of the weft fibers of the functional part.
Dále se vyznačující tím, že v oblasti vstupu nebo výstupu dialyzátu nebo vstupu nebo výstupu krve je tkaná membránová opěrka opatřena útkovými vlákny, kde vzdálenost (t^) mezi nimi je větší než vzdálenost (t^) mezi útkovými vlákny funkční části. Dále se vyznačující tím, že v oblasti vstupu nebo výstupu dialyzátu nebo vstupu nebo výstupu krve je tkaná membránová opěrka opatřena útkovými vlákny, kde vzdálenost (t^) mezi nimi je menší než vzdálenost (t^) mezi útkovými vlákny funkční části. Dále se vyznačující tím, že v oblasti vstupu nebo výstupu dialyzátu nebo vstupu nebo výstupu krve tkaná membránová opěrka obsahuje rozlisovaná útková vlákna.Further characterized in that in the region of the inlet or outlet of the dialysate or the inlet or outlet of the blood, the woven membrane support is provided with weft fibers, wherein the distance (t t) between them is greater than the distance (t t) between the weft fibers of the functional part. Further characterized in that in the region of the inlet or outlet of the dialysate or the inlet or outlet of the blood, the woven membrane support is provided with weft fibers, wherein the distance (t t) between them is less than the distance (t ^) between the weft fibers of the functional part. Further characterized in that in the region of the inlet or outlet of the dialysate or the inlet or outlet of the blood, the woven membrane support comprises pressed weft fibers.
Nový a vyšší účinek zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že matematickou optimalizací geometrických parametrů, významných pro funkci hemodialyzátoru se určí nej lepší možné uspořádání jednotlivých prvků hemodialyzátoru tak, že hemodialyzátor má minimální možnou tlakovou ztrátu na dialyzátové straně, která je podstatně menší než u hemodialyzátoru firmy Hemoclear, chráněného patentovým spisem USA č. 4.404 100. Současně je zabezpečen takový tvar kanálků, jimiž teče dialyzát, že uvolněné bublinky plynů se nemohou zachycovat v okách membránové opěrky. Tato dvě zlepšení umožňují efektivní využití hemodialyzátoru i na dialyzačních monitorech s horším stupněm odvzdušnění dialyzátu, což je podstatnou výhodou geometrického uspořádání dle vynálezu.A new and higher effect of the device according to the invention is that the mathematical optimization of the geometric parameters important for the function of the hemodialyser determines the best possible arrangement of the individual elements of the hemodialyser so that the hemodialyser has minimal possible pressure loss on the dialysate side Hemoclear, U.S. Pat. No. 4,404,100. At the same time, the shape of the channels through which the dialysate flows is such that the released gas bubbles cannot be trapped in the eyes of the membrane support. These two improvements allow efficient use of the hemodialyser even on dialysis monitors with a lower degree of deaeration of the dialysate, which is an essential advantage of the geometric arrangement of the invention.
Nalezením optimálního vztahu pro uspořádání šířoviny, umožňujícím nejlepší možný rozvod kapalin po ploše membrány, umožňuje technologickým postupem vhodným pro automatizaci (tedy i ekonomicky výhodným) přiblížit se parametrům dialyzátorů s hadicovou membránou, u nichž však je obtížná automatizace výroby a jsou tudíž ekonomicky nákladnější, viz patent NSR č. 3.037 506.By finding the optimum relationship for the arrangement of the width, allowing the best possible distribution of liquids across the membrane surface, it makes it possible to approach the parameters of a tubular diaphragm dialyser by a technological process suitable for automation (and thus economically advantageous). U.S. Patent No. 3,037,506.
Dalšími variantami optimalizované tkané membránové opěrky je také možné dosáhnout tvaru kanálků krevního prostoru analogického kapilárním dialyzátorům, a tímto způsobem se přiblížit jejich výhodám při zachování ekonomické nenáročnosti, vyplývající z použití ploché membrány, která je v současné době levnější než kapilární membrána. V některých případech je možná i snadnější technologická zpracovatelnost výrobku neŽ v případech použití kapilární membrány. Ovšem z hlediska pouze funkčních parametrů nelze dosáhnout stejných vlastností kapilárních a deskových dialyzátorů.Other variants of the optimized woven membrane backing also make it possible to achieve the shape of blood space channels analogous to capillary dialysers, thereby approaching their advantages while maintaining the economical modality of using a flat membrane which is currently cheaper than the capillary membrane. In some cases, the product is easier to process than the capillary membrane. However, in terms of only functional parameters, the same properties of capillary and plate dialysers cannot be achieved.
Podstata vynálezu bude v dalším objasněna na neomezujících příkladech jeho provedení, které jsou popsány pomocí připojených výkresů, na nichž je znázorněno: na obr. 1 je schematicky znázorněna jedna funkční vrstva hemodialyzátoru, na obr. 2 je znázorněna jedna z možných variant membránové opěrky, na obr. 3 je znázorněno půdorysné schéma zařízení, na obrázku 4 je znázorněno v řezu, na obr. 5 je nakreslen částečný řez s odkrytým krevním bokem a na obr. 6 je nakreslena opěrka membrány použitá v hemodialyzátoru, který je jedním z příkladů využití vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be further elucidated by way of non-limiting examples, which are described with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically depicts one functional layer of a hemodialyser; Figure 2 illustrates one possible membrane support variant; Fig. 3 is a plan view of the device; Fig. 4 is a sectional view; Fig. 5 is a partial cross-section with the exposed flank; and Fig. 6 is a diaphragm support used in a hemodialyser.
Na obr. 1 je znázorněna jedna funkční vrstva hemodialyzátoru. Funkční vrstva, to je jedna membránová opěrka na obou stranách pokrytá membránou, je rozdělena na pět částí, a to: oblast vstupu dialyzátu 1., oblast vstupu krve 2/ funkční část 2, oblast výstupu dialyzátu 5,a oblast výstupu krve 2· Dialyzát vstupuje do oblasti vstupu dialyzátu 2 ve směru šipky 6, je v této rozveden, tak že ve funkční části hemodialyzátu 2 proudí rovnoběžně s jeho delší hranou, to je ve směru označením šipkou 2·Fig. 1 shows one functional layer of a hemodialyser. The functional layer, i.e. one membrane support on both sides covered by the membrane, is divided into five parts, namely: dialysate entry area 1, blood entry area 2 / functional part 2, dialysate exit area 5, and blood exit area 2 · dialysate enters the dialysate 2 entry area in the direction of arrow 6, is divorced therein so that in the functional portion of the hemodialysate 2 it flows parallel to its longer edge, i.e. in the direction indicated by the arrow 2 ·
Dialyzát vytékající z funkční části 2 3e shromaždován v oblasti výstupu dialyzátu 5t odkud je odváděn ve směru šipky 2· Podobně krev vstupuje do oblasti vstupu 2 ve směru šipky 9 a je rozvedena tak, že se ve funkční části 2 pohybuje rovnoběžně s delší hranou hemodialyzátoru, to je ve směru Šipky 10 a v opačné orientaci ke směru toku dialyzátu; Krev po průchodu funkční částí 2 3e shromáždována v oblasti výstupu krve 4, odkud odtéká ve směru Šipky 21· Funkční oblast má délku 2# šířka oblasti vstupu dialyzátu a krve je z.The dialysate flowing out of the function part 2 3 and collecting in the outlet dialysate 5 t from where it is withdrawn in the direction of arrow 2 · Likewise, the blood enters the inlet region 2 in the direction of arrow 9 and is distributed so that in the functional part 2 moves in parallel with a longer edge a hemodialyser, that is, in the direction of the Arrow 10 and in the opposite orientation to the flow direction of the dialysate; The blood, after passing through the functional part 2 3 and collection of blood outlet 4, where it flows in direction 21 · Functional area # 2 has a length of width of the inlet of the dialysate and the blood is made.
Zařízení, které je předmětem vynálezu, je řešením následujících požadavků:The device object of the invention is a solution to the following requirements:
1. Tlaková ztráta v dialyzátovém prostoru funkční oblasti je minimální.1. The pressure loss in the functional area dialysate space is minimal.
2. Tlaková ztráta v krevním prostoru funkční oblasti je minimální.2. Pressure loss in the blood space of the functional area is minimal.
3. Tlaková ztráta v oblastech vstupu a výstupu dialyzátu ve směru toku vstupující kapaliny je rovna tlakové ztrátě ve funkční oblasti pro dialyzát, čímž je zajištěno rozvedení dialyzátu.3. The pressure drop across the inlet and outlet areas of the dialysate downstream of the incoming liquid is equal to the pressure drop in the functional area for the dialysate, thereby ensuring dialysate distribution.
4. Průhyb membrány při pracovních podmínkách na vláknech membránové opěrky, ležících kolmo na delší rozměr dialyzátoru, je roven 0,9 až 1,1 poloměru těchto vláken. V tomto rozmezí jsou vznikajícím bublinky nestabilní a zároveň je minimální zastínění membrány na vláknech membránové opěrky.4. Deflection of the diaphragm under working conditions on the diaphragm support fibers lying perpendicular to the longer dimension of the dialyser is equal to 0.9 to 1.1 of the radius of these fibers. Within this range, the bubbles formed are unstable and at the same time the shading of the membrane on the fibers of the membrane support is minimal.
5. Geometrické uspořádání vstupů a výstupů na krevní a dialyzátové straně je symetrické, čímž je zabezpečena optimalizace krevní strany pouhou optimalizací strany dialyzátové .5. The geometrical arrangement of inputs and outputs on the blood and dialysate side is symmetrical, thus ensuring the optimization of the blood side by simply optimizing the dialysate side.
6. Membránové opěrky jsou vyrobeny z tkaniny, vytvořené propletením tří vláken,? osnovního 12, útkového 13 a vazného 14, viz obr. 2.6. The diaphragm rests are made of a fabric formed by intertwining three fibers. the warp 12, the weft 13 and the binding 14, see Fig. 2.
Tyto požadavky řeší předmět vynálezu pro plochou anizotropní membránu, jejíž YoungůvThese requirements are solved by the present invention for a flat anisotropic membrane whose Young's
8 modul pružnosti ve směru hlavní osy pružnosti je 1,6.10 až 1,9.10 Pa a jejíž YoungůvThe modulus of elasticity in the direction of the principal axis of elasticity is 1.6.10 to 1.9.10 Pa and whose Young's
7 modul pružnosti ve směru vedlejší osy pružnosti je 1,2.10 až 1,6.10 Pa, přičemž obě hodnoty jsou měřeny ve vlhkém stavu membrány, a která se ve směru hlavní osy pružnosti sráží o 0,9 až 1,1% a ve směru vedlejší osy pružnosti bobtná o 5 až 6 % a ve směru rovnoběžném se směrem jejího tažení se sráží o 1 %.7 the modulus of elasticity in the direction of the minor axis of elasticity is 1.2.10 to 1.6.10 Pa, both measured in the wet state of the diaphragm, which shrinks by 0.9 to 1.1% in the direction of the main elastic axis and in the direction of the minor the axis of elasticity swells by 5 to 6% and shrinks by 1% in a direction parallel to the direction of its drawing.
Dále jsou kladeny požadavky, aby šířka vstupů do dialyzátového prostoru byla 10 až 20 mm, délka funkční oblasti byla 180 až 210 mm, počet použitých membránových opěrek byl až 85 a celková plocha dialyzátoru 1,4 až 1,5 m . Řešení je provedené při pracovních podmínkách pro celkový výrobek: průtok ktevní stranou 200 ml/min., průtok dialyzátovou stranou 500 ml/min. a pracovní tlak 40 kPa.Further, the width of the entrances to the dialysate space is 10 to 20 mm, the functional area length is 180 to 210 mm, the number of membrane supports used is up to 85 and the total area of the dialyser is 1.4 to 1.5 m. The solution is carried out under operating conditions for the total product: flow rate 200 ml / min., Flow rate dialysate 500 ml / min. and a working pressure of 40 kPa.
Na obr. 2 je schematicky znázorněno geometrické uspořádání membránové opěrky, pro niž byla provedena optimalizace.FIG. 2 schematically illustrates the geometric configuration of the diaphragm support for which optimization has been performed.
Na obr. 3 je znázorněno půdorysné schéma zařízení dle vynálezu.FIG. 3 shows a plan view of a device according to the invention.
Zařízení podle vynálezu je tvořeno pouzdrem 20, které je dvoudílné a sestává se z dialyzátového polopouzdra 21, jehož integrální součástí je nátrubek 22 pro vstup dialyzátu se vstupní dialyzátovou komůrkou 23 vymezující šířku vstupního prostoru do oblasti vstupu a výstupu dialyzátu na 10 až 20 mm a výstupní dialyzátovou komůrkou 24 vzdálenou 180 až 210 mm od vstupní a vymezující šířku výstupního prostoru oblasti výstupu dialyzátu na 10 až 20 mm, zakončenou výstupním nátrubkem 25, a krevního polopouzdra 26, jehož integrální součástí je nátrubek 27 pro vstup krve se vstupní krevní komůrkou 28 a nátrubek 29 pro výstup krve a výstupní krevní komůrkou 30.The device according to the invention consists of a housing 20, which is two-piece and consists of a dialysate half-shell 21, integral with a dialysate inlet 22 with a dialysate chamber 23 defining a width of the entrance space of the dialysate inlet and outlet of 10 to 20 mm; a dialysate chamber 24 180 to 210 mm from the inlet and defining the outlet space width of the dialysate outlet area to 10 to 20 mm, terminated with an outlet sleeve 25, and a blood semiconductor 26 comprising an integral blood inlet sleeve 27 with an inlet blood chamber 28 and a sleeve 29 for blood outlet and outlet blood chamber 30.
Nátrubky 27 a 29 a vstupní komůrka 18 a výstupní komůrka 30 jsou umístěny symetricky к dialyzátovým nátrubkům 25,a 23, čímž je automaticky splněna optimálnost uspořádání krevních prostor při optimálním uspořádání dialyzátového prostoru.The sockets 27 and 29 and the inlet chamber 18 and the outlet chamber 30 are disposed symmetrically to the dialysate sockets 25, and 23, thereby automatically fulfilling the optimum arrangement of the blood space with the optimum arrangement of the dialysate space.
Na obr. 4 je zobrazen průřez zařízením dle vynálezu. V pouzdru 20 je uspořádán dialyzátový svazek 31 tvořený akordeonovitě poskládanou membránou 32, mezi jejíž vrstvy jsou nasunuty tkané membránové opěrky 33. Celý svazek 31 je na obou koncích opatřen klínovou deskou 37iFIG. 4 shows a cross-section of a device according to the invention. In the housing 20 there is arranged a dialysate bundle 31 formed by an accordion-folded membrane 32, between which the woven membrane supports 33 are inserted. The entire bundle 31 is provided at both ends with a wedge plate 37i.
Na obr. 5 je znázorněn částěčný řez s odkrytým krevním bokem, z něhož je zřejmé, že svazek 31 spolu s klínovými deskami 37 je vložen do pouzdra 20 a podél svého obvodu v místech, kde se dotýká pouzdra 20, utěsněn pomocí tmelící polyuretanové hmoty 38.Fig. 5 shows a partial cross-section with the exposed flank showing that the bundle 31, together with the wedge plates 37, is inserted into the housing 20 and sealed along its perimeter where it contacts the housing 20 with a sealant polyurethane compound 38 .
Na obr. 6 je zobrazena membránová opěrka použitá v tomto zařízení. Je tvořena trojicí vzájemně protkávaných vláken, z nichž osnovní vlákno 34 má průměr 170 /um a jeho dostává je 16 dvojvláken na jeden centimetr, útkové vlákno 35 má průměr 250 /um a jeho dostává je 15 dvojvláken na jeden centimetr a vazné vlákno 36 má průměr 50 /um.Fig. 6 shows the membrane support used in the device. It consists of three interwoven fibers, of which the warp fiber 34 has a diameter of 170 µm and receives 16 double fibers per centimeter, the weft fiber 35 has a diameter of 250 µm and receives 15 double fibers per centimeter, and the binding fiber 36 has a diameter 50 / µm.
Funkce zařízení podle vynálezu v tomto příkladu je následující: přepažením vnitřního pouzdra 20 akordeonovitě poskládanou permeabilní membránou 32 s proloženými optimalizovanými membránovými opěrkami 33 se uvnitř zařízení vytvoří dva prostory oddělené membránou 32, kterými protékají krev a dialyzát.The function of the device according to the invention in this example is as follows: by partitioning the inner housing 20 with an accordion-folded permeable membrane 32 with interleaved optimized membrane supports 33, two spaces are formed inside the device separated by a membrane 32 through which blood and dialysate flow.
Krev vstupuje do zařízení náústkem 27, na nějž se připojí příslušný set z dialyzačního monitoru. Krev po vstupu do dialyzátoru nejprve rovnoměrně zaplní vstupní krevní komůrku 28, z níž odtéká po celé výšce svazku do jednotlivých oblastí vstupu krve 12, kde je rozvedena do funkčních částí. Protože při funkci zařízení jako dialyzátoru je v dialyzátorovém prostoru podtlak, proudí krev vzniklými kanálky do oblasti výstupu 4^, odkud je odváděna do výstupní krevní komůrky 30.Blood enters the device through a mouthpiece 27 to which the appropriate set from the dialysis monitor is connected. After entering the dialyser, the blood initially equally fills the inlet blood chamber 28 from which it flows along the entire height of the bundle to the individual areas of the blood inlet 12, where it is distributed to the functional portions. Since the device operates as a dialyser, there is a negative pressure in the dialysis chamber, blood flows through the formed channels into the outlet region 40 from where it is discharged into the outlet blood chamber 30.
Z ní je dováděna zpět do těla pacienta. Dialyzát vstupuje do dialyzátoru vstupním náústkem 22 a vystupuje z dialyzátoru výstupním náústkem 25, který je umístěn na opačném konci dialyzátoru protilehle krevnímu náústku 27. Dialyzát po zaplnění vstupní komůrky 23 vstupuje do jednotlivých oblastí vstupu dialyzátu 2* kde j® rozveden do funkční olasti ,3* 2 níž vytéká do oblasti výstupu dialyzátu 5, a odtud do výstupní komůrky 24 pro dialyzát. Tímto způsobem je zajištěno, že krev a dialyzát omývají opačné strany permeabilní membrány 32 a v důsledku gradientu koncentrace dochází к přechodu látek z krve do dialyzátu. Zachováním rozměrů pouzdra 20 vzdálenosti vláken a ostatních parametrů zmíněných v popise návrhu je zajištěno, že funkce dialyzátoru je optimální.It is brought back to the patient's body. The dialysate enters the dialyser through the inlet mouthpiece 22 and exits the dialyser through the outlet mouthpiece 25, which is located at the opposite end of the dialyser opposite the blood mouthpiece 27. The dialysate, after filling the inlet chamber 23, enters each dialyzate inlet region 2 * where * 2, which flows into the region of the dialysate 5 outlet, and from there to the dialysate outlet chamber 24. In this way, it is ensured that the blood and the dialysate wash the opposite sides of the permeable membrane 32 and that the concentration gradient causes the substances to pass from the blood to the dialysate. By maintaining the dimensions of the fiber spacing 20 and other parameters mentioned in the design description, it is ensured that the function of the dialyser is optimal.
Jinou možností je využití zařízení dle vynálezu jako výměníku tepla. V tomto případě je uspořádání zcela analogické jako v předešlém příkladě pouze s tím rozdílem, že je použita nepropustná membrána s analogickými mechanickými vlastnostmi a s vysokou tepelnou vodivostí. Na základě návrhu je dané uspořádání optimální vzhledem к výše zmíněným parametrům, to je minimální tvorba bublinek, minimální tlakové ztráty a maximální účinnost.Another possibility is to use the device according to the invention as a heat exchanger. In this case, the arrangement is completely analogous to that of the previous example, except that an impermeable membrane with analogous mechanical properties and high thermal conductivity is used. On the basis of the design, the arrangement is optimal with respect to the above-mentioned parameters, i.e. minimum bubble formation, minimum pressure drop and maximum efficiency.
Další obměnou zařízení dle vynálezu je zahušťovací zařízení pro enzymy. V tomto případě je uspořádání zcela analogické jako v příkladě hemodialyzátoru s tím rozdílem, že je použita ultrafiltrační membrána s mechanickými vlastnostmi analogickými membráně použité v příkladě hemodialyzátoru, přes jejíž plochu je díky gradientu tlaku odstraňována voda z pracovního roztoku, čímž dochází к jeho zahušťování. Na základě návrhu je dané uspořádání optimální vzhledem к výše zmíněným parametrům.A further modification of the device according to the invention is a thickening device for enzymes. In this case, the configuration is quite analogous to that of the hemodialyser, except that an ultrafiltration membrane with mechanical properties analogous to the membrane used in the hemodialyser is used, over whose area the water is removed from the working solution due to the pressure gradient, thereby thickening. On the basis of the design, the arrangement is optimal with respect to the above mentioned parameters.
Optimalizační postup byl zpracován na počítači a umožňuje tvořit další varianty pro jiné uspořádání síta, vstupů a výstupů a vlastností membrány.The optimization procedure has been computerized and allows to create other variants for different arrangement of sieve, inlets and outlets and membrane properties.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS857580A CS255055B1 (en) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Device with optimized support of membrane intented for substances exchange between two flowing liquids |
DE19863620437 DE3620437A1 (en) | 1985-10-23 | 1986-06-18 | Device for the exchange of substances between two flowing liquids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS857580A CS255055B1 (en) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Device with optimized support of membrane intented for substances exchange between two flowing liquids |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS758085A1 CS758085A1 (en) | 1987-06-11 |
CS255055B1 true CS255055B1 (en) | 1988-02-15 |
Family
ID=5425240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS857580A CS255055B1 (en) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Device with optimized support of membrane intented for substances exchange between two flowing liquids |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS255055B1 (en) |
DE (1) | DE3620437A1 (en) |
-
1985
- 1985-10-23 CS CS857580A patent/CS255055B1/en unknown
-
1986
- 1986-06-18 DE DE19863620437 patent/DE3620437A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3620437A1 (en) | 1987-04-23 |
CS758085A1 (en) | 1987-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4183811A (en) | Membrane unit and device for cleansing blood | |
EP0345983B1 (en) | Fluid treatment apparatus | |
CA1117028A (en) | Membrane unit and apparatus for removing metabolite contaminants from blood | |
ES2458140T3 (en) | MECS dialyzer | |
US5015388A (en) | Integrated device for the biospecific purification of a liquid containing cellular elements | |
US3608729A (en) | Disposable dialyser pack with adsorbent | |
US4038191A (en) | Manifold for ultra filtration machine | |
US4323455A (en) | Compact type fluid treatment apparatus | |
US4219422A (en) | Apparatus for mass transfer between fluids, provided with an interposed selectively permeable diaphragm unit | |
CA1163929A (en) | Mass transfer apparatus with collapsed semipermeable membrane | |
JPH062160B2 (en) | Material transfer device | |
US3442388A (en) | Artificial kidney having a corrugated,convoluted membrane | |
US3464562A (en) | Dialyzing apparatus and method of making the same | |
EP0030938A1 (en) | Blood perfusion units | |
CS255055B1 (en) | Device with optimized support of membrane intented for substances exchange between two flowing liquids | |
US3488690A (en) | Artificial kidney membrane support means | |
JPH0614966B2 (en) | Hollow fiber type fluid treatment equipment | |
GB2062491A (en) | Device for the mass transfer between liquids | |
JP7033578B2 (en) | Pressure detector | |
EP1002566A2 (en) | Filter for adsorbing heparin and/or endotoxins in plasma and/or blood | |
US20050000898A1 (en) | Bio-liquid treatment device | |
CN208864911U (en) | A Novel Anti-Infection Hemodialyzer | |
CA1118367A (en) | Semipermeable membrane mass transfer apparatus having slotted support members | |
JP3244409B2 (en) | Hollow fiber membrane dialysis filter | |
CN222517420U (en) | A hemodialysis machine |