ITMO20130153A1 - Filtro per la filtrazione di fluidi organici - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

L'invenzione riguarda un filtro per la filtrazione di fluidi organici, generalmente inseribile lungo i circuiti extracorporei utilizzati negli interventi chirurgici, in particolare negli interventi di by-pass cardiopolmonare.

Stato della Tecnica

Sono noti ed utilizzati da tempo filtri per impiego medico-chirurgico che consistono in un corpo scatolare ermeticamente chiuso, di forma tipicamente cilindrica o tronco-conica, che forma al proprio interno una camera di filtrazione e che è dotato di una apertura di ingresso nella camera di filtrazione di un fluido organico da filtrare, una apertura di uscita del fluido filtrato ed una apertura di sfiato dell'aria dalla camera di filtrazione .

All'interno della camera di filtrazione è alloggiato un elemento filtrante che consiste in una membrana microporosa, realizzata con materiali sintetici e biocompatibili, che è piegata in falde oppure avvolta su sé stessa secondo geometrie definite per aumentare la superficie complessiva di filtrazione in rapporto alle dimensioni del filtro.

Tipicamente, il filtro è poi montato su una linea di passaggio del fluido organico da filtrare, per svolgere la propria funzione.

Spesso, questi filtri sono montati lungo un circuito extracorporeo nel quale è fatto circolare il sangue di un paziente durante un intervento chirurgico, ad esempio un intervento di bypass cardiopolmonare.

In questi casi, prima dell'intervento è necessario preparare il circuito extracorporeo procedendo con una fase di "priming", una fase cioè di riempimento del circuito con una soluzione bio-compatibile con il fluido che dovrà poi circolare all'interno, nel caso specifico sangue.

Questo viene prelevato dal paziente attraverso una linea venosa e ritornato al paziente attraverso una linea arteriosa dopo la fase di filtrazione, e, ove previsto, di ossigenazione e di riscaldamento e condizionamento termico .

In questa fase di "priming", per eliminare il ristagno di aria si rende necessario riempire con la soluzione e con il sangue del paziente i condotti che formano il circuito ed i dispositivi montati su questo.

Per questa ragione, sia i condotti, sia i dispositivi devono avere nell'insieme il minor volume possibile, per evitare che un prelievo eccessivo di sangue oppure l'uso di un elevato volume di soluzione, con il conseguente effetto di diluizione del sangue, possano creare problemi per le condizioni emodinamiche del paziente.

Di conseguenza, come ricordato in precedenza, i componenti di un circuito extracorporeo, ed in particolare i filtri, devono avere un volume interno minimo, ma offrire nel contempo una elevata superficie filtrante.

I filtri noti hanno al proprio interno elementi filtranti che sono modellati in modo tale da formare un corpo filtrante tridimensionale, realizzato tipicamente da una membrana porosa plissettata e chiusa ad anello, in modo tale da sagomare, in una vista dall'alto, una struttura a stella con una pluralità di vertici, rivolti alternativamente sia all'interno sia all'esterno, ed in ciascuno dei quali convergono due superfici delle falde che formano ogni piega della plissettatura.

Questa plissettatura consente di aumentare la superficie di filtrazione, mantenendo, nel contempo, un ridotto ingombro complessivo del filtro.

Un filtro per fluidi del corpo è noto dal brevetto europeo EP 2.042.221.

Secondo questo brevetto, il filtro comprende un alloggiamento che ha una porta di ingresso, una porta di uscita, una porta di sfiato ed un elemento filtrante che è sistemato nell'alloggiamento.

L'elemento filtrante è costituito da un materiale poroso e plissettato che è compatibile al contatto con il sangue per la sua filtrazione ed è configurato a cilindro, in modo tale da definire una sequenza di pieghe comprendente alternativamente prime pieghe che hanno una prima lunghezza e seconde pieghe che hanno una seconda lunghezza minore della prima lunghezza.

La porta di ingresso e la porta di uscita sono in comunicazione fluida con superfici opposte dell'elemento filtrante e la porta di ingresso è disposta tangenzialmente alla superficie esterna dell'alloggiamento.

Questo stato della tecnica ha alcuni inconvenienti. Un primo inconveniente consiste nel fatto che negli elementi filtranti noti, durante l'uso, le falde che formano le plissettature tendono ad aderire una all'altra, riducendo di conseguenza in modo sensibile la superficie filtrante effettiva dei filtri.

Infatti, le fibre filtranti che compongono le superfici di filtrazione delle falde, sovrapponendosi a reciproco contatto in alcune zone a causa della pressione esercitata dal fluido, tendono ad occludere con le rispettive trame incrociate una consistente parte delle proprie aperture di passaggio, ostacolando l'attraversamento dei flussi di sangue e rallentandone la velocità, favorendo di conseguenza la formazione di grumi di sangue e di emboli ed aumentando le perdite carico del filtro stesso e, di conseguenza, la pressione totale che la pompa del circuito sul quale è montato il filtro deve vincere per mantenere il flusso desiderato ed utile ai fini terapeutici.

Un secondo inconveniente consiste nel fatto che gli elementi filtranti noti hanno una struttura cedevole e, pertanto, facilmente deformabile a causa dell'uso.

Anche in questo caso, le deformazioni possono alterare in senso negativo le prestazioni dei filtri, riducendone la effettiva capacità di filtrazione e generando al loro interno, le condizioni per la formazione di grumi e trombi che possono essere rilasciati e trasportati dalle tubazioni fino al paziente.

Presentazione dell'invenzione

Uno scopo dell'invenzione è quello di migliorare la tecnica nota.

Un altro scopo dell'invenzione è realizzare un filtro per la filtrazione di fluidi organici che mantenga sostanzialmente costante nel tempo la propria capacità di filtrazione .

Un ulteriore scopo dell'invenzione è realizzare un filtro per la filtrazione di fluidi organici che non abbia problemi di deformazione dell'elemento filtrante e nel quale le perdite di carico per l'attraversamento di quest'ultimo siano limitate e si mantengano limitate per tutto l'intervallo di tempo di utilizzo del filtro.

Secondo un aspetto dell'invenzione è previsto un filtro per la filtrazione di fluidi organici, in accordo con le caratteristiche della rivendicazione 1.

L'invenzione permette di ottenere i seguenti vantaggi:

- mantenere sostanzialmente costante nel tempo la propria capacità di filtrazione;

evitare deformazioni significative dell'elemento filtrante durante l'uso del filtro;

- mantenere limitate le pressioni di utilizzo del filtro;

creare una superficie di filtrazione molto ampia in rapporto alle ridotte dimensioni complessive del filtro.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un filtro per la filtrazione di fluidi organici, illustrata a titolo di esempio non limitativo nelle unite tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 è una vista in prospettiva del filtro secondo l'invenzione;

la FIG. 2 è una vista in sezione longitudinale del filtro di Figura 1;

la FIG. 3 è una vista dell'elemento filtrante interno al filtro secondo l'invenzione;

la FIG. 4 è una vista dall'alto dell'elemento filtrante di Figura 3;

la FIG. 5 è una vista in scala ingrandita di un particolare dell'elemento filtrante di Figura 4;

la FIG. 6 è una vista di una versione alternativa di realizzazione dell'elemento filtrante di un filtro secondo 1'invenzione.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito.

Con riferimento alle figure citate, con 1 è indicato nell'insieme un filtro per filtrare fluidi organici, il quale comprende un corpo scatolare 2 che definisce al proprio interno una camera di filtrazione 3 e che ha un ingresso 4 per un fluido da filtrare, nel caso specifico sangue, una uscita 5 del fluido filtrato ed una luce 6 di sfiato di aria.

All'interno della camera di filtrazione 3 è alloggiato un elemento filtrante 7 che ha una struttura tridimensionale che può essere di forma di manicotto cilindrico, come nelle Figure 3 e 4, oppure di parallelepipedo, come nella Figura 6 in cui è indicato con 8.

In entrambe le versioni 7 ed 8 dell'elemento filtrante, questo è realizzato con un diaframma poroso che è formato da un accoppiamento a sandwich tra un primo strato laminare poroso di filtrazione 9 ed un secondo strato laminare di supporto 10.

Inoltre, come si vede nelle Figure, l'elemento filtrante 7 oppure 8 è formato da una successione di plissettature 11 che danno origine ad una pluralità di falde contigue 12 le quali hanno facce 13 contrapposte tra loro.

Su ciascuna delle facce 13 sono previste sporgenze in rilievo indicate con 14 che hanno la funzione di mantenere sempre distanziate tra di loro le facce 13 anche quando le falde contigue 12 tendono ad appoggiarsi una contro l'altra a causa della pressione generata dal passaggio del flusso "F" di sangue da filtrare.

Le sporgenze 14 in rilievo possono essere disposte sulle facce 13 sia secondo una disposizione random, cioè disordinata, sia secondo una disposizione ordinata secondo uno schema predefinito, come indicato a titolo di esempio, nelle Figure 7, 8, 9.

Con riferimento alla Figura 5, si nota che i due strati laminari 9 e 10 definiscono aperture di passaggio dei flussi "F" di sangue che sono diverse tra di loro e precisamente le aperture definite nello strato 10, che è formato da una trama ed un ordito di elementi filiformi, sono molto più ampie di quelle dello strato 9. Inoltre, lo strato laminare 10 di supporto è realizzato con un materiale polimerico che gli conferisce una relativa rigidezza, in modo tale da poter essere modellabile, nel caso specifico con plissettature, e, nel contempo, in grado di sostenere lo strato laminare 9 di filtrazione .

Il funzionamento del filtro 1 è sostanzialmente identico ad un convenzionale filtro, con la differenza che le facce 13 delle falde 12 che formano le plissettature 11 non possono aderire una all'altra per la presenza delle sporgenze 14 in rilevo che fungono da distanziali e che mantengono costantemente pervio il passaggio dei flussi "F" di sangue anche nelle zone del filtro 1 nelle quali la disposizione delle falde 12 è molto concentrata, come, ad esempio, la zona interna dell'elemento filtrante 7 quando quest'ultimo è in forma di manicotto cilindrico come visibile nelle Figure 3 e 4.

I flussi "F" di sangue attraversano normalmente dall'esterno verso l'interno l'elemento filtrante 7 nella forma di manicotto cilindrico attraversando perpendicolarmente il diaframma filtrante e le aperture dei due strati 9 e 10, mentre, nel caso di elemento filtrante 8 di forma parallelepipeda, i flussi "F" attraversano le falde 12 da un lato all'altro dell'elemento filtrante 8 stesso.

In tutti i casi, le sporgenze 14 in rilievo impediscono alle facce 13 di collabire tra loro, occludendo anche solo parzialmente le aperture di passaggio dei due strati 9 e 10.

Si è in pratica constatato come l'invenzione raggiunga gli scopi prefissati.

L'invenzione come concepita è suscettibile di modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo.

Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili con altri elementi tecnicamente equivalenti.

Nella attuazione pratica, i materiali impiegati nonché le forme e le dimensioni potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze, senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (9)

1. R IV E N D I CA Z I O N I 1. Un filtro (1) per la filtrazione di fluidi organici comprendente: - Un corpo scatolare (2) che ha un ingresso (4), una uscita (5), una luce di sfiato (6) ed una camera interna (3) di filtrazione; - Un elemento filtrante (7) che è alloggiato in detta camera (3) di filtrazione e che comprende un diaframma filtrante che sagoma una serie di falde (12) contigue che formano un elemento filtrante tridimensionale e che hanno coppie di facce (13) sostanzialmente contrapposte; caratterizzato dal fatto che su almeno una faccia (13) di ognuna di dette coppie di facce sostanzialmente contrapposte sono previsti mezzi distanziatori (14).
2. 2. Un filtro secondo la rivendicazione 1, in cui detto diaframma filtrante comprende un sandwich composto da almeno uno strato laminare poroso di supporto (10) ed uno strato laminare poroso di filtrazione (9) accoppiati parallelamente tra loro.
3. 3. Un filtro secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi distanziatori comprendono sporgenze (14) in rilevo da detta almeno una faccia (13).
4. 4. Un filtro secondo le rivendicazioni 1 e 3, in cui dette sporgenze (14) sono disposte su detta almeno una faccia (13) in modo random.
5. 5. Un filtro secondo la rivendicazione 1, in cui dette sporgenze (14) sono disposte su detta almeno una faccia (13) secondo schemi geometrici.
6. 6. Un filtro secondo la rivendicazione 2, in cui detto strato laminare poroso di supporto (10) ha aperture di passaggio e che detto strato laminare di filtrazione (9) ha aperture di filtrazione che sono diverse da dette aperture di passaggio.
7. 7. Un filtro secondo la rivendicazione 6, in cui dette aperture di passaggio sono maggiori di dette aperture di filtrazione.
8. 8. Un filtro secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento filtrante (7) tridimensionale è in forma di un solido geometrico scelto tra cilindro, manicotto cilindrico, parallelepipedo, cubo, tronco di conico.
9. 9. Un filtro secondo la rivendicazione 2, in cui detto strato laminare poroso di supporto (10) ha una rigidezza maggiore della rigidezza di detto strato laminare poroso di filtrazione (9).