PL69631B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 16.XII.1968 Francja Opublikowano: 20.XII.1973 69631 KI. 30k,l/01 MKP A61m 1/03 Wlasciciel patentu: Rhone — Poulenc S.A., Paryz (Francja) Dializator Przedmiotem wynalazku jest dializator o plas¬ kich plytkach i membranach, ulozonych w stos i zacisnietych miedzy dwiema plytami.Dializator ten moze miec zastosowanie* jako sztuczna nerka. Mozna go takze wykorzystac jako wymiennik ciepla, na przyklad miedzy krwia i od¬ powiednim plynem. Po wyposazeniu w odpowied¬ nie 'membrany moze sluzyc jako oksygenator mem¬ branowy. Dializator ten moze byc równiez stoso¬ wany do pracy z plynami innymi niz krew; slowo „krew" uzywane jest w opisie tylko w celu uproszczenia terminologii.Znane dializatory tego typu zawieraja stos ply¬ tek i membran, umieszczony miedzy dwiema ply¬ tami sciskanymi za pomoca srub i nakretek. Nie¬ zaleznie od ilosci punktów docisku, sztywnosci plyt i rodzaju uszczelek, punktowe naciski wytwarzane przez uklad sciskajacy w celu zapewnienia odpo¬ wiedniej szczelnosci, powoduja niewielkie odksztal¬ cenia stosu plytek i membran. Poniewaz nie zmie¬ nia sie przy tym grubosc plytek, odksztalcenia te powoduja zmiane odstepu miedzy membranami.Poniewaz sredni odstep miedzy dwiema membra¬ nami jest rzedu kilku dziesiatych milimetra, wiec zmiany tego odstepu wyrazone w wartosciach wzglednych sa dosc znaczne, co jest niekorzystne z wielu przyczyn.Tak na przyklad, ruch krwi nie jest równomier¬ ny w przestrzeni miedzy kazda para membran, i rozklad pradu krwi na polaczone równolegle pary 10 15 20 25 membran nie jest równomierny, co znacznie zmniejsza skutecznosc wymiany. Ponadto zmiana odstepu membran prowadzi do znacznych zmian objetosci krwi w dializatorze. Objetosc ta jest wiec nieokreslona, gdyz zalezy od stopnia scisniecia róz¬ nych elementów dializatora i moze byc tak duza, ze moze zmuszac do robienia transfuzji.Celem wynalazku jest unikniecie wymienionych niedogodnosci.Zadaniem wynalazku jest wykonanie dializatora, który zapewnilby dawkowanie okreslonej bardzo malej objetosci krwi, i którego obwody wewnetrz¬ ne bylyby dobrze zrównowazone.Dializator wedlug wynalazku zawiera co naj¬ mniej dwie plaskie plytki z materialu sztywnego lub pólsztywnego, umieszczone miedzy dwoma elementami mocujacymi, podtrzymujace dwie membrany swoimi powierzchniami i okreslajace na poziomie membran dwie strefy wymiany o jed¬ nakowej powierzchni, przy czym kazda strefa za¬ warta z jednej strony miedzy membranami a z drugiej strony, miedzy membranami i plytami, jest polaczona z dwoma kolektorami. Istota wy¬ nalazku polega na tym, ze co najmniej jedna szczelna komora o gietkich sciankach jest umiesz¬ czona miedzy dwoma elementami mocujacymi, pionowo w stosunku do stref wymiany i zakrywa powierzchnie co najmniej równa powierzchni stref wymiany. 69 63169 631 3 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kompletny dializator uzywany jako hemodializator, w widoku perspektywicznym, fig. 2 — jedna plyte dializatora w widoku pers- 5 pektywicznym, w przekroju wzdluz linii A—A na fig. 1, fig. 3 — jedna plytke dializatora, w widoku z góry, fig. 4 — przekrój wzdluz linii A—A na fig. 1, w duzym powiekszeniu, fig. 5 zlaczke w przekroju podluznym, fig. 6 — dializator w wi- 10 doku z boku.Hemodializator przedstawiony na fig. 1 zawiera stos 1 skladajacy sie z plaskich cienkich plytek prostokatnych la, Ib, ..., In, 'umieszczonych miedzy dwiema podobnymi, symetrycznymi plytami 2 i 3. 15 Plyty te sa scisniete za pomoca nagwintowanych pretów 4 i 5 i nakretek 6, 7. Plyta 3 polaczona jest sztywno z pozioma tuleja 8. Tuleja ta zamocowana jest za pomoca nasadki 9 oraz sruby 10 do walka 11 i moze sie wokól niego obracac. Walek 11 po- 20 laczony jest sztywno z pionowa obejma 12, która moze przesuwac sie po pionowej rurze 13. Rura ta osadzona jest na trójnogu 15 i posiada szereg otworów 14. Aparat mozna zablokowac na odpo¬ wiedniej wysokosci przez wprowadzenie w otwór 25 14 nagwintowanego trzpienia 16 poprzez obejme 12. Jak z tego wynika wysokosc i nachylenie apa¬ ratu mozna regulowac. Plyta, której czesc przed¬ stawia fig. 2 sklada sie ze sztywnej podstawy 20 o wymiarach co najmniej równych wymiarom 30 plytki nalezacej do stosu. Jedna strona 21 podsta¬ wy jest plaska i posiada posrodku prostokatne wglebienie 22 o niewielkiej glebokosci. Powierz¬ chnia wglebienia przedstawionego na fig. 2 jest równa powierzchni strefy wymiany miedzy dwie- 35 ma plytkami. Otwór 23 laczy wglebienie 22 z prze¬ ciwlegla zewnetrzna strona plyty.Plyty 2 i 3 mozna polaczyc za pomoca srub i na¬ kretek. Na fig. 2 przedstawiono cztery stale prety nagwintowane 4, rozmieszczone wzdluz dluzszej 40 krawedzi plyty, i jeden pret gwintowany uchylny 5, umieszczony na bocznej krawedzi, obracajacy sie dzieki pierscieniowi 24. Kazdy z nagwintowa¬ nych pretów posiada czesc nienagwintowana, która tworzy rozpórke o wyznaczonej dlugosci, równej 45 grubosci stosu plytek z uwzglednieniem uszczelek i membran. Przeciwlegla plyta moze opierac sie o konce tych rozporek.We wglebieniu 22 znajduje sie komora 25 w ksztalcie szczelnej powloki o gietkich sciankach, polaczonej z koncówka 26 umieszczona w otworze 23. Rurka 27, polaczona z koncówka, laczy wnetrze komory 25 ze zródlem plynu pod cisnieniem (nie przedstawiono na rysunku). Manometr 2.8 pokazuje wielkosc cisnienia panujacego wewnatrz komory 25. Aparat przedstawiony na fig. 1 posiada dwie 55 identyczne komory polaczone z rurka 27.Plytki sa symetryczne i sklada sie je parami (fig. 3 i 4). Miedzy dwiema plytkami la i Ib, na¬ lezacymi do jednej pary, umieszczone sa dwie membrany 30a i 30b, których krawedzie sa szczel- 60 nie polaczone tworzac plaski worek. Podobnie, miedzy plytkami lc i Id nalezacymi do drugiej pary sa umieszczone membrany 30c i 30d. Wew¬ netrzne powierzchnie plytek posiadaja rowki iwglebienia. 65 Konce stref 31 znajdujace sie miedzy membra¬ nami, polaczone sa z oddzielnymi kolektorami krwi, co pozwala na doprowadzenie i odprowadze¬ nie krwi za posrednictwem zlaczki 34, których ksztalt zostanie opisany i za pomoca gietkich tu¬ lejek.Strefy 35, znajdujace sie miedzy membranami i plytkami, polaczone sa na obu koncach, najlepiej za pomoca zlaczki 34 i gietkich tulejek, z kolekto¬ rami 36 i 37, znajdujacymi sie na zewnatrz diali¬ zatora, pozwalajacymi na doprowadzenie i odpro¬ wadzenie plynu dializujacego. Zarówno kolektory 32, 33, jak i kolektory 36, 37 usytuowane sa w ten sposób, ze umozliwiaja wznoszenie- sie plynu prze¬ plywajacego przez wlot i wylot aparatu.Kazda plytka nalezaca do pary, posiada uklad rowków na powierzchni zwróconej ku drugiej plytce tej samej pary. Podzialka tych rowków za¬ wiera sie w granicach od 0,2 a 2 mm, najkorzyst¬ niej od 0,5—1,5 mm. Rowki przedzielone sa wy¬ stepami 39, których najwyzsze punkty polozone sa na plaszczyznie wyznaczonej przez powierzchnie odpowiedniej plytki. Przeciwlegle wystepy polozo¬ ne w tym samym rzadku znajduja sie naprzeciw siebie na calej swojej dlugosci w calym stosie ply¬ tek. Aby to osiagnac plytki musza byc do siebie dopasowane w odpowiedni sposób. Mozna to osiag¬ nac przez zastosowanie elementów na stale zwia¬ zanych z plytkami, albo przez zastosowanie kol¬ ków centrujacych i wystepów lezacych na zew¬ natrz plytek, badz usytuowanych podobnie jak prety 4, 5 laczace plyty.Ksztalt przekroju poprzecznego rowków moze byc dowolny na przyklad trójkatny, trapezoidalny, kwadratowy, sinosoidalny. Przekrój powinien byc w zasadzie staly na calej dlugosci rowków. Liczba plytek'tworzacyeh stos 1 moze byc w zasadzie do¬ wolna. Okreslona jest ona przez stosunek zadanej powierzchni wymiany do skutecznej powierzchni wymiany, utworzonej miedzy dwiema plytkami.Przykladowo mozliwe jest zastosowanie 16 plytek, miedzy którymi znajduje sie 8 par membran, przy czym kazda para membran moze miec powierz¬ chnie wymiany 1000 cm2. 5 Fig. 3 przedstawia plytke, której górna powierz¬ chnia posiada w prostokatnym polu uklad wzdluz¬ nych rowków 38. W poblizu konców kazdego row¬ ka znajduja sie otwory 45 przechodzace przez plyt¬ ke na wylot. Dwa sasiednie otwory przedzielone sa wystepem 39. Jak to przedstawia fig. 3 ko¬ rzystne jest, gdy dwóm sasiednim rowkom odpo¬ wiada jeden otwór 45, wtedy sasiednie wystepy 39 sa nierównej dlugosci. tNa przedluzeniu strefy kon¬ ców rowków 38 po tej samej stronie plytki, na której wystepuja rowki, znajduja sie dwa podobne zaglebienia 46. Zaglebienia 46 maja w zasadzie staly przekrój. Lacza sie one stopniowo z boczny¬ mi kanalami 47 polozonymi na przekatnej przeciw¬ leglych brzegów plytki.W kanalach tych umieszczone sa zlaczki 34.Otwory 45 prowadza do dwóch zaglebien 49 polo¬ zonych po przeciwleglej stronie plytki. Zaglebienia 49 sa podobne w ksztalcie do zaglebien 46 i prze¬ chodza one stopniowo w dwa boczne kanaly 40 polozone na przekatnej symetrycznie wzgledem srodka plytki.69 6 5 Szczelnosc obwodów miedzy plytkami la i Ib oraz miedzy plytkami i membranami 30a i 30b, osiaga sie albo przez klejenie plytek, albo przez zastosowanie uszczelek, na przyklad uszczelek 42 umieszczonych w podluznych rowkach 43 i 44. 5 Niezaleznie od rodzaju uszczelek, plytki stykaja sie ze soba pod wplywem nacisku, a uszczelki umieszczone w rowkach ulegaja odksztalceniu.Szczelnosc miedzy dwiema plytkami Ib i lc, uzys¬ kuje sie dowolnym znanym sposobem, na przy- 10 klad przez spajanie w podwyzszonej temperaturze, klejenie, lub przez bezposrednie zlozenie wypole¬ rowanych powierzchni plytek. Szczelnosc obwodów dla plynu dializujacego miedzy plytkami la i In i plytami polozonymi na przeciwleglych 'bokach 15 stosu 1 uzyskuje sie przez zastosowanie dwóch platów 29, wykonanych na przyklad z polietylenu i przyklejonych do tych plytek.Fig. 5 przedstawia zlaczke 34. Zlaczka ta sklada sie z cylindrycznej tulejki 51, która mozna pola- 20 czyc z kolektorami 32, 33 lub 36, 37. Polaczenie to mozna wykonac jako ibezposrednie, albo za posred¬ nictwem gietkich tulejek wykonanych na przyklad z silikonowych elastomerów. Tulejki te maja dlu¬ gosc taka, ze w razie potrzeby moga byc zamknie- 25 te, na przyklad za pomoca sciskaczy. Przedluzenie tulejki stanowi lejek o cienkich sciankach, którego wysokosc odpowiada wysokosci kanalu 40 wzgled¬ nie 47 i którego szerokosc rosnie stopniowo w mia¬ re wzrostu szerokosci tego kanalu. Ten ksztalt 30 pozwala na dobre zamocowanie w aparacie. Skrzy¬ delka 52 opieraja sie o powierzchnie zewnetrzna plytek i nie pozwalaja na wsuwanie sie przylaczy glebiej w kanal 40 wzglednie 47.Przyrzad wedlug wynalazku montuje sie naste- 35 pujaco.Membrany i plytki uklada sie w stos po uprzed¬ nim ulozeniu uszczelki 42 i przyklejeniu membra¬ ny do zlaczki 34 oraz po sklejeniu plytek la i Ib wokól zaglebien 46 i plytek Ib i lc wokól zagle- 40 bien 49. Nastepnie przykleja sie platy 29 na zew¬ netrznych powierzchniach plytek la i In. Przed umieszczeniem tak otrzymanego stosu miedzy ply¬ tami mozna uzyskac szczelnosc stosu za pomoca odpowiednich urzadzen sciskajacych. Z kolei stos 45 plytek i membran umieszcza sie miedzy dwiema plytami 2 i 3, miedzy którymi umieszcza sie takze komore 25. Na nagwintowanych pretach 4 i 5 do¬ kreca sie nakretki 6 i 7 tak, az plyty opra sie o nienagwintowane czesci pretów 4 i 5. W ten spo¬ sób uzyskuje sie zespól dokladnie dopasowany i szczelny. Nastepnie laczy sie odpowiednie kolek¬ tory, a komore 25 laczy sie ze zródlem plynu pod cisnieniem. Wysokosc aparatu reguluje sie w za¬ leznosci od pozadanego cisnienia krwi, cisnienia plynu dializujacego i ewentualnie plynu zasilaja- 55 cego komore 25. Nastepnie reguluje sie nachylenie aparatu tak, aby usunac ewentualne pecherzyki powietrza i umozliwic calkowite opróznienie po zakonczeniu operacji. Manometr 28 pozwala regu¬ lowac nadcisnienie w komorach 25; miesci sie ono 60 miedzy 0 a 1 barem, zwykle miedzy 0,05 i 0,4 bara.Mozna na przyklad obydwie komory napelnic woda i utrzymac slup wody wysokosci 2 m.Urzadzenie wedlug wynalazku daje nastepujace korzysci. €5 e Pod wplywem cisnienia panujacego w gietkich komorach 25 umieszczonych miedzy dwiema plyta¬ mi, plytki zblizaja sie nieco do siebie sciskajac membrany, klej i uszczelki, a nastepnie pozostaja w pewnym polozeniu granicznym nawet jezeli po¬ wieksza sie cisnienie. Temu polozeniu plytek scisle odpowiada dbjetosc, która moze zajmowac krew i plyn dializujacy. Objetosc te mozna obliczyc i moze ona (byc stosunkowo mala. Miesci sie ona zwykle w granicach 60 do 600 cml Objetosc te dzieli sie w ten sposób, ze krew zajmuje zwykle 20 do 80M, najkorzystniej 40 do 6(M, a reszte zaj¬ muje plyn dializujacy. Podzial objetosci zalezy przy tym od róznicy cisnien krwi i plynu dializu¬ jacego, którego obieg wymusza pompa.Straty cisnienia w aparacie sa niewielkie, co pozwala na stosowanie aparatu bez pompy. Na przyklad, sztuczna nerka zawierajaca 8 par mem¬ bran o lacznej powierzchni 0,8 m2 i w której cal¬ kowita objetosc zajeta przez krew wynosi 250 cms, wymaga spadku cisnienia krwi 20 mm slupa rteci przy przeplywie krwi 180 cm8/minute. Przeplyw plynu dializujacego 500 cm8/minute w przeciwpra- dzie przy srednim cisnieniu tego plynu nizszym o 100 mm slupa rteci od cisnienia krwi wymaga spadku cisnienia wynoszacego tylko 15 mm slupa rteci.Podstawowa zaleta tego hemodializatora jest mozliwosc dalszego zmniejszenia spadku cisnienia w obwodzie doprowadzajacym krew w przypadku zmniejszenia cisnienia krwi na wyjsciu urzadzenia pobierajacego krew pacjenta. W tym celu wystar¬ czy zmniejszyc cisnienie w pompowanych komo¬ rach, co prowadzi do bardzo malego, lecz równo¬ miernego rozsuniecia plytek. Powoduje to natych¬ miastowe zmniejszenie spadku cisnienia w obwo¬ dzie aparatu bez utraty jego szczelnosci, która jest utrzymywana przez scisniecie wstepne.Przebieg krwi w aparacie zachodzi miedzy mem¬ branami, które rozchylaja sie pod wplywem rózni¬ cy cisnienia krwi i plynu dializujacego. Tworzace sie w rowkach kanaly maja bardzo maly przekrój, dzieki czemu uzyskuje sie bardzo wysoki stosunek powierzchni wymiany do objetosci krwi.Tak na przyklad w wymienionej sztucznej nerce przy przeplywie plynu dializujacego 500 cm*/nii- nute osiaga sie szybkosc usuwania mocznika 84 cm*/minute przy przeplywie krwi 200 om8/mi- nute i 94 cm8/minute przy przeplywie krwi 300 cmVminute.Krew i plyn dializujacy moga plynac we wspól- pradzie albo w przeciwpradzie.Dzieki zastosowaniu zlaczek 34 na przekatnej plytki, symetrycznie wzgledem jej srodka, uzysku¬ je sie wyrównanie spadków cisnienia we wszyst¬ kich rowkach. Dzieki temu przeplyw krwi i plynu dializujacego, jest jednakowy we wszystkich row¬ kach, co znacznie poprawia wydajnosc wymiany.Specjalny ksztalt zaglebien pozwala na unikniecie martwych przestrzeni i ryzyka zwiazanego z za¬ poczatkowaniem koagulacji krwi.Oddzielne zasilanie i odbiór z kazdej czesci ob¬ wodu (krwi i plynu dializujacego zapewnia wysoka pewnosc dzialania. Na przyklad w przypadku prze¬ bicia w czasie pracy którejs z membran, zabarwia sie plyn dializujacy, który przeplywa pod cisnie-69 631 8 niem nizszym od cisnienia krwi. Pozwala to na¬ tychmiast na wykrycie uszkodzonego obwodu, który mozna latwo wylaczyc zaciskajac miekkie tulejki laczace ten obwód z kolektorami. Pozostale obwody pozwalaja dalej prowadzic zabieg. 5 Plytki wykonuje sie na ogól z materialu termo¬ plastycznego lub termoutwardzalnego, twardego lub póltwardego, na przyklad z polistyrenu, polio- lefinów, poliamidów i tym podobnych, które moz¬ na wytwarzac przez wtryskiwanie pod cisnieniem. 10 Dzieki niskim kosztom plytek, mozna je wyrzucac po jednorazowym uzyciu, co jest najlepsza gwa¬ rancja higieny.Membrany wykonuje sie najczesciej, choc nie zawsze, z blon z regenerowanej celulozy. 15 Uszczelki 42 wykonuje sie z elastomerów na przyklad elastomerów silikonowych.Obwody krwi i plynu dializujacego miedzy dwie¬ ma plytkami mozna uszczelnic za pomoca specjal¬ nych klejów laczacych wskutek wywierania do- 20 cisku.Plyty wykonuje sie z dowolnego materialu o odpowiedniej wytrzymalosci mechanicznej, naj¬ korzystniej z materialu o malym ciezarze wlasci¬ wym. Mozna je wiec wykonac z metalu, na przy- 25 klad z aluminium, albo z masy plastycznej, na przyklad z poliamidu.Gietkie scianki komory 25 moga byc zrobione z dowolnego odpowiedniego materialu, na przyklad z elastomeru, polietylenu, plastyfikowanego poli- 30 chlorku winylu i tym podobnych.Podany opis i rysunek dotyczy przykladu wyko¬ nania hemodializatora, ale aparat tego rodzaju mo¬ ze byc zastosowany takze w inny sposób, w róz¬ nych wariantach jego wykonania, jak to juz 35 uprzednio opisano. Na przyklad, komory 25 moga wywierac nacisk na czesc lub na cala powierzchnie plytki, najkorzystniej na powierzchnie odpowiada¬ jaca powierzchni rowkowanej. Mozna zastosowac 'komory pompowane róznych ksztaltów i róznej 40 budowy. Na przyklad, jedna z komór moze byc zamknieta i zawierac plyn wyrównujacy cisnienie, a tylko druga z komór moze byc wtedy przylaczo¬ na do zródla plynu pod cisnieniem. Mozna zastoso¬ wac pompowane komory po jednej miedzy kazda 45 para plytek; w tym przypadku kazda z komór mo¬ ze byc umieszczona we wglejbieniu (nie przedsta¬ wionym) w plytce po stronie przeciwnej do po¬ wierzchni rowkowanej. Mozna zastosowac tylko jedna komore gietka w polaczeniu z ukladem 50 sztywnym. [Miedzy komora i stosem plytek mozna umiescic miekka lub pólsztywna plyte 53 (fig. 6).Mozna wreszcie zastosowac jedna tylko komore gietka otaczajaca z boku stos plytek i membran i wywierajaca nacisk jednoczesnie na obydwie strony stosu. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Dializator, zawierajacy co najmniej dwie plas¬ kie plytki z materialu sztywnego lub pólsztywnego, umieszczone miedzy dwoma elementami mocuja¬ cymi, podtrzymujace dwie membrany miedzy swo¬ imi powierzchniami i okreslajace na poziomie membran dwie strefy wymiany o jednakowej po¬ wierzchni, przy czym kazda strefa zawarta z jed¬ nej strony miedzy membranami a z drugiej strony miedzy membranami i plytami jest polaczona z dwoma kolektorami, znamienny tym, ze co naj¬ mniej jedna szczelna komora (25) o gietkich scian¬ kach jest umieszczona miedzy dwoma elementami mocujacymi, pionowo w stosunku do stref wymia¬ ny (31, 35) i zakrywa powierzchnie co najmniej równa powierzchni stref wymiany (31, 35).

2. Dializator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze miedzy dwiema komorami (25) potrzymywany- mi przez dwie plyty (2, 3), jest usytuowany stos (1) plytek i membran.

3. Dializator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze miedzy sztywna rama i plyta, umieszczona jest co najmniej jedna komora (25).

4. Dializator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kazda ze stref wymiany (31, 35) przylaczona jest oddzielnie za pomoca zlaczek (34) i gietkich tulejek do kolektorów (32, 33), wzglednie (36, 37) polozonych na zewnatrz wymiennika.

5. Dializator wedlug zastrz. 1—2, znamienny tym, ze podzialka wystepów (39), usytuowanych na plyt¬ kach jest zawarta w granicach 0,2 do 2 mm, a uklad rowków (38) ograniczony jest przez dwa poprzeczne rzedy otworków (45), polaczonych z dwoma zaglebieniami (49) znajdujacymi sie po przeciwnych stronach plytki, przy czym zaglebie¬ nia (49) majace staly przekrój poprzeczny sa pola¬ czone stopniowo z dwoma bocznymi kanalami (40) polozonymi symetrycznie na 'przekatnej, a uklad rowków (38) przedluzony jest przez podobne dwa zaglebienia (46).KI. 30k,l/01 69 631 MKP A61m 1/03 33 8 37 10 ,9 11 Fig. 1KI. 30k,l/01 69 631 MKP A61m 1/03 22 25 26 23 x20 Fig. 2 51 52 -\c i^re^^^^yyy xxX^ JmiAAA*JV«» r^-29 Rg.5 27 36 32 25 53 Fig. 6KI. 30k,l/01 69 631 MKP A61m 1/03 45 47 47 46 R9 3 43 42 38 39 29- 43 49 Fig. 4 PL PL