RU2239459C2

RU2239459C2 - Method and device for cleaning blood

Info

Publication number: RU2239459C2
Application number: RU2002126594/14A
Authority: RU
Inventors: Ю.Е. Выренков (RU); Ю.Е. Выренков; В.И. Карандин (RU); В.И. Карандин; В.В. Машкин (RU); В.В. Машкин; Ю.А. Панько (RU); Ю.А. Панько; А.Г. Рожков (RU); А.Г. Рожков; Н.Д. Федченко (RU); Н.Д. Федченко
Original assignee: Выренков Юрий Евгеньевич; Карандин Валерий Иванович; Машкин Вячеслав Васильевич; Панько Юрий Андреевич; Рожков Александр Георгиевич; Федченко Николай Дмитриевич
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: medicine; medical engineering.

SUBSTANCE: method involves collecting blood to have it in the amount equal to buffer reservoir volume and forcing long-term blood circulation through filter. Further taking blood process and returning the cleaned blood to patient takes place concurrently with cleaning process. Device has means for taking blood samples, returning means and cleaning circuit having filter and the first pump for supporting blood circulation in the cleaning circuit. The cleaning circuit has buffer reservoir having outlet tube for cleaned blood to pass and pressure gage and the second pump connected to the filter for sucking off filtrate. Means for taking blood samples via the first hydraulic tract is connected to the cleaning circuit. The returning means is connected to the buffer reservoir outlet tube via the second hydraulic tract. The means for taking blood samples and the returning means optionally have pressure gages. Control unit is used for controlling operation of all pumps.

EFFECT: optimized cleaning process; accelerated treatment course.

2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам и устройствам, применяемым для очистки крови от токсичных веществ.The present invention relates to medical equipment, in particular to methods and devices used to purify blood from toxic substances.

Известны различные способы очистки крови. Одним из эффективных способов очистки является гемофильтрация, когда поток крови пациента пропускается через высокопористую синтетическую мембрану, отфильтровывающую малые и средние молекулы (большая часть из которых относится к токсинам) в фильтрат, а очищенная кровь, дополненная по объему возмещающим раствором, возвращается через капельницу к пациенту.Various methods for purifying blood are known. One of the effective methods of purification is hemofiltration, when the patient’s blood stream is passed through a highly porous synthetic membrane that filters small and medium molecules (most of which are toxins) into the filtrate, and the purified blood, supplemented by the volume of a compensating solution, is returned through the dropper to the patient .

Это достаточно эффективный способ, позволяющий очищать большие объемы крови, но качество очистки невелико, определяется в основном соответствием размеров пор фильтра размерам токсинов. Какая-то часть токсинов возвращается снова в кровяное русло пациента. Кроме того, скорость процедуры зависит от возможной скорости забора крови от пациента. Для здорового человека с нормальным давлением и хорошим состоянием сосудов скорость забора крови составляет примерно 100 мл в минуту. При низком давлении и сосудах с малым диаметром эта скорость может составлять всего лишь 20 мл в минуту. Общее время очистки, а значит, время использования медицинских устройств для этой очистки напрямую зависит от скорости забора крови. А так как периодическая очистка крови требуется большому числу пациентов, существенным показателем эффективности способа и устройства для очистки крови является продолжительность самой процедуры.This is a fairly effective method that allows you to clean large volumes of blood, but the quality of the cleaning is small, determined mainly by the correspondence of the pore sizes of the filter to the sizes of toxins. Some of the toxins are returned to the patient’s bloodstream. In addition, the speed of the procedure depends on the possible speed of blood sampling from the patient. For a healthy person with normal pressure and a good state of blood vessels, the blood sampling rate is approximately 100 ml per minute. At low pressure and vessels with a small diameter, this speed can be as little as 20 ml per minute. The total cleaning time, which means the time of using medical devices for this cleaning, directly depends on the speed of blood sampling. And since periodic purification of blood is required by a large number of patients, a significant indicator of the effectiveness of the method and device for blood purification is the duration of the procedure.

Известна заявка DE №4024434, в которой описано устройство для очистки крови с помощью ультрафильтрации. Это устройство обеспечивает управление процессом ультрафильтрации и регулирует сохранение объема очищенной крови с помощью точного введения объема реинфузионного раствора, соответствующего объему отфильтрованной жидкости, т.е. обеспечивает сохранение баланса по объему очищаемой крови.Known application DE No. 4024434, which describes a device for purifying blood using ultrafiltration. This device provides control of the ultrafiltration process and regulates the preservation of the volume of purified blood by accurately introducing the volume of the reinfusion solution corresponding to the volume of the filtered liquid, i.e. provides balance in the volume of blood being cleaned.

Эти способ и устройство предполагают однократное прохождение потока крови через мембранный фильтр в пределах одного ОЦК (объема циркулирующей кропи), т.е. обеспечивают определенное, невысокое качество очистки, а продолжительность самого процесса зависит от скорости забора крови, т.е. при низком давлении и сосудах с малым диаметром это довольно длительный процесс.This method and device involves a single passage of blood flow through a membrane filter within one bcc (volume of circulating crop), i.e. provide a certain, low quality of cleaning, and the duration of the process itself depends on the speed of blood sampling, i.e. at low pressure and vessels with a small diameter, this is a rather lengthy process.

Гораздо эффективнее по качеству очистки может быть многоступенчатая фильтрация, описанная в международной заявке WO 02/49745, где предложен метод и аппарат, позволяющие осуществлять очистку крови в несколько этапов. Здесь применяются несколько последовательно соединенных фильтров. Однако применение дополнительных фильтров значительно усложняет и удорожает устройство. Кроме того, продолжительность процедуры здесь также велика и зависит от скорости забора крови, т.е. косвенно - от состояния сосудов.Much more effective in terms of cleaning quality can be multi-stage filtration, described in international application WO 02/49745, where a method and apparatus are proposed that allow blood purification in several stages. Several series-connected filters are applied here. However, the use of additional filters significantly complicates and increases the cost of the device. In addition, the duration of the procedure here is also long and depends on the speed of blood sampling, i.e. indirectly - from the state of the vessels.

Известны способ и устройство по заявке на изобретение РФ №92006190, которые предполагают высокую степень очистки благодаря тому, что очищаемую кровь пропускают через мембранный фильтр и одновременно обрабатывают ультразвуком с частотой 830-880 кГц и мощностью 0,6-1,4 Вт/см². Устройство для очистки крови включает колонку с мембранным фильтром, насос, генератор ультразвука с излучателем, размещенным на поверхности колонки. Использование этого способа и устройства позволяет повысить эффективность очистки за счет увеличения выведения из кровотока не только молекул токсинов малых размеров, но и крупных, так как они предварительно разрушаются на более мелкие составляющие с помощью ультразвука. Однако продолжительность процедуры определяется так же, как и у предыдущих, скоростью забора крови у пациента.The known method and device according to the application for invention of the Russian Federation No. 92006190, which suggest a high degree of purification due to the fact that the blood being cleaned is passed through a membrane filter and is simultaneously treated with ultrasound at a frequency of 830-880 kHz and a power of 0.6-1.4 W / cm ² . The device for blood purification includes a column with a membrane filter, a pump, an ultrasound generator with an emitter located on the surface of the column. Using this method and device can improve the cleaning efficiency by increasing the removal of not only small toxin molecules from the bloodstream, but also large ones, since they are previously destroyed into smaller components by ultrasound. However, the duration of the procedure is determined in the same way as in the previous ones, by the rate of blood sampling from the patient.

Целью создания заявляемого изобретения является повышение качества очистки, заключающееся в увеличении количества отфильтрованных молекул токсичных веществ за счет многократного прохождения очищаемой крови через фильтр, входящий в контур очистки, а также сокращение времени процедуры за счет ускорения циркуляции крови по контуру очистки по сравнению со скоростью забора крови у пациента.The aim of the creation of the claimed invention is to improve the quality of cleaning, which consists in increasing the number of filtered molecules of toxic substances due to the multiple passage of the blood being cleaned through the filter included in the cleaning circuit, as well as reducing the time of the procedure by accelerating blood circulation along the cleaning circuit compared to the blood sampling rate in a patient.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Очищаемую кровь пропускают через фильтр, причем забор крови у пациента осуществляют со скоростью, устанавливаемой в зависимости от состояния кровеносных сосудов. Кровь накапливают до заданного объема, после чего начинают продолжительную циркуляцию через фильтр со скоростью, в несколько раз превышающей скорость забора крови у пациента. При этом дальнейший процесс забора крови и возврат очищенной крови пациенту происходит одновременно с процессом очистки.The blood to be cleaned is passed through a filter, and the patient is sampled at a rate determined by the state of the blood vessels. Blood is accumulated to a predetermined volume, after which continuous circulation through the filter begins at a speed several times higher than the patient’s blood sampling rate. In this case, the further process of blood sampling and return of purified blood to the patient occurs simultaneously with the cleaning process.

Кроме того, для сохранения объемного баланса крови постоянно отслеживается объем отфильтрованной жидкости (фильтрата) и возмещается соответственным количеством замещающего раствора.In addition, to maintain the volume balance of the blood, the volume of the filtered liquid (filtrate) is constantly monitored and compensated for with the corresponding amount of the replacement solution.

Устройство очистки крови содержит устройство забора крови, устройство возврата и контур очистки, в который входят фильтр и первый насос для обеспечения циркуляции крови по контуру очистки. Устройство очистки крови также включает в себя устройство управления, соединенное с устройством забора крови, контуром очистки и устройством возврата. Контур очистки содержит буферную емкость с выходным патрубком для очищенной крови и датчиком давления, а также второй насос для отсасывания фильтрата, который соединен с фильтром. Устройство забора крови через первый гидротракт связано с контуром очистки, а устройство возврата через второй гидротракт - с выходным патрубком буферной емкости.The blood purification device comprises a blood sampling device, a return device and a purification circuit, which includes a filter and a first pump for circulating blood along the purification circuit. The blood purification device also includes a control device connected to a blood sampling device, a purification circuit, and a return device. The purification circuit contains a buffer tank with an outlet for purified blood and a pressure sensor, as well as a second pump for suctioning the filtrate, which is connected to the filter. The device for blood sampling through the first hydrotract is connected to the purification circuit, and the return device through the second hydrotract is connected to the outlet pipe of the buffer tank.

Кроме того, устройство забора крови может содержать третий насос для забора крови из кровеносного сосуда, а также четвертый насос для введения антикоагуляционного препарата и пятый насос для введения замещающего раствора в первый гидротракт.In addition, the blood sampling device may include a third pump for collecting blood from a blood vessel, as well as a fourth pump for administering an anticoagulation preparation and a fifth pump for introducing a replacement solution into the first hydrotract.

Кроме того, устройство забора крови и устройство возврата могут быть снабжены датчиками давления.In addition, the blood sampling device and the return device may be provided with pressure sensors.

Перечень чертежей.The list of drawings.

Фигура 1 - устройство для очистки крови. Структурная схема.Figure 1 - device for blood purification. Structural scheme.

Фигура 2 - устройство для очистки крови. Пример конкретного выполнения в виде функциональной схемы.Figure 2 - device for blood purification. An example of a specific implementation in the form of a functional diagram.

Устройство для очистки крови (фиг.1) содержит устройство забора крови 1, устройство возврата 2 и контур очистки 3, в который входят фильтр 4, первый насос 5 и буферная емкость 6 с выходным патрубком 7 (для выпуска очищенной крови) и датчиком давления 8 (измеряющим давление в буферной емкости). Фильтрат отводится из фильтра 4 с помощью второго насоса 9. Устройство забора крови 1 через первый гидротракт 10 связано с контуром очистки 3, а устройство возврата 2 через второй гидротракт 11 - с выходным патрубком 7 буферной емкости 6. Для управления всеми насосами и датчиками служит устройство управления 12.The blood purification device (Fig. 1) contains a blood sampling device 1, a return device 2 and a purification circuit 3, which includes a filter 4, a first pump 5 and a buffer tank 6 with an outlet pipe 7 (for the release of purified blood) and a pressure sensor 8 (measuring the pressure in the buffer tank). The filtrate is discharged from the filter 4 using the second pump 9. The blood sampling device 1 through the first hydrotract 10 is connected to the purification circuit 3, and the return device 2 through the second hydrotract 11 is connected to the outlet pipe 7 of the buffer tank 6. To control all pumps and sensors, the device management 12.

В качестве примера конкретной реализации может служить устройство для очистки крови, функциональная схема которого представлена на фиг.2.As an example of a specific implementation, a blood purification device may be used, the functional diagram of which is shown in FIG. 2.

Очистка крови по заявляемому способу и с помощью заявляемого устройства происходит следующим образом.Blood purification according to the claimed method and using the inventive device is as follows.

Кровь из кровеносного сосуда пациента поступает в устройство забора крови 1 под воздействием третьего насоса 13 со скоростью 20-100 мл/мин, которая задается устройством управления 12. Давление в сосуде постоянно отслеживается датчиком давления 14 в сосуде забора крови, чтобы регулировать через устройство управления 12 скорость отсасывания третьего насоса 13 и избежать “схлопывания” стенок сосуда. У пациента производят забор крови из кровеносного сосуда с оптимальной скоростью. Через гидротракт 10 кровь поступает в контур очистки 3, туда же вводится антикоагулянт (например, гепарин) с помощью четвертого насоса 15 для исключения сворачивания крови. Проводится первичное заполнение гидравлической системы, при этом кровью заполняется буферная емкость 6. Объем буферной емкости должен быть не менее суммы объемов заполнения отрезков магистрали а, b, с (около 10 мл) и объема заполнения фильтра (для фильтра типа F-60 фирмы Fresenius этот объем составляет 84 мл, а для фильтра F-40 той же фирмы - 44 мл). Объем заполнения буферной емкости контролируется по давлению в ней датчиком давления 8. Превышение давления в буферной емкости на 5 мл ртутного столба относительно атмосферного давления сигнализирует о заполнении системы и по сигналу с устройства управления 12 включается первый насос 5 для начала непрерывной циркуляции через фильтр 4 по контуру очистки 3 со скоростью, в несколько раз превышающей скорость набора крови у пациента. Этот насос 5 имеет скорость перекачки 150-300 мл/мин. Кровь начинает циркулировать но контуру очистки, и молекулы токсических веществ в фильтре 4 начинают отфильтровываться в фильтрат. Для его откачки служит второй насос 9, снабженный расходомером и электрически связанный с устройством управления 12 для отслеживания количества отфильтрованной жидкости. Для обеспечения объемного баланса перекачиваемой крови в контур очистки 3 поступает замещающий (физиологический) раствор через пятый насос 16, снабженный также расходомером и электрически связанный с устройством управления 12. То есть, сколько жидкости по объему отфильтровалось из контура очистки, столько же туда и поступило. В то же время кровь от пациента продолжает поступать в контур очистки, который представляет собой круг: фильтр 4 - нижняя часть буферной емкости 6 - первый насос 5 - фильтр 4. В результате количество очищенной крови в буферной емкости 6 увеличивается, появляется ее избыток, и через патрубок 7, расположенный в верхней части буферной емкости, она начинает поступать по гидротракту 11 в устройство возврата 2, а точнее - в капельницу 17, оснащенную защитой от попадания пузырьков воздуха в сосуд и снабженную датчиком давления 18, для возврата в кровеносную систему пациента. При этом скорость возврата крови всегда будет равняться скорости забора крови у пациента.Blood from the patient’s blood vessel enters the blood sampling device 1 under the influence of the third pump 13 at a speed of 20-100 ml / min, which is set by the control device 12. The pressure in the vessel is constantly monitored by the pressure sensor 14 in the blood collection vessel to regulate through the control device 12 the suction speed of the third pump 13 and to avoid “collapse” of the walls of the vessel. A patient is sampled from a blood vessel at an optimal rate. Through hydrotract 10, blood enters the purification circuit 3, and an anticoagulant (e.g., heparin) is injected there using the fourth pump 15 to prevent blood clotting. The hydraulic system is initially filled, and the buffer tank 6 is filled with blood. The volume of the buffer tank must be at least the sum of the filling volumes of sections a, b, c (about 10 ml) and the filter filling volume (for a Fresenius type F-60 filter, this the volume is 84 ml, and for the F-40 filter of the same company - 44 ml). The filling volume of the buffer tank is controlled by the pressure in it 8. The excess of pressure in the buffer tank by 5 ml of mercury relative to atmospheric pressure signals the filling of the system and the signal from control device 12 switches on the first pump 5 to start continuous circulation through filter 4 along the circuit cleaning 3 at a speed several times higher than the speed of blood collection in the patient. This pump 5 has a pumping speed of 150-300 ml / min. Blood begins to circulate but the purification circuit, and the molecules of toxic substances in the filter 4 begin to filter into the filtrate. For its pumping serves a second pump 9, equipped with a flow meter and electrically connected to the control device 12 to track the amount of filtered liquid. To ensure the volume balance of the pumped blood, a replacement (physiological) solution enters the purification circuit 3 through the fifth pump 16, also equipped with a flowmeter and electrically connected to the control device 12. That is, how much liquid was filtered out from the purification circuit by volume, the same amount was received. At the same time, blood from the patient continues to flow into the purification circuit, which is a circle: filter 4 - the lower part of the buffer tank 6 - the first pump 5 - filter 4. As a result, the amount of purified blood in the buffer tank 6 increases, its excess appears, and through the pipe 7, located in the upper part of the buffer tank, it begins to flow through the flow path 11 to the return device 2, and more precisely, to the dropper 17, equipped with protection against air bubbles entering the vessel and equipped with a pressure sensor 18, to return to the blood patient system. In this case, the rate of blood return will always be equal to the rate of blood sampling from the patient.

В качестве первого, второго, третьего и пятого насосов могут служить насосы роликовые перистальтические, разработанные в ЗАО “Новатор” для устройства АЛУС-01 (номер 0050101) (фиг.3). В качестве четвертого насоса может служить любой медицинский шприцевой насос. В качестве фильтра можно использовать волоконный фильтр немецкой фирмы Fresenius типа F-40 или F-60. Датчики измерения давления в сосудах пациента - датчики фирмы Motorolla, модель МРХ4250АР. В качестве буферной емкости можно использовать полихлорвиниловый контейнер ЗАО БФА, изготавливаемый для детоксикации лимфы на объем 100 мл. Гидротрактами могут быть полихлорвиниловые трубки диаметром 3,3 мм, выпускаемые также ЗАО БФА, г. Москва.As the first, second, third and fifth pumps can serve as peristaltic roller pumps developed in JSC “Novator” for the device ALUS-01 (number 0050101) (figure 3). As a fourth pump, any medical syringe pump can serve. As a filter, you can use a fiber filter of the German company Fresenius type F-40 or F-60. Sensors for measuring pressure in the vessels of the patient are sensors from Motorolla, model MPX4250AP. As a buffer capacity, you can use the polyvinyl chloride container of BFA, manufactured for detoxification of lymph per 100 ml. Hydrotracts can be PVC pipes with a diameter of 3.3 mm, also produced by BFA, Moscow.

Таким образом, заявляемые способ и устройство для очистки крови обеспечивают оптимальный процесс очистки. При этом скорость отбора крови назначается и регулируется индивидуально для конкретного пациента с учетом состояния его сосудов и самочувствия, а многократное прохождение потока крови через фильтр обеспечивает высокую степень очистки. Общее время процедуры сокращается за счет увеличения скорости циркуляции потока крови по контуру очистки.Thus, the claimed method and device for blood purification provide an optimal cleaning process. In this case, the blood sampling rate is assigned and regulated individually for a particular patient, taking into account the state of his blood vessels and well-being, and multiple passage of blood flow through the filter provides a high degree of purification. The total time of the procedure is reduced due to an increase in the rate of circulation of the blood flow along the cleaning circuit.

Claims

1. A method of purifying blood by passing the blood to be cleaned, in which toxic substances are present, through a filter, characterized in that the blood collected from the patient is accumulated to the volume of the buffer capacity, this blood volume is repeatedly circulated through the filter to divert the molecules of toxic substances into the filtrate, this, a further blood sampling is carried out to clean and return the purified blood to the patient, and the circulation speed through the filter is set higher than the blood sampling rate, and to maintain volume balance, the volumetric amount of the filtrate is constantly monitored and the same volumetric amount of the replacement solution is added to the volume of blood circulating through the filter.

2. A blood purification device comprising a blood sampling device, a return device and a purification circuit, which includes a filter and a pump for circulating blood through a filter, characterized in that it includes a control device connected to a blood sampling device, a purification circuit and a device return, and the cleaning circuit contains a buffer tank with a pressure sensor and an outlet for purified blood and a pump for aspirating the filtrate from the filter, and the blood sampling device contains a pump for pumping blood, a pump for injection yes an anticoagulant, a pump for introducing a replacement solution and a pressure measurement sensor in the blood vessel of the blood sampling, and through the first hydrotract the blood sampling device is connected to the purification circuit, and the return device consists of a dropper with protection against air bubbles entering the vessel and a pressure measurement sensor in the blood a blood return vessel, the return device through a second hydrotract connected to the outlet of the buffer tank included in the purification circuit.