RU2409413C2 - Membrane module (versions) and membrane device (versions) - Google Patents
Membrane module (versions) and membrane device (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2409413C2 RU2409413C2 RU2009106027/05A RU2009106027A RU2409413C2 RU 2409413 C2 RU2409413 C2 RU 2409413C2 RU 2009106027/05 A RU2009106027/05 A RU 2009106027/05A RU 2009106027 A RU2009106027 A RU 2009106027A RU 2409413 C2 RU2409413 C2 RU 2409413C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- permeate
- membrane module
- membranes
- shared medium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к мембранной технике для микро- и ультрафильтрации, в частности к устройствам для осуществления процессов мембранного разделения жидких и/или газообразных сред и/или массообменных процессов в медицинской, фармацевтической, химической, биотехнологической и других отраслях промышленности.The invention relates to membrane technology for micro- and ultrafiltration, in particular to devices for carrying out processes of membrane separation of liquid and / or gaseous media and / or mass transfer processes in the medical, pharmaceutical, chemical, biotechnological and other industries.
Вариант мембранного устройства для разделения крови (плазмофильтр мембранный) предназначен для разделения крови на плазму и эритроцитную массу при проведении процедуры плазмафереза в донорских целях для получения плазмы и аутоплазмы в учреждениях службы крови, а также в лечебных целях для детоксикации, иммуно- и реокоррекции в практическом здравоохранении на отделениях токсикологии, трансфузиологии, кардиологии, нефрологии, эндокринологии, аллергологии, пульмонологии, онкологии, дерматологии, наркологии, неврологии и др.; в акушерстве и гинекологии, педиатрии, реанимации, хирургии; в условиях клиник, больниц, в службе скорой помощи, в военно-полевой медицине и в условиях медицины катастроф.A variant of the membrane device for blood separation (membrane plasma filter) is intended for separation of blood into plasma and erythrocyte mass during the plasmapheresis procedure for donor purposes to obtain plasma and autoplasma in blood service establishments, as well as for therapeutic purposes for detoxification, immuno-and re-correction in practice healthcare at the departments of toxicology, transfusiology, cardiology, nephrology, endocrinology, allergology, pulmonology, oncology, dermatology, narcology, neurology, etc .; in obstetrics and gynecology, pediatrics, resuscitation, surgery; in clinics, hospitals, in the ambulance service, in field medicine and in disaster medicine.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известно массообменное устройство, содержащее набор опорных элементов, расположенные между ними полупроницаемые мембраны и приспособления для стяжки опорных элементов, причем опорные элементы и мембраны имеют соосные отверстия для ввода и вывода жидкости, а опорные элементы выполнены с выемками вокруг отверстий [1]. Герметизацию камер разделяемой среды и пермеата в данном устройстве осуществляют путем стяжки опорных элементов и механического прижатия мембранного материала к герметизирующим элементам.Known mass transfer device containing a set of support elements, located between them semipermeable membranes and devices for screed support elements, moreover, the supporting elements and membranes have coaxial holes for input and output of fluid, and the supporting elements are made with recesses around the holes [1]. The sealing of the chambers of the shared medium and permeate in this device is carried out by tightening the support elements and mechanically pressing the membrane material to the sealing elements.
Недостатками данного устройства являются невозможность его массового производства вследствие низкой технологичности его изготовления, обусловленной сложностью изготовления опорных элементов и необходимостью тщательной центровки отверстий подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата в мембранах и опорных элементах, а также невозможность использования трековых (ядерных) мембран, так как они при герметизации путем механического сжатия повреждаются (лопаются).The disadvantages of this device are the impossibility of its mass production due to the low manufacturability of its manufacture, due to the complexity of the manufacture of support elements and the need for careful alignment of the inlet and outlet of the shared medium and drainage of permeate in the membranes and support elements, as well as the inability to use track (nuclear) membranes, since when sealed by mechanical compression, they are damaged (burst).
Известно массообменное устройство, содержащее набор полупроницаемых гофрированных пластин, зажатых между двумя опорными элементами [2]. Конструкция данного устройства позволяет исключить располагаемые обычно между мембранами сепарационные элементы, однако она отличается сложностью изготовления полупроницаемых пластин, что ограничивает массовость производства из-за низкой технологичности изготовления.Known mass transfer device containing a set of semipermeable corrugated plates sandwiched between two supporting elements [2]. The design of this device eliminates the separation elements usually located between the membranes, however, it differs in the complexity of manufacturing semipermeable plates, which limits the mass production due to the low manufacturability.
Известно мембранное устройство, содержащее прямоугольный корпус с коллекторами подвода и отвода разделяемой среды и отвода пермеата, и мембранный модуль, выполненный в виде блока, образованного сложенной складками мембраны и расположенными между складками сепарационными элементами [3]. Торцовые кромки модуля герметизированы заливкой пластиком по всей высоте герметиком. Конструкция данного устройства позволяет организовать только штучное производство, что свидетельствует о его низкой технологичности. Кроме этого для обеспечения проточности разделяемой среды между складками мембранного материала установлены дополнительные каналообразующие элементы, что приводит к образованию неравномерного распределения потоков и образованию застойных зон, что снижает производительность работы устройства.A membrane device is known that contains a rectangular housing with collectors for supplying and discharging a shared medium and for removing permeate, and a membrane module made in the form of a block formed by folded membrane folds and separation elements located between the folds [3]. The end edges of the module are sealed with a plastic sealant over the entire height with a sealant. The design of this device allows you to organize only piece production, which indicates its low manufacturability. In addition, to ensure the flow of the shared medium between the folds of the membrane material, additional channel-forming elements are installed, which leads to the formation of uneven distribution of flows and the formation of stagnant zones, which reduces the performance of the device.
Известен мембранный аппарат [4], состоящий из корпуса со штуцерами ввода разделяемой среды и вывода продуктов мембранного элемента, выполненного в виде герметизированного по трем сторонам сложенного гармошкой пакета из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажа, а также обоймы из отвержденного герметика, в которой закреплена негерметизированная сторона пакета, причем аппарат снабжен непроницаемой перегородкой, расположенной между корпусом и мембранным элементом, а также непроницаемым чехлом, расположенным вокруг незакрепленной части мембранного элемента и герметично сочлененным с непроницаемой перегородкой.Known membrane apparatus [4], consisting of a housing with fittings for the input of a shared medium and output products of the membrane element, made in the form of a sealed package on three sides of an accordion folded from two flat semipermeable membranes and placed between them drainage, as well as clips from cured sealant, which fixed the unsealed side of the bag, and the apparatus is equipped with an impermeable partition located between the housing and the membrane element, as well as an impermeable cover, located loose around the membrane element and sealingly jointed with the impermeable membrane.
Данный мембранный аппарат позволяет несколько улучшить гидродинамические характеристики потока разделяемой смеси за счет предотвращения смешивания исходной разделяемой смеси и концентрата, однако он недостаточно эффективен в эксплуатации и характеризуется обусловленной сложностью конструкции, низкой технологичностью изготовления мембранного аппарата.This membrane apparatus allows to slightly improve the hydrodynamic characteristics of the flow of the separated mixture by preventing mixing of the initial separated mixture and the concentrate, but it is not efficient enough in operation and is characterized by the complexity of the design, low manufacturability of the manufacture of the membrane apparatus.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническом результату (прототипом) является мембранный аппарат для проведения процессов массообмена и/или разделения жидких сред [5], содержащий корпус с патрубками подвода и отвода сред, размещенный в нем мембранный модуль, выполненный из набора плоских полупроницаемых мембран и средств герметизации, образующих две группы чередующихся камер для обмена сред или разделяемой среды и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода сред, набора сепарационно-дренажных прокладок, размещенных в камерах, и элементы герметизации модуля в корпусе, причем средства герметизации импрегнированны в сетчатые сепараторы и выполнены в виде планок из материала, содержащего термопласт, расположенных вдоль направления движения сред и неразъемно соединенных с мембранами с образованием в местах контакта с ними опорных элементов в виде колонн, при этом элементы герметизации модуля в корпусе выполнены в виде выступов на внутренней поверхности корпуса и герметично соединены с опорными элементами. В этом аппарате мембранный модуль снабжен дополнительными планками, расположенными внутри камер по направлению движения сред, и дополнительными выступами на внутренней поверхности корпуса, дополнительные планки выполнены из материала, содержащего термопласт, неразъемно соединены с мембранами с образованием в местах контакта с ними дополнительных опорных элементов в виде колонн, а дополнительные выступы герметично соединены с дополнительными опорными элементами, причем в качестве мембран используют трековые (ядерные) мембраны.The closest in technical essence and the achieved technical result (prototype) is a membrane apparatus for carrying out processes of mass transfer and / or separation of liquid media [5], comprising a housing with inlets for supplying and discharging media, a membrane module placed in it, made of a set of flat semipermeable membranes and sealing means, forming two groups of alternating chambers for the exchange of media or a shared medium and permeate, open in the direction of supply and removal of media, a set of separation and drainage gaskets, placed in the chambers, and the sealing elements of the module in the housing, and the sealing means are impregnated into the mesh separators and made in the form of strips of a material containing thermoplastic located along the direction of movement of the media and permanently connected to the membranes with the formation in the places of contact with them supporting elements in the form columns, while the sealing elements of the module in the housing are made in the form of protrusions on the inner surface of the housing and are hermetically connected to the supporting elements. In this apparatus, the membrane module is equipped with additional strips located inside the chambers in the direction of the media, and additional protrusions on the inner surface of the housing, additional strips are made of material containing thermoplastic, are inextricably connected to the membranes with the formation of additional supporting elements in the places of contact with them in the form columns, and additional protrusions are hermetically connected to additional supporting elements, and track (nuclear) membranes are used as membranes.
От традиционных мембран, получаемых методами химической технологии, трековые (ядерные) мембраны отличаются высокой однородностью геометрических размеров и правильностью форм пор, высокой селективностью по отношению к выделяемому компоненту, очень низкой адсорбцией компонентов разделяемых сред поверхностью мембраны, биологической инертностью, полной совместимостью с большинством разделяемых сред (компонентами крови) и низким травмирующим действием на разделяемые компоненты (форменные элементы крови). Главные преимущества трековых мембран - малая толщина и высокая однородность пор по размерам, что определяет низкое сопротивление течению филируемой среды, высокую селективность фильтрации, удерживание отделяемых частиц на поверхности мембраны и легкость регенерации, а также прозрачность, малый собственный вес и низкая адсорбция растворенных веществ.Track (nuclear) membranes are distinguished from traditional membranes by chemical engineering methods by their high uniformity of geometrical dimensions and correct pore shape, high selectivity with respect to the released component, very low adsorption of the components of the media separated by the membrane surface, biological inertness, and full compatibility with most shared media (blood components) and low traumatic effect on shared components (blood cells). The main advantages of track membranes are their small thickness and high pore size uniformity, which determines a low resistance to the flow of the milled medium, high filtration selectivity, retention of separated particles on the membrane surface and ease of regeneration, as well as transparency, low dead weight and low adsorption of dissolved substances.
Основные недостатки трековых (ядерных) мембран, ограничивающие до последнего времени их широкое практическое использование в мембранной технике - низкая прочность и склонность к растрескиванию, высокая электризуемость, что доказывает низкую технологичность.The main disadvantages of track (nuclear) membranes, limiting until recently their widespread practical use in membrane technology - low strength and tendency to crack, high electrification, which proves low manufacturability.
Однако наряду с высокими функциональными показателями трековые мембраны отличаются малой толщиной (до 10 мкм), низкой механической прочностью (трековые мембраны обычно не выдерживают герметизацию прижатием к контурам герметизации и лопаются вследствие малой толщины), высокой электризуемостью и низкой адгезивностью по отношению к традиционным клеям.However, along with high functional indicators, track membranes are distinguished by small thickness (up to 10 μm), low mechanical strength (track membranes usually do not withstand pressurization by pressing to the sealing contours and burst due to their small thickness), high electrification, and low adhesion to traditional adhesives.
Сложностью использования трековых мембран, наиболее эффективных по сравнению с другими типами мембран, является также то, что они при герметизации путем механического сжатия повреждаются (трескаются).The difficulty of using track membranes, the most effective compared to other types of membranes, is also that they are damaged (cracked) when sealed by mechanical compression.
Кроме этого наличие в аппарате по прототипу проложенных между трековыми мембранами сепарационных элементов в виде сеток приводит к чрезвычайно неравномерному распределению истоков по мембране и образованию застойных зон, что в свою очередь существенно снижает производительность разделения и массобмена.In addition, the presence in the apparatus according to the prototype of separation elements in the form of grids laid between the track membranes leads to an extremely uneven distribution of the sources along the membrane and the formation of stagnant zones, which in turn significantly reduces the separation and mass transfer performance.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТOBJECT OF THE INVENTION AND TECHNICAL RESULT
Целью изобретения и достигаемым при его использовании техническим результатом является повышение технологичности изготовления и эффективности функционирования мембранных модулей и мембранных аппаратов, обеспечение возможности ускоренной замены отработанных мембранных модулей и использования в качестве мембранного материала практически любых мембран, в том числе и наиболее предпочтительных трековых (ядерных) мембран.The aim of the invention and the technical result achieved by its use is to increase the manufacturability and efficiency of the membrane modules and membrane devices, to enable the rapid replacement of spent membrane modules and to use almost any membrane as the membrane material, including the most preferred track (nuclear) membranes .
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются тем, что в мембранном модуле для разделения сред или массообмена, содержащем набор пористых мембран, рельефных элементов и средств герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы выполнены в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среда и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.The goal and the required technical result are achieved by the fact that in the membrane module for separating media or mass transfer, containing a set of porous membranes, relief elements and sealing means forming alternating chambers of the shared medium and permeate, according to the invention, the relief elements are made in the form of shared media chambers and permeate and threads and sealing loops attached to the surface of the membranes with the formation in the chambers of the shared medium and permeate longitudinally and transversely channels for the shared medium and permeate, open in the direction of supply and removal of the shared medium and permeate.
При этом мембраны, нити и контуры герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.At the same time, membranes, threads and sealing contours from the supply and discharge side of the shared medium are connected to each other with the formation of wedge-shaped edges directed by the narrowing towards the supply and discharge of the shared medium with the possibility of increasing the tightness of the chambers and reducing the hydrodynamic resistance during the supply and removal of the shared medium.
При этом мембраны, нити и контуры герметизации в местах их соприкосновения соединены между собой посредством клея, клея-расплава, термосварки, сварки токами высокой частоты, сварки ультразвуком или посредством вплавления материала нитей и контуров герметизации в поры мембраны с образованием упрочняющего каркаса.In this case, the membranes, threads and sealing contours at the points of their contact are interconnected by means of glue, hot melt glue, heat welding, welding with high-frequency currents, ultrasonic welding or by melting the material of the threads and sealing contours into the pores of the membrane with the formation of a reinforcing frame.
Кроме этого прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации расположены в камерах разделяемой среды и пермеата преимущественно параллельно друг другу равномерно или неравномерно удаленно друг от друга и выполнены преимущественно монолитными с преимущественной толщиной от 10 до 1000 мкм круглого, овального или многоугольного сечения с малой площадью контакта с поверхностью мембраны.In addition, the threads and sealing loops attached to the surfaces of the membranes are located in the chambers of the shared medium and permeate predominantly parallel to each other uniformly or unevenly spaced from each other and are made predominantly monolithic with a predominant thickness of 10 to 1000 μm round, oval or polygonal section with a small contact area with the surface of the membrane.
При этом мембранный модуль в качестве мембран содержит трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 микрон с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 микрона, с плотностью пор от 1×105 до 3×109 на 1 см2 или содержит сетчатые микрофильтрационные мембраны, например, из полисульфона, полиэфирсульфона, полиимидов, полиэфиримидов, полиакрилонитрила или сложных эфиров целлюлозы.Moreover, the membrane module as a membrane contains track membranes made of a polymer film with a predominant thickness of 5 to 20 microns with calibrated pores with a diameter of 0.05 to 1.0 microns, with a pore density of 1 × 10 5 to 3 × 10 9 per 1 cm 2 or contains cross-linked microfiltration membranes, for example of polysulfone, polyethersulfone, polyimides, polyetherimides, polyacrylonitrile or cellulose esters.
При этом прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации выполнены из полимерного термопластичного материала, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата, полиамида, севилена или литьевого фторопласта, а прикрепленные к поверхности мембраны контуры герметизации выполнены монолитными или композитными, квадратного, прямоугольного или трапециевидного сечения.At the same time, the threads and sealing loops attached to the membrane surfaces are made of polymer thermoplastic material, for example, polymeric materials based on polyethylene terephthalate, polyamide, sevilen, or injection molded fluoroplastic, and the sealing loops attached to the membrane surface are made of monolithic or composite, square, rectangular or trapezoidal section.
Толщина прикрепленных к поверхностям мембран контуров герметизации выполнена соразмерной толщине прикрепленных к мембранам и расположенных в камерах разделяемой среды и пермеата нитей преимущественно от 10 до 1000 мкм, а мембраны, нити и контуры герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5% и с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.The thickness of the sealing contours attached to the membrane surfaces is made commensurate with the thickness of the threads attached to the membranes and located in the chambers of the shared medium and permeate, from 10 to 1000 μm, and the membranes, threads and sealing contours are made of a polymer material with a working temperature range from -65 ° C to + 150 ° C, with water absorption at 25 ° C for 7 days, not more than 0.5% and with the possibility of sterilization in autoclaves or by radiation, for example, from a polymeric material based on polyethylene terephthalate or lipropylene.
Кроме этого контуры герметизации могут быть выполнены в виде полос из нескольких расположенных рядом или вплотную друг к другу нитей или в виде полос из термопластичного материала, из термопластичного материала с расположенными внутри нитями или из клея расплава, а сам мембранный модуль выполнен квадратного или прямоугольного сечения преимущественно в форме плоского параллепипеда.In addition, the sealing contours can be made in the form of strips of several threads adjacent to each other or adjacent to each other or in the form of strips of thermoplastic material, of thermoplastic material with threads located inside or of melt glue, and the membrane module itself is made of square or rectangular cross section mainly in the form of a flat parallelepiped.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются тем, что в мембранном модуле для разделения сред или массообмена, содержащем набор наружных стенок, пористых мембран, рельефных элементов и средств герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы выполнены в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среда и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата, причем мембраны, нити и контуры герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды в нем соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.The goal and the desired technical result are achieved by the fact that in the membrane module for separating media or mass transfer, containing a set of external walls, porous membranes, relief elements and sealing means forming alternating chambers of the shared medium and permeate, according to the invention, the relief elements are made in the form located inside chambers of the shared medium and permeate and attached to the surface of the membranes of the threads and sealing loops with the formation in the chambers of the shared medium and permeate longitudinally and pop cross-oriented channels for the shared medium and permeate, open in the direction of supply and removal of the shared medium and permeate, and the membranes, threads and sealing contours of the supply and discharge of the shared medium in it are connected to each other with the formation of wedge-shaped edges directed by narrowing towards the supply side and removal of the shared medium with the possibility of increasing the tightness of the chambers and reducing the hydrodynamic resistance during the supply and removal of the shared medium.
В данном варианте конструктивного исполнения мембранного модуля:In this embodiment of the membrane module:
наружные стенки, мембраны, нити и контуры герметизации в местах их соприкосновения соединены между собой посредством клея, клея-расплава, термосварки, сварки токами высокой частоты, сварки ультразвуком или посредством вплавления материала нитей и контуров герметизации в поры мембраны с образованием упрочняющего каркаса;the outer walls, membranes, threads and sealing contours in the places of their contact are interconnected by means of glue, hot melt adhesive, heat welding, welding with high-frequency currents, ultrasonic welding or by melting the material of the threads and sealing contours into the pores of the membrane with the formation of a reinforcing frame;
прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации расположены в камерах разделяемой среды и пермеата преимущественно параллельно друг другу;the threads and sealing loops attached to the membrane surfaces are located in the chambers of the shared medium and permeate mainly parallel to each other;
прикрепленные к поверхностям мембран нити выполнены преимущественно монолитными с преимущественной толщиной от 10 до 1000 мкм круглого, овального или многоугольного сечения с малой площадью контакта с поверхностью мембраны;the threads attached to the surfaces of the membranes are predominantly monolithic with a predominant thickness of 10 to 1000 μm of a round, oval or polygonal section with a small contact area with the membrane surface;
прикрепленные к поверхности мембраны нити расположены в камерах разделяемой среды и пермеата равномерно или неравномерно удаленно друг от друга;the threads attached to the membrane surface are located in the chambers of the shared medium and permeate uniformly or unevenly spaced from each other;
в качестве мембран содержатся трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 микрон с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 микрона, с плотностью пор от 1×105 до 3×109 на 1 см2 или в качестве мембран содержатся сетчатые микрофильтрационные мембраны, например, из полисульфона, полиэфирсульфона, полиимидов, полиэфиримидов, полиакрилонитрила или сложных эфиров целлюлозы;membranes contain track membranes made of a polymer film with a predominant thickness of 5 to 20 microns with calibrated pores with a diameter of 0.05 to 1.0 microns, with a pore density of 1 × 10 5 to 3 × 10 9 per 1 cm 2 or as membranes, mesh microfiltration membranes are contained, for example, from polysulfone, polyethersulfone, polyimides, polyetherimides, polyacrylonitrile or cellulose esters;
прикрепленные к поверхностям мембран нити и контуры герметизации выполнены из полимерного термопластичного материала, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата, полиамида, севилена или литьевого фторопласта, прикрепленные к поверхности мембраны контуры герметизации выполнены монолитными или композитными, квадратного, прямоугольного или трапециевидного сечения, а толщина прикрепленных к поверхностям мембран контуров герметизации выполнена соразмерной толщине прикрепленных к мембранам нитей преимущественно от 10 до 1000 мкм;the threads and sealing contours attached to the membrane surfaces are made of a polymeric thermoplastic material, for example, a polymeric material based on polyethylene terephthalate, polyamide, sevilen, or molded fluoroplastic, the sealing contours attached to the membrane surface are made of monolithic or composite, square, rectangular, or trapezoidal section, and the thickness of the attached to the surfaces of the membranes of the sealing loops is made commensurate with the thickness of the threads attached to the membranes mainly but from 10 to 1000 microns;
мембраны, нити и контуры герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5% и с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена;membranes, threads and sealing contours are made of polymeric material with a working temperature range from -65 ° C to + 150 ° C, with water absorption at 25 ° C for 7 days no more than 0.5% and with the possibility of sterilization in autoclaves or by radiation , for example, from a polymeric material based on polyethylene terephthalate or polypropylene;
контуры герметизации выполнены в виде полос из нескольких расположенных рядом или вплотную друг к другу нитей или в виде полос из термопластичного материала, из термопластичного материала с расположенными внутри нитями или из клея расплава;sealing contours are made in the form of strips of several adjacent or adjacent to each other threads or in the form of strips of thermoplastic material, of thermoplastic material with threads located inside or of melt glue;
мембранный модуль выполнен преимущественно квадратного или прямоугольного сечения преимущественно в форме плоского параллепипеда.the membrane module is made predominantly of square or rectangular cross section, mainly in the form of a flat parallelepiped.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения сред, содержащем корпус, коллектор разделяемой среды с патрубком подвода разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды и пермеата со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.The goal and the required technical result are also achieved by the fact that in a membrane device for separating media containing a housing, a collector of a shared medium with a pipe for supplying a shared medium, a permeate collector with a pipe for removing permeate and a membrane module located in the housing from a set of porous membranes with relief elements and according to the invention, the relief elements are made in the form of threads attached to the surface of the membrane membranes and sealing circuits with the formation in the chambers of the shared medium and permeate of longitudinally and transversely oriented channels for the shared medium and permeate, open to the collectors of the shared medium and permeate from the sides of the supply and removal of the shared medium and permeate.
При этом данный вариант мембранного устройства содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, и содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе.Moreover, this embodiment of the membrane device comprises a membrane module, structurally made according to one of the above options, and contains means for sealing the membrane module in the housing.
При этом мембранное устройство и его элементы, включая коллектор разделяемой среды с патрубком разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.In this case, the membrane device and its elements, including the shared medium collector with the shared medium pipe, the permeate collector with the permeate pipe and the membrane module located in the housing from the set of porous membranes with relief elements and sealing means, are made of a polymer material with a working temperature range from -65 ° C to + 150 ° C, with the possibility of sterilization in autoclaves or by radiation and with water absorption at 25 ° C for 7 days no more than 0.5%, for example, from a polyethylene-based polymer material ereftalata or polypropylene.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения сред, содержащем корпус, коллектор подвода разделяемой среды с патрубком подвода разделяемой среды, коллектор отвода разделяемой среды с патрубком отвода разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль или мембранный элемент из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среда и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды и пермеата со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.The goal and the required technical result are also achieved by the fact that in a membrane device for separating media containing a housing, a collector for supplying a shared medium with a pipe for supplying a shared medium, a collector for removing a shared medium with a pipe for sharing a shared medium, a permeate collector with a pipe for removing permeate and placed in a membrane module or a membrane element from a set of porous membranes with embossed elements and sealing means forming alternating chambers of a shared medium and perm ATA, according to the invention, the relief elements in the membrane module are made in the form of threads and sealing loops attached to the surface of the membranes with the formation in the chambers of the shared medium and permeate of longitudinally and transversely oriented channels for the shared medium and permeate, open to the collectors of the shared medium and permeate from the supply and removal of the shared medium and permeate.
При этом данный вариант мембранного устройства содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, и содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе, а в самом аппарате корпус, коллектор разделяемой среды с патрубком разделяемой среды, коллектор пермеата с патрубком пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.Moreover, this variant of the membrane device contains a membrane module, structurally made according to one of the above options, and contains means for sealing the membrane module in the housing, and in the apparatus itself is a housing, a shared medium collector with a shared medium pipe, a permeate manifold with a permeate pipe and placed in the housing the membrane module from a set of porous membranes with relief elements and sealing means is made of a polymer material with a working temperature range from -65 ° C to + 150 ° C, with ozhnostyu autoclaving or radiation manner and with water absorption at 25 ° C for 7 days is not more than 0.5%, for example from a polymeric material based on polyethylene or polypropylene.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения сред, содержащем корпус, коллектор подвода среды с массообмениваемым компонентом с патрубком подвода среды с обмениваемым компонентом, коллектор отвода среды с обмениваемым компонентом с патрубком отвода среды с обмениваемым компонентом, коллектор подвода пермеата с патрубком отвода пермеата коллектор отвода пермеата с патрубком отвода пермеата и размещенный в корпусе мембранный модуль или мембранный элемент из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры среды с обмениваемым компонентом и пермеата, согласно изобретению рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах среды с обмениваемым компонентом и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для среды с обмениваемым компонентом и пермеата, открытых в коллекторы среды с обмениваемым компонентом и пермеата со сторон подвода и отвода среды с обмениваемым компонентом и пермеата.The goal and the required technical result are also achieved by the fact that in a membrane device for separating media containing a housing, a manifold for supplying a medium with a mass exchange component with a nozzle for supplying a medium with an exchangeable component, a collector for venting a medium with an exchangeable component with a nozzle for venting a medium with an exchangeable component, a collector a permeate supply with a permeate outlet pipe a permeate drain manifold with a permeate pipe outlet and a membrane module or a membrane element of According to the invention, the relief elements in the membrane module are made in the form of threads and sealing loops attached to the surface of the membranes with the formation of longitudinally and permeate-like membranes in the chambers of the medium with the exchangeable component and permeate. transversely oriented channels for the medium with the exchangeable component and permeate open to the collectors of the medium with the exchangeable component and permeate from the sides and the removal of the medium with an exchangeable component and permeate.
При этом данный вариант мембранного устройства содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, и содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе, а в самом мембранном аппарате корпус, коллекторы, патрубки и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена.Moreover, this variant of the membrane device contains a membrane module structurally made according to one of the above options, and contains means for sealing the membrane module in the housing, and in the membrane apparatus itself, the housing, collectors, nozzles and a membrane module located in the housing from a set of porous membranes with relief elements and sealing means are made of a polymeric material with a working temperature range from -65 ° С to + 150 ° С, with the possibility of sterilization in autoclaves or by a radiation method and with dopogloscheniem at 25 ° C for 7 days is not more than 0.5%, for example from a polymeric material based on polyethylene or polypropylene.
Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что в мембранном устройстве для разделения крови (в плазмофильтре), содержащем корпус, коллектор подвода крови с патрубком подвода крови, коллектор отвода крови с патрубком отвода крови, коллектор плазмы с патрубком отвода плазмы и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры крови и плазмы, согласно изобретению рельефные элементы в мембранном модуле выполнены в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах крови и плазмы продольно и поперечно ориентированных каналов для крови и плазмы, открытых в коллекторы крови и плазмы со сторон подвода и отвода крови и отвода плазмы.The goal and the required technical result are also achieved by the fact that in the membrane device for blood separation (in the plasma filter), comprising a housing, a blood supply manifold with a blood supply pipe, a blood collection manifold with a blood pipe, a plasma collector with a plasma pipe and placed in a membrane module from a set of porous membranes with relief elements and sealing means forming alternating blood and plasma chambers according to the invention, according to the invention, the relief elements in the membrane module are made They are in the form of threads and sealing loops attached to the membrane surface with the formation in the blood and plasma chambers of longitudinally and transversely oriented channels for blood and plasma, open to the blood and plasma collectors from the sides of the supply and drainage of blood and the discharge of plasma.
При этом в мембранном модуле плазмофильтра мембраны, нити и средства герметизации со стороны подвода и отвода разделяемой среды соединены друг с другом с образованием клиновидных кромок, направленных сужениями в стороны подвода и отвода разделяемой среды с возможностью повышения герметичности камер и снижения гидродинамического сопротивления при подводе и отводе разделяемой среды.At the same time, in the membrane module of the plasma filter, the membranes, threads and sealing means from the inlet and outlet of the shared medium are connected to each other with the formation of wedge-shaped edges directed by narrowing towards the inlet and outlet of the shared medium with the possibility of increasing the tightness of the chambers and reducing the hydrodynamic resistance during inlet and outlet shared environment.
При этом в мембранном устройстве для разделения крови корпус, коллектор крови с патрубком крови, коллектор плазмы с патрубком плазмы и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран с рельефными элементами и средствами герметизации изготовлены из полимерного материала с рабочим диапазоном температур от -65°С до +150°С, с возможностью стерилизации в автоклавах или радиационным способом и с водопоглощением при 25°С в течение 7 суток не более 0,5%, например из полимерного материала на основе полиэтилентерефталата или полипропилена, а в качестве мембран преимущественно содержит трековые мембраны из полимерной пленки с преимущественной толщиной от 5 до 20 микрон с калиброванными порами диаметром от 0,05 до 1,0 микрона, с плотностью пор от 1×105 до 3×109 на 1 см2.At the same time, in the membrane device for blood separation, the body, the blood collector with the blood nozzle, the plasma collector with the plasma nozzle and the membrane module located in the housing from the set of porous membranes with relief elements and sealing means are made of a polymer material with a working temperature range of -65 ° С up to + 150 ° С, with the possibility of sterilization in autoclaves or by radiation and with water absorption at 25 ° С for 7 days no more than 0.5%, for example, from a polymeric material based on polyethylene terephthalate or poly Pilėnai and as membranes advantageously comprises track membranes of polymeric film with the preferred thickness of 5 to 20 microns with a calibrated pore diameter of 0.05 to 1.0 micron, a pore density of 1 × 10 May to 3 × 10 9 per 1 cm 2 .
При этом данный вариант мембранного устройства для разделения крови содержит мембранный модуль, конструктивно выполненный по одному из вышеописанных вариантов, содержит средства герметизации мембранного модуля в корпусе и выполнен преимущественно в форме плоского параллепипеда.Moreover, this embodiment of the membrane device for blood separation contains a membrane module structurally made according to one of the above options, contains means for sealing the membrane module in the housing and is made primarily in the form of a flat parallelepiped.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
На фиг.1, 2, 3 показаны варианты конструктивного исполнения исходных мембранных элементов, используемого при изготовлении заявляемых мембранных модулей и аппаратов, состоящие из пористой мембраны 1 с прикрепленными к ее поверхности рельефными элементами в виде продольно или поперечно расположенных нитей 2 и контуров герметизации 3, выполненных монолитными (фиг.1), композитными (фиг.2), где внутри контура герметизации расположены нити, или образованного набором рядом расположенных нитей 4 (фиг.3);Figure 1, 2, 3 shows the design options of the original membrane elements used in the manufacture of the inventive membrane modules and apparatuses, consisting of a
на фиг.4 и 5 показана схема изготовления заготовки мембранного модуля путем наложения и соединения двух мембранных элементов, состоящих из пористой мембраны 1 с прикрепленными к ее поверхности рельефными элементами в виде продольно или поперечно расположенных нитей 2 и контуров герметизации 3 и/или рядом расположенных нитей 4;4 and 5 show a diagram of the manufacture of a blank of a membrane module by applying and joining two membrane elements consisting of a
на фиг.6, 7 показаны конструкции заготовок мембранных модулей, изготовленных путем наложения и соединения двух мембранных элементов, состоящих из пористой мембраны 1 с прикрепленными к ее поверхности рельефными элементами в виде продольно или поперечно расположенных нитей 2 и контуров герметизации 3 и/или рядом расположенных нитей 4, с получением со сторон подвода и отвода разделяемой среды клинообразного герметичного и упрочняющего конструкцию соединения 10, направленного сужением (острыми ребрами соединения) 11 в стороны подвода и отвода разделяемой среды с образованием открытых в направлении движения разделяемой среды каналов;6, 7 show the designs of blanks of membrane modules made by applying and joining two membrane elements consisting of a
на фиг.7 и 8 показана схема изготовления мембранных модулей из описанных выше заготовок с соединением их между собой и прикреплением к полученному блоку заготовок нижней стенки 5 и верхней стенки 6 с получением одного из вариантов заявляемого мембранного модуля с наружными стенками;7 and 8 show a diagram of the manufacture of membrane modules from the preforms described above with their connection to each other and attaching to the resulting block of blanks the
на фиг.9 изображен вариант конструкции мембранного модулей из описанных выше заготовок с соединением их между собой без наружных стенок, предназначенный для установки в корпус мембранного аппарата с наружными стенками;figure 9 shows a design variant of the membrane modules from the above blanks with their connection to each other without external walls, intended for installation in the housing of the membrane apparatus with external walls;
на фиг.10 изображен вариант конструктивного исполнения мембранного аппарата для «тупиковой» фильтрации, содержащего корпус из боковых элементов 14, коллектор разделяемой среды 8 с патрубком подвода разделяемой среды 7, коллектор пермеата 13 с патрубком отвода пермеата 12 и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран 1 с рельефными элементами в виде нитей 2 и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и камеры пермеата 9;figure 10 shows a variant of the design of the membrane apparatus for "dead end" filtering, comprising a housing of
на фиг.11 изображен вариант конструктивного исполнения мембранного апапарата для «проточной» фильтрации (разделения крови, плазмофильтрации), содержащего корпусные элементы 14, коллектор подвода разделяемой среды 8 с патрубком подвода разделяемой среды 7, коллектор отвода разделяемой среды 17 с патрубком отвода разделяемой среды 18, коллектор пермеата 13 с патрубком отвода пермеата 12 и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран 1 с рельефными элементами в виде нитей 2 и средствами герметизации, образующих чередующиеся камеры разделяемой среды и камеры пермеата 9, с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата 9 продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в коллекторы разделяемой среды 8, 17 и коллектор пермеата 13 со сторон подвода и отвода разделяемой среды и пермеата;figure 11 shows a variant of the design of the membrane apparatus for "flowing" filtration (blood separation, plasma filtration), comprising
на фиг.12 изображен вариант конструктивного исполнения «массообменного» мембранного аппарата, содержащего корпус с корпусными элементами 14, коллектор подвода среды с массообмениваемым компонентом 8 с патрубком подвода среды с обмениваемым компонентом 7, коллектор отвода среды с обмениваемым компонентом 17 с патрубком отвода среды с обмениваемым компонентом 18, коллектор подвода пермеата с патрубком подвода пермеата 16, коллектор отвода пермеата 13 с патрубком отвода пермеата 12 и размещенный в корпусе мембранный модуль из набора пористых мембран 1 с рельефными элементами в виде нитей 2 и средствами герметизации, образующими чередующиеся камеры среды с обмениваемым компонентом и камеры пермеата 9, в которых рельефные элементы в виде прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах среды с обмениваемым компонентом и камер пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для среды с обмениваемым компонентом и пермеата, открытых в коллекторы среды с обмениваемым компонентом и пермеата со сторон подвода и отвода среды с обмениваемым компонентом и пермеата.on Fig shows a variant of the design of the "mass transfer" membrane apparatus, comprising a housing with
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬIMPLEMENTATION AND INDUSTRIAL APPLICABILITY
Характерной особенностью данного изобретения является образование распределительно-сепарационной системы в камерах мембранных модулей посредством рельефных элементов в виде расположенных внутри камер разделяемой среды и пермеата и прикрепленных к поверхности мембран нитей и контуров герметизации с образованием в камерах разделяемой среды и пермеата продольно и поперечно ориентированных каналов для разделяемой среды и пермеата, открытых в направлении подвода и отвода разделяемой среды и пермеата.A characteristic feature of this invention is the formation of a distribution and separation system in the chambers of the membrane modules by means of relief elements in the form of separable media and permeate located inside the chambers and threads and sealing loops attached to the surface of the membranes with the formation of longitudinally and transversely oriented channels in the chambers of the shared medium and permeate for the shared medium and permeate open in the direction of supply and removal of the shared medium and permeate.
Выполнение распределительно-сепарационной системы мембранных модулей и мембранных аппаратов в виде прикрепленных к поверхности мембран рельефных элементов в виде преимущественно параллельных нитей позволяет повысить эффективность разделения и массообмена за счет исключения застойных зон при движении разделяемых и массообменных сред.The implementation of the distribution and separation system of membrane modules and membrane devices in the form of relief elements attached to the surface of the membranes in the form of predominantly parallel threads allows to increase the efficiency of separation and mass transfer by eliminating stagnant zones during the movement of shared and mass transfer media.
Преимущественное применение профильных трековых мембран позволяет, по сравнению с другими используемыми в настоящее время мембранами, например обычными плоскими трековыми мембранами с сетчатыми сепараторами или мембранами на основе производных целлюлозы, существенно повысить эффективность разделения (отделения плазмы) и существенно уменьшить травмирование компонентов разделяемых сред (форменных элементов крови).The predominant use of profile track membranes allows, in comparison with other currently used membranes, for example, ordinary flat track membranes with mesh separators or membranes based on cellulose derivatives, to significantly increase the separation efficiency (plasma separation) and significantly reduce the injury to the components of the separated media (shaped elements) blood).
Использование в камерах разделяемых сред (маассобменных сред) и пермеата продольно и поперечно ориентированных нитей позволяет создать открытые в направлении движения сред каналы и равномерно распределить зоны соприкосновения мембран с сепарационными рельефными элементами по всей поверхности мембран, что существенно повышает сопротивляемость мембран действию трансмембранного давления и дает возможность повысить эффективность функционирования за счет возможности увеличения перепада давления в камерах, а также уменьшения толщины мембран без опасения механического повреждения мембран под действием трансмембранного давления.The use of longitudinally and transversely oriented filaments in chambers of separable media (mass transfer media) and permeate allows to create channels open in the direction of media movement and evenly distribute the contact zones of membranes with separation relief elements over the entire membrane surface, which significantly increases the membrane resistance to transmembrane pressure and makes it possible increase the efficiency of operation due to the possibility of increasing the pressure drop in the chambers, as well as reducing the thickness membranes without fear of mechanical damage to the membranes under the action of transmembrane pressure.
При этом прикрепленные к поверхности мембран нити предотвращают образование складок из мембранного материала в процессе изготовления и эксплуатации мембранного модуля, которые могут возникать в случае свободного расположения мембран и которые иногда полностью закупоривают проходное сечение щелевых камер.At the same time, the threads attached to the surface of the membranes prevent the formation of folds of membrane material during the manufacture and operation of the membrane module, which can occur in the case of a free arrangement of membranes and which sometimes completely clog the passage section of the slit chambers.
Кроме этого использование прикрепленных к пористой мембране нитей обеспечивает надежное соединение мембраны к зонам герметизации за счет нагрева под нагрузкой, при этом часть клея дополнительно вдавливается в поры мембран и это обеспечивает одновременно простую по технологической реализации, но надежную герметизацию камер и обеспечивает жесткость всей конструкции.In addition, the use of threads attached to a porous membrane ensures a reliable connection of the membrane to the sealing zones due to heating under load, while a part of the glue is additionally pressed into the pores of the membranes and this simultaneously provides a simple technological implementation, but reliable sealing of the chambers and ensures rigidity of the entire structure.
Наиболее предпочтительно использование заявляемых мембранных модулей и мембранных аппаратов на основе трековых мембран, особенно для разделения крови на плазму и эритроцитную массу, например при проведении процедуры плазмафереза в донорских целях для получения плазмы и аутоплазмы в учреждениях службы крови, а также и лечебных целях, для детоксикации, иммуно- и реокоррекции в практическом здравоохранении на отделениях токсикологии, трансфузиологии, кардиологии, нефрологии, эндокринологии, аллергологии, пульмонологии, онкологии, дерматологии, наркологии, неврологии и др.; в акушерстве и гинекологии, педиатрии, реанимации, хирургии; в условиях клиник, больниц, в службе скорой помощи и военно-полевой медицине, в ургентных случаях и в условиях медицины катастроф.It is most preferable to use the inventive membrane modules and membrane devices based on track membranes, especially for separating blood into plasma and erythrocyte mass, for example, when performing plasmapheresis for donor purposes to obtain plasma and autoplasma in blood service establishments, as well as for therapeutic purposes, for detoxification , immuno-and re-corrections in practical healthcare at the departments of toxicology, transfusiology, cardiology, nephrology, endocrinology, allergology, pulmonology, oncology, dermis toology, narcology, neurology, etc .; in obstetrics and gynecology, pediatrics, resuscitation, surgery; in clinics, hospitals, in the ambulance service and field medicine, in urgent cases and in disaster medicine.
Используемая в модулях и аппаратах по изобретению рельефная пористая трековая мембрана с распределительной системой в виде ориентированных в направлении движения сред нитей для тангенциально фильтруемых к поверхности потоков по сравнению с обычной трековой мембраной имеет следующие преимущества:The embossed porous track membrane used in the modules and apparatuses of the invention with a distribution system in the form of threads oriented in the direction of movement of the media for flows tangentially filtered to the surface of the stream in comparison with a conventional track membrane has the following advantages:
высокую прочность и стойкость к растрескиванию, низкую электризуемость, что определяет ее повышенную технологичность;high strength and resistance to cracking, low electrification, which determines its increased manufacturability;
практическое сохранение пористости и всех преимуществ исходной трековой мембраны.practical preservation of porosity and all the advantages of the original track membrane.
Трековые (ядерные) мембраны, на основе полиэтилентерефталатной пленки (лавсана), в частности, характеризуются:Track (nuclear) membranes based on polyethylene terephthalate film (lavsan), in particular, are characterized by:
толщиной пленки от 5 до 12 мкм, при ширине до 320 мм; диаметром пор от 0,05 до 2,0 мкм; плотностью пор от 10 (в пятой степени) до 3×109 (в девятой степени) на см2;film thickness from 5 to 12 microns, with a width of up to 320 mm; pore diameters from 0.05 to 2.0 microns; pore density from 10 (fifth degree) to 3 × 10 9 (ninth degree) per cm 2 ;
рабочим диапазоном температур от -65 до плюс +155°С, что допускает стерилизацию фильтров в автоклавах без каких-либо необратимых процессов;a working temperature range from -65 to plus + 155 ° C, which allows sterilization of filters in autoclaves without any irreversible processes;
негигроскопичностью, водопоглощением при 25°С в течение 7 суток - 0,5%;non-hygroscopicity, water absorption at 25 ° C for 7 days - 0.5%;
пассивностью в биологическом отношении, отсутствием компонентов, которые могут мигрировать в фильтрат (следовательно, не требуется выщелачивания перед использованием);biologically passive, lack of components that can migrate to the filtrate (therefore, leaching is not required before use);
возможностью регенерации путем отмыва фильтров тангенциальным потоком фильтрата или пульсирующим обратным потоком;the possibility of regeneration by washing the filters with a tangential filtrate stream or a pulsating reverse flow;
стойкостью при низких температурах, особенно характерных для криогенной техники;resistance at low temperatures, especially characteristic of cryogenic technology;
устойчивостью к большинству кислот, органических растворителей, разбавленным растворам щелочей;resistance to most acids, organic solvents, dilute alkali solutions;
гладкой поверхностью, в отличие от рыхлой поверхности традиционных сетчатых мембранных фильтров типа «Millipore», «Владинор» и др., что способствует их возможному использованию в аналитических целях, в частности, при исследовании отфильтрованных продуктов методами оптической или электронной микроскопии;a smooth surface, in contrast to the loose surface of traditional mesh membrane filters such as Millipore, Vladinor, etc., which contributes to their possible use for analytical purposes, in particular, in the study of filtered products by optical or electron microscopy;
малым собственным весом и весьма незначительной абсорбцией влаги, что позволяет использовать их для гравиметрического анализа;low dead weight and very low absorption of moisture, which allows them to be used for gravimetric analysis;
малой зольностью, что существенно при количественном элементном анализе с помощью нейтронной активации и оптической спектроскопии;low ash content, which is essential for quantitative elemental analysis using neutron activation and optical spectroscopy;
высоким пропусканием светового потока, достаточным для микроскопических исследований;high transmittance of light flux, sufficient for microscopic studies;
полным отсутствием радиоактивности в материале фильтров (при облучении лавсана используется энергия ионов, при которых не протекают ядерные реакции);the complete absence of radioactivity in the filter material (when irradiating lavsan, the ion energy is used, at which nuclear reactions do not occur);
полным задержанием частиц, превосходящих размеры пор, а следовательно, возможностью определения размеров задержанных частиц;complete retention of particles exceeding pore sizes, and therefore, the ability to determine the size of trapped particles;
возможностью классификации частиц по размерам в процессе последовательной фильтрации через фильтры с различным (последовательно уменьшающимся) диаметром пор.the ability to classify particles by size during sequential filtration through filters with different (successively decreasing) pore diameters.
В качестве одного из примеров промышленной реализации изобретения были изготовлены и испытаны устройства для разделения крови в виде плазмофильтров мембранных, предназначенных для разделения крови на плазму и эритроцитную массу при проведении процедур плазмафереза в донорских целях для получения плазмы и аутоплазмы в учреждениях службы крови, а также в лечебных целях для детоксикации, иммуно- и реокоррекции в практическом здравоохранении на отделениях токсикологии, трансфузиологии, кардиологии, нефрологии, эндокринологии, аллергологии, пульмонологии, онкологии, дерматологии, наркологии, неврологии и др.; в акушерстве и гинекологии, педиатрии, реанимации, хирургии; в условиях клиник, больниц, в службе скорой помощи, в военно-полевой медицине, в ургентных случаях и в условиях медицины катастроф.As one example of the industrial implementation of the invention, blood separation devices in the form of membrane plasma filters were manufactured and tested for separation of blood into plasma and erythrocyte mass during plasmapheresis procedures for donor purposes to obtain plasma and autoplasma in blood service establishments, as well as in therapeutic purposes for detoxification, immuno-and re-correction in practical public health at the departments of toxicology, transfusiology, cardiology, nephrology, endocrinology, allergology GII, pulmonology, oncology, dermatology, narcology, neurology, etc .; in obstetrics and gynecology, pediatrics, resuscitation, surgery; in clinics, hospitals, in ambulance services, in field medicine, in urgent cases and in disaster medicine.
Технические характеристики плазмофильтра мембранного ПФМ-500Specifications plasma membrane filter PFM-500
Основным конструктивным элементом плазмофильтров на основе изобретения является мембранный модуль, представляющий собой многокамерное устройство с чередующимися плоскими щелевыми камерами крови и плазмы, разделенными трековой мембраной, в кровяных и плазменных камерах которых находятся рельефные элементы в виде нитей, служащие для формирования каналов для потоков жидкости в них. Мембранные модули могут заключаться между двумя полимерными пластинами, к которым по периметру привариваются коллекторы для подвода крови и отвода эритроцитной массы и плазмы. В таблице 1 показаны данные плазмофильтра мембранного ПФМ-500.The main structural element of plasma filters based on the invention is a membrane module, which is a multi-chamber device with alternating flat slit chambers of blood and plasma separated by a track membrane, in the blood and plasma chambers of which there are relief elements in the form of threads, which serve to form channels for fluid flows into them . Membrane modules can be sandwiched between two polymer plates, to which collectors are welded around the perimeter for supplying blood and removing erythrocyte mass and plasma. Table 1 shows the data of the plasma filter membrane PFM-500.
Главным функциональным элементом плазмофильтров по изобретению является рельефная трековая мембрана. Поры в мембране образуются при облучении полимерной пленки ускоренными на циклотроне тяжелыми ионами и последующей ее физико-химической обработке. Уникальными функциональными свойствами трековых мембран являются: малая толщина, цилиндрическая форма и калиброванность пор, высокая селективность фильтрации, отсутствие экстрагируемых веществ, низкая адсорбция растворенных веществ, низкое сопротивление течению фильтруемой среды.The main functional element of the plasma filters according to the invention is a raised track membrane. Pores in the membrane are formed upon irradiation of a polymer film with heavy ions accelerated at the cyclotron and its subsequent physicochemical treatment. The unique functional properties of track membranes are: small thickness, cylindrical shape and pore calibration, high filtration selectivity, the absence of extractable substances, low adsorption of dissolved substances, low resistance to the flow of the filtered medium.
В плазмофильтрах по изобретению используется преимущественно, но не обязательно, мембрана из полиэтилентерефталатной пленки толщиной 10 мкм, пористостью 6-10% и размером пор около 0,5 мкм. Открытые со стороны входа и выхода продольные каналы, цилиндрическая форма пор и гладкая поверхность исходной трековой мембраны существенно снижают травмирующее воздействие на форменные элементы крови и позволяют выдерживать без гемолиза трансмембранное давление до 200 мм рт.ст., что в три раза выше, чем у аналогов с мембранами в виде полых волокон.The plasma filters of the invention primarily use, but not necessarily, a membrane of a polyethylene terephthalate film with a thickness of 10 μm, a porosity of 6-10% and a pore size of about 0.5 μm. The longitudinal channels open on the inlet and outlet sides, the cylindrical shape of the pores and the smooth surface of the original track membrane significantly reduce the traumatic effect on the blood cells and allow the transmembrane pressure to withstand hemolysis up to 200 mm Hg, which is three times higher than that of analogues with hollow fiber membranes.
Мембранный плазмофильтр по изобретению работает следующим образом: кровь подводится через патрубок подвода крови в коллектор подвода крови, равномерно распределяется по всем камерам крови и движется по открытым каналам в них тангенциальным потоком вдоль мембраны в направлении патрубка отвода крови. При этом в камерах крови создается избыточное давление, и часть плазмы через поры мембран фильтруется в плазменные камеры, собирается в коллектор плазмы и выводится из плазмофильтра через патрубок отвода плазмы.The membrane plasma filter according to the invention works as follows: blood is supplied through the blood supply pipe to the blood supply collector, is evenly distributed over all blood chambers and moves along the open channels in them in a tangential flow along the membrane in the direction of the blood pipe. In this case, excess pressure is created in the blood chambers, and part of the plasma is filtered through the pores of the membranes into the plasma chambers, collected in the plasma collector, and removed from the plasma filter through the plasma outlet pipe.
Конструкция плазмофильтров, гидродинамика потоков крови и плазмы, характеристики мембран позволяют свободно проходить через последние всем жидким компонентам крови с большей частью токсинов и некомпетентных веществ и задерживать ее форменные элементы.The design of plasma filters, the hydrodynamics of blood and plasma flows, and the characteristics of the membranes allow all liquid components of the blood to pass freely through the latter with the majority of toxins and incompetent substances and retain its shaped elements.
Сравнительные функциональные характеристики модификаций плазмофильтров мембранных ПФМ-500 и ПМФ-800 приведены в табл.2. The comparative functional characteristics of the membrane plasma filter modifications PFM-500 and PMF-800 are given in Table 2.
Плазмофильтры мембранные являются изделиями однократного применения и сохраняют стерильность, апирогенность и нетоксичность в течение всего гарантийного срока хранения. Срок годности плазмофильтров - не менее 3 лет.Membrane plasma filters are single-use products and retain sterility, pyrogen-free and non-toxic throughout the warranty period of storage. Plasma filters last for at least 3 years.
Плазмофильтры могут применяться в составе устройств мембранного плазмафереза, выпускаемых, в частности, по ТУ 9444-004-49013468-2007, а также с трансфузионными магистралями, имеющими разрешительные документы к использованию в медицинской практике, что дает врачу возможность выбрать оптимальную для конкретного пациента методику.Plasma filters can be used as part of membrane plasmapheresis devices, manufactured, in particular, according to TU 9444-004-49013468-2007, as well as with transfusion lines with permits for use in medical practice, which gives the doctor the opportunity to choose the optimal method for a particular patient.
Экспериментальные исследования функциональных свойств плазмофильтров, изготовленных с использованием предлагаемых мембранных модулей, были проведены в клиниках Санкт-Петербурга. Соответствие плазмофильтров мировому уровню проверялось путем сравнения их функциональных характеристик с характеристиками плазмофильтров ведущих зарубежных фирм. Испытания проводились на консервированной цитратом человеческой крови с гематокритом 0,42 л/л при скорости тока крови 10,0 мл/мин. Результаты показали, что по функциональным характеристикам испытуемые плазмофильтры с использованием предлагаемого мембранного модуля вполне соответствуют мировому уровню и даже превосходят их по отдельным парметрам.Experimental studies of the functional properties of plasma filters made using the proposed membrane modules were carried out in clinics in St. Petersburg. The conformity of plasma filters to the world level was checked by comparing their functional characteristics with the characteristics of plasma filters of leading foreign companies. The tests were carried out on canned human blood citrate with a hematocrit of 0.42 l / l at a blood flow rate of 10.0 ml / min. The results showed that, according to the functional characteristics, the tested plasma filters using the proposed membrane module completely correspond to the world level and even surpass them in individual parameters.
Биосовместимость мембранных модулей доказана испытаниями на кроликах.Biocompatibility of membrane modules is proven by tests on rabbits.
Использование предлагаемых мембранных модулей и аппаратов позволяет существенно повысить технологичность и снизить трудоемкость их изготовления за счет обеспечения возможности полной механизации и автоматизации производства, что позволяет обеспечить крупносерийный выпуск остродефицитных в настоящее время мембранных аппаратов, в частности плазмофильтров. При этом появляется возможность исключения контакта производственного персонала с отдельными деталями мембранных модулей, что повышает стерильность мембранных аппаратов.The use of the proposed membrane modules and devices can significantly improve manufacturability and reduce the complexity of their manufacture by providing the possibility of complete mechanization and automation of production, which allows for large-scale production of currently severely deficient membrane devices, in particular plasma filters. At the same time, it becomes possible to exclude contact of production personnel with individual parts of the membrane modules, which increases the sterility of the membrane apparatus.
Кроме этого преимуществом предлагаемой конструкции мембранного модуля является возможность изготовления на одном и том же производственном оборудовании мембранных модулей для проведения различных процессов разделения (например, плазмафереза или получения очищенных сред) и/или массообмена (диализа).In addition, the advantage of the proposed design of the membrane module is the possibility of manufacturing on the same production equipment membrane modules for various processes of separation (for example, plasmapheresis or obtaining purified media) and / or mass transfer (dialysis).
СООТВЕТСТВИЕ КРИТЕРИЯМ ОХРАНОСПОСОБНОСТИCOMPLIANCE WITH ELIGIBILITY CRITERIA
В целом, учитывая новизну и неочевидность изобретений, существенность всех общих и частных признаков изобретений, промышленную применимость, практическую осуществимость изобретения и достижение поставленных изобретением задач и требуемого технического результата, по нашему мнению заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.In general, given the novelty and non-obviousness of inventions, the materiality of all general and particular features of inventions, industrial applicability, practical feasibility of the invention and the achievement of the objectives set by the invention and the required technical result, in our opinion, the claimed group of inventions meets all the eligibility requirements for inventions.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретений являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретений, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом и достичь требуемых технических результатов.The analysis also shows that all the general and particular features of the inventions are essential, since each of them is necessary, and together they are not only sufficient to achieve the objective of the inventions, but also allow to realize the invention in an industrial way and achieve the required technical results.
Кроме этого анализ совокупности существенных признаков изобретений группы и достигаемого при использовании единого технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь вариантов модулей и аппаратов, что позволяет объединить несколько изобретений в одной заявке.In addition, the analysis of the set of essential features of the inventions of the group and achieved by using a single technical result shows the presence of a single inventive concept, close and inextricable connection of options for modules and devices, which allows combining several inventions in one application.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Авторское свидетельство СССР N1063417, кл. А61М 1/03, 1983.1. USSR author's certificate N1063417, cl.
2. Авторское свидетельство СССР N1243734, кл. А61М 1/03, 1986.2. Copyright certificate of the USSR N1243734, cl.
3. Заявка ФРГ N2252341, кл. В01D 13/00, 1981.3. The application of Germany N2252341,
4. Авторское свидетельство СССР N1034754, кл. В01D 63/14, 1983.4. Copyright certificate of the USSR N1034754, cl. B01D 63/14, 1983.
5. Патент РФ №2029610, B01D 63/14, А61М 1/16, дата публикации 1995.02.27 (прототип).5. RF patent No. 2029610, B01D 63/14,
Claims (51)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106027/05A RU2409413C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Membrane module (versions) and membrane device (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106027/05A RU2409413C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Membrane module (versions) and membrane device (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009106027A RU2009106027A (en) | 2010-08-27 |
| RU2409413C2 true RU2409413C2 (en) | 2011-01-20 |
Family
ID=42798419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009106027/05A RU2409413C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Membrane module (versions) and membrane device (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2409413C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518972C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНО КАСКАД" | Track membrane for blood filtration |
| WO2017040408A1 (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | Idex Health & Science, Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| RU2638204C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-12 | Николай Николаевич Петухов | Device for processing biological liquid and method of its application |
| RU2699971C1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-09-11 | Николай Николаевич Петухов | Membrane polyfunctional device for biological fluid treatment |
| RU2711185C2 (en) * | 2015-01-28 | 2020-01-15 | Хэмэйр Лимитед | Mass exchange device and methods for use thereof |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009106027/05A patent/RU2409413C2/en active IP Right Revival
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518972C1 (en) * | 2012-12-24 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНО КАСКАД" | Track membrane for blood filtration |
| RU2711185C2 (en) * | 2015-01-28 | 2020-01-15 | Хэмэйр Лимитед | Mass exchange device and methods for use thereof |
| WO2017040408A1 (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | Idex Health & Science, Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| GB2556523A (en) * | 2015-08-28 | 2018-05-30 | Idex Health & Science Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| US10143942B2 (en) * | 2015-08-28 | 2018-12-04 | Idex Health & Science Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| US10953348B2 (en) | 2015-08-28 | 2021-03-23 | Idex Health & Science, Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| GB2556523B (en) * | 2015-08-28 | 2022-07-13 | Idex Health & Science Llc | Membrane gas/liquid contactor |
| DE112016003938B4 (en) | 2015-08-28 | 2022-11-03 | Idex Health & Science, Llc | Liquid degassing apparatus, degassing apparatus and method for reducing a target gas concentration in a fluid |
| RU2638204C1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-12 | Николай Николаевич Петухов | Device for processing biological liquid and method of its application |
| RU2699971C1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-09-11 | Николай Николаевич Петухов | Membrane polyfunctional device for biological fluid treatment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009106027A (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2409413C2 (en) | Membrane module (versions) and membrane device (versions) | |
| EP0980285B1 (en) | Filtration cassette article and filter comprising same | |
| CN204275132U (en) | A kind of apparatus for purifying blood that synchronously can realize dialysing and perfusion is treated | |
| KR20180082520A (en) | Disposable alternating flow filtration unit | |
| JPH0211157A (en) | Consolidator for specified biological purification of liquid containing cellular element | |
| CN101918102A (en) | Filter device | |
| JP2017029974A (en) | Fluid treatment module and assembly | |
| CN208943042U (en) | For treating the plasma filtering device of hyperlipidemia | |
| RU2405620C2 (en) | Relief porous membrane (versions), method of making said membrane (versions) and membrane elements made from relief porous membrane (versions) | |
| RU85837U1 (en) | MEMBRANE MODULE (OPTIONS) AND MEMBRANE DEVICE (OPTIONS) | |
| JPH01194921A (en) | Filter and method for removing particulate substance from moving gas stream | |
| WO2019204390A1 (en) | Filter cassette article, and filter comprising same | |
| CN105311693B (en) | Filter module and its application and the method for the sterile medical fluid of manufacture | |
| RU84255U1 (en) | RELIEF POROUS MEMBRANE (OPTIONS) AND MEMBRANE ELEMENTS FROM RELIEF POROUS MEMBRANE (OPTIONS) | |
| RU2687921C1 (en) | Filtering element for separation and concentration of liquid media | |
| WO2023038997A1 (en) | Articles, systems, and methods related to nanoporous membranes | |
| RU2046646C1 (en) | Blood cleaning membrane-type apparatus | |
| RU2029610C1 (en) | Membrane apparatus for mass exchange and separation of liquid media | |
| RU2021823C1 (en) | Method of making membrane unit | |
| RU2036704C1 (en) | Multi-section, multi-chamber membrane module for separation of liquid mediums; method of its preparation | |
| EP2363196B1 (en) | Diffusion and/or filtration device | |
| KR102204134B1 (en) | Film adhesive flat pack | |
| RU2687906C1 (en) | Filtering element for separation and concentration of liquid media | |
| RU2170136C1 (en) | Laminated filter medium for ultra - and microfiltration and method for its manufacture | |
| RU2242270C1 (en) | Filter of fine purification of liquids and\or gases |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120225 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130827 |