RU2550731C1

RU2550731C1 - Device for purification of biological fluids

Info

Publication number: RU2550731C1
Application number: RU2013155998/14A
Authority: RU
Inventors: Виталий Иванович Глухов; Вячеслав Васильевич Машкин; Кирилл Александрович Боярчук; Валерий Иванович Карандин; Александр Георгиевич Рожков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ")
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-05-10

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: device includes successively connected by hydrotracts accumulator of biological fluid; purification circuit, containing working reservoir and filter; filtrate accumulator; circuit of return of useful filtrate elements, re-infusion reservoir, which have electric connection with control unit. Introduced are: comparison circuit, threshold element and sensors of toxaemia, fixing level of biological fluid toxicity, and connected with them in pairs amplitude converts, converting output data from toxaemia sensors into amplitude electric signal. Toxaemia sensor, signal output of which is connected with first amplitude converter, is located between accumulator of biological fluid and working reservoir of purification circuit, with the other toxaemia sensor, signal output of which is connected with second amplitude converter, being located between output from purification circuit filter and its working reservoir. Signal outputs from each amplitude converter are connected to inlets of comparison circuit, output of which is connected with threshold element.EFFECT: valve is connected via hydrotracts with working reservoir of purification circuit and re-infusion reservoir and provides re-pumping of purified biological fluid from purification circuit into re-infusion reservoir by signal from control unit, one of outputs of which is connected to signal input of control valve.2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинской техники, предусматривающей очистку биологической жидкости (крови, плазмы, лимфы) организма пациента от токсических продуктов метаболизма и экзогенных ядов путем фильтрации с помощью электромеханических устройств. Среди современных методов, используемых для лечебной детоксикации организма, хорошо известны: гемосорбция, лимфосорбция, энтеросорбция.The invention relates to the field of medical equipment, providing for the purification of biological fluid (blood, plasma, lymph) of the patient's body from toxic metabolic products and exogenous poisons by filtration using electromechanical devices. Among the modern methods used for therapeutic detoxification of the body are well known: hemosorption, lymphosorption, enterosorption.

Наряду с отработанными методами очистки крови или выделенной из нее плазмы, в последнее время стали широко применять метод экстракорпоральной детоксикационной лимфосорбции (или лимфофильтрации).Along with the established methods for purifying blood or plasma extracted from it, the method of extracorporeal detoxification lymphosorption (or lymphofiltration) has recently become widely used.

Лимфатическая система имеет особое значение не только в поддержании водного равновесия организма, но и в удалении из очага воспаления микроорганизмов, патологических агентов, а также токсических метаболитов и клеточных остатков. Лимфа обладает высокой ферментативной активностью, принимает активное участие в резорбции и транспорте мочевины, билирубина, креатинина. Токсические вещества скапливаются в больших количествах в межклеточном пространстве в результате нарушения микроциркуляции, что обусловливает нарастание общей эндогенной интоксикации (статья «Особенности лечебной тактики при высокой и низкой тонкокишечной непроходимости», http://www.medn.ru/statyi/Osobennostilechebnoitakti.html). Уровень токсичности лимфы определяется наличием в ней средних молекул с молекулярной массой от 1000 до 5000 D, так как известно, что значительной патогенетической ролью обладают молекулы, имеющие среднюю молекулярную массу. Определение молекулярной массы выглядит так: МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА - масса молекулы, выраженная в относительных единицах, называемых а.е.м. или D (дальтон). Эта величина введена для удобства, поскольку действительная масса молекул в общепринятых единицах массы чрезвычайно мала: 1 а. е. м. =1,660538921(73)×10^-27 кг.The lymphatic system is of particular importance not only in maintaining the body's water balance, but also in removing microorganisms, pathological agents, as well as toxic metabolites and cellular residues from the focus of inflammation. Lymph has a high enzymatic activity, takes an active part in the resorption and transport of urea, bilirubin, creatinine. Toxic substances accumulate in large quantities in the intercellular space as a result of microcirculation disorders, which leads to an increase in general endogenous intoxication (article "Features of therapeutic tactics for high and low small bowel obstruction", http://www.medn.ru/statyi/Osobennostilechebnoitakti.html) . The toxicity level of lymph is determined by the presence of medium molecules with a molecular weight of 1000 to 5000 D, since it is known that molecules having an average molecular weight have a significant pathogenetic role. The definition of molecular weight looks like this: MOLECULAR WEIGHT - the mass of a molecule, expressed in relative units, called amu. or D (color blind). This value is introduced for convenience, since the actual mass of molecules in generally accepted mass units is extremely small: 1 a. E. m. = 1,660538921 (73) × 10 ^-27 kg.

Именно пептиды с молекулярным весом от (500-1000) до 5000 обладают отчетливо выраженной токсичностью, так как являются в большинстве случаев токсическими осколками крупных белковых молекул, например, альбумина или гемоглобина, обладающих сходными геометрическими размерами (из описания к авторскому свидетельству SU №1674853). Наиболее приемлемым принципом определения уровня токсемии может быть тест по определению в пробе биологической жидкости молекул средней массы. Для этой цели подходит, например, аппарат Zetasizer Nano…(), который, помимо своих прочих возможностей, позволяет производить измерение размеров частиц в диапазоне 0.6…6000 нм и измерение абсолютной молекулярной массы в диапазоне 1×10³…2×10⁷ Дальтон. Аппарат пригоден для выявления в пробе лимфы наличия частиц со средней молекулярной массой, которые являются признаком отравления - чем больше таких частиц, тем выше уровень токсемии лимфы, то есть сильнее отравлен организм.It is peptides with a molecular weight of (500-1000) to 5000 that have pronounced toxicity, since in most cases they are toxic fragments of large protein molecules, for example, albumin or hemoglobin, which have similar geometric dimensions (from the description of the copyright certificate SU No. 16484853) . The most acceptable principle for determining the level of toxemia may be a test to determine medium weight molecules in a sample of biological fluid. For this purpose, for example, the Zetasizer Nano ... () apparatus is suitable, which, in addition to its other capabilities, allows measuring particle sizes in the range 0.6 ... 6000 nm and measuring the absolute molecular weight in the range 1 × 10 ³ ... 2 × 10 ⁷ Daltons. The device is suitable for detecting in the lymph sample the presence of particles with an average molecular weight, which are a sign of poisoning - the more such particles, the higher the level of lymphatic toxemia, that is, the body is more poisoned.

В качестве датчиков токсемии могут быть использованы и другие технические средства, способные выявить степень токсичности исследуемой биологической жидкости, работающие на других принципах, например, Осмометр Медицинский Термоэлектрический ОМТ-5 (http://www.ovespb.ru/catalog/item/Osmometr-Meditsinskij-Termoelektricheskij-OMT-5/), который предназначен для измерения методом криоскопии эффективных (осмотических) концентраций биологических жидкостей и водных растворов. Из описания этого прибора известно, чтоклиническое применение осмометрии биологических жидкостей, в частности, целесообразно для оценки уровня токсемии исследуемых проб.Other technical devices that can detect the degree of toxicity of the studied biological fluid, working on other principles, for example, the Medical Thermoelectric OMT-5 Osmometer (http://www.ovespb.ru/catalog/item/Osmometr-, can be used as toxemia sensors. Meditsinskij-Termoelektricheskij-OMT-5 /), which is intended for cryoscopy measurement of effective (osmotic) concentrations of biological fluids and aqueous solutions. From the description of this device it is known that the clinical use of osmometry of biological fluids, in particular, is appropriate for assessing the level of toxemia of the studied samples.

Известно устройство очистки плазмы, выделенной из крови пациента сепарацией (Jp, з 3-59706 от 24.02.1984), опубл. 11.09.1991), которое обеспечивает циркуляцию порции плазмы по контуру очистки, включающее в себя мембранный фильтр, в котором происходит разделение компонентов плазмы на высокомолекулярные (крупные молекулы) и низкомолекулярные (мелкие молекулы). Крупные молекулы, составляющие токсичные вещества, отфильтровываются, а очищенная плазма возвращается пациенту. В устройстве предусмотрено поддержание количественного соотношения между отобранной и возвращенной плазмой, но не предусмотрен автоматический контроль за качеством очистки плазмы после каждого цикла. Известно устройство для очистки биологических жидкостей по авторскому свидетельству SU №1674853, в котором имеется емкость для накапливания биологической жидкости, куда также подается антикоагулянт и раствор для разведения, имеются перфузионные насосы и контуры очистки с ультрафильтрами, причем один ультрафильтр благодаря своему размеру пор обеспечивает очистку от средних молекул (с молекулярной массой не более 5000), а второй ультрафильтр позволяет не задерживать полезные соли и электролиты - его поры задерживают молекулы с минимальной молекулярной массой от 500 до 1000. Это устройство обеспечивает очистку биожидкостей в автоматическом режиме с заранее заданным количеством циклов, после чего лабораторными методами производят анализ на степень очистки от токсичных молекул. Недостатком является отсутствие обратной связи в функциональной схеме устройства, которая могла бы обеспечить автоматическую установку оптимального количества циклов очистки с тем, чтобы не травмировать дополнительно форменные элементы биожидкостей и не увеличивать напрасно продолжительность процедуры.A device for the purification of plasma isolated from the patient’s blood by separation (Jp, s 3-59706 from 02.24.1984), publ. 09/11/1991), which ensures the circulation of a portion of the plasma along the purification circuit, including a membrane filter in which the plasma components are separated into high molecular (large molecules) and low molecular (small molecules). Large molecules that make up toxic substances are filtered off, and the purified plasma is returned to the patient. The device provides for maintaining a quantitative ratio between the selected and returned plasma, but there is no automatic control over the quality of plasma cleaning after each cycle. A device for cleaning biological fluids is known according to the copyright certificate SU No. 1674853, in which there is a container for accumulating biological fluid, which also contains an anticoagulant and a solution for dilution, there are perfusion pumps and purification circuits with ultrafilters, and one ultrafilter, due to its pore size, provides cleaning from medium molecules (with a molecular weight of not more than 5000), and the second ultrafilter allows you to not retain useful salts and electrolytes - its pores retain molecules with a minimum molecular weight from 500 to 1000. This device provides for the cleaning of biofluids in automatic mode with a predetermined number of cycles, after which laboratory methods analyze the degree of purification from toxic molecules. The disadvantage is the lack of feedback in the functional diagram of the device, which could automatically set the optimal number of cleaning cycles so as not to injure additionally shaped elements of biofluids and not to increase the duration of the procedure in vain.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является устройство для очистки биологических жидкостей по патенту РФ №2118178. Устройство содержит:The closest analogue, taken as a prototype, is a device for the purification of biological fluids according to the patent of the Russian Federation No. 2118178. The device contains:

накопитель биологической жидкости, контур очистки(один или несколько), накопитель фильтрата, контур возврата полезных элементов фильтрата, реинфузионную емкость, емкость возмещающих растворов, блок управления, в составе которого имеется вычислитель поддержания водно-солевого баланса), а также перфузионные насосы, гидротракты и распределители потоков, связывающие функциональные блоки устройства.biological fluid accumulator, purification circuit (one or several), filtrate accumulator, filtrate useful elements return circuit, reinfusion capacity, compensation solution capacity, control unit, which includes a calculator for maintaining water-salt balance), as well as perfusion pumps, hydrotracts and flow distributors connecting functional blocks of a device.

Устройство-прототип работает в автоматическом режиме, позволяет фиксировать объем отобранной для очистки биологической жидкости, производить точный отбор фильтрата для дальнейшей обработки за счет заранее заданного количества элементарных доз, обеспечить сохранение водно-солевого баланса, объема и состава биологической жидкости.The prototype device operates in automatic mode, allows you to record the volume of biological fluid selected for purification, to make an exact selection of the filtrate for further processing due to a predetermined number of elementary doses, to ensure the conservation of water-salt balance, volume and composition of biological fluid.

Недостаток - отсутствие контроля качества очистки биологической жидкости в процессе процедуры. Это снижает эффективность эфферентной терапии и может в ряде случаев повлечь за собой необходимость отбора проб для проверки очищаемой биологической жидкости лабораторными методами с целью корректировки заданных установок на количество циклов очистки в каждой реинфузии, что является нежелательным фактором по соображениям септики.The disadvantage is the lack of quality control of biological fluid purification during the procedure. This reduces the effectiveness of the efferent therapy and may in some cases entail the need for sampling to test the cleaned biological fluid with laboratory methods in order to adjust the settings for the number of cleaning cycles in each reinfusion, which is an undesirable factor for septic reasons.

Цель изобретения - автоматизировать процесс очистки биологической жидкости для повышения качества и безопасности ее обработки, что положительно повлияет на эффективность лечения. Технической задачей является обеспечение устройства очистки биологических жидкостей автоматизированным контролем по степени очистки. The purpose of the invention is to automate the process of cleaning biological fluid to improve the quality and safety of its processing, which will positively affect the effectiveness of treatment. The technical task is to provide a device for cleaning biological fluids with automated control of the degree of purification.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Устройство для очистки биологических жидкостей включает в себя ряд функциональных блоков: накопитель биологической жидкости; контур очистки, содержащий рабочую емкость и фильтр; накопитель фильтрата; контур возврата полезных элементов фильтрата, реинфузионную емкость. Функциональные блоки связаны между собой гидравлическими трактами и имеют электрическую связь с блоком управления, координирующим работу устройства.A device for cleaning biological fluids includes a number of functional blocks: a biological fluid storage device; a cleaning circuit containing a working tank and a filter; filtrate accumulator; return path of useful filtrate elements, reinfusion capacity. Functional blocks are interconnected by hydraulic paths and are in electrical communication with a control unit that coordinates the operation of the device.

Сущность изобретения заключается в том, что благодаря введению ряда функциональных блоков устройство обеспечивается постоянной обратной связью по степени очистки биологической жидкости в процессе циклического фильтрования отобранной порции, которая позволяет обеспечить необходимое количество циклов очистки до получения оптимального эффекта детоксикации, т.е. в процессе циркуляции по контуру очистки происходит оценка степени очистки биологической жидкости по отношению к ее первоначальному состоянию до начала лечения. Для этого в устройство введены: первый и второй датчики токсемии, определяющие степень токсемии в биологической жидкости, а также - связанные с ними соответственно - первый и второй амплитудные преобразователи, преобразующие выходные данные с датчиков токсемии в амплитудный электрический сигнал. Первый датчик токсемии расположен между накопителем биологической жидкости и рабочей емкостью контура очистки. Сигнальный выход этого датчика соединен с первым амплитудным преобразователем. Второй датчик токсемии расположен между выходом фильтра и рабочей емкостью контура очистки. Сигнальный выход второго датчика соединен с вторым амплитудным преобразователем. Выходы обоих амплитудных преобразователей заведены на введенную в устройство схему сравнения, которая сравнивает эти сигналы, а результирующий сигнал в виде разницы амплитуд поступает на введенный в устройство пороговый элементе заранее установленным пороговым потенциалом. Выход порогового элемента подключен к одному из входов блока управления, который на основании полученной информации формирует управляющий сигнал для введенного в устройство управляющего вентиля, гидравлически соединенного с рабочей емкостью контура очистки, через который очищенная биологическая жидкость поступает в реинфузионную емкость, откуда возвращается пациенту.The essence of the invention lies in the fact that due to the introduction of a number of functional blocks, the device is provided with constant feedback on the degree of purification of the biological fluid during the cyclic filtering of the selected portion, which allows you to provide the necessary number of cleaning cycles to obtain the optimal detoxification effect, i.e. in the process of circulation along the purification loop, an assessment is made of the degree of purification of the biological fluid in relation to its initial state before treatment. For this, the device includes: the first and second toxemia sensors that determine the degree of toxemia in the biological fluid, as well as the first and second amplitude converters associated with them, respectively, which convert the output from the toxemia sensors into an amplitude electric signal. The first toxemia sensor is located between the biological fluid accumulator and the working capacity of the purification circuit. The signal output of this sensor is connected to the first amplitude converter. A second toxemia sensor is located between the output of the filter and the working capacity of the cleaning circuit. The signal output of the second sensor is connected to the second amplitude converter. The outputs of both amplitude converters are connected to a comparison circuit introduced into the device, which compares these signals, and the resulting signal in the form of a difference in amplitudes arrives at the threshold element introduced into the device by a predetermined threshold potential. The output of the threshold element is connected to one of the inputs of the control unit, which on the basis of the received information generates a control signal for the control valve inserted into the device, hydraulically connected to the working capacity of the cleaning circuit, through which the purified biological fluid enters the reinfusion capacity, from where it is returned to the patient.

Кроме того, устройство содержит блок объемного возмещения, в резервуаре которого содержится жидкость (например, физраствор), предназначенная для обеспечения водно-солевого баланса между отобранной и возвращенной пациенту биологической жидкости. Этот блок объемного возмещения гидравлически соединен с реинфузионной емкостью, а управляется блоком управления, точнее, входящим в его состав вычислителем водно-солевого баланса.In addition, the device contains a volumetric compensation unit, in the reservoir of which there is a liquid (for example, saline) designed to ensure the water-salt balance between the collected and returned biological fluid. This volumetric compensation unit is hydraulically connected to the reinfusion tank, and is controlled by the control unit, more precisely, the water-salt balance calculator included in its composition.

Первый и второй датчики (идентичны), первое и второе устройство определения токсемии (идентичны) предназначены для оценки выраженности токсемии лимфы, которая характеризуется амплитудой электрического сигнала, т.е. степень токсемии лимфы пропорциональна амплитуде электрического сигнала на выходе устройства определения токсемии.The first and second sensors (identical), the first and second toxemia detection devices (identical) are designed to assess the severity of lymph toxemia, which is characterized by the amplitude of the electrical signal, i.e. the degree of lymphatic toxemia is proportional to the amplitude of the electrical signal at the output of the toxemia determination device.

Для оценки выраженности токсемии и контроля за динамикой ее развития известны различные тесты, так, например, интегральные показатели токсичности лимфы - лейкоцитарный индекс интоксикации и индекс сдвига нейтрофилов. Кроме того, парамецийный (или тетрахименовый) тест, основанный на измерении времени выживания одноклеточных (парамеций или тетрахимен) в лимфе. Наиболее приемлемым принципом работы датчика и устройства определения токсемии может быть тест определения молекул средней массы, который возможно реализовать с помощью аппарата Zetasizer Nano (компания Malvern), который осуществляет разные типы измерений: размер частиц, дзета-потенциал и абсолютная молекулярная масса. Штаб-квартира компании Malvern Instruments Ltd находится в городе Малверн (Великобритания); подразделения - в крупнейших странах Европы, Северной Америке, Китае, Корее, Японии и т.д. (1. Диссертация Кунгурцева Е.В., Москва, 1994 г., ученая степень кандидата медицинских наук, ВАК РФ 14.00.27. 2. Монография «Эфферентная терапия в хирургической клинике», авт. А.Г. Рожков, В.И. Карандин, 2010 г., с.26-30).Various tests are known to assess the severity of toxemia and control the dynamics of its development, for example, integral indicators of lymph toxicity - leukocyte intoxication index and neutrophil shift index. In addition, a paramecium (or tetrachimen) test based on measuring the survival time of unicellular (paramecium or tetrachimen) in lymph. The most acceptable principle of operation of a sensor and a toxemia detection device may be a test for determining the average mass molecules, which can be implemented using the Zetasizer Nano apparatus (Malvern), which performs various types of measurements: particle size, zeta potential, and absolute molecular weight. The headquarters of Malvern Instruments Ltd is located in the city of Malvern (UK); divisions - in the largest countries of Europe, North America, China, Korea, Japan, etc. (1. Thesis Kungurtseva E.V., Moscow, 1994, academic degree of Candidate of Medical Sciences, Higher Attestation Commission of the Russian Federation 14.00.27. 2. Monograph “Efferent therapy in a surgical clinic”, authored by A.G. Rozhkov, V.I. Karandin, 2010, p. 26-30).

В качестве датчиков токсемии могут быть использованы и другие датчики, способные выявить степень токсичности исследуемой биологической жидкости, работающие на других принципах, которые будут доступны для использования.As sensors of toxemia, other sensors can be used that can detect the degree of toxicity of the studied biological fluid, working on other principles that will be available for use.

На графической фигуре представлена функциональная схема заявляемого устройства для очистки биологических жидкостей.The graphic figure shows a functional diagram of the inventive device for the purification of biological fluids.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство для очистки биологических жидкостей включает в себя, прежде всего, накопитель 1, приспособленный для подсоединения к катетеру, являющемуся средством отбора биологической жидкости от пациента. Накопитель 1 предусматривает подачу в него также антикоагулянта (например, гепарина) и разбавителя (например, физраствора) и включает в себя средство измерения количества поступающей биологической жидкости. В заявляемое устройство также входит контур очистки 2, который содержит рабочую емкость 3, куда с помощью управляемого перфузионного насоса (на фигуре не показан) поступает собранная в накопителе 1 порция биологической жидкости, проходя через первый датчик токсемии 4, установленный для оценки степени отравления биологической жидкости токсическими продуктами метаболизма (или экзогенными ядами). Рабочая емкость также должна быть снабжена не показанным на иллюстрации электромеханическим средством по учету количества или веса находящейся в ней жидкости. В контуре очистки 2 рабочая емкость 3 вместе с фильтром 5 и соединяющими их гидротрактами образует контур, по которому при помощи управляемых насосов, не показанных на иллюстрации, циркулирует очищаемая биологическая жидкость. Фильтр 5 имеет три патрубка: входной (5.1), выходной (5.2) и фильтратный (5.3). Рабочая емкость 3 гидравлически соединена с реинфузионной емкостью 6 через управляющий вентиль 7. Реинфузионная емкость 6 может быть выполнена в виде стандартной капельницы, через которую очищенная биологическая жидкость возвращается пациенту в кровеносное русло.A device for cleaning biological fluids includes, first of all, a storage device 1, adapted for connection to a catheter, which is a means of taking biological fluid from a patient. The drive 1 also provides for the supply of an anticoagulant (for example, heparin) and a diluent (for example, saline solution) and includes a means for measuring the amount of incoming biological fluid. The inventive device also includes a purification circuit 2, which contains a working tank 3, where, with the help of a controlled perfusion pump (not shown in the figure), a portion of the biological fluid collected in the drive 1 is passed through the first toxemia sensor 4, which is installed to assess the degree of poisoning of the biological fluid toxic metabolic products (or exogenous poisons). The working capacity should also be equipped with an electromechanical device not shown in the illustration for taking into account the amount or weight of the liquid in it. In the cleaning circuit 2, the working tank 3 together with the filter 5 and the hydrotracts connecting them forms a circuit along which the cleaned biological fluid is circulated using controlled pumps, not shown in the illustration. Filter 5 has three nozzles: inlet (5.1), outlet (5.2) and leachate (5.3). The working capacity 3 is hydraulically connected to the reinfusion capacity 6 through the control valve 7. The reinfusion capacity 6 can be made in the form of a standard dropper through which the purified biological fluid is returned to the patient in the bloodstream.

Фильтр 5 может быть выполнен, например, в виде ультрафильтра с порами, задерживающими молекулы с молекулярной массой до 5000, которые относятся к средним молекулам, обладающим наибольшей токсичностью. Фильтратный патрубок 5.3 соединен гидротрактом с накопителем фильтрата 8, откуда с помощью очередного не показанного на схеме перфузионного насоса отфильтрованная жидкость поступает в контур возврата 9 полезных элементов фильтрата, содержащий фильтр, поры которого имеют определенный размер, например под размер молекул с молекулярной массой 500, и задерживают все молекулы, имеющие молекулярную массу больше этого значения. Остальные молекулы, с меньшей молекулярной массой, к которым относятся полезные соли и электролиты биологических жидкостей, отправляются в реинфузионную емкость 6 для последующего возврата пациенту.Filter 5 can be made, for example, in the form of an ultrafilter with pores that trap molecules with a molecular weight of up to 5000, which are among the middle molecules that have the highest toxicity. The filtrate pipe 5.3 is connected by a hydrotract to a filtrate accumulator 8, from which, using another perfusion pump, not shown in the diagram, the filtered liquid enters the return circuit 9 of the useful filtrate elements, containing a filter whose pores have a certain size, for example, for the size of molecules with a molecular weight of 500, and retard all molecules having a molecular weight greater than this value. The remaining molecules with a lower molecular weight, which include useful salts and electrolytes of biological fluids, are sent to the reinfusion tank 6 for subsequent return to the patient.

Выходной патрубок 5.2 фильтра контура очистки 2 кроме связи с рабочей емкостью 3 имеет выход на второй датчик токсемии 10, который может быть полностью идентичным первому датчику токсемии 4 и также предназначен для оценки степени загрязнения биологической жидкости токсическими продуктами метаболизма (или экзогенными ядами), но уже жидкости, прошедшей через фильтр 5.The output pipe 5.2 of the filter of the purification circuit 2, in addition to communication with the working capacity 3, has an output to the second toxemia sensor 10, which can be completely identical to the first toxemia sensor 4 and is also designed to assess the degree of contamination of the biological fluid with toxic metabolic products (or exogenous poisons), but already fluid passing through the filter 5.

Сигнальные выходы с каждого датчика токсемии заведены на соответствующие амплитудные преобразователи: первый датчик токсемии 4 соединен с первым амплитудным преобразователем 11, а второй датчик токсемии 10 соединен с вторым амплитудным преобразователем 12. Электрические выходы с обоих амплитудных преобразователей заведены на электрические входы схемы сравнения 13, выход которой соединен с входом порогового элемента 14. Устанавливает порог срабатывания сформированный сигнал с блока управления 15 по выходному сигналу от порогового элемента 14. Кроме того, блок управления 15 имеет электрическую связь с управляющим вентилем 7, со всеми перфузионными насосами устройства и прочими электромеханическими средствами. Частью блока управления 15 является вычислитель водно-солевого баланса 15.1, позволяющий вычислить количество разбавителя возвращаемой биологической жидкости (например, физраствора), требуемого для подачи в реинфузионную емкость 6 из блока объемного возмещения 16. Целью является повышения эффективности лечения, так как состояние организма пациента на момент проведения процедуры требует корректировки водно-солевого баланса (например, пациенты могут обладать излишним количеством межтканевой жидкости, и это можно исправить, уменьшив объем возвращаемой жидкости по сравнению с забранным объемом, или, наоборот, при обезвоживании организма целесообразно увеличить объем реинфузионной жидкости).The signal outputs from each toxemia sensor are connected to the corresponding amplitude converters: the first toxemia sensor 4 is connected to the first amplitude converter 11, and the second toxemia sensor 10 is connected to the second amplitude converter 12. The electrical outputs from both amplitude converters are connected to the electrical inputs of the comparison circuit 13, output which is connected to the input of the threshold element 14. Sets the response threshold of the generated signal from the control unit 15 by the output signal from the threshold element 14. Also, the control unit 15 is in electrical communication with a control valve 7, with all of the blood pump devices and other electromechanical means. A part of the control unit 15 is a water-salt balance calculator 15.1, which makes it possible to calculate the amount of the diluent of the returned biological fluid (for example, saline solution) required for supplying to the reinfusion tank 6 from the volumetric compensation unit 16. The aim is to increase the effectiveness of the treatment, since the patient’s condition on the moment of the procedure requires adjustment of the water-salt balance (for example, patients may have an excessive amount of interstitial fluid, and this can be corrected by reducing the volume returned fluid compared with the withdrawn volume, or, conversely, with dehydration, it is advisable to increase the volume of reinfusion fluid).

Описание работы устройства для очистки биологических жидкостей приведем на примере очистки лимфы от токсических продуктов метаболизма.A description of the operation of a device for cleaning biological fluids is given by the example of cleaning lymph from toxic metabolic products.

Процедуре очистки с помощью заявляемого устройства предшествует хирургическая манипуляция по канюляции грудного лимфатического протока, осуществляемой, например, по методике, изложенной в описании изобретения по патенту РФ №2266059, после которой катетер, вставленный в канюлю, закрепленную в разрезе лимфатического сосуда, можно подсоединить к накопителю 1 лимфы в устройстве для очистки биологических жидкостей. Лимфа накапливается самотеком в течение нескольких часов, ее объем (или вес) отслеживается каким-то измерительным устройством, сопряженным с накопителем биологической жидкости 1 и блоком управления 15. Накопленная до заданного объема порция лимфы направляется в рабочую емкость 3 контура очистки 2 через первый датчик токсемии 4. В качестве этого датчика может быть использован, например, упомянутый выше аппарат Zetasizer Nano компании Malvern Instruments Ltd. В эту же рабочую емкость 3 подается разбавитель в виде физраствора, обеспечивающий разбавление порции лимфы и антикоагулянт. Общий объем отслеживается, например, весоизмерительным датчиком с герконами, например, типа КМ-10, связанным электрически с блоком управления 15. В контуре очистки 2 лимфа циркулирует по контуру: рабочая емкость 3 - фильтр 5 - рабочая емкость 3. Выходной патрубок 5.2 фильтра 5 имеет соединение с вторым датчиком токсемии 10, который идентичен первому датчику токсемии 4. Преобразованные по амплитуде амплитудными преобразователями 11 и 12, электрические сигналы с упомянутых датчиков сравниваются схемой сравнения 13 (можно использовать любой известный компаратор на микросхеме), а результирующий сигнал в виде разницы амплитуд подается на пороговый элемент 14. Величину порога можно установить вручную с блока управления 15. При превышении разницы в амплитуде порогового значения с порогового устройства п14 проходит сигнал на один из входов блока управления 15. По этому сигналу блок управления 15 формирует управляющий сигнал для управляющего вентиля 7, который открывает заслонку гидротракта и очищенная лимфа из рабочей емкости 3 перекачивается в реинфузионную емкость 6. Во время циркуляции лимфы по контуру очистки 2, через патрубок 5.3 фильтра, отфильтрованная жидкость с молекулами, относящимися к высокомолекулярным соединениям продуктов метаболизма (фильтр заранее подбирается с размерами пор, обеспечивающими задержку токсических молекул), оправляется в накопитель фильтрата 8, также снабженный весоизмерительным датчиком, соединенным с блоком управления 15, а оттуда, по команде с блока управления 15 - в контур возврата 9, где по аналогии с контуром очистки лимфа фильтруется циркуляцией через фильтр с другими характеристиками, позволяющими отфильтровать низкомолекулярные полезные соли и электролиты и отправить их в реинфузионную емкость 6. Кроме того, блок управления 15 включает в себя вычислитель водно-солевого баланса 15.1, который в зависимости от физического состояния пациента, по установкам врача, вычисляет объем разбавителя очищенной лимфы, находящейся в реинфузионной емкости 6, и выдает сигнал в блок объемного возмещения 16, из которого откачивается рассчитанный объем физраствора в реинфузионную емкость 6 с тем, чтобы общий объем возвращаемой пациенту лимфы был оптимальным.The cleaning procedure using the inventive device is preceded by surgical manipulation of cannulation of the thoracic lymphatic duct, carried out, for example, by the method described in the description of the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2266059, after which the catheter inserted into the cannula, fixed in the section of the lymphatic vessel, can be connected to the drive 1 lymph in a device for cleaning biological fluids. Lymph accumulates by gravity for several hours, its volume (or weight) is monitored by some measuring device connected to the biological fluid accumulator 1 and control unit 15. A portion of the lymph accumulated to a predetermined volume is sent to the working capacity 3 of the treatment circuit 2 through the first toxemia sensor 4. As this sensor, for example, the aforementioned Zetasizer Nano apparatus of Malvern Instruments Ltd. can be used. In the same working capacity 3, a diluent in the form of a saline solution is provided, which ensures dilution of a portion of lymph and an anticoagulant. The total volume is monitored, for example, by a load cell with reed switches, for example, type KM-10, electrically connected to the control unit 15. In the cleaning circuit 2, lymph is circulated along the circuit: working capacity 3 - filter 5 - working capacity 3. Outlet 5.2 of the filter 5 has a connection with the second toxemia sensor 10, which is identical to the first toxemia sensor 4. The amplitude signals converted by the amplitude converters 11 and 12, the electrical signals from the said sensors are compared by a comparison circuit 13 (any known an oscillator on the microcircuit), and the resulting signal in the form of a difference in amplitudes is supplied to the threshold element 14. The threshold value can be set manually from the control unit 15. When the difference in the amplitude of the threshold value is exceeded, the signal passes to the input of the control unit 15 from the threshold device p14. to this signal, the control unit 15 generates a control signal for the control valve 7, which opens the hydraulic flow damper and the cleaned lymph from the working tank 3 is pumped into the reinfusion tank 6. During lymph circulation along the purification circuit 2, through the filter nozzle 5.3, the filtered liquid with molecules related to high-molecular compounds of metabolic products (the filter is preselected with pore sizes that ensure the delay of toxic molecules) is sent to the filtrate accumulator 8, also equipped with a load cell connected to the control unit 15, and from there, by command from the control unit 15, to the return circuit 9, where, by analogy with the cleaning circuit, the lymph is filtered by circulation through a filter with other characteristics, allowing filtering low molecular weight useful salts and electrolytes and sending them to the reinfusion tank 6. In addition, the control unit 15 includes a calculator of water-salt balance 15.1, which, depending on the patient’s physical condition, calculates the volume of diluted lymph diluent located in the reinfusion tank 6, and gives a signal to the volume compensation unit 16, from which the calculated volume of saline is pumped into the reinfusion tank 6 so that the total volume of the lymph returned to the patient is about optimal.

Таким образом, заявленное устройство путем введения элементов контроля по степени очистки обеспечивает автоматизацию процесса очистки биологической жидкости. Благодаря тому что во время процедуры автоматически анализируется и сравнивается состояние биологической жидкости сточки зрения наличия в ней токсических молекул - до начала очистки и после каждого цикла фильтрации в контуре очистки, - обеспечивается оптимизация процесса лечения через выполнение строго требуемого количества циклов фильтрования. Это позволяет уменьшить травмирование форменных элементов биологической жидкости при перекачке насосами через фильтры. К тому же это техническое решение исключает необходимость вторжения в гидротракт с биожидкостью инструментов извне, для взятия проб на анализ. В целом предложенное изобретение повышает качество и безопасность лечения пациентов с тяжелыми формами отравлений токсическим продуктами метаболизма и экзогенными ядами.Thus, the claimed device by introducing control elements according to the degree of purification provides automation of the biological fluid purification process. Due to the fact that during the procedure the state of the biological fluid is automatically analyzed and compared from the point of view of the presence of toxic molecules in it - before the start of cleaning and after each filtration cycle in the purification loop - the treatment process is optimized by performing the strictly required number of filtration cycles. This allows you to reduce the injury to the formed elements of the biological fluid during pumping through filters. In addition, this technical solution eliminates the need for intrusion into the hydrotract with biofluid of instruments from outside, for taking samples for analysis. In general, the proposed invention improves the quality and safety of treating patients with severe forms of poisoning with toxic metabolic products and exogenous poisons.

Claims

1. A device for the purification of biological fluids, which includes the functional blocks connected in series by hydrotracts: a biological fluid storage device; a cleaning circuit containing a working tank and a filter; filtrate accumulator; return path of useful filtrate elements, reinfusion capacity, all functional blocks being in electrical communication with a control unit coordinating their work, characterized in that it contains toxemia sensors that record the level of biological fluid toxicity and coupled amplitude converters that convert output data from sensors toxemia into an amplitude electrical signal; and also contains a comparison scheme and a threshold element; one toxemia sensor, the signal output of which is connected to the first amplitude transducer, is located between the biological fluid accumulator and the working capacity of the purification circuit, another toxemia sensor, whose signal output is connected to the second amplitude transducer, is located between the output of the purification filter of the purge and its working capacity and the signal outputs from each amplitude converter are connected to the inputs of the comparison circuit, the output of which is connected to a threshold element, in addition, the device contains a control valve connected by hydrotracts to the working capacity of the cleaning circuit and the reinfusion capacity, which ensures the transfer of the purified biological fluid from the cleaning circuit to the reinfusion capacity by a signal from the control unit, one of the outputs of which is connected to the signal input of this control valve.

2. The device according to claim 1, characterized in that it contains a volume compensation unit controlled by an electric signal and hydraulically connected to the reinfusion tank, and the control unit includes a water-salt balance calculator, the output of which is connected to the signal input of the volume compensation unit.